第四部分电磁感应与电路
专题10 直流电路与交流电路【讲】
一、素养呈现
1.物理观念：电功、电热、电功率、电动势、内阻、电阻串联、并联。峰值、有效值、变压器、远距离输电。
2.科学思维：欧姆定律、电阻定律、闭合电路的欧姆定律、焦耳定律、“图象法”“等效法”“守恒思想”“动态分析方法” 。
3.科学探究：测定金属丝电阻率、描绘小电珠的伏安特性曲线、测定电源的电动势和内阻、传感器的特性及使用。
4.科学态度与责任：电路设计与安全、练习使用多用电表、发电机和电动机、电能的输送、生活中各种变压器的应用、传感器的使用。
二、素养落实
1.理解交变电流的产生原理
2.掌握“四值”描述及图象
3.掌握理想变压器的规律及动态分析的方法
4.掌握远距离输电损耗的原因及计算方法
高考命题点命题轨迹情境图
闭合电路欧姆
20162卷17
定律的应用
16(2)17题
电路中的能量
问题
交流电的产生
和描述
20183卷16
18(3)16题
变压器和远距
离输电
20151卷16
15(1)16题16(1)16题
16(3)19题
2016
1卷16,
3卷19
2020
1卷17,
3卷20
考点一直流电路的分析与计算
【考点诠释】
1．直流电路动态分析的3种方法
(1)程序法
R 局――→增大减小I 总＝E R ＋r ――→减小增大U 内＝I 总r ――→减小增大U 外＝E －U 内――→增大减小确定U 支、I 支。 (2)结论法——“串反并同”(电源内阻不能忽略)
“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)极限法
因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将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。 2．求解功率最值问题的2点技巧 (1)定值电阻的功率：P 定＝I 2R
R 为定值电阻，P 定只与电流有关系，当R 外最大时，I 最小，P 定最小，当R 外最小时，I 最大，P 定最大。 (2)电源的输出功率：P ＝
E 2R 外r ＋R 外
2＝
E 2R 外－r 2
R 外
＋4r 。当R 外＝r 时，P 出＝E 2
4r 最大。
【典例分析1】(2020·青岛市6月高考模拟检测)如图所示，电路中闭合开关S 后，灯泡L 1和L 2均正常发光。由于某种原因L 2的灯丝突然烧断，其余用电器均未损坏。电路再次稳定后，下列说法正确的是( )
A ．电流表示数变大
B ．电容器
C 所带电荷量不变 C ．电源的输出功率一定变大
D ．电源的工作效率一定变大 【答案】AD
【解析】灯泡L 2的灯丝烧断，外电路电阻变大，电源输出电流减小，根据闭合电路欧姆定律可知，电源路端电压U ＝E －Ir ，即电源路端电压增大，由欧姆定律可知灯泡L 1中电流增大，电流表示数变大，A 正确；电源路端电压增大，电容器两端电压增大，由C ＝Q
U 可知，电容器所带电荷量增多，B 错误；由于题述没有给出电源内
阻与灯泡电阻的关系，不能判断出电源的输出功率的变化趋势，C 错误；根据η＝U
E ×100%，可知电源的工作效
率η一定变大，D 正确。
【典例分析1】如图1所示，M 为一电动机，当滑动变阻器的触头从一端滑到另一端的过程中，两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图2所示，已知电流表读数在0.2 A 以下时，电动机没有发生转动，不考虑电表对电路的影响，以下判断不正确的是( )
图1 图2
A ．电路中的电源电动势为3.9 V
B ．电动机的电阻为4 Ω
C ．此电路中，电动机的最大输出功率为0.9 W
D ．变阻器的最大阻值为32 Ω 【答案】C
【解析】由电路图1知，电压表V 2测量路端电压，电流增大时，内电压增大，路端电压减小，所以最上面的图线表示V 2的电压与电流的关系，此图线的斜率大小等于电源的内阻，为r ＝ΔU ΔI ＝3.6－3.0
0.2 Ω＝3 Ω；当电流I
＝0.1 A 时，U ＝3.6 V ，则电源的电动势E ＝U ＋Ir ＝3.6 V ＋0.1×3 V ＝3.9 V ，故A 正确；由图可知，电动机的电阻r M ＝0.8－0.4
0.1 Ω＝4 Ω，故B 正确；当I ＝0.3 A 时，U ＝3.0 V ，电动机的输入功率最大，最大输入功率为P
＝UI ＝3×0.3 W ＝0.9 W ，电动机的热功率为Pr M ＝I 2r M ＝0.32×4 W ＝0.36 W ，则最大的输出功率为P 出＝0.9 W －0.36 W ＝0.54 W ，故C 错误；当I ＝0.1 A 时，电路中电流最小，变阻器的电阻为最大值，所以R ＝E
I
－r －r M ＝
⎝⎛⎭
⎫3.90.1－3－4 Ω＝32 Ω，故D 正确。 【规律总结】1电路稳定时电容器的处理方法
电路稳定后，与电容器串联的电路中没有电流，同支路的电阻相当于导线，即电阻不起降低电压的作用，电容器两端的电压与其并联电器两端电压相等。 2.解决最大功率问题的两点注意
(1)解决最大功率问题时，要弄清是定值电阻还是可变电阻的最大功率，定值电阻的最大功率用P ＝I 2R ＝
U 2
R
分析，可变电阻的最大功率用等效电源法求解。
(2)电源输出功率最大时，效率不是最大，只有50%。
