1、第2课时直流电路和交流电路1纯电阻电路和非纯电阻电路的电功、电功率的比较(1)纯电阻电路，电功WUIt，电功率PUI，且电功全部转化为电热，有WQUIttI2Rt，PUII2R.(2)非纯电阻电路，电功WUIt，电功率PUI，电热QI2Rt，电热功率P热I2R，电功率大于电热功率，即WQ，故求电功、电功率只能用WUIt、PUI，求电热、电热功率只能用QI2Rt、P热I2R.2电源的功率和效率(1)电源的几个功率电源的总功率：P总EI电源内部消耗的功率：P内I2r电源的输出功率：P出UIP总P内(2)电源的效率100%100%3交流电的“四值”(1)最大值EmNBS.(2)瞬时值eNBSsin_
2、t.(3)有效值：正弦式交流电的有效值E；非正弦式交流电必须根据电流的热效应，用等效的思想来求解计算交流电路的电功、电功率和测定交流电路的电压、电流都是指有效值(4)平均值：En，常用来计算通过电路的电荷量4理想变压器的基本关系式(1)功率关系：P入P出(2)电压关系：.(3)电流关系：只有一个副线圈时.直流电路动态分析方法(1)程序法：基本思路是“部分整体部分”即从阻值的变化入手，由串、并联规律判定R总的变化情况，再由欧姆定律判断I总和U端的变化情况，最后由部分电路欧姆定律及串联分压、并联分流等规律判断各部分的变化情况(2)结论法“并同串反”：“并同”：指某一电阻增大(减小)时，与它并联或间
3、接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大(减小)“串反”：指某一电阻增大(减小)时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小(增大).题型1直流电路的动态分析例1(单选)热敏电阻是传感电路中常用的电子元件，其电阻Rt随温度t变化的图线如图1甲所示如图乙所示电路中，热敏电阻Rt与其他电阻构成的闭合电路中，当Rt所在处温度升高时，两电表读数的变化情况是()图1AA变大，V变大 BA变大，V变小CA变小，V变大 DA变小，V变小解析由电路图可知，电压表和电流表与热敏电阻是间接并联关系，当Rt所在处温度升高时，Rt的阻值减小，利用“并同串反”知电流表和电压表的读数都减小答案D以
4、题说法当传感器与电路问题结合在一起时，传感器实质是一变化的电阻，电路问题实质是电路的动态分析问题通过题意分析并建立传感器的某一特性物理量与电学物理量(电压、电流、电阻等)之间的关系，是解决此类问题的关键(单选)(2013江苏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2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2ARM变大，且R越大，U增大越明显BRM变大，且R越小，U增大越明显CRM变小，且R越大，U增大越明显DRM变小，且R越小，U增大越明显答案C解析由题意知，S两端的电压增大，则电路中的
5、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，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.题型2含电容器电路问题的分析例2(双选)如图3所示的电路中，电源电动势为E、内阻为r，两平行金属板间有匀强磁场开关S闭合后，当滑动变阻器滑片位于图示位置时，一带电粒子恰好以速度v匀速穿过两板若不计重力，以下说法正确的是()图3A如果将开关断开，粒子将继续沿直线运动B保持开关闭合，将a极板向下移动一点，粒子不可能向上偏转C保持开关闭合，将滑片P向上滑动一点，粒子将可能从下极板边缘射出D保持开关闭合，将滑片P向下滑动一点，粒子将可能从
6、下极板边缘射出审题突破开关断开，电容器两金属板间的场强变化吗？保持开关闭合，a板下移，电容器两板间的场强怎样变化？解析将开关断开，电容器将通过滑动变阻器放电，a、b板间的场强逐渐减少到零，所以粒子受到的洛伦兹力大于电场力，粒子将发生偏转，A错误保持开关闭合，将a极板向下移动一点，电容增大，电容器充电，两极板之间电场强度增大，粒子所受电场力增大，粒子可能向上偏转，选项B错误保持开关闭合，将滑片P向上滑动一点，平行金属板间电压降低，粒子所受电场力小于洛伦兹力若粒子带负电，粒子将可能从下极板边缘射出，选项C正确保持开关闭合，将滑片P向下滑动一点，平行金属板间电压升高，粒子所受电场力大于洛伦兹力若粒子
7、带正电，粒子将可能从下极板边缘射出，选项D正确答案CD以题说法分析含容电路的基本思路首先分析清楚电路的连接方式，必要时画等效电路图，电容器处的电路可看做断路，简化电路时可去掉；其次分析电容器两端的电压与哪部分电路(或电阻)的电压相同；最后弄清楚电容器是充电过程还是放电过程(双选)如图4所示，平行金属板中带电质点P处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，则( )图4A电压表读数减小B电流表读数减小C质点P将向下运动DR3上消耗的功率逐渐增大答案AC解析当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，R4的阻值在减小，所以回路的总电阻减小，由闭合电路欧姆定律I得干路
8、的总电流增大，UEIr，所以电源的路端电压减小，R3上电压减小，质点P受到的电场力减小，所以将向下运动，选项C正确；R3上电压减小，其电流也减小，选项D错误；由干路的总电流增大，通过R3的电流减小可知通过电流表支路的电流增大，选项B错误；又因R4与R2电压之和与R3上电压相等，R3上电压减小，而R2电压增大，故R4电压必减小，所以选项A正确题型3交流电的产生和描述例3(双选)(2013山东17)图5甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为交流电流表线圈绕垂直于磁场的水平轴OO沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示以
9、下判断正确的是()图5A电流表的示数为10 AB线圈转动的角速度为50 rad/sC0.01 s时线圈平面与磁场方向平行D0.02 s时电阻R中电流的方向自右向左解析电流表测量的是电路中电流的有效值I10 A，选项A正确由图象可知，T0.02 s，所以100 rad/s，选项B错误t0.01 s时，电流最大，线圈平面与磁场方向平行，选项C正确t0.02 s时，线圈所处的状态就是图示状况，此时R中电流的方向自左向右，选项D错误答案AC以题说法1.线圈通过中性面时的特点(1)穿过线圈的磁通量最大；(2)线圈中的感应电动势为零；(3)线圈每经过中性面一次，感应电流的方向改变一次2交流电“四值”的应用
10、(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(单选)如图6所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，其在同一磁场中匀速转动过程中所产生的正弦交流电的图象如图线b所示以下关于这两个正弦交流电的说法错误的是()图6A在图中t0时刻穿过线圈的磁通量均为零B线圈先后两次转速之比为32C交流电a的瞬时值为u10sin 5t VD交流电b电压的最大值为 V答案A解析t0时刻产生的电压为零，穿过线圈的磁通量变化率
11、为零，磁通量最大，选项A错误图线a所示正弦交流电周期为0.4 s，图线b所示正弦交流电周期为0.6 s，根据转速与周期关系可知，线圈先后两次转速之比为32，选项B正确交流电a的瞬时值为u10sin 5t V，选项C正确由UmNBS可知交流电b电压的最大值为 V，选项D正确此题关于这两个正弦交流电的说法错误的是A.题型4变压器和远距离输电问题例4(双选)如图7所示，理想变压器初级线圈接一正弦式交变电流，交变电流的电压有效值恒定不变则下列说法中正确的是()图7A只将S1从2拨向1时，电流表示数变小B只将S2从4拨向3时，电流表示数变小C只将S3从闭合变为断开，电阻R2两端电压增大D只将变阻器R3的
12、滑动触头上移，变压器的输入功率减小解析只将S1从2拨向1时，输出电压增大，输出功率增大，原线圈输入电流增大，电流表示数变大，选项A错误只将S2从4拨向3时，输出电压减小，输出功率减小，原线圈输入电流减小，电流表示数变小，选项B正确只将S3从闭合变为断开，电阻R2两端电压不变，选项C错误只将变阻器R3的滑动触头上移，变压器的输出电流减小，输出功率减小，由变压器功率关系可知其输入功率减小，选项D正确答案BD以题说法理想变压器动态分析的两种情况1负载电阻不变，讨论变压器原、副线圈两端的电压、电流、功率等随匝数比的变化情况2匝数比不变，讨论变压器原、副线圈两端的电压、电流、功率等随负载电阻的变化情况不
13、论哪种情况，要注意两点：一、根据题意分清变量和不变量；二、弄清“谁决定谁”的制约关系对电压而言，输入决定输出；对电流、电功(率)而言，输出决定输入(单选)(2013天津市五区调研)夏季来临，空调、冷风机等大功率电器使用增多，用户消耗的功率增大如图8所示，发电厂的输出电压U1和输电线的电阻、理想变压器均不变，则下列说法正确的是()图8A变压器的输出电压U2增大，且U2U1B变压器的输出电压U4增大，且U4U3C输电线损耗的功率占总功率的比例减小D输电线损耗的功率增大答案D解析由于发电厂的输出电压U1和输电线的电阻、理想变压器均不变，变压器的输出电压U2不变，选项A错误大功率电器使用增多，用户消耗
14、的功率增大，输电线电流增大，输电线损耗的功率增大，输电线损失电压增大，变压器的输出电压U4减小，选项B错误，D正确输电线损耗的功率占总功率的比例增大，选项C错误.11交变电流的综合问题分析审题示例(单选)如图9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9A矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为eNBScos tB矩形线圈从图示位置经过时间时，通过电流表的电荷量为0C当P位置不动，R增大时，电
15、压表读数也增大D当P位置向上移动、R不变时，电流表读数减小审题模板解析计时起点，线圈内的感应电动势为最大值NBS，所以感应电动势的瞬时值表达式为eNBScos t，A选项正确矩形线圈从图示位置经过时间，线圈磁通量的变化量为BS，故通过电流表的电荷量qN，即不为0，B选项错误电压表示数是线圈产生的感应电动势的有效值，即总是，C选项错误当P位置向上移动，输出电压升高，R不变时，输出功率增大，电流表读数增大，选项D错误答案A点睛之笔交变电流的综合问题，涉及交流电路最大值、有效值、平均值、瞬时值的计算，与电磁感应、安培力、闭合电路欧姆定律的综合应用等，解答时应注意以下几点：1分清交流电路“四值”的不同
16、计算方法和物理意义2学会将直流电路、闭合电路欧姆定律的知识应用在交流电路中(双选)如图10甲所示为一个小型电风扇的电路简图，其中理想变压器的原、副线圈匝数之比n1n2101，接线柱a、b接上一个正弦交变电源，电压随时间变化规律如图乙所示，输出端接有额定电压均为12 V的灯泡和风扇电动机，电动机线圈电阻r2 .接通电源后，灯泡正常发光，风扇正常工作，则()图10A电阻R两端的电压是10 VB通过风扇电动机的电流是6 AC通过灯泡的交流电频率是100 HzD风扇突然卡住的瞬间，灯泡变暗答案AD解析变压器输入电压220 V，输出电压22 V，灯泡正常发光，风扇正常工作，电阻R两端的电压是22 V12
17、 V10 V，选项A正确通过风扇电动机的电流一定小于6 A，通过灯泡的交流电频率是50 Hz，选项B、C错误风扇突然卡住的瞬间，电风扇中电流增大灯泡中电流减小，灯泡变暗，选项D正确(限时：40分钟)一、单项选择题1(2013广东16)如图1，理想变压器原、副线圈匝数比n1n221，和均为理想电表，灯泡电阻RL6 ，AB端电压u112sin 100t (V)，下列说法正确的是()图1A电流频率为100 HzB.的读数为24 VC.的读数为0.5 AD变压器输入功率为6 W答案D解析由2f100 rad/s得：f50 Hz，A错有效值U112 V，又：得：U26 V，I21 A，B、C错由能量守恒
18、得P1P2U2I26 W，D对2压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学设计了利用压敏电阻判断升降机运动状态的装置，其工作原理如图2所示，将压敏电阻固定在升降机底板上，其上放置一个物块，在升降机运动过程的某一段时间内，发现电流表的示数I不变，且I大于升降机静止时电流表的示数I0，在这段时间内()图2A升降机可能匀速上升B升降机一定在匀减速上升C升降机一定处于失重状态D通过压敏电阻的电流一定比电梯静止时大答案C解析发现电流表的示数I不变，且I大于升降机静止时电流表的示数I0，说明在这段时间内，压敏电阻中电流减小，压敏电阻的阻值增大，通过压敏电阻的电流一定比电梯静止时小，说明升降机加速度向下
19、，处于失重状态，选项A、B、D错误，C正确3如图3所示，A、B极板间存在竖直方向的匀强电场和匀强磁场，一带电微粒在A、B间的水平面内做匀速圆周运动下列说法正确的是()图3A该微粒带正电荷B仅改变R3阻值，微粒将继续做匀速圆周运动C仅改变A、B极板之间距离，微粒将继续做匀速圆周运动D仅改变A、B极板之间正对面积，微粒将不能继续做匀速圆周运动答案B解析带电微粒在A、B间的水平面内做匀速圆周运动重力与电场力平衡，所受电场力向上，该微粒带负电荷，选项A错误仅改变R3阻值，微粒将继续做匀速圆周运动，选项B正确仅改变A、B极板之间距离，由UEd可知，AB之间的电场强度变化，微粒所受电场力变化，微粒将做螺旋
20、运动，选项C错误仅改变A、B极板之间正对面积，由UEd可知，AB之间的电场强度不变，微粒将继续做匀速圆周运动，选项D错误4如图4是横截面积、长度均相同的甲、乙两根电阻丝的IR图象现将甲、乙串联后接入电路中，则()图4A甲电阻丝两端电压比乙电阻丝两端的电压小B甲电阻丝的电阻率比乙电阻丝的电阻率小C在相同时间内，电流通过乙电阻丝产生的焦耳热少D甲电阻丝消耗的电功率比乙电阻丝消耗的电功率小答案C解析现将甲、乙串联后接入电路中，电流相等，甲的电阻大于乙，由电阻定律，R，甲电阻丝的电阻率比乙电阻丝的电阻率大，选项B错误由欧姆定律UIR可知，甲电阻丝两端电压比乙电阻丝两端的电压大，选项A错误由焦耳定律，Q
21、I2Rt，在相同时间内，电流通过乙电阻丝产生的焦耳热少，选项C正确由PI2R可知甲电阻丝消耗的电功率比乙电阻丝消耗的电功率大，选项D错误5如图5所示，电源电动势为E，内电阻为r.两电压表可看做是理想电表，当闭合开关，将滑动变阻器的滑片由左端向右端滑动时(设灯丝电阻不变)，下列说法中正确的是()图5A小灯泡L2变暗，V1表的示数变小，V2表的示数变大B小灯泡L2变亮，V1表的示数变大，V2表的示数变小C小灯泡L1变亮，V1表的示数变大，V2表的示数变小D小灯泡L1变暗，V1表的示数变小，V2表的示数变大答案C解析滑动变阻器的滑片向右滑动，它接入电路的电阻增大，其与灯泡L1并联后的电阻变大，电路的
22、总电阻R总增大，由I可知，电路的总电流减小；由PI2R可知，灯泡L2电功率减小，灯泡变暗；由UIR可知，灯泡L2两端电压U2变小，电压表V2示数减小；由U端EIr可知，路端电压U端增大，因此电压表V1示数增大；灯泡L1两端电压U1U端U2，U端增大，U2变小，所以U1变大，所以L1变亮，C正确6某兴趣小组用实验室的手摇发电机和理想变压器给一个灯泡供电，电路如图6，当线圈以较大的转速n匀速转动时，电压表示数是U1，额定电压为U2的灯泡正常发光，灯泡正常发光时电功率为P，手摇发电机的线圈电阻为r，则有()图6A电流表的示数是B变压器原、副线圈的匝数比是U2U1C变压器输入电压的瞬时值是uU2sin
23、 2ntD手摇发电机的线圈中产生的电动势最大值是EmU1答案A解析由于是理想变压器，所以原线圈的输入功率P1等于副线圈电路消耗的电功率P，由PUI可知，原线圈中电流的有效值，即电流表的示数为I，A正确；由变压器电压比公式可知，原、副线圈匝数比，B错误；由正弦交流电有效值与最大值的关系可知，原线圈输入电压的最大值为U1，因此，若选线圈过中性面的时刻为计时起点，则输入电压的瞬时值为uU1sin 2nt，C错误；由闭合电路欧姆定律知EmrU1，D错误二、双项选择题7锂电池因能量高、环保、无污染而广泛使用在手机等电子产品中现用充电器为一手机锂电池充电，等效电路如图7所示，充电器电源的输出电压为U，输出
24、电流为I，手机电池的内阻为r，下列说法正确的是()图7A电能转化为化学能的功率为UII2rB充电器输出的电功率为UII2rC电池产生的热功率为I2rD充电器的充电效率为100%答案AC解析电能转化为化学能的功率为UII2r，充电器输出的电功率为UI，选项A正确，B错误电池产生的热功率为I2r，选项C正确充电器的充电效率为100%，选项D错误8如图8所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比n1n2225，原线圈接u1220sin 100t (V)的交流电，电阻R1R2 25 ，D为理想二极管，则()图8A电阻R1两端的电压为50 VB二极管的反向耐压值应大于50 VC原线圈的输入功率为200
25、WD通过副线圈的电流为3 A答案BD解析由已知条件可知，原线圈交流电有效值为200 V，因n1n2225，所以，得U250 V，所以选项A错误；当交变电流的方向相反时，有效值仍为U250 V，但二极管的反向耐压值是最大值，所以应大于50 V，选项B正确；由有效值的定义可知，通过副线圈的电流为3 A，所以选项D正确；原线圈的电流为 A，所以原线圈的输入功率为150 W，故选项C错误9如图9所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为k，输出端接一个交流电动机，电动机线圈的电阻为R.将原线圈接在电压为uUmsin t的正弦交流电源上，电动机的输入功率为P0，电动机带动半径为r的转轮以角速度匀速转动，将质量
26、为m的物体匀速提升，若不计电动机的机械损耗，则以下判断正确的是()图9A物体上升的速度vrB变压器的输入功率为kP0C原线圈中的电流有效值为D电动机的输出功率为P0答案AC解析物体上升的速度等于轮边缘的线速度，为vr，A正确；由能量守恒定律可知，变压器的输入功率等于电动机的输入功率P0，电动机的输出功率为P出mgvmgr，B、D错误；由PUI及U可知，原线圈中的电流有效值为I，C正确10如图10所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R.线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度从中性面开始匀速转动，下列说法正确的是()图10A转过时，线框中的
27、电流方向为abcdaB线框中感应电流的有效值为C从中性面开始转过的过程中，通过线框横截面的电荷量为D线框转一周的过程中，产生的热量为答案BC解析由楞次定律和右手定则可知，转过时，线框中的电流方向为adcba，A错误；线框中感应电流的最大值为Im，由于线框中的感应电流是正弦交流电，其电流有效值为I，B正确；由q可知，从中性面开始转过的过程中，通过线框横截面的电荷量为q，C正确；线框转一周的过程中，产生的热量等于感应电流做的功，因此QWI2R，D错误11如图11甲所示，M是一个小型理想变压器，原、副线圈匝数比n1n2111，a、b端接有正弦交变电流，电压随时间的变化规律如图乙所示变压器右侧部分为一
28、火警报警电路原理图，其中R2为用半导体热敏材料(电阻随温度升高而减小)制成的传感器，R1为一定值电阻，电压表和电流表可视为理想电表下列说法中正确的是()图11A变压器副线圈的输出电压的表达式为u20sin 100t(V)B当传感器R2所在处未出现火警时，电压表的示数为20 VC当传感器R2所在处出现火警时，电压表的示数减小D当传感器R2所在处出现火警时，电流表的示数减小答案AC解析由输入的交流电的电压随时间的变化规律图象可知，交流电的周期为T0.02 s，最大值为Um220 V，则产生交流电的线圈的旋转角速度为100 rad/s，由理想变压器电压比公式可知，输出电压的最大值为Um20 V，则输
29、出电压的表达式为u20sin 100t(V)，A正确；输出电压的有效值为U220 V，由于输入电压不变，则输出电压U2不变，因为R1与R2串联，则R2分得的电压一定小于20 V，即的示数一定小于20 V，B错误；当R2所在处出现火警时，R2减小，由闭合电路欧姆定律可知，R2分得的电压减小，因此电压表的示数减小，C正确；由于输出端的电阻减小，输出端的电流增大，由电流比公式可知，输入电流增大，电流表示数变大，D错误12如图12甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1n241，原线圈接图乙所示的正弦交流电，副线圈与理想电压表、理想电流表、热敏电阻RT(阻值随温度的升高而减小)及报警器P(有内阻)组成
30、闭合电路，回路中电流增加到一定值时报警器P将发出警报声则以下判断正确的是()甲乙图12A变压器副线圈中交流电压的瞬时表达式u9sin 100t(V)B电压表示数为9 VCRT处温度升高到一定值时，报警器P将会发出警报声DRT处温度升高时，变压器的输入功率变小答案AC解析由变压器电压比公式得，变压器副线圈输出电压为9 V，副线圈中交流电压的瞬时表达式u9sin 100t(V)，选项A正确电压表示数小于9 V，选项B错误RT处温度升高到一定值时，热敏电阻RT减小到一定值，回路中电流增加到一定值时报警器P将会发出警报声，选项C正确RT处温度升高时，变压器的输出电流增大，变压器的输入功率增大，选项D错误