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第9讲 恒定电流和交变电流,1.(2013江苏单科，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1所示。M是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻RM发生变化，导致S两端电压U增大，装置发出警报，此时( ),图1,A.RM变大，且R越大，U增大越明显 B.RM变大，且R越小，U增大越明显 C.RM变小，且R越大，U增大越明显 D.RM变小，且R越小，U增大越明显,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，如右图根据UEIr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。,答案 C,2.(多选)(2013江苏单科，8)如图2所示，理想变压器原线圈接有交流电源，当副线圈上的滑片P处于图示位置时，灯泡L能发光。要使灯泡变亮，可以采取的方法有( ),图2,A.向下滑动P B.增大交流电源的电压 C.增大交流电源的频率 D.减小电容器C的电容,解析 向下滑动P，变压器副线圈电压降低，灯泡变暗，A错误；增大交流电源电压，副线圈电压升高，灯泡变亮，B正确；增大交流电源频率，电容器容抗减小，电流变大，灯泡变亮，C正确；减小电容器的电容，容抗增大，电流减小，灯泡变暗，D错误。 答案 BC,3.(2014江苏单科，3)远距离输电的原理图如图3所示，升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，电压分别为U1、U2，电流分别为I1、I2，输电线上的电阻为R。变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是( ),图3,答案 D,4.(2015江苏单科，1)一电器中的变压器可视为理想变压器，它将220 V交变电流改变为110 V。已知变压器原线圈匝数为800，则副线圈匝数为( ) A.200 B.400 C.1 600 D.3 200,答案 B,知识热点 (1)应用串、并联电路规律以及欧姆定律对电路进行动态分析及对电功率的分析与计算。 (2)交变电流的产生、图象以及“四值”应用的考查。 (3)理想变压器“三个关系”的考查。 (4)理想变压器与远距离输电问题的综合考查。 思想方法 (1)程序法 (2)等效法 (3)分析推理法 (4)守恒法,考向一 直流电路的分析,核心知识,规律方法,1.闭合电路动态变化的原因 (1)当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时，电路的总电阻一定增大(或减小)。 (2)若电键的通断使串联的用电器增多，总电阻增大；若电键的通断使并联的支路增多，总电阻减小。 (3)热敏电阻或光敏电阻的阻值变化。,2.闭合电路动态分析的方法 基本思路是“局部整体局部” 流程图：,1.按如图4所示的电路连接各元件后，闭合开关S，L1、L2两灯泡都能发光。在保证灯泡安全的前提下，当滑动变阻器的滑片向左移动时，下列判断正确的是( ),A.L1灯亮度不变 B.L1灯变亮 C.L2灯功率变小 D.L2灯变亮,图4,解析 滑动变阻器的滑片向左移动时，电路中的总电阻减小，总电流增大，则L2灯变亮，L2灯功率变大。路端电压减小，又L2灯两端的电压增大，故并联电路两端的电压减小，则L1灯两端的电压减小，L1灯变暗。选项D正确。 答案 D,2.(多选)(2015北京模拟反馈)将如图5所示装置安装在沿直轨道运动的火车车厢中，使杆沿轨道方向固定，就可以对火车运动的加速度进行检测。闭合开关S，当系统静止时，穿在光滑绝缘杆上的小球停在O点，固定在小球上的变阻器滑片停在变阻器BC的正中央，此时，电压表指针指在表盘刻度中央。当火车在水平方向有加速度时，小球在光滑绝缘杆上移动，滑片P随之在变阻器上移动，电压表指针发生偏转。已知当火车向左加速运动时，电压表的指针向右偏。则( ),A.电压表指针向左偏，说明火车可能在向右做加速运动 B.电压表指针向右偏，说明火车可能在向右做加速运动 C.电压表指针向左偏，说明火车可能在向右做减速运动 D.电压表指针向右偏，说明火车可能在向右做减速运动,图5,解析 电压表指针向左偏，说明火车加速度向右，火车可能在向右做加速运动，也可能在向左做减速运动，选项A正确，C错误；电压表指针向右偏，说明加速度向左，火车可能在向左做加速运动，也可能在向右做减速运动，选项B错误，D正确。 答案 AD,3.(多选)(2015四川成都一诊)如图6所示的电路中，电源的电动势E和内阻r一定，A、B为平行板电容器的两块正对金属板，R1为光敏电阻。当R2的滑动触头P在a端时，闭合开关S，此时电流表A和电压表V的示数分别为I和U。以下说法正确的是( ),A.若仅将R2的滑动触头P向b端移动，则I不变，U增大 B.若仅增大A、B板间距离，则电容器所带电荷量减少 C.若仅用更强的光照射R1，则I增大，U增大，电容器所带电荷量增加 D.若仅用更强的光照射R1，则U变化量的绝对值与I变化量的绝对值的比值不变,图6,答案 BD,4.(多选)(2015江苏苏州调研)如图7所示，曲线C1、C2分别是纯直流电路中内、外电路消耗的电功率随电流变化的图线，由该图可知下列说法正确的是( ),A.电源的电动势为4 V B.电源的内阻为1 C.电源输出功率最大值为8 W D.电源被短路时，电源消耗的功率为16 W,图7,答案 ABD,考向二 交变电流的产生及描述,核心知识,1.,规律方法,1.交流电“四值”的应用 (1)最大值：分析电容器的耐压值； (2)瞬时值：计算闪光电器的闪光时间、线圈某时刻的受力情况； (3)有效值：电表的读数及计算电热、电功、电功率及保险丝的熔断电流； (4)平均值：计算通过电路截面的电荷量。,2.书写交变电流瞬时值表达式的基本思路 (1)确定正弦式交变电流的峰值，根据已知图象读出或由公式EmnBS求出相应峰值。 (2)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式。 若线圈从中性面位置开始转动，eEmsin t 若线圈从垂直中性面位置开始转动，eEmcos t,1.图8甲是小型交流发电机的示意图，在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁场方向垂直的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图乙所示。发电机线圈内阻为10 ，外接一只电阻为90 的灯泡，不计电路的其他电阻，则( ),图8,A.t0时刻线圈平面与中性面垂直 B.每秒钟内电流方向改变100次 C.灯泡两端的电压为22 V D.00.01 s时间内通过灯泡的电荷量为0,答案 B,2.(2015四川理综，4)小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO，线圈绕OO匀速转动，如图9所示。矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压( ),图9,答案 D,3.(多选)(2015山东青岛二中测试)一交流电流的图象如图10所示，由图可知( ),图10,A.用电流表测该电流其示数为14.1 A B.该交流电流的频率为50 Hz C.该交流电流通过10 电阻时，电阻消耗的电功率为1 000 W D.该交流电流瞬时值表达式为i14.1 sin (628t) A,解析 根据图象知交流电的有效值为10 A，则电流表示数为有效值10 A，A项错误；周期T0.01 s，频率为100 Hz，B项错误；通过10 的电阻，电功率PI2R1 000 W，C项正确；瞬时值表达式为iImsin t14.1sin (200t) A14.1 sin (628t) A，D项正确。 答案 CD,4.(2015河北衡水中学质检)如图11甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO匀速转动，线圈的两端经集流环的电刷与R10 的电阻连接，与电阻R并联的交流电压表为理想电表，示数是10 V。图乙是矩形线圈磁通量随时间t变化的图象。则下列说法正确的是( ),图11,A.电阻R上的电功率为20 W B.0.02 s时R两端的电压瞬时值为零 C.R两端的电压u随时间t变化的规律是u14.1cos (100t) V D.通过R的电流i随时间t变化的规律是icos (50t) A 解析 由矩形线圈磁通量随时间t变化的图象可知产生的交变电流周期为0.02 s，R两端的电压u随时间t变化的规律是u14.1cos (100t) V，选项C正确；0.02 s时线框中磁通量为零，R两端的电压瞬时值最大，为14.1 V；电阻R上的电功率为10 W，选项A、B错误；通过R的电流i随时间t变化的规律是i1.41cos (100t) A，选项D错误。 答案 C,图12,答案 B,6.(2015辽宁沈阳期末)在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图乙所示，产生的交变电动势随时间变化规律的图象如图13甲所示，已知发电机线圈内阻为1.0 ，外接一只电阻为9.0 的灯泡，则( ),图13,A.电压表V的示数为20 V B.电路中的电流方向每秒改变5次 C.灯泡实际消耗的功率为36 W D.电动势随时间变化的瞬时值表达式为e20cos (5t) V,答案 C,考向三 变压器和远距离输电问题,核心知识,回路1：发电机回路 P1I1U1 回路2：输送电路 I2I3IR，U2U3UR，P2PRP3 回路3：输出电路 I4I用，U4U用，P4P用,规律方法,1.理想变压器问题中的两个“弄清” (1)弄清变量和不变量。如原线圈电压不变，原、副线圈的匝数比不变，其他物理量可随电路的变化而发生变化。 (2)弄清动态变化过程中的决定关系，如U2由U1决定，P1、I1由P2、I2决定。 2.理想变压器问题的分析流程,1.在变电所，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，使用的仪器是电流互感器，如图所示的四个图中，能正确反映其工作原理的是( ),解析 电流互感器是测电流的，应串联在火线上，故选项B、D错误；由变压器电流关系n1I1n2I2，要使I2I1，须n2n1，故选项A正确。,A,2.(2015吉林长春三模)某研究小组成员设计了一个如图14所示的电路，已知纯电阻R的阻值不随温度变化，与R并联的是一个理想的交流电压表，D是理想二极管(它的导电特点是正向电阻为零，反向电阻为无穷大)。在A、B间加一,图14,D,A.10 V B.20 V C.15 V D.14.1 V,3.(2015安徽蚌埠三县联谊二模)如图15所示，理想变压器原线圈的匝数n11 100匝，副线圈的匝数n2110匝，R0、R1、R2均为定值电阻，原线圈接如图所示的交变电压，开始开关S处于断开状态，下列说法中正确的是( ),图15,A.电压表示数为22 V B.当开关S闭合后，电压表示数变大 C.当开关S闭合后，电流表示数变大 D.当开关S闭合后，变压器的输入功率减小,答案 C,4.(2015广东理综，15)如图16为气流加热装置的示意图，使用电阻丝加热导气管，视变压器为理想变压器，原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变，调节触头P，使输出电压有效值由220 V降至110 V，调节前后( ),图16,A.副线圈中的电流比为12 B.副线圈输出功率比为21 C.副线圈的接入匝数比为21 D.原线圈输入功率比为12,答案 C,5.(多选)(2015北京海淀区期末)如图17是自耦变压器的示意图，负载变化时输入电压不会有大的波动，输电线的电阻用R0表示。如果变压器上的能量损失可以忽略，以下说法正确的是( ),图17,A.开关S1接a，闭合开关S后，电压表V示数减小，电流表A示数增大 B.开关S1接a，闭合开关S后，原线圈输入功率减小 C.断开开关S，开关S1接a时电流表的示数为I1，开关S1接b时电流表的示数为I2，则I1I2 D.断开开关S，开关S1接a时原线圈输入功率为P1，开关S1接b时原线圈输入功率为P2，则P1P2,答案 AD,图18,A.通过R0的电流的有效值为20 A B.降压变压器T2原、副线圈的电压比为41 C.升压变压器T1的输出电压等于降压变压器T2的输入电压 D.升压变压器T1的输出功率大于降压变压器T2的输入功率 解析 降压变压器副线圈两端交变电压的有效值为220 V，负载电阻R0为11 ，所以通过R0的电流的有效值是20 A，选项A正确；降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为41，所以降压变压器T2原、副线圈的电压比为41，选项B正确；升压变压器T1的输出电压等于降压变压器T2的输入电压加上输电线上损失的电压，选项C错误；升压变压器T1的输出功率等于降压变压器T2的输入功率加上输电线上损失的功率，选项D正确。 答案 ABD,解决远距离高压输电问题的两个关键点： (1)抓住输电的两端电源和用电器；分析一条线输电线；研究两次电压变换升压和降压。 (2)以变压器为界，将整个输电线路划分为几个独立的回路进行分析，注意原、副线圈的电压、电流与匝数的关系及输入功率和输出功率的关系。,高频考点九 通过理想变压器考查交流电路的分析与计算,高考一般是将交变电流的产生、图象、“四值”问题，理想变压器，电能输送等其中几个点综合在一起考查。要满分解答应注意以下三点： (1)交变电流的产生过程及表达形式。 (2)交变电流的图象和交变电流的“四值”的应用。 (3)理想变压器的原理及远距输电的过程。,1.(3分)(2015南昌市二模)如图19所示，有一矩形线圈的面积为S，匝数为N，内阻不计，绕OO轴在水平方向的磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度做匀速转动，从图示位置开始计时。矩形线圈通过滑环接一理想变压器，滑动触头P上下移动时可改变输出电压，副线圈接有可调电阻R，下列判断正确的是( ),图19,审题流程 第一步：抓关键点获取信息,答案 A,2.(4分)(多选)(2015江苏南京、盐城二模)如图20甲为远距离输电示意图，升压变压器原、副线圈匝数比为1100，降压变压器原、副线圈匝数比为1001，远距离输电线的总电阻为100 。若升压变压器的输入电压如图乙所示，输入功率为750 kW。下列说法中正确的有( ),图20,A.用户端交流电的频率为50 Hz B.用户端电压为250 V C.输电线中的电流为30 A D.输电线路损耗功率为180 kW,答案 AC,1.(3分)如图21甲是线圈绕垂直于磁场的轴在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦交变电流图象，把该交流电压加在图乙中变压器的A、B两端。已知理想变压器原线圈和副线圈的匝数比为51，交流电流表和交流电压表均为理想电表，电阻R1 ，其他各处电阻不计，以下说法中正确的是( ),图21,答案 D,2.(4分)(多选)(2015海南单科，10)如图22，一理想变压器原、副线圈匝数之比为41，原线圈与一可变电阻串联后，接入一正弦交流电源；副线圈电路中固定电阻的阻值为R0，负载电阻的阻值R11R0， 是理想电压表，现将负载电阻的阻值减小为R5R0，保持变压器输入电流不变，此时电压表的读数为5.0 V，则( ),图22,A.此时原线圈两端电压的最大值约为34 V B.此时原线圈两端电压的最大值约为24 V C.原线圈两端原来的电压有效值约为68 V D.原线圈两端原来的电压有效值约为48 V,答案 AD,
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