第一部分 专题四 第2讲 直流电路、交流电路和感应电路

(1)找准电源位置，哪段或哪部分相当于电源；
(2)分清内外电路，画出等效串并联电路图，找出总电阻
表达式； (3)找出题目最关键信息，如“静止”、“匀速”等信息．
3．如图 4－2－10 所示，光滑绝缘水平面上放置一均匀 导体制成的正方形线框 abcd，线框质量为 m、电阻为 R、边
长为 L.有一方向竖直向下的有界磁场，磁场的磁感应强度为
图 4－2－2
A．U＝110 V，I＝0.2 A B．U＝110 V，I＝0.05 A C．U＝110 D．U＝110 2 V，I＝0.2 A 2 V，I＝0.2 2 A
解析：U2＝220 V，根据 U1∶U2＝n1：n2 得：U1＝110 V； P I2＝U ＝0.1 A，根据 I1∶I2＝n2∶n1 得：I1＝0.2 A，选 A. 2
1．某理想变压器原、副线圈的匝数比为 55∶9，原线圈 所接电源电压按图 4－2－7 所示规律变化，副线圈接有一灯 泡，此时灯泡消耗的功率为 40 W，则下列判断正确的是(
)
图 4－2－7
A．副线圈两端ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ出的电压为 36
2 V
B．原线圈中电流表的示数约为 0.18 A C．变压器的输入、输出功率之比为 55∶9 D．原线圈两端电压的瞬时值表达式为 u＝220sin 100πt(V)
(1)发电机的电动势为多大？
(2)发电机的输出功率为多大？
(3)输电效率为多少？
解：(1)由题意知 U4＝220 V 40 P 则 I3＝U · 220×22×6 A＝24 A n＝ 4 U3 n3 U4n3 由降压变压器变压关系：U ＝n ，得 U3＝ n ＝880 V 4 4 4 I2 n4 n4I3 由降压变压器变流关系：I ＝n ，得 I2＝ n ＝6 A 3 3 3
2．某村在距村庄较远的地方修建了一座小型水电站， 发电机输出功率为 9 kW，输出电压为 500 V，输电线的总电 阻为 10 Ω，允许线路损耗的功率为输出功率的 4%.求： (1)村民和村办小企业需要 220 V 电压时，所用升压变压 器和降压变压器的原、副线圈的匝数比各为多少？(不计变压 器的损耗)
C．电压表的示数为电压的有效值
D．原线圈中交变电压的频率为 100 Hz
解析：电压、电流表表示有效值，故 AC 正确．由图可 U1 n1 知频率为 50 Hz， U ＝n 可知， 副线圈匝数之比为 2∶1. 由 原、 2 2
答案：AC
2．(2011 年新课标卷)如图 4－2－2，一理想变压器原副 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 220 V，额定功率为 22 W；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( )
n1 n2，得 U2＝20 V，U2 的最大值 U2m＝20
2
ΔΦ 2 V，而 U2m＝n2 Δt ，
ΔΦ 20 2 所以 Δt 的最大值应为 n Wb/s，只有 A 说法不正确，故选 A.
答案：A
(1)各种电表读数，变压器输入输出电压， 均指有效值，重点理解有效值； (2)结合变压器相关知识，如功率关系，电压电流及匝数 关系．
(2)若不用变压器而由发电机直接输送，村民和村办小企
业得到的电压和功率是多少？
解析：建立如图 33 所示的远距离输电模型，要求变压 器原、副线圈的匝数比，先要知道原、副线圈两端的电压之 比．本题可以线路上损耗的功率为突破口，先求出输电线上 的电流 I线，再根据输出功率求出 U2，然后再求出 U3.
(1)以理想变压器输入输出功率相等为主 线； (2)弄清电压电流决定关系，如当变压器确定且输入电压 一定时，无论负载如何变，则输入输出电压不变，电流可变， 输入输出功率也可变，但是输出电流决定输入电流，输出功 率决定输入功率；
(3)理解损失功率与输电电压及输电电流的计算关系；
(4)结合示意图理解物理量及公式，把电压、电流、功率 等物理量在图中能一一对应．
n2 n3 A.n >n 1 4 n2 n3 B.n >n 1 4
C．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压 D．升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率 答案：AD
1．从近两年广东高考来看，由于时间、分值和内容的
减少，感应电路并不复杂，主要考查楞次定律和左手定则， 对直流电路，因电学实验必考，故纯直流电路考查闭合电路 欧姆定律的题出现的可能性也较小． 2．看交流电这部分内容都是必考内容，都出现在选择 题，主要考查交流电的一些概念，结合变压器工作原理、远 距离输电等． 3．电磁感应也常常与直流电路结合在一起考，找到各 自的分析方法和突破口尤为重要．
答案：A
3．(双选，2010 年广东卷)图 4－2－3 是某种正弦式交变
电压的波形图，由图可确定该电压的( BC )
图 4－2－3 A．周期是 0.01 s C．有效值是 220 V B．最大值是 311 V D．表达式 u＝220sin 100πt(V)
解析：选项 A 错误，周期是 0.02 s；选项 D 错误，应该 用峰值，即把 220 换成 311.
又因为 U2＝U3＋I2R＝880 V＋6×4 V＝904 V U1 n1 由升压变压器变压关系：U ＝n ，得 U1＝226 V 2 2 I1 n2 由升压变压器变流关系：I ＝n ，得 I1＝24 A 2 1 所以： (1)发电机的电动势：E＝U1＋I1r＝250 V. (2)发电机的输出功率 P 出＝EI1－I2r＝5 424 W. 1 P有效 22×40×6 J (3)输电效率 η＝ ＝ 5 424 J ×100%＝97%. P出
解：(1)线框在离开磁场时，cd 边产生的感应电动势 E＝BLv E 回路中的电流 I＝R 1 则 ab 两点间的电势差 U＝IRab＝4BLv
(2)t1 时刻线框速度
(2)导体棒进入磁场 II 后，安培力等于重力，棒做匀速运 动，棒中电流大小始终保持不变． mg＝BI′L E′ I′＝ R＋r E′＝BLv2 联立解得：v2＝6 m/s 导体棒从 MN 到 CD 做加速度为 g 的匀加速直线运动． v2－v2＝2gh 2 1 解得：h＝1.35 m
(3)设导体棒进入磁场Ⅱ后经过时间 t 的速度大小为 vt， 则： vt＝v2＋at F＋mg－F 安＝ma B2L2vt F 安＝ R＋r 由以上各式解得：F＝t＋1.6(N)．
B，磁场区宽度大于 L，左边界与 ab 边平行．线框在水平向
右的拉力作用下垂直于边界线穿过磁场区．
图 4－2－10
(1)若线框以速度 v 匀速穿过磁场区，求线框在离开磁场 时 ab 两点间的电势差； (2)若线框从静止开始以恒定的加速度 a 运动，经过 t1 时 间 ab 边开始进入磁场，求 cd 边将要进入磁场时刻回路的电 功率．
图 33
解：(1)由线路损耗的功率 P 线＝I2 R 线可得 线 I 线＝ P线 ＝ R线 9000×4% A＝6 A 10
又因为 P 输出＝U2I 线，所以 P输出 9 000 U2＝ ＝ 6 V＝1 500 V I线 U3＝U2－I 线 R 线＝(1 500－6×10)V＝1 440 V 根据理想变压器规律 n1 U1 500 V 1 n2＝U2＝1 500 V＝3
n3 U3 1 440 V 72 n4＝U4＝ 220 V ＝11
所以升压变压器和降压变压器原、副线圈的匝数比分别 是 1∶3 和 72∶11. (2)若不用变压器而由发电机直接输送(模型如图 34 所示)．
图 34
由 P 输出＝UI 线′可得 P输出 9 000 I 线′＝ U ＝ 500 A＝18 A 所以线路损耗的功率 P 线＝I 线′2R 线＝182× W＝3 240 W 10 用户得到的电压 U 用户＝U－I 线′R 线＝(500－18× 10)V＝320 V 用户得到的功率 P 用户＝P 输出－P 线＝(9 000－3 240)W＝5 760 W.
的关系式．
[答题规范]解：(1)以导体棒为研究对象，棒在磁场 I 中 切割磁感线，棒中产生感应电动势 E，棒在重力和安培力作 用下做加速运动． 由牛顿第二定律得：mg－BIL＝ma
E＝BLv1＝3 V
R1R2 R＝ ＝2 Ω R1＋R2 E I＝ ＝1 A R＋r 由以上各式可得：a＝5 m/s2
第2讲 直流电路、交流电路和感应电路
1．(双选，2011 年广东卷)图 4－2－1(a)左侧的调压装置 可视为理想变压器，负载电路中 R＝55 Ω，A、V 为理想电 流表和电压表．若原线圈接入如图(b)所示的正弦交变电压， 电压表的示数为 110 V，下列表述正确的是( )
图 4－2－1
A．电流表的示数为 2 A B．原、副线圈匝数比为 1∶2
解析：根据变压器的原、副线圈的电压之比等于匝数之比， n2 故副线圈两端输出的电压为 U2＝n U1＝36 V，A 错；根据理想 1 P1 变压器知 P1＝P2，故有 I1＝U ≈0.18 A，B 选项正确，C 错；原 1 线圈两端电压的瞬时值表达式为 u＝220
答案：B
2sin 100πt(V)， 错． D
交流电基础知识
【例 1】(2011 年清华附中模拟)如图 4－2－6 所示为理 想变压器原线圈所接交流电压的波形图．原、副线圈匝数比
n1∶n2＝10∶1，串联在原线圈中电路中的电流表示数为 1 A，
下列说法中不正确的是( )
图 4－2－6
A．变压器的输出功率为 200 B．变压器的输出功率为 200 W
变压器与远距离输电
【例2】有一台内阻为 1 Ω的发电机，供给一学校照明 用电，如图 4－2－8 所示．升压变压器原、副线圈匝数比为
1∶4，降压变压器原、副线圈匝数比为 4∶1，输电线的总电
阻为 4 Ω.全校共有 22 个班，每班有“220 V 40 W”灯 6 盏， 若保证全部电灯正常发光，则：