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(共36张PPT)
专题9　电路
考向一 直流电路的分析与计算
考向二 交变电流与变压器
考向一 直流电路的分析与计算
【核心知识】
内容 重要规律、公式和二级结论
电流、 电压、 电阻
内容 重要规律、公式和二级结论
闭合 电路 欧姆 定律
内容 重要规律、公式和二级结论
闭合 电路 欧姆 定律
内容 重要规律、公式和二级结论
闭合 电路 欧姆 定律的 应用
【典题透视】
[例1][动态电路分析](多选)(2025·大连模拟)如图所示的电路中,电源电动势为E,内阻为r。闭合开关S,电压表示数为U,电流表示数为I;在滑动变阻器R1的滑片P由a端滑到b端的过程中[1],电压表示数的变化量的绝对值为ΔU,电流表示数的变化量的绝对值为ΔI,则(　　)
A.电压表示数U变大
B.电源的效率变小
C.U与I的比值先变大后变小
D.ΔU与ΔI的比值[2]不变
√
√
【题眼破译】
[1]滑动变阻器R1的滑片P由a端滑到b端的过程中,滑动变阻器R1的有效电阻先增大后减小。
[2]ΔU与ΔI的比值等于电源内阻。
【解析】选C、D。滑动变阻器是被并联接入电路的,在滑动变阻器R1的滑片P由a端滑到b端的过程中,滑动变阻器R1的有效电阻先增大后减小,
点拨:
此处可采用“极限法”理解:
滑动变阻器R1连入电路中的电阻为R上与R下的并联值,无论滑片P滑至a端还是b端,其并联值都为0,故由a向b滑动,R1的有效电阻先增大后减小。
所以外电路总电阻先增大后减小,根据闭合电路欧姆定律可知:总电流先变小后变大,电源内压先减小后增大,路端电压先增大后减小,故A错误;
电源的效率η=×100%=×100%=×100%
由于外电路总电阻先增大后减小,所以电源的效率先增大后减小,故B错误;U与I的比值为=R2+R1有效,由于滑动变阻器R1的有效电阻先增大后减小,所以U与I的比值先变大后变小,故C正确;ΔU与ΔI的比值=r,故D正确。
[例2](2025·汕头二模)[含电容器电路](多选)某智能锁利用超级电容器作
为待用电源,其简化电路如图所示。主电源正常工作时(开关S闭合),智能
锁的输入电压为6 V;当主电源断电(开关S断开),则启用备用电源,智能锁在
输入电压降至4.5 V时会发出低电压警报。该电容器的电容为1 F,R1及R2
是电路中的小电阻,下列说法正确的是(　　)
A.正常工作时,电容器储存电量为6 C
B.断电前后,流经智能锁的电流方向相反
C.R2阻值越大,当主电源断电后,电容器放电时间一定越长
D.从主电源断电后至智能锁发出低电压警报,流经智能锁的电量为1.5 C
√
√
【解析】选A、C。
选项 选项剖析 对错
A 正常工作时,由题图可知,电容器与智能锁并联,电阻R2相当于导线作用,没有电压;故电容器两端的电压等于智能锁的输入电压,即为6 V,则Q=CU=6 C √
B 断电前,由主电源对智能锁供电,电流方向由上到下;主电源也对电容器供电,电容器上端为正极,下端为负极;断电后,由电容器对智能锁供电,电流方向由上到下,所以断电前后,流经智能锁的电流方向相同 ×
选项 选项剖析 对错
C 当主电源断电后,电容器放电,R2阻值越大,回路中的电流越小,因电容器储存的总电量是一个定值,根据Q=It,可知电容器放电时间越长 √
D 当电容器放电时,电阻R2与智能锁串联,所以当智能锁在输入电压降至4.5 V时会发出低电压警报,此时电阻R2两端也有电压,故此时电容器两端的电压大于4.5 V而小于6 V,所以电容器变化的电压小于1.5 V,根据ΔQ=CΔU可知流经智能锁的电量小于1.5 C ×
【类题建模】
类型 情境图示 情境解读
电路动 态分析 滑动变阻器滑片的移动、电阻增大或减小,导致电路电压、电流、功率等发生变化
含电容 器电路 把电容器所在的支路视为断路,简化电路时可以去掉,求电荷量时再在相应位置补上
考向二 交变电流与变压器
【核心知识】
内容 重要规律、公式和二级结论
交变 电流 1.正弦交流电产生的实质是产生正弦式感应电动势。根据E=BLv,当B⊥v时,若B、L、v中某个量的大小随时间t按正弦规律变化,则可产生正弦交流电。(如:在匀强磁场里,线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动;闭合线圈垂直于匀强磁场,线圈静止不动,磁场按正弦规律做周期性变化均可产生正弦式交流电)
内容 重要规律、公式和二级结论
交变 电流
内容 重要规律、公式和二级结论
变压 器
内容 重要规律、公式和二级结论
变压 器
角度1　交变电流的产生与描述
【典题透视】
[例3][交变电流的产生](2025·揭阳模拟)风能是一种清洁的可再生能源。小型风力交流发电机的原理可以简化为图甲,发电机线圈电阻不计,外接电阻R,当线圈匀速转动时,产生的电动势随时间变化如图乙所示,则(　　)
A.t=0.02 s时刻,线圈恰好转到图示位置
B.通过电阻R的电流方向每秒改变50次
C.电压表的示数为12 V
D.将电阻R换成击穿电压为12 V的电容器,电容器不会被击穿
√
【解析】选B。t=0.02 s时,线圈的电动势为零,此时线圈应处于中性面,即线圈平面与磁感线垂直,A错误;交变电流在一个周期内,电流方向改变两次,故电流方向改变次数N=2×=2×次=50次,B正确;交变电流电压表的示数应该为交变电压的有效值,正弦式交变电压的有效值为U==12 V,所以电压表的示数为12 V,C错误;交变电流的峰值为Um=12 V,而电容器的击穿电压为12 V,故交变电流的峰值大于电容器的击穿电压电压,电容器会被击穿,D错误。
[例4][交变电流的描述](多选)风力发电是一种绿色清洁能源,其模型如下:叶片长度为l的风轮机(如图甲)在风的驱动下,带动内部匝数为N的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴匀速转动,从图乙位置开始计时,可得通过矩形线圈的磁通量Φ随时间t变化规律如图丙所示,周期为T,磁通量最大值为Φm。空气密度为ρ,风速为v,风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接收风能的面积,发电机将风的动能转化为电能的效率为η,下列说法正确的是(　　)
A.发电机线圈在时刻输出的瞬时电压为0
B.发电机产生的电动势瞬时值表达式为e=sin(t)
C.发电机的发电功率P=ηρl2v3
D.若风速加倍,则发电机的发电功率将变为原来的4倍
√
√
【解析】选A、C。发电机线圈在时刻,磁通量最大,磁通量变化率为0,则输出的瞬时电压为0,故A正确;发电机线圈电动势的最大值为Em= NΦmω =,初始时刻磁通量为0,则发电机产生的电动势瞬时值表达式为e=cos(t),故B错误;单位时间吹过风的质量为m=πρl2v,根据能量守恒,发电机的发电功率为P=mv2η=πηρl2v3,若风速加倍,则发电机的发电功率将变为原来的8倍,故C正确,D错误。
【类题建模】
两个特 殊位置 情境图示 特点
中性面
与中性 面垂直 的位置
角度2　理想变压器的动态分析
【典题透视】
[例5][变压器两端电路的动态分析](多选)一个理想的自耦变压器左端通过
定值电阻R0和电流表接交变电源,电源电压随时间变化的关系为u1=220sin(100πt)V,右端接入如图所示电路,R1、R2为定值电阻,R3为滑动变阻器,电压表和电流表均为理想交流电表。R0=20 Ω,R2=5 Ω,R3的最大电阻也为5 Ω,不计导线的电阻。研究发现当滑动变阻器R3的滑片调至最上端时电流表示数I=1 A、电压表示数U=10 V。下列说法正确的是(　　)
A.滑动变阻器R3的滑片向上滑动时,电压表的示数减小
B.保持R3不变,当自耦变压器的可动端逆时针转动时,电流表的示数增大
C.电阻R1的阻值为20 Ω
D.当滑动变阻器R3的滑片调至最上端,电流表示数I=1 A时,变压器原、
副线圈的匝数比为4∶1
√
√
【解析】选B、D。设右端电路的总电阻为R,在功率不变的前提下,自耦变压器及右侧的电路可等效为一接在原线圈电路的电阻RD,如图所示。
电源的电压有效值为U有==220 V
副线圈中的电流为I2==4 A
则原副线圈的匝数比为===
原线圈的输入电压为U1=U有 IR0=200 V
副线圈的电压为U2=U1=50 V
则R1两端的电压为UR1=U2 UV=40 V
所以R1的阻值为R1==10 Ω,故C错误,D正确。
[例6][输入电压、副线圈匝数和负载都变化](2025·安徽高考)某理想变压器
的实验电路如图所示,原、副线圈总匝数之比n1∶n2=1∶3, 为理想交流电
流表。初始时,输入端a、b间接入电压u=12sin(100πt)V的正弦式交流电,
变压器的滑动触头P位于副线圈的正中间,电阻箱R的阻值调为6 Ω。要使电
流表的示数变为2.0 A,下列操作正确的是(　　)
A.电阻箱R的阻值调为18 Ω
B.副线圈接入电路的匝数调为其总匝数的
C.输入端电压调为u=12sin(50πt)V
D.输入端电压调为u=6sin(100πt)V
√
【解析】选B。输入电压峰值为Um=12 V,则输入电压有效值为U1==12 V,滑动触头在正中间,根据变压比可知,输出电压U2=U1=18 V,若将电阻箱阻值调为18 Ω,则电流为1 A,故A错误;若将副线圈匝数调为总匝数的,根据变压比可知,输出电压U'2=U1=12 V,则副线圈电流变为I'2==2.0 A,故B正确;输入端电压调为u=12sin(50πt)V时,其有效值不变,不会导致电流的变化,仍然为I==3.0 A,故C错误;将输入电压峰值减小一半,则输入电压有效值变为U″1==6 V,输出电压U″2=U″1=9 V,副线圈电流变为I″2==1.5 A,故D错误。
【类题建模】
匝数比不变,负载电阻变 负载电阻不变,匝数比变
匝数比不变,负载电阻变 负载电阻不变,匝数比变
(3)功率分析:I2变化引起P2=U2I2变化,由于P1=P2,故P1发生变化
角度3　远距离输电
【典题透视】
[例7](多选)(2025·重庆高考)2025年1月“疆电入渝”工程重庆段全线贯通,助力重庆形成特高压输电新格局,该工程计划将输电站提供的1.6×106 V直流电由新疆输送至重庆,多次转换后变为1.0×104 V的交流电,再经配电房中的变压器(视为理想变压器)降为220sin(100πt) V的家用交流电,若输电线路输送功率为8.0×109 W,且直流输电过程中导线电阻产生的电功率损耗不超过输送功率的5%,则(　　)
A.直流输电导线中的电流为250 A
B.直流输电导线总阻值不超过16 Ω
C.家用交流电的电压最大值为220 V,频率为50 Hz
D.配电房中变压器原、副线圈中电流比为11∶500
√
√
【解析】选B、D。
【类题建模】

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