专题10　直流电路与交流电路.ppt

专题 10 　直流电路与交流电路 知识专题 网络构建 考题二　交变电流的产生及描述 考题三　变压器及远距离输电 栏目索引 考题一　直流电路的分析 考题一　直流电路的分析 方法指导 2. 直流电路动态分析的 3 种常用方法 方法 1 ：程序 法 方法 2 ：结论法 —— “ 串反并同 ” “ 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 ). 方法 3 ：极限法 因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将滑动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 . 解析 例 1 　 如图 1 所示，图甲中 M 为一电动机，当滑动变阻器 R 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乙所示 . 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，以下判断正确的是 ( 　　 ) A. 电路中电源电动势为 3.4 V B. 变阻器的触头向右滑动时 ， V 2 读数 逐渐减小 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 30 Ω 图 1 √ 典例剖析 解析　 由题图甲知，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，此图线斜率的绝对值大小等于电源的内阻，为 r ＝ ＝ 2 Ω. 当电流 I ＝ 0.1 A 时， U ＝ 3.4 V ，则电源的电动势 E ＝ U ＋ Ir ＝ 3.4 V ＋ 0.1 × 2 V ＝ 3.6 V ，故 A 错误； 变阻器 的触头向右滑动时， R 阻值变大，总电流减小，内电压减小，路端电压即为 V 2 读数逐渐增大，故 B 错误 ； 解析 由题图乙可知，电动机的电阻 r M ＝ ＝ 4 Ω. 当 I ＝ 0.3 A 时， U ＝ 3 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 ，则最大输出功率一定小于 0.9 W ，故 C 错误 ； 1.(2016· 全国甲卷 ·17) 阻值相等的四个电阻、电容器 C 及电池 E ( 内阻可忽略 ) 连接 成 如图 2 所 示电路 . 开关 S 断开且电流稳定时， C 所带的电荷量为 Q 1 ；闭合 开关 S ，电流再次稳定后， C 所带的电荷量为 Q 2 . Q 1 与 Q 2 的比值为 ( 　　 ) 解析 √ [ 变式 训练 ] 1 2 图 2 解析　 S 断开时等效电路图如 图甲所 示 . 1 2 甲 S 闭合时等效电路图如 图乙所 示 . 乙 2.(2016· 江苏 ·8) 如图 3 所 示的电路中，电源电动势为 12 V ，内阻为 2 Ω ，四个电阻的阻值已在图中标出，闭合开关 S ，下列说法正确的有 ( 　　 ) A. 路端电压为 10 V B. 电源的总功率为 10 W C. a 、 b 间电压的大小为 5 V D. a 、 b 间用导线连接后，电路的总电流为 1 A √ 1 2 图 3 √ 解析 返回 1 2 电源的总功率 P 总 ＝ EI ＝ 12 W ， B 错； a 、 b 间电压大小为 U ab ＝ 0.5 × 15 V － 0.5 × 5 V ＝ 5 V ， C 对 ； 返回 1. 线圈通过中性面时的特点 (1) 穿过线圈的磁通量最大； (2) 线圈中的感应电动势为零； (3) 线圈每经过中性面一次，感应电流的方向改变一次 . 考题二　交变电流的产生及描述 知识精讲 2. 交变电流 “ 四值 ” 的应用 (1) 最大值： E m ＝ nBSω ，分析电容器的耐压值； (2) 瞬时值： E ＝ E m sin ωt ( 由中性面开始计时 ) ，计算闪光电器的闪光时间、线圈某时刻的受力情况； (3) 有效值：电表的读数及计算电热、电功、电功率及保险丝的熔断电流 ； 例 2 　 图 4 甲 为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴 OO ′ ( OO ′ 沿水平方向 ) 匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与电阻 R ＝ 10 Ω 连接，与电阻 R 并联的交流电压表为理想电压表，示数为 10 V. 图乙是矩形线圈中磁通量 Φ 随时间 t 变化的图象 . 则 ( 　　 ) 典例剖析 图 4 √ 解析 根据楞次定律，感应电流总是阻碍线圈的转动，所以当 ab 边速度方向向上时，它所受安培力的方向向下，选项 D 错 . 3. 如图 5 所 示，单匝矩形闭合导线框 abcd 全部处于水平方向的匀强磁场中，线框面积为 S ，电阻为 R . 线框绕与 cd 边重合的竖直固定转轴以角速度 ω 从中性面开始匀速转动，线框转 过 时 的感应电流为 I ，下列说法正确的是 ( 　　 ) A. 线框中感应电流的有效值为 2 I 解析 3 4 √ [ 变式 训练 ] 图 5 √ 3 4 4. 如图 6 甲 为风力发电的简易模型，在风力的作用下，风叶带动与其固定在一起的永磁铁转动，转速与风速成正比 . 某一风速时，线圈中产生的正弦式电流如图乙所示，则 ( 　　 ) A. 电流的表达式为 i ＝ 0.6sin ( 10π t ) A B. 磁铁的转速为 10 r/s C. 风速加倍时电流的 表达式 为 i ＝ 1.2sin (10π t ) A D. 风速加倍时线圈中电流的有效值为 1.2 A √ 解析 返回 3 4 图 6 返回 解析　 通过题图乙可知电流的最大值为 0.6 A ，周期 T ＝ 0.2 s ，故 ω ＝ ＝ 10π rad/s ，故电流的表达式为 i ＝ 0.6sin (10π t ) A ，故 A 正确； 电流的周期为 T ＝ 0.2 s ，故磁体的转速为 n ＝ ＝ 5 r/s ，故 B 错误； 风速加倍时，角速度加倍，根据 E m ＝ nBSω 可知产生的感应电动势加倍，形成的感应电流加倍，故风速加倍时电流的表达式为 i ＝ 1.2sin (20π t ) A ，故 C 错误； 根据分析，形成的感应电流 I m ＝ 1.2 A ，故有效值 为 ， 故 D 错误 . 3 4 考题 三　变压器及远距离输电 知识精讲 2. 原、副线圈中各量的因果关系 (1) 电压关系： U 1 决定 U 2 . (2) 电流关系： I 2 决定 I 1 . (3) 功率关系： P 出 决定 P 入 . 3. 输电过程的电压关系 4. 输电过程功率的关系 典例剖析 例 3 　 (2016· 全国乙卷 ·16) 一含有理想变压器的电路 如图 7 所 示，图中电阻 R 1 、 R 2 和 R 3 的阻值分别为 3 Ω 、 1 Ω 和 4 Ω ， 为 理想交流电流表， U 为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定 . 当开关 S 断开时，电流表的示数为 I ；当 S 闭合时，电流表的示数为 4 I . 该变压器原、副线圈匝数比为 ( 　　 ) A.2 B.3 C.4 D.5 图 7 设变压器原、副线圈匝数比为 k 答案 [ 思维规范 流程 ] S 断开 S 闭合 ⇒ U ＝ ________ ⇒ U ＝ __________ U 1 ＋ I · R 1 kU 2 kI · ( R 2 ＋ R 3 ) k 2 ·5 I ＋ 3 I U 1 ′ ＋ 4 I · R 1 kU 2 ′ k ·4 I · R 2 k 2 ·4 I ＋ 12 I 即 ： ＝ 得 k ＝ k 2 ·5 I ＋ 3 I k 2 ·4 I ＋ 12 I 3 5.(2016· 天津 ·5) 如图 8 所 示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表 均为理想电表 . 下列说法正确的是 ( 　　 ) A. 当滑动变阻器的滑动触头 P 向上 滑动时， R 1 消耗的功率变大 B. 当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时 ， 电压表 V 示数变大 C. 当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时 ， 电流表 A 1 示数变大 D. 若闭合开关 S ，则电流表 A 1 示数变大， A 2 示数变 大 解析 5 6 √ [ 变式 训练 ] 图 8 7 解析　 当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时 ， 接入电路的阻值变大 ， 变压器 副线圈两端电压不变，副线圈中的电流减小，则 R 1 消耗的功率及其两端电压均变小，故电压表的示数变大，选项 A 错误， B 正确 ； 当 滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，副线圈中的电流减小，则原线圈中 的电流也减小，电流表 A 1 示数变小，选项 C 错误 ； 若 闭合开关 S ，副线圈电路中总电阻减小，副线圈中的电流变大， R 1 两端 电压变大， R 2 两端电压减小，电流表 A 2 示数减小；原线圈中的电流也变大， 电流表 A 1 示数变大，选项 D 错误 . 5 6 7 解析 6. 如图 9 所 示，理想变压器副线圈 1 、 2 之间的匝数是总匝数的一半，二极管 D 具有单向导电性 ( 正向电阻为零 ， 反向电阻为无穷大 ) ， R 是可变电阻， K 是单刀双掷开关，原线圈接在电压不变的正弦交流电源上 . 下列说法 正确的是 ( 　　 ) A. 若 R 阻值不变，当 K 分别接 1 和 2 时，电压表 读数 之 比为 2 ∶ 1 B. 若 R 阻值不变，当 K 分别接 1 和 2 时，电压表读数之比 为 ∶ 1 C. 若 K 分别接 1 和 2 时， R 消耗功率相等，则 R 阻值之比为 2 ∶ 1 D. 若 K 分别接 1 和 2 时， R 消耗功率相等，则 R 阻值之比 为 ∶ 1 图 9 √ √ 5 6 7 5 6 7 7. 如图 10 所 示是发电厂通过升压变压器进行高压输电，接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电的示意图 ( 图中变压器均可视为理想变压器，图中电表均为理想交流电表 ). 设发电厂输出的电压一定，两条输电线总电阻用 R 0 表示，变阻器 R 相当于用户用电器 的总电阻 . 当 用电器 增加时， 相当于 R 变 小，则当用电 进入高峰时 ( 　　 ) A. 电压表 V 1 、 V 2 的读数均不变， 电流表 A 1 、 A 2 的读数均增大 B. 电压表 V 3 、 V 4 的读数均减小，电流表 A 3 的 读数 也减小 C. 电压表 V 2 、 V 3 的读数之差与电流表 A 2 的读数的比值不变 D. 发电厂的输出功率 增大 5 6 7 图 10 √ √ √ 解析 返回 解析　 电压表 V 1 、 V 2 的读数均不变，因为输入电压和匝数都不变，用电高峰期，电阻减小，电流增大，根据电流与匝数成反比知电流都增大，故 A 正确 ； 输电线 上的电压损失增大，故电压表 V 3 、 V 4 的读数均减小，电流表 A 2 的读数增大，电流表 A 3 的读数增大，故 B 错误 ； 电压表 V 2 、 V 3 的读数之差与电流表 A 2 的读数的比值不变，等于输电线的电阻值，变压器的输入功率等于输出功率，都增大，故 C 、 D 正确 . 5 6 7 返回