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專題六電磁感應和電路 高考題型1直流電路的動態(tài)分析 高考題型2交流電的產(chǎn)生和描述 高考題型3變壓器和遠距離輸電問題 高考題型4交變電流的綜合問題分析 欄目索引 第2講直流電路和交流電路 高考題型1直流電路的動態(tài)分析 解題方略 1 純電阻電路和非純電阻電路的電功 電功率的比較 2 非純電阻電路 電功W UIt 電功率P UI 電熱Q I2Rt 電熱功率P熱 I2R 電功率大于電熱功率 即W Q 故求電功 電功率只能用W UIt P UI 求電熱 電熱功率只能用Q I2Rt P熱 I2R 2 電源的功率和效率 1 電源的幾個功率 電源的總功率 P總 EI 電源內(nèi)部消耗的功率 P內(nèi) I2r 電源的輸出功率 P出 UI P總 P內(nèi)3 直流電路動態(tài)分析方法 1 程序法 基本思路是 部分 整體 部分 即從阻值的變化入手 由串 并聯(lián)規(guī)律判定R總的變化情況 再由閉合電路歐姆定律判斷I總和U端的變化情況 最后由部分電路歐姆定律及串聯(lián)分壓 并聯(lián)分流等規(guī)律判斷各部分的變化情況 2 結(jié)論法 并同串反 并同 指某一電阻增大 減小 時 與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流 兩端電壓 電功率都將增大 減小 串反 指某一電阻增大 減小 時 與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流 兩端電壓 電功率都將減小 增大 例1如圖1所示 平行金屬板中帶電質(zhì)點P原處于靜止狀態(tài) 不考慮電流表和電壓表對電路的影響 當滑動變阻器R4的滑片向b端移動時 則 A 電壓表讀數(shù)減小B 電流表讀數(shù)減小C 質(zhì)點P將向上運動D R4上消耗的功率逐漸增大 圖1 解析滑片向b端移動時 滑動變阻器接入電阻減小 則總電阻減小 總電流增大 則內(nèi)電壓增大 由閉合電路歐姆定律可知路端電壓減小 R1兩端的電壓增大 并聯(lián)部分電壓減小 即R2與R4串聯(lián)電路兩端的電壓減小 因并聯(lián)部分電壓減小 則R3中的電流減小 而干路電流增大 故電流表中的電流增大 故B錯誤 而由于電流表示數(shù)增大 由歐姆定律可知R2兩端的電壓增大 故R4兩端的電壓減小 電壓表示數(shù)減小 故A正確 電容器兩端的電壓減小 質(zhì)點所受電場力減小 則質(zhì)點將向下移動 故C錯誤 將R4之外的其他部分等效為電源的內(nèi)電阻 則由電源的輸出功率可知 當內(nèi) 外電阻相等時 輸出功率最大 因不明確電阻的大小關系 故R4上消耗的功率可能先增加后減小 故D錯誤 答案A 預測1如圖2所示電路中 L1 L2為兩只完全相同 阻值恒定的燈泡 R為光敏電阻 光照越強 阻值越小 閉合開關S后 隨著光照強度逐漸增強 A 兩只燈泡均逐漸變暗B 兩只燈泡均逐漸變亮C 電源內(nèi)電路消耗的功率逐漸增大D 光敏電阻R和燈泡L1消耗的總功率逐漸增大 圖2 解析當光照增強時 光敏電阻的阻值減小 電路的總電阻減小 由閉合電路歐姆定律可得 電路中總電流增大 則L2燈逐漸變亮 由U E Ir可知 路端電壓減小 L2燈的電壓增大 則R兩端的電壓減小 故L1燈逐漸變暗 故A B錯誤 總電流增大 由P I2r知電源內(nèi)電路消耗功率逐漸增大 故C正確 將L2燈看成電源內(nèi)電路的一部分 光敏電阻R和燈泡L1消耗的總功率是等效電源的輸出功率 由于等效電源的內(nèi)阻大于外電阻 所以當光敏電阻的阻值減小 外電阻減小時 等效電源的內(nèi) 外電阻的差加大 輸出功率減小 則光敏電阻R和燈泡L1消耗的總功率逐漸減小 故D錯誤 答案C 預測2某溫控電路的原理圖如圖3所示 RM是負溫度系數(shù)半導體熱敏電阻 R是滑動變阻器 某種儀器要求在15 27 的環(huán)境中工作 當環(huán)境溫度偏高或偏低時 控制器會自動啟動降溫或升溫設備 下列說法中正確的是 A 環(huán)境溫度降低 RM的阻值減小B 環(huán)境溫度升高 Uab變大C 滑片P向下移動時 Uab變大D 調(diào)節(jié)滑片P能改變升溫和降溫設備啟動時的臨界溫度 圖3 解析RM是半導體熱敏電阻 環(huán)境溫度降低時 RM的阻值增大 故A錯誤 環(huán)境溫度升高時 RM的阻值減小 根據(jù)串聯(lián)電路中電壓與電阻成正比 可知Uab變小 故B錯誤 滑片P向下移動時 R增大 總電流減小 則Uab變小 故C錯誤 調(diào)節(jié)滑片P時 可改變Uab 從而改變升溫和降溫設備啟動時的臨界溫度 故D正確 答案D 高考題型2交流電的產(chǎn)生和描述 解題方略 1 線圈通過中性面時的特點 1 穿過線圈的磁通量最大 2 線圈中的感應電動勢為零 3 線圈每經(jīng)過中性面一次 感應電流的方向改變一次 2 交流電的 四值 1 最大值Em NBS 分析電容器的耐壓值 2 瞬時值e NBS sin t 計算閃光電器的閃光時間 線圈某時刻的受力情況 例2如圖4所示 邊長L 0 2m的正方形線圈abcd 其匝數(shù)n 10 總電阻r 2 外電路的電阻R 8 ab邊的中點和cd邊的中點的連線OO 恰好位于勻強磁場的邊界線上 磁場的磁感應強度B 1T 若線圈從圖示位置開始計時 以角速度 2rad s繞OO 軸勻速轉(zhuǎn)動 則以下判斷中正確的是 圖4 答案C 預測3 多選 如圖5所示 一矩形線圈abcd在勻強磁場中繞垂直于磁感線的對稱軸OO 勻速轉(zhuǎn)動 沿著OO 從上向下觀察 線圈沿逆時針方向轉(zhuǎn)動 已知線圈匝數(shù)為n 總電阻為r ab邊長為l1 ad邊長為l2 線圈轉(zhuǎn)動的角速度為 外電阻阻值為R 勻強磁場的磁感應強度為B 則下列判斷正確的是 圖5 在圖示位置穿過線圈的磁通量為0 但磁通量變化率最大 故C正確 D錯誤 答案ABC 圖6 解析由圖可知 該交流電的周期為0 02s 故交流電壓的頻率f 50Hz 故A正確 B錯誤 答案B 預測5一臺小型發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖象如圖7甲所示 已知發(fā)電機線圈內(nèi)阻為5 現(xiàn)外接一只電阻為105 的燈泡 如圖乙所示 則 A 電路中的電流方向每秒鐘改變50次B 電壓表的示數(shù)為220VC 燈泡實際消耗的功率為440WD 發(fā)電機線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為20J 圖7 答案D 1 理想變壓器的基本關系式 1 功率關系 P入 P出 高考題型3變壓器和遠距離輸電問題 解題方略 2 理想變壓器動態(tài)分析的兩種情況 1 負載電阻不變 討論變壓器原 副線圈兩端的電壓 電流 電功率等隨匝數(shù)比的變化情況 2 匝數(shù)比不變 討論變壓器原 副線圈兩端的電壓 電流 電功率等隨負載電阻的變化情況 不論哪種情況 要注意兩點 一 根據(jù)題意分清變量和不變量 二 弄清 誰決定誰 的制約關系 對電壓而言 輸入決定輸出 對電流 電功 率 而言 輸出決定輸入 例3 2015 新課標全國 16 一理想變壓器的原 副線圈的匝數(shù)比為3 1 在原 副線圈的回路中分別接有阻值相同的電阻 原線圈一側(cè)接在電壓為220V的正弦交流電源上 如圖8所示 設副線圈回路中電阻兩端的電壓為U 原 副線圈回路中電阻消耗的功率的比值為k 則 圖8 答案A 預測6 多選 如圖9為模擬遠距離輸電電路 兩理想變壓器的線圈匝數(shù)n1 n4 n2 n3 A1 A2 A3為相同的理想交流電流表 當a b端接入低壓交流電源時 則 A A1 A3的示數(shù)相等B A1 A2的示數(shù)相等C A1的示數(shù)大于A2的示數(shù)D A2的示數(shù)大于A3的示數(shù) 圖9 答案AC 預測7如圖10所示 理想變壓器原 副線圈匝數(shù)比為10 1 輸入電壓u 311sin 100 t V L1和L2燈泡都正常發(fā)光 兩電表可視為理想交流電表 則 A 該交流電的頻率為100HzB 電壓表的示數(shù)為31 1VC 若將變阻器的滑片P向上滑動 則電流表的示數(shù)將變大D 若將變阻器的滑片P向上滑動 則燈泡L1將變暗 燈泡L2將變亮 圖10 原線圈的電壓的有效值為220V 根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比可知 副線圈的有效值為22V 所以B錯誤 在滑動變阻器滑片P向上移動的過程中 滑動變阻器的阻值變小 電路的總電阻減小 由于電壓是由變壓器決定的 輸出的電壓不變 所以電流變大 即電流表讀數(shù)變大 L1兩端電壓不變 所以亮度不變 L2將變亮 故C正確 D錯誤 答案C 預測8 多選 如圖11所示 理想變壓器原線圈匝數(shù)為n1 副線圈a b之間匝數(shù)為n2 b c之間匝數(shù)為n3 且有n1 n2 n3 5 2 1 原線圈兩端加交流電壓U1 220V 圖中電壓表和電流表均為理想交流電表 下列說法正確的是 A 開關打在a處時 電壓表的示數(shù)為88VB 開關打在b處時 將滑動變阻器滑片P向下滑動的過程中 變壓器輸入功率逐漸增大C 滑動變阻器保持不變 當開關由a打到b 電壓表前后示數(shù)之比為3 1D 滑動變阻器保持不變 當開關由a打到b 電流表前后示數(shù)之比為3 1 圖11 無論開關打a還是打到b 只要滑動變阻器的滑片向下滑動 變阻器的阻值減小 消耗的功率增大 因而輸入功率也增大 B正確 答案BC 高考題型4交變電流的綜合問題分析 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 安培力 閉合電路歐姆定律的綜合應用等 解答時應注意以下兩點 1 分清交流電路 四值 的不同計算方法和物理意義 2 學會將直流電路 閉合電路歐姆定律的知識應用在交流電路中 解題方略 例4 多選 如圖12所示 匝數(shù)n 100匝 面積為S 0 448m2的導線框ABCD所在處的磁感應強度大小B T 線框繞垂直于磁場的軸OO 以角速度 100 rad s勻速轉(zhuǎn)動 并與理想升壓變壓器相連進行遠距離輸電 升壓變壓器的原 副線圈匝數(shù)之比為2 5 理想降壓變壓器副線圈接入一只 220V 1100W 的燈泡 且燈泡正常發(fā)光 輸電線路總電阻r 20 導線框及其余導線電阻不計 電表均為理想電表 則下列說法中正確的是 圖12 A 電壓表的讀數(shù)為448VB 輸電線路的電流為0 98AC 電流表的讀數(shù)為2 5AD 降壓變壓器的原 副線圈匝數(shù)比為5 1 答案ACD 預測9如圖13甲為理想變壓器的示意圖 其原 副線圈的匝數(shù)比為4 1 電壓表和電流表均為理想電表 Rt為阻值隨溫度升高而變小的熱敏電阻 R1為定值電阻 若發(fā)電機向原線圈輸入如圖乙所示的正弦交流電 下列說法中正確的是 圖13 變壓器原 副線圈中的電流之比與匝數(shù)成反比 故B錯誤 Rt溫度升高時 阻值減小 電流表的示數(shù)變大 輸出功率和輸入功率都變大 故D錯誤 答案C