專題八直流電路與交流電路

考情解讀

恒定電流主要考查以"電路"為核心的三部分內(nèi)容:一是以部分電路的歐姆定律為中心，考查直流電路的

基本概念、伏安法測電阻、電功和電熱等問題；二是以閉合電路的歐姆定律為中心，考查電源的作用、閉

合電路的功率分配和能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系、電路的路端電壓與電源電動勢和內(nèi)陰天的關(guān)系；三是以電路中的電

工儀表的使用為中心，考查電學(xué)實驗中儀器的選取、電表的讀數(shù)、實物連接、數(shù)據(jù)處理和誤差分析等問題.

尤其是電學(xué)知識聯(lián)系實際的問題和探究實驗問題是近幾年高考考查的熱點。

交變電流部分的知識點不是很多，一般以難度中等或中等偏下的選擇題出現(xiàn)。高考題型以選擇題為主，

重點考查交流電的產(chǎn)生原理、圖像、表達(dá)式以及交流電的有效值，變壓器的原理，遠(yuǎn)距離輸.電中的線路損

耗問題，其中考查頻度最高是交流電有效值、變壓器的有關(guān)知識。本部分知識常與電場和力學(xué)知識結(jié)合在

一起考查考生的綜合分析能力，如帶電粒子在交變電場中的運動等。

重點知識梳理

知識點一、直流電路

1.電功和電熱

電功W=qU=UIl；電熱Q=FRt.

（1）對純電阻電路，電功等于電熱，即電流流經(jīng)純電阻電路，消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以W=Q

,U2

=UIt=l2Rt=K

K

（2）對非純電阻電路（如電動機和電解槽），電能一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，另一部分轉(zhuǎn)化為其他形式的能（如機

械能或化學(xué)能等），所以電功必然大于電熱，即W>Q,這時電功只能用W=UIt計算，電熱只能用Q=I?Rt

計算，兩式不能通用.

2.閉合電路歐姆定律

ER

表達(dá)形式：①E=U外+U內(nèi)；②1=二]（I、R間關(guān)系）；③U=E—Ir（U、I間關(guān)系）；④U=63[E（U、R

K十rKrr

間關(guān)系）.

注意：①當(dāng)外電路斷開時（1=0）,路端電壓U等于電動勢E.若用理想電壓表測量，則讀數(shù)等于電動勢，

在進行斷路故障分析時，常用此結(jié)論進行判斷，即何處斷路，何處兩端電壓等于電動勢.但用電壓表直接

測量時，讀數(shù)卻略小于電動勢（因為有微弱電流流過電源而產(chǎn)生內(nèi)壓降）.

②當(dāng)外電路短路時（R=0,因而U林=0）,電流最大，為1,.=今不允許出現(xiàn)這種情況，因為這會把電源燒

壞）.

3.電源的功率與效率

（1）電源的功率P：也稱電源的總功率，是電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的功率，計算式為：P=IE（普

2

遍適用）；P=WE=RR+r）（只適用于外電路為純電阻的電路）.

Ki-r

2

（2）電源內(nèi)阻消耗功率P內(nèi)：是電源內(nèi)阻的熱功率，也稱電源的損耗功率，計算式為：Prt-Ir.

（3）電源的輸出功率P外：是外電路上消耗的功率，計算式為：P外=IU式普遍適用）；P*=FR=皆，

K.

（只適用于外電路為純電阻的電路）.

（4）電源的效率：r|=p=^=m=R+r.

（5）電源的輸出功率（P外）與外電阻R的關(guān)系：

P1：2=錯誤!?

P外與R的關(guān)系圖象如圖所示.由圖可以看出:

當(dāng)R=i■時，電源的輸出功率最大，P"尸宏，此時電源效率『50%.

當(dāng)R>i?時，隨著R的增大輸出功率越來越小.

當(dāng)R<r時，隨著R的增大輸出功率越來越大.

當(dāng)R由小于r增大到大于r時，隨著R的增大輸出功率先增大后減?。ǚ菃握{(diào)變化）.

4.含容電路的分析技巧

電容器兩極板間的電壓等于與電容器并聯(lián)的電阻兩端的電壓，與電容器串聯(lián)的電阻兩端的電壓一定為零

（有阻無流，則無電壓）.

知識點二、直流電路動態(tài)分析

1.引起電路特征發(fā)生變化的主要原因有：①滑動變阻器滑片滑動，使電路的電阻發(fā)生變化；②開關(guān)

的閉合、斷開或換向（雙擲開關(guān)）使電路結(jié)構(gòu)發(fā)生變化；③電路發(fā)生短路和斷路（電路故障）.

2.電路動態(tài)變化問題的分析思路

當(dāng)電路中某處的電阻發(fā)生變化時，先由局部電阻的變化推出外電路電阻Rw的變化，再由閉合電路的

歐姆定律I1和U?=E-I總r討論干路電流I電的變化和路端電壓U端的變化，最后分析對其他部分

K外-rr

電路產(chǎn)生的影響，從而分別確定各元件上其他量的變化情況（使用的公式是部分電路歐姆定律、電路中各元

件上的電壓關(guān)系和電流關(guān)系等）.

注意：①電路的總電阻總是隨其中任一電阻的增大而增大，隨任一電阻的減小而減小；電阻并聯(lián)的數(shù)

目越多，總阻值越?。?/p>

②從電路分析角度看，斷路可認(rèn)為是電路中某處電阻增大到無窮大，短路可認(rèn)為是電路某處電阻減小

到零，因此電路故障問題可以視為特殊的動態(tài)分析問題；

③對電路進行簡化時，電壓表和電容器視為斷路，電流表視為短路；

④電容器是一個儲存電能的元件，在直流電路中，當(dāng)電容器充、放電時，其所在電路中有充、放電電

流，電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時，電容器就相當(dāng)于一個阻值無窮大的電阻，則電容器所在電路處可視為斷路.分

析計算含有電容器的直流電路時應(yīng)注意：

電路穩(wěn)定后，由于電容器所在支路無電流通過，在此支路的電阻沒有電壓降，因此電容器兩極間的電

壓就等于該支路兩端的電壓.電路中的電流、電壓變化時，將會引起電容器充（放）電.

知識點三、與電功、電功率、電熱相關(guān)問題的綜合分析

明晰電功、電功率、電熱的概念與相互關(guān)系.

電功W電熱Q電功率P

物理電流通過電路做的功，即使電電流通過導(dǎo)體所做的功，表征電流做功

意義荷定向移動時電場力做的功電阻上所產(chǎn)生的熱量快慢的物理量，

用電流所做的

能量消耗的電能轉(zhuǎn)化為其他形式的

消耗的電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能功與所用時間

轉(zhuǎn)化能量（內(nèi)能、機械能、化學(xué)能等）

的比值來表示

Q二產(chǎn)顯“焦耳

任何電路W=qU=Ult

定律）愈

消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能w=尸=嚴(yán)&=

純電阻

電路57=尸網(wǎng)=署

說明：純電阻電路中，電功率等于熱功率；非純電阻電路中，電功率只有一部分轉(zhuǎn)化成熱功率.純電

阻電路中只有電阻元件，如電熨斗、電爐、白熾燈等；非純電阻電路中常含有電動機、電解槽等.

知識點四、含容電路問題的綜合分析

電容器是一個儲存電能的元件.在直流電路中，當(dāng)電容器充放電時，電路里有充放電電流.一旦電路達(dá)

到穩(wěn)定狀態(tài)，電容器在電路中就相當(dāng)于一個阻值無限大的元件，電容器所處電路看做是斷路，簡化電路時

可去掉它.簡化后若要求電容器所帶電荷量時，可在相應(yīng)的位置補上.在具體方法上要注意以下幾點：

（1）根據(jù)Q=CU、AQ=CAU可知，要求電容器所帶電荷量以及充放電時所帶電荷量的變化，關(guān)鍵是求電

容器兩端的電壓.

（2）在電路分析時要注意電容器所在支路的連接情況.電路穩(wěn)定后，由于電容器所在支路無電流通過，所

以此支路中的電阻上無電壓降，可以把與電容器串聯(lián)的電阻看成導(dǎo)線，電容器兩極板間的電壓就等于該支

路兩端的電壓.

（3）對于較復(fù)雜的電路，經(jīng)常需要將電容器兩端的電勢與基準(zhǔn)點的電勢進行比較后才能確定電容器兩端

的電壓.

知識點五、U-I圖像的意義

復(fù)習(xí)時注意電源的伏安特性曲線反映的是電源自身的性質(zhì)，具有豐富的內(nèi)涵（如圖所示）:1.圖線與縱軸

的截距表示電源的電動勢；2.與橫軸的截距表示短路電流；3.斜率的絕對值表示電源內(nèi)阻；4.圖線上任意一

點所對應(yīng)的電壓和電流的比值（或者說任意一點與坐標(biāo)原點0連線的斜率）表示接在外電路的電阻；5.陰影部

分面積表示電流為I時，外電路電阻兩端的輸出功率，四邊形AEOI的面積表示電源的總功率。

導(dǎo)體的伏安特性曲線反映導(dǎo)體的性質(zhì).如果是遵循歐姆定律的線性元件，這是一條直線，電阻恒定不變

（如圖中直線b所示）；如果是不遵循歐姆定律的非線性元件，如氣體、半導(dǎo)體等，就是一條曲線.電阻不斷變

化，其曲線上每一點對應(yīng)的電壓與電流的比值就是此時導(dǎo)體的電阻（或說成此點與坐標(biāo)原點連線的斜率表示

此時導(dǎo)體的電阻）.

知識點六、直流電路的圖象問題

1.三種圖象的比較

圖象物理意義注意問題

部分電路歐姆定律

的U-1圖像

圖象的斜率表示導(dǎo)體的電阻，斜率

反映/跟U的正比關(guān)系

越大，電阻越大

I-U圖像

反映導(dǎo)體的伏安特性，圖

象是直線表示導(dǎo)體為線性元線性元件圖象斜率的倒數(shù)為導(dǎo)體

件，是曲線表示導(dǎo)體為非線性的電阻

L元件

閉合電路的U-/圖像

U表示電源的輸出特性，縱圖象斜率的絕對值表示電源的內(nèi)

\軸截距為電源電動勢，橫軸截阻(注意縱坐標(biāo)數(shù)值在坐標(biāo)原點是否從

距為短路電流零值開始)

X、

0/o/

2.方法技巧

在某段電路的U—/圖象中，圖上任意一點的U與/所對應(yīng)的矩形面積，就是該段電路消耗的功率，如

果是電源的U—/圖象，則圖上任意一點的。與/所對應(yīng)的矩形面積，就是電源的輸出功率，通過圖象的面

積變化，可以分析功率的變化情況。

解決圖象問題應(yīng)注意

(1)明確圖象的研究對象。根據(jù)題目反映的物理規(guī)律確定各物理量之間的關(guān)系。

(2)識別圖象中橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)所代表的物理量及物理意義，明確圖象的截距、斜率、圖象交點、峰值、

“面積’’等的物理意義。

(3)對圖象進行分析、比較、判斷，找出規(guī)律得出結(jié)論。

知識點七、交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律

1.交變電流

(1)定義:大小和方向都隨時間做周期性變化的電流叫做交變電流.

(2)特例:隨時間按正弦規(guī)律變化的電流叫做正弦式電流，正弦式電流的圖像是正弦曲線，我國城鎮(zhèn)使用

的交變電流都是正弦式電流.

2.正弦式電流的產(chǎn)生和規(guī)律

(1)產(chǎn)生:如圖所示，將一個平面線圈置于勻強磁場中，并使它繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動，線圈中就

會產(chǎn)生正弦式電流.

甲:線圈中沒有電流

乙:電流從a流向b

丙:線圈中沒有電流

丁:電流從b流向a

戊:線圈中沒有電流

甲乙丙丁戊

(2)中性面:平面線圈在勻強磁場中旋轉(zhuǎn)，當(dāng)線圈平面垂直于磁感線時，各邊都不切割磁感線，線圈中沒

有感應(yīng)電動勢，這個位置叫做中性面.如圖中甲、丙、戊線圈所在平面即是.

中性面的特點是：

①線圈位于中性面時，穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零，感應(yīng)電動勢為零.

②線圈經(jīng)過中性面時，內(nèi)部的電流方向要發(fā)生改變.

3.規(guī)律:n匝面積為S的線圈以角速度3繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動，從中性面開始計時，其函數(shù)

形式為e=nBScosin(ot,用Em表示感應(yīng)電動勢的峰值，圖像如圖所示，則有感應(yīng)電動勢大小:e=EmSin(ot,

=￡=邑

電流大小:iRRsina)t=Imsina)t,電壓大小:u=Umsin3t.

4.表征交變電流的物理量

(1)瞬時值

正弦式交變電流的電動勢和電流隨時間的變化而變化，不同的時刻有不同的值，叫做交變電流的瞬時

值，變化規(guī)律為e=EmSin(ot,i=Imsincot,用小寫的字母表示.

(2)最大值

交變電流在一個周期內(nèi)所能達(dá)到的最大值，也稱峰值，反映的是交變電流大小的變化范圍，當(dāng)矩形線

圈轉(zhuǎn)到與磁感線平行時出現(xiàn).其表達(dá)式用大寫字母加腳標(biāo)表示，瞬時值與最大值的關(guān)系為-E/eWEm，-InSiWlm.

(3)有效值

①定義:如果讓交流電流和直流電流分別通過同樣的電阻，在同一時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相同，這個直流電

流的數(shù)值就稱為該交流電流的有效值.

②正弦式電流的最大值和有效值的關(guān)系為：

pJ]1

E=+=0.707即,1}=卡=0,707^7=-^-=0.707加.

v272V2

(5)周期和頻率

①交變電流的周期和頻率都是描述交變電流變化快慢的物理量.

②周期T:交變電流完成一次周期性變化所需的時間，單位是秒(s).周期越大，交變電流變化越慢，在一

個周期內(nèi)，交變電流的方向變化兩次.

③頻率f：交變電流在1s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)，單位是赫茲，符號為Hz.頻率越大，交變電流變化

越快.

④關(guān)系:T=1=生.

f。

知識點八、變壓器、遠(yuǎn)距離輸電

1.電壓關(guān)系：

(輸出電壓由輸入電壓和匝數(shù)比決定，與用電器的電阻大小以及有無其他副線圈無關(guān)).

2.功率關(guān)系:PA=Pm或IlU|=I2U2+I3U3+...+InUn.

3.電流關(guān)系:1也1=12112+13113+…+Innn，當(dāng)只有一個副線圈時Lni=Ln2.

4.遠(yuǎn)距離輸電

(1)問題:電能的損失和電壓的損失.

2

(2)關(guān)鍵:減少輸電線上電能的損失，PK=IR%

(3)方法:①減小輸電導(dǎo)線的電阻，如采用電阻率小的材料，加大導(dǎo)線的橫截面積；②提高輸電電壓，減

小輸電電流.

【特別提醒】

1.中性面：當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)動至垂直于磁感線位置時，各邊都不切割磁感線，感應(yīng)電動勢為零，即線圈

中沒有感應(yīng)電流，這個特定位置叫做中性面.

注意：①線圈通過中性面時，磁感線垂直于該時刻的線圈平面，所以磁通量最大，磁通量的變化率為

零.

②線圈平面通過跟中性面垂直的位置時，線圈平面平行于磁感線，所以磁通量為零，磁通量的變化率

最大，感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流均最大.

③線圈平面每次通過中性面時，線圈中感應(yīng)電流方向改變一次，轉(zhuǎn)動一周則線圈兩次通過中性面，故

一個周期內(nèi)線圈中電流方向改變兩次.

2.交變電流的描述

(1)峰值：反映交變電流大小的變化范圍，線圈平面跟磁感線平行時，交變電動勢最大，E“尸NBSco.電

容器接在交流電路中，則交變電壓的最大值不能超過電容器的耐壓值.

(2)有效值：交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來規(guī)定的.讓交變電流和恒定電流通過同樣阻值的

電阻，如果它們在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，而這個恒定電流是I、電壓是U,我們就把I、U叫做交變

電流的有效值.

注意：①交變電流的有效值反映的是交變電流產(chǎn)生熱效應(yīng)的平均效果.

②正弦式交變電流的有效值與最大值之間的關(guān)系是￡=錯誤!E“”U=錯誤!U,.,1=錯誤!L”.

3.變壓器

(1)原理：法拉第電磁感應(yīng)定律.

(2)電壓關(guān)系：率=斗，即對同一變壓器的任意兩個線圈，都有電壓與匝數(shù)成正比.

5112

(3)功率關(guān)系：無論有幾個副線圈在工作，變壓器的輸入功率總等于所有輸出功率之和.

①當(dāng)只有一個副線圈工作時，有U1=512,?=竽.

12ni

②若有兩個以上的副線圈，則有：Pi=P2+P3+...，畢=乎、空=詈…，n山=n2l2+n3h+….

U2025H3

(4)決定關(guān)系：在匝數(shù)比一定的情況下，理想變壓器的輸出電壓由輸入電壓決定，輸入電流由輸出電流

決定，輸入功率由輸出功率決定.

高頻考點突破

高頻考點一、歐姆定律電阻定律

【例1】(2019?江蘇卷)如圖所示的電路中，電阻R=2C.斷開S后，電壓表的讀數(shù)為3V；閉合S后，

電壓表的讀數(shù)為2V,則電源的內(nèi)阻r為

A.1QB.2QC.3CD.4Q

【變式探究】

高頻考點二、電功電功率電熱

【例2】不考慮溫度對電阻的影響，對一個"220v,40w”的燈泡，下列說法正確的是

A.接在110V的電路上時的功率為20w

B.接在110V的電路上時的功率為10w

C.接在440V的電路上時的功率為160w

D,接在220V的電路上時的功率為40w

【變式探究】有一個直流電動機，把它接入0.2V電壓的電路時，電動機不轉(zhuǎn)，測得流過電動機的電流

是0.4A；若把電動機接入2。V電壓的電路中，電動機正常工作，工作電流是1.0A。求電動機正常工作時

的輸出功率多大？如果在電動機正常工作時，轉(zhuǎn)子突然被卡住，電動機的發(fā)熱功率是多大？

高頻考點三、閉合電路歐姆定律

【例3】在如圖A-10-45-4所示電路中，電池電動勢E=5V,內(nèi)阻r=10C,固定電阻R=90C,Ro是可

變電陽.在Ro由零增加到400Q的過程中.求：

PA1

圖A-10-45-4

⑴可變電阻Ro上消耗熱功率最大的條件和最大熱功率.

⑵電池的內(nèi)電阻r和固定電阻R上消耗的最小熱功率之和.

高頻考點四、直流電路的分析

例4.（多選）如圖所示電路，電源內(nèi)阻不能忽略，以阻值小于變阻器的總電阻，初態(tài)滑片尸位于變阻器

的中點，尸由中點向上移動到頂端的過程中（）

A.電源的內(nèi)功率先減小后增大

B.電源的效率先減小后增大

C.電流表的示數(shù)先減小后增大

D.電壓表的示數(shù)先增大后減小

【變式探究】（多選）如圖所示，直流電源、滑動變阻器、平行板電容器與理想二極管（正向電阻為0,反

向電阻為8）連接，電源負(fù)極接地.開始時電容器不帶電，閉合開關(guān)S,穩(wěn)定后，一帶電油滴恰能靜止在電容

器中P點.在開關(guān)S保持接通的狀態(tài)下，下列說法正確的是（）

A.當(dāng)滑動變阻器的滑片向上滑動時，帶電油滴會向上運動

B.當(dāng)電容器的上極板向上移動時，帶電油滴會向下運動

C.當(dāng)電容器的下極板向下移動時，P點的電勢不變

D.當(dāng)電容器的下極板向左移動時，尸點的電勢會升高

【方法技巧】閉合電路的動態(tài)分析方法

（1）程序法：閉合電路中，由于局部電阻變化或開關(guān)的通斷，引起各部分電壓、電流或燈泡明

暗發(fā)生變化，分析此類問題的基本步驟是：

①由局部電阻變化判斷總電阻的變化；

②由/=而判斷總電流的變化；，③據(jù)U=E—〃判斷路端電壓的變化；

④由歐姆定律及串并聯(lián)電路特點判斷各部分電流、電壓變化。

（2）極限法：即因變阻器滑片滑動引起電路變化的問題，可將變阻器的滑動端分別滑至兩個極端去討論。

（3）特殊值法：對于某些電路問題，可以采取代入特殊值法判定，從而得出結(jié)論。

（4）結(jié)論法:

“串反""并同'’即某一電阻阻值變化，則與該電阻相串聯(lián)的用電器，兩端電壓、通過的電流、消耗的功率

都將與該電阻阻值變化情況相反：與該電阻相并聯(lián)的用電器，兩端電壓、通過的電流、消耗的功率都將與

該電阻阻值變化情況相同。

例4、如圖所示電路，電源內(nèi)阻不可忽略。開關(guān)S閉合后，在變阻器&的滑動端向下滑動的過程中

（）

高頻考點五、含電容電路的分析

例5、（2018年江蘇卷）如圖所示，電源E對電容器C充電，當(dāng)C兩端電壓達(dá)到80V時，閃光燈瞬間

導(dǎo)通并發(fā)光，C放電.放電后，閃光燈斷開并熄滅，電源再次對C充電.這樣不斷地充電和放電，閃光燈

就周期性地發(fā)光.該電路（）

--------?——

閃光燈

____||￡^°V

A.充電時，通過R的電流不變

B.若K增大，則充電時間變長

C.若C增大，則閃光燈閃光一次通過的電荷量增大

D.若E減小為85V,閃光燈閃光一次通過的電荷量不變

【變式探究】【2017?江蘇卷】某音響電路的簡化電路圖如圖所示，輸入信號既有高頻成分，也有低頻

成分，則

（A）電感心的作用是通高頻（B）電容C2的作用是通高頻

（C）揚聲器甲用于輸出高頻成分（D）揚聲器乙用于輸出高頻成分

【方法技巧】

（1）電容器在直流電路中，相當(dāng)于一個阻值無限大（只考慮電容器是理想的不漏電的情況）的電阻，在電容

器處電路可視為斷路，分析時可以等效于拆去電容器，從而簡化電路；簡化后若求電容器所帶電荷量，可

接在相應(yīng)的位置上。

（2）電路穩(wěn)定后，電容器兩極的電壓等于與它并聯(lián)電路的電壓值。

(3)當(dāng)電容器與電阻串聯(lián)時，電阻兩端不分電壓。

(4)電路中的電流、電壓變化時，將會引起電容器的充放電。如果電容器兩端電壓升高，電容器將充電；

如果兩端電壓降低，電容器將通過與它連接的電路放電。

(5)電容器帶電荷量或帶電荷量變化的求解方法：電容器所帶電荷量用Q=CU計算，電容器所帶電荷量

變化用AQuCAU計算。

【變式探究】在如圖所示的電路中，&、&、&均為可變電阻。當(dāng)開關(guān)S閉合后，兩平行金屬板M、N

中有一帶電液滴正好處于靜止?fàn)顟B(tài)。為使帶電液滴向上加速運動，可采取的措施是()

A.增大肥的阻值

B.減小R2的阻值

C.減小心的阻值

D.增大A/、N間距

【變式探究】科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，磁敏電阻(GMR)的阻值隨所處空間磁場的增強而增大，隨所處空間磁

場的減弱而變小，如圖所示電路中，GMR為一個磁敏電阻，R、R?為滑動變阻器，&、R3為定值電阻，當(dāng)

開關(guān)中和S2閉合時，電容器中一帶電微粒恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。則()

A.只調(diào)節(jié)電阻凡當(dāng)Pi向右端移動時，電阻R消耗的電功率變大

B.只調(diào)節(jié)電阻凡當(dāng)P向右端移動時，帶電微粒向下運動

C.只調(diào)節(jié)電阻心，當(dāng)巳向下端移動時，電阻凡消耗的電功率變大

D.只調(diào)節(jié)電阻心，當(dāng)P2向下端移動時，帶電微粒向下運動

高頻考點六、考查U-I圖像

電源的伏安特性曲線反映的是電源自身的性質(zhì)，具有豐富的內(nèi)涵(如圖所示):

1.圖線與縱軸的截距表示電源的電動勢；

2.與橫軸的截距表示短路電流；

3.斜率的絕對值表示電源內(nèi)阻；

4.圖線上任意一點所對應(yīng)的電壓和電流的比值（或者說任意一點與坐標(biāo)原點0連線的斜率）表示接在外電

路的電阻；

5.陰影部分面積表示電流為I時，外電路電阻兩端的輸出功率，四邊形AEOI的面積表示電源的總功率。

導(dǎo)體的伏安特性曲線反映導(dǎo)體的性質(zhì).如果是遵循歐姆定律的線性元件，這是一條直線，電阻恒定不變

（如圖中直線b所示）；如果是不遵循歐姆定律的非線性元件，如氣體、半導(dǎo)體等，就是一條曲線.電阻不斷變

化，其曲線上每一點對應(yīng)的電壓與電流的比值就是此時導(dǎo)體的電阻（或說成此點與坐標(biāo)原點連線的斜率表示

此時導(dǎo)體的電阻）.

例6、為探究小燈泡L的伏安特性，連好圖示的電路后閉合開關(guān)，通過移動變阻器的滑片，使小燈泡中

的電流由零開始逐漸增大，直到小燈泡正常發(fā)光，由電流表和電壓表得到的多組讀數(shù)描繪出的U-I圖像應(yīng)是

（）

-

——i——

R

【變式探究】某同學(xué)將一直流電源的總功率PE、輸出功率PR和電源內(nèi)部的發(fā)熱功率P,隨電流/變化的

圖線畫在了同一坐標(biāo)系上，如圖中的人氏c所示，根據(jù)圖線可知)

A.反映Pr變化的圖線是6

B.電源電動勢為8V

C.電源內(nèi)阻為1Q

D.當(dāng)電流為0.5A時，外電路的電阻為6。

高頻考點七對交變電流變化規(guī)律的考查

例7、(2018年全國m卷)如圖(a),在同一平面內(nèi)固定有一長直導(dǎo)線PQ和一導(dǎo)線框R,R在PQ的

右側(cè)。導(dǎo)線PQ中通有正弦交流電流i,i的變化如圖(b)所示，規(guī)定從Q到P為電流的正方向。導(dǎo)線框R

中的感應(yīng)電動勢

圖(a)圖(b)

A.在t=5為零

4

T

B在t=2時改變方向

C.在t=寸最大，且沿順時針方向

D.在t=7時最大，且沿順時針方向

【方法技巧】

1.線圈通過中性面時的特點

(1)穿過線圈的磁通量最大；

(2)線圈中的感應(yīng)電動勢為零；

(3)線圈每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電流的方向改變一次.

2.交流電“四值”的應(yīng)用

(1)最大值：分析電容器的耐壓值；

(2)瞬時值：計算閃光電器的閃光時間、線圈某時刻的受力情況;

(3)有效值：電表的讀數(shù)及計算電熱、電功、電功率及保險絲的熔斷電流；

(4)平均值：計算通過電路截面的電荷量.

【變式探究】【2017?北京卷】如圖所示，理想變壓器的原線圈接在“=220血sin加(V)的交流電源上,

副線圈接有R=55C的負(fù)載電阻，原、副線圈匝數(shù)之比為2:1,電流表、電壓表均為理想電表。下列說法正

確的是

A.原線圈的輸入功率為220及W

B.電流表的讀數(shù)為1A

C.電壓表的讀數(shù)為110aV

D.副線圈輸出交流電的周期為50s

【變式探究】如圖4甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機，電阻為r=2C矩形線圈在磁感應(yīng)強度為B的勻

強磁場中，繞垂直于磁場方向的固定軸。。'勻速轉(zhuǎn)動，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與右側(cè)電路連接，右側(cè)電

路中滑動變阻器R的最大阻值為&=當(dāng)。，滑動片P位于滑動變阻器中央，定值電阻R產(chǎn)治、4=牛，其

他電阻不計.從線圈平面與磁場方向平行時開始計時，閉合開關(guān)S,線圈轉(zhuǎn)動過程中理想交流電壓表示數(shù)是

10V,圖乙是矩形線圈磁通量隨時間:變化的圖像，則下列說法正確的是()

圖4

A.電阻&上的熱功率為方W

B.0.02s時滑動變阻器R兩端的電壓瞬時值為零

C.線圈產(chǎn)生的e隨時間t變化的規(guī)律是e=lMcos100^(V)

D.線圈開始轉(zhuǎn)動到尸焉s的過程中，通過R的電荷量為系C

【變式探究】一個匝數(shù)為100匝，電阻為0.5。的閉合線圈處于某一磁場中，磁場方向垂直于線圈平面,

從某時刻起穿過線圈的磁通量按如圖5所示規(guī)律變化.則線圈中產(chǎn)生交變電流的有效值為（）

0/Wb

°：7PN.

0r11.22.22.47/s

圖5

A.5AB.2小A

B.6AD.2#A

【舉一反三】如圖6甲所示，在勻強磁場中，一矩形金屬線圈兩次分別以不同的轉(zhuǎn)速，繞與磁感線垂

直的軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交變電動勢圖象如圖乙中曲線。、6所示，則（）

A.兩次r=0時刻線圈平面均與中性面重合

B.曲線隊〃對應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為2：3

C.曲線〃表示的交變電動勢頻率為25Hz

D.曲線b表示的交變電動勢有效值為10V

高頻考點八對變壓器和遠(yuǎn)距離輸電的考查

例8.（2019?江蘇卷）某理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為1：10,當(dāng)輸入電壓增加20V時，輸出電壓

A.降低2VB.增加2V

C.降低200VD.增加200V

【舉一反三】（2018年江蘇卷）采用220kV高壓向遠(yuǎn)方的城市輸電.當(dāng)輸送功率一定時，為使輸電線

上損耗的功率減小為原來的L輸電電壓應(yīng)變?yōu)椋ǎ?/p>

4

A.55kVB.llOkVC.440kVD.880kV

【方法技巧】變壓器和遠(yuǎn)距離輸電問題

1.理想變壓器三個基本關(guān)系（只有一個副線圈）

（1）功率關(guān)系：2入=產(chǎn)出

⑵電壓關(guān)系：W

（3）電流關(guān)系:￡=可

2.幾個制約關(guān)系

⑴輸入功率由輸出功率決定，即PA=PW(副制約原)；

(2)輸出電壓由輸入電壓和匝數(shù)比決定，即。2=竽5(原制約副);

riI

(3)輸入電流由輸出電流和匝數(shù)比決定，即/|=藁/2(副制約原)；

(4)輸出功率由用戶負(fù)載決定，即「出=「負(fù)總=PQ+P負(fù)2-

(5)輸出電流由輸出電壓和用戶負(fù)載決定：

K負(fù)

3.原線圈連接有電阻的變壓器問題的處理

變壓器的原理是電磁感應(yīng)中的互感現(xiàn)象，變壓器不能改變恒定電流，當(dāng)原線圈接有電阻時，變壓器的

原線圈輸出電壓不是電源的電壓，所以求解的關(guān)鍵是先求出原線圈中的電流，再由電壓關(guān)系列式.

【變式探究】如圖7所示，甲是遠(yuǎn)距離輸電線路的示意圖，乙是發(fā)電機輸出電壓隨時間變化的圖像，

貝4()

圖7

A.用戶用電器上交流電的頻率是100Hz

B.發(fā)電機輸出交流電的電壓有效值是500V

C.輸電線上的電流只由降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比決定

D.當(dāng)用戶用電器的總電阻增大時一，輸電線上損失的功率減小

【變式探究】如圖8所示的電路中，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比〃?：㈤=22：5,電阻R=&=25

C,。為理想二極管，原線圈接〃=22SnsinlOOb(V)的交流電.則()

圖8

A.交流電的頻率為100Hz

B.通過R的電流為2吸A

C.通過&的電流為加A

D.變壓器的輸入功率為200W

【舉一反三】如圖9所示的電路中，P為滑動變阻器的滑片，保持理想變壓器的輸入電壓口不變，閉

合電鍵S,下列說法正確的是()

圖9

A.P向下滑動時，燈L變亮

B.P向下滑動時，變壓器的輸出電壓不變

C.P向上滑動時，變壓器的輸入電流變小

D.P向上滑動時，變壓器的輸出功率變大

高頻考點九交變電流的綜合問題分析

例9、如圖10甲是小型交流發(fā)電機的示意圖，兩極例、N間的磁場可視為水平方向的勻強磁場，A為

理想交流電流表，V為理想交流電壓表.內(nèi)阻不計的矩形線圈繞垂直于磁場方向的水平軸。。器逆時針方向

勻速轉(zhuǎn)動，矩形線圈通過滑環(huán)接一理想變壓器，滑動觸頭P上下移動時可改變變壓器副線圈的輸出電壓，

副線圈接有可調(diào)電阻R,從圖示位置開始計時，發(fā)電機線圈中產(chǎn)生的交變電動勢隨時間變化的圖像如圖乙所

示，以下判斷正確的是()

圖10

A.電壓表的示數(shù)為10V

B.0.01s時發(fā)電機線圈平面與磁場方向平行

C.若尸的位置向上移動、R的大小不變時，電流表讀數(shù)將減小

D.若P的位置不變、R的大小不變，而把發(fā)電機線圈的轉(zhuǎn)速增大一倍，則變壓器的輸入功率將增大到

原來的4倍

【方法技巧】交變電流的綜合問題，涉及交流電路最大值、有效值、平均值、瞬時值的計算，與電磁

感應(yīng)、安培力、閉合電路歐姆定律的綜合應(yīng)用等，解答時應(yīng)注意以下幾點：

(1)分清交流電路“四值”的不同計算方法和物理意義.

(2)學(xué)會將直流電路、閉合電路歐姆定律的知識應(yīng)用在交流電路中

【變式探究】如圖11所示，邊長為L、匝數(shù)為N,電阻不計的正方形線圈Hcd在磁感應(yīng)強度為B的勻

強磁場中繞轉(zhuǎn)軸O。，轉(zhuǎn)動，軸00,垂直于磁感線，在線圈外接一含有理想變壓器的電路，變壓器原、副線圈

的匝數(shù)分別為川和〃2.保持線圈以恒定角速度。轉(zhuǎn)動，下列判斷正確的是（）

A.在圖示位置時線框中磁通量為零，感應(yīng)電動勢最大

B.當(dāng)可變電阻R的滑片P向上滑動時，電壓表V2的示數(shù)變大

C.電壓表Vi示數(shù)等于

D.變壓器的輸入與輸出功率之比為1：1

【舉一反三】圖12甲為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1：100,降壓變壓器原副

線圈匝數(shù)比為100：1,遠(yuǎn)距離輸電線的總電阻為100Q.若升壓變壓器的輸入電壓如圖乙所示，輸入功率為

750kW.下列說法中正確的有（）

升壓變壓器降壓變壓器

遠(yuǎn)距離輸送屯線

A.用戶端交流電的頻率為50Hz

B.用戶端電壓為250V

C.輸電線中的電流為30A

D.輸電線路損耗功率為180kW

高頻考點十電路中的能量問題

例10、如圖3甲所示，一個簡單的閉合電路由內(nèi)、外兩部分電路構(gòu)成.已知內(nèi)電路的電源是一個化學(xué)

電池，電池的正、負(fù)極附近分別存在著化學(xué)反應(yīng)層，反應(yīng)層中非靜電力（化學(xué)作用）把正電荷從電勢低處移到

電勢高處，在這兩個地方，電勢會沿電流方向“躍升這樣整個閉合電路的電勢高低變化情況如圖乙所示,

圖乙中各點位置的高低表示電路中相應(yīng)各點電勢的高低，。點的高度略低于C點.若減小外電路電阻R,

則下列說法正確的是（）

外電路

內(nèi)電路

甲

圖3

A.C、。兩點之間的高度差將變大

B.A、。兩點之間的高度差和C、B兩點之間的高度差之和將變小

C.A、8兩點之間的高度差不變

D.在電子從A點經(jīng)。、C移動至B點的過程中，非靜電力做功將變大

【變式探究】小雷同學(xué)家里購買了一款掃地機器人，如圖4所示，小雷同學(xué)仔細(xì)檢查了這個新掃地機

器人，發(fā)現(xiàn)銘牌上標(biāo)有如表所示數(shù)據(jù)，則該掃地機器人（）

圖4

主機基本參數(shù)

產(chǎn)品尺寸345mm*345mm*96mm

電池14.4V/5200mA-h鋰電池

產(chǎn)品質(zhì)量約3.8kg

無線連接WiFi智能快連

額定電壓14.4V

額定功率55W

A.額定工作電流為0.25A

B.充滿電后正常工作的時間為2.5h

C.電池充滿電后儲存的總電荷量為18720C

D.以額定電流工作時每小時消耗能量為55J

真題感悟

1.（2019?江蘇卷）如圖所示的電路中，電阻R=2C.斷開S后，電壓表的讀數(shù)為3V：閉合S后，電壓

表的讀數(shù)為2V,則電源的內(nèi)阻，為

A.1QB.2QC.3cD.4Q

2.（2019?江蘇卷）某理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為1：10,當(dāng)輸入電壓增加20V時，輸出電壓

A.降低2VB.增加2V

C,降低200VD.增加200V

1.（2018年江蘇卷）如圖所示，電源E對電容器C充電，當(dāng)C兩端電壓達(dá)到80V時，閃光燈瞬間導(dǎo)

通并發(fā)光，C放電.放電后，閃光燈斷開并熄滅，電源再次對C充電.這樣不斷地充電和放電，閃光燈就

周期性地發(fā)光.該電路（）

——------------1

閃光燈

_______||C-IOgF

045k。

L___||￡^°vI

A.充電時，通過R的電流不變

B.若R增大，則充電時間變長

C.若C增大，則閃光燈閃光一次通過的電荷量增大

D.若E減小為85V,閃光燈閃光一次通過的電荷量不變

2.（2018年江蘇卷）采用220kV高壓向遠(yuǎn)方的城市輸電.當(dāng)輸送功率一定時，為使輸電線上損耗的

功率減小為原來的1，輸電電壓應(yīng)變?yōu)椋ǎ?/p>

4

A.55kVB.110kVC.440kVD.880kV

3.（2018年天津卷）教學(xué)用發(fā)電機能夠產(chǎn)生正弦式交變電流。利用該發(fā)電機（內(nèi)阻可忽略）通過理想

變壓器向定值電阻R供電，電路如圖所示，理想交流電流表A、理想交流電壓表V的讀數(shù)分別為/、U,R

消耗的功率為尸。若發(fā)電機線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼腖則

2

3?

A.R消耗的功率變?yōu)榕c

2

B.電壓表V的讀數(shù)變?yōu)?/p>

2

C.電流表A的讀數(shù)變?yōu)?/

D.通過K的交變電流頻率不變

4.（2018年全國III卷）一電阻接到方波交流電源上，在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為。方；若該電阻接到

正弦交變電源上，在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為。擊該電阻上電壓的峰值為“o,周期為T,如圖所示。則。

方:Q正等于

A.1:衣

B.*:1

C.1:2

D.2:1

5.（2018年全國HI卷）如圖（a）,在同一平面內(nèi)固定有一長直導(dǎo)線PQ和一導(dǎo)線框R,R在PQ的右側(cè)。

導(dǎo)線PQ中通有正弦交流電流i,i的變化如圖（b）所示，規(guī)定從Q到P為電流的正方向。導(dǎo)線框R中的感

應(yīng)電動勢

圖（a）圖（b）

T

A.在t=M為零

4

在t=g時改變方向

c.在t=多寸最大，且沿順時針方向

D.在t=7時最大，且沿順時針方向

1.【2017?天津卷】在勻強磁場中，一個100匝的閉合矩形金屬線圈，繞與磁感線垂直的固定軸勻速轉(zhuǎn)

動，穿過該線圈的磁通量隨時間按圖示正弦規(guī)律變化。設(shè)線圈總電阻為2C,則

A.仁0時，線圈平面平行于磁感線

B.Uis時，線圈中的電流改變方向

C.片1.5s時，線圈中的感應(yīng)電動勢最大

D.一個周期內(nèi)，線圈產(chǎn)生的熱量為8兀21

2.12017?北京卷】如圖所示，理想變壓器的原線圈接在”=22()底sin加(V)的交流電源上，副線圈

接有R=55D的負(fù)載電阻，原、副線圈匝數(shù)之比為2:1,電流表、電壓表均為理想電表。下列說法正確的是

A.原線圈的輸入功率為22()及\￥

B.電流表的讀數(shù)為1A

C.電壓表的讀數(shù)為1100V

D.副線圈輸出交流電的周期為50s

3.12017?江蘇卷】某音響電路的簡化電路圖如圖所示，輸入信號既有高頻成分，也有低頻成分，則

(A)電感匕的作用是通高頻(B)電容C2的作用是通高頻

(O揚聲器甲用于輸出高頻成分(D)揚聲器乙用于輸出高頻成分

1.【2016?全國卷II】阻值相等的四個電阻、電容器C及電池仇內(nèi)阻可忽略）連接成如圖1-所示電路.開

關(guān)S斷開且電流穩(wěn)定時，C所帶的電荷量為閉合開關(guān)S,電流再次穩(wěn)定后，C所帶的電荷量為。

與Q的比值為（

圖1-

A.|B.1

一3

C.gD.Q

2.12016?江蘇卷】如圖1-所示的電路中，電源電動勢為12V,內(nèi)阻為2C,四個電阻的阻值已在圖中

標(biāo)出.閉合開關(guān)S,下列說法正確的有（）

5Q15ft

\—i-\I->

15ft5。

12V,2。

11---------q

圖1-

A.路端電壓為I0V

B.電源的總功率為10W

C.〃、間電壓的大小為5V

D.“、人間用導(dǎo)線連接后，電路的總電流為1A

3.【2016?天津卷】如圖1-所示，理想變壓器原線圈接在交流電源上，圖中各電表均為理想電表.下列

A.當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時,R消耗的功率變大

B.當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭尸向上滑動時,電壓表V示數(shù)變大

C.當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時,電流表A,示數(shù)變大

D.若閉合開關(guān)S,則電流表Ai示數(shù)變大，Az示數(shù)變大

4.12016?天津卷】（3）某同學(xué)想要描繪標(biāo)有“3.8V,0.3A”字樣小燈泡L的伏安特性曲線，要求測量數(shù)

據(jù)盡量精確、繪制曲線完整.可供該同學(xué)選用的器材除了開關(guān)、導(dǎo)線外，還有：

電壓表Vi（量程0?3V,內(nèi)阻等于3kC）

電壓表V2（量程0?15V,內(nèi)阻等于15kC）

電流表Ai（量程0?200mA,內(nèi)阻等于10。）

電流表A2（量程0?3A,內(nèi)阻等于0.1。）

滑動變阻器以（0?10C,額定電流2A）

滑動變阻器&（0?1kC,額定電流0.5A）

定值電阻心（阻值等于1。）

定值電阻值（阻值等于10Q）

定值電阻&（阻值等于1kC）

電源E（E=6V,內(nèi)阻不計―）

①請畫出實驗電路圖，并將各元件字母代碼標(biāo)在該元件的符號旁.

②該同學(xué)描繪出的/-U圖像應(yīng)是圖中的.

圖1-

5.12016?浙江卷】某同學(xué)用伏安法測量導(dǎo)體的電阻，現(xiàn)有量程為3V、內(nèi)阻約為3kC的電壓表和量程

為0.6A、內(nèi)阻約為0.1Q的電流表.采用分壓電路接線，圖1是實物的部分連線圖，待測電阻為圖2中的

Ri，其阻值約為5Q

圖1-8

（1）測R阻值的最優(yōu)連接方式為導(dǎo)線①連接.（填Z"或""）、導(dǎo)線②連接..（填“c”或9）

（2）正確接線測得實驗數(shù)據(jù)如下表，用作圖法求得品的阻值為Q.

UN0.400.801.201.602.002.40

//A0.090.190.270.350.440.53

（3）已知圖2中R2與4是材料相同、厚度相等、表面為正方形的兩導(dǎo)體，&的邊長是R的土，若測R2

的阻值，則最優(yōu)的連線應(yīng)選（填選項）.

A.①連接a,②連接cB.①連接“，②連接d

C.①連接b,②連接cD.①連接從②連接"

6.12016?北京卷】某興趣小組探究用不同方法測定干電池的電動勢和內(nèi)阻，他們提出的實驗方案中有

如下四種器材組合.為使實驗結(jié)果盡可能準(zhǔn)確，最不可取的一組器材是（）

A.一個安培表、一個伏特表和一個滑動變阻器

B.一個伏特表和多個定值電阻

C.一個安培表和一個電阻箱

D.兩個安培表和一個滑動變阻器

7.12016?四川卷】H.J7用如圖1-所示電路測量電源的電動勢和內(nèi)阻.實驗器材：待測電源（電動勢約

3V,內(nèi)阻約2。），保護電阻R（阻值10。）和4（阻值5C）,滑動變阻器R,電流表A,電壓表V,開關(guān)S,

導(dǎo)線若干.

實驗主要步驟：

⑴將滑動變阻器接入電路的阻值調(diào)到最大，閉合開關(guān)；

（ii）逐漸減小滑動變阻器接入電路的阻值，記下電壓表的示數(shù)U和相應(yīng)電流表的示數(shù)/；

（iii）以U為縱坐標(biāo)，/為橫坐標(biāo)，作U-/圖線（U、/都用國際單位）；

圖1-

回答下列問題：

（1）電壓表最好選用;電流表最好選用

A.電壓表（0?3V,內(nèi)阻約15kC）

B.電壓表①?3V,內(nèi)阻約3kC）

C.電流表（0?200mA,內(nèi)阻約2C）

D.電流表（0?30mA,內(nèi)阻約2C）

（2）滑動變阻器的滑片從左向右滑動，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)增大.兩導(dǎo)線與滑動變阻器接線柱連接情況是

A.兩導(dǎo)線接在滑動變阻器電阻絲兩端的接線柱

B.兩導(dǎo)線接在滑動變阻器金屬桿兩端的接線柱

C.一條導(dǎo)線接在滑動變阻器金屬桿左端接線柱，另一條導(dǎo)線接在電阻絲左端接線柱

D.一條導(dǎo)線接在滑動變阻器金屬桿右端接線柱，另一條導(dǎo)線接在電阻絲右端接線柱

（3）選用晨〃、Ri和&表示待測電源的電動勢E和內(nèi)阻r的表達(dá)式E=，r=,代入

數(shù)值可得E和/?的測量值.

8.12016?全國卷I】現(xiàn)要組裝一個由熱敏電阻控制的報警系統(tǒng)，要求當(dāng)熱敏電阻的溫度達(dá)到或超過

60C時，系統(tǒng)報警.提供的器材有：熱敏電阻，報警器（內(nèi)阻很小，流過的電流超過人時就會報警），電阻

箱（最大阻值為999.9C）,直流電源（輸出電壓為U