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2021高考物理二轮(广东专用)专题突破word版训练:专题十一-直流电路和交流电路.docx
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1、专题十一直流电路和沟通电路1纯电阻电路和非纯电阻电路的电功、电功率的比较(1)纯电阻电路:电功WUIt,电功率PUI,且电功全部转化为电热,有WQUIttI2Rt,PUII2R.(2)非纯电阻电路:电功WUIt,电功率PUI,电热QI2Rt,电热功率P热I2R,电功率大于电热功率,即WQ,故求电功、电功率只能用WUIt、PUI,求电热、电热功率只能用QI2Rt、P热I2R.2电源的功率和效率(1)电源的几个功率电源的总功率:P总EI电源内部消耗的功率:P内I2r电源的输出功率:P出UIP总P内(2)电源的效率100%100%3沟通电的“四值”(1)最大值EmNBS.(2)瞬时值eNBSsin_
2、t.(3)有效值:正弦式沟通电的有效值E;非正弦式沟通电的有效值必需依据电流的热效应,用等效的思想来求解计算沟通电路的电功、电功率和测定沟通电路的电压、电流都是指有效值(4)平均值:n,常用来计算通过电路的电荷量4抱负变压器的基本关系式(1)功率关系:P入P出(2)电压关系:.(3)电流关系:只有一个副线圈时.直流电路动态分析方法(1)程序法:基本思路是“部分整体部分”即从阻值的变化入手,由串、并联规律判定R总的变化状况,再由欧姆定律推断I总和U端的变化状况,最终由部分电路欧姆定律及串联分压、并联分流等规律推断各部分的变化状况(2)结论法“并同串反”:“并同”:指某一电阻增大(减小)时,与它并
3、联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大(减小)“串反”:指某一电阻增大(减小)时,与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小(增大)考向1直流电路的动态分析例1(单选)如图1所示,平行金属板中带电质点P原来处于静止状态,不考虑电流表和电压表对电路的影响,R1的阻值和电源内阻r相等当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时,则()图1AR3上消耗的功率渐渐增大B电流表读数减小,电压表读数增大C电源的输出功率渐渐增大D质点P将向上运动审题突破当R4的滑片向b端移动时,其电阻如何变化?电容器两极板间电压和哪部分电路电压相等?如何分析电源的输出功率变化状况?解析滑动变阻器R4的滑
4、片向b端移动时,R4的阻值越来越小,故并联电路的总电阻减小,依据串联电路的分压规律可得:R3的电压减小,消耗的功率减小,故A错误;电容器电压等于R3的,故也减小,所以质点P将向下运动,所以D错误;外电路总电阻减小,所以干路电流I1增大,而R3的电流I3减小,依据I1I3IA,可得电流表读数IA增大,所以B错误;因R1的阻值和电源内阻r相等,故外电路电阻大于电源内阻,且渐渐减小,由输出功率与外电阻的关系可得:电源的输出功率在增大,所以C正确答案C (单选)某同学预备用一种金属丝制作一只电阻温度计他先通过试验描绘出一段金属丝的UI曲线,如图2甲所示再将该金属丝与某确定值电阻R0串联接在电路中,用电
5、压表(电压表的内阻远大于金属丝的电阻)与金属丝并联,并在电压表的表盘上标注温度值,制成电阻温度计,如图乙所示下列说法中正确的是()图2A从图甲可知,该金属丝的阻值随温度的上升而减小B图乙中电压表的指针偏转角越大,温度值越小C选用不同阻值的R0可以转变温度计的量程,R0越大,量程越大D温度越高,电源消耗的功率越大答案C解析从图甲可知,图线上的点与原点连线的斜率表示电阻的大小,故该金属丝的阻值随温度的上升而增大,所以A错误;图乙中电压表的指针偏转角越大,说明RT的阻值越大,即温度越高,所以B错误;若R0越大,电压表要偏转同样的角度,需RT的阻值更大,即温度更高,量程越大,所以C正确;温度越高,RT
6、的阻值越大,电路电流越小,所以电源消耗的功率PEI越小,故D错误考向2沟通电的产生和描述例2(双选)如图3甲为小型旋转电枢式沟通发电机,电阻为r2 矩形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固定轴OO匀速转动,线圈的两端经集流环和电刷与右侧电路连接,右侧电路中滑动变阻器R的最大阻值为R0 ,滑动片P位于滑动变阻器中心,定值电阻R1R0、R2,其他电阻不计从线圈平面与磁场方向平行时开头计时,闭合开关S,线圈转动过程中抱负沟通电压表示数是10 V,图乙是矩形线圈磁通量随时间t变化的图象,则下列说法正确的是()图3A电阻R2上的热功率为 WB0.02 s时滑动变阻器R两端的电压瞬时值为
7、零C线圈产生的e随时间t变化的规律是e10cos 100t (V)D线圈开头转动到t s的过程中,通过R1的电荷量为 C解析R总R1R010 ,I A1 A,UR2 V,依据公式P得电阻R2上的热功率为PR2 W,故A正确;0.02 s通过线圈的磁通量为零,感应电动势最大,故B错误;T0.02 s,100 rad/s,E10 V12 V12 V,e12cos 100t(V),故C错误;电动势的最大值为Em12 VnBS,mBS(Wb),sin 100t(Wb),线圈开头转动到t s的过程中,通过电阻的电量为 C,故D正确答案AD以题说法1.线圈通过中性面时的特点(1)穿过线圈的磁通量最大;(2
8、)线圈中的感应电动势为零;(3)线圈每经过中性面一次,感应电流的方向转变一次2沟通电“四值”的应用(1)最大值:分析电容器的耐压值;(2)瞬时值:计算闪光电器的闪光时间、线圈某时刻的受力状况;(3)有效值:电表的读数及计算电热、电功、电功率及保险丝的熔断电流;(4)平均值:计算通过电路截面的电荷量 (双选)(2022天津7)如图4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()图4A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
9、变电动势有效值为10 V答案AC解析A从图象可知,两次转动都是从中性面开头计时的,故A正确B.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C.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D.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错误考向3变压器和远距离输电问题例3(单选)如图5为学校配电房向各个教室的供电示意图,T为抱负变压器,V1、A1为监控市电供电端的电压表和电流表,V2、A2为
10、监控校内变压器的输出电压表和电流表,R1、R2为教室的负载电阻,V3、A3为教室内的监控电压表和电流表,配电房和教室间有相当长的一段距离,则当开关S闭合时()图5A电流表A1、A2和A3的示数都变大B只有电流表A1的示数变大C电压表V3的示数变小D电压表V2和V3的示数都变小解析开关S闭合,负载的总电阻减小,又副线圈的电压U2不变,所以副线圈的电流增大,电流表A2示数变大,依据变流规律可得原线圈电流增大,电流表A1示数增大,配电房和教室间有相当长的一段距离,导线所耗电压增大,故并联电路的电压减小,即电压表V3示数减小,所以电流表A3的示数减小,所以A、B错误,C正确;副线圈电压不变,即V2示数
11、不变,所以D错误答案C以题说法抱负变压器动态分析的两种状况1负载电阻不变,争辩变压器原、副线圈两端的电压、电流、电功率等随匝数比的变化状况2匝数比不变,争辩变压器原、副线圈两端的电压、电流、电功率等随负载电阻的变化状况不论哪种状况,要留意两点:一、依据题意分清变量和不变量;二、弄清“谁打算谁”的制约关系对电压而言,输入打算输出;对电流、电功(率)而言,输出打算输入 (单选)(2022江苏3)远距离输电的原理图如图6所示,升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2,电压分别为U1、U2,电流分别为I1、I2,输电线上的电阻为R.变压器为抱负变压器,则下列关系式中正确的是()图6A. BI2CI1
12、U1IR DI1U1I2U2答案D解析依据抱负变压器的工作原理得I1U1I2U2、.U2不是加在R两端的电压,故I2,而I1U1等于R上消耗的功率IR与下一级变压器的输入功率之和选项D正确考向4交变电流的综合问题分析例4(双选)如图7甲是小型沟通发电机的示意图,两极M、N间的磁场可视为水平方向的匀强磁场,A为抱负沟通电流表,V为抱负沟通电压表内阻不计的矩形线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO沿逆时针方向匀速转动,矩形线圈通过滑环接一抱负变压器,滑动触头P上下移动时可转变变压器副线圈的输出电压,副线圈接有可调电阻R,从图示位置开头计时,发电机线圈中产生的交变电动势随时间变化的图象如图乙所示,以下推断
13、正确的是()图7A电压表的示数为10 VB0.01 s时发电机线圈平面与磁场方向垂直C若P的位置向上移动、R的大小不变时,电流表读数将减小D若P的位置不变、R的大小不变,而把发电机线圈的转速增大一倍,则变压器的输入功率将增大到原来的4倍审题突破由题图乙可知沟通电的哪些信息?P的位置向上移动,原、副线圈的电压有何变化?解析电压表显示的为有效值,示数为10 V,A正确;0.01 s时感应电动势最大,故线圈平面与磁场方向平行,故B错误;若P的位置向上移动,匝数比减小,副线圈电压增大,R的大小不变时,电流表读数将增大,故C错误;若P的位置不变、R的大小不变,而把发电机线圈的转速增大一倍,电压增大为原来
14、的2倍,则变压器的输入功率将增大到原来的4倍,故D正确答案AD以题说法交变电流的综合问题,涉及沟通电路最大值、有效值、平均值、瞬时值的计算,与电磁感应、安培力、闭合电路欧姆定律的综合应用等,解答时应留意以下两点:1分清沟通电路“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学问应用在沟通电路中 (双选)如图8所示,边长为L、匝数为N,电阻不计的正方形线圈abcd在磁感应强度为B的匀强磁场中绕转轴OO转动,轴OO垂直于磁感线,在线圈外接一含有抱负变压器的电路,变压器原、副线圈的匝数分别为n1和n2.保持线圈以恒定角速度转动,下列推断正确的是()图8A在图示位置时线框中磁通量为
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