2013高考物理 重點難點例析 專題15 直流電路和交流電路

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1、專題十五 直流電路和交流電路 重點難點 1．電路的動態(tài)變化． 進行動態(tài)分析的常見思路是：由部分電阻變化推斷外電路總電阻（）的變化，再由全電路歐姆定律討論干路電流的變化，最后再根據(jù)具體情況分別確定各元件上其他量的變化情況（使用的工具是部分電路歐姆定律、電路中各元件上的電壓關(guān)系和電流關(guān)系）． 2．電路故障分析：斷路的表現(xiàn)是電路的端電壓不為零而電流為零，一般是用電壓表測量電路中某兩點電壓，若電壓不為零，則說明這兩點與電源的連接完好，斷路點就在該兩點之間，這樣逐漸縮小測量范圍即可找到斷路點（用電流表也可類似得出）．短路的表現(xiàn)是電流不為零而電壓為零． 3．電源輸出的最大功率 電源輸出功

2、率最大的條件為：R＝r，即外電阻等于電源內(nèi)阻，此時的最大輸出功率為Pm＝，電源的效率為50%． 4．電流表和電壓表在電路中的作用：可分為兩種情形．①理想情況：電流表內(nèi)阻為零，電壓表內(nèi)阻可視為無窮大，都對電路沒有影響．在分析和計算時，常將電流表視為短路，將電壓表視為斷路；②實際情況：可將電流表看作阻值為其內(nèi)阻、能測量其本身電流的特殊電阻串入電路中，可將電壓表看作阻值為其內(nèi)阻、能測量其本身電壓的特殊電阻并入電路中． 5．交流電的有效值：有效值的概念是根據(jù)電流的熱效應(yīng)規(guī)定的，具有等效的含義．在交流電路中，電表的測量值，計算電功用的電流和電壓值，電器設(shè)備上所標(biāo)的額定電流和電壓值均指的是有效值．

3、6．理想變壓器： ①變壓器的輸入功率等于輸出功率，且輸出功率隨負(fù)載的變化而變化，輸入功率隨輸出功率變化而變化； ②由可知：，即變壓器副線圈兩端電壓由原、副線圈的匝數(shù)比和輸入電壓U1決定； ③變壓器副線圈上的電流由副線圈的輸出電壓和負(fù)載決定，即． 規(guī)律方法 【例1】在如圖所示的電路中，電源電動勢為E．設(shè)電流表的示數(shù)為I．電壓表的示數(shù)為U，電容器C所帶的電荷量為Q．將滑動變阻器R1的滑動觸頭P向上移動，待電流達(dá)到穩(wěn)定后，則與P移動前相比 （ AC ） A．若電源內(nèi)阻不可忽略，則U減小 B．若電源內(nèi)阻不可忽略，則I增大 C．若電源內(nèi)阻不可忽略，則Q減小 D．若電源

4、內(nèi)阻可以忽略，則Q減小 訓(xùn)練題如圖所示，兩只相同的白熾燈泡D1和D2串聯(lián)后接在電壓恒定的電路中．若D1的燈絲斷了，經(jīng)過搭絲后（搭絲后燈泡的電阻減小）仍然與D2串聯(lián)，重新接人原來的電路．假設(shè)在此過程中，燈絲電阻隨溫度變化的因素可忽略不計，且每只燈泡兩端的電壓均未超過其額定電壓．則此時每只燈泡所消耗的功率與原來各自的功率相比（　BC ） A．D1的功率變大　　　　　　 B．D1的功率變小 C．D2的功率變大　　　　　　 D．D2的功率變小 【例2】如圖所示是一個電熱器電路．指示燈、電鍵、電熱絲構(gòu)成串聯(lián)回路，接在電源上發(fā)現(xiàn)該電路有一個元件斷路、有一個元件短路，但不知道是哪個元件上有故障

5、，今用一個校驗電燈分別依次接在各處進行檢測，得到如下表所示的結(jié)果，請根據(jù)表格回答下列問題： 校驗次序 1 2 3 4 5 6 校驗接入點 af ab cd ef ad cf 發(fā)光情況 正常發(fā)光 不發(fā)光 發(fā)光不正常 不發(fā)光 發(fā)光不正常 正常發(fā)光 （1）由前兩次檢測可以知道： （2）由第三次檢測可以知道： （3）由以上檢測可以知

6、道： 斷路； 短路． 【解析】（1）第1次檢測，將電燈接在af點，正常發(fā)光，說明電路從電源→a→f→電源是連通的，即電源正常，且燈泡的額定電壓等于電源電壓．第2次檢測，將電燈接在ab點，不發(fā)光，說明電路不通，所以從前兩次檢測可判定：電源正常，電鍵或電熱絲斷路． （2）第3次檢測，將電燈接在cd點，發(fā)光但不正常，說明電路是通的，即指示燈、電熱絲沒有斷路． （3）第4次檢測，將電燈接在ef點，不發(fā)光，說明電路不通，綜上各次檢測可判定：電鍵斷路． 第5次檢測，將電燈接在ad點，發(fā)光但不正常，說明電路是通的，燈泡兩端電壓

7、小于電源電壓，所以電熱絲有電阻即是正常的． 第6次檢測，將電燈接在cf點，正常發(fā)光，說明電路是通的，燈泡兩端電壓等于電源電壓，而ac間電壓為零，即指示燈短路． 綜上所述，電路故障是：電鍵斷路，指示燈短路． 訓(xùn)練題圖為一電路板的示意圖，a、b、c、d為接線柱，a、d與220V的交流電源連接，ab間、bc間、cd間分別連接一個電阻．現(xiàn)發(fā)現(xiàn)電路中沒有電流，為檢查電路故障，用一交流電壓表分別測得b、d兩點間以及a、c兩點間的電壓均為220V．（　CD　） A．a(chǎn)b間電路通，cd間電路不通 B．a(chǎn)b間電路不通，bc間電路通 C．a(chǎn)b間電路通，bc間

8、電路不通 D．bc間電路不通，cd間電路通 【例3】如圖所示的電路中，電源電動勢E=9 V，電阻R1=2.5Ω，R2=3Ω，當(dāng)電阻箱Rx調(diào)到3Ω時，電流表的示數(shù)為2 A．求： （1）電源的內(nèi)電阻； （2）調(diào)節(jié)電阻箱，使電流表的示數(shù)為1.8 A時，電阻R2消耗的電功率． 【解析】（1）當(dāng)Rx=3Ω時，則電路外電阻為 由閉合電路歐姆定律有：． （2）調(diào)節(jié)電阻箱后，由閉合電路歐姆定律 有：（V）=3.6V 所以電阻R2消耗的電功率為=4.32W． 訓(xùn)練題在圖電路中，電源由6個電動勢為1.5 V、內(nèi)電阻為0.1Ω的電池串聯(lián)而成，R1為4.4Ω，R2為6Ω，變

9、阻器R3開始時接入電路的阻值為12Ω，R2的額定功率為3 W．問： （1）此時通過R1的電流是多大？ （2）此時電源的輸出功率是多大？ （3）為確保R2消耗的實際功率不超過它的額定功率，變阻器R3接入電路的阻值應(yīng)滿足什么條件？ 答案：（1）I=1A （2）P=8．4W （3）變阻器R3接入電路的阻值應(yīng)小于、等于17Ω 【例4】如圖所示，一理想變壓器原線圈匝數(shù)n1=1100匝，副線圈匝數(shù)n2=180匝，交流電源的電壓，電阻R=45Ω，電壓表、電流表均為理想電表，則（ BD ） A．交流電的頻率為50Hz B．A1的示數(shù)約為0.13A C．A2的示數(shù)約為1.1

10、A D．V的示數(shù)為36V 能力訓(xùn)練 1．在圖示電路的三根導(dǎo)線中，有一根是斷的，電源、電阻器R1、R2及另外兩根導(dǎo)線都是好的，為了查出斷導(dǎo)線，某學(xué)生想先將萬用表的紅表筆連接在電源的正極a，再將黑表筆分別連電阻器R1的b端和R2的c端，并觀察萬用表指針的示數(shù)，在下列選檔中，符合操作規(guī)程的是（ A ） A．直流10V擋 B．直流0.5A擋 C．直流2.5V擋 D．歐姆擋 2．電路如圖，電源內(nèi)阻不能忽略，R1＝10Ω，R2＝8Ω，開關(guān)接通1時，電壓表的示數(shù)U1＝2.0V，則當(dāng)開關(guān)接通2時，電壓表的示數(shù)可能是（ C ） A．2.2V B．2.0V

11、 C．1.8V D．1.6V 3．如圖所示，是測定兩個電源的電動勢E和內(nèi)電阻r實驗中得到的路端電壓U和電流I的圖線，則應(yīng)有　　?。? ACD ） A．當(dāng)I1=I2時，電源總功率P1=P2 B．當(dāng)I1=I2時，外電阻R1=R2 C．當(dāng)U1=U2時，電源輸出功率P出1＜P出2 D．當(dāng)U1=U2時，電源內(nèi)部消耗的電功率P內(nèi)1＜P內(nèi)2 4．如圖甲所示，一矩形閉合線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸ΟΟ′以恒定的角速度轉(zhuǎn)動，當(dāng)線圈平面與磁場方向平行時開始計時，線圈中產(chǎn)生的交變電流按照圖乙所示的余弦規(guī)律變化．在 t=時刻 （ CD ） A．線圈中的電流最大 B．

12、穿過線圈的磁通量為零 V C E r S R1 R2 R3 C．線圈所受安培力的力矩為零 D．線圈消耗的電功率為零 5．所示電路中，電源電動勢E=10V，內(nèi)阻r=1Ω，電容器電容C=40μF，電阻R1=R2=4Ω，R3=5Ω。接通電鍵S，待電路穩(wěn)定后，求： （1）理想電壓表V的讀數(shù)； （2）電容器的帶電量。 E r R1 R3 答案：當(dāng)開關(guān)合上后，等效電路如圖所示，這時電壓表測得 的是R3兩端的電壓U3，電容器兩端的電壓為R1兩端的電壓U1 （1）流過電路中的總電流 代入數(shù)據(jù)得I=1A U3=IR3 U3=5V （2）U1=IR1

13、 U1=4V C=Q/U1 Q=CU=1.6×10 -4C 6．如圖所示，電源的電動勢，內(nèi)阻不計，電阻，，電容器的電容，其中有一帶電微粒恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。若在工作的過程中，電阻突然發(fā)生斷路。電流表可看作理想電表。求： （1）帶電微粒加速度的大小和方向。 （2）從電阻斷路到電路穩(wěn)定的過程中，流經(jīng)電流表的電量。 答案：（1） 電容器兩端電壓為，帶電量（上板帶負(fù)電） 帶電微粒靜止 斷路后，電路穩(wěn)定后，電容器兩端電壓， 電容器帶電量為（上板帶正電） 帶電微粒的加速度，方向豎直向下。 （2）從電阻斷路到電路穩(wěn)定的

14、過程中，流經(jīng)電流表的電量 ： 電動機 I v0 7．如圖所示，是用直流電動機提升重物的裝置示意圖，電源電動勢E＝100V，內(nèi)電阻r1＝1，電動機的線圈電阻r2＝4。重物質(zhì)量m＝36kg，重物被電動機以v＝0.5m/s的速度勻速提起，不計重物運動中所受的阻力，取g＝10m/s2，試求：電路中的電流I和電源的輸出功率P。 答案：電源的輸出功率：P＝UI　 由閉合電路歐姆定律　E＝U＋I(xiàn)r1　 即　P＝I（E－Ir1）　 電動機的熱功率：P熱＝I 2r2 　電動機的輸出機械功率：P出＝mgv　　則：P＝mgv+I 2r2　 所以得：I2（r2＋r1）－IE＋mgv＝0 代入

15、數(shù)據(jù)化簡，得：I 2－20I＋36＝0 所以I＝2（A）?。↖＝18A舍去） 得P＝196（W） 8．一個矩形線圈在一勻強磁場中繞垂直于磁場方向的中心軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交變電動勢表達(dá)式為V，試求： (1)電動勢的最大值、有效值和頻率； (2)若矩形線圈是100匝，線圈平面面積為0.02m2，勻強磁場的磁感應(yīng)強度B是多少? (3)當(dāng)線圈平面從中性面開始轉(zhuǎn)過時，電動勢的瞬時值是多大? 答案：（1）將（V）　跟對應(yīng)比較，可知V 有效值： V＝220V 頻率：　 Hz＝50Hz （2）由得T＝0.5T （3）線圈從中性面轉(zhuǎn)過，即 V＝311×0.707V＝220V