物理二轮 第一部分 专题七 学案 直流电路和交流电路

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答案
AC
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易混辨析
专题七 学案13
1．正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时) 表达式
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图象
磁通量 电动势
Φ ＝ Φmcos ωt＝ BScos ωt e ＝ Emsin ωt ＝ NBSωsin ωt u ＝ Umsin ωt ＝ REm sin ωt R＋ r i ＝ Imsin ωt ＝ Em sin ωt R＋ r
由于矩形闭合导线框 ABCD 的电阻不可忽略， 则其电阻会发热，
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故闭合导线框的功率应大于 12 W，D 错误．
答案 C
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考题 3 例3 对变压器和远距离输电的考查

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专题七 学案13
(3)可直接应用“部分电路中 R、I、U 的关系”中的两个结论： ①任一电阻 R 阻值增大，必引起通过该电阻的电流 I 的减小和 I↓ 该电阻两端电压 U 的增大，即 R↑→ U↑ 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 的增大和与之串联的各电阻两端电压 U 串的减小．即 I并↑ R↑→ U串↓
效 值
平 均 值
计算通过电路横截面的 电荷量
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专题七 学案13
突破练习 3． (2013· 海南· 3)通过一阻值 R＝100 Ω 的电阻
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的交变电流如图 5 所示， 其周期为 1 s． 电 阻两端电压的有效值为 A．12 V B．4 10 V C．15 V D．8 5 V ( B )
图5
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专题七 学案13
4．如图 6 甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形 线圈在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向 的固定轴 OO′匀速转动， 线圈的两端经集流环和电刷与电
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阻 R＝10 Ω 连接，与电阻 R 并联的交流电压表为理想电压 表，示数是 10 V．图乙是矩形线圈中磁通量 Φ 随时间 t 变 化的图象．则 ( )
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专题七 学案13
考题 2 对交变电流变化规律的考查 例 2 (2013· 山东· 17)图 4 甲是小型交流发电机的示意图，两磁 极 N、S 间的磁场可视为水平方向的匀强磁场， 为交流电
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流表．线圈绕垂直于磁场的水平轴 OO′沿逆时针方向匀速 转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的 图象如图乙所示．以下判断正确的是 ( )
交变电流 某一时刻 的值
最 大 的 瞬 E ＝NΦ ω 讨论电容器的击 m m Em 穿电压 时值 Im＝ R＋ r
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专题七 学案13
①计算与电流热效应有 对 正 ( 余 ) 弦 关的量 ( 如电功、电功
有
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跟交变电流的 交流电有： 率、热量等) 热效应等效的 E＝Em/ 2 恒定电流值 U＝Um/ 2 I＝Im/ 2 交变电流图象 E ＝Bl v ΔΦ 中图线与时间 E ＝n Δt 轴所夹的面积 E I＝ 与时间的比值 R＋ r ②电气设备“铭牌”上 所标的一般是有效值 ③保险丝的熔断电流为 有效值
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专题七 学案13
解析 当电位器的触头由弧形碳膜的中点逆时针滑向 a 端时， 电位器接入电路的电阻减小，根据串并联电路特点可知电路中
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总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可得干路电流增大，内阻分 担电压增大，路端电压减小，通过其电流减小，L1 灯变暗；由 U1＝I1R1 及 I1＝I－IL1 可知 R1 分担电压增大，则 L2 和 R2 两端 电压减小，L2 将因功率减小而变暗，选项 B 正确．
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专题七 学案13
学案 13
【考情分析】
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直流电路和交流电路
课标全国 山东 浙江 福建 江苏
命题情况 考查点 交变电流及其图 象、有效值 理想变压器、电路 动态分析
13 12 12 13 12 13 12 13 12 13 Ⅰ Ⅱ 17 20 17 18 17 14 15 13 4 8
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断、直流电路中能量转化问题、交变电流的产生和描述、变压 器的规律、 远距离输电等知识点， 是各地高考的热点， 预计 2014 年高考中仍会继续对该部分知识的考查，特别是交变电流有效 值的计算、变压器的动态分析、电路知识与电磁感应的综合应 用等知识点．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．
并
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突破练习
专题七 学案13
1．(2013· 江苏· 4)在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了 及时发现，设计了一种报警装置，电路如图 2 所示．M 是 贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻 RM 发生变化，
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导致 S 两端电压 U 增大， 装置发出警报， 此时
电压
电流
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专题七 学案13
2．对描述交变电流“四值”的比较和理解 正弦式交变电流的瞬时值、峰值、有效值、平均值的比较 物理含义
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重要关系 e＝Emsin ωt i＝Imsin ωt Em＝NBSω
适用情况及说明 计算线圈某时刻 的受力情况或力 矩的瞬时值
瞬 时 值 峰 值
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将 S 看做外电路，其余看做等效电源，根据 U＝E－Ir 可判断， 同样的变化电流，则内阻越大电压变化越大，因此答案为 C.
答案 C
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2．巨磁电阻(GMR)电流传感器可用来准确检测大容量远距离直 流输电线路中的强电流，其原理利用了巨磁电阻效应．巨磁 电阻效应是指某些磁性材料的电阻 R 在一定磁场作用下随磁 感应强度 B 的增加而急剧减小的特性． 如图 3 所示检测电路，
图6
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A．电阻 R 上的电动率为 20 W B．0.02 s 时 R 两端的电压瞬时值为零
专题七 学案13
C．R 两端的电压 u 随时间 t 变化的规律是 u＝14.1cos 100πt V
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D．通过 R 的电流 i 随时间 t 变化的规律是 i＝1.41cos 50πt A U2 解析 电阻 R 上的电功率为 P＝ ＝10 W，选项 A 错误； R
(
)
图2 A．RM 变大，且 R 越大，U 增大越明显 B．RM 变大，且 R 越小，U 增大越明显 C．RM 变小，且 R 越大，U 增大越明显 D．RM 变小，且 R 越小，U 增大越明显
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解析 由题意知，S 两端的电压增大，则电路中的电流增大， 接触药液的传感器的电阻变小，则 A、B 选项是错误的；
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命题情况
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安徽 12 23 13
广东 12 19 16 13
北京 12 15 13
天津 12 13
考查点 交变电流及其图 象、有效值 理想变压器、电路 动态分析
4
4
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专题七 学案13
【考点预测】 本学案包含直流电路的动态分析、电路故障的分析与判
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专题七 学案13
解析 电流表测量的是电路中电流的有效值 I＝10 A，选项 A 正确．
2π 由图象可知， T＝0.02 s， 所以 ω＝ ＝100π rad/s， 选项 B 错误． T t＝0.01 s 时，电流最大，线圈平面与磁场方向平行，选项 C 正 确． t＝0.02 s 时，线圈所处的状态就是图示状况，此时 R 中电流的 方向自左向右，选项 D 错误．
由题图乙知 0.02 s 时磁通量变化率最大， R 两端的电压瞬时值最 大，选项 B 错误；
R 两端的电压 u 随时间 t 变化的规律是 u＝14.1cos 100πt V，通过 R 的电流 i 随时间 t 的变化规律是 i＝u/R＝1.41cos 100πt A，选项 C 正确，D 错误．
答案 C
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考题 1 对直流电路动态分析的考查 例 1 在某控制电路中，需要连成如图 1 所 示的电路，主要由电动势为 E、内阻为 r
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的电源与定值电阻 R1、R2 及电位器(滑动 变阻器)R 连接而成，L1、L2 是红、绿两个 时，下列说法中正确的是 A．L1、L2 两个指示灯都变亮 B．L1、L2 两个指示灯都变暗 C．L1 变亮，L2 变暗 D．L1 变暗，L2 变亮 图1 ( ) 指示灯，当电位器的触头由弧形碳膜的中点逆时针滑向 a 端
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5．如图 7 所示，电阻不能忽略的矩形闭合导线框 ABCD 处于水平 匀强磁场中，线框绕垂直于磁场的轴 OO′匀速转动，并与理 想变压器原线圈相连，副线圈接有一只“22 V
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6 W”的灯 ( )
泡． 当灯泡正常发光时， 线框输出电压 u＝66 2sin 100πt V． 下 列说法正确的是
图7
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A．线框转动的频率为 100 Hz B．图示位置线框中产生的感应电动势最大 C．变压器原、副线圈匝数之比为 3∶1
专题七 学案13
D．若副线圈再并联一个相同的灯泡，则闭合导线框的功率为
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12 W
解析 由线框输出电压 u＝66 2sin 100πt V 可知 ω＝100π rad/s， ω 则线圈转动的频率 f＝ ＝50 Hz，故 A 项错误； 2π
答案 B
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技巧方法
直流电路的动态变化分析技巧：
(1)当电路中某一部分发生变化时， 将引起电路中各处的电流和 电压都随之发生变化，可谓“牵一发而动全身”．判断此类问
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题时， 应先由局部的变化推出总电流的变化、 路端电压的变化， 再由此分析对其他各部分电路产生的影响，一般是先分析恒定 电阻支路再分析变化电阻支路． (2)一个闭合电路就是一个整体，在研究电路的动态问题时，一 定要弄清电路的串并联结构，同时要用整体的观点来看问题， 还要善于转换思维的角度“电压不行看电流”．
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设输电线路电流为 I(不是 GMR 中的电流)，GMR 为巨磁电 阻，R1、R2 为定值电阻，已知输电线路电流 I 在巨磁电阻 GMR 处产生的磁场的磁感应强度 B 的大小与 I 成正比，下 列有关说法正确的是 ( )
图3
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专题七 学案13
A．如果 I 增大，电压表 V1 示数减小，电压表 V2 示数增大 B．如果 I 增大，电流表 A 示数减小，电压表 V1 示数增大 C．如果 I 减小，电压表 V1 示数增大，电压表 V2 示数增大 D．如果 I 减小，电流表 A 示数减小，电压表 V2 示数减小
图示位置线圈处于中性面，故感应电动势为 0，B 项错误，
从线框输出电压 u＝66 2sin 100πt V 可知：Um＝66 2 V，则 U 原 ＝U 有效＝66 V，灯泡正常发光，则 U 副＝22 V，由变压器的电压规 U原 n1 3 律 ＝n ＝1，故 C 正确； U副 2
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解析 如果 I 增大， 输电线路电流 I 在巨磁电阻 GMR 处产生的 磁场的磁感应强度 B 增大，GMR 电阻值减小，回路中电流增 大，电流表 A 示数增大，电压表 V1 示数减小，电压表 V2 示数 增大，选项 A 正确，B 错误； 如果 I 减小， 输电线路电流 I 在巨磁电阻 GMR 处产生磁场的磁 感应强度 B 减小，GMR 电阻值增大，回路中电流减小，电流 表 A 示数减小，电压表 V1 示数增大，电压表 V2 示数减小，选 项 C 错误，D 正确． 答案 AD
图4
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专题七 学案13
A．电流表的示数为 10 A B．线圈转动的角速度为 50π rad/s
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C．0.01 s 时线圈平面与磁场方向平行 D．0.02 s 时电阻 R 中电流的方向自右向左
审题突破 ①电流变化的周期与线圈的转动周期相同． ②电流表测量的是电流的有效值．