1、第1讲直流与交流电路 (解读命题角度)例1(2012黄冈模拟)如图411所示,平行金属板中带电质点P原处于静止状态,不考虑电流表和电图411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()A电压表读数减小B电流表读数减小C质点P将向上运动DR3上消耗的功率逐渐增大思路点拨(1)明确R4的实际应用阻值的变化及由此引起电路总阻值的变化。(2)根据闭合电路欧姆定律确定总电流及路端电压的变化。(3)根据串并联知识确定各支路电流、电压的变化。解析R4的滑动触片向b端移动时,R4的实际应用阻值变小,回路总电阻变小,由闭合电路欧姆定律可知,总电流增大,路端电压变小,由UR1I总R1知,R1两端电
2、压增大,由U端UR1UR3知,UR3变小,故电容器两板间电场强度减小,质点P向下运动,C错误;由IR3可知,IR3减小,故电流表示数变大,UR2增大,由UR3UR2UR4可知,电压表示数减小,A正确,B错误;由PR3IRR3可知,R3上消耗的功率逐渐减小,D错误。答案A (掌握类题通法)一、基础知识要记牢(1)部分电路欧姆定律:I。(2)闭合电路的欧姆定律:I。路端电压与电流的关系:UEIr。路端电压与负载的关系:UIREE,路端电压随外电阻的增大而增大,随外电阻的减小而减小。二、方法技巧要用好1直流电路的动态分析方法(1)程序法:闭合电路中,由于局部电阻变化(或开关的通断),引起各部分电压、
3、电流(或灯泡明暗)发生变化,分析此类问题的基本步骤是:由局部电阻变化判断总电阻的变化;由I判断总电流的变化;据UEIr判断路端电压的变化;由欧姆定律及串并联电路特点判断各部分电流、电压变化。(2)极限法:即因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题,可将变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论。(3)特殊值法:对于某些电路问题,可以采取代入特殊值法判定,从而得出结论。2直流电路的动态分析技巧(1)当电路中某一部分发生变化时,将引起电路中各处的电流和电压都随之发生变化,可谓“牵一发而动全身”。判断此类问题时,应先由局部的变化推出总电流的变化、路端电压的变化,再由此分析对其他各部分电路产生的影响,一般是先分析
4、固定电阻支路再分析变化电阻支路。(2)一个闭合电路就是一个整体,在研究电路的动态问题时,一定要弄清电路的串并联结构,同时要用整体的观点来看问题,还要善于转换思维的角度“电压不行看电流”。(3)可直接应用“部分电路中R、I、U的关系”中的两个结论:任一电阻R阻值增大,必引起通过该电阻的电流I的减小和该电阻两端电压U的增大。即R任一电阻R阻值增大,必将引起与之并联的支路中电流I并的增大和与之串联的各电阻两端电压U串的减小。即R (解读命题角度)例2(2012安徽高考)图412甲是交流发电机模型示意图。在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO转动,由线圈引
5、出的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕OO转动的金属圆环相连接,金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触,这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路。图乙是线圈的主视图,导线ab和cd分别用它们的横截面来表示。已知ab长度为L1,bc长度为L2,线圈以恒定角速度逆时针转动。(只考虑单匝线圈)图412(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时,试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式;(2)线圈平面处于与中性面成0夹角位置时开始计时,如图丙所示,试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式;(3)若线圈电阻为r,求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热。(其他电阻均不计)思路点
6、拨(1)明确交流电的瞬时表达式与开始计时位置有关。(2)画出交流电路的等效电路。(3)计算电阻R上产生的焦耳热时应使用交变电流的有效值。解析(1)矩形线圈abcd在磁场中转动时,只有ab和cd切割磁感线,且转动的半径为r,设ab和cd的转动速度为v,则v在t时刻,导线ab和cd因切割磁感线而产生的感应电动势均为 E1BL1v由图可知vvsin t则整个线圈的感应电动势为e12E1BL1L2sin t(2)当线圈由题图丙位置开始运动时,在t时刻整个线圈的感应电动势为e2BL1L2sin (t0)(3)由闭合电路欧姆定律可知I这里E为线圈产生的电动势的有效值E则线圈转动一周在R上产生的焦耳热为QR
7、I2RT其中T所以QRR2答案(1)e1BL1L2sin t(2)e2BL1L2sin (t0)(3)R2 (掌握类题通法)一、基础知识要记牢1交变电流的产生2交流电的“四值”二、方法技巧要用好交变电流瞬时值表达式书写的基本思路(1)确定正余弦交变电流的峰值,根据已知图象或由公式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。如:线圈从中性面开始计时,则it关系为正弦函数,函数表达式为iImsin t。线圈从垂直中性面开始计时,则it关系为余弦函数,函数表达式为iImcos t。 (解读命题角度)例3(2012福建高考)如图413所示,理想变压器原线圈输入电压uUmsi
8、n t,副线圈电路中R0为定值电阻,R是滑动变阻器。和是理想交流电压表,示数分别用U1和U2表示,和是理想交流电流表,示数分别用I1和I2表示。下列说法正确的是()图413AI1和I2表示电流的瞬时值BU1和U2表示电压的最大值C滑片P向下滑动过程中,U2不变、I1变大D滑片P向下滑动过程中,U2变小、I1变小思路点拨解答本题时应注意以下两点:(1)交流电路中电压表、电流表的示数均指有效值。(2)变压器原、副线圈电压、电流的决定因素。解析交流电压表和交流电流表测量的是有效值,选项A、B错误。滑片P向下滑动时,接入电路中的电阻减小,副线圈负载电阻减小,因为原、副线圈的匝数比不变,所以U1、U2不
9、变,因I2,所以I2变大;又U1I1U2I2,所以I1变大,故选项C正确。答案C (掌握类题通法)一、基础知识要记牢1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:若n1n2,为降压变压器;若n11 000D实现点火的条件是1 000,选项C正确、D错误。三、非选择题9(2012四川高考)四川省“十二五”水利发展规划指出,若按现有供水能力测算,我省供水缺口极大,蓄引提水是目前解决供水问题的重要手段之一。某地要把河水抽高20 m,进入蓄水池,用一台电动机通过传功效率为80%的皮带,带动效率为60%的离心水泵工作。工作电压为380 V,此时输入电动机的电功率为19 kW,电动机的内
10、阻为0.4 。已知水的密度为1103 kg/m3,重力加速度取10 m/s2。求:(1)电动机内阻消耗的热功率;(2)将蓄水池蓄入864 m3的水需要的时间(不计进、出水口的水流速度)。解析:(1)设电动机的电功率为P,则PUI设电动机内阻r上消耗的热功率为Pr,则PrI2r代入数据解得Pr1103 W。(2)设蓄水总质量为M,所用抽水时间为t。抽水高度为h,蓄水池容积为V,水的密度为,则Mv 设质量为M的河水增加的重力势能为Ep,则EpMgh设电动机的输出功率为P0,则P0PPr根据能量守恒定律得P0t60%80%Ep代入数据解得t2104 s答案:(1)1103 W(2)2104 s10(
11、2012江苏高考)某兴趣小组设计了一种发电装置,如图8所示。在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角均为,磁场均沿半径方向。匝数为N的矩形线圈abcd的边长abcdl、bcad2l。线圈以角速度绕中心轴匀速转动,bc和ad边同时进入磁场。在磁场中,两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直。线圈的总电阻为r,外接电阻为R。求:图8(1)线圈切割磁感线时,感应电动势的大小Em;(2)线圈切割磁感线时,bc边所受安培力的大小F;(3)外接电阻上电流的有效值I。解析:(1)bc、ad边的运动速度v,感应电动势Em4NBlv解得Em2NBl2。(2)电流Im ,安培力F2NBIml解得F。(3)一个周期内,通电时间tTR上消耗的电能WIRt且WI2RT解得I答案:(1)2NBl2(2)(3)