回歸教材重難點(diǎn)10-恒定電流和交變電流關(guān)(原卷版)

回歸教材重難點(diǎn)10恒定電流和交變電流在高考試題中恒定電流和交變電流題目具有一定的綜合性，側(cè)重基礎(chǔ)知識(shí)的考查，難度偏易。在命題止注重恒定電流、交變電流、遠(yuǎn)距離輸電相結(jié)合的問(wèn)題，在2022年高考考查的內(nèi)容大概率側(cè)重相關(guān)電流電路的動(dòng)態(tài)分析。在復(fù)習(xí)備考時(shí)要回歸教材，夯實(shí)基礎(chǔ)，重點(diǎn)關(guān)注：閉合電路的歐姆定律、電路中功能的計(jì)算、理想變壓器的工作原理及各物理參量之間的制約關(guān)系、遠(yuǎn)距離輸電的工作模式和電壓電能損耗。我國(guó)在遠(yuǎn)距離輸電設(shè)備上處在世界領(lǐng)先地位、簡(jiǎn)單傳感器的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，要多關(guān)注與之相關(guān)的信息題。知識(shí)點(diǎn)一電流、歐姆定律1．電流(1)定義：自由電荷的定向移動(dòng)形成電流．(2)方向：規(guī)定為正電荷定向移動(dòng)的方向．(3)三個(gè)公式①定義式：I＝q/t；②微觀式：I＝nqvS；③I＝eq\f(U,R).2．歐姆定律(1)內(nèi)容：導(dǎo)體中的電流I跟導(dǎo)體兩端的電壓U成正比，跟導(dǎo)體的電阻R成反比．(2)公式：I＝U/R.(3)適用條件：適用于金屬和電解液導(dǎo)電，適用于純電阻電路．知識(shí)點(diǎn)二電阻、電阻率、電阻定律1．電阻(1)定義式：R＝eq\f(U,I).(2)物理意義：導(dǎo)體的電阻反映了導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用的大小，R越大，阻礙作用越大．2．電阻定律(1)內(nèi)容：同種材料的導(dǎo)體，其電阻與它的長(zhǎng)度成正比，與它的橫截面積成反比，導(dǎo)體的電阻還與構(gòu)成它的材料有關(guān)．(2)表達(dá)式：R＝ρeq\f(l,S).3．電阻率(1)計(jì)算式：ρ＝Req\f(S,l).(2)物理意義：反映導(dǎo)體的導(dǎo)電性能，是導(dǎo)體材料本身的屬性．(3)電阻率與溫度的關(guān)系①金屬：電阻率隨溫度的升高而增大．②半導(dǎo)體：電阻率隨溫度的升高而減?。鄢瑢?dǎo)體：當(dāng)溫度降低到絕對(duì)零度附近時(shí)，某些材料的電阻率突然減小為零成為超導(dǎo)體．知識(shí)點(diǎn)三電功、電功率、焦耳定律1．電功(1)實(shí)質(zhì)：電流做功的實(shí)質(zhì)是電場(chǎng)力對(duì)電荷做正功，電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過(guò)程．(2)公式：W＝qU＝UIt，這是計(jì)算電功普遍適用的公式．2．電功率(1)定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電流做的功叫電功率．(2)公式：P＝eq\f(W,t)＝UI，這是計(jì)算電功率普遍適用的公式．3．焦耳定律電流通過(guò)電阻時(shí)產(chǎn)生的熱量Q＝I2Rt，這是計(jì)算電熱普遍適用的公式．4．熱功率(1)定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量．(2)表達(dá)式：P＝eq\f(Q,t)＝I2R.知識(shí)點(diǎn)四串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)1．特點(diǎn)對(duì)比串聯(lián)并聯(lián)電流I＝I1＝I2＝…＝InI＝I1＋I(xiàn)2＋…＋I(xiàn)n電壓U＝U1＋U2＋…＋UnU＝U1＝U2＝…＝Un電阻R＝R1＋R2＋…＋Rneq\f(1,R)＝eq\f(1,R1)＋eq\f(1,R2)＋…＋eq\f(1,Rn)2.幾個(gè)常用的推論(1)串聯(lián)電路的總電阻大于其中任一部分電路的總電阻．(2)并聯(lián)電路的總電阻小于其中任一支路的總電阻，且小于其中最小的電阻．(3)無(wú)論電阻怎樣連接，每一段電路的總耗電功率P總是等于各個(gè)電阻耗電功率之和．(4)無(wú)論電路是串聯(lián)還是并聯(lián)，電路中任意一個(gè)電阻變大時(shí)，電路的總電阻變大．知識(shí)點(diǎn)五電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻1．電動(dòng)勢(shì)(1)定義：電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于非靜電力把1C的正電荷在電源內(nèi)從負(fù)極移送到正極所做的功．(2)表達(dá)式：E＝eq\f(W,q).(3)物理意義：反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能的本領(lǐng)大小的物理量．2．內(nèi)阻電源內(nèi)部也是由導(dǎo)體組成的，也有電阻，叫做電源的內(nèi)阻，它是電源的另一重要參數(shù)．知識(shí)點(diǎn)六、閉合電路歐姆定律1．內(nèi)容：閉合電路的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比．2．公式eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(I＝\f(E,R＋r)只適用于純電阻電路,E＝U外＋U內(nèi)適用于任何電路))3．路端電壓U與電流I的關(guān)系(1)關(guān)系式：U＝E－Ir.(2)U－I圖象如圖所示．①當(dāng)電路斷路即I＝0時(shí)，縱坐標(biāo)的截距為電源電動(dòng)勢(shì)．②當(dāng)外電路電壓為U＝0時(shí)，橫坐標(biāo)的截距為短路電流．③圖線的斜率的絕對(duì)值為電源的內(nèi)阻．知識(shí)點(diǎn)七、交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律1．交變電流大小和方向隨時(shí)間做周期性變化的電流．2．正弦交流電(1)產(chǎn)生：在勻強(qiáng)磁場(chǎng)里，線圈繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．(2)中性面①定義：與磁場(chǎng)方向垂直的平面．②特點(diǎn)：線圈位于中性面時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零．線圈每經(jīng)過(guò)中性面一次，電流的方向就改變一次．(3)圖象：用以描述交變電流隨時(shí)間變化的規(guī)律，如果線圈從中性面位置開始計(jì)時(shí)，其圖象為正弦曲線．二、描述交變電流的物理量1．交變電流的周期和頻率的關(guān)系：T＝eq\f(1,f).2．峰值和有效值(1)峰值：交變電流的峰值是它能達(dá)到的最大值．(2)有效值：讓交流與恒定電流分別通過(guò)大小相同的電阻，如果在交流的一個(gè)周期內(nèi)它們產(chǎn)生的熱量相等，則這個(gè)恒定電流I、恒定電壓U就是這個(gè)交變電流的有效值．(3)正弦式交變電流的有效值與峰值之間的關(guān)系I＝eq\f(Im,\r(2))，U＝eq\f(Um,\r(2))，E＝eq\f(Em,\r(2)).3．平均值：eq\x\to(E)＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝BLeq\x\to(v).三、交變電流的“四值”的比較物理含義重要關(guān)系適用情況瞬時(shí)值交變電流某一時(shí)刻的值e＝Emsinωt計(jì)算線圈某一時(shí)刻的受力情況峰值最大的瞬時(shí)值Em＝nBSωIm＝eq\f(Em,R＋r)確定用電器的耐壓值，電容器的擊穿電壓有效值跟交變電流的熱效應(yīng)等效的恒定電流值E＝eq\f(Em,\r(2))U＝eq\f(Um,\r(2))I＝eq\f(Im,\r(2))(1)計(jì)算與電流熱效應(yīng)相關(guān)的量(如功率、熱量)(2)交流電表的測(cè)量值(3)電器設(shè)備標(biāo)注的額定電壓、額定電流(4)保險(xiǎn)絲的熔斷電流平均值交變電流圖象中圖線與時(shí)間軸所夾面積與時(shí)間的比值eq\x\to(E)＝eq\f(ΔΦ,Δt)eq\x\to(I)＝eq\f(\x\to(E),R＋r)計(jì)算通過(guò)電路截面的電荷量知識(shí)點(diǎn)八、變壓器原理1．工作原理：電磁感應(yīng)的互感現(xiàn)象．2．理想變壓器的基本關(guān)系式(1)功率關(guān)系：P入＝P出．(2)電壓關(guān)系：eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，若n1>n2，為降壓變壓器；若n1<n2，為升壓變壓器．(3)電流關(guān)系：只有一個(gè)副線圈時(shí)，eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)；有多個(gè)副線圈時(shí)，U1I1＝U2I2＋U3I3＋…＋UnIn.電壓互感器和電流互感器，比較如下：電壓互感器電流互感器原理圖原線圈的連接并聯(lián)在高壓電路中串聯(lián)在大電流電路中副線圈的連接連接電壓表連接電流表互感器的作用將高電壓變?yōu)榈碗妷簩⒋箅娏髯優(yōu)樾‰娏骼玫墓絜q\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)I1n1＝I2n2知識(shí)點(diǎn)九遠(yuǎn)距離輸電1．輸電線路(如圖所示)2．輸送電流(1)I＝eq\f(P,U).(2)I＝eq\f(U－U′,R).3．電壓損失(1)ΔU＝U－U′.(2)ΔU＝IR.4．功率損失(1)ΔP＝P－P′.(2)ΔP＝I2R＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,U)))2R＝eq\f(ΔU2,R).5．平均值：eq\x\to(E)＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝BLeq\x\to(v).1．（2021·天津卷）如圖所示，閉合開關(guān)后，的電阻兩端的交流電壓為，電壓表和電流表均為理想交流電表，則（）A．該交流電周期為 B．電壓表的讀數(shù)為C．電流表的讀數(shù)為 D．電阻的電功率為2.（2021·湖北卷）如圖所示，理想變壓器原線圈接入電壓恒定的正弦交流電，副線圈接入最大阻值為2R的滑動(dòng)變阻器和阻值為R的定值電阻。在變阻器滑片從a端向b端緩慢移動(dòng)的過(guò)程中（）A．電流表A1示數(shù)減小 B．電流表A2示數(shù)增大C．原線圈輸入功率先增大后減小 D．定值電阻R消耗的功率先減小后增大3.（2021·廣東卷）某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)充電裝置，如圖所示，假設(shè)永磁鐵的往復(fù)運(yùn)動(dòng)在螺線管中產(chǎn)生近似正弦式交流電，周期為0.2s，電壓最大值為0.05V，理想變壓器原線圈接螺線管，副線圈接充電電路，原、副線圈匝數(shù)比為1∶60，下列說(shuō)法正確的是（）A．交流電的頻率為10HzB．副線圈兩端電壓最大值為3VC．變壓器輸入電壓與永磁鐵磁場(chǎng)強(qiáng)弱無(wú)關(guān)D．充電電路的輸入功率大于變壓器的輸入功率4．（2021·海南卷）如圖，理想變壓器原線圈接在的交流電源上，副線圈匝數(shù)可通過(guò)滑片P來(lái)調(diào)節(jié)。當(dāng)滑片P處于圖示位置時(shí)，原、副線圈的匝數(shù)比，為了使圖中“，”的燈泡能夠正常發(fā)光，下列操作可行的是（）A．僅將滑片P向上滑動(dòng)B．僅將滑片P向下滑動(dòng)C．僅在副線圈電路中并聯(lián)一個(gè)阻值為的電阻D．僅在副線圈電路中串聯(lián)一個(gè)阻值為的電阻5．（2021·浙江卷）發(fā)電機(jī)的示意圖如圖甲所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形金屬框，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以恒定角速度繞OO’軸轉(zhuǎn)動(dòng)，阻值為R的電阻兩端的電壓如圖乙所示。其它電阻不計(jì)，圖乙中的Um為已知量。則金屬框轉(zhuǎn)動(dòng)一周（）A．框內(nèi)電流方向不變 B．電動(dòng)勢(shì)的最大值為UmC．流過(guò)電阻的電荷 D．電阻產(chǎn)生的焦耳熱6.（2020·浙江卷）小明在一根細(xì)橡膠管中灌滿食鹽水，兩端用粗銅絲塞住管口，形成一段封閉的鹽水柱。他將此鹽水柱接到電源兩端，電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻恒定。握住鹽水柱兩端將它水平均勻拉伸到原長(zhǎng)的1.2倍，若忽略溫度對(duì)電阻率的影響，則此鹽水柱（）A．通過(guò)的電流增大B．兩端的電壓增大C．阻值增大為原來(lái)的1.2倍D．電功率增大為原來(lái)的1.44倍7．（2021·山東棗莊市高三二模）如圖所示的長(zhǎng)方體金屬導(dǎo)體，前表面為，已知、。當(dāng)C、D兩端加電壓U時(shí)，其中電流為；當(dāng)A、B兩端加電壓時(shí)，其中電流為I。下列說(shuō)法正確的是（）A．B．C．若A端接電源正極、B端接負(fù)極，同時(shí)加一垂直于面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則C端電勢(shì)高D．若A端接電源正極、B端接負(fù)極，同時(shí)加一垂直于面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則D端電勢(shì)高8．（2021·山西高三模擬）家用燈暖型浴霸的電路如圖所示，其中照明燈額定電壓為、額定功率為；四只相同的取暖燈額定電壓均為、額定功率均為；排氣扇電機(jī)的內(nèi)阻為。當(dāng)將浴霸接入的交流電路中時(shí)，閉合全部開關(guān)后各用電器均正常工作，此時(shí)通過(guò)保險(xiǎn)絲的電流為8.6A。以下判斷中正確的是（）A．交流電的頻率為B．排氣扇電機(jī)的輸出功率為C．閉合全部開關(guān)，浴霸的總功率為D．只閉合、，通過(guò)保險(xiǎn)絲的電流為9．（2021·湖南婁底市摸底）在如圖所示電路中，電表均為理想電表，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向左移動(dòng)時(shí)，下列判斷正確的是（）A．A1示數(shù)變大 B．A2示數(shù)變大C．V1示數(shù)變大 D．V2示數(shù)變大10．（2021·北京朝陽(yáng)區(qū)一模）如圖所示，（甲）→（乙）→（丙）→（丁）→（甲）過(guò)程是交流發(fā)電機(jī)發(fā)電的示意圖，線圈的ab邊連在金屬滑環(huán)K上，cd邊連在金屬滑環(huán)L上，用導(dǎo)體制成的兩個(gè)電刷分別壓在兩個(gè)滑環(huán)上，線圈在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以通過(guò)滑環(huán)和電刷保持與外電路連接。已知線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω，轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中電路中的最大電流為Im。下列選項(xiàng)正確的是（）A．在圖（甲）位置時(shí)，線圈中的磁通量最大，感應(yīng)電流為零B．從圖（乙）位置開始計(jì)時(shí)，線圈中電流i隨時(shí)間t變化的關(guān)系式為C．在圖（丙）位置時(shí)，線圈中的磁通量最大，磁通量的變化率也最大D．在圖（丁）位置時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，cd邊電流方向?yàn)閏→d11．（2021·山東高三一模）“新疆準(zhǔn)東—安徽皖南”±1100kV特高壓直流輸電工程是目前世界上電壓等級(jí)最高、輸送容量最大、輸送距離最遠(yuǎn)、技術(shù)水平最先進(jìn)的輸電工程，輸電容量1200萬(wàn)千瓦。輸電線路流程可簡(jiǎn)化為若直流輸電線電阻為10Ω，不計(jì)變壓器與整流等造成的能量損失，直流變交流時(shí)，有效值不會(huì)變大。當(dāng)輸電線路電流為5×103A時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（）A．輸電功率為1.2×1010WB．輸電導(dǎo)線上損失的功率為2.5×108W，損失的電壓為