2019高考物理二轮复习 专题四 电磁感应和电路 第1讲 直流电路和交流电路学案.doc
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1、1第第 1 1 讲讲 直流电路和交流电路直流电路和交流电路历次选考考情分析考试要求历次选考统计 章知识内容 必考加试2015/102016/042016/102017/042017/112018/04电源和电流bc11电动势bc22欧姆定律、UI图象及IU图象cc串联电路和并联电路cc22焦耳定律cc101211125导体的电阻cc21(2)9闭合电路的欧姆定律cd恒定电流多用电表的原理a交变电流c描述交变电流的物理量c电感和电容对交变电流的影响b变压器c21(1)21(2)21(1)交变电流电能的输送c考点一考点一 有关电路基本概念和规律的分析有关电路基本概念和规律的分析1电流的三个表达式(
2、1)定义式:I ,适用于一切电路q t2(2)微观式:InqSv,适用于一切电路(3)决定式:I ,适用于金属导电、电解质溶液导电U R2电阻的决定式和定义式的区别公式Rl SRU I电阻的决定式电阻的定义式区别说明了导体的电阻由哪些因素决定,R由、l、S共同决定提供了一种测电阻的方法伏安法,R与U、I均无关3.运用伏安特性曲线求电阻应注意的问题如图 1 所示,非线性元件的IU图线是曲线,导体电阻Rn,即电阻要用图线上点Un InPn(Un,In)的坐标来计算,而不能用该点的切线斜率来计算图 14闭合电路欧姆定律(1)公式:I或EU外Ir.E Rr(2)电源UI图象(如图 2)纵轴交点表示电源
3、的电动势,斜率的大小表示电源内阻图 231电动势(2017湖州市高二上期末)如图 3 所示为两节某品牌的不同型号干电池,其上均标有“1.5 V”字样,下列说法正确的是( )图 3A两种型号的电池都有内阻而且一定相同B两种型号的电池储存的能量一定一样多C “1.5 V”表示电池供电时正负极之间的电压为 1.5 VD “1.5 V”表示电池供电时每通过 1 C 的电荷量,有 1.5 J 的化学能转化为电能答案 D2电流一个阻值为R的电阻两端加上电压U后,通过电阻横截面的电荷量q随时间t变化的图象如图 4 所示,此图象的斜率可表示为( )图 4AU BRC. D.U R1 R答案 C3.伏安特性曲线
4、(2016温州市期末)R1、R2的伏安特性曲线如图 5 所示下列说法正确的是( )图 5AR1、R2并联后的总电阻的伏安特性曲线在区域BR1、R2并联后的总电阻的伏安特性曲线在区域4CR1、R2串联后的总电阻的伏安特性曲线在区域DR1、R2串联后的总电阻的伏安特性曲线在区域答案 A解析 在IU图象中,图线的斜率表示电阻的倒数,由题图可知电阻R1的阻值较大,电阻R2的阻值较小R1、R2并联后的总电阻小于任意一个电阻值,所以伏安特性曲线在电阻值比较小的区,故 A 正确,B 错误;若将两电阻串联后接入电路,由于串联后的总电阻大于任意一个电阻,所以R1、R2串联后的总电阻的伏安特性曲线在电阻值比较大的
5、区域,故C、D 错误4电阻定律如图 6 所示,R1、R2是材料相同、厚度相同、表面为正方形的导体,正方形的边长之比为 21,通过这两个导体的电流方向如图所示,则以下说法正确的是( )图 6A导体材料的电阻率跟长度成正比,跟材料的横截面积成反比B若通过导体的电流方向如图,两个导体的电阻R1R241C若两导体的电流方向垂直于正方形面通过,则导体电阻之比R1R241D若电流方向如图所示,不管两导体电阻是串联还是并联在电路中,两电阻的热功率相同答案 D解析 材料的电阻率由材料本身的性质决定,与长度及横截面积无关,A 选项错误;设电阻的厚度为D,正方形边长为l,若通过导体的电流方向如题图所示,则R,l
6、Sl lD D即两导体电阻相等,则热功率相同,B 选项错误,D 选项正确;若电流方向垂直正方形面流入,由电阻定律可得R,则R1R214,C 选项错误D l25闭合电路欧姆定律(2018湖州市三县期中)如图 7 所示的电路中,电源电动势E6 V,电源内阻r1 ,电阻R13 ,电阻R26 .当闭合开关 S 后,流过R1的电流为( )图 7A. A B. A4 32 3C2 A D1 A答案 A5解析 R1与R2并联电阻R12 2 3 6 36I总 A2 A,流过R1的电流I1I总2 A A,故 A 正确E R12r6 21R2 R1R26 634 36直流电路的动态分析(2018书生中学月考)巨磁
7、电阻(GMR)电流传感器可用来准确检测输电线路中的强电流,其原理利用了巨磁电阻效应巨磁电阻效应是指某些磁性材料的电阻在一定磁场作用下随磁感应强度B的增加而急剧减小的特性如图 8 所示为检测电路,设输电线路电流为I(不是 GMR 中的电流),GMR 为巨磁电阻,R1、R2为定值电阻,已知输电线路电流I在巨磁电阻 GMR 处产生的磁场的磁感应强度B的大小与I成正比,下列有关说法正确的是( )图 8A如果I增大,电压表 V1示数减小,电压表 V2示数减小B如果I增大,电流表 A 示数减小,电压表 V1示数增大C如果I减小,电压表 V1示数增大,电压表 V2示数增大D.如果I减小,电流表 A 示数减小
8、,电压表 V2示数减小答案 D考点二考点二 闭合电路的功率和效率问题闭合电路的功率和效率问题任意电路:P总EIP出P内电源总功率纯电阻电路:P总I2(Rr)E2 Rr电源内部消耗的功率P内I2rP总P出任意电路:P出UIP总P内电源的输出功率纯电阻电路:P出I2RE2RRr2P出与外电阻R的关系电源的效率任意电路:100% 100%P出 P总U E6纯电阻电路:100%R Rr例 1 (2018杭州市期末)许多人造卫星都用太阳能电池供电,太阳能电池由许多片电池板组成,某电池板不接负载时电压是 600 V,短路电流是 30 A,下列说法不正确的是( )A该电池板电动势约为 600 VB该电池板内
9、阻约为 20 C该电池板最大输出功率为 4.5109 WD该电池板最大输出效率为 50%答案 D解析 当电池板不接负载时所测量电压为电源的电动势,故电池板的电动势E约为 600 V,由题意可知电池板的内阻为r 20 ,故 A、B 正确;当内外电阻相等E I600 V 30 A时,电源的输出功率最大,此时最大输出功率Pmax W4.5109 E2 4r600 10624 20W,故 C 正确;由100%100%100%100%知,R越大,效率越P出 P总IU IER Rr11rR高,可高于 50%,故 D 错误7.(2018温州市十五校联合体期末)如图 9 所示,额定电压均为 12 V 的电阻器
10、和电动机并联后接在输出电压恒为 12 V 的电源上,当 S1闭合,S2断开时,电流表示数为 3 A;当 S2闭合,S1断开时,电流表示数为 4 A,则( )图 9A电动机的绕组线圈电阻为 3 B电阻器的电阻为 4 C电动机的机械功率为 48 WD当 S1、S2均闭合时,电动机的热功率比较大答案 B8某电池对纯电阻供电的输出功率P随电流I变化的图象如图 10 所示则下列说法正确的是( )7图 10A该电源的电动势E2 VB该电源的内阻r1 C若I2 A,则外电阻R1 D同一输出功率P可对应两个不同的电流I1、I2,即对应两个不同的外电阻R1、R2,且rR1R2答案 A解析 当外电阻等于电源内阻时
11、,输出功率最大,PI2RI2r,解得r0.5 ,由闭合电路欧姆定律得EI(Rr)2(0.50.5) V2 V,A 正确,B 错误;当I2 A 时,电源的输出功率最大,此时外电阻等于电源内阻,所以R0.5 ,C 错误;同一输出功率可对应两个不同的电流I1、I2,即对应两个不同的外电阻R1、R2,有()2R1()2R2,E R1rE R2r解得r2R1R2,D 错误考点三考点三 交变电流的产生和描述交变电流的产生和描述1交变电流的产生线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动2中性面及其特点(1)线圈平面与中性面重合时,SB,最大,0,e0,i0,电流方向将发生改 t变(2)线圈平面与中性面垂直时,SB,0
12、,最大,e最大,i最大,电流方向不改 t变(3)电流方向的改变:线圈通过中性面时,电流方向发生改变,一个周期内线圈两次通过中性面,因此电流的方向改变两次3正弦式交变电流图象(从中性面位置开始计时,如图 11)8图 11例 2 (多选)如图 12 所示,在水平向右的匀强磁场中,一线框绕垂直于磁感线的轴匀速转动,线框通过电刷、圆环、导线等与定值电阻组成闭合回路t1、t2时刻线框分别转到如图甲(线框水平)、乙(线框与磁感线垂直)所示的位置,下列说法正确的是( )图 12At1时刻穿过线框的磁通量最大Bt1时刻电阻中的电流最大,方向从右向左Ct2时刻穿过线框的磁通量变化率为 0Dt2时刻电阻中的电流最
13、大,方向从右向左答案 BC解析 t1时刻,穿过线框的磁通量为零,线框产生的感应电动势最大,电阻中的电流最大,根据楞次定律,通过电阻的电流方向从右向左,A 错误,B 正确;t2时刻,穿过线框的磁通量最大,磁通量的变化率为零,线框产生的感应电动势为零,电阻中的电流为零,C 正确,D 错误9(多选)小型交流发电机中,矩形金属线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动,产生的感应电动势与时间成正弦函数关系,如图 13 所示此线圈与一个R9 的电阻构成闭合电路,线圈自身的电阻r1 ,下列说法正确的是( )图 13A交变电流的周期为 0.2 sB交变电流的频率为 2.5 HzC发电机输出电压的有效值为 9
14、 V2D发电机输出的电功率为 18 W答案 BCD解析 根据题图可知此交变电流的周期为T0.4 s,选项 A 错误;交变电流的频率为9f 2.5 Hz,选项 B 正确;发电机输入电压的有效值为U有效 V10 V,输出1 TUm22022电压的有效值为U有效9 V9 V,选项 C 正确;发电机输出的电功率U有效R Rr10 2912为P W18 W,选项 D 正确U有效2 R9 22910(多选)如图 14 为小型旋转电枢式交流发电机的原理图,其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电阻R10 连接,t0 时线圈以T0.02 s 的
15、周期从图中位置开始转动,转动时理想交流电压表示数为 10 V则( )图 14A电阻R上的电功率为 20 WBR两端的电压u随时间变化的规律是u10cos 100t(V)2C0.02 s 时R两端的电压瞬时值最大D通过R的电流i随时间t变化的规律是icos 50t(A)2答案 BC解析 电阻R消耗的功率为P W10 W,故 A 错误;R两端的电压的最大值为U2 R102 10UmU10 V,由题意可知,周期为T0.02 s,角速度100 rad/s,故R222 T两端的电压u随时间t变化的规律是u10cos 100t(V),故 B 正确;0.02 s 时磁通量2的变化率最大,此时产生的感应电动势
16、最大,故 C 正确;通过R的电流i随时间t变化的规律是icos 100t(A),故 D 错误2考点四考点四 变压器和远距离输电变压器和远距离输电1关于理想变压器的四点说明(1)变压器不能改变直流电压(2)变压器只能改变交变电流的电压和电流,不能改变交变电流的频率(3)理想变压器本身不消耗能量(4)理想变压器基本关系中的U1、U2、I1、I2均为有效值102基本关系式中物理量之间的决定关系电压副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定,即U2U1(原制约副)n2 n1功率副线圈中的功率P2由用户负载决定,原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定,即P1P2(副制约原)电流原线圈的电流I1由
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- 2019 高考 物理 二轮 复习 专题 电磁感应 电路 直流 交流电路
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