【三维设计】高考物理二轮复习 直流与交流电路精讲讲练（含新题详解）(1).doc

直流与交流电路以选择题的形式考查，常涉及闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律、功率的分析与计算及串、并联电路知识等典例(2013江苏高考)在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图411所示。m是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻rm发生变化，导致s两端电压u增大，装置发出警报，此时() 图411arm变大，且r越大，u增大越明显brm变大，且r越小，u增大越明显crm变小，且r越大，u增大越明显drm变小，且r越小，u增大越明显思路点拨(1)假设rm变大或变小，应用闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律得出u的变化。(2)r越大，rm的变化对其并联阻值的影响越大。解析当rm变大时，回路的总电阻r总变大，根据i总，得干路中的电流变小，s两端的电压ui总rs变小，故选项a、b错误；当rm变小时，回路的总电阻r总rs变小，根据i总，得干路中的电流变大，s两端的电压ui总rs变大，而且r越大，rm变小时，对回路的总电阻变化的影响越明显，故选项c正确，选项d错误。答案c一、基础知识要记牢1部分电路欧姆定律：i。2闭合电路的欧姆定律：i。(1)路端电压与电流的关系：ueir。(2)路端电压与负载的关系：uiree，路端电压随外电阻的增大而增大，随外电阻的减小而减小。二、方法技巧要用好1利用程序思维法分析电路动态问题(1)程序思维法是按照一定的思维顺序分析、解决物理问题的一种方法，应用该方法应注意以下两点：根据题目类型制定一个严谨、简洁的解题程序。在分析和解决问题时，要严格按照解题程序进行，这样可以规范解题过程、减少失误、节约解题时间。(2)程序思维法分析电路动态变化的一般程序根据闭合电路欧姆定律i总，确定电路的总电流如何变化。2直流电路的动态分析技巧(1)当电路中某一部分发生变化时，应先由局部的变化推出总电流的变化、路端电压的变化，再由此分析对其他各部分电路产生的影响，确定电流变化时，一般是先分析固定电阻支路再分析变化电阻支路。(2)一个闭合电路就是一个整体，在研究电路的动态问题时，一定要弄清电路的串并联结构，同时要用整体的观点来看问题，还要善于转换思维的角度“电压不行看电流”。(3)可直接应用“部分电路中r、i、u的关系”中的两个结论：任一电阻r阻值增大，必引起通过该电阻的电流i的减小和该电阻两端电压u的增大。即r任一电阻r阻值增大，必将引起与之并联的支路中电流i并的增大和与之串联的各电阻两端电压u串的减小。即r1多选(2013怀化模拟)如图412所示的电路中，电源电动势为e，内电阻为r，l为小灯泡(其灯丝电阻可以视为不变)，r1和r2为定值电阻，r3为光敏电阻，其阻值的大小随照射光强度的增强而减小。闭合开关s后，将照射光强度增强，则()图412a电路的路端电压将减小b灯泡l将变暗cr1两端的电压将增大d内阻r上发热的功率将增大解析：选acd照射光强度增强时，电阻r3阻值变小，回路总电阻变小，由闭合电路欧姆定律知，总电流变大，由ueir，u1ir1可知，电源路端电压减小，r1两端电压增大，a、c正确；由pri2r可知，电源内阻r的发热功率增大，d正确；由uur1ur2可知，ur2减小，流过r2的电流减小，由iir2il可知il变大，灯泡l将变亮，b错误。2(2013商丘模拟)电阻非线性变化的滑动变阻器r2接入图甲的电路中，移动滑动变阻器触头改变接入电路中的长度x(x为图中a与触头之间的距离)，定值电阻r1两端的电压u1与x间的关系如图乙所示，a、b、c为滑动变阻器上等间距的三个点，当触头从a移到b和从b移到c的这两过程中，下列说法正确的是()图413a电流表a示数变化相等b电压表v2的示数变化不相等c电阻r1的功率变化相等d电源的输出功率均不断增大解析：选a由u1ir1和图乙可知，电流表a的示数随x增大也均匀减小，因此，触头从a移到b和从b移到c的两过程中电流表示数变化相等，a正确；由u2eir可知，电压表v2的示数也随x增大而均匀变化，b错误；由pr1i2r1可知，pr1与x不是线性关系，因此c错误；因无法确定r与r外的大小关系，因此电源输出功率变化规律无法确定，d错误。一般以选择题的形式考查，通常涉及交流电的产生、最大值、平均值、有效值的计算等典例多选(2013山东高考)图414甲是小型交流发电机的示意图，两磁极n、s间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴oo沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。以下判断正确的是()图414a电流表的示数为10 ab线圈转动的角速度为50 rad/sc0.01 s时线圈平面与磁场方向平行d0.02 s时电阻r中电流的方向自右向左思路点拨解析由it图像可得，im10a，故电流有效值i10 a，a正确；由t0.02 s，可得100 rad/s，b错误；0.01 s时电流最大，此时线圈平面与磁场方向平行，c正确；0.02 s时与t0时电流相同，对应图甲，应用右手定则可知流过r的电流方向自左向右，d错误。答案ac一、基础知识要记牢1交变电流的产生2交流电的“四值”二、方法技巧要用好交变电流瞬时值表达式书写的基本思路(1)确定正余弦交变电流的峰值，根据已知图像或由公式emnbs求出相应峰值。(2)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式。如：线圈从中性面开始计时，则it关系为正弦函数，函数表达式为iimsin t。线圈从垂直中性面开始计时，则it关系为余弦函数，函数表达式为iimcos t。三、易错易混要明了1只有正弦交流电最大值与有效值间才有倍关系。2计算电热时只能用有效值，不可用平均值。1.多选(2013汕头模拟)如图415所示，面积为s的矩形线圈与外部电阻连接成闭合回路，线圈在磁感应强度为b的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，则()a矩形线圈将产生交变电流图415b在图示位置时，通过线圈的磁通量为bsc线圈由图示位置转过90时，电流方向即将改变d在图示位置时，线圈产生的感应电流为零解析：选ac矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转动，将产生交变电流，如题图所示位置磁通量为零，感应电流最大，a正确，b、d错误；由如题图所示位置转过90时，线圈处于中性面位置，电流方向改变，c正确。2多选(2013保定模拟)如图416所示，发电机内部线圈处于磁铁和圆柱形铁芯之间的径向磁场中，两半边间的过渡区域宽度很小，可忽略不计。线圈的总匝数为n、总电阻为r，每匝线圈的面积为s，线圈所在位置的磁感应强度大小为b。当线圈以角速度匀速转动时，额定电压为u、电阻为r的小灯泡在电路中恰能正常发光，则发电机产生的感应电动势的有效值是()图416anbs b.nbs cu d(1)u解析：选ad因线圈始终垂直切割磁感线，故线圈的电动势始终为enbs ，故其有效值为enbs ，a正确，b错误；由闭合电路欧姆定律得：e(rr)u(1)，故c错误，d正确。常以选择题的形式考查，一般涉及变压器的电压、电流、功率的分析与计算，远距离输电等知识典例(2013桂林模拟)如图417所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为1001，b是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想电表，在原线圈c、d两端加上瞬时值为u1310sin 314t(v)的交变电压，则()a当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为3.1 v图417b副线圈两端的电压频率为50 hzc当单刀双掷开关与a连接，在滑动变阻器触头p向上移动的过程中，电压表和电流表的示数均变小d当单刀双掷开关由a扳向b时，原线圈输入功率变小破题关键点(1)电压表的示数是副线圈电压的最大值还是有效值？如何确定其大小？(2)变压器能否改变正弦交流电的频率？应如何确定副线圈两端电压的频率？(3)原线圈输入功率由什么因素决定？解析由u1310sin 314t(v)可得：u1220 v，f50 hz，由可得：u22.2 v，变压器副线圈两端的电压频率与原线圈的频率相同，故a错误，b正确；当滑动变阻器触头p向上移动时，r阻值变大，电流表示数变小，但电压表示数不变，c错误；当开关由a扳向b时，n1减小，由可知，u2增大，i2增大，由p入p出i2u2可知，原线圈输入功率变大，d错误。答案b一、基础知识要记牢1理想变压器的基本关系式(1)功率关系：p入p出(2)电压关系：若n1n2，为降压变压器；若n1 d.u3，pp，a、b均错误；由，u2u3可得出，c正确，d错误。对2012年高考江苏卷中“家庭电路保护装置”进行挖掘变压器的原理及应用典例多选(2012江苏高考)某同学设计的家庭电路保护装置如图4110所示，铁芯左侧线圈l1由火线和零线并行绕成。当右侧线圈l2中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关k，从而切断家庭电路。仅考虑l1在铁芯中产生的磁场，下列说法正确的有()图4110a家庭电路正常工作时，l2中的磁通量为零b家庭电路中使用的电器增多时，l2中的磁通量不变c家庭电路发生短路时，开关k将被电磁铁吸起d地面上的人接触火线发生触电时，开关k将被电磁铁吸起解析当家庭电路正常工作时，火线和零线中的电流大小始终相等，方向始终相反，由于采用双线绕成，当电路正常工作时，火线和零线在铁芯内部产生的磁场大小相等，方向相反，所以内部的磁通量为零，a正确；当电路中的电器增多时，火线和零线中的电流都增大了，但大小始终相等，方向始终相反，铁芯内部的磁通量还是零，即l2中的磁通量不变，b正确；当电路发生短路时，电流不经用电器，火线和零线中电流很大，但大小始终相等，方向始终相反，铁芯内部的磁通量还是零，l2不产生感应电流，开关k不会被电磁铁吸起，c错误；当地面上的人接触火线发生触电时，电流经人体流向地面，不经过零线，所以火线和零线中的电流大小不等，在铁芯内产生的磁通量不为零，l2中产生感应电流，开关k被电磁铁吸起，d正确。答案abd本题以家庭常用的“家庭电路保护装置”为背景材料，主要考查变压器的原理及保护装置的工作原理，试题情景新颖，与现实生活联系密切，体现了新课标物理“从生活走向物理，从物理走向社会”的新理念。此类问题历年高考命题统计高考题试题背景考查点2011山东卷t20调压变压器变压器动态问题分析2012山东卷t18燃气炉点火装置变压器的原理及相关计算该类问题主要以选择题的形式考查，试题情景新，但设问简单，落点较低，只要抓住问题实质，明确其原理，解答此类问题应该是比较轻松的。(原创题)多选图4111甲是某燃气炉点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，v 为交流电压表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5 000 v时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。以下判断正确的是()图4111a电压表的示数等于5 vb电压表的示数等于 vc实现点火的条件是1 000d实现点火的条件是1 000，选项c正确、d错误。一、单项选择题1(2013滨州模拟)如图1所示，电阻率均匀的矩形线框在匀强磁场内运动，(1)(3)(4)三个图中线框在图示平面内平动，(2)图中线框绕转轴转动，以下说法正确的是()图1a(1)图中，流过ab边的电流为零，ab两点间电势差为零b(2)图中图示位置处，流过ab边的电流不为零，ab两点电势差不为零c(3)图中，流过ab边的电流为零，ab两点电势差不为零d(4)图中，流过ab边的电流为零，ab两点电势差也为零解析：选d(1)图中线框中电流为零，但uabblv，a错误；(2)图中图示位置线框在中性面，电流为零，b错误；(3)图中线框不切割磁感线，回路中无电流，uab0，c错误；(4)图中回路中电流为零，ab边不切割磁感线，uab0，故d正确。2(2013天津高考)普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，图中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少，工作时电流为iab，cd一侧线圈的匝数较多，工作时电流为icd，为了使电流表能正常工作，则()图2aab接mn、cd接pq，iabicdbab接mn、cd接pq，iabicdcab接pq、cd接mn，iabicddab接pq、cd接mn，iabicd解析：选b电流互感器ab一侧线圈匝数比cd一侧线圈匝数少，根据变流比公式i1n1i2n2可知，iabicd，电流表应接在电流较小一侧，b项正确。3(2013郑州模拟)图3为某款电吹风的电路图，a、b、c、d为四个固定触点，可动的扇形金属触片p可同时接触两个触点，触片p处于不同位置时，电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风不同的工作状态，n1和n2分别是理想变压器的两个线圈的匝数，该电吹风的各项参数如下表所示，下列说法正确的有()热风时输入功率460 w冷风时输入功率60 w小风扇额定电压60 v正常工作时小风扇输出功率52 w图3a吹冷风时触片p使触点b、c接触b可由表格中数据计算出小风扇的内阻为60 c变压器两线圈的匝数比n1n21315d若把电热丝截去一小段后再接入电路，电吹风吹热风时的功率变小，吹冷风时的功率不变解析：选a触片p使触点b、c接触时，只有小风扇转动，a正确；由p入p出i2r，i可得小风扇的内阻为8 ，b错误；由，得：，c错误；若把电热丝截去一段后接入电路中，则因r热减小，电热丝的功率增大，但吹冷风时的功率不变，d错误。4(2013安徽高考)用图4所示的电路可以测量电阻的阻值。图中rx是待测电阻，r0是定值电阻， 是灵敏度很高的电流表，mn是一段均匀的电阻丝。闭合开关，改变滑动头p的位置，当通过电流表的电流为零时，测得mpl1，pnl2，则rx的阻值为() 图4a.r0b.r0c.r0 d.r0解析：选c本题考查测量电阻和电路动态分析的方法，意在考查考生对串、并联电路的规律和闭合电路的欧姆定律的理解。当灵敏电流表的电流为零时，有，可得rxr0。5(2013广东高考)如图5，理想变压器原、副线圈匝数比n1n221， 和 均为理想电表，灯泡电阻rl6 ，ab端电压u112 sin 100t(v)。下列说法正确的是() 图5a电流频率为100 hzb.的读数为24 vc.的读数为0.5 ad变压器输入功率为6 w解析：选d由输入电压的瞬时值表达式可知，1002f，因此交流电的频率为50 hz，a项错误；由变压公式可知，得u26 v，电压表的读数为6 v，b项错误；电流表的读数i2a1 a，c项错误；变压器输入功率pu1i1u2i26 w，d项正确。二、多项选择题6(2013广州模拟)如图6是远距离输电的示意图，则电压u1、u2、u3、u4之间的关系是()图6au1u2 bu2u3cu3u4 du3u1u2解析：选bc在题图所示的输电线路中，左侧为升压变压器，右侧为降压变压器，故有u1u4，故a错误，c正确；又u3u2u损，故b正确，d错误。7(2013怀化模拟)如图7所示的正方形线框abcd边长为l，每个边的电阻均为r，在磁感应强度为b的匀强磁场中绕cd轴以角速度匀速转动，c、d两点与外电路相连，外电路电阻也为r。电流表和电压表内阻的影响忽略不计。则下列说法中正确的是()图7as断开时，电压表读数为bl2bs断开时，电压表读数为bl2cs闭合时，电流表读数为bl2ds闭合时，线框从图示位置转过/2过程中流过电流表的电量为bl2/7r解析：选bd在正方形线框abcd中，ab边相当于电源，其电动势的有效值e，当s断开时，等效电路图如图甲所示，电压表的示数uv1rbl2，b正确，a错误；当s闭合时，等效电路图如图乙所示，流过ab的电流的有效值为i，因此电流表的示数为，故c错误；q，d正确。8(2013锦州模拟)在如图8所示电路中，r1是定值电阻，r2是滑动变阻器，闭合电键s，当r2的滑动触片p向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电流表、电压表的示数分别用i、u1、u2、u3表示，它们示数变化量的大小分别用i、u1、u2和u3表示。则下列分析判断正确的是() 图8a.不变，不变b.变大，变大c.变大，不变d.变大，不变解析：选acd当r2的滑动触片p向下滑动时，r2变大，电流表示数i减小，r1不变，r2变大，r1r2变大，r1不变，u2ei(rr1)，故|rr1不变；u3eir，故|r不变，综上分析可知，正确选项为a、c、d。三、计算题9(2012江苏高考)某兴趣小组设计了一种发电装置，如图9所示。在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角均为，磁场均沿半径方向。匝数为n的矩形线圈abcd的边长abcdl、bcad2l。线圈以角速度绕中心轴