专题四    电路与电磁感应
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专题四 电路与电磁感应. 第 8 讲 直流与交流电路. 思考研讨. 思考 4 在如图甲所示的 U - I 图象中,图线 a 、 b 表示的含义 有什么不同?. 图甲. 研讨: (1) 对电源有: U = E - Ir ,如题图中 a 线. (2) 对定值电阻有: U = IR ,如题图中 b 线. (3) 说明: ① 图中 a 线常用来分析测量电源电动势和内电阻的实验数据. ② 图中矩形 OABD 、 OCPD 和 ABPC 的 “ 面积 ” 分别表示电源的总功率、输出功率和内电阻消耗的功率..

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专题四 电路与电磁感应

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  • 专题四 电路与电磁感应

第8讲 直流与交流电路


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思考研讨


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  • 思考4在如图甲所示的U-I图象中,图线a、b表示的含义

  • 有什么不同?

图甲


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  • 研讨:(1)对电源有:U=E-Ir,如题图中a线.

  • (2)对定值电阻有:U=IR,如题图中b线.

  • (3)说明:①图中a线常用来分析测量电源电动势和内电阻的实验数据.

  • ②图中矩形OABD、OCPD和ABPC的“面积”分别表示电源的总功率、输出功率和内电阻消耗的功率.


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  • 思考5正弦式交变电流是如何产生的?其“四值”的求法及应用怎样?

  • 研讨:产生:在匀强磁场中,线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动.

  • 交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较


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  • (2)远距离高压输电的几个基本关系(以图乙为例)


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真题体验

  • 1.(2012·浙江理综,17)(单选)功率为10 W的发光二极管(LED灯)的亮度与功率为60 W的白炽灯相当.根据国家节能战略,2016年前普通白炽灯应被淘汰.假设每户家庭有2只60 W的白炽灯,均用10 W的LED灯替代,估算出全国一年节省的电能最接近

  • (  ).

  • A.8×108 kW·h B.8×1010 kW·h

  • C.8×1011 kW·h D.8×1013 kW·h


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  • 2.(2013·江苏卷,4)(单选)在输液时,药液有时会从针口流出体外,为了及时发现,设计了一种报警装置,电路如图4-8-1所示.M是贴在针口处的传感器,接触到药液时其电阻RM发生变化,导致S两端电压U增大,装置发出警报,此时

  • ().

图4-8-1


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  • A.RM变大,且R越大,U增大越明显

  • B.RM变大,且R越小,U增大越明显

  • C.RM变小,且R越大,U增大越明显

  • D.RM变小,且R越小,U增大越明显

  • 解析 由题意知,S两端的电压增大,则电路中的电流增大,药液接触传感器的电阻变小,则A、B选项是错误的;将S看做外电路,其余看做等效电源,如右图根据U=E-Ir可判断,同样的变化电流,则内阻越大电压变化越大,因此答案为C.

  • 答案 C


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  • 3.(2013·山东卷,17)(多选)图4-8-2甲是小型交流发电机的示意图,两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场,为交流电流表.线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动,从图示位置开始计时,产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示.以下判断正确的是

  • ().

图4-8-2


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  • A.电流表的示数为10 A

  • B.线圈转动的角速度为50πrad/s

  • C.0.01 s时线圈平面与磁场方向平行

  • D.0.02 s时电阻R中电流的方向自右向左


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图4-8-3


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  • 5.(2013·天津卷,4)(单选)普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流,通常要通过电流互感器来连接,图4-8-4中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少,工作时电流为Iab,cd一侧线圈的匝数较多,工作时电流为Icd,为了使电流表能正常工作,则

  • ().

图4-8-4


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  • A.ab接MN、cd接PQ,Iab<Icd

  • B.ab接MN、cd接PQ,Iab>Icd

  • C.ab接PQ、cd接MN,Iab<Icd

  • D.ab接PQ、cd接MN,Iab>Icd


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  • 6.(2012·新课标全国卷,17)(单选)自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈,原、副线圈都只取该线圈的某部分.一升压式自耦调压变压器的电路如图4-8-5所示,其副线圈匝数可调.已知变压器线圈总匝数为1 900匝;原线圈为1 100匝,接在有效值为220 V的交流电源上.当变压器输出电压调至最大时,负载R上的功率为2.0 kW.设此时原线圈中电流有效值为I1,负载两端电压的有效值为U2,且变压器是理想的,则U2和I1分别约为

  • ().


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图4-8-5


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视角一 直流电路的电功、电功率及动态分析

  • 命题角度


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  • 【典例1】(2013·安徽卷,19)用如图4-8-6所示的电路可以测量电阻的阻值.图中Rx是待测电阻,R0是定值电阻, 是灵敏度很高的电流表,MN是一段均匀的电阻丝.闭合开关,改变滑动头P的位置,当通过电流表 的电流为零时,测得MP=l1,PN=l2,则Rx的阻值为

  • ().

图4-8-6


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  • 应考策略

  • 1.要熟练掌握串、并联电路的特点,知道这两种电路的电压、电流及电功率的分配关系.

  • 2.动态分析的思维流程


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  • 应考组训

  • 1.(单选)在研究微型电动机的性能时,应用如图4-8-7所示的实验电路.当调节滑动变阻器R并控制电动机停止转动时,电流表和电压表的示数分别为0.50 A和2.0 V.重新调节R并使电动机恢复正常运转,此时电流表和电压表的示数分别为2.0 A和24.0 V.则这台电动机正常运转时输出功率为

  • (  ).

  • A.32 W B.44 W C.47 W D.48 W


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图4-8-7


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  • 2.(单选)如图4-8-8所示是测定小灯泡伏安特性的电路图,电源电动势为E,内阻不计,两电表可看做理想电表,那么下列说法中正确的是

  • ().

图4-8-8


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  • A.闭合电键前滑动变阻器的滑片应滑到最右端

  • B.该电路中的滑动变阻器采用的是限流式接法

  • C.将滑动变阻器的滑片向右滑动时,小灯泡变亮

  • D.将滑动变阻器的滑片向右滑动时,小灯泡变暗

  • 解析 电路中滑动变阻器采用的是分压式接法,当滑动变阻器的滑片在最左端时,灯泡两端的电压为零,所以本题应选C.

  • 答案 C


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  • 3. (单选)如图4-8-9所示为一直流电路,电源内阻不能忽略,但R0大于电源内阻,滑动变阻器的最大阻值小于R,当滑动变阻器滑片P从滑动变阻器的最右端滑向最左端的过程中,下列说法正确的是

  • ().

图4-8-9


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  • A.电压表的示数一直增大

  • B.电流表的示数一直增大

  • C.电阻R0消耗的功率一直增大

  • D.电源的输出功率一直增大


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  • 解析 滑动变阻器的最大阻值小于电阻R,在滑片P向左滑动的过程中,电路中的总电阻增大,总电流减小,电流表的示数减小,B项错误;电阻R0消耗的功率减小,C项错误;内电压一直减小,外电压一直增大,R0两端电压一直减小,电压表示数增大,A项正确;由于电源的内阻小于R0,因此在滑动变阻器滑动过程中电源的输出功率一直减小,D项错误.

  • 答案 A


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  • 4.(单选)在如图4-8-10所示的电路中,电源的电动势为E,内阻为r,平行板电容器C的两金属板水平放置,R1和R2为定值电阻,P为滑动变阻器R的滑动触头,G为灵敏电流表,A为理想电流表.开关S闭合后,C的两板间恰好有一质量为m、电荷量为q的油滴处于静止状态.在P向上移动的过程中,下列说法正确的是

  • ().

图4-8-10


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  • A.A表的示数变大 B.油滴向上加速运动

  • C.G中有由a→b的电流 D.电源的输出功率一定变大

  • 解析 油滴静止时,它所受的重力等于向上的电场力F=qE=qUC/d,在P向上移动的过程中,滑动变阻器的有效电阻变大,电路的总电阻变大,由闭合电路欧姆定律知电路的总电流I变小,路端电压U外变大,则选项A错误;而电阻R1两端的电压U1=IR1变小,由U外=U1+U并,知U并变大,UC=U并变大,油滴所受电场力变大,将向上加速运动,QC=CU并变大,电容器C充电,电流方向由b→a,则选项B正确,C错误;电源的输出功率变化不确定,选项D错误.

  • 答案 B


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视角二 交变电流的产生及描述

  • 命题角度


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图4-8-11


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  • 应考策略

  • 交流电的产生及“四值”的应用

  • 1.交变电流的产生


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  • 2.交流电的“四值”的应用


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  • 应考组训

  • 5.(多选)如图4-8-12所示,一正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动,从O向O′观察,线圈沿逆时针方向转动.已知匀强磁场的磁感应强度为B,线圈匝数为n,边长为l,电阻为R,转动的角速度为ω.则线圈转至图示位置时

  • ().

图4-8-12


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  • 6.(单选)如图4-8-13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′匀速转动,线圈的两端经集流环和电刷与R=10 Ω的电阻连接,与电阻R并联的交流电压表为理想电表,示数是10 V.图4-8-13乙是矩形线圈磁通量Φ随时间t变化的图象.则

  • ().


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图4-8-13


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  • A.电阻R上的热功率为20 W

  • B.0.02 s时R两端的电压瞬时值为零

  • C.R两端的电压u随时间t变化的规律是u=14.1cos 100πt(V)

  • D.通过R的电流i随时间t变化的规律是i=cos 50πt(A)


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  • 7.(单选)某交流发电机给“220 V,60 W”灯泡供电,灯泡两端的电压图象为如图4-8-14所示,下列说法中正确的是

  • ().

图4-8-14


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  • A.交变电流的频率为0.02 Hz

  • B.该灯泡不能正常工作

  • C.将一保险丝与该灯泡串联,为保证灯泡正常工作,其保险丝的熔断电流不得小于0.386 A

  • D.将一电容器与该灯泡并联,为保证电容器正常工作,电容器的耐压值不得小于311 V


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视角三 理想变压器及远距离输电

  • 命题角度


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  • 【典例3】(2013·四川卷,2)用220 V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电,变压器输出电压是110 V,通过负载的电流图象如图4-8-15所示,则

  • ().

图4-8-15


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  • 应考策略

  • 1.原、副线圈中各量的因果关系

  • (1)电压关系:U1决定U2

  • (2)电流关系:I2决定I1

  • (3)功率关系:P2决定P1

  • 上述决定关系是由变压器的原理及能量守恒确定的.


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  • (3)利用直流电路的动态分析方法分析,其思路过程可表示为:


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  • 应考组训

  • 8.(2011·新课标全国卷,17)(单选)如图4-8-16所示,一理想变压器原副线圈的匝数比为1∶2;副线圈电路中接有灯泡,灯泡的额定电压为220 V,额定功率为22 W;原线圈电路中接有电压表和电流表.现闭合开关,灯泡正常发光.若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数,则

  • ().

图4-8-16


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  • 9.(单选)一个理想变压器,初级线圈的匝数为n1,a、b接交流电源,次级线圈匝数为n2,与负载电阻R相连接,R=40 Ω.图4-8-17中电压表的示数为100 V,初级线圈的电流为0.4 A.下列说法正确的是

  • ().

图4-8-17


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  • A.次级线圈中的电流的最大值为1 A

  • B.初级和次级线圈的匝数比n1∶n2=2∶5

  • C.如果将另一个阻值为R的电阻与负载电阻并联,图中电流表的示数为2 A

  • D.如果将另一个阻值为R的电阻与负载电阻串联,变压器消耗的电功率是80 W


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  • 10.(多选)某小型水电站的电能输送示意图如图4-8-18甲所示,发电机通过升压变压器和降压变压器向用户供电.已知输电线的总电阻为r,降压变压器原、副线圈的匝数比为n3∶n4=n∶1,降压变压器的副线圈两端电压如图4-8-18乙所示,降压变压器的副线圈与阻值R0=22 Ω的电阻组成闭合电路.若将变压器视为理想变压器,则下列说法正确的是

  • ().


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图4-8-18


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  • 失分点搜索

  • 失分点1:对交流电的产生、变化规律理解不透彻而出错.

  • 失分点2:对交流电图象的意义认识不清而出错.

  • 失分点3:对交变电流的“四值”理解不到位导致错误.

  • 失分点4:不能正确地分析变压器的动态变化问题而出错.


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  • 易失分案例

  • (2012·福建理综,14)如图4-8-19,理想变压器原线圈输入电压u=Umsin ωt,副线圈电路中R0为定值电阻,R是滑动变阻器. 和 是理想交流电压表,示数分别用U1和U2表示; 和 是理想交流电流表,示数分别用I1和I2表示.下列说法正确的是

  • ().

图4-8-19


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  • A.I1和I2表示电流的瞬时值

  • B.U1和U2表示电压的最大值

  • C.滑片P向下滑动过程中,U2不变、I1变大

  • D.滑片P向下滑动过程中,U2变小、I1变小


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  • 防范演练

  • (2012·山东理综,18)图4-8-20甲是某燃气炉点火装置的原理图.转换器将直流电压转换为图4-8-20乙所示的正弦交变电压,并加在一理想变压器的原线圈上,变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2, 为交流电压表.当变压器副线圈电压的瞬时值大于5 000 V时,就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体.以下判断正确的是

  • ().


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图4-8-20


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