第四讲 直流与交流电路

(2016· 衡阳八中二模 )在如图所示的电路 中，闭合电键 S，当滑动变阻器的滑动触 头 P 向上滑动过程中，下列说法正确的 是 A．电容器的电荷量增大 C．电压表 V1 示数在变大 ( ) B．电流表 A 的示数减小 D．电压表 V2 示数在变大
触头 P 向上滑动时，R2 减小，则 R2 的电压减小，与 R2 串 联的 R1 的电压增大，便可得 C 项正确，D 项错误。
解析：矩形线框产生正弦式交变电流，则产生的感应电动势最 2 大值 Em＝Bl1l2ω，所以有效值 E＝ Bl1l2ω，A 正确；当矩形 2 线框转过半周时，线框平面与磁场垂直，磁通量最大，磁通量 变化量为零，感应电动势为零，感应电流为零，B 正确；转过 一周时，通过线框的电流为零，C 错误；矩形线框在转动半周 E2 E2π πB2l12l22ω 过程中产生的热量 Q＝ R t＝ Rω ＝ ，D 正确。 2R 答案：ABD
解析：设该电热器的电阻为 R，题中正弦交流电源输出 P U2 电压的有效值为 U， 则 ＝R； 加直流电时， P＝(10 V)2/R； 2 又由最大值 Um＝ 2U，可解出 Um＝10 V。故只有选项 C 正确。 答案：C
2．(多选)(2016· 安徽江南十校联考)如图所示， 处在垂直纸面向外、磁感应强度大小为 B 的匀强磁场中的矩形线框 MNPQ，以恒定 的角速度 ω 绕对角线 NQ 转动。已知 MN 长为 l1，NP 长为 l2，线框电阻为 R。在 t＝0 时刻线框平面与纸面重合，下列 说法正确的是 ( ) 2 A．矩形线框产生的感应电动势有效值为 Bl1l2ω 2 B．矩形线框转过半周时，通过线框的电流为零 Bl1l2 C．矩形线框转动一周时，通过线框的电流为 R πB2l12l22ω D．矩形线框在转动半周过程中产生的热量为 2R
A．电流表 A 的示数变化量相等 B．电压表 V2 的示数变化量不相等 C．电阻 R1 的功率变化量相等 D．电源的输出功率都不断增大
解析：根据欧姆定律得，电阻 R1 两端的电压 U1＝IR1，由题图 乙知，滑动触头从 a 点移动到 b 点和从 b 点移动到 c 点的两个 过程中，电压 U1 变化量相等，且 R1 一定，则知电流的变化量 相等，即电流表 A 示数变化量相等，故 A 正确；电压表 V2 的 示数 U2＝E－Ir，由于电流 I 的变化量相等，且 E、r 一定，则 ΔU2 相等，故 B 错误；电阻 R1 的功率 P1＝I2R1，ΔI 相等，而 I 减小，则知从 a 点移到 b 点功率变化量较大，故 C 错误；由题 图乙知，U1 逐渐减小，则电路中电流减小，总电阻增大，但由 于外电路总电阻与电源内阻的关系未知，无法确定电源的输出 功率如何变化，故 D 错误。 答案：A
考点三
交流电路的动态分析
本考点是高考的重点，也是难点，此考点知识交汇点较多， 常与交变电流的性质和变压器的规律相结合。对于这类问 题，需通过原、副线圈电路，综合分析变压器与电路的关 系。需要考生学会迁移应用
1．明确变压器各物理量间的制约关系
2．谨记三点提醒，全面清除雷区 (1)变压器匝数不变时，变压器的输入、输出电压均不变， 但变压器原、副线圈中的电流均随负载的变化而变化。如诊 断卷第 11 题，
A．2∶1
B．1∶4
ຫໍສະໝຸດ Baidu
C．1∶2
D．4∶1
正弦交流电电流的最大值是有效值的 2倍，矩形波电流 的最大值与有效值大小相同，再由 Q＝I2Rt 可得出 Q 相 同时，t 与 I2 成反比。
3．对于有电动机的回路，要注意欧姆定律的适用条件。如 诊断卷第 3 题，
(2016· 张掖模拟)电动机的内电阻 r＝2 Ω，与 R＝8 Ω 的电阻串联接在线圈上，如图所示。 2 2 已知线圈面积为 m ，共 100 匝，线圈的 20 2 电阻为 2 Ω，线圈在 B＝ T 的匀强磁场中绕 OO′以转速 n π ＝600 r/min 匀速转动，在合上开关 S 后电动机正常工作时， 电压表的示数为 100 V。则下列说法正确的是 ( )
ΔU ΔU 比值的物理意义：由 U＝E－I2r 可知， 的大小为电 Δ I2 ΔI2 源内阻 r，因此其比值不随滑动触头 P 的移动而改变。
1．如图所示，R0 为热敏电阻(温度降低，其 电阻增大)，D 为理想二极管(正向电阻为 零，反向电阻无穷大)，平行板电容器中 央有一带电液滴刚好静止，M 点接地，开关 K 闭合。下列 各项单独操作时可使带电液滴向上运动的是 A．滑动变阻器 R 的滑动触头 P 向上移动 B．将热敏电阻 R0 的温度降低 C．开关 K 断开 D．电容器的上极板向上移动 ( )
(2016· 北京市朝阳区高三期末)在匀强磁场中， 一矩形金属线框 绕与磁感线垂直的轴匀速转动， 如图甲所示。 产生的感应电动 势如图乙所示，则 ( )
A．t＝0．015 s 时线框的磁通量变化率为零 B．t＝0．01 s 时线框平面与中性面重合 C．线框产生的交变电动势有效值为 311 V D．线框产生的交变电动势频率为 100 Hz
A．电路中电流的最大值为 5 2 A B．电路中电流的最大值为 10 2 A C．电动机正常工作时的输出功率为 1 000 W D．电动机正常工作时的输出功率为 800 2 W E 回路中电流不可用 I＝ 来求，而应用：E－U R＋r＋r线圈
＝I(R＋r 线圈)求解。
1．一个小型电热器若接在输出电压为 10 V 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 P 电功率为 。如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压 2 的最大值为 A．5 V C．10 V B． 5 2 V D．10 2 V ( )
解析：当滑动变阻器的滑动触头 P 向上移动时，滑动变阻器接 入电路的电阻减小，则总电流增大，内电压及 R0 两端的电压增 大， 则路端电压和滑动变阻器两端的电压都减小， 由于二极管具 有单向导电性， 电荷不会向右流出， 所以电容器两端的电势差不 变，故 A 错误；当热敏电阻温度降低时，其阻值增大，则由闭 合电路欧姆定律可知， 滑动变阻器两端的电压减小， 液滴仍然静 止，故 B 错误；开关 K 断开时，电容器直接接在电源两端，电 容器两端电压增大，则液滴向上运动，故 C 正确；若使电容器 的上极板向上移动，即 d 增大，则电容器电容 C 减小，由于二 极管具有单向导电性， 电荷不会向右流出， 所以电容器两端的电 Q εS U 4πkQ 势差增大，由于 U＝C ，C＝ ，E＝ d ，所以 E＝ εS ，由于 4πkd 极板上的电荷量不变，而场强 E 与极板之间的距离无关，所以 场强 E 不变，液滴仍然静止，故 D 错误。答案：C
A．副线圈中交变电流的频率为 100 Hz B．t＝0．02 s 时，电压表的示数为 4 V C．电流表的示数先变小后变大 D．电流表的示数先变大后变小
电压表示数不随触头 P 的移动而改变；
t＝0．01 s 时，电动势为零，则此时线圈位于中性面位 臵，磁通量最大，磁通量变化率为零。
2．注意最大值和有效值间 2倍关系的适用条件。 如 诊断卷第 2 题，
如图所示，正弦交流电与方波交流电电流的最大值与频率 均相同，把它们分别通入甲、乙两个完全相同的电热器， 若让它们连续正常工作产生的热量相同，则甲、乙两个电 热器的工作时间之比为 ( )
3． (2016· 唐山模拟)一个 U 形金属线框在匀强磁场中绕 OO′轴 以相同的角速度匀速转动，通过导线给同一电阻 R 供电，如 图甲、乙所示。其中甲图中 OO′轴右侧有磁场，乙图中整 个空间均有磁场，两磁场感应强度相同。则甲、乙两图中交 流电流表的示数之比为 ( )
A．1∶ 2
B．1∶2
C．1∶4
3．注意某些特殊公式的含义 如诊断卷第 6 题， (2016· 北京市朝阳区高三期末)在如图所示的
电路中，闭合开关后，当滑动变阻器的滑动 触头 P 从最上端逐渐滑向最下端的过程中， 电压表 V 的读数变化量为 ΔU，电流表 A2 的读数变化量为 ΔI2(电表均视为理想电表)。则 A．电压表 V 的读数先变小后变大 B．电流表 A1 的读数先变大后变小 C．电流表 A2 的读数变大 D．ΔU 与 ΔI2 的比值为定值 ( )
滑片 P 向下滑动→R↓→R 总↓→I 总↑
(
)
2．直观判断法 利用下面两个结论直观地得到结论： (1)任一电阻 R 阻值增大，必引起该电阻中电流 I 的减小和该电 阻两端电压 U 的增大。 (2)任一电阻 R 阻值增大，必将引起与之并联的支路中电流 I 并 的增大和与之串联的各电路电压 U 串的减小。如诊断卷第 5 题，
D．1∶1
解析：题图甲中的磁场只在 OO′轴的右侧，所以线框只在半 周期内有感应电流产生，如图甲，电流表测得是有效值，所以 BSω I＝ 。题图乙中的磁场布满整个空间，线框中产生的感应电 2R 2BSω 流如图乙，所以 I′＝ ，则 I∶I′＝1∶ 2，即 A 正确。 2R
答案：A
考点二
直流电路的动态分析
3． (多选)在如图所示的电路中， 电流表和电压表均为理想电表， 电源的内阻不可忽略。将开关 S 闭合，滑动变阻器的滑片向 右缓慢滑动的过程中，下列说法正确的是 ( )
A．电压表 V1 读数变化量的绝对值比电压 表 V2 读数变化量的绝对值大 B．电压表 V1 读数变化量的绝对值与电流 表读数变化量的绝对值的比值减小 C．电压表 V2 读数变化量的绝对值与电流 表读数变化量的绝对值的比值不变 D．电压表 V 读数变化量的绝对值与电流 表读数变化量的绝对值的比值不变
解析：设电流表以及电压表 V、V1、V2 的读数变化量的绝对值 分别为|ΔI|、|ΔU|、|ΔU1|、|ΔU2|，当滑动变阻器 R1 的滑片向右 滑动时，滑动变阻器连入电路的阻值减小，电路中电流增大， U2 增大，路端电压 U 减小，则 U1 减小，因为 U＝U1＋U2，则 |ΔU1|>|ΔU2|，A 正确；根据闭合电路欧姆定律得，U1＝E－I(R2 |ΔU1| |ΔU2| ＋r)，则 ＝R2＋r 不变，B 错误； ＝R2 不变，C 正确； |ΔI| |ΔI| |ΔU| 由 U＝E－Ir，得 ＝r 不变，D 正确。 |ΔI| 答案：ACD
第四讲
考点一
直流与交流电路
交流电的产生及描述
本考点是对交流电的产生及描述交流电的物理量等知 识的考查，常以选择题的形式呈现，四个选项考查多 个知识点，考生失分的原因，大多是因知识或概念的 混淆。建议考生自学为主
[先记牢]
[再用活]
1．注意中性面、磁通量、磁通量变化率大小的对应关系。 如诊断卷第 1 题，
2．将阻值为非线性变化的滑动变阻器 R2 接入图甲的电路中，移动滑 动变阻器滑动触头改变接入电路中的电阻丝长度 x(x 为图中 a 点 与滑动触头之间的距离)，定值电阻 R1 两端的电压 U1 与 x 间的关 系如图乙，a、b、c 为滑动变阻器上等间距的三个点，电路中的电 流表和电压表均为理想电表， 当滑动触头从 a 点移动到 b 点和从 b 点移动到 c 点的这两个过程中，下列说法正确的是 ( )
高考对本考点的考查较为简单，考生失分主要原因是不按正 确程序进行分析，只关注局部，不考虑整体，解决此类问题 时注意应用程序法分析动态变化，并用好“串反并同”结论 进行分析。建议考生灵活掌握
[先记牢]
[再用活]
1．程序判断法 遵循“局部—整体—部分”的思路，按以下步骤分析：
如诊断卷第 4 题，
(2016· 南平检测)如图所示电路中，当滑动变阻器的滑片 P 向 下端 b 滑动过程中，下列说法正确的是 A．电压表示数增大 B．电源的输出功率变大 C．电路总电阻变小，电源的热功率变大 D．电流表示数减小
(多选)(2016· 济宁一模)如图所 示，一理想变压器的原、副线 圈匝数之比为 n1 ∶ n2 ＝ 55 ∶ 1， 原线圈接入电压 u＝220 2 sin 100πt(V)的交流电源，图中电表均为理想电表，闭合开关 后， 当滑动变阻器的滑动触头 P 从最上端滑到最下端的过程 中，下列说法正确的是 ( )