第8講 恒定電流與交變電流

1、第一部分第一部分專題四專題四電路與電磁感應(yīng)電路與電磁感應(yīng)知識互聯(lián)網(wǎng)知識互聯(lián)網(wǎng),達(dá)人寄語達(dá)人寄語科學(xué)復(fù)習(xí)、事半功倍科學(xué)復(fù)習(xí)、事半功倍“電路和電磁感應(yīng)電路和電磁感應(yīng)”是高考的是高考的“重頭戲重頭戲”，“力電綜合力電綜合”更有更有難度明確對象、過程及回路，應(yīng)用規(guī)律、方法和技巧，細(xì)上加細(xì)難度明確對象、過程及回路，應(yīng)用規(guī)律、方法和技巧，細(xì)上加細(xì)，慎之又慎慎之又慎，努力交一份完美的答卷努力交一份完美的答卷讓讓“對接對接”來得更猛烈些吧來得更猛烈些吧！青青春的火花在此刻閃爍！春的火花在此刻閃爍！第第 8 講講恒定電流和交變電流恒定電流和交變電流主要題型主要題型：選擇題或計(jì)算題：選擇題或計(jì)算題難度檔次難度檔次

2、：低檔難度或中檔難度低檔難度或中檔難度歐姆定律歐姆定律，串串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)并聯(lián)電路的特點(diǎn)，組合交組合交變變電流電流、變壓器變壓器、遠(yuǎn)距離輸電等考點(diǎn)遠(yuǎn)距離輸電等考點(diǎn)，一般不與其他模塊知識發(fā)生一般不與其他模塊知識發(fā)生綜合只考查知識的直接應(yīng)用，以簡單的分析、計(jì)算為主綜合只考查知識的直接應(yīng)用，以簡單的分析、計(jì)算為主高考熱點(diǎn)高考熱點(diǎn)1以電路圖設(shè)題考查歐姆定律、串并聯(lián)電路的特點(diǎn)及應(yīng)用、電以電路圖設(shè)題考查歐姆定律、串并聯(lián)電路的特點(diǎn)及應(yīng)用、電功率和直流電路的動態(tài)分析基本上是逢題必有圖功率和直流電路的動態(tài)分析基本上是逢題必有圖2正弦交流電正弦交流電瞬時(shí)值瞬時(shí)值 iImsin t，有效值有效值 IIm2、Im為

3、最大值，為最大值，周期周期 T1f、2T，一般交流電的特點(diǎn)、圖象一般交流電的特點(diǎn)、圖象3理想變壓器理想變壓器P入入P出出，頻率相等，頻率相等，U1U2n1n2，I1I2n2n1.U1U2I2I1(動態(tài)變化規(guī)律動態(tài)變化規(guī)律)4遠(yuǎn)距離輸電遠(yuǎn)距離輸電一、歐姆定律一、歐姆定律1部分電路歐姆定律部分電路歐姆定律I_2閉合電路的歐姆定律閉合電路的歐姆定律I_(1)路端電壓與電流的關(guān)系：路端電壓與電流的關(guān)系：U_.(2)路端電壓與負(fù)載的關(guān)系：路端電壓與負(fù)載的關(guān)系：UIRRRrE11rRE，路端電壓，路端電壓隨外電阻的增大而隨外電阻的增大而_，隨外電阻的，隨外電阻的_而減小而減小3電功、電功率電功、電功率(1

4、)電功電功 WqU_=純電阻純電阻I2Rt_電功率電功率 PWtUI =純電阻純電阻I2RU2R(2)在非純電阻電路中，在非純電阻電路中，WQ，其關(guān)系為：，其關(guān)系為：UItI2RtW其他其他二、交變電流二、交變電流1交流電的交流電的“四值四值”最大值最大值EmNBS計(jì)算電容器的耐壓值計(jì)算電容器的耐壓值瞬時(shí)值瞬時(shí)值eEmsin t計(jì)算閃光電器的閃光時(shí)間等計(jì)算閃光電器的閃光時(shí)間等正弦交流電正弦交流電的有效值的有效值EEm2電表的讀數(shù)及電表的讀數(shù)及計(jì)算電熱、電計(jì)算電熱、電功及保險(xiǎn)絲的功及保險(xiǎn)絲的熔斷電流熔斷電流平均值平均值EmNt計(jì)算通過導(dǎo)計(jì)算通過導(dǎo)體的電荷量體的電荷量2理想變壓器的基本關(guān)系式理想變

5、壓器的基本關(guān)系式(1)功率關(guān)系：功率關(guān)系：_(2)電壓關(guān)系：電壓關(guān)系：_若若 n1n2，為降壓變壓器；若，為降壓變壓器；若 n1P2DP2P33 (多選多選)如圖如圖 815 甲所示為一家用臺燈內(nèi)部電路簡圖甲所示為一家用臺燈內(nèi)部電路簡圖， 其中其中 R為保護(hù)電阻為保護(hù)電阻，L 為燈泡為燈泡，自耦變壓器左端所加正弦交流電電壓隨時(shí)間自耦變壓器左端所加正弦交流電電壓隨時(shí)間變化的關(guān)系圖象如圖變化的關(guān)系圖象如圖 815 乙所示下列敘述正確的是乙所示下列敘述正確的是()圖圖 815A滑片滑片 P 向上滑動過程中，燈泡亮度逐漸增大向上滑動過程中，燈泡亮度逐漸增大B滑片滑片 P 向上滑動過程中向上滑動過程中，

6、由于原由于原、副線圈中的電流與它們的副線圈中的電流與它們的匝數(shù)成反比，所以變壓器中電流減小匝數(shù)成反比，所以變壓器中電流減小C變壓器左端所加交流電的有效值為變壓器左端所加交流電的有效值為 220 VD 滑片處于線圈中點(diǎn)位置時(shí)滑片處于線圈中點(diǎn)位置時(shí)， 燈泡獲得的交流電壓的周期燈泡獲得的交流電壓的周期為為0.01s圖圖 8164(2012課標(biāo)，課標(biāo)，17)自耦變壓器鐵芯上只繞有一個(gè)線圈，原、副自耦變壓器鐵芯上只繞有一個(gè)線圈，原、副線圈都只取該線圈的某部分線圈都只取該線圈的某部分一升壓式自耦調(diào)壓變壓器的電路如圖一升壓式自耦調(diào)壓變壓器的電路如圖 816 所示，其副線圈匝數(shù)可調(diào)已知變壓器線圈總匝數(shù)為所示，

7、其副線圈匝數(shù)可調(diào)已知變壓器線圈總匝數(shù)為 1 900 匝匝；原線圈為原線圈為 1 100 匝匝，接在有效值為接在有效值為 220 V 的交流電源上的交流電源上當(dāng)變壓器輸當(dāng)變壓器輸出電壓調(diào)至最大時(shí)出電壓調(diào)至最大時(shí)，負(fù)載負(fù)載 R 上的功率為上的功率為 2.0 kW.設(shè)此時(shí)原線圈中電流設(shè)此時(shí)原線圈中電流有效值為有效值為 I1，負(fù)載兩端電壓的有效值為，負(fù)載兩端電壓的有效值為 U2，且變壓器是理想的，且變壓器是理想的，則則U2和和 I1分別約為分別約為()A380 V 和和 5.3AB380 V 和和 9.1AC240 V 和和 5.3AD240 V 和和 9.1A5 (2012安徽理綜安徽理綜， 23)

8、圖圖 817 甲是交流發(fā)電機(jī)模型示意圖甲是交流發(fā)電機(jī)模型示意圖 在在磁感應(yīng)強(qiáng)度為磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 的勻強(qiáng)磁場中的勻強(qiáng)磁場中，有一矩形線圈有一矩形線圈 abcd 可繞線圈平面內(nèi)可繞線圈平面內(nèi)垂直于磁感線的軸垂直于磁感線的軸 OO轉(zhuǎn)動，由線圈引出的導(dǎo)線轉(zhuǎn)動，由線圈引出的導(dǎo)線 ae 和和 df 分別與兩分別與兩個(gè)跟線圈一起繞個(gè)跟線圈一起繞 OO轉(zhuǎn)動的金屬圓環(huán)相連接轉(zhuǎn)動的金屬圓環(huán)相連接，金屬圓環(huán)又分別與兩金屬圓環(huán)又分別與兩個(gè)固定的電刷保持滑動接觸個(gè)固定的電刷保持滑動接觸， 這樣矩形線圈在轉(zhuǎn)動中就可以保持和外這樣矩形線圈在轉(zhuǎn)動中就可以保持和外電路電阻電路電阻 R 形成閉合電路圖乙是線圈的主視圖，導(dǎo)線形成

9、閉合電路圖乙是線圈的主視圖，導(dǎo)線 ab 和和 cd 分分別用它們的橫截面來表示別用它們的橫截面來表示已知已知 ab 長度為長度為 L1，bc 長度為長度為 L2，線圈以線圈以恒定角速度恒定角速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(只考慮單匝線圈只考慮單匝線圈)圖圖 817(1)線圈平面處于中性面位置時(shí)開始計(jì)時(shí)線圈平面處于中性面位置時(shí)開始計(jì)時(shí)， 試推導(dǎo)試推導(dǎo) t 時(shí)刻整個(gè)線圈時(shí)刻整個(gè)線圈中的感應(yīng)電動勢中的感應(yīng)電動勢 e1的表達(dá)式；的表達(dá)式；(2)線圈平面處于與中性面成線圈平面處于與中性面成0夾角位置時(shí)開始計(jì)時(shí)，如圖丙所夾角位置時(shí)開始計(jì)時(shí)，如圖丙所示，試寫出示，試寫出 t 時(shí)刻整個(gè)線圈中的感應(yīng)電動勢時(shí)刻整個(gè)線圈

10、中的感應(yīng)電動勢 e2的表達(dá)式；的表達(dá)式；(3)若線圈電阻若線圈電阻為為r， 求線圈每轉(zhuǎn)動一周電求線圈每轉(zhuǎn)動一周電阻阻R上產(chǎn)生的焦耳熱上產(chǎn)生的焦耳熱 (其其它電阻均不計(jì)它電阻均不計(jì))【高考必備】【高考必備】一、一、1.UR2.ERr(1)EIr(2)增大增大減小減小3(1)UItU2Rt二、二、2.(1)P入入P出出(2)U1U2n1n2(3)I1I2n2n1【考向聚焦】【考向聚焦】預(yù)測預(yù)測 1答案答案A解析解析本題考查電路的動態(tài)分析本題考查電路的動態(tài)分析， 解決本題的關(guān)鍵是由總電壓或解決本題的關(guān)鍵是由總電壓或總電流得到各支路的電壓或電流滑動變阻器的滑片總電流得到各支路的電壓或電流滑動變阻器的滑

11、片 P 向向 a 端移動端移動時(shí)時(shí)，連入電路的電阻減小連入電路的電阻減小，整個(gè)回路的總電阻減小整個(gè)回路的總電阻減小，根據(jù)閉合電路歐根據(jù)閉合電路歐姆定律姆定律 IERr可知可知，干路電流干路電流 I 增大增大，即即 A1的示數(shù)增大的示數(shù)增大；再利用并再利用并聯(lián)電路的特點(diǎn)可知，聯(lián)電路的特點(diǎn)可知，A2的示數(shù)也增大；的示數(shù)也增大；又路端電壓又路端電壓 U1EIr，I 增大，增大，U1減小，即減小，即 V1的示數(shù)減??；的示數(shù)減小；V2兩端的電壓為兩端的電壓為 U2EI(rR并并)， I 增大增大， U2減小減小， V2的示數(shù)減小的示數(shù)減小預(yù)測預(yù)測 2解析解析(1)因?yàn)橐驗(yàn)?EmNBS，2n，其中其中 n

12、300 r/min5 r/s，代入數(shù)據(jù)可得代入數(shù)據(jù)可得10 rad/s，Em100 V若從線圈處于中性面時(shí)開始計(jì)時(shí)，則若從線圈處于中性面時(shí)開始計(jì)時(shí)，則 eEmsin t，所以電動勢，所以電動勢的瞬時(shí)值表達(dá)式為：的瞬時(shí)值表達(dá)式為：e100sin 10t V.(2)兩電表的示數(shù)為交流電的有效值：兩電表的示數(shù)為交流電的有效值：IERrEm2 Rr 5 2A，URIR45 2 V.(3)當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過160s 時(shí)，電動勢的瞬時(shí)值時(shí)，電動勢的瞬時(shí)值e100sin10160 V50 V.(4)線圈轉(zhuǎn)過線圈轉(zhuǎn)過 t130s 的過程中的過程中， 通過電阻通過電阻 R 的電荷量為的電荷量為： qItERr

13、tNtRrtNRr，而，而12BS1cos3 12BS，綜合解得綜合解得 qNBS2 Rr 12C.(5)線圈勻速轉(zhuǎn)動一周，外力做功與電流做功相等，計(jì)算電功時(shí)線圈勻速轉(zhuǎn)動一周，外力做功與電流做功相等，計(jì)算電功時(shí)必須運(yùn)用交流電的有效值，即必須運(yùn)用交流電的有效值，即 WE2RrT100 J.答案答案(1)e100sin(10t)V(2)5 2A45 2 V(3)50 V(4)12C(5)100 J【例【例 3】答案答案C解析解析交流電表的示數(shù)為有效值交流電表的示數(shù)為有效值，故故 A、B 兩項(xiàng)均錯(cuò)誤兩項(xiàng)均錯(cuò)誤；P 向下向下滑動過程中，滑動過程中，R 變小，由于交流電源、原副線圈匝數(shù)不變，變小，由于交

14、流電源、原副線圈匝數(shù)不變，U1、U2均不變，所以均不變，所以 I2U2R0R變大，由變大，由I1I2n2n1，得，得 I1n2n1I2變大，故變大，故 C 項(xiàng)項(xiàng)正確、正確、D 項(xiàng)錯(cuò)誤項(xiàng)錯(cuò)誤預(yù)測預(yù)測 3答案答案BD解析解析當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出的電壓發(fā)生波動，使當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出的電壓發(fā)生波動，使 V1示數(shù)小于正常值，示數(shù)小于正常值，用電器不變時(shí)，由用電器不變時(shí)，由U1n1U2n2知，應(yīng)增加知，應(yīng)增加 n2.A 錯(cuò)誤；當(dāng)發(fā)電機(jī)、用電器錯(cuò)誤；當(dāng)發(fā)電機(jī)、用電器正常工作時(shí)正常工作時(shí)，如果突然增加用電器如果突然增加用電器，由于用戶的用電器并聯(lián)由于用戶的用電器并聯(lián)，故總電故總電阻減小阻減小，I2增大增大，n1I1n2I2

15、，I1增大增大，B 正確正確；當(dāng)用電器增加時(shí)當(dāng)用電器增加時(shí)，由由題意可知，輸出電壓不變故滑動觸頭題意可知，輸出電壓不變故滑動觸頭 P 位置不變，位置不變，C 錯(cuò)誤；由于錯(cuò)誤；由于不計(jì)電動機(jī)內(nèi)阻不計(jì)電動機(jī)內(nèi)阻、輸電線的電阻和變壓器內(nèi)阻輸電線的電阻和變壓器內(nèi)阻，當(dāng)發(fā)電機(jī)當(dāng)發(fā)電機(jī)、用電器正用電器正常工作時(shí)常工作時(shí)，觸頭位置不變觸頭位置不變，增加負(fù)載對輸出增加負(fù)載對輸出、輸入電壓均無影響輸入電壓均無影響，D正確正確預(yù)測預(yù)測 4答案答案BD解析解析I線線I0P0U04.4104220A200 A；線路損失功率；線路損失功率 P線線I2線線R線線8 000 W，線路兩端電壓，線路兩端電壓 UI線線R線線4

16、0 V，所以發(fā)電機(jī)輸出，所以發(fā)電機(jī)輸出電壓為電壓為 260 V；如果該柴油發(fā)電機(jī)發(fā)的電是正弦交流電如果該柴油發(fā)電機(jī)發(fā)的電是正弦交流電，則輸出電壓則輸出電壓最大值是最大值是 260 2 VB、D 選項(xiàng)正確選項(xiàng)正確高考閱卷老師支招高考閱卷老師支招技法技法 3【模擬佐證】【模擬佐證】答案答案B解析解析當(dāng)當(dāng) R2的滑片向下移動時(shí)，由的滑片向下移動時(shí)，由“串反并同串反并同”法知電容器兩法知電容器兩端電壓減小端電壓減小，微粒受到的電場力減小微粒受到的電場力減小，微粒向下加速運(yùn)動中微粒向下加速運(yùn)動中；極板電極板電壓變小，說明電容器放電，壓變小，說明電容器放電，G 中電流方向從下向上，中電流方向從下向上，B

17、正確；正確；A、C錯(cuò)誤；將錯(cuò)誤；將 S 斷開后，電容器放電，斷開后，電容器放電，G 中有電流，電壓減小，電場力中有電流，電壓減小，電場力減小，微粒向下運(yùn)動，減小，微粒向下運(yùn)動，D 錯(cuò)誤錯(cuò)誤技法技法 4【模擬佐證】【模擬佐證】答案答案AD解析解析因電容器具有因電容器具有“隔直通交隔直通交”的特征的特征， 所以其分析可等效畫所以其分析可等效畫為右圖所示為右圖所示當(dāng)當(dāng) R2的阻值減小并趨于零時(shí)的阻值減小并趨于零時(shí)，L 被短路被短路，燈泡燈泡 L 變暗變暗；當(dāng)當(dāng) R1的阻值增大并趨于無窮大時(shí)，可視為斷路，總電流趨于零時(shí)，的阻值增大并趨于無窮大時(shí)，可視為斷路，總電流趨于零時(shí)，燈泡燈泡 L 也變暗，所以選

18、項(xiàng)也變暗，所以選項(xiàng) A、D 正確正確【隨堂演練】【隨堂演練】1BC由動態(tài)分析可知由動態(tài)分析可知 Ia變大，變大，Uc變小，變小，Ib變大，變大，IbIc，R外外r，且且 R外外減小減小，所以輸出功率增大所以輸出功率增大，效率變小效率變小，只有只有 B、C 對對2B由遠(yuǎn)距離輸電電壓規(guī)律可知由遠(yuǎn)距離輸電電壓規(guī)律可知，U2U3Ir，選項(xiàng)選項(xiàng) A 錯(cuò)誤錯(cuò)誤，B 正確正確；由變壓器功率關(guān)系由變壓器功率關(guān)系，可知可知 P1P2，P2P3I2r，選項(xiàng)選項(xiàng) C、D錯(cuò)誤；因此答案選錯(cuò)誤；因此答案選 B.3AC根據(jù)根據(jù)n1n2U1U2可知選項(xiàng)可知選項(xiàng) A 正確正確；滑片滑片 P 向上滑動過程中向上滑動過程中，副線圈兩端電壓逐漸增大，則通過燈泡的電流也逐漸增大，選項(xiàng)副線圈兩端電壓逐漸增大，則通過燈泡的電流也逐漸增大，選項(xiàng) B錯(cuò)誤錯(cuò)誤；由圖乙可知所加交流電的峰值為由圖乙可知所加交流電的峰值為 311 V，根據(jù)根據(jù) UUm2可知選可知選項(xiàng)項(xiàng)C 正確；變壓器不能改變交流電的周期，所以選項(xiàng)正確；變壓器不能改變交流電的周期，所以選項(xiàng) D 錯(cuò)誤錯(cuò)誤4B根據(jù)理想變壓器電壓比關(guān)系根據(jù)理想變壓器電壓比關(guān)系U1U2n1n2，代入數(shù)據(jù)解得副線，代入數(shù)據(jù)解得副線圈兩端的電壓有效值圈兩端的電壓有效值 U2380 V，因理想變壓器原因理想變壓器原、副