第8讲电路分析问题（解析版）.docx

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1、第8讲电路分析问题【选考真题】1. （2022浙江）下列说法正确的是（）A.恒定磁场对静置于其中的电荷有力的作用B.小磁针N极在磁场中的受力方向是该点磁感应强度的方向C.正弦交流发电机工作时，穿过线圈平面的磁通量最大时，电流最大D.升压变压器中，副线圈的磁通量变化率大于原线圈的磁通量变化率【解答】解：A、根据F=qvB可知，恒定磁场对静置于其中的电荷没有力的作用，故A错误；B、根据磁场方向的规定可知，小磁针N极在磁场中的受力方向是该点磁感应强度的方向，故B 正确；C、正弦交流发电机工作时，穿过线圈平面的磁通量最大时线圈处于中性面，此时磁通量最大， 磁通量变化率为零，感应电动势为零、电流为零，故

2、C错误；D、升压变压器中，如果不漏磁，则副线圈的磁通量变化率等于原线圈的磁通量变化率，如果漏 磁，则副线圈的磁通量变化率小于原线圈的磁通量变化率，故D错误。故选：Bo2.（2022浙江）如图所示，甲图是一种手摇发电机及用细短铁丝显示的磁场分布情况，摇动手柄可 使对称固定在转轴上的矩形线圈转动；乙图是另一种手摇发电机及磁场分布情况，皮带轮带动固 定在转轴两侧的两个线圈转动。下列说法正确的是（）A.甲图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场B.乙图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场C.甲图中线圈转动时产生的电流是正弦交流电D.乙图线圈匀速转动时产生的电流是正弦交流电【解答】解：A.甲图中细短铁丝显示的磁场

3、分布均匀，则线圈转动区域磁场可视为匀强磁场， 故A正确；B.乙图中细短铁丝显示的磁场分布不均匀，则线圈转动区域磁场不能看成匀强磁场，故B错误；C.根据发电机原理可知甲图中线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的转轴匀速转动时才能产生正弦交 流电，故C错误；D.乙图中是非匀强磁场，则线圈匀速转动时不能产生正弦交流电，故D错误；故选：Ao遮U= 挈，根据Em = NBSo),穿过线圈的最大磁通量为=第二晶，故C错误；D、从图示位置开始计时，线圈产生的电动势的瞬时表达式为e=Emcos3t=(Ucoscnt,故D正 确；故选：BDo练习6手机无线充电技术越来越普及，图甲是某款手机无线充电装置，其工作原理如图乙所

4、示，其中送电线圈和受电线圈的匝数比Ni： N2 = 5：1,两个线圈中所接电阻的阻值均为R。当ab间 接上220V的正弦交变电流后，受电线圈中产生交变电流实现给手机快速充电，这时手机两端的 电压为5V,充电电流为2A。若把装置线圈视同为理想变压器，则下列说法正确的是()A.若充电器线圈中通以恒定电流，则手机线圈中将产生恒定电流B.流过送电线圈与受电线圈的电流之比为5： 1C.快速充电时，受电线圈cd两端的输出电压为42.5VD.若送电线圈中电流均匀增加，则受电线圈中电流也一定均匀增加【解答】解：A、若充电器线圈中通以恒定电流，产生恒定的磁场，故手机线圈中不会产生恒定 电流，故A错误；B、由题意

5、ni： n2=5：1,根据可知送电线圈的电流小于受电线圈的电流，故B错12 九 15误；C、已知手机两端电压U手=5V,充电电流I手= 2A, Uab=220V又1Iab=5I手= 0.4AUab 一 IabR = 5Ucd,Ucd - I 手 R = U 手,联立解得Ucd=42.5V故C正确；D、若送电线圈中电流均匀增加，则受电线圈中电流为恒定电流，故D错误；故选：Co考点四远距离输电例题4随着经济发展，用电需求大幅增加，当电力供应紧张时，有关部门就会对部分用户进行拉 闸限电。如图是远距离输电的原理图，假设发电厂输出电压恒定不变，输电线的电阻为R,两个变压器均为理想变压器。在某次拉闸限电后

6、（假设所有用电器可视为纯电阻）电网中数据发生变化，下列说法正确的是（）A.降压变压器的输出电压U4减小了B.升压变压器的输出电流12增加了C.输电线上损失的功率减小了D.发电厂输出的总功率增加了【解答】解：AB、拉闸限电后，用电器减少，用户并联支路减少，用户端总电阻增加，降压变压 器副线圈电流14减小，降压变压器原副线圈匝数不变，则降压变压器原线圈电流减小，即12 = 13 减小，输电线电阻不变而输电线电流减小，则输电线上的电压损失AU减小，由于发电厂输出电 压U1恒定，输送电压U2也恒定，根据U2= AU+U3可知U3增力口，U4也增加，故AB错误；C、输电线损失的功率AP=I22r,12减

7、小而R不变，则输电线上损失的功率减小了，故C正确;D、12减小，11也随着减小，发电厂输出电压U1恒定，所以发电厂输出总功率P=U1I1减小，故 D错误。故选：Co练习刀（多选）小型发电厂输出电压为 =220V2s/nl007rt （V）的交流电，经过升压变压器输送 到较远的地区后，再经过降压变压器输送给用户使用，如图所示。已知变压器都是理想变压器， 升压变压器和降压变压器的匝数比分别为1：n和m：1,下列说法中正确的是（）A.由于输电线有电阻，升压变压器原线圈功率大于副线圈功率B.升压变压器原线圈中的交流电的频率一定等于降压变压器中副线圈中交流电的频率C.若要用户得到的电压有效值也为220V

8、,升压变压器原线圈中的电流将小于降压变压器中副 线圈中的电流D.若要用户得到的电压有效值也为220V,则mn【解答】解：A、理想变压器不消耗功率，故升压变压器原线圈功率等于副线圈功率，故A错误； B、理想变压器不会改变交流电的频率，所以升压变压器原线圈中的交流电的频率一定等于降压 变压器中副线圈交流电的频率，故B正确；C、在输送过程中，由于输线线路有电阻，故会损失部分功率，则P升入=P降出+/SP,再由P=UI 可知，升压变压器原线圈中的电流将大于降压变压器中副线圈中的电流，故C错误；D、升压变压器初级电压有效值为Ui=220V,则升压变压器次级电压为U2,则根据变压之比等 于线圈匝数之比有：

9、当=%由于导线上有电压损失，则降压变压器的原线圈电压U3小于U2,而输出电压U4 = 220V,由题意可知，=m,则可知，m13,可得变形得/2+A/31ai2+ai1-=Ri+r3Rr+r- r29=在，可见聆不变，故C错误;| = r,不变，故D正确。D、Ri是定值电阻,则翳=Ri,不变;0 U2=E - Hr,则第故选：Do3.(多选)某品牌的电动汽车电池储能为60kWh,充电电压为400V,充电电流为35A,充电效 率为95%,该电动汽车以108km/h的速度匀速行驶时，机械能转化效率为90%,可匀速行驶 388.8km,则该电动汽车()A.充电时间约为4.5hB.匀速行驶时输出的功率

10、为10kWC.匀速行驶时每秒消耗的电能为1.5X1041D.匀速行驶时所受的阻力大小为500N【解答】解：A、充电功率为：Pc = UI=400VX35A = 14kW因为充电效率是95%,设充满电所需的时间为tc,则有：PctcX95% = W代入数据解得：tc=4.5h,故A正确；B、以 108km/h 行驶 388.8km 所用的时间为：t = = 108km/h = 3-6/l因为机械能转化效率为90%,设匀速行驶时电池的输出功率为P,则有:Pt=WX90%代入数据解得：P=15kW,故B错误；C、匀速行驶时系统消耗的总功率为：Pi =9=6黑戈=16.7kW t D.Ofl所以每秒消

11、耗的电能为：名=P1 t = 1.67 x 104iy x Is = 1.67 x 1。4/,故c错误；D、匀速行驶时，牵引力等于阻力，设牵引力为F,由P=Fv可得：F = =燃霏= 500N,所以阻力的大小为500N,故D正确。故选：ADo4.（多选）如图所示，电源由几个相同的干电池组成。合上开关S,变阻器的滑片从A端滑到B 端的过程中，电路中的一些物理量的变化如图甲、乙、丙所示，图甲为电压表示数与电流表示 数关系，图乙为干电池输出功率跟电压表示数关系，图丙为干电池输出电能的效率n与变阻器 接入电路电阻大小的关系。不计电表、导线对电路的影响，则（）A.串联电池的总电阻为2QB.串联的干电池节

12、数为6节C.变阻器的总电阻为8。D.乙图上b点的横坐标为3【解答】解：A、由甲图可知，短路电流I = 3A,电源的内组=彳=基 由乙图可知，当外电阻与 电源的内电阻相等时，电源的输出功率最大，此时外电压U= 最大输出功率p=哈=M =4.5W, 联立解得：E=6V, r=2C,故A正确；B、由于一节干电池的电动势为L5V,可知串联的干电池节数为4节，故B错误;C、由丙图可知，电源的最大效率为0.8,效率=胃=卷=R _ 1R+r - 1+J=0.8,外电阻越大，电源的效率越大，可解得滑动变阻器的总阻值：R = 8Q,故C正确;D、当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，此时外电压U=4=31Z,

13、可知乙图横坐标为3,故D正确。故选：ACDo5.如图所示的电路中，定值电阻Ro与电源内阻r的阻值相等，各表均为理想电表。向左移动滑动变阻器的滑片P时各表示数的改变量分别为Ah、AI2和AU,正确的是（）A.三块表的示数都减小B.电源的输出功率先增大后减小C.当为定值D. A Ii r时，电源的输出功率随外电阻的增大而减小，因为Ro=r,所以外电阻Rh2.4X 109kW*h,故 C 错误。D、由题意可知某风力发电机在风速为9m/s时，输出电功率为405kWEl o由 p=干=NlpAv*5v_Plv3 93说 63pi = 120kW若风场每年有5000h风速在6lOm/s的风能资源，则该发电

14、机年发电量E=prt=120kWX5000h = 6.0X 105kW*h,故 D 正确；故选：D。5.（2022浙江）某节水喷灌系统如图所示，水以vo=15m/s的速度水平喷出，每秒喷出水的质量为 2.0kgo喷出的水是从井下抽取的，喷口离水面的高度保持H = 3.75m不变。水泵由电动机带动, 电动机正常工作时，输入电压为220V,输入电流为2.0A。不计电动机的摩擦损耗，电动机的输 出功率等于水泵所需要的输入功率。已知水泵的抽水效率（水泵的输出功率与输入功率之比）为 75%,忽略水在管道中运动的机械能损失，则（）A.每秒水泵对水做功为75JB.每秒水泵对水做功为225JC.水泵输入功率为

15、440WD.电动机线圈的电阻为10。【解答】解：AB、水泵的输出功率P山=?=加华解得P出= 300W,即做功为300L故AB错误；C、由水泵的抽水效率关系75%P入= Ph3解得P入=400W,故C错误；D、 P 内=P 总-P 入=11 - P 入又P内=PR解得R=10Q,故D正确。故选：Do【要点提炼】一、理清直流电路知识体系二、正弦交变电流“四值”的理解与应用三、理想变压器和远距离输电1 .明确变压器各物理量间的制约关系2 .明辨远距离输电过程的3个问题(1)输电线上的电流：1=3=会。(2)电压损耗：输电线路上I2 = Ir =13,总电阻R导致的电压损耗Ur = U2 U3 =

16、IrR。输送电压一 定时，用电器增多，则降压变压器的输出电流变大，输电线上的电流增大，电压损耗增大。(3)输电线上损失的功率：P损=产1线=会)1线=|=1；损I。输电线上的损失功率必须与输电 线上的电流和电压相对应，不要把输电线上的输电电压U和输电导线上损失的电压AU相混淆，不 U2能用公式p=计算输电线上损失的功率。K【方法指导】一、两种物理思想1 等效思想：等效电路、等效电源；2 .守恒思想：理想变压器的输入功率等于输出功率。二、直流电路动态分析的常用方法基本思路为“部分整体一部分”。【例题精析】考点一直流电路的分析与计算例题1道路压线测速系统，不仅可以测速，也可以测量是否超载，其结构原

17、理电路可以理解为如 图甲所示由一个电源，一个灵敏电流计与传感器连接，一个电容和一个保护电阻R组成，感应 线连接电容器的其中一块极板上，如果车轮压在感应线上会改变电容器两板间的距离，并会使 灵敏电流计中产生瞬间电流，压力越大，则电流峰值也会越大，如果汽车的前、后轮先后经过 感应线，回路中产生两脉冲电流，如图乙所示，电子眼就会拍照。如果以顺时针方向为电流正 方向，则()A.汽车压线时，电容器板间距离变小B.车轮经过感应线过程中电容器先充电后放电C.增大电阻R值，可以使电容器稳定时的带电量减小D.如果车轮间距是2.5m,则可估算车速约为7.7m/s【解答】解：A、汽车压线时，由图乙可知电流方向沿顺时

18、针方向，而电容器上极板带负电，下极 板带正电，说明此时电容器在放电，电容器电荷量减小。由于电容器电压等于电源电压不变，则 由Q=CU知电容器的电容减小。根据电容的决定式C=2之可知，汽车压线时，电容器板间距离d变大，故A错误；B、由图乙可知电流先沿顺时针方向后沿逆时针方向，则电容器先放电后充电，故B错误；C、电阻R的作用是为了保护电路，防止电流过大而损坏灵敏电流计，阻值大小对电容器的电容 大小没有影响，从而对电容器稳定时的带电量没有影响，故C错误D、由图乙可知，前后轮经过传感器的时间间隔为t=0.325s,则汽车是速度为v=。= 焉m/s 7.7m/s,故D正确。故选：Do练习1如图所示为小明

19、同学家里购买的一款扫地机器人，工作过程遇电量不足20%时，会自动返 回基座充电.小明同学仔细翻阅了这款扫地机器人的说明书，发现其工作参数如下表所示，则 该扫地机器人（）机器人吸尘器电池14.4V/5200mAh锂离子电池产品重量约4.7kg无线连接WiFi智能快连额定电压14.4V额定功率68W充电时间V6小时A.电阻一定为3.05QB.实际工作电流一定为4.72AC.充满电后正常工作的时间一定为l.lhD.以额定功率工作时每分钟消耗电能一定为4080J【解答】解：AB、由铭牌知，扫地机器人工作的额定电压为U=8V,额定功率为P=14.4W,则 额定电流为：1=与=等A=4.72A,实际工作电

20、流不一定等于额定电流；机器人不是纯电阻用电 器，所以其电阻：=3.05H,故AB错误；C、根据电池容量 5200mAh 可知，电量为：q=5200 X 10- 3 X 3600C = 18720C由于机器人工作过程遇电量不足20%时，会自动返回基座充电，所以充满电后正常工作的时间为:t=式1一片）= 187 jO8O%s=0 88h,故 C 错误；14. /，D、以额定功率工作时每分钟消耗电能为：E=Pt=68X60J=4080J,故D正确。故选：Do练习2为了节能和环保，一些公共场所用光敏电阻制作光控开关来控制照明系统，如图为电路原 理图。图中，直流电源电动势为3V,内阻可不计，R为可变电阻

21、，Rg为光敏电阻，其在不同照 度下的阻值如表（照度是描述光的强弱的物理量，光越强照度越大，lx是它的单位）。若控制开关两端电压升至2V时将自动开启照明系统，则以下说法正确的是( )照度/lx0.20.40.60.81.01.2电阻RG/kfi754028232018A.若将R接入电路的阻值调整为20kC,则当照度降低到l.Olx时启动照明系统B.若要使照明系统在照度降低到0.81X时启动，则要将R接入电路的阻值调整为46k。C. R接入电路的阻值不变时，照度越大，控制开关两端的电压越大D.若要在光照更暗时启动照明系统，应将R接入电路的阻值调大【解答】解：A、若将R接入电路的阻值调整为20kQ,

22、当照度降低到LOlx时，光敏电阻阻值为20kfi,则控制开关两端的电压为1.5V,小于2V,所以，不能启动照明系统，故A错误;B、若要使照明系统在照度降低到0.81X时启动，此时光敏电阻阻值为23k。，根据膏=零得R=UrRg _UrgWx23kn2V= 11.5kl,即要将R接入电路的阻值调整为11.5kC,故B错误;C、R接入电路的阻值不变时，照度越大，光敏电阻阻值越小，光敏电阻与照明系统并联的阻值越小，根据串联电路中电压与电阻成正比，可知，控制开关两端的电压越小，故C错误;D、在光照更暗时启动照明系统，此时光敏电阻阻值较大，光敏电阻与照明系统并联的阻值较大, 控制开关两端的电压较大，所以

23、，若要在光照更暗时启动照明系统，应将R接入电路的阻值调大,故D正确。故选：Do考点二交变电流的分析与计算例题2如图所示，矩形线框的匝数为N,面积为S,线框所处磁场可视为匀强磁场，磁感应强度大 小为B,线框从图示位置开始绕轴00,以恒定的角速度3沿逆时针方向转动，线框一端接换 向器，通过电刷和外电路连接。理想变压器原、副线圈的匝数比为3： 1,定值电阻Ri、R2的阻 值均为R,忽略线框以及导线的电阻。下列说法正确的是（）A.图示位置时，线框产生的感应电动势为NBSo）B.通过电阻Ri的是交流电C.线框转一圈，通过电阻R1的电量为q=5N2B2S2a)2D.矩形线框的输出功率为-9R【解答】解：A

24、、矩形线框转到图示位置时，通过线框的磁通量最大，但磁通量变化率为0,则此时线框产生的感应电动势为0,故A错误B、线框从图示位置开始绕轴00以恒定的角速度3沿逆时针方向转动，产生交流电，由于线框一端接换向器，通过电阻R1的是直流电，故B错误C、线框转一圈，通过电阻Ri的电量为勺=等=型浮，故C错误 AKD、矩形线框转动时产生的感应电动势的最大值Em=NBSu),则有效值5=号=用言，定值电阻R1两端的电压等于理想变压器的输入电压，即Ui=E Jr2,2 d2 c2 2消耗的功率为Pi =3=N B厂由理想变压器的工作原理5 =九2可知“琮簧2a/2 r2 c2 2定值电阻R2消耗的功率为P2 =

25、第=N U J 八2ion矩形线框的输出功率为 n n n 5N282sP = P1+P2= QD,故 D 正确。yK故选：Do练习3如图所示，发电机两磁极N、S间的磁场可视为水平向右的匀强磁场，磁感应强度大小为 Bo线圈绕垂直磁场的水平轴00,匀速转动，线圈电阻不计，匝数为n,面积为S。发电机与 理想变压器原线圈连接，Q)为理想交流电压表。变压器的副线圈接有三条支路，每条支路接有 相同规格的小灯泡Li、L2和L3, Li串有电阻R, L2串有电感L, L3串有电容器C。当线圈以 30匀速转动时，三盏灯恰好亮度相同。下列判断正确的是()A.当330时，L2比L1亮B.当0)3()时，三盏灯的亮

26、度仍然相同C.当转速不变，增大变压器原线圈的匝数，三盏灯均变亮D.当线圈以30匀速转动到在图示位置时，电压表的示数为nBSo)o【解答】解：A、当3o）o时，电阻R不变，电感L的感抗增大，电容C的容抗减小，故三盏灯的亮度不相 同，故B错误。C、根据变压器的变压之比得：,当转速不变，增大变压器原线圈的匝数时，Ui不变，副 & n2线圈电压减小，三盏灯均变暗，故C错误。D、电压表测得是交流电压的有效值，当线圈以30匀速转动到在图示位置时，产生正弦交流电的 电动势的有效值为：E=越学由于线圈内阻不计，故电压表的示数为U=E=竺沪，故D错误。故选：Ao练习4 2016年底以来，共享单车风靡全国各大城市

27、。图甲为某品牌共享单车第一代产品，单车的 内部有一个小型发电机，通过骑行者的骑行踩踏，不断地给单车里的蓄电池充电，蓄电池再给 智能锁供电。单车内小型发电机发电原理可简化为图乙所示，矩形线圈abed的面积为O.OOln?,2V2共有100匝，线圈总电阻为1Q,线圈处于磁感应强度大小为的匀强磁场中，可绕与磁场方 71向垂直的固定对称轴00转动，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路阻值为9。电 阻连接，不计交流电流表的内阻。在外力作用下线圈以10nrad/s的角速度绕轴OO匀速转动 时，下列说法中正确的是（）A.交流电流表的示数是0.002AB.电阻R的发热功率是0.4WC.该交流发电机产生的

28、交流电的周期为0.2sD.当线圈平面和磁场方向平行时，线圈中的感应电流为零【解答】解：AB、线圈产生的最大感应电动势为Em=NBS（n=100x这xO.OOl x IOtt V = 2或V, TC有效值为E=2V,根据闭合电路的欧姆定律可知I=0.2A,电阻R产生的热功率为P= I2R=0.36W,故 AB 错误。C、父流电的周期T=0.2s,故C正确。（JL）D、当线圈平面和磁场方向平行时，线圈中的感应电流最大，故D错误。故选：Co考点三交变电流的产生与变压器例题3（多选）如图是进行变压器演示实验的示意图，在铁环上用刷有绝缘漆的铜丝绕制了匝数 分别为ni、n2的两个线圈。线圈ni与开关Si、干电池Ei、交流电源E2构成电路，交流电源E2 的电动势e=6Vsinl00m （V）