高中物理二轮复习《直流电与交流电》

会听不代表会做 拿起手中的笔 写下心中的未来 PUI PEI U E 外 专题四 电路和电磁感应 第一讲 直流电路与交流电路 何洁 知识主干知识主干 一 电功和电热 电功 W qU UIt 电热 Q I2Rt 1 对纯电阻电路 电功等于电热 即电流流经纯电阻电路 消耗的电能全部转化为内 能 所以 W Q UIt I 2Rt t U2 R 2 对非纯电阻电路 如电动机和电解槽 电能一部分转化为内能 另一部分转化为其 他形式的能 如机械能或化学能等 所以电功必然大于电热 即 W Q 这时电功只能用 W UIt 计算 电热只能用 Q I 2Rt 计算 两式不能通用 3 电流流经纯电阻电路 消耗的电能全部转化为内能 流经非纯电阻电路 消耗的 电能一部分转化为内能 另一部分转化为其他形式的能 4 电源的功率与效率 电源的功率P 也称为电源的总功率 是电源将其他形式的能转化为电能的功率 计算式为 P IE 电源内阻消耗功率P内 是电源内阻的热功率 也称为电源的损耗功率 计算式为 P内 I2r 电源的输出功率P外 外电路上消耗的功率 计算式为 P外 IU外 电源的效率 电源的输出功率与外电阻 R 的关系 因此可知当电源内外电阻相等时 输出功率最大 当 R r 时 随着 R 的增大输出功率越来越小 当 R r 时 随着 R 的增大输出功率越来越大 当 R 由小于 r 增大到大于 r 时 随着 R 的增大输出功率先增大后减小 非单调变化 4 含容电路的分析技巧 电容器两极板间的电压等于与电容器并联的电阻两端的电压 与电容器串联的电阻两 端的电压一定为零 有阻无流 则无电压 二 交变电流 22 22 4 REE PUI RrRr r R 外 会听不代表会做 拿起手中的笔 写下心中的未来 交变电流的 四值 瞬时值 最大值 平均值 有效值 重要关系式 e Emsinwt i Imsinwt Em nBSwE n t E Em U Um I Im 应 用 范 围 计算闪光电器 的闪光时间等 计算电容器 的耐压值 计算通过导 体的电荷量 计算交流电通过导体产生的 热量 电功以及确定熔丝的 熔断电流 三 变压器和远距离输电 1 变压器原 副线圈基本量的关系 功率关系P1 P2 电压关系 与负载 副线圈的个数多少无关 U1 U2 n1 n2 电流关系 1 只有一个副线圈 I1 I2 n2 n1 2 多个副线圈 U1I1 U2I2 U3I3 UnIn 2 远距离输电的几个基本关系 若升压变压器输出功率为 P 输出电压为 U 降压变压器得到功率为 P 电压为 U 则 输电电流 线 R UU U P I 输电线损耗功率 2 2 UUI R UU RIPPP 线损 由可推得 U P IRIP 及 线耗 2 线损 R U P P 2 2 由 知 输电电压增大到原来的 n 倍 输电导线上损耗功率减少到原来的 2 1 n 考情分析考情分析 直流电路部分主要考查电路的简化 动态分析 电路故障的分析与判断 含容电路的 分析 直流电路中的能量转化问题等等 交流电路部分主要考查交变电流的产生和描述 交流电四值 变压器的规律 远距离输电等知识点 从高考的考查重点不难看出 掌握电 路的基本结构和基本规律是应对本内容的关键 会听不代表会做 拿起手中的笔 写下心中的未来 考点一 直流电路的分析 例 1 如图 平行金属板中带电质点 P 原处于静止状态 不考虑电流表和电压表对电路的影 响 R1的阻值和电源内阻相等 当滑动变阻器 R4的滑片向 b 端移动时 则 B A 电压表读数增大 电流表读数减小 B 电源的输出功率逐渐增大 C 质点 P 将向上运动 D R3上消耗 的功率逐渐增大 考点二 交变电流的产生及描述 例 2 如图所示 KLMN 是一个竖直的矩形导线框 全部处于磁感应强度为 B 的水平匀强磁 场中 线框的水平边长为 a 竖直边长为 b 线框绕某一竖直固定轴以角速度为 匀速转动 在 MN 边与磁场方向的夹角达到 300时 下面结论正确的是 BC A 此时线框中电流方向是由 M 指向 N B 此时产生的瞬时电动势为Bwab 3 2 C 此时穿过线框的磁通量为 Bab 1 2 D 此时 ML 边所受安培力方向垂直纸面向里 例 3 一个匝数为 100 匝 电阻为 0 5 的闭合线圈处于某一磁场中 磁场方向垂直于线 圈平面 从某时刻起穿过线圈的磁通量按图示规律变化 则线圈中产生交变电流的有效值 为 B A A B A 5 2 25 C 6A D 5A 考点三 对变压器和远距离输电的考查 例 4 如图所示的电路中 理想变压器原 副线圈的匝数比 n1 n2 22 5 电阻 R1 R2 25 D 为理想二极管 原线圈接 u 2202sin100 t V 的交流电 则 C A 交流电的频率为 100Hz B 通过 R1的电流为 22A C 通过 R2的电流为2A D 变压器的输入功率为 200W 会听不代表会做 拿起手中的笔 写下心中的未来 例 5 某发电站的发电机输出交流电压为 5 00 V 输出电功率为 50 kW 用电阻 为 3 的 输电线向远处用户送电 要求输电线上损失的电功率是输送功率的 0 6 则发电站要安装 一个升压变压器 到达用户前再用降压变压器变为 220 V 供用户使用 如图不考虑变压器 的能量损失 下列说法正确的是 A A 输电线上的损失功率为 300W B 升压变压器原副线圈匝数之比为 1 100 C 输电线中的电流为 100A D 降压变压器的输入电压为 4700V 考点四 交变电流的综合问题 例 6 如图所示 有一矩形线圈的面积为 S 匝数为 N 内阻不计 绕 OO 轴在水平 方向的 磁感应强度为 B 的匀强磁场中以角速度 做匀速转动 从图示位置开始计时 矩形线圈 通过滑环接一理想变压器 滑动触头 P 上下移动时可改变输出电压 副线圈接有可调电阻 R 下列判断正确的是 AB A 矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表 达式为 e NBS cos t B 矩形线圈从图示位置经过 时间时 通过电流表的电荷量为 0 C 当 P 位置不动 R 增大时 电压表读数也增大 D 当 P 位置向上移动 R 不变时 电流表读数减小 直流电路与交流电路练习题 1 如图所示 电源电动势 E 3V 小灯泡 L 标有 2V 0 4W 开关 S 接 l 当变阻器调到 R 4时 小灯泡 L 正常发光 现将开关 S 接 2 小灯泡 L 和电动机 M 均正常工作 则 AD A 电源内阻为 1 B 电动机的内阻为 4 C 电动机正常工作电压为 1V D 电源效率约为 93 3 会听不代表会做 拿起手中的笔 写下心中的未来 2 某同学设计了一个测定列车加速度的仪器 如右图所示 AB 是一段圆弧形的电阻 O 点 为其圆心 圆弧半径为 r O 点下用一电阻不计的金属线悬挂着一个金属球 球的下部与 AB 接触良好且无摩擦 A B 之间接有内阻不计 电动势为 9 V 的电池 电路中接有理想电流 表 A O B 间接有一个理想电压表 V 整个装置在一竖直平面内 且装置所在平面与列车前 进的方向平行 下列说法中正确的有 D A 从图中看到列车一定是向右加速运动 B 当列车的加速度增大时 电流表和电压表的读数均增大 C 若电压表显示 3 V 则列车的加速度为 0 5g D 如果根据电压表示数与列车加速度的一一对应关系将电压表 改制成一个加速度表 则加速度表的刻度是不均匀的 3 一个小型电热器若接在愉出电压为 10V 的直流电源上 消耗电功率为P 若把它接在某个 正弦交流电源上 其消耗的电功率为 如果电热器电阻不变 则此交流电源输出电压的 2 P 最大值为 C A 5V B 5V C 10V D 10V22 4 用电压为 380 V 的正弦式交流电给额定电压为 220 V 的电灯供电 下列不可能使电灯正常 发光的是 D A B C D 5 如图 理想变压器原副线圈匝数之比为 4 1 原线圈接入一电压为u U0sin t的交流 电源 副线圈接一个R 27 5 的负载电阻 若U0 220V 100 Hz 则下述结2 论正确的是 AC A 副线圈中电压表的读数为 55 V B 副线圈中输出交流电的周期为 1 s 100 C 原线圈中电流表的读数为 0 5 A D 原线圈中的输入功率为110 2 W 6 如图所示 匝数为 100 匝的矩形线圈 abcd 处于磁感应强度 B T 的水平匀强磁场中 线圈面积 S 0 5m2 内阻不计 线圈绕垂直于磁场的轴 OO 以角速度 10 rad s 匀速转 动 线圈通过金属滑环与理想变压器原线圈相连 变压器的副线圈接人一只 12V 12W 的 灯泡 灯泡正常发光 下列说法中正确的是 B V A R 会听不代表会做 拿起手中的笔 写下心中的未来 A 通过灯泡的交变电流的频率是 50 Hz B 变压器原 副线圈匝数之比为 10 1 C 矩形线圈中产生的电动势的最大值为 120 V D 若将该灯泡更换为 12 V 24 W 的灯泡且保证其正常发光 需要增大矩形线圈的转速 7 理想变压器原副线圈匝数比n1 n2 2 1 且分别接有相同的电阻 如图所示 若电源电 压为U 则副线圈的输出电压 C A B C U D U 2 U 3 U 5 2 4 3 8 图中理想变压器原 副线圈匝数之比n1 n2 4 1 原线圈两端连接光滑导轨 副线圈与电阻 R相连组成闭合回路 当直导线AB在匀强磁场中沿导轨匀速地向右做切割磁线运动时 电流表 的读数是12mA 那么的读数为 A A 0 B 3mA C 48mA D 与R值大小有关 9 边长为 L 匝数为 N 电阻不计的正方形线圈 abcd 在磁感应强度为 B 的匀强磁场中绕转 轴 OO 转动 轴 OO 垂直于磁感线 在线圈外接一含有理想变压器的电路 变压器原副线圈 的匝数分别为 n1和 n2 线圈以恒定角速度转动 下列判断正确的是 AD A 在图示位置时线框中磁通量为零 感应电动势最大 B 当可变电阻 R 的滑片 P 向上滑动时 电压表 V2的示数变大 C 电压表 V1示数等于 NBL2 D 变压器的输入与输出功率之比为 1 1 会听不代表会做 拿起手中的笔 写下心中的未来 近近几几年年全全国国高高考考题题赏赏析析 10 2011 年高考 全国卷新课标版 17 题 如图 一理想变压器原副线圈的匝数比为 1 2 副线圈电路中接有灯泡 灯泡的额定电压为 220V 额定功率为 22W 原线圈电路中 接有电压表和电流表 现闭合开关 灯泡正常发光 若用U和I分别表示此时电压表和电 流表的读数 则 A A V A U 110V I 0 2A B U 110V I 0 05A C U 110V I 0 2A D U 110V I 0 2A222 11 2012 年高考 全国卷新课标版 17 题 自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈 原 副线 圈都只取该线圈的某部分 一升压式自耦调压变压器的电路如图所示 其副线圈匝数可调 己知变压器线圈总匝数为 1900 匝 原线圈为 1100 匝 接在有效值为 220V 的交流电源上 当变压器输出电压调至最大时 负载 R 上的功率为 2 0 kW 设此时原线圈中电流有效值为 I 负载两端电压的有效值为 U2 且变压器是理想的 则 U2和 I1分别约为 B A 380V 和 5 3A B 380V 和 9 1A C 240V 和 5 3A D 240