高三物理第二轮6恒电流和交流电路.pdf

准兑市爱憎阳光实验学校板块电路问题恒电流和交流电路【知识特点】主要分析两种电路恒电流、交变电流的电路的特点、规律，和电路中各种元件的特性、用。【知识结构】见下一页。例题选讲【例 1】在如下图的电路中，当可变电阻 R 的阻值增大时A、AB 两点间的电压增大；B、AB 两点间的电压减小；C、通过 R 的电流 I 增大；D、通过 R 的电流 I 减少。解析：当R增大时，RAB增大，R总增大，有IE总r R，因E、r不变，R总增大总时，I总减小；而U端 E I总r，因E、r不变，I总减小，故U端增大；由U1 I总R1，因R1不变而I总减小，那么U1减小；由UAB U端U1，因U端增大而U1减小，故UABAB增大；由IR2UR，因UAB增大，R2不变，那么IR2增大；由IR I总 IR2，2因I总减小，IR2增大，IR减小。可见，当R增大时，UAB增大，I减小，应选项 A、D 正确。解后评析：电路中某一种的电阻发生变化，必造成电路其他也发生变化，真可谓“牵一发而动全身一般分析此类题的特点和步骤可如下进行1电路中某电阻增大减小，全电路的总电阻必增大减小2 由I ER r可得：干路电流必减小 增大，路端电压必增大 减小3再分析局部的电压、电流的变化。这样从局部全局再局部，必可奏效。【例 2】AB 间铺有通讯电缆，长为 L，它是由两条并在一起彼此绝缘的均匀导线组成的，通常称为双线电缆。在一次事故中经检查断是电缆上某处的绝缘保护层损坏，导致两导线之间漏电，相当于该处电缆的两导线之间接了一个电阻。检查人员经过下面的测量可以确损害处的位置：1令 B 端的双线断开，在 A 处测出双线两端间的电阻 RA；2令 A 端的双线断开，在 B 处测出双线两端间的电阻 RB；3在 A 端的双线间加一电压 UA，在 B 端用内阻很大的电压表测出双线间的电压 UB。试由以上测量结果确损害处的位置。解析：设双线电缆每单位长的电阻为r，漏电处距 A 端为x，漏电处的电阻为R，那么RA 2rx R，RUAB 2r(L x)R，由欧姆律可知 RUB2rxR，解以上三式消去r、R得x RAL(UAUB)(R。A RB)UA 2RAUB解后评析：这是一道放大了的，或可说是实用13的黑盒子问题。所谓“黑盒子问题24例如，右图所示的盒子中，有 1 个稳压电源和5 个同阻值的电阻，盒外标出 4 个接线柱，用伏特计测量各接线柱间的电压，得 U12=7V，U13=2V，U24=4V，U34=1V，试画出盒内电路图。这个问题与【例 2】可说只有“大、“小之分。试画一画。【例 3】放在绝缘水平面上的两条平行导轨 MN 和 PQ 之间宽度为 L，置于磁感强度为 B 的匀强磁场中，B 的方向垂直于导轨平面指向纸内，导轨左端接有阻值为 R 的电阻，其它电阻不计，导轨右端接有一电容为 C 的电容器，长为 2L 的金属棒 ab 放在导轨上与导轨垂直且接触良好。其 a 端放在导轨 PQ 上。现金属棒以 a 端为轴，以角速度沿轨道平面顺时针转过 90角，如下图。求这个过程中通过电阻 R 的总电量是多少？设导轨长度比 2L 长得多解析：当金属棒 ab 绕 a 转动时，由棒 ab 与 PM 围成的面积在增大，即穿过该平面的磁通量1在增大，同理棒 ab 与 QN 围成的面积中，穿过的磁通量2在减少。而当棒 ab 的 b 端滑离 MN 后，回路中就不再产生电动势了。那么当棒 ab 的 b 端恰好滑到 MN 时，可得=60，从=0到=60这个过程棒 ab 上产生的平均感电动势：而=60时，即 b 恰好落在 MN 上瞬间，产生的感电动势：方向均由 a 到 b此过程流过 R 的电量：qE11 I tt 3BL2R2R电容的充电量：q22 CE2 2CBL当金属棒 b 端滑过 MN 后，电路的电动势不存在了，那么电容 C 通过回路NMPQ 放电，故q2又通过了 R。通过 R 的总电量评析此题给出 B 的方向是无关紧要的，即使方向反过来指向纸外，结果还是一样的。注意电容器的充电量以末时刻电压计算。【例 4】某发电厂通过两条输电线向远处的用电设备供电。当发电厂输出的功率为 P0时，额电压为 U 的用电设备消耗的功率为 P1。假设发电厂用一台升压变压器 T1先把电压升高，仍通过原来的输电线供电，到达用电设备所在地，再通过一台降压变压器 T2把电压降到用电设备的额电压，供用电设备使用，如下图，这样改动后，当发电厂输出的功率仍为 P0，用电设备可获得的功率增加到 P2。试求所用升压变压器 T1原、副线圈的匝数比 N1/N2以及降压变压器 T2原、副线圈的匝数比 n1/n2各是多少？解析：未接变压器之前，可知回路的电流含电源电流IP10U此电流也为线路上的输电电流，设线路电阻为 R，可得P0 P21 I0R经变压器后，可知线路上的输电电流为 I2时，有P0 P22 I2R那么升压变压器 T1原、副线圈的匝数比N1I2N2I0代入2、3可得N1P0 P2N2P0 P1又用电设备的电流IP23U代入，可得I3P2PI01降压变压器 T2原、副线圈的匝数比代入7、4、5可得n1P2P0 P1n2P1P0 P2评析解多级变压器题即远距离输电，采用电流计算可达事半功倍之效。假设此题采用电压比计算，那么必须有四个电压值发电厂输出电压U0、输电线路两端的电压 U1、U2因线损有降压U，用电设备的电压U，那么思考和计算的难度都大大增加。练习题1、电源的电动势为 2V，说明了电源具有：A、把 2J 的其他形式的能转化为电能的本领B、在每秒内能把 2J 的其他形式的能转R2C化为电能的本领C、能使每 C 的电量具有 2J 的电能的本PR1领D、在每秒内能使每 C 的电量具有 2J 的V电能的本领2、如下图，当变阻器 R2的触头 P 向右滑动时，有A、电容器 C 内的电场强度增大B、电压表示数增大C、R1消耗的功率增大D、电源输出的功率一增大3、如下图是一个由电池、电阻 R 与平行板电容器ab组成的串联电路。在增大电容器两极板间距离的过程中ARA、电阻 R 中没有电流BB、电容器的电容变小C、电阻 R 中有从 a 流到 b 的电流D、电阻 R 中有从 b 流到 a 的电流4、把 6 个相同的小灯泡接成图甲、乙两种形式，调节变阻器 R1和 R2使灯R1R2泡都能正常发光，这时 R1和 R2消耗的UU电功率分别为 P（甲）（乙）1和 P2，那么 P1和 P2的大小关系为A、P1 3P2 B、P2 3P1C、P1 3P2 D、P2 3P15、电阻 R1、R2的 I-U 图线如下图。现将 R1、R2串联后接到电源上，当 R1上消耗的功率为 4W 时，R2上消耗的电功率是A、10W B、6WC、4W D、2W6、如下图的电路中，T 是一个理想变压器，原线圈匝数 N1=3000 匝，副线圈匝数 N2=300 匝，接在原线圈电路中A1A2的交流电源的电动势随时间变化的关EV1N1N2RV2系为e 311sin100tV，副线圈电路中的电阻R=44，电路中所有的电流表和电压表均是理想的，对电路的影响可忽略不计，除电阻R 外，其它的电阻均可忽略，那么这些电表的示数为：A、V1的示数约为 311VB、V2的示数约为 22VC、A1的示数约为 0.05ACD、A2的示数约为 0.707AaLb7、如图甲所示电路中，L 是电阻不计的电感器，CS是电容器，闭合电键 S 待电路到达稳状态后，在翻开电键S，LC 电路中将产生电磁振荡，如果规电感 L 中的电流方向从 a 到 b 为正，翻开电键的时刻 t=0，那么图乙中能正确表示电感中的电流 I 随时间 t 变化规律的是8、如下图的电路中，当滑动变阻器的滑动触点R1bR向 b 端Er移动时VR2aAA、伏特表 V 的读数增大，安培表 A 的读数减小；B、伏特表 V 和安培表 A 的读数都增大；C、伏特表 V 和安培表 A 的读数都减小；D、伏特表 V 的读数减小，安培表 A 的读数增大。9、如下图，在高 h 的范围内，有方向水平的匀L强磁场。在磁场上方有正方形金属框，边长为 LLh。线框落下，当下边进入磁场时，恰好做匀速h运动，那么下面给出两组选项1A、到线框完全进入磁场之前，线框做匀速运动B、线框完全进入磁场后，做自由落体运动C、线框下边出磁场后做匀速运动D、线框下边出磁场后做减速运动2A、到线框完全进入磁场的过程中，线框重力势能的减少量于回路中产生的电能 B、线框出磁场的过程，重力势能的减少量于回路中产生的电能 C、线框出磁场的过程，重力势能的减少量大于回路中产生的电能 D、线框出磁场的过程，重力势能的减少量小于回路中产生的电能10、如下图，两根很长的光滑平行的金属导轨，在一水平面内，其左端接有电容 C、阻值为Ra相距 L，放1R2R1和 R2的C电阻，金属棒 ab 与导轨垂直放置且接触良b好。整个装置放在磁感强度为 B 的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向上。现用大小为 F 的水平恒力拉棒 ab，使它们沿垂直于棒的方向向右运动。假设棒与导轨的电阻均不计，试求：1ab 的最大速度。2假设棒到达最大速度以后突然静止，那么棒在此瞬间受到的安培力的大小和方向。11、如下图，匀质材料制成的光滑圆环竖直放置，半径r=0.5m，这种材料单位长度的电阻R2/m；电阻值R108的轻质金属杆的一端连接一质量m 0.5kg的金属小球，球套在环上，接触良好，另一端可绕环圆心 O 轴无摩擦转动。环与转轴间接有电阻 R=2，接点 C 与 O 在同一水平线上，其他导线与小球的电阻不计。匀强磁场垂直环面，磁感强度B=2T。现让金属球从环的最高点 A 处无初速顺时针滑下，当球运动到最低点 D 的瞬时角速度A 4rad/s取g 10m2/s。求：CO1此时 D、O 间电压。D2小球从 A 运动至 D 的过程中回路里有R多少能量转化为电能？12、一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中1.0/10-2Wb以恒的角速度绕垂直于磁场方向的固轴转动，线圈O/2t/10-2s匝数-1.0n=100 匝，穿过线圈平面的磁通量随时间按正弦规律变化，如下图。发电机内阻r=5.0，外电路电阻R=95。求串联在外电路中的交流电表内阻不计的读数。13、利用太阳能电池这个能量转换器件将辐射能转换为电能的系统又称为光伏发电系统。光伏发电系统的直流供电方式有其极限性，绝大多数光伏发电系统均采用交流供电方式。将直流电变为交流电的装置称为逆变器。1逆变器将直流电变为交流电进行供电有哪些好处？请简要答复。2有一台内阻为1的太阳能发电机，供应一个照明用电。如下图，升压变压器匝数比 1：4，降压变压器匝数比 4：1，输电线总电阻 R=4，全校共 22 个班，每个班有“220V，40W电灯 6 盏，假设电灯正常发光，那么发电机的输出功率I2多大？发电机的电动势多U1U2U2U3大？输电效率是多少？假设使灯数减少一半并正常发光，发电机的输出功率是否减半？14、如下图，电动机和电炉并联接在电源上，电动机线圈电阻 R0=2，电炉电阻为 R，电源内阻 r=1，当开关 S 断开时，电源损耗的功率为 9W，且与外电路消耗的功率之比为 1：9，当开关 S 闭合时，电炉消耗的功率为 64W，求：1电源的电动势。2电动机转化为机械能的功率。15、如下图为一种测风力的仪器原理图。P 为金在一细长金属丝下面，O 为悬挂点，RRAO属球，悬挂00是保电CD源护电阻，是水平放置的光滑电阻丝，与细金属丝始终保持良好D接触。无风时细金属丝与电阻丝在 C 点接触，PC此时电路中电流为 I0，有风时细金属丝将偏转一角度，角与风力大小有关，风力方向水平向左，OC=h，CD=L，球质量为 m，电阻丝单位长度的阻值为 k，电源内阻和金属丝电阻均不计，金属丝偏转角时，电流表的示数为 I，此时风力大小为 F，试写出：1风力大小 F 与的关系式。2风力大小 F 与电流表的示数为 I的关系式。答案答案 1C；2AB；3BC；4B；5B；6BC；7B 8A；91AD2AD；101v1mFRB2L2，2f FR1R，方2向向右；111U=0.95V，24J；12IA=A；131可变压，实现远距离输电；可向多种家电供电；25.4kW250V972.68kW，减少了一半以上。141E 30V2P出 57.8W 151F mg tan，2F mg(I I0)(R0 KL)。KhI