高考物理大二轮专题复习与增分策略 专题六 第2课时 直流电路和交流电路

高考物理大二轮专题复习与增分策略 专题六 第2课时 直流电

路和交流电路

1．纯电阻电路和非纯电阻电路的电功、电功率的比较

(1)纯电阻电路，电功W ＝UIt ，电功率P ＝UI ，且电功全部转化为电热，有W ＝Q ＝UIt ＝

U 2R t ＝I 2

Rt ，P ＝UI ＝U 2R

＝I 2R . (2)非纯电阻电路，电功W ＝UIt ，电功率P ＝UI ，电热Q ＝I 2

Rt ，电热功率P 热＝I 2

R ，电功率大于电热功率，即W >Q ，故求电功、电功率只能用W ＝UIt 、P ＝UI ，求电热、电热功率只能用Q ＝I 2

Rt 、P 热＝I 2

R . 2．电源的功率和效率

(1)电源的几个功率 ①电源的总功率：P 总＝EI ②电源内部消耗的功率：P 内＝I 2

r ③电源的输出功率：P 出＝UI ＝P 总－P 内 (2)电源的效率η＝P 出P 总×100%＝U

E

×100% 3．交流电的“四值”

(1)最大值E m ＝NBSω. (2)瞬时值e ＝NBSωsin_ωt .

(3)有效值：正弦式交流电的有效值E ＝

E m

2

；非正弦式交流电必须根据电流的热效应，

用等效的思想来求解．计算交流电路的电功、电功率和测定交流电路的电压、电流都是指有效值．

(4)平均值：E ＝n ΔΦ

Δt ，常用来计算通过电路的电荷量．

4．理想变压器的基本关系式

(1)功率关系：P 入＝P 出． (2)电压关系：U 1U 2＝n 1n 2

.

(3)电流关系：只有一个副线圈时I 1I 2＝n 2n 1

.

直流电路动态分析方法

(1)程序法：基本思路是“部分→整体→部分”．即从阻值的变化入手，由串、并联规律

判定R总的变化情况，再由欧姆定律判断I总和U端的变化情况，最后由部分电路欧姆定律及串联分压、并联分流等规律判断各部分的变化情况．

(2)结论法——“并同串反”：

“并同”：指某一电阻增大(减小)时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大(减小)．

“串反”：指某一电阻增大(减小)时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小(增大).

题型1 直流电路的动态分析

例1热敏电阻是传感电路中常用的电子元件，其电阻R t随温度t变化的图线如图1甲所示．如图乙所示电路中，热敏电阻R t与其他电阻构成的闭合电路中，当R t所在处温度升高时，两电表读数的变化情况是( )

图1

A．A变大，V变大 B．A变大，V变小

C．A变小，V变大 D．A变小，V变小

解析由电路图可知，电压表和电流表与热敏电阻是间接并联关系，当R t所在处温度升高时，R t的阻值减小，利用“并同串反”知电流表和电压表的读数都减小．

答案 D

以题说法当传感器与电路问题结合在一起时，传感器实质是一变化的电阻，电路问题实质是电路的动态分析问题．通过题意分析并建立传感器的某一特性物理量与电学物理量(电压、电流、电阻等)之间的关系，是解决此类问题的关键．

(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R M发生变化，导致S两端电压U增大，装置发出警报，此时( )

图2

A．R M变大，且R越大，U增大越明显

B．R M变大，且R越小，U增大越明显

C．R M变小，且R越大，U增大越明显

D．R M变小，且R越小，U增大越明显

答案 C

解析由题意知，S两端的电压增大，则电路中的电流增大，药液接触传感器的电阻变小，则A、B选项是错误的；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.

题型2 含电容器电路问题的分析

例2如图3所示的电路中，电源电动势为E、内阻为r，两平行金属板间有匀强磁场．开关S闭合后，当滑动变阻器滑片位于图示位置时，一带电粒子恰好以速度v匀速穿过两板．若不计重力，以下说法正确的是( )

图3

A．如果将开关断开，粒子将继续沿直线运动

B．保持开关闭合，将a极板向下移动一点，粒子可能向上偏转

C．保持开关闭合，将滑片P向上滑动一点，粒子将可能从下极板边缘射出

D．保持开关闭合，将滑片P向下滑动一点，粒子将可能从下极板边缘射出

审题突破开关断开，电容器两金属板间的场强变化吗？保持开关闭合，a板下移，电容器两板间的场强怎样变化？

解析将开关断开，电容器将通过滑动变阻器放电，a、b板间的场强逐渐减少到零，所以粒子受到的洛伦兹力大于电场力，粒子将发生偏转，A错误．保持开关闭合，将a极板向下移动一点，电容增大，电容器充电，两极板之间电场强度增大，粒子所受电场力增大，粒子可能向上偏转，选项B正确．保持开关闭合，将滑片P向上滑动一点，平行金属板间电压降低，粒子所受电场力小于洛伦兹力．若粒子带负电，粒子将可能从下极板边缘射出，选项C正确．保持开关闭合，将滑片P向下滑动一点，平行金属板间电压升高，粒子所受电场力大于洛伦兹力．若粒子带正电，粒子将可能从下极板边缘射出，

选项D正确．

答案BCD

以题说法分析含容电路的基本思路

首先分析清楚电路的连接方式，必要时画等效电路图，电容器处的电路可看做断路，简化电路时可去掉；其次分析电容器两端的电压与哪部分电路(或电阻)的电压相同；最后弄清楚电容器是充电过程还是放电过程．

如图4所示，平行金属板中带电质点P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

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

答案 A

解析当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，R4的阻值在减小，所以回路的总电阻减小，

由闭合电路欧姆定律I＝

E

R＋r

得干路的总电流增大，U＝E－Ir，所以电源的路端电压减

小，R3上电压减小，质点P受到的电场力减小，所以将向下运动，选项C错误；R3上电压减小，其电流也减小，选项D错误；由干路的总电流增大，通过R3的电流减小可知通过电流表支路的电流增大，选项B错误；又因R4与R2电压之和与R3上电压相等，R3上电压减小，而R2电压增大，故R4电压必减小，所以选项A正确．

题型3 交流电的产生和描述

例3(2013·山东·17)图5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( )

图5