通用版201X版高考物理二轮复习 第二部分 第一板块 第4讲 夯基固本稳解两类电路问题讲义含解Word下载.docx

通用版201X版高考物理二轮复习 第二部分 第一板块 第4讲 夯基固本稳解两类电路问题讲义含解Word下载.docx

《通用版201X版高考物理二轮复习 第二部分 第一板块 第4讲 夯基固本稳解两类电路问题讲义含解Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《通用版201X版高考物理二轮复习 第二部分 第一板块 第4讲 夯基固本稳解两类电路问题讲义含解Word下载.docx（28页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

（2）方法2：

结论法——“串反并同”

“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）。

“并同”：

指某一电阻增大（减小）时，与它并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）。

（3）方法3：

极限法

因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端，使电阻最大或电阻为零去讨论。

[题点全练]————————————————————————————————

1．[多选]（2018·

江苏高考）如图所示，电源E对电容器C充电，当C两端电压达到80V时，闪光灯瞬间导通并发光，C放电。

放电后，闪光灯断开并熄灭，电源再次对C充电。

这样不断地充电和放电，闪光灯就周期性地发光。

该电路（　　）

A．充电时，通过R的电流不变

B．若R增大，则充电时间变长

C．若C增大，则闪光灯闪光一次通过的电荷量增大

D．若E减小为85V，闪光灯闪光一次通过的电荷量不变

解析：

选BCD　给电容器充电过程中，随着两极板间所带电荷量增多，电路中的电流逐渐减小，故A错误；

充满一次电，电容器增加的电荷量是相同的，即通过R的电荷量Q是一定的，电源恒定，R增大，则电流I减小，根据I＝

可知，充电时间变长，故B正确；

若C增大，电容器两端达到80V时所带电荷增大，所以闪光时通过闪光灯的电荷量也增大，故C正确；

因为C两端电压达到80V时，电容器就不再充电，只要外接电源提供的电压超过80V，产生的效果均相同，闪光灯闪光一次通过的电荷量也相同，故D正确。

2.（2019届高三·

自贡模拟）如图所示的电路中，电源电动势为E、内阻为r，R2、R3为总阻值一定的滑动变阻器，R0为定值电阻，R1为光敏电阻（其阻值随光照强度增大而减小）。

当开关S闭合时，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态。

下列说法中正确的是（　　）

A．只逐渐增大对R1的光照强度，电阻R0消耗的电功率变大，电阻R3中有向上的电流

B．只调节电阻R3的滑动端P2向上端移动时，电源消耗的功率变大，电阻R3中有向上的电流

C．只调节电阻R2的滑动端P1向下端移动时，电压表示数变大，带电微粒向下运动

D．若断开开关S，电容器所带电荷量变大，带电微粒向上运动

选A　只逐渐增大对R1的光照强度，R1的阻值减小，总阻值减小，总电流增大，电阻R0消耗的电功率变大，电阻R2两端的电压变大，电容器两端的电压增大，电容器下极板带的电荷量变大，所以电阻R3中有向上的电流，故A正确；

电路稳定时，电容器处相当于断路，只调节电阻R3的滑动端P2向上端移动时，对电路没有影响，故B错误；

只调节电阻R2的滑动端P1向下端移动时，电容器并联部分的阻值变大，所以电容器两端的电压变大，由

E＝

可知，电场力变大，带电微粒向上运动，故C错误；

若断开开关S，电容器处于放电状态，电荷量变小，故D错误。

3.在如图所示的电路中，电源电动势为E、内阻为r，L1和L2为两个相同的灯泡，每个灯泡的电阻和电源内阻的阻值均相同，D为理想二极管，C为电容器，R为滑动变阻器，开关S处于断开状态，下列说法中正确的是（　　）

A．滑动变阻器滑片向右移动，电流表示数变小

B．滑动变阻器滑片向右移动，电源内阻的发热功率变小

C．开关S闭合后，L2亮度变暗

D．开关S闭合后，电流表示数不变

选D　电容器处可视为断路，所以只有L2中有电流通过，滑动变阻器滑片向右移动，电流表的示数不变，故A错误；

滑动变阻器滑片向右移动，电路电流不变，电源内阻的发热功率不变，故B错误；

开关S闭合后，因为二极管具有单向导电性，L1中无电流，电路总电阻不变，总电流不变，电流表的示数不变，L2亮度不变，故C错误，D正确。

1．线圈通过中性面时的特点

（1）穿过线圈的磁通量最大。

（2）线圈中的感应电动势为零。

（3）线圈每经过中性面一次，感应电流的方向改变一次。

2．交变电流“四值”的应用

最大值

Em＝nBSω，分析电容器的耐压值

瞬时值

E＝Emsinωt（由中性面开始计时），计算闪光电器的闪光时间、线圈某时刻的受力情况

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

平均值

E＝n

，计算通过电路截面的电荷量

1．（2018·

全国卷Ⅲ）一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q方；

若该电阻接到正弦交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q正。

该电阻上电压的峰值均为u0，周期均为T，如图所示。

则Q方∶Q正等于（　　）

A．1∶

　　　　　　　B.

∶1

C．1∶2D．2∶1

选D　由焦耳定律和有效值概念知，一个周期内产生热量Q方＝

·

＋

＝

T，Q正＝

T＝

T，故Q方∶Q正＝2∶1，D正确。

2．[多选]（2018·

太原模拟）图1中，单匝矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直磁场的轴OO′转动。

改变线圈的转速，穿过该线圈的磁通量随时间分别按图2中图线甲、乙的规律变化。

已知线圈的电阻为1.0Ω，则（　　）

A．图线甲对应线圈在t＝0时产生的感应电动势最大

B．图线甲、乙对应的线圈在t＝0.2s时，线圈平面均平行于磁感线

C．图线甲、乙对应的线圈转速之比为5∶4

D．图线甲对应的线圈中交变电流的峰值为2.5πA

选BC　在t＝0时，Φ甲最大，则产生的感应电动势最小，故A错误；

因为在

t＝0.2s时，Φ甲＝Φ乙＝0，所以线圈平面均平行于磁感线，故B正确；

由题图2可知图线甲、乙对应的周期之比为4∶5，而线圈的转速n＝

，所以图线甲、乙对应的线圈转速之比为

5∶4，故C正确；

图线甲对应的线圈中交流电压的峰值Em＝BSω＝Φmω＝0.4×

V＝

5πV，电流的峰值Im＝

＝5πA，故D错误。

3．[多选]（2018·

洛阳模拟）如图所示是小型交流发电机的示意图，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，角速度为ω，线圈匝数为n，电阻为r，外接电阻为R，电流表为理想交流电流表，线圈从图示位置（线圈平面平行于磁场方向）转过60°

时的瞬时感应电流为i，下列说法正确的是（　　）

A．电流表的示数为2i

B．转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为

C．从图示位置开始转过90°

的过程中，通过电阻R的电荷量为

D．线圈转动一周的过程中，电阻R产生的热量为

选BCD　由题意可得i＝imcos60°

，则得感应电流的最大值im＝2i，有效值i有＝

im＝

i，则电流表的示数为

i，故A错误；

感应电动势的最大值Em＝im（R＋r）＝2i（R＋r），又Em＝nBSω，磁通量的最大值Φm＝BS，联立解得Φm＝BS＝

，故B正确；

从题图所示位置开始转过90°

的过程中，通过电阻R的电荷量q＝n

＝n

＝n·

，故C正确；

线圈转动一周的过程中，电阻R产生的热量Q＝i有2RT＝

（

i）2R·

，故D正确。

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：

。

（3）电流关系：

只有一个副线圈时，

；

有多个副线圈时，U1I1＝U2I2＋U3I3＋……＋UnIn。

2．原、副线圈中各量的因果关系

（1）电压关系：

U1决定U2。

（2）电流关系：

I2决定I1。

（3）功率关系：

P出决定P入。

3．远距离高压输电的工作原理

P1＝P2，P3＝P4，P2＝P3＋ΔP。

，

，U2＝U3＋ΔU。

，I2＝I3＝I线。

（4）输电电流：

I线＝

（5）输电线路上损失的电功率：

ΔP＝P2－P3＝I线2R线＝

2R线＝

江苏高考）采用220kV高压向远方的城市输电。

当输送功率一定时，为使输电线上损耗的功率减小为原来的

，输电电压应变为（　　）

A．55kV　　　　　　B．110kV

C．440kVD．880kV

选C　输送功率P＝UI，输电线上损耗的功率P损＝I2r＝

2r∝

当P损减小为原来的

时，输电电压应变为原来的2倍，C正确。

2．（2018·

天津高考）教学用发电机能够产生正弦式交变电流。

利用该发电机（内阻可忽略）通过理想变压器向定值电阻R供电，电路如图所示，理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、U，R消耗的功率为P。

若发电机线圈的转速变为原来的

，则（　　）

A．R消耗的功率变为

P

B．电压表V的读数变为

U

C．电流表A的读数变为2I

D．通过R的交变电流频率不变

选B　发电机产生的感应电动势最大值Em＝NBSω，其中ω＝2πn，理想变压器的输入电压（有效值）U1＝

，若线圈的转速n变为原来的

，根据

，则电压表V的读数变为

U，通过R的电流变为原来的

，R消耗的功率变为

P，根据

，电流表A的读数变为

I，故B正确，A、C错误；

交变电流的频率f等于线圈的转速n，故D错误。

3.（2019届高三·

济宁七校联考）如图所示，理想变压器的原线圈接有频率为f、电压为U的交流电，副线圈接有光敏电阻R1（光照增强时，光敏电阻阻值减小）、用电器R2。

下列说法正确的是（　　）

A．P位置不动，当光照增强时，变压器的输入功率减小

B．光照强度不变，当P向上滑动时，用电器消耗的功率增大

C．当f减小时，变压器副线圈交流电的频率不变

D．P位置不动，光照强度不变，当U增大时，用电器消耗的功率增大

选D　P位置不动，当光照增强时，光敏电阻的阻值减小，变压器的输出功率增大，故输入功率也增大，故A错误；

光照强度不变，光敏电阻的阻值不变，当P向上滑动时，原线圈匝数增大，根据

知变压器的输出电压减小，即用电器两端电压减小，则用电器消耗的功率减小，故B错误；

变压器不改变交流电的频率，故C错误；

P位置不动，光照强度不变，当U增大时，根据

知变压器的输出电压增大，即用电器两端电压增大，则用电器消耗的功率增大，故D正确。

[研一题]————————————————————————————————

（2018·

泉州模拟）如图所示，一面积为S、匝数为N的矩形线框处于磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴

OO′匀速转动，通过滑环向理想变压器供电，灯泡L1、L2均正常发光，理想电流表的示数为I。

已知L1、L2的额定功率均为P，额定电流均为I，线框及导线电阻不计，则（　　）

A．图示位置穿过线框的磁通量变化率为零

B．线框转动的角速度为

C．理想变压器原、副线圈的匝数之比为1∶2

D．若L1灯丝烧断，电流表示数将增大

[解析]　题图所示位置线框平面与磁场方向平行，产生的瞬时感应电动势最大，磁通量变化率最大，故A错误；

理想变压器输入功率等于输出功率，又两灯泡均正常发光，可知线框的输出功率为2P，则有2P＝

I＝

NBSωI，可得ω＝

原线圈的电流为I，因两灯泡并联且均正常发光，则副线圈中电流为2I，可知原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝2I∶I＝2∶1，故C错误；

若L1灯丝烧断，则副线圈电流减小，原线圈的电流也相应减小，电流表示数减小，故D错误。

[答案]　B

[悟一法]————————————————————————————————

交变电流的综合问题，常涉及交变电流的四值、变压器、远距离输电等知识与电磁感应、安培力、闭合电路欧姆定律的综合应用，解答时应注意以下两点：

1．分清交变电流“四值”的不同计算方法和物理意义。

2．能够将直流电路、闭合电路欧姆定律的知识应用在交流电路中。

[通一类]————————————————————————————————

1.[多选]（2018·

南宁模拟）手摇发电机产生的正弦交流电经变压器给灯泡供电，其电路如图所示，当发电机线圈以角速度ω匀速转动时，电压表示数为U，灯泡正常发光。

已知发电机线圈的电阻为r，灯泡正常发光时的电阻为R，其他电阻可忽略，变压器原线圈与副线圈的匝数比为k，变压器视为理想变压器。

则（　　）

A．灯泡的额定电压为

B．灯泡的额定功率为

C．发电机线圈中产生的电动势最大值为

D．从发电机线圈位于中性面开始计时，原线圈输入电压的瞬时值表达式为u＝

Usinωt

选AD　电压表测量的是原线圈的电压有效值，因为此时灯泡正常发光，则灯泡的额定电压等于此时副线圈的电压，则由

＝k得灯泡的额定电压UL＝

，A正确；

灯泡的额定功率PL＝

，B错误；

副线圈的电流IL＝

，因原、副线圈的电流之比

，故原线圈的电流I1＝

，因此发电机线圈中产生的电动势的有效值E＝U＋I1r，最大值Em＝

E＝

，C错误；

原线圈输入电压最大值为

U，则从发电机线圈位于中性面开始计时，原线圈输入电压的瞬时值表达式为u＝

Usinωt，D正确。

2．[多选]如图所示，矩形线圈abcd与理想变压器原线圈组成闭合电路，电压表为理想交流电压表。

线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动，磁场只分布在bc边的左侧，磁感应强度大小为B，线圈转动的角速度为ω、匝数为N，线圈电阻不计。

A．将原线圈抽头P向上滑动时，灯泡变暗

B．电容器的电容增大时，灯泡变暗

C．线圈处于图示位置时，电压表读数为0

D．若线圈转动的角速度变为2ω，则电压表读数变为原来的2倍

选AD　根据

可得U2＝

U1，P向上滑动，n1增大，而U1不变，所以U2减小，故灯泡变暗，A正确；

电容器的电容增大，容抗减小，故灯泡变亮，B错误；

线圈处于题图所示位置时，感应电动势的瞬时值为零，交流电路中交流电表示数为有效值，所以电压表读数不为0，C错误；

根据Em＝NBSω可得交流电最大值变为原来的2倍，所以有效值变为原来的2倍，D正确。

3．[多选]如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为5∶1，原线圈接入图乙所示的电压，副线圈接火灾报警系统（报警器未画出），电压表和电流表均为理想电表，R0为定值电阻，R为半导体热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小。

A．图乙中电压的有效值为110

V

B．电压表的示数为44V

C．R处出现火警时电流表示数增大

D．R处出现火警时电阻R0消耗的电功率增大

选ACD　根据电流的热效应

×

0.01J＝

0.02J，解得U＝110

V，即题图乙中电压的有效值为110

V，故A正确；

由

，可得

，解得U2≈

31.1V，所以电压表的示数为31.1V，故B错误；

R处出现火警时，阻值减小，由于电压不变，所以副线圈电流增大，输出功率增大，根据输入功率等于输出功率知，输入功率增大，根据P1＝U1I1，可知电流表的示数增大，故C正确；

R处出现火警时，阻值减小，由于电压不变，电流增大，R0消耗的电功率增大，故D正确。

[专题强训提能]

1.（2018·

重庆一诊）利用如图所示电路可测量待测电阻Rx的阻值。

定值电阻R1、R2的阻值已知，闭合开关S，调节电阻箱使其接入电路的阻值为R3时，电流表示数为零，则Rx的阻值等于（　　）

A．R2　　　　　　　　B.

C.

D.

选D　根据串并联电路特点及欧姆定律可知：

I1（R1＋R2）＝I2（Rx＋R3），由于电流表示数为零，则说明电流表两端的电势相等，则一定有：

I1R1＝I2R3，两式联立可得：

Rx＝

2.（2018·

闽粤大联考）如图所示，A和B为竖直放置的平行金属板，在两极板间用绝缘线悬挂一带电小球。

开始时开关S闭合且滑动变阻器的滑动头P在a处，此时绝缘线向右偏离竖直方向的偏角为θ（电源的内阻不能忽略）。

下列判断正确的是（　　）

A．小球带负电

B．当滑动头从a向b滑动时，绝缘线的偏角θ变大

C．当滑动头从a向b滑动时，电流表中有电流，方向从上向下

D．当滑动头从a向b滑动时，电源的输出功率一定变大

选C　由题图知，A板带正电，B板带负电，电容器内电场方向水平向右，绝缘线向右偏，小球所受电场力向右，则小球带正电，故A错误；

滑动头向右移动时，滑动变阻器接入电路的电阻变小，外电路总电阻变小，总电流变大，路端电压U＝E－Ir变小，电容器电压变小，小球所受电场力变小，绝缘线的偏角θ变小，故B错误；

滑动头从a向b滑动时，电容器电压变小，电容器放电，因A板带正电，则流过电流表的电流方向向下，故C正确；

根据外电阻等于内阻时电源的输出功率最大，可得当外电阻大于内阻时，外电阻减小，输出功率增大；

当外电阻小于内阻时，外电阻减小，输出功率减小。

由于外电阻与内阻大小关系未知，故无法判断电源输出功率大小的变化，故D错误。

南平质检）如图所示电路中，由于理想变压器原线圈的输入电压降低，使灯泡L变暗，下列哪些措施可以使灯泡L重新变亮（　　）

A．其他条件不变，P1上移，同时P2下移

B．其他条件不变，P1下移，同时P2上移

C．其他条件不变，断开开关S

D．其他条件不变，将滑动变阻器滑片P向下移动

选BC　其他条件不变，P1上移，即原线圈匝数增多，P2下移，即副线圈匝数减少，由U2＝

U1可得U2减小，灯泡L变暗，故A错误；

其他条件不变，P1下移，即原线圈匝数减少，P2上移，即副线圈匝数增多，由U2＝

U1可得U2增大，可以使灯泡L重新变亮，故B正确；

其他条件不变，断开开关S，并联部分电阻增大，副线圈中电流减小，R1分担电压减小，灯泡L两端电压增大，可以使灯泡L重新变亮，故C正确；

其他条件不变，将滑动变阻器滑片P向下移动，并联部分电阻减小，灯泡L两端电压减小，灯泡L变暗，故D错误。

4．[多选]（2019届高三·

衡水中学调研）某电路如图所示，电源电动势为

E、内阻为r，R1、R2为定值电阻，R为电位器（滑动变阻器），L是小灯泡，电压表和电流表均为理想电表。

当电位器的触片滑向b端时，下列说法正确的是（　　）

A．小灯泡L将变亮

B．电压表示数与电流表A1示数的比值将变大

C．电流表A1的示数将变大

D．电源的总功率将变大

选ACD　电位器的触片滑向b端时，电位器接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，由闭合电路欧姆定律知，总电流变大，电流表A1的示数将变大，则内阻分担电压变大，路端电压变小，电压表V的示数将减小，流过R1和R2的电流均减小，流过L的电流将增大，L将变亮，故A、C正确；

电压表的示数与电流表A1示数的比值等于外电路总电阻，可知该比值将变小，故B错误；

总电流变大，由P＝EI知，电源的总功率将变大，故D正确。

5.[多选]（2018·

湖北八校联考）如图所示，矩形单匝线圈abcd放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中绕轴OO′匀速转动，转动的周期为T，ab中点和cd中点的连线恰好位于转轴所在直线上，且转轴OO′位于匀强磁场的边界线上，转轴OO′垂直于磁场方向，线圈电阻阻值为R，外电阻的阻值也为R，从图示位置开始计时，线圈转过30°

时的瞬时感应电流为I，则以下判断正确的是（　　）

A．线圈的面积为

B．线圈消耗的电功率为4I2R

C．线圈中感应电动势的表达式为e＝2

IRsin

t

D．t时刻穿过线圈的磁通量为Φ＝

cos

选AD　设线圈面积为S，从题图所示位置开始计时，感应电动势的表达式为

e＝B·

ωsinωt＝

sinθ，转过30°

时的瞬时感应电流I＝

sin30°

，故S＝

，则e＝4IRsin

t，A正确，C错误；

线圈消耗的电功率为P＝

2R＝2I2R，B错误；

t时刻穿过线圈的磁通量为Φ＝B·

cosωt＝

t，D正确。

6.（2018·

福建大联考）如图所示为模拟远距离交流输电的电路，升压变压器

T1的原、副线圈匝数比n1∶n2＝1∶k，降压变压器T2的原、副线圈匝数比n3∶n4＝k∶1，模拟输电导线的电阻r＝3Ω，T2的负载是规格为“15V　45W”的灯泡L。

当T1的输入电压为16V时L正常发光，两个变压器可视为理想变压器，则k的值为（　　）

A.

B．3

C．4D．9

选B　根据

，得U2＝kU1＝16k，灯泡的额定电流为I＝

A＝3A，降压变压器副线圈电流I4＝3A，根据电流与匝数成反比，得

，即I3＝

，得U3＝kU4＝15k，由U2＝U3＋I3r，整理得16k＝15k＋

3，解得k＝3，B对。

7.[多选]（2018·

厦门高三质检）如图所示，电路中变压器为理想变压器，其原线圈接在u＝20

sin50πt（V）的交流电源上，副线圈与阻值为R1＝2Ω的电阻连接成闭合电路，电流表为理想电流表。

另有一阻值R2＝32Ω的电阻与变压器原线圈并联，电阻R1与R2消耗的电功率恰好相等。

A．电阻R1消耗的电功率为12.5W

B．通过电阻R1的交变电流的周期为0.02s

C．电流表的示数为10A

D．变压器原、副线圈匝数之比为4∶1

选AD　加在R2两端电压的有效值为UR2＝U＝

V＝20V，R2消耗的功率为PR2＝

＝12.5W，又电阻R1与R2消耗的电功率恰好相等，故A正确；

由u＝20

sin50πt（V），知ω＝50πrad/s，故周期T＝

＝0.04s，变压器不改变交变电流的周期，故B错误；

R1的消耗功率PR1＝PR2＝12.5W，通过R1的电流IR1＝

＝2.5A，则电流表的示数为2.5A，故C错误；

副线圈两端电压为U2＝IR1R1＝5V，原线圈两端电压U1＝U＝20V，则原、副线圈匝数之比n1∶n2＝U1∶U2＝4∶1，故D正确。

8．（2018·

山西五地市联考）如图所示，L1、L2、L3、L4为四盏规格均为“12V,6W”的灯泡，分别接入理