专题十五 直流电路和交流电路

你的首选资源互助社区 启东中学 专题十五 直流电路和交流电路重点难点1电路的动态变化 进行动态分析的常见思路是：由部分电阻变化推断外电路总电阻（）的变化，再由全电路欧姆定律讨论干路电流的变化，最后再根据具体情况分别确定各元件上其他量的变化情况（使用的工具是部分电路欧姆定律、电路中各元件上的电压关系和电流关系）2电路故障分析：断路的表现是电路的端电压不为零而电流为零，一般是用电压表测量电路中某两点电压，若电压不为零，则说明这两点与电源的连接完好，断路点就在该两点之间，这样逐渐缩小测量范围即可找到断路点（用电流表也可类似得出）短路的表现是电流不为零而电压为零3电源输出的最大功率电源输出功率最大的条件为：Rr，即外电阻等于电源内阻，此时的最大输出功率为Pm，电源的效率为50%4电流表和电压表在电路中的作用：可分为两种情形理想情况：电流表内阻为零，电压表内阻可视为无穷大，都对电路没有影响在分析和计算时，常将电流表视为短路，将电压表视为断路；实际情况：可将电流表看作阻值为其内阻、能测量其本身电流的特殊电阻串入电路中，可将电压表看作阻值为其内阻、能测量其本身电压的特殊电阻并入电路中5交流电的有效值：有效值的概念是根据电流的热效应规定的，具有等效的含义在交流电路中，电表的测量值，计算电功用的电流和电压值，电器设备上所标的额定电流和电压值均指的是有效值6理想变压器：变压器的输入功率等于输出功率，且输出功率随负载的变化而变化，输入功率随输出功率变化而变化；由可知：，即变压器副线圈两端电压由原、副线圈的匝数比和输入电压U1决定；变压器副线圈上的电流由副线圈的输出电压和负载决定，即规律方法【例1】在如图所示的电路中，电源电动势为E设电流表的示数为I电压表的示数为U，电容器C所带的电荷量为Q将滑动变阻器R1的滑动触头P向上移动，待电流达到稳定后，则与P移动前相比 （ AC ）A若电源内阻不可忽略，则U减小 B若电源内阻不可忽略，则I增大C若电源内阻不可忽略，则Q减小 D若电源内阻可以忽略，则Q减小训练题如图所示，两只相同的白炽灯泡D1和D2串联后接在电压恒定的电路中若D1的灯丝断了，经过搭丝后（搭丝后灯泡的电阻减小）仍然与D2串联，重新接人原来的电路假设在此过程中，灯丝电阻随温度变化的因素可忽略不计，且每只灯泡两端的电压均未超过其额定电压则此时每只灯泡所消耗的功率与原来各自的功率相比（BC ）AD1的功率变大BD1的功率变小CD2的功率变大DD2的功率变小【例2】如图所示是一个电热器电路指示灯、电键、电热丝构成串联回路，接在电源上发现该电路有一个元件断路、有一个元件短路，但不知道是哪个元件上有故障，今用一个校验电灯分别依次接在各处进行检测，得到如下表所示的结果，请根据表格回答下列问题： 校验次序123456校验接入点afabcdefadcf发光情况正常发光不发光发光不正常不发光发光不正常正常发光（1）由前两次检测可以知道： （2）由第三次检测可以知道： （3）由以上检测可以知道： 断路； 短路【解析】（1）第1次检测，将电灯接在af点，正常发光，说明电路从电源af电源是连通的，即电源正常，且灯泡的额定电压等于电源电压第2次检测，将电灯接在ab点，不发光，说明电路不通，所以从前两次检测可判定：电源正常，电键或电热丝断路（2）第3次检测，将电灯接在cd点，发光但不正常，说明电路是通的，即指示灯、电热丝没有断路（3）第4次检测，将电灯接在ef点，不发光，说明电路不通，综上各次检测可判定：电键断路第5次检测，将电灯接在ad点，发光但不正常，说明电路是通的，灯泡两端电压小于电源电压，所以电热丝有电阻即是正常的第6次检测，将电灯接在cf点，正常发光，说明电路是通的，灯泡两端电压等于电源电压，而ac间电压为零，即指示灯短路综上所述，电路故障是：电键断路，指示灯短路训练题图为一电路板的示意图，a、b、c、d为接线柱，a、d与220V的交流电源连接，ab间、bc间、cd间分别连接一个电阻现发现电路中没有电流，为检查电路故障，用一交流电压表分别测得b、d两点间以及a、c两点间的电压均为220V（CD）Aab间电路通，cd间电路不通 Bab间电路不通，bc间电路通 Cab间电路通，bc间电路不通 Dbc间电路不通，cd间电路通【例3】如图所示的电路中，电源电动势E=9 V，电阻R1=2.5，R2=3，当电阻箱Rx调到3时，电流表的示数为2 A求：（1）电源的内电阻；（2）调节电阻箱，使电流表的示数为1.8 A时，电阻R2消耗的电功率【解析】（1）当Rx=3时，则电路外电阻为由闭合电路欧姆定律有：（2）调节电阻箱后，由闭合电路欧姆定律有：（V）=3.6V所以电阻R2消耗的电功率为=4.32W训练题在图电路中，电源由6个电动势为1.5 V、内电阻为0.1的电池串联而成，R1为4.4，R2为6，变阻器R3开始时接入电路的阻值为12，R2的额定功率为3 W问：（1）此时通过R1的电流是多大？（2）此时电源的输出功率是多大？（3）为确保R2消耗的实际功率不超过它的额定功率，变阻器R3接入电路的阻值应满足什么条件？答案：（1）I=1A（2）P=84W（3）变阻器R3接入电路的阻值应小于、等于17【例4】如图所示，一理想变压器原线圈匝数n1=1100匝，副线圈匝数n2=180匝，交流电源的电压，电阻R=45，电压表、电流表均为理想电表，则（ BD ）A交流电的频率为50Hz BA1的示数约为0.13ACA2的示数约为1.1A DV的示数为36V能力训练1在图示电路的三根导线中，有一根是断的，电源、电阻器R1、R2及另外两根导线都是好的，为了查出断导线，某学生想先将万用表的红表笔连接在电源的正极a，再将黑表笔分别连电阻器R1的b端和R2的c端，并观察万用表指针的示数，在下列选档中，符合操作规程的是（ A ） A直流10V挡B直流0.5A挡C直流2.5V挡D欧姆挡2电路如图，电源内阻不能忽略，R110，R28，开关接通1时，电压表的示数U12.0V，则当开关接通2时，电压表的示数可能是（ C ）A2.2V B2.0V C1.8V D1.6V 3如图所示，是测定两个电源的电动势E和内电阻r实验中得到的路端电压U和电流I的图线，则应有（ ACD ）A当I1=I2时，电源总功率P1=P2B当I1=I2时，外电阻R1=R2C当U1=U2时，电源输出功率P出1P出2D当U1=U2时，电源内部消耗的电功率P内1P内2 4如图甲所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴以恒定的角速度转动，当线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈中产生的交变电流按照图乙所示的余弦规律变化在 t=时刻 （ CD ）A线圈中的电流最大 B穿过线圈的磁通量为零VCErSR1R2R3C线圈所受安培力的力矩为零D线圈消耗的电功率为零5（06年南京）所示电路中，电源电动势E=10V，内阻r=1，电容器电容C=40F，电阻R1=R2=4，R3=5。接通电键S，待电路稳定后，求：（1）理想电压表V的读数；（2）电容器的带电量。ErR1R3答案：当开关合上后，等效电路如图所示，这时电压表测得 的是R3两端的电压U3，电容器两端的电压为R1两端的电压U1（1）流过电路中的总电流代入数据得I=1A U3=IR3 U3=5V（2）U1=IR1 U1=4V C=Q/U1 Q=CU=1.610 -4C6（05年南通）如图所示，电源的电动势，内阻不计，电阻，电容器的电容，其中有一带电微粒恰好处于静止状态。若在工作的过程中，电阻突然发生断路。电流表可看作理想电表。求：（1）带电微粒加速度的大小和方向。（2）从电阻断路到电路稳定的过程中，流经电流表的电量。答案：（1） 电容器两端电压为，带电量（上板带负电）带电微粒静止 断路后，电路稳定后，电容器两端电压，电容器带电量为（上板带正电） 带电微粒的加速度，方向竖直向下。 （2）从电阻断路到电路稳定的过程中，流经电流表的电量：电动机Iv07（05年宿迁）如图所示，是用直流电动机提升重物的装置示意图，电源电动势E100V，内电阻r11，电动机的线圈电阻r24。重物质量m36kg，重物被电动机以v0.5m/s的速度匀速提起，不计重物运动中所受的阻力，取g10m/s2，试求：电路中的电流I和电源的输出功率P。答案：电源的输出功率：PUI 由闭合电路欧姆定律EUIr1 即PI（EIr1）电动机的热功率：P热I 2r2 电动机的输出机械功率：P出mgv则：Pmgv+I 2r2所以得：I2（r2r1）IEmgv0 代入数据化简，得：I 220I360所以I2（A）（I18A舍去） 得P196（W）8（05年连云港）一个矩形线圈在一匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴匀速转动，产生的交变电动势表达式为V，试求：(1)电动势的最大值、有效值和频率；(2)若矩形线圈是100匝，线圈平面面积为0.02m2，匀强磁场的磁感应强度B是多少?(3)当线圈平面从中性面开始转过时，电动势的瞬时值是多大?答案：（1）将（V）跟对应比较，可知V 有效值： V220V 频率： Hz50Hz （2）由得T0.5T （3）线圈从中性面转过，即 V3110.707V220V