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1、第9讲恒定电流和交变电流 考点一恒定电流电路的动态分析1 在如图9-1所示的电路中,电源电动势为E,内阻为r,闭合开关S1,断开开关S2,电压表示数为U,电流表示数为I.若将滑动变阻器R滑片向下移动,则下列说法中正确的是()图9-1A.电压表示数增大B.通过电阻R2的电流方向为a到bC.电阻R1消耗的功率减小D.若滑动变阻器R滑片位置不动,闭合开关S2,电流表示数减小导思 滑动变阻器滑片向下移动时,电路的总电阻如何变化?电压表V和电流表A的示数表示哪部分电路两端的电压和其中的电流?电容器在电路中怎么分析处理?归纳 闭合电路动态分析的方法(1)程序法:“部分整体部分”电路结构的变化(R的变化)R
2、总的变化I总的变化U外的变化支路的变化.(2)极限法:即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题,可将滑动变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论.(3)结论法:“串反并同”即与变化的电阻串联的用电器变化与电阻变化相反,与变化的电阻并联的用电器变化与电阻变化相同.式 如图9-2所示电路中,R1=1 ,R2=R3m=2 ,电源电动势E=3 V,内阻r=1.5 .电流表示数为I,电压表示数为U.在滑动变阻器的滑动触头P从a滑到b的过程中,下列判断正确的是()图9-2A.I减小,U增大B.减小,不变C.电源的最大输出功率为1.5 WD.R1获得的最大功率为1.5 W考点二交变电流的产生及描述2 如图9-3
3、所示,N匝矩形导线框以角速度绕对称轴OO匀速转动,线框面积为S,线框电阻不计,在OO左侧有磁感应强度为B的匀强磁场,外电路接有电阻R和理想电流表A,那么可以确定的是()图9-3A.从图示时刻起,线框产生的瞬时电动势为e=NBSsin tB.电流表的示数I=C.R两端电压有效值U=D.一个周期内R的发热量为Q=导思 线圈转动一圈的过程中,哪些边的导线切割了磁感线?电压表和电流表的读数与最大值有何关系? 计算热量应用交流电的什么数值?归纳 (1)线圈通过中性面时的特点:穿过线圈的磁通量最大;线圈中的感应电动势为零;线圈每经过中性面一次,感应电流的方向改变一次.(2)瞬时值表达式:书写瞬时值表达式时
4、要弄清三个关键:最大值、角速度、零时刻线圈所处的位置.确定交流电的峰值,根据已知图像或由Em=NBS求出相应峰值;明确线圈的初始位置,找出对应的函数关系式:从中性面开始计时,函数表达式为e=Emsin t;从垂直中性面开始计时,函数表达式为e=Emcos t.(3)交变电流“四值”的应用:计算线圈某时刻的受力情况时用瞬时值,讨论电容器的击穿电压时用峰值,计算与电流的热效应有关的电功、电功率、电热、保险丝的熔断电流等问题时用有效值,计算通过电路截面的电荷量时用平均值.式1 如图9-4所示,矩形金属线圈abcd与理想变压器原线圈组成闭合电路,线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动,磁场只
5、分布在bc边的左侧,磁感应强度大小为B,线圈面积为S,转动角速度为,匝数为N,线圈电阻不计.下列说法正确的是()图9-4A.将原线圈抽头P向上滑动时,灯泡变亮B.线圈abcd转动加速时,灯泡亮度变暗C.图示位置时,矩形线圈中电流最大D.若线圈abcd转动的角速度变为2,则变压器原线圈电压的有效值为NBS式2 给额定功率为60 W、额定电压为220 V的白炽灯加上如图9-5所示的电压,恰使灯正常发光,则所加电压U0的大小约为()图9-5A.220 VB.310 VC.350 VD.440 V考点三理想变压器 3 如图9-6所示,理想变压器原线圈接在交流电源上,图中各电表均为理想电表.开始时开关S
6、未闭合,下列说法正确的是()图9-6A.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,R1消耗的功率变大B.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,电压表 V示数变大C.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,电流表A1示数变大D.若闭合开关S,则电流表A1示数变大,A2示数变大导思 变压器的输入功率与副线圈电路消耗的功率是什么关系?当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,负载的总电阻怎样变化?闭合开关S,负载的总电阻怎样变化?归纳 理想变压器的动态分析:(1)明确变量和不变量,一般情况下原线圈电压不变,原、副线圈的匝数比不变,其他物理量可能随电路的变化而发生变化.(2)明确动态变化过程中的决定关系:当原、副线圈匝
7、数比一定时,U2由U1决定,I1由I2决定,P1由P2决定.(3)分析思路:U1U2I2I1P1式 (多选)图9-7中理想变压器的原线圈依次接入如图9-8所示的甲、乙两个正弦交流电源.接电源甲后,调节滑动变阻器滑片位置使小灯泡A正常发光,灯泡的功率及电流频率分别为P1、f1;保持滑片位置不变,改用电源乙,小灯泡的功率及电流频率分别为P2、f2.已知小灯泡电阻不变,则()图9-7图9-8A.f1f2=32B.P1P2=21C.若将滑动变阻器滑片向左移动,电源乙可能使小灯泡正常发光D.若将变压器动片P向下移动,电源乙可能使小灯泡正常发光专题四电路与电磁感应第9讲恒定电流和交变电流 高频考点探究考点
8、一例1D解析 将滑动变阻器R滑片向下移动,R连入电路的阻值减小,电路总电阻减小,干路电流I总=增大,电压表的示数U=E-I总(r+R1)减小,电容器两端的电压减小,则电荷量Q=CU也减小,电容器将放电,R2中的电流从b到a,选项A、B错误;通过电阻R1的电流增大,所以电阻R1消耗的功率P=R1增大,选项C错误;若滑动变阻器R滑片位置不动,闭合开关S2,电路总电阻减小,干路电流增大,则电压表示数减小,而滑动变阻器R连入电路的阻值不变,所以通过滑动变阻器的电流减小,即电流表示数减小,选项D正确.例1变式C解析 由图可判断,R3的右端电阻与电压表串联,对电压表的影响可忽略,电压表测量R1两端的电压,
9、电流表测量干路的电流,当P由a向b滑动时,R3连入电路的阻值由0开始增大,回路总电阻增大,干路电流减小,路端电压增大,电压表示数U=IR1减小,选项A错误;根据欧姆定律可知,=R1不变,选项B错误;外电路电阻R=R1+,R3由0增大到2 ,则R由1 增大到2 ,而当R=r=1.5 时电源的输出功率最大,Pm=1.5 W,选项C正确;当R3=0时,干路电流最大,R1的功率最大,R1m=R1=1.44 W,选项D错误.考点二例2B解析 由图可知,线框只有一半在磁场中,故产生的电动势的最大值为Em=NB=,瞬时值表达式为e=sin t,选项A错误;电流表的示数为I=,选项B正确;R两端电压的有效值U
10、=E=NBS,选项C错误;一个周期内R的发热量Q=I2RT=R=,选项D错误.例2变式1D解析 将原线圈抽头P向上滑动时,原线圈匝数变多,根据U1U2=n1n2可得,输出电压减小,灯泡变暗,选项A错误;线圈abcd转动加速时,原线圈两端电压增大,根据U1U2=n1n2可得,输出电压增大,灯泡变亮,选项B错误;图示位置时,矩形线圈位于中性面,矩形线圈中电流为零,选项C错误;若线圈abcd转动的角速度变为2,则变压器原线圈电压的最大值Em=2NBS,根据T=+0可得,变压器原线圈两端电压的有效值U1=NBS,选项D正确.例2变式2C解析 所加电压的周期T= 2010-3 s =20 ms,一个周期
11、内通电时间t=8 ms,设电灯的电阻为R,加上图示的电压时功率为PL,有PLT=t,得PL=,而PL=,则=,解得U0350 V,选项C正确.考点三例3B解析 滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,滑动变阻器接入电路的阻值变大,总电阻也变大,而副线圈两端的电压没有变化,所以干路中的电流减小,R1消耗的功率变小,选项A错误;干路中的电流变小,R1两端的电压变小,并联电路的电压变大,即电压表V示数变大,选项B正确;由于变压器副线圈干路中的电流变小,所以原线圈中的电流变小,即电流表A1的示数变小,选项C错误;闭合开关S后,并联电路的阻值变小,总电阻也变小,干路中的电流变大,R1两端的电压变大,并联电路的电压变小,通过R2的电流变小,即电流表A2示数变小,选项D错误.例3变式AD解析 变压器不改变交流电的频率,由图像可知1.5T1=T2,即=,所以=,选项A正确;由图像可知甲、乙两个电源的电动势最大值之比为21,两种情况下副线圈两端的电压有效值之比为21,所以两种情况下通过灯泡的电流之比为21,根据P=I2R可知=,选项B错误;若将滑动变阻器滑片向左移动,滑动变阻器连入电路的电阻增大,通过灯泡的电流更小了,所以不可能使小灯泡正常发光,选项C错误;若将变压器动片P向下移动,即减小,根据=可知,U2增大,即副线圈两端电压增大,电源乙可能使小灯泡正常发光,选项D正确.