2019版高考物理二輪復習 專題四 電路與電磁感應 第12講 直流電路與交流電路學案

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1、第12講直流電路與交流電路 主干知識體系 核心再現(xiàn)及學科素養(yǎng) 知識規(guī)律 (1)閉合電路的歐姆定律. I=,E=U+I·r E=U內+U路 (2)電功率:P=IU.P=I2R=(純電阻) (3)交變電流的“四值”. ①最大值:Em=nBSω. ②瞬時值:e=Emsin ωt. ③有效值:由電流的熱效應定義. ④平均值:=n. (4)理想變壓器的四個基本關系. ①功率關系:P入=P出. ②電壓關系:=. ③電流關系:=. ④頻率關系:f1=f2. 思想方法 (1)物理思想:等效思想、守恒思想. (2)物理方法:假設法、整體法、隔離法、代換法、比值定義法

2、. 1.(2018·全國Ⅱ卷,16)一電阻接到方波交流電源上,在一個周期內產生的熱量為Q方;若該電阻接到正弦交流電源上,在一個周期內產生的熱量為Q正.該電阻上電壓的峰值均為u0,周期均為T,如圖所示.則Q方∶Q正等于(  ) A.1∶ B.∶1 C.1∶2 D.2∶1 D [由有效值概念知,一個周期內產生熱量Q方=·+·=T,Q正=T=T=·T,故知Q方∶Q正=2∶1.] 2.(2018·天津卷,4)教學用發(fā)電機能夠產生正弦式交變電流.利用該發(fā)電機(內阻可忽略)通過理想變壓器向定值電阻R供電,電路如圖所示,理想交流電流表A、理想交流電壓表V的讀數(shù)分別為I、U,R消

3、耗的功率為P.若發(fā)電機線圈的轉速變?yōu)樵瓉淼?,則(  ) A.R消耗的功率變?yōu)镻 B.電壓表V的讀數(shù)變?yōu)閁 C.電流表A的讀數(shù)變?yōu)?I D.通過R的交變電流頻率不變 B [發(fā)電機線圈的轉速變?yōu)樵瓉淼模蒃=知,原線圈中輸入電壓變?yōu)樵瓉淼?,頻率變?yōu)樵瓉淼?根據(jù)=,則U2變?yōu)樵瓉淼模碪2=U,則通過R的電流變?yōu)樵瓉淼?,R消耗的功率P2==P,根據(jù)=,原線圈上的電流也變?yōu)樵瓉淼?,即電流表A的讀數(shù)變?yōu)镮.故選B.] 3.(2016·高考全國卷Ⅰ,16)一含有理想變壓器的電路如圖所示,圖中電阻R1、R2和R3的阻值分別為3 Ω、1 Ω和4 Ω,為理想交流電流表,U為正弦交流電壓源,輸出電

4、壓的有效值恒定.當開關S斷開時,電流表的示數(shù)為I;當S閉合時,電流表的示數(shù)為4I.該變壓器原、副線圈匝數(shù)比為(  ) A.2 B.3 C.4 D.5 B [設理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為n,開關斷開時,電路如圖甲所示,原、副線圈的電流比==,通過R2的電流I2=nI,根據(jù)變壓器的功率關系得,UI-I2R1=(nI)2(R2+R3);開關閉合時,電路如圖乙所示,原、副線圈的電流比==,通過R2的電流I2′=4nI,根據(jù)功率關系有U·4I-(4I)2R1=(4nI)2R2,聯(lián)立以上兩式并代入數(shù)據(jù)解得n=3,選項B正確.] 4.(2016·高考全國卷Ⅱ,17)阻值相等的四個電

5、阻、電容器C及電池E(內阻可忽略)連接成如圖所示電路.開關S斷開且電流穩(wěn)定時,C所帶的電荷量為Q1;閉合開關S,電流再次穩(wěn)定后,C所帶的電荷量為Q2.Q1與Q2的比值為(  ) A. B. C. D. C [斷開S和閉合S后等效電路分別如圖甲、乙所示. 根據(jù)串聯(lián)電路的電壓與電阻成正比可得甲、乙兩圖中電容器兩極板間的電壓U1=E,U2=E,C所帶的電荷量Q=CU,則Q1∶Q2=3∶5,選項C正確.] 5.(2016·高考全國卷Ⅲ,19) (多選)如圖,理想變壓器原、副線圈分別接有額定電壓相同的燈泡a和b.當輸入電壓U為燈泡額定電壓的10倍時,兩燈泡均能正常發(fā)光.下列說法正確

6、的是(  ) A.原、副線圈匝數(shù)比為9∶1 B.原、副線圈匝數(shù)比為1∶9 C.此時a和b的電功率之比為9∶1 D.此時a和b的電功率之比為1∶9 AD [設燈泡的額定電壓為U0,輸入電壓為燈泡額定電壓的10倍時燈泡正常發(fā)光,則變壓器原線圈的輸入電壓為9U0,變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為9∶1,選項A正確,選項B錯誤;由9U0Ia=U0Ib得,流過b燈泡的電流是流過a燈泡電流的9倍,根據(jù)P=UI,a、b燈泡的電功率之比為1∶9,選項C錯誤,選項D正確.] [考情分析] ■命題特點與趨勢 1.從近幾年高考試題可以看出以下特點:應用串并聯(lián)電路規(guī)律、閉合電路歐姆定律及部分電路歐姆定律

7、進行電路動態(tài)分析,穩(wěn)態(tài)、動態(tài)含電容電路的分析,以及電路故障的判斷分析,交變電流的產生及“四值”,多以選擇題形式出現(xiàn).變壓器的原理,電壓比、電流比及功率關系,變壓器的動態(tài)分析是考查的重點,題型以選擇題為主. 2.2018年高考題會以部分電路歐姆定律與閉合電路歐姆定律的應用為主線,重點考查電路的動態(tài)分析與功率的計算;與日常生活、生產相聯(lián)系的交變電流規(guī)律、遠距離輸電也可能會成為新命題點. ■解題要領 1.理解串、并聯(lián)電路的特點,閉合電路歐姆定律的含義.理解交變電流的“四值”含義和變壓器、遠距離輸電的原理. 2.掌握以下應考技法 (1)程序法;(2)等效法;(3)分析推理法;(4)守恒法

8、. 高頻考點一 直流電路的分析計算 [備考策略] 1.高考對本考點的考查較為簡單,考生失分主要原因是不按正確程序進行分析,只關注局部,不考慮整體,解決此類問題時注意應用程序法分析動態(tài)變化,并用好“串反并同”結論進行快速判斷.需要考生學會靈活變通 2.知識概括 [命題視角] 考向1 直流電路的功率問題 例1 (2018·湖北八校二聯(lián))(多選)在如圖甲所示的電路中,電源電動勢為3.0 V,內阻不計,L1、L2為相同規(guī)格的小燈泡,這種小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示,R為定值電阻,阻值為7.5 Ω.當開關S閉合后 (  ) A.L1的電阻為 Ω B.L1消耗的電功率

9、為7.5 W C.L2的電阻為7.5 Ω D.L2消耗的電功率為0.3 W CD [S閉合后,L1兩端的電壓為3.0 V,由乙圖可知,I1=0.25 A,故P1=0.7 5 W,R1=12 Ω,A、B均錯;L2與R及電源串聯(lián),把R和電源等效成電動勢為3 V,內阻為7.5 Ω的新電源,在圖乙中作出新電源的I-U圖線,如圖,兩圖線的交點表示出了此時L2兩端的電壓與通過的電流的大小,由圖知U2=1.5 V,I2=0.2 A,所以R2==Ω=7.5 Ω,P2=U2I2=1.5×0.2 W=0.3 W,C、D正確.] [歸納反思] 1.電路的電功率分析 ①純電阻電路:P電=P熱=I2R=

10、IU= ②非純電阻電路:P電=P熱+P機,即UI=I2R+P機. 2.電源的輸出功率與負載的關系分析 ①當R=r時,電源的輸出功率最大,為Pm=; ②當R>r時,隨著R的增大,電源的輸出功率越來越小; ③當R

11、確的是 (  ) A.小燈泡的亮度是先變暗后變亮 B.電容器C先放電后充電 C.電流表A的示數(shù)先減小后增大 D.電壓表和電流表A1的示數(shù)之比先減小后增大 C [由題意可將電路圖轉化成如圖所示,在滑片P從a到b的過程中,R接入電路的阻值先增大后減小,使整個回路的電阻先增大后減小,因此干路電流先減小后增大,內電壓先減小后增大,路端電壓先增大后減小,故C先充電后放電,B錯誤;小燈泡L、R1、R3支路電阻恒定,隨路端電壓的變化,小燈泡L先變亮后變暗,A錯誤;小燈泡L的電流先增大后減小,而干路電流先減小后增大.因此電流表A的示數(shù)先減小后增大,C正確;電壓表和電流表A1的示數(shù)之比為滑動變

12、阻器及R2串聯(lián)的總電阻,阻值先增大后減小,D錯誤.] [歸納反思] 1.閉合電路動態(tài)變化的原因 (1)當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?。? (3)熱敏電阻或光敏電阻的阻值變化. 2.閉合電路動態(tài)分析的三種常用方法 (1)程序分析法:流程如下 (2)利用結論法:即“串反并同”法. ①“串反”——即某一電阻增大(減小)時,與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、消耗的電功率都減小(增大); ②“并同”——即某一電阻增大(減小)時,與它

13、并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、消耗的電功率都增大(減小). (3)極限法:因變阻器滑片滑動引起電路變化的問題,可將變阻器的滑片分別滑至兩個極端,使電阻最大或電阻為零去討論. 考向3 閉合電路的圖象問題 例3 (2018·黑龍江省哈爾濱市第三中學沖刺(二))如圖所示,圖1為一電動機,當滑動變阻器的觸頭從一端滑到另一端的過程中,兩電壓表的讀數(shù)隨電流表讀數(shù)的變化情況如圖2所示,已知電流表讀數(shù)在0.2 A以下時,電動機沒有發(fā)生轉動,不考慮電表對電路的影響,以下判斷不正確的是(  ) A.電路中的電源電動勢為3.9 V B.電動機的電阻為4 Ω C.此電路中,電動機的最大輸出功

14、率為0.9 W D.變阻器的最大阻值為32 Ω C [由電路圖1知,電壓表V2測量路端電壓,電流增大時,內電壓增大,路端電壓減小,所以最上面的圖線表示V2的電壓與電流的關系,此圖線的斜率大小等于電源的內阻,為 r=Ω=3 Ω;當電流I=0.1 A時,U=3.6 V,則電源的電動勢 E=U+Ir=3.6 V+0.1×3V=3.9 V,故A正確;由圖可知,電動機的電阻rM= Ω=4 Ω,故B正確;當I=0.3 A時,U=3.0 V,電動機的輸入功率最大,最大輸入功率為 P=UI=3×0.3 W=0.9 W,電動機的熱功率為PrM=I2rM=0.32×4 W=0.36 W,則最大的輸出功率

15、為P出=0.9 W-0.36 W=0.54 W,故C錯誤;當I=0.1 A時,電路中電流最小,變阻器的電阻為最大值,所以R=-r-rM=(-3-4)Ω=32 Ω,故D正確.故選C.] [歸納反思] 閉合電路中幾種常見圖象的比較 類型 公式 圖 象 特 例 I-R圖線 I= 短路R=0,I=,圖象始端 斷路R=∞,I=0,圖象末端 U-R圖線 U= 短路R=0,U=0,U內=E 斷路R=∞,U=E,U內=0 U-I圖線 U=E-Ir 短路R=0,I=,U=0 斷路R=∞,I=0,U=E P-R圖線 R=R 短路I=,P出=0斷路I=0,P

16、出=0,當R=r時,P出最大,P出= P-I圖線 P=EI-I2r 短路I=,P出=0 斷路I=0,P出=0,當I=時,P出最大,P出= 高頻考點二 交變電流的分析與計算 [備考策略] 1.本考點是高考的熱點,考查的知識交匯點較多,常與交變電流的性質和變壓器的規(guī)律相結合.對于這類問題,需通過原、副線圈電路,綜合分析變壓器與電路的關系.需要考生學會遷移應用 2.線圈通過中性面時的特點 (1)穿過線圈的磁通量最大. (2)線圈中的感應電動勢為零. (3)線圈每經過中性面一次,感應電流的方向改變一次. 3.交變電流“四值”的應用 (1)最大值:Em=nB

17、Sω,分析電容器時的耐壓值. (2)瞬時值:E=Emsin ωt(由中性面開始計時),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:E=n,計算通過電路截面的電荷量. [命題視角] 考向1 交變電流的產生及四值 例4 (2018·湖北部分重點中學聯(lián)考)如圖甲所示,在勻強磁場中,兩個匝數(shù)相同的正方形金屬線圈分別以不同的轉速,繞與磁感線垂直的軸勻速轉動,產生的交流電動勢e隨時間t變化的圖象如圖乙中曲線a、b所示,則(  ) A.t=0時刻,兩線圈均處于垂直于中性面的位置 B.a、b對應

18、的線圈轉速之比為2∶3 C.a、b對應的兩線圈面積之比為1∶1 D.若只改變兩線圈的形狀(匝數(shù)不變),則兩線圈電動勢的有效值之比一定不變 C [t=0時刻,兩線圈感應電動勢均為零,故兩線圈均處于中性面的位置,選項A錯誤;由圖線可知,兩線圈的周期之比Ta∶Tb=2∶3;故根據(jù)n=可知a、b對應的線圈轉速之比為3∶2,選項B錯誤;根據(jù)Em=NBωS,==;==;則==,選項C正確;若只改變兩線圈的形狀(匝數(shù)不變),則兩線圈的面積要變化,故感應電動勢的最大值要變化,電動勢的有效值之比一定變化,選項D錯誤;故選C.] [歸納反思] 解決交變電流的問題要注意以下幾點 1.理解幾個特殊位置的磁

19、通量、磁通量的變化率、感應電動勢及感應電流方向的特點. (1)與中性面重合時,S⊥B,Φ最大,=0,e=0,i=0,電流方向將發(fā)生改變. (2)與中性面垂直時,S∥B,Φ=0,最大,e最大,i最大,電流方向不變. 2.區(qū)分交變電流的峰值、瞬時值、有效值和平均值. 3.確定交變電流中電動勢、電壓、電流的有效值后就可以運用直流電路的規(guī)律處理交流電路中的有關問題. 4.交變電流瞬時值表達式書寫的基本思路(典題3的C選項) (1)確定正弦式交變電流的峰值,根據(jù)已知圖象或由公式Em=nBSω求出相應峰值,其中ω==2πf=2πn. (2)明確線圈的初始位置,找出對應的函數(shù)關系式. ①若線

20、圈從中性面開始計時,則et圖象為正弦函數(shù),e=Emsin ωt; ②若線圈從垂直中性面開始計時,則et圖象為余弦函數(shù),e=Emcos ωt. 考向2 結合理想變壓器考查交流電路 例5 (2018·河南省南陽市統(tǒng)考)(多選)理想變壓器原線圈a匝數(shù)n1=200匝,副線圈b匝數(shù)n2=100匝,線圈a接在u=44sin 314t(V)交流電源上,“12 V 6 W”的燈泡恰好正常發(fā)光,電阻R2=16 Ω,電壓表V為理想電表,下列推斷正確的是(  ) A.交變電流的頻率為100 Hz B.副線圈磁通量的最大變化率為Wb/s C.電壓表V的示數(shù)為22 V D.R1消耗的功率是1 W

21、 BD [由表達式知交變電流的頻率為f= Hz=50 Hz,A錯誤;燈泡正常發(fā)光,故副線圈中電流為I==0.5 A,故電壓表示數(shù)為U2=12 V+IR2=20 V,故根據(jù)Em=N知穿過鐵芯的磁通量的最大變化率為=Wb/s,故B正確;根據(jù)電流與匝數(shù)成反比,原線圈電流為0.25 A,由題意可知:原線圈電壓有效值為44 V,根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比得U1=40 V,R1消耗的功率是P=(44-40)×0.25 W=1 W,故C錯誤,D正確.] 例6 (2018·河南中原名校高三聯(lián)考)如圖所示,變壓器輸入有效值恒定的電壓,副線圈匝數(shù)可調,輸出電壓通過輸電線送給用戶(電燈等用電器),R表示輸電線的電阻

22、,則(  ) A.用電器增加時,變壓器輸出電壓增大 B.要提高用戶的電壓,滑動觸頭P應向上滑 C.用電器增加時,輸電線的熱損耗減少 D.用電器增加時,變壓器的輸入功率減小 B [由于變壓器原、副線圈的匝數(shù)不變,而且輸入電壓不變,因此增加負載不會影響輸出電壓,故A錯誤;根據(jù)變壓器原理可知輸出電壓U2=U1,當滑動觸頭P向上滑時,n2增大,所以輸出電壓增大,用戶兩端電壓增大,故B正確;由于用電器是并聯(lián)的,因此用電器增加時總電阻變小,輸出電壓不變,總電流增大,故輸電線上熱損耗增大,故C錯誤;用電器增加時總電阻變小,總電流增大,輸出功率增大,所以輸入功率增大,故D錯誤.] [歸

23、納反思] 有變壓器動態(tài)分析的方法 1.明確交流電源、原線圈、副線圈及負載的串并聯(lián)情況. 2.分清涉及理想變壓器動態(tài)分析的兩類情況,如 (1)負載電阻不變,討論變壓器原、副線圈兩端的電壓、電流、電功率等隨匝數(shù)比的變化情況. (2)匝數(shù)比不變,討論變壓器原、副線圈兩端的電壓、電流、電功率等隨負載電阻的變化情況. (3)不論哪種情況,要注意兩點:①根據(jù)題意分清變量和不變量;②弄清“誰決定誰”的制約關系.對電壓而言,輸入決定輸出;對電流、電功(率)而言,輸出決定輸入. [題組沖關] 2-1.(2018·遼寧莊河模擬)(多選)如圖所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2=10∶1,b

24、是原線圈的中心抽頭,圖中電表均為理想的交流電表,從某時刻開始在原線圈c、d兩端加上u1=220sin 100πt(V)的交流電壓,開始時單刀雙擲開關與b連接,下列說法正確的是(  ) A.t= s時,cd間電壓的瞬時值為220 V B.電壓表的示數(shù)為44 V C.若將滑動變阻器的滑片向上移,電壓表和電流表的示數(shù)都變大 D.若單刀雙擲開關由b撥向a后,電壓表示數(shù)和電流表示數(shù)都變小 AD [由u1=220sin 100πt(V)可知,當t= s時,cd間電壓的瞬時值為220 V,故A正確;單刀雙擲開關與b連接,由電壓關系=,因電壓表顯示的是有效值,則U1=220 V,故電壓表的示數(shù)為

25、44 V,故B錯誤;若將滑動變阻器的滑片向上移動,副線圈回路電阻減小,電壓表示數(shù)不變,電流表的示數(shù)變大,C錯誤;若單刀雙擲開關由b撥向a,則原線圈匝數(shù)n1增加,副線圈電壓降低,電壓表示數(shù)和電流表示數(shù)都變小,故D正確.] 2-2.(2018·山東省實驗中學一診)在如圖所示的電路中,理想變壓器的匝數(shù)比為2∶1,四個標有“6 V,6 W”的完全相同的燈泡L1、L2、L3、L4,按如圖的方式接入電路,其中L1恰能正常發(fā)光.忽略燈泡電阻隨電壓的變化.電路中的電表均為理想交流電表,則下列選項中正確的是 (  ) A.L2、L3、L4均正常發(fā)光 B.電流表示數(shù)為0.5 A C.m、n兩點間

26、所加的電壓為14 V D.整個電路消耗的總功率為18 W C [理想變壓器的匝數(shù)比為2∶1,則原、副線圈中的電流比為1∶2,四個燈泡的額定電流都為I0=1 A,L1恰能正常發(fā)光,則原線圈中電流為I1=1 A,根據(jù)=,可知副線圈中電流為I2=2 A,流過L2、L3、L4的電流均為A,不能正常發(fā)光,選項A、B錯誤;L2、L3、L4的電阻值為R=6 Ω,則副線圈兩端電壓為U2=×6 V=4 V, 根據(jù)=,可知原線圈兩端電壓為U1=8 V,由于L1正常發(fā)光,其兩端電壓UL1=6 V,故m、n兩端所加電壓為Umn=U1+UL1=14 V,選項C正確;整個電路消耗的總功率P=UmnI1=14 W,選

27、項D錯誤.] 高頻考點三 遠距離輸電問題 [備考策略] 1.理清三個回路 回路1:發(fā)電機回路.I1=I機,U1=U機,P1=P機. 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. 2.掌握兩種損耗 (1)電壓損耗:輸電線上的電阻導致的電壓損耗,UR=U2-U3=IRR. (2)功率損耗:輸電線上電阻發(fā)熱導致的功率損耗,PR=P2-P3=I R.輸電線上的能量損耗是熱損耗,計算功率損耗時用公式PR=IR或PR=. [題組突破] 3-1.(多選)圖甲為遠距離輸電示意圖,變壓器均為理想變壓器.

28、升壓變壓器原副線圈匝數(shù)比為1∶100,其輸入電壓如圖乙所示,遠距離輸電線的總電阻為100 Ω.降壓變壓器右側部分為一火警報警系統(tǒng)原理圖,其中R1為一定值電阻,R2為用半導體熱敏材料制成的傳感器,當溫度升高時其阻值變?。妷罕鞻顯示加在報警器上的電壓(報警器未畫出).未出現(xiàn)火警時,升壓變壓器的輸入功率為750 kW.下列說法正確的有(  ) 甲 乙 A.降壓變壓器副線圈輸出的交變電流頻率為50 Hz B.遠距離輸電線路損耗功率為180 kW C.當傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時,電壓表V的示數(shù)變大 D.當傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時,輸電線上的電流變大 AD [由題圖乙知交變電流

29、的周期為0.02 s,所以頻率為50 Hz,A正確;由圖乙知升壓變壓器輸入端電壓有效值為250 V,根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比知副線圈電壓為25 000 V,所以輸電線中的電流為I==30 A,輸電線損失的電壓為ΔU=IR=30×100 V=3 000 V,輸電線路損耗功率為ΔP=ΔUI=90 kW,B錯誤;當傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時,其阻值減小,副線圈兩端電壓不變,副線圈中電流增大,定值電阻的分壓增大,所以電壓表V的示數(shù)變小,C錯誤;由C知副線圈電流增大,根據(jù)電流與匝數(shù)成反比知輸電線上的電流變大,D正確.] 3-2.如圖所示為遠距離輸電示意圖,兩變壓器均為理想變壓器,升壓變壓器T的原、副線圈匝

30、數(shù)分別為n1、n2,在T的原線圈兩端接入一電壓u=Umsin ωt的交流電源,若輸送電功率為P,輸電線的總電阻為2r,不考慮其他因素的影響,則輸電線上損失的電功率為(  )                     A.() B.() C.4()2()2r D.4()2()2r C [升壓變壓器T的原線圈兩端電壓的有效值為U1=,由變壓關系可得=,則U2=;因為輸送電功率為P,輸電線中的電流為I2==,則輸電線上損失的電功率為ΔP=I(2r)=,故選項C正確.] 3-3.如圖所示為遠距離輸電的原理圖,升壓變壓器的變壓比為m,降壓變壓器的變壓比為n,輸電線的電阻為R,升壓變壓器和降壓

31、變壓器均為理想變壓器,發(fā)電機輸出的電壓恒為U,若由于用戶的負載變化,使電壓表V2的示數(shù)減小了ΔU,則下列判斷正確的是 (  ) A.電流表A2的示數(shù)增大了 B.電流表A1的示數(shù)增大了 C.電壓表V1的示數(shù)減小了ΔU D.輸電線損失的功率增加了()2R B [電壓表V2的示數(shù)減小了ΔU,根據(jù)變壓器的變壓比可知降壓變壓器輸入電壓減小了ΔU3=nΔU,由于升壓變壓器輸入電壓不變,因此輸電線上的電壓增大了nΔU,因此電流表A1的示數(shù)增大了,B正確;根據(jù)變流比,電流表A2的示數(shù)增大了,A錯誤;由于發(fā)電機的輸出電壓不變,因此升壓變壓器的輸出電壓不變,電壓表V1的示數(shù)不變,C錯誤;設原來輸

32、電線上的電流為I,則輸電線損失的功率增加了(I+)2-I2R,不等于()2R,D錯誤.] 課時跟蹤訓練(十二) 一、單項選擇題 1.(2018·福州一中檢測)如圖所示,勻強磁場的磁感應強度B=T.單匝矩形線圈面積S=1 m2.電阻不計,繞垂直于磁場的軸OO′勻速轉動.線圈通過電刷與一理想變壓器原線圈相接,為交流電流表.調整副線圈的滑動觸頭P,當變壓器原、副線圈匝數(shù)比為2∶1時,副線圈電路中標有“6 V 6 W”的燈泡正常發(fā)光.以下判斷正確的是 (  ) A.電流表的示數(shù)為1 A B.矩形線圈產生電動勢的最大值為18 V C.從矩形線圈轉到中性面開始計時,矩形線圈電

33、動勢隨時間變化的規(guī)律為e=12sin 60πt(V) D.若矩形線圈轉速增大,為使燈泡仍能正常發(fā)光,應將P適當下移 C [燈泡正常發(fā)光,故變壓器的輸出電流為:I2==1 A;根據(jù)公式:=,解得I1=0.5 A,故A錯誤;燈泡正常發(fā)光,故變壓器的輸出電壓為6 V,根據(jù)公式=,解得:U1=12 V,故矩形線圈產生電動勢的有效值為12 V,最大值為12V≈17 V,故B錯誤;根據(jù)公式Em=NBSω,解得:ω==rad/s=60 π rad/s,故 從矩形線圈轉到中性面開始計時,矩形線圈電動勢隨時間的變化規(guī)律e=Emsin ωt=12sin 60πt(V),故C正確;若矩形線圈轉速增大,根據(jù)公式E

34、m=NBSω,感應電動勢的最大值增加,故有效值也增加;為使燈泡仍能正常發(fā)光,應該減小變壓比,故應將P適當上移,故D錯誤.] 2.圖甲電路中,D為二極管,其伏安特性曲線如圖乙所示.在圖甲電路中,閉合開關S,滑動變阻器R的滑片P從左端向右移動過程中(  ) A.二極管D消耗的功率變大 B.二極管D的電阻變大 C.通過二極管D的電流減小 D.電源的功率減小 A [滑動變阻器R的滑片P從左端向右移動過程中,滑動變阻器的電阻減小,電路電流增大,由圖乙可知,二極管的電阻減小,電流、電壓增大,消耗的功率也增大,故A正確,B、C錯誤;電源的功率為:P=EI,因為電流增大,所以電源的功率增大,

35、故D錯誤.所以A正確,B、C、D錯誤.] 3. (2018·山西五校三聯(lián))某小型水電站的電能輸送示意圖如圖所示,發(fā)電機通過升壓變壓器T1和降壓變壓器T2向R0=11 Ω的純電阻用電器供電.已知輸電線的總電阻R=10 Ω,T2的原、副線圈匝數(shù)比為4∶1,用電器兩端的電壓為u=220sin 100πt(V),將T1、T2均視為理想變壓器.下列說法正確的是(  ) A.降壓變壓器的輸入功率為4 400 W B.升壓變壓器中電流的頻率為100 Hz C.輸電線消耗的功率為500 W D.當用電器的電阻減小時,輸電線消耗的功率減小 A [由題可知,用電器兩端電壓有效值為220 V,交

36、流電頻率f== Hz=50 Hz,由電功率公式可知,降壓變壓器輸出功率P==4 400 W,理想變壓器輸入功率與輸出功率相等,故A項正確;理想變壓器不改變交變電流的頻率,B項錯;由變壓規(guī)律=可知,降壓變壓器輸入電壓為880 V,由P=UI可知,降壓變壓器輸入電流為I=5 A,由焦耳定律可知,輸電線電阻消耗的功率P=I2R=250 W,C項錯;當用電器的電阻減小時,輸出功率增大,故降壓變壓器輸入功率增大,從而輸入電流增大,再由P=I2R可知,輸電線消耗的功率增大,D項錯.] 4.(2018·湖北省荊州中學高三全真模擬一)在如圖所示的電路中,由于某個電阻發(fā)生故障,使電流表A的讀數(shù)變大,電壓表V的

37、讀數(shù)變大,燈泡L的亮度變暗,關于故障判斷的下列說法正確的是(  )                    A.可能是R3短路 B.可能是R2斷路 C.可能是R2短路 D.可能是R4短路 D [由電路元件各物理量動態(tài)變化的規(guī)律“串反并同”可知,只有當R4短路時(可認為電阻減小),外電路電阻減小,總電流增大,電流表A的讀數(shù)變大,R4的電流增大,電壓表V的讀數(shù)變大,燈泡L的亮度變暗.故正確答案為D.故選D.] 5. 如圖所示,接在理想變壓器回路中的四個規(guī)格相同的燈泡都正常發(fā)光,那么,理想變壓器的匝數(shù)比n1∶n2∶n3為(  ) A.1∶1∶1 B.3∶2∶1 C.6∶2∶1

38、D.2∶2∶1 B [燈泡正常發(fā)光,可得UA=UB=UC=UD,所以U2=2U3,由理想變壓器的電壓關系得==,可得n2=2n3.燈泡都正常發(fā)光,則功率相等,即PA=PB=PC=PD.由P=I2R得 IA=IB=IC=ID,即I1=I2=I3. 由理想變壓器的功率關系得U1I1=U2I2+U3I3,即n1I1=n2I2+n3I3,可得n1=n2+n3=2n3+n3=3n3.所以n1∶n2∶n3=3∶2∶1.]. 6.(2018·湖北省武漢市高三下學期五月理綜訓練)如圖是某溫度檢測和光電控制加熱裝置的原理圖.R為熱敏電阻(溫度升高,阻值減小),用來探測加熱電阻絲R的溫度.RG為光敏電阻(光

39、照強度增大,阻值減小),接收小燈泡L的光照.其他電阻均為定值電阻.當R處溫度升高后,下列說法正確的是(  ) A.燈泡L將變暗 B.RG的電壓將增大 C.R的功率將增大 D.R的電壓變化量與R2的電流變化量的比值不變 D [A項:當R處溫度升高時,RT阻值變小,左邊回路中電流增大,小燈泡L的功率增大,燈泡L將變亮,故A錯誤; B、C項:L的光照強度增大,則RG阻值變小,右側電路的總電阻變小,總電流變大,E2的內電壓增大,則其路端電壓變?。傠娏髟龃螅瑒tR2兩端電壓增大,所以右側電路并聯(lián)部分電壓減小,R的電壓減小,則R的功率將減?。甊的電流減小,而總電流增大,則通過R3的電流增大,

40、R3的電壓將增大,所以RG的電壓將減小,故B、C錯誤;D項:R的電壓變化量與R2的電流變化量的比值=,保持不變,故D正確.] 7.(2018·河北正定中學高三模擬)如圖所示為一交流發(fā)電機的原理示意圖,其中矩形線圈abcd的邊長ab=cd=L1,bc=ad=L2,匝數(shù)為n,線圈的總電阻為r,線圈在磁感應強度為B的勻強磁場中繞垂直于磁場的轉軸OO′勻速轉動,角速度為ω,線圈兩端通過電刷E、F與阻值為R的定值電阻連接.從線圈經過中性面開始計時,則 (  ) A.線圈中感應電動勢的最大值為BωL1L2 B.線圈中感應電動勢隨時間變化的函數(shù)表達式為e=nBωL1L2 cos ωt C.經過

41、周期時間通過電阻R的電荷量為 D.此發(fā)電機在上述工作狀態(tài)下的輸出功率為 D [線圈產生的感應電動勢的最大值Em=nBωL1L2,選項A錯誤;感應電動勢隨時間變化的表達式e=Emsin ωt=nBωL1L2sin ωt,選項B錯誤;根據(jù)法拉第電磁感應定律有E=n,由閉合電路歐姆定律有I=,又ΔΦ=BL1L2,q=IΔt,聯(lián)立解得q=n,選項C錯誤;線圈中感應電動勢的有效值E==,電流的有效值I=,交流發(fā)電機的輸出功率即電阻R的熱功率P=I2R=,選項D正確.] 二、多項選擇題 8.(2018·山東省淄博市高三三模)一個微型吸塵器的直流電動機的額定電壓為U,額定電流為I,線圈電阻為R,將它

42、接在電動勢為E,內阻為r的直流電源的兩極間,電動機恰好能正常工作,則(  ) A.電動機消耗的總功率為UI B.電源的效率為1- C.電源的輸出功率為EI D.電動機消耗的熱功率為 AB [電動機消耗的總功率應該用P=IU來計算,所以總功率為IU,所以A正確;電動機消耗的熱功率應該用P=I2R來計算,所以熱功率P=I2R,所以D錯誤.電源的輸出功率等于電動機的輸入功率,得P出=UI.故C錯誤.電源的總功率為IE,內部發(fā)熱的功率為I2r,所以電源的效率為=1-,所以B正確.故選AB.] 9.(2018·河南省鄭州市高中畢業(yè)年級第二次質量預測)如圖所示的電路中電表均為理想電表,閉合開關

43、S,將滑動變阻器的滑片P向右移動至某一位置,與移動前相比,下列說法正確的是(  ) A.電流表讀數(shù)變小,電壓表讀數(shù)變大 B.小燈泡L變亮 C.電源的輸出功率一定變大 D.電容器C所帶的電荷量減少 BD [由圖可知,電容并聯(lián)在滑動變阻器兩端;當滑片右移時,滑動變阻器接入電阻減小;則總電阻減??;由閉合電路歐姆定律可知,總電流增大,故電流表示數(shù)增大,燈泡亮度變亮,因內壓增大,故電壓表示數(shù)減小,故A錯誤,B正確;由P=EI可知,電源的總功率變大;當外阻和內阻相等時輸出功率最大,因為不知道外阻和內阻的關系,所以不能判斷電源輸出功率的變化,故C錯誤;因電容器并聯(lián)在滑動變阻器兩

44、端;總電流變大,燈泡及內阻分壓增大,則滑動變阻器分壓減小,故電容器C兩端的電壓減小,所以C上的電量減小,故D正確.所以BD正確,AC錯誤.] 10.(2018·山東省淄博一中高三三模)電源的兩個重要參數(shù)分別是電動勢E和內電阻r.對一個電路有兩種特殊情況:當外電路斷開時,電源兩端的電壓等于電源電動勢;當外電路短路時,短路電流等于電動勢和內電阻的比值.現(xiàn)有一個電動勢為E、內電阻為r的電源和一阻值為R的定值電阻,將它們串聯(lián)或并聯(lián)組成的系統(tǒng)視為一個新的等效電源,這兩種連接方式構成的等效電源分別如圖甲和乙中虛線框所示.設新的等效電源的電動勢為E′,內電阻為r′.試根據(jù)以上信息,判斷下列說法中正確的是(

45、  ) A.甲圖中的E′=E,r′=R+r B.甲圖中的E′=E,r′=R+r C.乙圖中的E′=E,r′= D.乙圖中的E′=E,r′= BD [電源的電動勢等于外電路斷路時的路端電壓,則對甲圖可知E′=E,r′=r+R,選項A錯誤B正確;圖乙中,E′=;r′=,故選項C錯誤,D正確;故選BD.] 11.(2018·河北冀州5月模擬)如圖所示,理想變壓器輸入端接在電動勢隨時間變化、內阻為r的交流電源上,輸出端接理想電流表及阻值為R的負載.如果要求負載上消耗的電功率最大,則下列說法正確的是 (  ) A.該交流電源電動勢的瞬時值表達式為e=Emsin(100 πt) B

46、.變壓器原、副線圈匝數(shù)的比值為 C.電流表的讀數(shù)為 D.負載上消耗的熱功率為 BC [由e-t圖象可知交流電的周期T=4×10-2s,則ω==50 π rad/s,所以e=Emsin(50πt),則A項錯誤.對于理想變壓器,在電源輸出最大功率時,電流I1=,此時,變壓器輸入功率恰好等于電源內阻消耗的功率,又輸出功率等于輸入功率,則Ir=IR,得出=,又=,得出=,I2=,則B、C項正確.負載上消耗的熱功率為P=IR=,則D項錯誤.] 12.如圖甲所示,電動勢為E、內阻為r的電源與R=6 Ω的定值電阻、滑動變阻器RP、開關S組成串聯(lián)回路,已知滑動變阻器消耗的功率P與其接入電路的有

47、效阻值RP的關系如圖乙所示.下列說法正確的是(  ) A.電源的電動勢E= V,內阻r=4 Ω B.圖乙中Rx=25 Ω C.定值電阻R消耗的最大功率為0.96 W D.調整滑動變阻器RP的阻值可以得到該電源的最大輸出功率為1 W BC [當RP=R+r=10 Ω時,滑動變阻器消耗功率最大,R=6 Ω.可得內阻r=4 Ω,最大功率P==0.4 W,解得E=4 V,A錯誤;滑動變阻器的阻值為4 Ω時消耗的功率與其阻值為Rx時消耗的功率相等,有4Rx=(R+r)2,解得Rx=25 Ω,B正確;當回路中電流最大時,定值電阻R消耗的功率最大,故最大功率為()2R=0.96 W,C正確;

48、當外電路電阻與內阻相等時,電源輸出功率最大,本題中定值電阻R的阻值已經大于內阻的阻值,故滑動變阻器Rp的阻值為0時,電源輸出功率最大,最大功率為()2R=0.96 W,D錯誤.] 13.如圖所示為某興趣小組設計的一種發(fā)電裝置,在磁極和圓柱狀鐵芯之間形成的兩磁場區(qū)域的圓心角α均為π,磁場均沿半徑方向;矩形線圈abcd(d點未在圖中標出)的匝數(shù)為N,其邊長ab=cd=l,bc=ad=2l;線圈的總電阻為r,外接電阻為R;線圈以角速度ω繞中心軸勻速轉動,bc邊和ad邊同時進、出磁場.在磁場中,bc邊和cd邊所經過處的磁感應強度大小均為B、方向始終與兩邊的運動方向垂直.則(  ) A.bc邊和ad邊在磁場中運動時,線圈的感應電動勢的大小為NBl2ω B.bc邊和ad邊在磁場中運動時,bc邊所受安培力的大小為 C.通過R的電流有效值為 D.通過R的電流有效值為. BD [bc、ad邊的運動速度v=ω,電動勢Em=2·NB·2l·v=2NBl2ω,A錯誤;根據(jù)歐姆定律得,電流Im=,bc邊所受安培力為F=N·B·Im·2l=,故B項正確;因為兩磁場的圓心角為π,故一個周期內,通電時間t=T,由有效值定義知:I(R+r)T=I2(R+r)T,解得I=故選項D正確.] 22

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