专题七直流电路和交流电路

1、学案13直流电路和交流电路【考情分析】命融情况考杳点f课标全国山东浙江江苏安鸳广东北京天滓1213131312131?11121312131212131213I11交变电渣及其图象.有数值172D1513231D15理想变压器、电路动态分析17181714481644【考点预测】本学案包含直流电路的动态分析、电路故障的分析与判断、直流电路中能量转化问题、交变电流的产生和描述、 变压器的规律、远距离输电等知识点，是各地高考的热点，预计2014 年高考中仍会继续对该部分知识的考查，特别是交变电流有效值的计算、变压器的动态分析、电路知识与电磁感应的综合应用等知识点.从高考的考查重点不难看出，掌握电路的基本结 构和基本规律是应对本内容的关键.考题1对直流电路动态分析的考查【例1】 在某控制电路中，需要连成如图1所示的电路，主要由电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及电位器（滑动变阻器）R连接而成，L1、L2是红、绿两个指示灯，当 电位器的触头由弧形碳膜的中点逆时针滑向a端时，下列说法中正确的是（）A. L1、L2两个指示灯都变亮B. L1、L 2两个指示灯都变暗C. L1变亮，L2变

2、暗D. L1变暗，L2变亮解析 当电位器的触头由弧形碳膜的中点逆时针滑向a端时，电位器接入电路的电阻减小，根据串并联电路特点可知电路中总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可得干路电流增大，内阻分担电压增大，路端电压减小，通过其电流减小，L1灯变暗；由U1=I1R1及I1=I Il1可知R1分担电压增大，则 L2和R2两端电压减小，L2将因功率减小而变暗，选项B正确.答案 B【技巧方法】直流电路的动态变化分析技巧：（1）当电路中某一部分发生变化时，将引起电路中各处的电流和电压都随之发生变化，可谓牵一发而动全身判断此类问题时，应先由局部的变化推出总电流的变化、路端电压的 变化，再由此分析对其他各部分电路产生的影响，一般是先分析恒定电阻支路再分析变化电阻支路.（2）一个闭合电路就是一个整体，在研究电路的动态问题时，一定要弄清电路的串并联结构，同时要用整体的观点来看问题，还要善于转换思维的角度“电压不行看电流” .可直接应用“部分电路中R、I、U的关系”中的两个结论：任一电阻R阻值增大，必引起通过该电阻的电流I的减小和该电阻两端电压 U的增大，即RT-1LU T任一电阻R阻值增大，必将引起与之并联的

3、支路中电流I并的增大和与之串联的各电阻两I并T端电压U串的减小.即RT 一1 （U串J【突破练习】1 . （2013江苏4）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2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2A. 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增大越明显答案 C解析 由题意知，S两端的电压增大，则电路中的电流增大，接触药液的传感器的电阻变小，则A、B选项是错误的；将 S看做外电路，其余看做等效电源，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.2 .巨磁电阻（GMR）电流传感器可用来准确检测大容量远距离直流输电线路中的强电流，其原理利用了巨磁电阻效应.巨磁电阻效应是指某些磁性材料的电阻R在一定磁场作用下随磁感应强度 B的增加而急剧减小的特性. 如图3所示检测电路，设输电线路电流为1（不 是GMR中的电流），GMR为巨磁电阻，Ri、R2为定值

4、电阻，已知输电线路电流I在巨磁电阻GMR处产生的磁场的磁感应强度 B的大小与I成正比，下列有关说法正确的是A.如果I增大，电压表 Vi示数减小，电压表 V2示数增大 B.如果I增大，电流表 A示数减小，电压表 Vi示数增大 C.如果I减小，电压表 Vi示数增大，电压表 V2示数增大D.如果I减小，电流表A示数减小，电压表V 2示数减小答案 AD解析 如果I增大，输电线路电流 I在巨磁电阻GMR处产生的磁场的磁感应强度 B增大，GMR电阻值减小，回路中电流增大，电流表A示数增大，电压表 Vi示数减小，电压表V2示数增大，选项A正确，B错误；如果I减小，输电线路电流I在巨磁电阻GMR处产生磁场的磁感应强度 B减小，GMR电阻值增大，回路中电流减小，电流表 A示数减小，电压表 Vi示数增大，电压表 V2示数减小，选项 C错误，D正确.考题2对交变电流变化规律的考查【例2】（20i3山东i7）图4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

5、.以下判断正确的是图4A.电流表的示数为i0 AB.线圈转动的角速度为50兀rad/sC. 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审题突破电流变化的周期与线圈的转动周期相同.电流表测量的是电流的有效值.解析电流表测量的是电路中电流的有效值I = 10 A,选项A正确.由图象可知，T=0.02s,所以3= 2Tt= 100兀rad/s,选项B错误.t= 0.01 s时，电流最大，线圈平面与磁场方 向平行，选项C正确. t=0.02 s时，线圈所处的状态就是图示状况，此时R中电流的方向自左向右，选项 D错误.答案 AC【易混辨析】1.正弦式交变电流的变化规律（线圈在中性面位置开始计时 ）表达式图象磁通量二mCOs w H BScos w t04O电动势e= Emsin h NBSw sin cot-I电压REm u= Umsin 3 asin w tR+ rL电流Em i= Imsin 3 hsin w tR+ rj* q一1M2.对描述交变电流 “四值”的比较和理解正弦式交变电流的瞬时值、峰值、有效值、平均值的比较物理含义重要关系适用情况及说明

6、瞬时值父父电流某一时刻的值e= Emsin co t i= I msin co t计算线圈某时刻的受力情况或力矩的瞬时值峰值最大的眼值浮时Em=NBSoEm = N m co讨论电容器的击穿电压I =_Em.I mR+ r有效跟交变电流的热效应等对正（余）弦交流电后：E=Em2计算与电流热效应有关的量（如电功、电功率、热量等 ）电气设备“铭牌”上所标的值效的恒定电流值U = UmAj2I= Im/也一般是有效值保险丝的熔断电流为有效值交变电流图平均象中图线与时间轴所夹T = Bl vAE = n At计算通过电路横截面的电荷量值的面积与时_ T i =间的比值R+ r【突破练习】3 . （2013海南3）通过一阻值 R= 100 的电阻的交变电流如图5所示，其周期为1 s.电阻（）图5两端电压的有效值为A. 12 VB. 4 屈 VC. 15 VD. 8 也 V答案 B4 .如图6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的匀强阻R= 10 连接，与电阻R并联的交流电压表为理想电压表, 线圈中磁通量随时间t变化的图象.则磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO 匀速转

7、动，线圈的两端经集流环和电刷与电示数是10 V.图乙是矩形A.电阻R上的电动率为20 WB . 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 100大VD.通过R的电流i随时间t变化的规律是i = 1.41cos 50疝A答案 C解析电阻R上的电功率为P = %10 WR选项A错误；由题图乙知0.02 s时磁通量变化率最大，R两端的电压瞬时值最大，选项B错误；R两端的电压u随时间t变化的规律是u=14.1cos 100 7tt V,通过R的电流i随时间t的变化规律是i=u/R= 1.41cos 100疝A,选项C正确，D错误.5 .如图7所示，电阻不能忽略的矩形闭合导线框ABCD处于水平匀强磁场中，线框绕垂直于磁场的轴 OO匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈接有一只“22 V 6W”的灯泡.当灯泡正常发光时，线框输出电压u= 66M2sin 100击V.下列说法正确的图7A.线框转动的频率为 100 HzB.图示位置线框中产生的感应电动势最大C.变压器原、副线圈匝数之比为3： 1D.若副线圈再并联一个相同的灯泡，则闭合导线框的

8、功率为12 W答案 C解析由线框输出电压 u=6672sin 100疝V可知= 100兀rad/s,则线圈转动的频率 =詈2兀0, B项错误，从线=50 Hz,故A项错误；图示位置线圈处于中性面，故感应电动势为框输出电压 u = 66/2sin 100 7tt V可知：U m= 66y2 V,则U原=U有效=66 V ,灯泡正常,一 U 原 n1 3 , _发光，则U副=22 V,由变压器的电压规律 =3,故C正确；由于矩形闭合导线n2 1框ABCD的电阻不可忽略，则其电阻会发热，故闭合导线框的功率应大于12 W, D错误.考题3对变压器和远距离输电的考查【例3】如图8甲所示，电阻不计的矩形线框在匀强磁场B中绕垂直于磁场的轴以角速度3匀速转动，产生了如图乙所示的正弦交变电流.理想变压器的原、副线圈匝数之比为10 ： 1, Q为交流电压表，灯泡的电阻Rl = 10 Q,C为电容器，电容器的击穿电压为 23 V,开始时开关S处于断开状态.以下说法正确的是图8A. t=0.01 s时刻，穿过矩形线框的磁通量最大B. t=0.01 s时刻，电压表的示数为 0C.通过小灯泡的电流的变化频率为5 HzD.闭合开关S后，电容器会被击穿审题突破 当线圈经过中性面时，线圈的磁通量最大，感应电流为零.电压表测量的是变压器副线圈电压的有效值.交变电压的最大值超过电容器的击穿电压时，电容器将被击穿.解析 由题图乙可知，在t=0.01 s时，电压为0,此时磁通量的变化率最小，穿过线圈的磁通量最大，所以 A正确.电压表读数为副线圈电压的有效值，原线圈电压的有效值22 V,所以电压表为220 V,由变压器的电压与匝数成正比可得副线圈电压的有效值为的示数为22 V,所以B错误.由题图乙可知交流电

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