1、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
2、方法(1)程序法:“部分整体部分”电路结构的变化( R 的变化) R 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 .2(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,
3、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 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=NBS sin 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
4、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:3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
5、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
6、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 V B.310 V C.350 V D.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 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,A 2示数变大导思 变
7、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:4U1 U2 I2 I1 P1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
8、 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.f1 f2=32B.P1 P2=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5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一例 1 D 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
9、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,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,
10、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 2 B 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
11、效值 U=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 1 D 解析 将原线圈抽头 P 向上滑动时,原线圈匝数变多,根据 U1U 2=n1n 2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 U1U 2=n1n 2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6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=
12、NBS ,选项 D 正确 .例 2 变式 2 C 解析 所加电压的周期 T= 2010-3 s =20 ms,一个周期内通电时间 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 3 B 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
13、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 2 1,两种情况下副线圈两端的电压有效值之比为 2 1,所以两种情况下通过灯泡的电流之比为 2 1,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 .
