第10講直流電路與交流電路知識網絡構建命題分類剖析素養培優·情境命題知識網絡構建命題分類剖析命題點一直流電路的分析與計算1．閉合電路歐姆定律的三個公式(1)E＝U外＋U內；(任意電路)(2)E＝U外＋Ir；(任意電路)(3)E＝I(R＋r)．(純電阻電路)2．電路動態分析的兩種方法即因滑動變阻器滑片滑動引起的電路變化問題，可將滑動變阻器的滑片分別滑至兩個極端去討論．例

1[2023·廣東模擬預測](多選)如圖所示電路，兩電源電動勢分別為E1、E2，內阻分別為r1、r2，且E1＝E2，r1>r2，R為滑動變阻器，P為滑動變阻器滑片，燈泡電阻可認為不變．現閉合開關S1，單刀雙擲開關S2接1時，燈泡均正常發光，則下列說法中正確的是(

)A．若滑片P向下滑動，則L2變亮，L3變暗B．若滑片P向下滑動，則L1變暗，L2變亮C．若將單刀雙擲開關S2切換至2，則L1、L2、L3均變亮D．若將單刀雙擲開關S2切換至2，則電源的輸出功率可能變小答案：ABC

答案：C

例3[2023·浙江名校聯盟聯考]新冠肺炎患者中有13%的重癥患者和6%的危重患者需要給予及時的呼吸機治療，呼吸機成為生死攸關的戰略資源．呼吸機的核心部件之一是呼吸機馬達．下表是國內某制造商生產的呼吸機馬達的主要參數．呼吸機馬達額定電壓24V空載電流0.2A額定轉速30000rpm額定負載扭矩100mN·m額定電流1.9A額定輸出功率32W下列說明正確的是(

)A.額定電流狀態下，馬達內阻等消耗功率為13.6WB．利用空載狀態的參數，計算出馬達的內阻是120ΩC．利用額定狀態的參數，計算出馬達的內阻約為9ΩD．空載狀態下，馬達的輸出功率為4.8W答案：A解析：額定電流狀態下，馬達內阻等消耗功率為Pr＝U額I額－P輸＝13.6W，故A正確；由于馬達不是純電阻元件，所以無論是在空載狀態還是額定狀態，都不能利用參數根據歐姆定律計算馬達的內阻，故B、C錯誤；空載狀態下，馬達的輸入功率為P空＝U額I空＝4.8W，由于馬達內阻會消耗功率，所以馬達此時的輸出功率小于4.8W，故D錯誤．

提升訓練1.[2023·重慶南開中學質檢](多選)小明為自己家的養牛場設計了一款補水提示器，其工作原理如圖所示．在忽略電表內阻影響的情況下，下列分析正確的是(

)A．水量減少時，滑動變阻器的滑片向上移動B．如果選擇電壓表，電表示數變小反映水量增多C．如果選擇電流表，電表示數變大反映水量增多D．如果選擇電流表，R0可以在水太多時保護電路答案：ACD解析：根據裝置圖可知，水量減少，彈簧壓縮量減少，滑片上移，故A正確；若電表為電壓表，其測的是滑動變阻器上部分對應的電壓值，示數減小，說明滑片上移，水量減少，故B錯誤；若電表為電流表，電流表測的是整個電路的電流，電流表示數變大，說明滑動變阻器接入電路的阻值減小，即滑片下移，水量增多，故C正確；如果選擇電流表，水太多時R接入電路的阻值很小，電路中電流很大，此時R0串聯在干路中，起到保護電路(電流表)的作用，故D正確．2．[2023·北京市昌平區前鋒學校二模]甲、乙兩種亮度可調的臺燈內部電路示意圖如圖所示，其中甲臺燈通過變阻器調節燈泡亮度，乙臺燈通過改變理想變壓器副線圈的匝數調節燈泡亮度，兩臺燈所用電源和燈泡均相同，下列說法正確的是(

)A．兩臺燈均可使用直流電源B．甲臺燈的旋轉開關從1調到4的過程中，燈泡逐漸變暗C．乙臺燈的旋轉開關從1調到4的過程中，燈泡逐漸變亮D．當兩臺燈亮度相同時，電源的輸出功率相同答案：C

3.[2023·人大附中高三摸底考試](多選)為了節能和環保，一些公共場所用光敏電阻制作光控開關來控制照明系統，如圖為電路原理圖．圖中，直流電源電動勢為3V，內阻可不計，R為可變電阻，RG為光敏電阻，其在不同照度下的阻值如表(照度是描述光的強弱的物理量，光越強照度越大，lx是它的單位)．照度/lx0.20.40.60.81.01.2電阻RG/kΩ754028232018若控制開關兩端電壓升至2V時將自動開啟照明系統，則以下說法正確的是(

)A.若將R接入電路的阻值調整為20kΩ，則當照度降低到0.4lx時啟動照明系統B．若要使照明系統在照度降低到0.8lx時啟動，則要將R接入電路的阻值調整為46kΩC．R接入電路的阻值不變時，照度越大，控制開關兩端的電壓越大D．若要在光照更暗時啟動照明系統，應將R接入電路的阻值調大答案：AD

3．正弦式交流電“四值”的應用

表達式應用最大值Em＝nBSω計算電容器的耐壓值瞬時值e＝Emsinωt計算某時刻所受安培力有效值電表的讀數及計算電熱、電功及保險絲的熔斷電流平均值計算通過導體的電荷量

答案：BD

考向2

交變電流的“四值”的分析、計算例2[2023·湖南卷](多選)某同學自制了一個手搖交流發電機，如圖所示．大輪與小輪通過皮帶傳動(皮帶不打滑)，半徑之比為4∶1，小輪與線圈固定在同一轉軸上．線圈是由漆包線繞制而成的邊長為L的正方形，共n匝，總阻值為R.磁體間磁場可視為磁感應強度大小為B的勻強磁場．大輪以角速度ω勻速轉動，帶動小輪及線圈繞轉軸轉動，轉軸與磁場方向垂直．線圈通過導線、滑環和電刷連接一個阻值恒為R的燈泡．

答案：AC

答案：B

2．[2023·金麗衢十二校聯考]如圖所示為一電流通過一電子元件后的波形圖(曲線部分為正弦式交變電流的一部分)，則下列說法正確的是(

)A．這是一種交變電流B．電流的變化周期為0.03sC．電流通過100Ω電阻時，電功率為100WD．電流通過100Ω的電阻時，一個周期內流經電阻的電荷量大于0.015C答案：D

答案：B

2．分清遠距離輸電的三個回路和三種關系(1)理清三個回路(2)分清三種關系電壓關系U2＝ΔU＋U3電流關系I2＝I3＝I線功率關系P1＝P2P3＝P4

答案：BC

例2[2023·四川省成都市樹德中學高三三診]圖甲中理想變壓器原、副線圈的匝數比為2∶1，電阻R＝10Ω，L1、L2為規格相同的兩只小燈泡．原線圈接一個經雙可控硅調節后的電壓U，U隨時間t的變化規律如圖乙所示，正弦交流電的每一個二分之一周期中，前四分之一周期電壓被截去．現將S1、S2、S3閉合，此時L2正常發光．下列說法錯誤的是(

)A．輸入電壓U的有效值為10VB．R消耗的電功率為10WC．只斷開S3后，L2能正常發光D．只斷開S2后，原線圈的輸入功率減小答案：B

答案：D

考向2

遠距離輸電例4[2023·四川統考二模](多選)在遠距離輸電技術上，中國1100kV特高壓直流輸電工程是目前世界上電壓等級最高、輸送容量最大、輸送距離最遠、技術水平最先進的輸電工程．輸電線路流程可簡化為：如虛線框所示，若直流輸電線電阻為10Ω，直流電輸送功率為5.5×109W，不計變壓器、整流與逆變等造成的能量損失，則(

)A．直流電輸電線路上的電流為5×103AB．直流電輸電線路上損失的電壓為100kVC．降壓變壓器的輸出功率是4.5×109WD．若將1100kV直流輸電降為550kV直流輸電，受端獲得功率將比原來減少7.5×108W答案：AD

提升訓練1.[2023·安徽省聯考](多選)如圖所示，理想變壓器原、副線圈總匝數相同，滑動觸頭P初始位置在副線圈正中間，輸入端接入電壓有效值恒定的交變電源，原、副線圈分別接可變電阻R1、R2，理想電壓表V1、V2的示數為U1、U2，理想電流表A1、A2的示數為I1、I2.

答案：ABD

2．[2023·浙江聯考](多選)杭麗鐵路被列入浙江省重大建設項目“十四五”規劃，杭麗高鐵建成后，麗水前往杭州的時間將縮短至1小時內．新建成的高鐵將應用許多新技術，圖示為高鐵的牽引供電流程圖，利用可視為理想變壓器(原、副線圈匝數比為n1∶n2)的牽引變電所，將高壓220kV或110kV降至27.5kV，再通過接觸網上的電線與車頂上的受電弓使機車獲得25kV工作電壓，則下列說法正確的是(

)A．若電網的電壓為110kV，則n1∶n2＝4∶1B．若高鐵機車運行功率增大，機車工作電壓將會高于25kVC．高鐵機車運行功率增大，牽引變電所至機車間的熱損耗功率也會隨之增大D．如果高鐵機車的電動機輸出機械功率為9000kW，電機效率為90%，則牽引變電所到機車間的等效電阻為62.5Ω答案：AC

素養培優·情境命題交變電流的產生及含變壓器的三種模型模型一交變電流的產生分類情境圖示情境解讀兩個特殊位置中性面：Φ最大、e＝0、i＝0、電流變向中性面的垂面：Φ＝0、e最大、i最大、電流不變向交變電流的四值峰值Um＝nBSω瞬時值e＝Umsinωt或e＝Umcosωt模型二含變壓器的三種模型分類情境圖示情境解讀變壓器工作原理變交不變直，變壓不變頻變壓器動態分析一般有兩種：匝數比不變的情況和負載電阻不變的情況遠距離輸電

答案：D

[典例2]

[2023·福建省寧德市質檢]如圖所示為輸電能耗演示電路．左側變壓器T1原、副線圈匝數比為1∶3，輸入電壓為6V的正弦交流電．連接兩理想變壓器的導線