第一阶段 专题四 第1讲 直流与交流电路

(2)开关的闭合、断开或换向(双掷开关)使电路结构发生变化； (3)非理想电表的接入使电路的结构发生变化．
1. 如图5－1－2所示，电源内阻不可忽略，R1为半导体热敏电
阻，R2为锰铜合金制成的可变电阻．当发现灯泡L的亮度逐渐 变暗时，可能的原因是( ) A．R1的温度逐渐降低 B．R1的温度逐渐升高 C．R2的阻值逐渐增大 D．R2的阻值逐渐减小 【解析】 当发现灯泡L的亮度逐渐变暗时，可能的原因是灯 泡中电流逐渐减小，R1的阻值逐渐增大，R1的温度逐渐降低， 选项A正确，B、C错误；由于电源内阻不可忽略，当R2的阻值 逐渐减小，电源输出电流增大，电源路端电压减小，导致灯泡 L的亮度逐渐变暗，选项D正确． 【答案】 AD
[例 1] (2012· 黄冈模拟)如图 4 －1－1 所示，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，当滑动变 阻器 R4 的滑片向 b 端移动时，则 图 4－1－1 ( )
A．电压表读数减小 B．电流表读数减小 C．质点P将向上运动 D．R3上消耗的功率逐渐增大
B．阴影部分的面积表示电源的内阻上消耗的功率
C．当α＝β时，电源的总功率最大，效率最高
D．当α＝β时，电源的效率小于50%
[解析]
由闭合电路欧姆定律、U－I图象特点及
电源输出功率P出＝UI可知阴影部分面积表示该负载
电阻消耗的功率，即电源的输出功率，A对B错；当
α＝β时，电源的内阻等于负载电阻，此时电源的效
R1 RaP 1 RAB R2 RaP R2 ，RaP 增大， R1 1 R1 RaP 2 RaP RaP 则RAB 持续增大． 当滑动头P在a点时，RAB 取最大值R 2；滑动头P在b R1 R2 点时，RAB 取最小值 R1 R2
所以电路的总电阻RAB 持续减小；若P点反向移动，
图4－1－3
A．I1和I2表示电流的瞬时值
B．U1和U2表示电压的最大值
C．滑片P向下滑动过程中，U2不变、I1变大
D．滑片P向下滑动过程中，U2变小、I1变小
[思路点拨] 解答本题时应注意以下两点：
(1)交流电路中电压表、电流表的示数均指有效值。
(2)变压器原、副线圈电压、电流的决定因素。
据泰国《世界日报》报道，由于受洪水影响，2011年10月27 日至31日泰国全国放“水灾特别假”．泰国政府在受灾区建 起临时供电系统，它由发电机和副线圈匝数可调的变压器组 成，如图9－6所示，电动机内阻、输电线的电阻和变压器内 阻均可忽略不计．滑动触头P置于a处时，用电器恰好正常工 作．下列情况正确的是 （ ） A．当发电机输出的电压发生 波动，使V1示数小于正常值 时，应使滑动触头P向下滑动。 B．当发电机、用电器正常工 图9－6 作时，触头位置不变，如果突然 增加用电器，则A1的读数变大，A2的读数变大 C．当用电器增加时，为保证正常工作，滑动触头P应向上滑动 D．当发电机、用电器正常工作时，触头位置不变，如果突然 增加用电器，则V1、V2的读数都不变
解析 当发电机输出的电压发生波动，使 V1 示数小于正常 U1 U2 值，用电器不变时，由 ＝ 知，应增加 n2.A 错误；当发 n1 n2 电机、用电器正常工作时，如果突然增加用电器，由于用户 的用电器并联，故总电阻减小，I2 增大，n1I1＝n2I2，I1 增大， B 正确；当用电器增加时，由题意可知，输出电压不变．故 滑动触头 P 位置不变，C 错误；由于不计电动机内阻、输电 线的电阻和变压器内阻，当发电机、用电器正常工作时，触 头位置不变， 增加负载对输出、 输入电压均无影响，D 正确．
借题发挥 解决交变电流的问题要注意以下几个方面 (1)解决交变电流的产生问题， 要把线圈在匀强磁场中的位 ΔΦ 置与图象上的时刻对应好，理解几个特殊位置的 、E Δt 及电流方向的特点． (2)区分交变电流的最大值、瞬时值、有效值和平均值．
由交变电 会求有关 (3) ―→ 流的图象 的物理量
会写瞬时值表达式 (4)交变电流的表达式求有关的物理量．
率为50%，输出功率最大，总功率P＝EI不是最大，
C、D错。
[答案] A
高考中涉及电流部分的图象主要有：路端电压与电流 关系图、导体的伏安特性曲线图、电源的输出功率与电流 关系图、电源的总功率与电流关系图。求解时一定要注意 闭合电路的U－I图线和电阻的U－I图线所表征的物理意
义不同，前者描述的对象是电源，后者描述的对象是电阻。
2013高考导航 热点视角
本专题高考形式表现为以下几点： 1.有关电路能量或直流电路的动态分析的选择题，要特 别关注日常电器和新型导体材料(如热敏电阻和光敏电 阻等)； 2.结合生产与生活及近代科技的新情景，考查交变电流 的产生原理、变压器原理与含理想变压器的交变电路动 态分析问题、远距离输电问题，考查形式为选择题； 3.结合电磁感应的图象综合考查楞次定律和法拉第电磁 感应定律应用的选择题； 4.以“导轨＋导体棒”模型为载体，联系法拉第电磁感 应定律、楞次定律、安培力、直流电路知识、磁场知识 等多个考点的电磁感应综合题，也可结合运动图象或电 学图象进行考查．命题形式为计算题.
图4－1－2 (1)线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整个 线圈中的感应电动势e1的表达式；
(2)线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时，如图
丙所示，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式； (3)若线圈电阻为r，求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳 热。(其他电阻均不计)
图象及闭合电路欧姆定律E＝IR＋Ir可知，当电流为
0.5 A时外电路的电阻为6 Ω，选项D正确。故选D。
[答案]
D
[例2]
如图9－8所示是某直流电路
中电压随电流变化的图象，其中a、b分 别表示路端电压、负载电阻上电压随电 流变化的情况，下列说法中正确的是
图9－8
(
)
A．阴影部分的面积表示电源的输出功率
•●特别提醒 •交变电流瞬时值表达式书写的基本思路 •(1)确定正余弦交变电流的峰值，根据已知 图象或由公式Em＝NBSω求出相应峰值． •(2)明确线圈的初始位置，找出对应的函数 关系式． •如：①线圈从中性面开始计时，则i－t关系 为正弦函数，函数表达式为i＝Imsin ωt. •②线圈从垂直中性面开始计时，则i－t关系 为余弦函数，函数表达式为i＝Imcos ωt.
了同一坐标系上，如图9－7中的a、b、c所示，根据图
线可知
(
)
A．反映Pr变化的图线是b B．电源电动势为8 V C．电源内阻为1 Ω D．当电流为0.5 A时，外电 路的电阻为6 Ω
图9－7
[解析]
由题意可知Pr＝I2r，变化曲线应该是c，
且由图象可求得电源内阻r＝2 Ω，选项A，C错误；由
PE＝EI，可求得电源电动势E＝4 V，选项B错误；由
• 2．动态分析问题的思路程序
【点评】1.引起电路特性发生变化主要有三种情况：
(1)滑动变阻器滑片位置的改变，使电路的电阻发
生变化；滑动变阻器常见三种接法的特点： 第一种：如图甲所示的限流式接法．
RAB随Pb间的电阻增大而增大 第二种：如图乙 所示的分压电路
（如图乙所示）
电路总电阻RAB 等于AP段并联电阻RaP 与 PB段电阻 RbP的串联．当P由a滑至b时，因为
•答案 BD
• 思维模板 • 1．理想变压器动态分析的两种情况及注意事项 (1)一类是负载电阻不变，原、副线圈的电压U1、 U2，电流I1、I2随匝数比的变化而变化的情况； (2)另一类是匝数比不变，上述各量随负载电阻 的变化而变化的情况． 不论哪种情况，处理此类问题都要注意两点： ①根据题意分清变量和不变量；②要弄清“谁决 定谁”的制约关系——对电压而言，有输入才有输 出，故输入决定输出；对电流、电功(率)而言， 有输出才有输入，故输出决定输入．
第三种：如图丙所示的并联式电路． 设两支路的阻值被分为Ra、Rb，且Ra Rb R0， Ra Rb 其中R0 R1 R2 R3为定值．则总电阻R Ra Rb Ra Rb R02 - ( Ra - Rb ) 2 , 所以R随Ra与Rb 之差的增大 R0 4 R0 而减小，随两者之差的减小 而增大，且当相差最小 时，R有最大值，相差最大时，R有最小值．若两支 路阻 值相差可减小至零，则R有最大值R0 / 4.
2．如图5－1－3所示电路中，开关闭合稳定后，
某时刻理想电压表和电流表的读数都突然增大，
造成这一现象的原因是电阻元件发生短路或断 路故障，则可能出现了下列哪种故障( )
A．R1断路 B．R1短路
C．R2断路 D．R3短路
【解析】 若 R1 断路，则外电压增大，电压表、电流表的读数均 增大；R1 短路，则两表读数应为零；若 R2 断路则电流表读数减小致接 近零，电压表读数增大．若 R3 短路，回路的总电阻减小，由闭合电路 E 欧姆定律 I＝ 得干路的总电流增大，所以 U＝E－Ir 电源的外电压 R＋r 减小，通过 R1 的电流减小；因 I＝I1＋I2，所以通过电流表支路流增大， 故电压表和电流表的读数都突然增大，所以选项 A、D 正确．
开始)
2．方法技巧
在某段电路的U－I图象中，图上任意一点的U
与I所对应的矩形面积，就是该段电路消耗的功率，
如果是电源的U—I图象，则图上任意一点的U与I所
对应的矩形面积，就是电源的输出功率，通过图象
的面积变化，可以分析功率的变化情况。
[例1]
某同学将一直流电源的总功率PE、输出功
率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在
【答案】 AD
直ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ电路的图象问题
1．三种图象的比较
图象
物理意义
注意问题
图象的斜率表
反映I跟U的 正比关系
示导体的电阻， 斜率越大，电 阻越大
图象
物理意义 反映导体的伏安特性， 图象是直线表示导体为 线性元件，是曲线表示