高中物理人教专题1.6 直流与交流电路问题（解析版）.docx

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总＝EI。
②电源内部消耗的功率：P内＝I2r。
③电源的输出功率：P出＝UI＝P总－P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
【答案】　A
【解析】　额定电流状态下，马达内阻等消耗功率为Pr＝U额I额－P输＝13.6 W，故A正确；由于马达不是纯电阻元件，所以无论是在空载状态还是额定状态，都不能利用参数根据欧姆定律计算马达的内阻，故B、C错误；空载状态下，马达的输入功率为P空＝U额I空＝4.8 W，由于马达内阻会消耗功率，所以马达此时的输出功率小于4.8 W，故D错误。
【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
【答案】　D
【解析】　由于额定功率24 W，额定电流3 A，可知额定电压为U＝＝8 V，B错误；正常工作时电机输出的功率为19.5 W，可知内阻消耗的功率为P内＝P总－P出＝4.5 W，又P热＝P内＝I2r，解得电机的电阻为r＝0.5 Ω，A、C错误；充满电的电池可以正常工作的时间为t＝＝ h＝2.4 h，D正确。
【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热＝I2R，电功率大于电热功率，即P>P热，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热＝I2R。
【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R0是定值电阻，电源的电动势和内阻分别为E、r，电动机的内阻为r0；当合上开关，增大电阻箱R的阻值时，电流表和电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＋R0＝
【答案】　D
【解析】　根据闭合电路动态分析的“串反并同法”可知，当电阻箱的阻值R增大时，与R并联的电压表的示数增大，与R间接串联电流表的示数减小，A、B错误；电动机不是纯电阻，不满足欧姆定律，所以当电动机两端电压变化量为ΔU时，其电流的变化量不等于，C错误；根据闭合电路欧姆定律有U＝E－I·(r＋R0)，则r＋R0＝，D正确。
【提炼总结】直流电路动态分析的三种常用方法
程序法