【优化方案】高考物理二轮复习 专题十 直流电路和交流电路导学导练（含解析）.doc

直流电路和交流电路热点一直流电路的动态分析命题规律：直流电路的动态分析在高考试题中是以选择题形式考查的，是近年来高考的热点往往以下列变化方式探究某元件的电流、电压、功率及电源输出功率的变化情况：(1)某一支路的滑动变阻器的阻值变化；(2)某一支路电键闭合或断开；(3)热敏电阻或光敏电阻的阻值变化1.(2014咸阳二模)如图所示电路中，电源电动势为e，内电阻为r，r1、r2为定值电阻，r3为可变电阻，c为电容器在可变电阻r3由较小逐渐变大的过程中()a电容器放电b流过r2的电流方向是由a到bc电容器的带电量在逐渐增大d电源内部消耗的功率变大解析当可变电阻r3逐渐变大时，总电阻增大，干路电流减小，则电容器上电压uei(r1r)将增大，电容器的带电量增大，即电容器充电，a错误，c正确；因为电容器上极板带正电，所以充电电流方向为br2a，故b错误；电源内部消耗的功率为pri2r变小，d错误答案c2.(2014上海六校联考)热敏电阻是传感电路中常用的电子元件，其电阻rt随温度t变化的图线如图甲所示如图乙所示电路中，热敏电阻rt与其他电阻构成的闭合电路中，当rt所在处温度升高时，两电表读数的变化情况是()aa变大，v变大 ba变大，v变小ca变小，v变大 da变小，v变小解析由电路图可知，电压表和电流表与热敏电阻是间接并联关系，当rt所在处温度升高时，rt的阻值减小，利用“并同串反”知电流表和电压表的读数都减小答案d3.(2014山东莘县质检)如图所示，两平行金属板间带电质点p原处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，当滑动变阻器r4的滑片向b端移动时，则()a电压表读数减小b电流表读数减小c质点p将向上运动dr3上消耗的功率逐渐增大解析当滑动变阻器r4的滑片向b端移动时，r4接入电路部分的电阻减小，外电路总电阻减小，干路电流增大，电源内阻分担的电压增大，则路端电压减小，r1分担电压增大，则平行金属板两极板间电压减小，带电质点p所受电场力减小，质点p将向下运动，选项c错误；r3两端电压减小，r3中电流减小，电流表读数增大，选项b错误；r3上消耗的功率逐渐减小，选项d错误；由于r2中的电流增大，r2两端电压增大，故电压表读数减小，选项a正确答案a方法技巧直流电路动态分析问题的解题方法(1)程序法：闭合电路中，由于局部电阻变化或开关的通断，引起各部分电压、电流或灯泡明暗发生变化，分析此类问题的基本步骤：)(2)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r热点二交流电的产生及“四值”应用命题规律：交变电流的产生与描述是每年高考的热点，常以选择题形式考查；考题主要考查交变电流的两种表达方式：函数表示法与图象表示法，以及交流电的有效值、最大值等基本知识高考命题一般从以下两方面进行考查：(1)交变电流的产生、图象、公式及相关物理量(2)交变电流“四值”的物理意义及其不同方面的应用1.(多选)(2014高考天津卷)如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图乙中曲线a、b所示，则()a两次t0时刻线圈平面均与中性面重合b曲线a、b对应的线圈转速之比为23c曲线a表示的交变电动势频率为25 hzd曲线b表示的交变电动势有效值为10 v解析从图象可知，两次转动都是从中性面开始计时的，故a正确从图象可知，曲线a、b对应的线圈转动的周期之比为23，则转速之比为32，故b错误由图象可知曲线a的周期ta4102 s，则曲线a表示的交变电动势频率fa25 hz，故c正确交变电动势的最大值emnbs，则曲线a、b表示的交变电动势的峰值之比为emaembab32，即embema10 v，故曲线b表示的交变电动势的有效值为e有 v5 v，d错误答案ac2.(2013高考海南卷)通过一阻值r100 的电阻的交变电流如图所示，其周期为1 s电阻两端电压的有效值为()a12 v b4 vc15 v d8 v解析由有效值定义可得1 s(0.1 a)2r0.4 s2(0.2 a)2r0.1 s2，其中r100 ，可得u4 v，b正确答案b3.(2013高考福建卷)如图，实验室一台手摇交流发电机，内阻r1.0 ，外接r9.0 的电阻闭合开关s，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e10sin 10t(v)，则()a该交变电流的频率为10 hzb该电动势的有效值为10 vc外接电阻r所消耗的电功率为10 wd电路中理想交流电流表a的示数为1.0 a解析据2f知该交流电的频率为5 hz，a错；该交流电电动势的最大值为10 v，有效值e10 v，b错；i1.0 a，pi2r9 w，c错，d对答案d总结提升正弦交流电的产生及“四值”的应用(1)交变电流的产生(2)交流电“四值”的应用热点三变压器与远距离输电命题规律：本考点为每年高考的热点，常以选择题的形式考查，命题规律有以下两点：(1)多数题目与交变电流的图象、瞬时值表达式等相结合进行综合考查(2)考查变压器原副线圈中的电压、电流及功率关系，变压器的动态变化分析及远距离输电等问题1.(多选)(2014高考广东卷)如图所示的电路中，p为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压u1不变，闭合电键s，下列说法正确的是()ap向下滑动时，灯l变亮bp向下滑动时，变压器的输出电压不变cp向上滑动时，变压器的输入电流变小dp向上滑动时，变压器的输出功率变大解析由于理想变压器输入电压u1不变，原、副线圈匝数不变，所以输出电压u2也不变，灯l亮度不随p的滑动改变，故选项a错误，选项b正确p向上滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，负载总电阻r总减小，由i2知，通过副线圈的电流i2增大，输出功率p2u2i2增大，再由知输入电流i1也增大，故选项c错误，d正确答案bd2.(多选)(2014武汉模拟)如图甲所示为一个小型电风扇的电路简图，其中理想变压器的原、副线圈匝数之比n1n2101，接线柱a、b接上一个正弦交变电源，电压随时间变化规律如图乙所示，输出端接有额定电压均为12 v的灯泡和风扇电动机，电动机线圈电阻r2 .接通电源后，灯泡正常发光，风扇正常工作，则()a电阻r两端的电压是10 vb通过风扇电动机的电流是6 ac通过灯泡的交流电频率是100 hzd风扇突然卡住的瞬间，灯泡变暗解析变压器输入电压220 v，输出电压22 v，灯泡正常发光，风扇正常工作，电阻r两端的电压是22 v12 v10 v，选项a正确通过风扇电动机的电流一定小于6 a，通过灯泡的交流电频率是50 hz，选项b、c错误风扇突然卡住的瞬间，电风扇中电流增大，灯泡中电流减小，灯泡变暗，选项d正确答案ad3.(2014高考四川卷)如图所示，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图象，则()a用户用电器上交流电的频率是100 hzb发电机输出交流电的电压有效值是500 vc输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定d当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小解析由ut图象可知，交流电的周期t0.02 s，故频率f50 hz，选项a错误；交流电的最大值um500 v，故有效值u250 v，选项b错误；输电线上的电流由降压变压器副线圈上的电阻和降压变压器原副线圈的匝数比决定，选项c错误；当用户用电器的总电阻增大时，副线圈上的电流减小，根据，原线圈(输电线)上的电流减小，根据pir，得输电线损失的功率减小，选项d正确答案d方法技巧理想变压器的动态分析技巧(1)根据题意弄清变量和不变量.如原线圈电压不变、原副线圈的匝数比不变，其他物理量可能随电路的变化而发生变化.(2)弄清动态变化过程中的因果关系.如u2由u1决定，p1、i1由p2、i2决定.(3)分析流程如下：由分析u2的情况.由i2分析i2的情况.由p1p2i2u2判断输入功率的情况.由p1i1u1分析i1的变化情况.)交流电路的综合问题命题规律：该综合问题涉及交流电的产生、变化规律、图象和变压器问题，考查的点多面广，因此将成为2015年高考命题热点，题型一般为选择题范例(2014江西盟校一联)如图所示，匝数为50匝的矩形闭合导线框abcd处于磁感应强度大小b t的水平匀强磁场中，线框面积s0.5 m2，线框电阻不计线框绕垂直于磁场的轴oo以角速度100 rad/s匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈接入一只“220 v，60 w”的灯泡，且灯泡正常发光，熔断器允许通过的最大电流为10 a，下列说法正确的是()a在图示位置线框中产生的感应电动势最大b线框中产生电动势的有效值为250 vc变压器原、副线圈匝数之比为2522d允许变压器输出的最大功率为1 000 w解析在图示位置线框和磁感线垂直，磁通量最大，线框中产生的感应电动势为零，选项a错误；线框中产生的感应电动势的最大值emnbs250 v，其有效值eem250 v，选项b错误；灯泡能正常发光，则电压u2220 v，由可知变压器原、副线圈匝数之比为2522，选项c正确；熔断器允许通过的最大电流为10 a，即i110 a，p1u1i125010 w2 500 w，因此变压器允许输出的最大功率为2 500 w，故选项d错误答案c总结提升交变电流的综合问题，涉及交流电路最大值、有效值、平均值、瞬时值和变压器的计算，与电磁感应、安培力、闭合电路欧姆定律的综合应用等，解答时应注意以下两点：(1)分清交流电路“四值”的不同计算方法和物理意义(2)学会将直流电路、闭合电路欧姆定律的知识应用在交流电路中最新预测1(2014辽宁五校联考)如图所示，有一矩形线圈的面积为s，匝数为n，电阻不计，绕oo轴在水平方向的磁感应强度为b的匀强磁场中以角速度做匀速转动，从图示位置开始计时矩形线圈通过滑环接一理想变压器，滑动触头p上下移动时可改变输出电压，副线圈接有可调电阻r，下列判断正确的是()a矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为enbscos tb矩形线圈从图示位置经过时间时，通过电流表的电荷量为0c当p不动、r增大时，电压表读数也增大d当p向上移动、r不变时，电流表读数减小解析：选a.矩形线圈切割磁感线产生的感应电流为正弦式交变电流，图示时刻线圈切割磁感线产生的感应电动势最大，最大值为emnbs，则其瞬时值表达式为enbscos t，选项a正确；矩形线圈从图示位置经过时间，刚好为1/4周期，磁通量的变化量不为0，通过电流表的电荷量不为0，选项b错误；矩形线圈的电阻不计，故电压表的示数为交流电压的有效值，恒定不变，选项c错误；当p向上移动、r不变时，原线圈的电压不变，副线圈的电压增大，输出功率变大，故原线圈中的电流增大，选项d错误最新预测2(多选)(2014潍坊模拟)如图所示，矩形线圈面积为0.1 m2，匝数为100，绕oo轴在磁感应强度为b t的匀强磁场中以角速度5 rad/s匀速转动从图示位置开始计时，理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，两电表均为理想电表，电阻r50 ，其他电阻不计，下列判断正确的是()a在t0.1 s时，穿过线圈的磁通量最大bn1n215时，变压器输入功率为50 wcp向上移动时，电压表示数变大dp向上移动时，电流表示数变小解析：选bd.由题意可知，emnbs10 v，t0.4 s，故由图示位置经过0.1 s时，线圈与磁场平行，磁通量为零，a错误；由可知，若n1n215，则u250 v，变压器输入功率等于输出功率等于50 w，b正确；当p向上移动时，n2变小，u2变小，输出功率和输入功率变小，故电流表示数也变小，c错误，d正确失分防范解决交流电路的综合问题极易从以下几点失分：不能正确理解交流电的产生、变化规律以及图象的意义；不能正确和熟练应用交流电的“四值”；不会分析变压器的动态变化；不清楚远距离输电线路中电压、电流和功率关系为防范失分，建议记住以下口诀：线框转切磁感线，产生正弦交流电理解“四值”会应用，变压器里磁通变电压电流看匝数，原端功率同副端远距输电升降压，路上能量有耗散.1(2014北京西城区期末)如图所示，为一小灯泡的伏安特性曲线，横轴和纵轴分别表示电压u和电流i.图线上点a的坐标为(u1，i1)，过点a的切线与纵轴交点的纵坐标为i2.小灯泡两端电压为u1时，电阻等于()a. b.c. d.解析：选b.由于小灯泡的伏安特性曲线上，每一点的电压坐标与电流坐标的比值，对应这一状态下的电阻，所以小灯泡两端电压为u1时，电阻等于，b正确2(2014天津河东区二模)如图所示，甲、乙两电路中电源完全相同，外电阻r1r2，两电路中分别通过相同的电荷量q的过程中，下列判断正确的是()a电源内部产生电热较多的是甲电路br1上产生的电热比r2上产生的电热少c电源做功较多的是甲电路d电源效率较高的是甲电路解析：选d.电源内部产生电热qi2rtiqr，由于外电阻r1r2，甲电路电流较小，电源内部产生电热较少的是甲电路，选项a错误外电阻产生电热qi2rtiqruq，u1u2，r1上产生的电热比r2上产生的电热多，选项b错误两电路中分别通过相同的电荷量q的过程中，两电源做功相等，选项c错误电源效率较高的是甲电路，选项d正确3(2014广州一模)在研究微型电动机的性能时，应用如图所示的实验电路调节滑动变阻器r并控制电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.50 a和2.0 v重新调节r并使电动机恢复正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为2.0 a和24.0 v则这台电动机正常运转时输出功率为()a32 w b44 wc47 w d48 w解析：选a.当电动机停止转动时，此时电动机相当于一个纯电阻，所以由题中的两表读数，可以计算出电动机的内阻为：r，代入数据得：r4 ，重新调节r并使电动机恢复正常运转，根据题中的两表读数，计算出电动机的输出功率为：pu2i2ir，代入数据解得：p32 w，b、c、d错误，a正确4在如图所示的电路中，电源的电动势为e，内阻为r，灯泡l的电阻大于电源的内阻r.闭合开关s，在滑动变阻器的滑片p由a向b移动的过程中，下列各物理量的变化情况正确的是()a电流表的读数先减小后增大b灯泡l变亮c电源输出功率先增大后减小d电压表的读数先增大后减小解析：选d.由题图可知，滑动变阻器的右半部分与电流表a串联，再与左半部分并联，并联部分与灯泡串联后再与电压表并联，电压表测路端电压滑片p向左滑动，当两支路电阻相等，即rararb时，并联路段电阻最大，因此并联路段的电阻先增大后减小，外电路总电阻先增大后减小，由串联分压可知路端电压先增大后减小，选项d正确；电流表刚开始测干路电流，随着p由a向b移动，电流表示数逐渐变小，p滑到b端，电阻r和电流表被短路，电流表示数为零，a错误；外电路电阻增大时，流过灯泡的电流减小，灯泡分压减小，灯泡变暗，选项b错误；外电路电阻越接近电源内阻，电源输出功率越大，由于灯泡电阻大于电源内阻，因此外电路电阻总大于电源内阻，随着外电阻的增大，输出功率逐渐减小，选项c错误5(2014北京海淀区期末)氧化锡传感器主要用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测，它的电阻随一氧化碳浓度的变化而变化在如图所示电路中，不同的一氧化碳浓度对应传感器不同的电阻值，电压表的示数与一氧化碳的浓度一一对应，观察电压表示数就能判断一氧化碳浓度是否超标已知氧化锡传感器的电阻的倒数与一氧化碳浓度成正比，那么，电压表示数u与一氧化碳浓度之间的对应关系正确的是()au越大，表示越大，与u成正比bu越大，表示越小，与u成反比cu越大，表示越大，但与u不成正、反比关系du越大，表示越小，但与u不成正、反比关系解析：选c.根据题意，设氧化锡传感器的电阻为r1，电源的电动势为e，内阻为r，电压表的示数u，越大，u越大，但u与既不成正比也不成反比，选项c正确6如图所示的空间存在一匀强磁场，其方向为垂直于纸面向里，磁场的右边界为mn，在mn右侧有一矩形金属线圈abcd，ab边与mn重合现使线圈以ab边为轴按图示方向匀速转动(从上往下看为顺时针转动)，将a、b两端连到示波器的输入端，若ab边中电流从a到b为正，则从下图中示波器观察到的ab中电流随时间变化的图形是()解析：选d.本题可将右侧磁场补全，即矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，会产生正弦式交流电，由楞次定律可知：从中性面开始，电流从0开始，沿负向，可画出完整电流随时间变化的图形，在此基础上，去掉右侧磁场，故电流仅在左侧磁场中切割磁感线而产生电流，故选项d正确，选项a、b、c错误7(2013高考四川卷) 用220 v的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是110 v，通过负载的电流图象如图所示，则()a变压器输入功率约为3.9 wb输出电压的最大值是110 vc变压器原、副线圈匝数比是12d负载电流的函数表达式i0.05sin a解析：选a.由题图可知通过负载的电流最大值为im0.05 a，周期t0.02 s，故电流的函数表达式iim sint0.05sin 100t(a)，d错误；理想变压器匝数比等于电压比，即 n1n2u1u221，c错误；输出电压u2110 v，其最大值u2mu2110 v，b错误；理想变压器输入功率等于输出功率，即输入功率pi2u2110 w3.9 w，a正确8(2013高考广东卷)如图，理想变压器原、副线圈匝数比n1n221, v和a均为理想电表，灯泡电阻rl6 ，ab端电压u112sin 100t(v)下列说法正确的是()a电流频率为100 hzbv的读数为24 vca的读数为0.5 ad变压器输入功率为6 w解析：选d.根据u112sin 100t(v)及u知u112 v，f50 hz，选项a错误；根据得u2u112 v6 v，即v的读数为6 v，选项b错误；根据i2a1 a，即a的读数为1 a，选项c错误；由于p1p2，p2 w6 w，选项d正确9(多选)(2014山东四市联考)如图甲所示，矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴在匀强磁场中匀速转动，输出交变电流的电动势图象如图乙所示，经原、副线圈匝数比为110的理想变压器给一灯泡供电，如图丙所示，副线圈电路中灯泡的额定功率为22 w，现闭合开关，灯泡正常发光则()at0.01 s时，穿过线框回路的磁通量为零b金属线框的转速为50 r/sc变压器原线圈中电流表的示数为1 ad灯泡的额定电压为220 v解析：选bc.t0.01 s时，交变电流的电动势为零，线框处于中性面，穿过线框回路的磁通量最大，a错误；由题图乙可知周期t0.02 s，转速n50 r/s，变压器原线圈两端电压的有效值为u122 v，原线圈的输入功率与副线圈的输出功率相同，由p22 w、pui得，i1 a，由知副线圈两端电压的有效值为u2220 v，b、c正确，d错误10(多选)图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()a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解析