2020高考物理押題系列Ⅰ專題8 直流電路和交流電路

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1、 2020高考物理押題系列Ⅰ專題8 直流電路和交流電路 一、2020大綱解讀 二、重點剖析 本題專題的重點內(nèi)容有： （1）動態(tài)直流電路的分析：電路中某些元件（如滑線變阻器的阻值）的變化，會引起電流、電壓、電阻、電功率等相關(guān)物理量的變化，解決這類問題涉及到的知識點多，同時還要掌握一定的思維方法。 （2）非純電阻電路的分析與計算。非純電阻電路是指電路含有電動機、電解槽等裝置，這些裝置的共同特點是可以將電能轉(zhuǎn)化為機械能、化學(xué)能等其他形式的能量。 三、考點透視 考點一：直流電路的分析和計算 例1。一個T型電路如圖所示，電路中的電, 。另有一測試電源，電動勢為100V，內(nèi)阻忽略不計。

2、則（ ） A.當(dāng)cd端短路時，ab之間的等效電阻是40 B. 當(dāng)ab端短路時，cd之間的等效電阻是40 C. 當(dāng)ab兩端接通測試電源時， cd兩端的電壓為80 V[ D. 當(dāng)cd兩端接通測試電源時， ab兩端的電壓為80 V 例2．電動勢為E、內(nèi)阻為r的電源與定值電阻R1、R2及滑動變阻器R連接成如圖所示的電路。當(dāng)滑動變阻器的觸頭由中點滑向b端時，下列說法正確的是( ) A.電壓表和電流表讀數(shù)都增大 B.電壓表和電流表讀數(shù)都減小 C.電壓表讀數(shù)增大，電流表讀數(shù)減小 D.電壓表讀數(shù)減小，電流表讀數(shù)增大 考點二：交流電路的分析與計算 例3

3、．某理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比如圖8－2所示．負(fù)載中每個電阻均為110．若輸入電壓為220V，則輸入電流和功率分別是（ ） A．5A，1100W B．5A，880W C．4A，1100W D．4A，880W 屬細(xì)圓柱與圓環(huán)之間連接如圖電學(xué)元件，不計棒與軸及與細(xì)圓柱端面的摩擦，也不計細(xì)圓柱、圓環(huán)及感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場，開始時S1斷開，S2拔在1位置，R1=R3=4Ω，R2=R4=6Ω，C=30uF，求： （1）S1閉合，問沿垂直于棒的方向以多大的水平外力作用于棒的A端，才能使棒穩(wěn)定后以角速度10rad/s勻速轉(zhuǎn)動？ （2）S1閉合穩(wěn)定后，S2由1拔到2位置，作用在棒上的

4、外力不變，則至棒又穩(wěn)定勻速轉(zhuǎn)動的過程中，流經(jīng)R3的電量是多少？ 答案：（1） 0.41N （2） C 點撥：本題解答關(guān)鍵在于正確確定各電鍵在斷開與閉合時對應(yīng)的電路結(jié)構(gòu)圖． 四、熱點分析 解析：從圖象上可得交流電的電壓的最大值為100V，周期為，得頻率為25 Hz， 所以得電壓瞬時值的表達式為u＝100sin(50t)V；交流電的電壓的有效值為50；計算電阻消耗的功率用有效值，由。 答案：BD 反思：正確理解交流電的瞬時值、有效值、最大值是解題的關(guān)鍵，在復(fù)習(xí)時，特別注意對交流電有效值的理解和計算。 熱點四：變壓器的動態(tài)分析 答案：BC 反思：如果對變壓器工作原理理解

5、不透徹，對原副線圈中哪些是變量，哪些是不變量分不清楚，或不能清楚的知道各量間"誰決定誰"的關(guān)系，就不能正確解題。 答案：A 反思：本題考查的是閉合電路歐姆定律、電功率，其誤區(qū)在于B、C選項的判斷，正正確電源電動勢、閉合電路歐姆定律、電功率，是解決本題的關(guān)鍵。 反思：本題考查了應(yīng)用閉合電路歐姆定律求解路端電壓及功率問題，要求學(xué)生處理問題時，能自主探究，排除次要因數(shù)影響(燈絲電阻不變)．為考查學(xué)生的審題能力，本題設(shè)置了“陷阱”選項D，題中求電功率“降低了”，而D項為“降低到”．《物理課程新標(biāo)準(zhǔn)》在課程性質(zhì)中指出：“高中物理課程有助于學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)基本的物理知識與技能，增強創(chuàng)新意識和實踐能力，發(fā)

6、展探索自然、理解自然的興趣與熱情”, 近年高考中出現(xiàn)了許多考查自主學(xué)習(xí)能力的探究性試題，這類習(xí)題的解題關(guān)鍵是準(zhǔn)確地提取有效信息，多角度分析，全方位聯(lián)想，注意物理知識的綜合應(yīng)用. 所以選（C）正確。 反思：（1）斷路故障的判斷：用電壓表與電源并聯(lián)，若有電壓時，說明電源正常。再逐段與電路并聯(lián)，若電壓表指針偏轉(zhuǎn)，則該段電路中有斷點；（2）短路故障的判斷：電流表有示數(shù)而用電器不工作則該支路短路，用電壓表與該部分并聯(lián)，若有電壓時，未短路；若電壓則該兩點間可能短路，或被短路。 解析 (1) 驅(qū)動電機的輸入功率P電= U I =1.5×104 W． (2)在勻速行駛時 P機=0.9P電 , P機=F

7、 v =f v , 得 f =0.9P電 /v, ∴汽車所受阻力與車重之比 f/mg = 0.9P電 /mgv =0.045． (3)當(dāng)陽光垂直P電 入射時, 所需板面積最小, 設(shè)其為S , 距太陽中心為r的球面面積 , 若沒有能量損耗, 太陽能電池板接收到的太陽能功率為P', 則, 設(shè)太陽能電池板實際接收到的太陽能功率為為P, P =(1-30％)P, , 由于P電 =15％P，所以電池板的最小面積 =101m2. 分析可行性并提出合理的改進建議如下：由于所需太陽能電池板面積過大，遠超過一般汽車的面積，因此只有大幅度提高電池板的效率, 才可以投入實際應(yīng)用． 五、能力突破

8、 例1.如圖8－6所示是一火警報警器的部分電路示意圖，其中R3為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器，值班室的顯示器為電路中的電流表，a、b之間接報警器.當(dāng)傳感器R3所在處出現(xiàn)火情時，顯示器的電流I、報警器兩端的電壓U的變化情況是（ ） A、I變大，U變大 B、I變大，U變小 C、I變小，U變小 D、I變小，U變大 例2.高溫超導(dǎo)限流器被公認(rèn)為目前最好的且唯一行之有效的短路故障電流限制裝置。中國科學(xué)院電工研究所完成了一種具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高溫超導(dǎo)限流器樣機的研制工作，超導(dǎo)限流器由超導(dǎo)部件和限流電阻并聯(lián)組成，如圖8－7所示.超導(dǎo)部件有一個超導(dǎo)臨界電流Ic，當(dāng)通過限流器的電

9、流I＞Ic時，將造成超導(dǎo)體失超，從超導(dǎo)態(tài)(本題認(rèn)為電阻為零)轉(zhuǎn)變?yōu)檎B(tài)(本題認(rèn)為是一個純電阻)，以此來限制電力系統(tǒng)的故障電流。已知超導(dǎo)部件的正常態(tài)電阻為R1=3Ω，超導(dǎo)臨界電流Ic=1.2A，限流電阻R2=6Ω，小燈泡L上標(biāo)有“6V6W”，電源電動勢E=8V，內(nèi)阻r=2Ω.原來電路正常工作，現(xiàn)L突然發(fā)生短路，則（ ） 錯誤；當(dāng)L突然短路后，則電路中總電阻為R′，R′=2Ω+2Ω=4Ω，總電流I′=E/R′=8V/4Ω=2A，則超導(dǎo)部件兩端的電壓為U′=E-I′r=4V，所以短路后通過R1的電流為I1′=4V/3Ω=4/3A，故C選項正確；由上述計算可知L突然短路后，超導(dǎo)部件的電流為4

10、/3A，超過了臨界電流1.2A，故短路后超導(dǎo)部件將由超導(dǎo)態(tài)轉(zhuǎn)為正常態(tài)，B選項正確，D錯。 C、＝ D、＝ 答案：B U/V I/A 0 2 4 6 8 0.2 0.4 0.6 圖8－9 反思：本題的情況多，物理量也多，同學(xué)們要能分步進行分析，對于變壓器的動態(tài)分析問題要注意誰決定誰的問題。 例4.圖1中所示為一個電燈兩端的電壓與通過它的電流的變化關(guān)系曲線，可見兩者不成線性關(guān)系，這是由于焦耳熱使燈絲的溫度發(fā)生了變化的緣故.參考這根曲線，回答下列問題(不計電流表和電池的內(nèi)阻). (1)若把三個這樣的電燈串聯(lián)后，接到電動勢為12V的電源上，求流過燈泡的電流和每個燈

11、泡的電阻. (2)如圖8－10所示，將兩個這樣的電燈并聯(lián)后再與10Ω的定值電阻串聯(lián)，接在電動勢為8V的電源上，求通過電流表的電流值及各燈泡的電阻值. 反思：題中的電阻變化是非線性的，所以其電阻值不能直接求得，只能從圖象上得出電流和電壓再求之，另外要注意圖象中交點的物理意義。 例5.如圖8－12所示電路中，電源電動勢E=6V，內(nèi)阻r=1Ω，電阻R1=3Ω，R2=6Ω，電容器的電容C=3.6μF，二極管D具有單向?qū)щ娦裕_始時開頭S1閉合，S2斷開. (1)合上S2，待電路穩(wěn)定以后，求電容器C上電量變化了多少？ (2)合上S2，待電路穩(wěn)定以后再斷開S1，求斷開S1后，流過R2的電

12、量是多少？ 斷開s1后，R1，R2并聯(lián)，電阻與電流成反比，又q=It，因此流過的電量與電阻成反比， 流過R2的電量Q2=Q=4.8×10-6C U/V I/A 0 2 4 6 8 0.2 0.4 0.6 解析：（1）因三個燈泡的電阻相同，故每個燈泡的電壓也相同，都為4V．結(jié)合燈泡的伏安特性曲線可知，此時流過燈泡的電流為0.4A，每個燈泡的電阻為10Ω． （2）設(shè)每盞燈的電壓為U，電流為I．則有： ，，作圖線如圖所示．解得 V，，故通過電流表的電流為0.6A，各燈泡的電阻值為6.7Ω． 答案：（1）0.4A? 10Ω?? （2）0.6A??? 6.7Ω

13、反思：不能通過圖象的轉(zhuǎn)換，巧妙利用圖象交點的物理含義求解． 解析：（1）每半根導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：E1=Bl=Bl2ω=×０.4×103×（0.5）2 V=50 V． 六、規(guī)律整合： 1．等效簡化電路：電路等效簡化的方法是：無電流的支路除去，電勢相等的點合并，理想導(dǎo)線任意長度，可伸可縮；理想的電流表視為短路，理想的電壓表和電壓穩(wěn)定時的電容器視為斷路。 2．電路故障問題的分析：一般若用電壓表測量兩點間有讀數(shù)，表明從兩測量點到電源部分的電路部分無斷路，若讀數(shù)等于電源的電動勢，表明兩測量點之間有斷路。 七、高考預(yù)測 本專題內(nèi)容主要討論了恒定電流的產(chǎn)生，電源的作用，電路的組成，電

14、流、電壓、功率以及能量轉(zhuǎn)化關(guān)系，還有閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路等等內(nèi)容，與實際聯(lián)系緊密，象超導(dǎo)現(xiàn)象及其在生產(chǎn)、科技方面的應(yīng)用，該知識點與高科技，日常生活的聯(lián)系較大，貼近生活． 符合現(xiàn)代高考的對知識應(yīng)用和能力的考查，本專題的內(nèi)容在2020年高考中大約占總分的百分之十五左右，以單獨命題占多數(shù)，也可以與牛頓運動定律、動量和能量、電磁感應(yīng)相結(jié)合，基本題型是以選擇題、實驗題或計算題出現(xiàn)。如以選擇題出現(xiàn)難度一般不大，若以實驗題和計算題出現(xiàn)，則屬于較難的題。 測試題 2.在生產(chǎn)實際中，有些高壓直流電路含有自感系數(shù)很大的線圈，當(dāng)電路中的開關(guān)Ｓ由閉合到斷開時，線圈會產(chǎn)生很高的自感電動勢，使開關(guān)Ｓ處產(chǎn)生電

15、弧，危及操作人員的人身安全，為了避免電弧的產(chǎn)生，可在線圈出并聯(lián)一個元件，下列方案可行的是（　　?。? 3.設(shè)長度為l、橫截面積為S，單位體積自由電子數(shù)為n的均勻?qū)w中電流的流動，在導(dǎo)體兩端加上電壓U，于是導(dǎo)體中有勻強電場產(chǎn)生，在導(dǎo)體內(nèi)移動的自由電子(-e)受勻強電場作用而加速.而和做熱運動的陽離子碰撞而減速，這樣邊反復(fù)進行邊向前移動，可以認(rèn)為阻礙電子運動的阻力大小與電子移動的平均速度v成正比，其大小可以表示成kv(k是常數(shù))。 電場力和碰撞的阻力相平衡時，導(dǎo)體中電子的速率v成為一定值，這時v為（ ） A． B． C． D． 6.如圖4所示，ＭＮ

16、和ＰＱ為兩光滑且電阻不計的水平金屬導(dǎo)軌，Ｎ、Ｑ接理想變壓器，理想變壓器的輸出端接電阻元件Ｒ、電感元件Ｌ、電容元件Ｃ。今在水平金屬桿部分加一豎直向上的勻強磁場，則下列說法正確的是（均為有效值，Ｌ為非純電感元件）　?。ā　　。? Ａ.若ａｂ棒勻速運動，則 Ｂ. 若ａｂ棒勻速運動，則 Ｃ.若ａｂ棒在某一中心位置兩側(cè)做簡諧振動，則 Ｄ.若ａｂ棒勻加速運動，則 C.導(dǎo)體棒ＭＮ運動穩(wěn)定后，等于不再輸出能量[ Ｄ.導(dǎo)體棒ＭＮ運動穩(wěn)定后，電源輸出的能量等于導(dǎo)體棒ＭＮ的動能和電阻Ｒ產(chǎn)生的熱量之和 8.如圖6所示的電路中，閉合電鍵Ｓ后，燈ａ和燈ｂ都正常發(fā)光，后來由于某種故障使燈ｂ突然變亮，電壓表讀數(shù)增

17、加，由此推斷，這故障可能是（　　?。? Ａ.ａ燈絲燒斷 Ｂ.電阻斷路 Ｃ.電阻短路 Ｄ.電容器被擊穿短路 Ｃ. Ｄ. 二、填空題（共2小題，把答案填在題中的橫線上） 12.某同學(xué)采用如圖10所示的電路測定電源電動勢和內(nèi)電阻，已知干電池的電動勢為1.5Ｖ，內(nèi)阻約2，電壓表（03Ｖ，3ｋ），電流表（00.6Ａ，1.0），滑動變阻器有（10，2Ａ）和（100，0.1Ａ）各一只。 （１）實驗中滑動變阻器應(yīng)選用　　　　?。ㄌ睢啊被颉啊保? 三、計算題（共6小題，解答下列各題時，應(yīng)寫出必要的文字說明、表達式和重要步驟。只寫最后答案的不得分。有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單

18、位。） 14.如圖14所示，電源電動勢Ｅ＝4.5Ｖ，內(nèi)阻ｒ＝1，滑動變阻器總阻值＝12，小燈泡電阻＝12不變，＝2.5。當(dāng)滑片Ｐ位于中點，Ｓ閉合時，燈泡恰能正常發(fā)光，求： （１）流過小燈泡的電流； （２）Ｓ斷開時，小燈泡能否正常發(fā)光？如果它正常發(fā)光，滑片Ｐ應(yīng)如何移動？ 參考答案： 1. ＢＤ 2. D 3. B 4. C 5.B 6. ＢＣＤ 7. C 8. B 9. A 10.B 11. 0 0 BLV 0 14. 解：（１）當(dāng)滑片Ｐ位于中點時，此時，則ＡＢ兩端的電阻，則 由閉合電路歐姆定律知，， 由部分電路歐姆定律知，，那么 16. 解：（1）當(dāng)導(dǎo)體棒在垂直于磁場中的平面內(nèi)繞一端點勻速轉(zhuǎn)動時，其產(chǎn)生的電動勢為： 所以每半根導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動為：（V） （2）根據(jù)題意畫出等效電路圖如圖所示，每個電源的電動勢（V），內(nèi)阻 當(dāng)S接通時：電流表的示數(shù)：（A） 電壓表的示數(shù)：（V） 當(dāng)S斷開時：電流表的示數(shù)：；電壓表的示數(shù)：（V）