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第9講 恒定電流和交變電流,1.(2013江蘇單科，4)在輸液時，藥液有時會從針口流出體外，為了及時發(fā)現(xiàn)，設(shè)計了一種報警裝置，電路如圖1所示。M是貼在針口處的傳感器，接觸到藥液時其電阻RM發(fā)生變化，導(dǎo)致S兩端電壓U增大，裝置發(fā)出警報，此時( ),圖1,A.RM變大，且R越大，U增大越明顯 B.RM變大，且R越小，U增大越明顯 C.RM變小，且R越大，U增大越明顯 D.RM變小，且R越小，U增大越明顯,解析 由題意知，S兩端的電壓增大，則電路中的電流增大，藥液接觸傳感器的電阻變小，則A、B選項是錯誤的；將S看做外電路，其余看做等效電源，如右圖根據(jù)U＝E－Ir可判斷，同樣的變化電流，則內(nèi)阻越大電壓變化越大，因此答案為C。,答案 C,2.(多選)(2013江蘇單科，8)如圖2所示，理想變壓器原線圈接有交流電源，當(dāng)副線圈上的滑片P處于圖示位置時，燈泡L能發(fā)光。要使燈泡變亮，可以采取的方法有( ),圖2,A.向下滑動P B.增大交流電源的電壓 C.增大交流電源的頻率 D.減小電容器C的電容,解析 向下滑動P，變壓器副線圈電壓降低，燈泡變暗，A錯誤；增大交流電源電壓，副線圈電壓升高，燈泡變亮，B正確；增大交流電源頻率，電容器容抗減小，電流變大，燈泡變亮，C正確；減小電容器的電容，容抗增大，電流減小，燈泡變暗，D錯誤。 答案 BC,3.(2014江蘇單科，3)遠距離輸電的原理圖如圖3所示，升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2，電壓分別為U1、U2，電流分別為I1、I2，輸電線上的電阻為R。變壓器為理想變壓器，則下列關(guān)系式中正確的是( ),圖3,答案 D,4.(2015江蘇單科，1)一電器中的變壓器可視為理想變壓器，它將220 V交變電流改變?yōu)?10 V。已知變壓器原線圈匝數(shù)為800，則副線圈匝數(shù)為( ) A.200 B.400 C.1 600 D.3 200,答案 B,知識熱點 (1)應(yīng)用串、并聯(lián)電路規(guī)律以及歐姆定律對電路進行動態(tài)分析及對電功率的分析與計算。 (2)交變電流的產(chǎn)生、圖象以及“四值”應(yīng)用的考查。 (3)理想變壓器“三個關(guān)系”的考查。 (4)理想變壓器與遠距離輸電問題的綜合考查。 思想方法 (1)程序法 (2)等效法 (3)分析推理法 (4)守恒法,考向一 直流電路的分析,核心知識,規(guī)律方法,1.閉合電路動態(tài)變化的原因 (1)當(dāng)外電路的任何一個電阻增大(或減小)時，電路的總電阻一定增大(或減小)。 (2)若電鍵的通斷使串聯(lián)的用電器增多，總電阻增大；若電鍵的通斷使并聯(lián)的支路增多，總電阻減小。 (3)熱敏電阻或光敏電阻的阻值變化。,2.閉合電路動態(tài)分析的方法 基本思路是“局部→整體→局部” 流程圖：,1.按如圖4所示的電路連接各元件后，閉合開關(guān)S，L1、L2兩燈泡都能發(fā)光。在保證燈泡安全的前提下，當(dāng)滑動變阻器的滑片向左移動時，下列判斷正確的是( ),A.L1燈亮度不變 B.L1燈變亮 C.L2燈功率變小 D.L2燈變亮,圖4,解析 滑動變阻器的滑片向左移動時，電路中的總電阻減小，總電流增大，則L2燈變亮，L2燈功率變大。路端電壓減小，又L2燈兩端的電壓增大，故并聯(lián)電路兩端的電壓減小，則L1燈兩端的電壓減小，L1燈變暗。選項D正確。 答案 D,2.(多選)(2015北京模擬反饋)將如圖5所示裝置安裝在沿直軌道運動的火車車廂中，使桿沿軌道方向固定，就可以對火車運動的加速度進行檢測。閉合開關(guān)S，當(dāng)系統(tǒng)靜止時，穿在光滑絕緣桿上的小球停在O點，固定在小球上的變阻器滑片停在變阻器BC的正中央，此時，電壓表指針指在表盤刻度中央。當(dāng)火車在水平方向有加速度時，小球在光滑絕緣桿上移動，滑片P隨之在變阻器上移動，電壓表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。已知當(dāng)火車向左加速運動時，電壓表的指針向右偏。則( ),A.電壓表指針向左偏，說明火車可能在向右做加速運動 B.電壓表指針向右偏，說明火車可能在向右做加速運動 C.電壓表指針向左偏，說明火車可能在向右做減速運動 D.電壓表指針向右偏，說明火車可能在向右做減速運動,圖5,解析 電壓表指針向左偏，說明火車加速度向右，火車可能在向右做加速運動，也可能在向左做減速運動，選項A正確，C錯誤；電壓表指針向右偏，說明加速度向左，火車可能在向左做加速運動，也可能在向右做減速運動，選項B錯誤，D正確。 答案 AD,3.(多選)(2015四川成都一診)如圖6所示的電路中，電源的電動勢E和內(nèi)阻r一定，A、B為平行板電容器的兩塊正對金屬板，R1為光敏電阻。當(dāng)R2的滑動觸頭P在a端時，閉合開關(guān)S，此時電流表A和電壓表V的示數(shù)分別為I和U。以下說法正確的是( ),A.若僅將R2的滑動觸頭P向b端移動，則I不變，U增大 B.若僅增大A、B板間距離，則電容器所帶電荷量減少 C.若僅用更強的光照射R1，則I增大，U增大，電容器所帶電荷量增加 D.若僅用更強的光照射R1，則U變化量的絕對值與I變化量的絕對值的比值不變,圖6,答案 BD,4.(多選)(2015江蘇蘇州調(diào)研)如圖7所示，曲線C1、C2分別是純直流電路中內(nèi)、外電路消耗的電功率隨電流變化的圖線，由該圖可知下列說法正確的是( ),A.電源的電動勢為4 V B.電源的內(nèi)阻為1 Ω C.電源輸出功率最大值為8 W D.電源被短路時，電源消耗的功率為16 W,圖7,答案 ABD,考向二 交變電流的產(chǎn)生及描述,核心知識,1.,規(guī)律方法,1.交流電“四值”的應(yīng)用 (1)最大值：分析電容器的耐壓值； (2)瞬時值：計算閃光電器的閃光時間、線圈某時刻的受力情況； (3)有效值：電表的讀數(shù)及計算電熱、電功、電功率及保險絲的熔斷電流； (4)平均值：計算通過電路截面的電荷量。,2.書寫交變電流瞬時值表達式的基本思路 (1)確定正弦式交變電流的峰值，根據(jù)已知圖象讀出或由公式Em＝nBSω求出相應(yīng)峰值。 (2)明確線圈的初始位置，找出對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式。 ①若線圈從中性面位置開始轉(zhuǎn)動，e＝Emsin ωt ②若線圈從垂直中性面位置開始轉(zhuǎn)動，e＝Emcos ωt,1.圖8甲是小型交流發(fā)電機的示意圖，在勻強磁場中，一矩形金屬線圈繞與磁場方向垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖象如圖乙所示。發(fā)電機線圈內(nèi)阻為10 Ω，外接一只電阻為90 Ω的燈泡，不計電路的其他電阻，則( ),圖8,A.t＝0時刻線圈平面與中性面垂直 B.每秒鐘內(nèi)電流方向改變100次 C.燈泡兩端的電壓為22 V D.0～0.01 s時間內(nèi)通過燈泡的電荷量為0,答案 B,2.(2015四川理綜，4)小型手搖發(fā)電機線圈共N匝，每匝可簡化為矩形線圈abcd，磁極間的磁場視為勻強磁場，方向垂直于線圈中心軸OO′，線圈繞OO′勻速轉(zhuǎn)動，如圖9所示。矩形線圈ab邊和cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值都為e0，不計線圈電阻，則發(fā)電機輸出電壓( ),圖9,答案 D,3.(多選)(2015山東青島二中測試)一交流電流的圖象如圖10所示，由圖可知( ),圖10,A.用電流表測該電流其示數(shù)為14.1 A B.該交流電流的頻率為50 Hz C.該交流電流通過10 Ω電阻時，電阻消耗的電功率為1 000 W D.該交流電流瞬時值表達式為i＝14.1 sin (628t) A,解析 根據(jù)圖象知交流電的有效值為10 A，則電流表示數(shù)為有效值10 A，A項錯誤；周期T＝0.01 s，頻率為100 Hz，B項錯誤；通過10 Ω的電阻，電功率P＝I2R＝1 000 W，C項正確；瞬時值表達式為i＝Imsin ωt＝14.1sin (200πt) A＝14.1 sin (628t) A，D項正確。 答案 CD,4.(2015河北衡水中學(xué)質(zhì)檢)如圖11甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機的原理圖，其矩形線圈在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，繞垂直于磁場方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)的電刷與R＝10 Ω的電阻連接，與電阻R并聯(lián)的交流電壓表為理想電表，示數(shù)是10 V。圖乙是矩形線圈磁通量Φ隨時間t變化的圖象。則下列說法正確的是( ),圖11,A.電阻R上的電功率為20 W B.0.02 s時R兩端的電壓瞬時值為零 C.R兩端的電壓u隨時間t變化的規(guī)律是u＝14.1cos (100πt) V D.通過R的電流i隨時間t變化的規(guī)律是i＝cos (50πt) A 解析 由矩形線圈磁通量Φ隨時間t變化的圖象可知產(chǎn)生的交變電流周期為0.02 s，R兩端的電壓u隨時間t變化的規(guī)律是u＝14.1cos (100πt) V，選項C正確；0.02 s時線框中磁通量為零，R兩端的電壓瞬時值最大，為14.1 V；電阻R上的電功率為10 W，選項A、B錯誤；通過R的電流i隨時間t變化的規(guī)律是i＝1.41cos (100πt) A，選項D錯誤。 答案 C,圖12,答案 B,6.(2015遼寧沈陽期末)在勻強磁場中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，如圖乙所示，產(chǎn)生的交變電動勢隨時間變化規(guī)律的圖象如圖13甲所示，已知發(fā)電機線圈內(nèi)阻為1.0 Ω，外接一只電阻為9.0 Ω的燈泡，則( ),圖13,A.電壓表V的示數(shù)為20 V B.電路中的電流方向每秒改變5次 C.燈泡實際消耗的功率為36 W D.電動勢隨時間變化的瞬時值表達式為e＝20cos (5πt) V,答案 C,考向三 變壓器和遠距離輸電問題,核心知識,回路1：發(fā)電機回路 P1＝I1U1 回路2：輸送電路 I2＝I3＝IR，U2＝U3＋UR，P2＝PR＋P3 回路3：輸出電路 I4＝I用，U4＝U用，P4＝P用,規(guī)律方法,1.理想變壓器問題中的兩個“弄清” (1)弄清變量和不變量。如原線圈電壓不變，原、副線圈的匝數(shù)比不變，其他物理量可隨電路的變化而發(fā)生變化。 (2)弄清動態(tài)變化過程中的決定關(guān)系，如U2由U1決定，P1、I1由P2、I2決定。 2.理想變壓器問題的分析流程,1.在變電所，經(jīng)常要用交流電表去監(jiān)測電網(wǎng)上的強電流，使用的儀器是電流互感器，如圖所示的四個圖中，能正確反映其工作原理的是( ),解析 電流互感器是測電流的，應(yīng)串聯(lián)在火線上，故選項B、D錯誤；由變壓器電流關(guān)系n1I1＝n2I2，要使I2＜I1，須n2＞n1，故選項A正確。,A,2.(2015吉林長春三模)某研究小組成員設(shè)計了一個如圖14所示的電路，已知純電阻R的阻值不隨溫度變化，與R并聯(lián)的是一個理想的交流電壓表，D是理想二極管(它的導(dǎo)電特點是正向電阻為零，反向電阻為無窮大)。在A、B間加一,圖14,D,A.10 V B.20 V C.15 V D.14.1 V,3.(2015安徽蚌埠三縣聯(lián)誼二模)如圖15所示，理想變壓器原線圈的匝數(shù)n1＝1 100匝，副線圈的匝數(shù)n2＝110匝，R0、R1、R2均為定值電阻，原線圈接如圖所示的交變電壓，開始開關(guān)S處于斷開狀態(tài)，下列說法中正確的是( ),圖15,A.電壓表示數(shù)為22 V B.當(dāng)開關(guān)S閉合后，電壓表示數(shù)變大 C.當(dāng)開關(guān)S閉合后，電流表示數(shù)變大 D.當(dāng)開關(guān)S閉合后，變壓器的輸入功率減小,答案 C,4.(2015廣東理綜，15)如圖16為氣流加熱裝置的示意圖，使用電阻絲加熱導(dǎo)氣管，視變壓器為理想變壓器，原線圈接入電壓有效值恒定的交流電并保持匝數(shù)不變，調(diào)節(jié)觸頭P，使輸出電壓有效值由220 V降至110 V，調(diào)節(jié)前后( ),圖16,A.副線圈中的電流比為1∶2 B.副線圈輸出功率比為2∶1 C.副線圈的接入匝數(shù)比為2∶1 D.原線圈輸入功率比為1∶2,答案 C,5.(多選)(2015北京海淀區(qū)期末)如圖17是自耦變壓器的示意圖，負載變化時輸入電壓不會有大的波動，輸電線的電阻用R0表示。如果變壓器上的能量損失可以忽略，以下說法正確的是( ),圖17,A.開關(guān)S1接a，閉合開關(guān)S后，電壓表V示數(shù)減小，電流表A示數(shù)增大 B.開關(guān)S1接a，閉合開關(guān)S后，原線圈輸入功率減小 C.斷開開關(guān)S，開關(guān)S1接a時電流表的示數(shù)為I1，開關(guān)S1接b時電流表的示數(shù)為I2，則I1＞I2 D.斷開開關(guān)S，開關(guān)S1接a時原線圈輸入功率為P1，開關(guān)S1接b時原線圈輸入功率為P2，則P1＜P2,答案 AD,圖18,A.通過R0的電流的有效值為20 A B.降壓變壓器T2原、副線圈的電壓比為4∶1 C.升壓變壓器T1的輸出電壓等于降壓變壓器T2的輸入電壓 D.升壓變壓器T1的輸出功率大于降壓變壓器T2的輸入功率 解析 降壓變壓器副線圈兩端交變電壓的有效值為220 V，負載電阻R0為11 Ω，所以通過R0的電流的有效值是20 A，選項A正確；降壓變壓器T2的原、副線圈匝數(shù)之比為4∶1，所以降壓變壓器T2原、副線圈的電壓比為4∶1，選項B正確；升壓變壓器T1的輸出電壓等于降壓變壓器T2的輸入電壓加上輸電線上損失的電壓，選項C錯誤；升壓變壓器T1的輸出功率等于降壓變壓器T2的輸入功率加上輸電線上損失的功率，選項D正確。 答案 ABD,解決遠距離高壓輸電問題的兩個關(guān)鍵點： (1)抓住輸電的兩端——電源和用電器；分析一條線——輸電線；研究兩次電壓變換——升壓和降壓。 (2)以變壓器為界，將整個輸電線路劃分為幾個獨立的回路進行分析，注意原、副線圈的電壓、電流與匝數(shù)的關(guān)系及輸入功率和輸出功率的關(guān)系。,高頻考點九 通過理想變壓器考查交流電路的分析與計算,高考一般是將交變電流的產(chǎn)生、圖象、“四值”問題，理想變壓器，電能輸送等其中幾個點綜合在一起考查。要滿分解答應(yīng)注意以下三點： (1)交變電流的產(chǎn)生過程及表達形式。 (2)交變電流的圖象和交變電流的“四值”的應(yīng)用。 (3)理想變壓器的原理及遠距輸電的過程。,1.(3分)(2015南昌市二模)如圖19所示，有一矩形線圈的面積為S，匝數(shù)為N，內(nèi)阻不計，繞OO′軸在水平方向的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中以角速度ω做勻速轉(zhuǎn)動，從圖示位置開始計時。矩形線圈通過滑環(huán)接一理想變壓器，滑動觸頭P上下移動時可改變輸出電壓，副線圈接有可調(diào)電阻R，下列判斷正確的是( ),圖19,審題流程 第一步：抓關(guān)鍵點→獲取信息,答案 A,2.(4分)(多選)(2015江蘇南京、鹽城二模)如圖20甲為遠距離輸電示意圖，升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶100，降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為100∶1，遠距離輸電線的總電阻為100 Ω。若升壓變壓器的輸入電壓如圖乙所示，輸入功率為750 kW。下列說法中正確的有( ),圖20,A.用戶端交流電的頻率為50 Hz B.用戶端電壓為250 V C.輸電線中的電流為30 A D.輸電線路損耗功率為180 kW,答案 AC,1.(3分)如圖21甲是線圈繞垂直于磁場的軸在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時所產(chǎn)生的正弦交變電流圖象，把該交流電壓加在圖乙中變壓器的A、B兩端。已知理想變壓器原線圈Ⅰ和副線圈Ⅱ的匝數(shù)比為5∶1，交流電流表和交流電壓表均為理想電表，電阻R＝1 Ω，其他各處電阻不計，以下說法中正確的是( ),圖21,答案 D,2.(4分)(多選)(2015海南單科，10)如圖22，一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為4∶1，原線圈與一可變電阻串聯(lián)后，接入一正弦交流電源；副線圈電路中固定電阻的阻值為R0，負載電阻的阻值R＝11R0， 是理想電壓表，現(xiàn)將負載電阻的阻值減小為R＝5R0，保持變壓器輸入電流不變，此時電壓表的讀數(shù)為5.0 V，則( ),圖22,A.此時原線圈兩端電壓的最大值約為34 V B.此時原線圈兩端電壓的最大值約為24 V C.原線圈兩端原來的電壓有效值約為68 V D.原線圈兩端原來的電壓有效值約為48 V,答案 AD,