新高考物理二輪復(fù)習(xí)重難點專練重難點11 直流電路和交流電路（解析版）

重難點11直流電路和交流電路1.命題情境源自生產(chǎn)生活中的與直流電路和交流電路的相關(guān)的情境或科學(xué)探究情境，解題時能從具體情境中抽象出物理模型，正確應(yīng)用電阻定律、歐姆定律、焦耳定律、閉合電路歐姆定律、交變電流的瞬時值、有效值、變壓器工作原理、遠(yuǎn)距離輸電等知識解決物理實際問題。2.命題中還經(jīng)常出現(xiàn)含電動機(jī)和電解槽的非純電阻電路，電流、電壓關(guān)系、輸出功率和消耗的電功率的關(guān)系。3.命題中還經(jīng)常出現(xiàn)電源消耗的總功率、內(nèi)部消耗的功率，直流電路和交流電路動態(tài)分析問題。（建議用時：30分鐘）一、單選題1．（2024·浙江·校聯(lián)考一模）圖甲為一家用變壓裝置的原理圖。將圖乙所示的正弦式交流電壓加在理想變壓器的原線圈上，變壓器原、副線圈的匝數(shù)比SKIPIF1<0，電表均為理想交流電表。已知變壓器副線圈側(cè)的保險絲SKIPIF1<0的熔斷電流為SKIPIF1<0，阻值為SKIPIF1<0，滑動變阻器SKIPIF1<0最大阻值為SKIPIF1<0，現(xiàn)滑片SKIPIF1<0從SKIPIF1<0端緩慢移動至SKIPIF1<0端，則此過程中（）A．電流表的示數(shù)逐漸減小B．當(dāng)滑片SKIPIF1<0位于SKIPIF1<0中點時，電壓表讀數(shù)為SKIPIF1<0C．要求相同時間內(nèi)滑動變阻器SKIPIF1<0產(chǎn)熱量最多，應(yīng)將滑片SKIPIF1<0置于SKIPIF1<0端D．保險絲即將熔斷時，原線圈消耗功率為SKIPIF1<0【答案】B【解析】A．滑片SKIPIF1<0從SKIPIF1<0端緩慢移動至SKIPIF1<0端的過程，原副線圈兩端電壓不變，則副線圈電阻減小，所以副線圈電流變大，根據(jù)原副線圈電流與匝數(shù)比的關(guān)系可知，電流表的示數(shù)逐漸增大，故A錯誤；B．由SKIPIF1<0可得副線圈電壓SKIPIF1<0當(dāng)滑片SKIPIF1<0位于SKIPIF1<0中點時，電壓表讀數(shù)始終為SKIPIF1<0故B正確；C．由SKIPIF1<0要求相同時間內(nèi)滑動變阻器SKIPIF1<0產(chǎn)熱量最多，則要滿足SKIPIF1<0所以應(yīng)將滑片SKIPIF1<0置于aSKIPIF1<0中點，故C錯誤；D．由SKIPIF1<0可得保險絲即將熔斷時，原線圈中電流為SKIPIF1<0原線圈消耗功率為SKIPIF1<0故D錯誤。故選B。2．（2023·廣東·統(tǒng)考二模）“西電東送”是我國西部大開發(fā)的標(biāo)志性工程之一．如圖是遠(yuǎn)距離輸電的原理圖，假設(shè)發(fā)電廠的輸出電壓SKIPIF1<0恒定不變，輸電線的總電阻保持不變，兩個變壓器均為理想變壓器．下列說法正確的是（）

A．若輸送總功率不變，當(dāng)輸送電壓SKIPIF1<0增大時，輸電線路損失的熱功率增大B．在用電高峰期，用戶電壓SKIPIF1<0降低，輸電線路損失的熱功率增大C．當(dāng)用戶負(fù)載增多，升壓變壓器的輸出電壓SKIPIF1<0會增大D．當(dāng)用戶負(fù)載增多，通過用戶用電器的電流頻率會增大【答案】B【解析】A．若輸送總功率不變，當(dāng)輸送電壓SKIPIF1<0增大時，輸電線路中電流變小，由SKIPIF1<0可知輸電線路損失的熱功率變小，故A錯誤；B．在用電高峰期，用戶電壓SKIPIF1<0降低，電路中電流變大，由SKIPIF1<0可知輸電線路中電流變大，輸電線路損失的熱功率增大，故B正確；C．由于發(fā)電廠輸出電壓恒定不變，根據(jù)SKIPIF1<0可知升壓變壓器的輸出電壓U2不變，故C錯誤；D．當(dāng)用戶負(fù)載增多，通過用戶用電器的電流頻率不會變化，故D錯誤。故選B。3．（2023·黑龍江·校聯(lián)考模擬預(yù)測）某物理興趣小組的同學(xué)從一款電子產(chǎn)品中拆下一個特殊電池，用如圖甲所示的電路測量該電池的電動勢和內(nèi)阻，其中R1是阻值已知的定值電阻，電流表內(nèi)阻RA=9R1。改變電阻箱的阻值R，測得幾組電流表的讀數(shù)I，做出SKIPIF1<0圖線如圖乙所示，圖線的斜率為k，截距為a，則該電池的電動勢和內(nèi)阻分別為（）

A．SKIPIF1<0，SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0，SKIPIF1<0C．SKIPIF1<0，SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0，SKIPIF1<0【答案】A【解析】ABCD.設(shè)通過電流表的電流為I，干路電流為I總，則有SKIPIF1<0根據(jù)閉合電路歐姆定律有SKIPIF1<0整理得SKIPIF1<0對照圖像得SKIPIF1<0SKIPIF1<0聯(lián)立解得SKIPIF1<0SKIPIF1<0A正確，BCD錯誤。故選A。4．（2023·浙江寧波·統(tǒng)考模擬預(yù)測）下表是某共享電動汽車的主要參數(shù)，根據(jù)信息，下列說法正確的是（）空車質(zhì)量800kg電池能量60kW?h標(biāo)準(zhǔn)承載200kg標(biāo)準(zhǔn)承載下的最大續(xù)航200km所受阻力與汽車總重比值0.09A．工作時，電動汽車的電動機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電池的化學(xué)能B．標(biāo)準(zhǔn)承載下，該電池在使用時的能量轉(zhuǎn)化效率為66.5%C．標(biāo)準(zhǔn)承載下，電動汽車以72km/h的速度勻速行駛10min，所消耗電能為3kW?hD．標(biāo)準(zhǔn)承載下，汽車以120km/h速度勻速行駛，汽車電動機(jī)輸出功率為30kW【答案】D【解析】A．工作時，電動汽車的電動機(jī)是將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，故A錯誤；B．電池充滿電時電能為E=60kW?h=SKIPIF1<0勻速行駛時的牽引力F=f=0.09SKIPIF1<0(800+200)SKIPIF1<010N=900NSKIPIF1<0該電池在使用時的能量轉(zhuǎn)化效率SKIPIF1<0故B錯誤；C．標(biāo)準(zhǔn)承載下，電動汽車以v=72km/h的速度勻速行駛t=10min，如果電能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能時SKIPIF1<0但實際過程中電能不可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，所以所消耗電能大于3kW?h，故C錯誤；D．標(biāo)準(zhǔn)承載下，汽車以v1=120km/h速度勻速行駛，汽車電動機(jī)輸出功率為SKIPIF1<0故D正確。故選D。二、多選題5．（2023·黑龍江·校聯(lián)考模擬預(yù)測）如圖所示，在滑動變阻器的滑片P向下端滑動過程中，理想電壓表V1、V2的示數(shù)變化量的絕對值分別為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0，理想電流表A1、A2、A3示數(shù)變化量的絕對值分別為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0，下列說法正確的是（）A．電壓表V1示數(shù)增大，電流表A1示數(shù)增大B．電壓表V2示數(shù)減小，電流表A3示數(shù)增大C．SKIPIF1<0D．SKIPIF1<0【答案】BC【解析】AB．滑片P向下滑動的過程中，滑動變阻器接入電路的電阻減小，電路中總電阻減小，干路電流增大，即電流表A1示數(shù)增大，路端電壓減小，電壓表V1示數(shù)減小，電阻R1分壓增大，并聯(lián)支路電壓減小，即電壓表V2示數(shù)減小，通過電阻R2的電流減小，即電流表A2示數(shù)減小，總電流等于通過電流表A2、A3的電流之和，所以電流表A3示數(shù)增大，A錯誤，B正確；C．由于電流表A1示數(shù)增大，A2示數(shù)減小，A3示數(shù)增大，有SKIPIF1<0，C正確；D．由閉合電路歐姆定律可得SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，則有SKIPIF1<0，D錯誤。故選BC。6．（2016上·寧夏·高三階段練習(xí)）如圖所示是某型號電吹風(fēng)的電路圖，它主要由電動機(jī)M和電熱絲R構(gòu)成。已知電吹風(fēng)的額定電壓為SKIPIF1<0，吹冷風(fēng)時的功率為SKIPIF1<0，吹熱風(fēng)時的功率為SKIPIF1<0，關(guān)于該電吹風(fēng)，下列說法正確的是（）

A．電熱絲的電阻為SKIPIF1<0B．若SKIPIF1<0、SKIPIF1<0閉合，則電吹風(fēng)吹冷風(fēng)C．當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時，電動機(jī)每秒鐘消耗的電能為SKIPIF1<0D．電動機(jī)工作時輸出的機(jī)械功率為SKIPIF1<0【答案】AC【解析】A．電機(jī)和電阻并聯(lián)，當(dāng)吹熱風(fēng)時，電阻消耗的功率為SKIPIF1<0由SKIPIF1<0可知SKIPIF1<0故A正確；B．若SKIPIF1<0、SKIPIF1<0閉合，電熱絲接入，則此時電熱絲發(fā)熱，電吹風(fēng)吹出的是熱風(fēng)，故B錯誤；C．當(dāng)吹熱風(fēng)時，電動機(jī)消耗的電功率仍為SKIPIF1<0，故每秒鐘消耗的電能為SKIPIF1<0，故C正確；D．電動機(jī)工作時的輸入功率為吹冷風(fēng)時的功率，即為SKIPIF1<0，由于電動機(jī)內(nèi)部線圈會產(chǎn)生一定的熱功率，可知電動機(jī)工作時輸出的機(jī)械功率小于SKIPIF1<0，故D錯誤。故選AC。三、解答題7．（2023·湖北·模擬預(yù)測）如圖所示，半徑為r=1m的光滑金屬圓環(huán)固定在水平面內(nèi)，垂直于環(huán)面的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=4.0T，一金屬棒OA在外力作用下繞O軸以角速度ω=8rad/s沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，金屬環(huán)和導(dǎo)線電阻均不計，金屬棒OA的電阻r0=2Ω，電阻R1=20Ω，R2=40Ω，R3=10Ω，R4=60Ω電容器的電容C=4μF。閉合開關(guān)S，電路穩(wěn)定后，求：（1）通過金屬棒OA的電流大小和方向；（2）從斷開開關(guān)S到電路穩(wěn)定這一過程中通過R3的電荷量。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

【答案】（1）0.5A，方向由O到A；（2）SKIPIF1<0【解析】（1）由右手定則判定通過金屬棒OA的電流方向是由O到A，金屬棒OA中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小為SKIPIF1<0解得E＝16VS閉合時的等效電路如圖所示SKIPIF1<0由閉合電路歐姆定律，得SKIPIF1<0聯(lián)立解得SKIPIF1<0

（2）S斷開前，電路路端電壓為SKIPIF1<0電阻R1兩端電壓為SKIPIF1<0電容器的電荷量為SKIPIF1<0上極板帶正電，下極板帶負(fù)電，S斷開時的等效電路如圖所示，電容器兩端的電壓為電阻R2兩端的電壓U2，則SKIPIF1<0電容器的電荷量為SKIPIF1<0上極板帶負(fù)電，下極板帶正電通過電流表的電荷量為SKIPIF1<0聯(lián)立解得SKIPIF1<0

8．（2023·江蘇鹽城·統(tǒng)考三模）如圖甲所示，兩足夠長的光滑平行導(dǎo)軌固定在水平面內(nèi)，處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)軌間距為L，一端連接一定值電阻R。質(zhì)量為m、長度為L、電阻為R的金屬棒垂直導(dǎo)軌放置，與導(dǎo)軌始終接觸良好。在金屬棒的中點對棒施加一個平行于導(dǎo)軌的拉力，棒運動的速度v隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示的正弦曲線。已知在0~SKIPIF1<0的過程中，通過定值電阻的電量為q；然后在SKIPIF1<0時撒去拉力。其中v0已知，T未知，不計導(dǎo)軌的電阻。求：（1）電阻R上的最大電壓U；（2）在0~SKIPIF1<0的過程中，拉力所做的功W；（3）撒去拉力后，金屬棒的速度v隨位置x變化的變化率k（取撤去拉力時棒的位置x=0）。

【答案】（1）SKIPIF1<0；（2）SKIPIF1<0；（3）SKIPIF1<0【解析】（1）當(dāng)金屬棒的速度最大時，棒中的感應(yīng)電動勢為E=B0Lv0回路中的電流SKIPIF1<0電阻上的電壓為SKIPIF1<0（2）由于感應(yīng)電動勢為SKIPIF1<0類比與單匝線圈在磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的電動勢，則SKIPIF1<0的過程中，通過定值電阻的電量與線圈從中性面轉(zhuǎn)過90°通過定值電阻的電量相同SKIPIF1<0，SKIPIF1<0則有SKIPIF1<0電動勢的有效值為SKIPIF1<0在SKIPIF1<0時間內(nèi)，產(chǎn)生的焦耳熱為SKIPIF1<0根據(jù)功能關(guān)系，有SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0（3）撤去拉力時，對導(dǎo)體棒根據(jù)動量定理有SKIPIF1<0感應(yīng)電流的平均值為SKIPIF1<0由于SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0可知SKIPIF1<0一、直流電路的分析與計算1．直流電路動態(tài)分析的3種方法（1）程序法R局eq\o(→,\s\up11(增大),\s\do4(減小))I總＝eq\f(E,R＋r)eq\o(→,\s\up11(減小),\s\do4(增大))U內(nèi)＝I總req\o(→,\s\up11(減小),\s\do4(增大))U外＝E－U內(nèi)eq\o(→,\s\up11(增大),\s\do4(減小))確定U支、I支。（2）結(jié)論法——“串反并同”（電源內(nèi)阻不能忽略）“串反”：指某一電阻增大（減小）時，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減?。ㄔ龃螅?。“并同”：指某一電阻增大（減?。r，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大（減小）。（3）極限法因變阻器滑片滑動引起電路變化的問題，可將變阻器的滑片分別滑至兩個極端，使電阻最大或電阻為零去討論。2．求解功率最值問題的2點技巧（1）定值電阻的功率：P定＝I2RR為定值電阻，P定只與電流有關(guān)系，當(dāng)R外最大時，I最小，P定最小，當(dāng)R外最小時，I最大，P定最大。（2）電源的輸出功率：當(dāng)R外＝r時，P出＝eq\f(E2,4r)最大。3.解決最大功率問題的兩點注意（1）解決最大功率問題時，要弄清是定值電阻還是可變電阻的最大功率，定值電阻的最大功率用P＝I2R＝eq\f(U2,R)分析，可變電阻的最大功率用等效電源法求解。（2）電源輸出功率最大時，效率不是最大，只有50%。4.電路中常見的圖像分析類別線性元件非線性元件電源圖象物理意義反映I和U的正比關(guān)系反映I和U的非正比關(guān)系反映電源的輸出特性，縱軸截距為電源電動勢，橫軸截距為短路電流注意問題圖線的斜率的倒數(shù)表示導(dǎo)體的電阻，R＝eq\f(U,I)＝eq\f(ΔU,ΔI)，遵