文档内容
第一部分 保分模块前置
专题1.6 直流与交流电路问题
目录
【专题知识网络构建】..............................................................................................................................................1
【专题高考定位】......................................................................................................................................................1
【突破高考题型】......................................................................................................................................................2
题型一 直流电路的分析与计算......................................................................................................................2
题型二 交变电流的产生及描述......................................................................................................................4
题型三 变压器与远距离输电............................................................................................................................6
【专题突破练】........................................................................................................................................................10
【专题知识网络构建】
【专题高考定位】
1．考查重点：电路中的能量问题、交流电的产生和描述、变压器和远距离输电问题。
2．考题形式：选择题。【突破高考题型】
题型一 直流电路的分析与计算
1．电阻定律：R＝ρ，此式为电阻的决定式，其中ρ决定于导体的材料，且与温度有关。
2．欧姆定律
(1)部分电路欧姆定律：I＝，此式只适用于纯电阻电路。
(2)闭合电路欧姆定律：I＝，适用于含电源纯电阻电路；U＝E－Ir，适用于任意电路。
(3)路端电压与负载的关系
U＝IR＝E＝E，路端电压随外电阻的增大而增大，随外电阻的减小而减小。
3．焦耳定律：Q＝I2Rt，适用于任意电路求电热。
4．电源的功率和效率
(1)电源的几个功率
①电源的总功率：P ＝EI。
总
②电源内部消耗的功率：P ＝I2r。
内
③电源的输出功率：P ＝UI＝P －P 。
出 总 内
(2)电源的效率η＝×100%＝×100%。
【例1】 (2022·浙江名校联盟联考)新冠肺炎患者中有13%的重症患者和6%的危重患者需要给予及时的呼
吸机治疗，呼吸机成为生死攸关的战略资源。呼吸机的核心部件之一是呼吸机马达。下表是国内某制造商
生产的呼吸机马达的主要参数。下列说明正确的是( )
呼吸机马达
额定电压 24 V
空载电流 0.2 A
额定转速 30 000 rpm
额定负载扭矩 100 mN·m
额定电流 1.9 A
额定输出功率 32 W
A.额定电流状态下，马达内阻等消耗功率为13.6 W
B.利用空载状态的参数，计算出马达的内阻是120 Ω
C.利用额定状态的参数，计算出马达的内阻约为9 Ω
D.空载状态下，马达的输出功率为4.8 W
【例3】(2022·浙大附中12月首考)某款扫地机器人如图所示，额定功率24 W，额定电流3 A，正常工作时电机输出的功率为19.5 W，锂电池容量9 A·h，为延长锂电池寿命，当剩余电量为总容量的20%时就需要
充电，则( )
A．电机的电阻为 Ω
B．额定电压为6.5 V
C．正常工作时，电机产生的热功率为19.5 W
D．充满电的电池可以正常工作时间为2.4 h
【总结提炼】纯电阻电路和非纯电阻电路
(1)纯电阻电路：电功W＝UIt，电功率P＝UI，且电功全部转化为电热，有W＝Q＝UIt＝t＝I2Rt，P＝UI＝
＝I2R。
(2)非纯电阻电路：电功W＝UIt，电功率P＝UI，电热Q＝I2Rt，电热功率P ＝I2R，电功率大于电热功率，
热
即P>P ，故求电功、电功率只能用W＝UIt、P＝UI，求电热、电热功率只能用Q＝I2Rt、P ＝I2R。
热 热
【例2】 (2022·浙江名校联盟联考)如图所示的电路图，电流表、电压表是理想电表，电阻R 是定值电阻，
0
电源的电动势和内阻分别为E、r，电动机的内阻为r；当合上开关，增大电阻箱R的阻值时，电流表和电
0
压表的数值变化量分别为ΔI、ΔU，下列说法正确的是( )
A．电压表的示数减小
B．电流表的示数增大
C．电动机的电流变化量为
D．r＋R＝
0
【提炼总结】直流电路动态分析的三种常用方法
R ――→I ＝――→U ＝I r――→U ＝E－U ――→
局 总 内 总 外 内
程序法
U ＝U －I R ――→最后确定I
支 外 总 干 支
“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)
结论法：“串反并
同”
“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)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
极限法
片分别滑到两个极端，使电阻最大或电阻为零去讨论
题型二 交变电流的产生及描述
1．正弦交变电流的产生
匀强磁场中线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。
2．两个特殊位置的特点
(1)线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ最大，＝0，e＝0，i＝0，电流方向将发生改变。线圈每经过中性面
一次，感应电流的方向改变一次。
(2)线圈平面与中性面垂直时，S∥B，Φ＝0，最大，e最大，i最大，感应电流方向不变。
3．交变电流的“四值”及应用
(1)最大值：E ＝nωBS，分析电容器的耐压值。
m
(2)瞬时值：e＝E sin ωt(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。
m
(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：E＝n，计算通过电路横截面的电荷量。
4．有效值的计算
(1)正弦式交变电流：有效值是最大值的。
(2)非正弦式交变电流：必须根据电流的热效应来求解。
【例1】(2022·辽宁协作体期末)如图甲所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴OO′匀速转
动，从某时刻开始计时，产生的感应电动势 e随时间t的变化曲线如图乙所示，若外接电阻R＝100 Ω，线
圈电阻r＝10 Ω，电压表为理想交流电表，则下列说法正确的是( )
A.线圈的转速为50 r/s
B.0.01 s时线圈平面与磁场方向平行
C.通过电阻R的电流有效值为 A
D.电压表的示数为200 V
【例2】(2022·浙江十校联盟联考)如图甲是小型交流发电机，两磁极间的磁场可视为匀强磁场，一个100
匝的矩形线圈(内阻不计)绕垂直于磁场方向的轴OO′匀速转动，某位置开始计时产生的交变电动势图像如图乙所示，已知磁感应强度B＝0.1 T，则( )
A.t＝0时刻，线圈平面与磁感线平行
B.线圈的面积S为 m2
C.它可使“220 V，60 W”的灯泡正常发光，也可使击穿电压为220 V的电容器正常工作
D.以此作为电源，每通过1 C的电荷量，消耗的电能为220 J
【提炼总结】正弦式交变电流“四值”的应用
题型三 变压器与远距离输电
1．变压器的基本关系
(1)电压关系：＝。当有n组线圈时，有＝＝＝…。
(2)功率关系：对于理想变压器，不考虑能量损失，有P ＝P 。
入 出
(3)电流关系：由功率关系，当只有一个副线圈时，有IU＝IU，得＝＝。当有多个副线圈时，IU＝IU
1 1 2 2 1 1 2 2
＋IU＋…，得In＝In＋In＋…。
3 3 1 1 2 2 3 3
2．变压器的制约关系
(1)电压：原决定副
根据变压器的原理可知，输入电压U 决定输出电压U，U＝U。当U 不变时，不论负载电阻R的阻值变
1 2 2 1 1
化与否，U 都不会改变。
2
(2)电流：副决定原
输出电流I 决定输入电流I。当负载电阻R的阻值增大时，I 减小，则I 相应减小；当负载电阻R的阻值减
2 1 2 1
小时，I 增大，则I 相应增大。因此，在使用变压器时不能使变压器副线圈短路。
2 1(3)功率：副决定原
输出功率P 决定输入功率P。理想变压器的输出功率与输入功率相等，即P＝P。在输入电压U 一定的
2 1 2 1 1
情况下，当负载电阻R的阻值增大时，I 减小，则P＝IU 减小，P 也将相应减小；当负载电阻R的阻值
2 2 2 2 1
减小时，I 增大，P＝IU 增大，则P 也将增大。
2 2 2 2 1
3．变压器的动态分析
(1)原、副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是
R→I→P→P→I。
2 2 1 1
(2)负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是n、
1
n→U→I→P→P→I。
2 2 2 2 1 1
4．高压输电关系
电压关系 ＝ U＝ΔU＋U ＝
2 3
电流关系 ＝ I＝I＝I ＝
2 3 线
P＝P＋ΔPΔP
2 3
功率关系 P＝P ＝IR＝＝ΔU·I P＝P
1 2 3 4
线
【例1】(2022·山东卷)如图所示的变压器，输入电压为220 V，可输出12 V、18 V、30 V电压，匝数为n
1
的原线圈中电压随时间变化为u＝U cos (100πt)。单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表，电压表的示数为0.1
m
V。将阻值为12 Ω的电阻R接在BC两端时，功率为12 W。下列说法正确的是( )
A．n 为1 100匝，U 为220 V
1 m
B．BC间线圈匝数为120匝，流过R的电流为1.4 A
C．若将R接在AB两端，R两端的电压为18 V，频率为100 Hz
D．若将R接在AC两端，流过R的电流为2.5 A，周期为0.02 s
【提炼总结】理想变压器
一组副线圈
电压关系 ＝
电流关系 ＝功率关系 P＝P
1 2
f＝f，变压器不改变交变电流的频率
1 2
多组副线圈(以两组副线圈为例)
电压关系 ＝＝
电流关系 nI＝nI＋nI
1 1 2 2 3 3
f 1 ＝f 2 ＝f 3 功率关系 P 1 ＝P 2 ＋P 3
【例2】(2022·浙江十校联盟联考)如图所示为模拟远距离输电的部分测试电路。a、b端接电压稳定的正弦
交流电源，理想变压器的原、副线圈匝数比为k且k<1，定值电阻R
