直流电和交流电

直流电和交流电 高三物理第二轮复习讲义 第九讲 直流电和交流电 一、 知识要点 (一)恒定电流 (二)磁场 二、高考《考试说明》 (一)恒定电流 内 容 要求 说 明 1(电流、欧姆定律、电阻和电阻定律。 B 2(电阻率与温度的关系。 A 3(半导体及其应用，超导及其应用。 A 4(电阻的串联、并联，串、并联电路的特点。 B 5(电功、电功率，串、并联电路的功率分配。 B 6(电源的电动势和内电阻。闭合电路欧姆定律。路端电B 压。 7(电流、电压和电阻的测量;电流、电压表和多用电B 表的使用、伏安法测电阻。 41 高三物理第二轮复习讲义 (二)交流电、电磁振荡和电磁波 42 高三物理第二轮复习讲义 内 容 要求 说 明 1(交流发电机及其产生正弦交流电的原理，正弦 只要求讨论单相理交流电的图象。最大值与有效值，周期与频率。 B 想变压器。 2(变压器的原理。电压比和电流比。电能的输送。 A 3(振荡电路。电磁振荡。LC电路产生的电磁振荡 周期和频率。 A 4(电磁场。电磁波，电磁波的波速。 A 二、 高考考点分析 1(电流和电路部分在高考中一般以选择题和实验题的题型出现。在选择题中应注重于电路的动态分析。 2(等效电路的分析和交流电的有效值是高考必须注意的一个方面。 3(电学实验历年是高考的重点～除了掌握书本中的实验以外～更应注重于实验原理的应用。特别应注意本知识内容的设计性实验。重视仪器、仪表的使用和读数～仪器、仪表的选择及实验数据的处理是高考取得高分的保证。 4(与实际问题相联系的远距离输电、与力学相结合的水力发电及与其他知识内容相联系的能量转化和守恒的问题。是综合性题目的发展趋向。 三、 典型例题和解题方法指导 1(电路分析时对电路中电流表、电压表、及电容器的处理 A1 【例1】如图1所示的电路中，三个电阻的阻值相等，电 流表A、A、A的内阻均可忽略，它们的读数分别为I、1231 I、I，则I、I、I之比为 。 23123 【例2】如图2所示，E=10V，C=C=30μF，R=4.0Ω，121A2 R=6.0Ω，电池内阻可忽略。先闭合开关S，待电路稳定2A3 后，再将开关断开，则断开S后流过R的电量1 图1 为 。 RR2 1 E S CC1 2 2(正确理解电源电动势的物理意义 图2 【例3】下面对电源电动势概念的认识正确的是: A(电源电动势等于电源两极间的电压 B(在闭合电路中，电动势等于内外电压之和 C(电源电动势表征了电源把其他形式的能转化为电能的本领，电源把其他形式的能转化为电能越多，电动势就越大 D(电动势、电压和电势差虽名称不同，但物理意义相同，所以单位相同。 43 高三物理第二轮复习讲义 3(电路的动态分析 【例4】如图3所示，R的R阻值相同，电源内阻不计，当滑动变阻器R的滑动片P由121A向B移动时，试分析电路中各电表示数的变化情况。 V1 V R1 A A1 c B P R2 V2 R2 × a A2 R1 × Vb 3 A3 图3 图4 4(电路故障分析 【例5】如图4所示的电路中，闭合电键K后，灯a和b都正常发光，后来由于某种故障使灯b突然变亮，电压表读数增加，由此推断，这故障可能是( ) A、a灯灯丝烧断 B、电阻R断路 2 C、电阻R短路 2 D、电容器被击穿短路 5(电功与电热、闭合电路中的能量转换 【例6】微尘吸尘器的直流电动机内阻一定，当加上0.3V的电压时，通过的电流为0.3A， RR1 2 此时电动机不转;当加在电动机两端的电压为2.0V时，电流为 0.8A，这时电动机正常工作，则吸尘器的效率为多少, 【例7】如图5所示电路，电源的总功率是40W，电阻R=41 Ω，R=6Ω，a、b两点间电压是4.8V，电源输出功率是37.5W，2R3 求电源的内阻和电动势。 6(电路设计 图5 【例8】现有一阻值为10.0Ω的定值电阻、一个电键、若干根导线和一个电压表，该电压表表面上有刻度但无刻度值，要求设计一个能测定某电源内阻的实验。(已知电压表内阻很大，电压表量程大于电源电动势，电源内阻约为 几欧)要求: (1)在图6方框中画出实验电路图。 (2)简要写出完成接线后的实验步骤。 (3)写出用测得的量计算电源内阻的表达式 r= 。 图6 7(正弦式电流的产生及变化规律 【例9】一单匝闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动。在转动过程中，线框中的最大磁通量为φ，最大感应电动势为ε，下列说法中正确的是( ) mm A(当磁通量为零时，感应电动势也为零 B(当磁通量减小时，感应电动势在增大 44 高三物理第二轮复习讲义 C(当磁通量等于0.5φ时，感应电动势等于0.5ε mmD(角速度ω等于ε/φ mm 8(交流电的有效值和平均值 【例10】如图7所示，边长为a的单匝正方O ，形线圈在磁感强度为B的匀强磁场中，以OO 边为轴匀速转动，角速度为ω，转轴与磁场 方向垂直，线圈电阻为R。求: ,(1)线圈从图示位置转过的过程中产生的B 2 热量Q。 ,图7 (2)线圈从图示位置转过的过程中通过线， 2O圈某截面的电量q。 9(变压器及电能输送 【例11】如图8所示，理想变压器的副线圈上通过 输电线接两个相同的灯泡L和L，输电线的等效电12 阻为R(开始时，电键S断开，当S接通时，以下 说法中正确的是: 图8 A(副线圈两端M、N的输出电压减小 B(副线圈输电线等效电阻R上的电压降增大 C(通过灯泡L的电流减小 1 D(原线圈中的电流增大 【例12】有一台内阻为1Ω的发电机，供给一个学校用电，升压变压器的匝数比是1?4， 降压变压器的匝数比是4?1，输电线的总电阻是4Ω，全校共有22个班，每班有“220V， 40W”的电灯6盏，若要保证全部电灯正常发光，求: ? 发电机的输出功率应是多大,?发电机的电动势应是多大,?输出效率多大,?若 只使用电灯总数的一半，并要正常发光，发电机的输出功率是否减小一半, 10(综合应用问题 【例13】如图11所示，将单匝正方形线圈ABCD的 一半放入匀强磁场中，磁感应强度B,1T(让它以 边界OO’为轴，以角速度ω,100rad,s匀速转动，在AB、CD的中点用电枢P、Q将电流输送给小灯 泡(线圈边长L,0.2 m，总电阻力 r,4Ω，灯泡电 阻力R,2Ω，不计P、Q接触电阻及导线电阻(求: (l)线圈转动过程中产生的最大感应电动势; (2)理想电压表V的示数; 0(3)由图示位置转过30时，线圈受到的安培力矩( 图11 45 高三物理第二轮复习讲义 五、强化训练 1(如图12所示，一段电路总电压U一定，滑动变阻器W的滑键位置固定，当电阻箱R 的电阻增大时，以下判断中正确的是()( A(A的读数减小，V的读数增大 B(A的读数减小，V的读数不变 C(A的读数增大，V的读数减小 D，A的读数增大，V的读数也增大 图12 2(一太阳能电池板，测得它的开路电压为800mV，短路电流为40mA(若将该电池板与 一阻值为20Ω的电阻器连成一闭合电路，则它的路端电压是()( A(0.10V B(0.20V C(0.30V D(0.40V 3(如图13所示电路由8个不同电阻组成，已知R,12Ω其余1 电阻阻值未知，测得A、B间的总电阻为4Ω。今将R换成61 Ω的电阻，则A、B间的总电阻变为 。 04(某商场安装了一台倾角为30的自动扶梯，该扶梯在额定电压为380V的电动机带动下以0.4m,s的恒定速率向斜上方移动，电动机的最大输出功率为4.9KW(不载人时测得电动机中图13 的电流为5A，若载人时扶梯的移动速率和不载人时相同，则 2这台自动扶梯可同时乘载的最多人数为 ((设人的平均质量为60kg，g=10m/s) 5(两个阻值都较大的定值电阻R和R串联起来后接在输出电压为10V的稳压电源上，12 用一个电压表跨接在R两端，读数为6V(若将此电压表跨接在R两端，则电压表12的示数为()( A(等于4V B(小于4V C(大于4V D(因不知R、R的大小，故无法判断 12 6(如图14所示，电动势为ε、内阻为r的电池与固定电阻R、0可变电阻R串联(设R =2 r，R,r(当变阻器的滑动片自aab0 端向b端滑动时，下列各物理量中随之减小的是()( A(电池的输出功率 图14 B(变阻器消耗的功率 C(固定电阻R上消耗的功率 0 D(电池内电阻上消耗的功率 7(在图15所示的电路中，电池的电动势为ε，内阻力 r，接在电池两端的电阻为R(各量都用国际单位表示(将电量为q的正电荷由A点沿路径ARB移到B点，电场 力做的功等于 (而将此正电荷由A点沿电池的图15 内电路移动到B点，电场 力做的功等于 ( 46 高三物理第二轮复习讲义 8(在图16所示的电路中，S接通，两电源的电动势都为 3V，内阻都为lΩ，R,2Ω，R=4Ω，C =10μF(求: 12 (1)电容器两端的电压多大, (2)现断开S，从此时起，到电容器两端电压稳定 时止，通过R上的电量为多少, 2 图16 9(某电压表的内阻在20KΩ,50KΩ之间，现要测量其内阻(实验室可提供下列可选器材:待测电压表(量程3V)、电流表A(量程为200μA)、电流表A (量程为5mA)、12电流表A(量程为0.6A)、滑动变阻器R(最大阻值1KΩ)、电源ε(电动势为4V)、3 电键K、导线( (l)所提供的电流表中，应选用 (填字母代号)( (2)为了尽量减小误差，要求测多组数据，试画出符合要求的实验电路图( 10(有一只伏特表，量程已知，内阻为R(另有一电池(电动势未知，但不超过伏特表V 的量程，内阻可忽略)(请用这只伏特表和电池，再用一个电键和一些连接用的导线，设计测量某一未知电阻R的实验方法((已知R的值与R的值相差不大) x xV (l)画出实验电路图( (2)简要写出测量步骤和需记录的数据，导出未知电阻R的计算式( X 411(在彩色电视机的显像管中，从电子枪射出的电子在2×10V的高压下被加速，形成l mA的平均电流(求: (l)每秒钟轰击荧光屏的电子数目是多少, (2)电子轰击荧光屏所消耗的功率是多少, (3)l h显像管耗电多少度, 12(一交流电压为u,3llsinl00πt(V)，若将一辉光电压为 220V的氖管接上此交流电压，则在1s内氖管发光的时间是 多少, 图17 13(如图17所示，矩形线圈面积为S，匝数为N，内阻为r，绕OO’轴以角速度ω在匀 0强磁场B中匀速转动，从图示位置转动90的过程中，下列说法正确的是( ) NBS,NBS A(通过电阻的电量为 B(通过电阻的电量为 ，，R，r，，22R，r 222222,,,2NBSNBS C(外力做的功为 D(外力做的功为 ，，，，4R，r,R，r 47 高三物理第二轮复习讲义 参考: 【例1】【解析】: 画出等效电路可求得答案为2?2?3 EI,,1A 【例2】【解析】:S闭合时:RR，12 C两端电压:V UIR,,6 112 S断开:4V V ,,,,U106,,U10 12,4C ？,,,，,,，QUCUC4.210 1122 【例 3】【解析】:答案:B AAAVVV【例 4】【解析】:?先减后增， ?减小，?减小;?增大，?增大，?减小。 123123 【例5】【解析】:答案:B RR0.312R,,,2.4 【例7】【解析】: 【例6】【解析】: R,,,1abRR，0.312 Uab2I,,2.0A PIR,,0.64W QRab 2W PUI,,1.6 ,IIr,，37.5 解得: r,,0.625PP,Q,60？,,% PV ,,20 2 【例10】【解析】:(1),,,,,BSBa 【例8】【解析】: (1)如图 m 2 IBa,,mI,,t ,, 222R, 24 Ba,,2QIRt？,,, 4R 2(2)略 ,,Ba(2)qItt,,,,, ,tRRNN, 12rR,(3) 0N2 【例9】【解析】: 答案BD 【例11】【解析】:BCD 【例12】【解析】:?5424W ?250V ?97% ?不会 22 BL,11000.2，，【例13】【解析】:(1),,,,BS2V ,,m22 r R，2R (2) ,,,1,,,R3? 总rR， 2 2,mAV I,,0.48,,UIR,0.48?R2 总 ,qR,qR强化训练答案:1、A 2、D 3、3Ω 4、25人 5、B 6、B 7、【解析】:， RrRr，， UU,,512R,8、【解析】:(1)0.4V (2)2.4×10C 9、【解析】:(1)A(2)图略 10、【解析】:(1)图略(2) 1xU2 ,15211、【解析】:(1)6.25×10个(2)20W(3)2×10度(kwh) 12、【解析】:0.5s 13、【解析】:BC 48 高三物理第二轮复习讲义 49