1、专题四 电路与电磁感应第 11 讲 直流电路与交流电路一、明晰两个网络，理清两类电路二、明确变压器各物理量间的制约关系三、谨记三点提醒，全面清除雷区1变压器匝数不变时，变压器的输入、输出电压均不变，但变压器原、副线圈中的电流均随负载的变化而变化2变压器匝数变化时，要注意区分是原线圈还是副线圈匝数变化3当变压器输出电压一定时，移动变阻器的滑动触头或改变接入的用电器多少时，引起的各物理量的变化分析方法同直流电路的动态分析方法高频考点 1 直流电路的分析与计算11 (2017上海卷)将四个定值电阻 a、b、c、d 分别接入电路，测得相应的电流、电压值如图所示其中阻值最接近的两个电阻是( )Aa 和
2、b Bb 和 dCa 和 c Dc 和 d解析：本题考查 UI 图象的意义根据 R 知，定 值电阻的 UI 图线的斜率表示定值UI电阻的阻值在 UI 图中分别连接 O 与 4 个点，根据它 们 的倾斜度可知， a 和 b 的阻值最接近，故选 A答案：A12.(2017辽师大附中期中) 科学家研究发现，磁敏电阻(GMR)的阻值随所处空间磁场的增强而增大，随所处空间磁场的减弱而变小，如图所示电路中 GMR 为一个磁敏电阻，R 和 R2 为滑动变阻器，R 1 和 R3 为定值电阻，当开关 S1 和 S2 闭合时，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态，则( )A只调节电阻 R，当 P1 向右端移动时，电
3、阻 R1 消耗的电功率变大B只调节电阻 R，当 P1 向右端移动时，带电微粒向下运动C只调节电阻 R2，当 P2 向下端移动时，电阻 R1 消耗的电功率变大D只调节电阻 R2，当 P2 向下端移动时，带电微粒向下运动解析：只调节电阻 R，当 P1 向右端移动时，滑 动变阻器接入电路的阻值增大， 电源电动势不变，所以电路中的电流减小，电磁铁的磁性减弱；由于 电磁铁磁性的减弱，导致了磁敏电阻 GMR 的阻值减小，则通过 R1 的电流增大，其 电功率增大电容器两端的电压增大，板间场强增大，微粒所受的电场力增大，所以带电微粒向上运动 A 正确，B 错误；只调节电阻R2，当 P2 向下端移 动时，回路中
4、电流不变， 电阻 R1 消耗的电功率不变电容器板间电压增大，板间场强增大，微粒所受的电场 力增大，所以 带电微粒向上运 动，C、D 错误；故选 A答案：A13 (多选)(2017衡阳八中高三质检)如图所示电路中，电源电动势 E 恒定，内阻r1 ，定值电阻 R35 .开关 K 断开与闭合时，ab 段电路消耗的电功率相等则以下说法中正确的是( )A电阻 R1、R 2 可能分别为 4 、5 B电阻 R1、R 2 可能分别为 3 、6 C开关 K 断开时理想电压表的示数一定小于 K 闭合时的示数D开关 K 断开与闭合时，理想电压表的示数变化量大小与理想电流表的示数变化量大小之比一定等于 6 解析：开关
5、闭合时，ab 段只有 电阻 R1 工作，消耗的 电功率为 P 2R1，当开(ER1 R3 r)关断开时，ab 段电阻 R1 和 R2 工作，消耗的 电功率为 P 2(R1R 2)，代入数(ER1 R2 R3 r)据可得 A 正确 B 错误；将 R3 和电源内阻看作一整体， 则此 时电压表测量路端电压，当断开时路端总电阻大于闭合时的，所以断开 时电压表示数大， C 错误；根据闭合电路欧姆定律得：UE (R3r) I，则电压表的示数变化量大小与电流表的示数变化量大小之比为： R3r 6 ，D 正确UI答案：AD直流电路中的功率问题(1)非纯电阻电路的电功率分析纯电 阻电路： P 电 P 热 I 2
6、RIU ；U2R非纯电 阻电 路：P 电 P 热 P 机 ，即 UII 2RP 机(2)电流的输出功率与负载的关系分析当 Rr 时，电源的输出功率最大， 为 Pm ；E24r当 Rr 时，随着 R 的增大，电源的输出功率越来越小；当 R1)C若输送功率一定，则 p2 p1n 1n 2D若输送功率一定，则 p2 p1n n21 2解析：变压器只能改变交变电流的电压，所以第二次 实验 只能研究远距离交流输电，故 A 错误；实验可以证明，T 1 采用升压变压器能减小输电电流，能减少远距离输电的能量损失，故 B 正确；第一次实验输电线上的电流 I ，输电线 上损失的功率 P1I 2R R；第PU1 P
7、2U21二次实验，升压变压器副线圈上的 电压 U2 U1，输电线上的电流 I ，输电线上损失n2n1 PU2的功率 P2I 2R R，所以： 故 D 正确， C 错误故选 BDP2U2 P2P1 U21U2 n21n2答案：BD42.(多选)(2017第一次全国大联考卷)如图所示，( a)是远距离输电线路的示意图，变压器均为理想变压器(b)是用户内部电路图，由 1 000 个完全相同的电阻并联(c) 是某个电阻的电流随时间变化的图象已知升压变压器原、副线圈的匝数比为 1100，降压变压器原、副线圈的匝数比为 101，远距离输电线的总电阻为 r20 ，在输电线上损失的电功率等于输电功率的 5%，
8、不考虑降压变压器与用户间导线的电阻，则( )A发电机的输出功率是 4106 WB升压变压器的输入电压是 400 VC降压变压器的输入电压是 40 000 VD用户电路中每个电阻的阻值是 3 800 解析：用户电路中通过每个电阻的电流有效值 I1 A，降压变压器的输出电流I4nI1 000 A，升压变压器的输出电流 I2、输电线上的电流 I 线 、降压变压器的输入电流 I3相等，输电线上的电流 I 线 I 2I 3 I4100 A，输电线上损失的电功率n4n3PI r210 5W，发电机的输出功率也就是输电功率 P1 410 6W，A 正确；升压2线P变压器的输入电流 I1 I210 000 A
9、，升 压变压器的输入 电压 U1 400 V，B 正确；升n2n1 P1I1压变压器的输出电压 U2 U140 000 V，降压变压器的输入电压 U3U 2I 线 r38 000 n2n1V，C 错误 ；降压变压器的输出 电压 U4 U33 800 V，每个电阻的阻值是 R 3 800 n4n3 U4I，D 正确答案：ABD远距离输电中的“三路两耗”(1)三个回路回路 1：发电机回路该回路中，通过线圈 1 的电流 I1 等于发电机中的电流 I 机 ；线圈 1两端的电压 U1 等于发电机的路端 电压 U 机 ；线圈 1 输入的 电功率 P1 等于发电机输出的电功率 P 机回路 2：输送电路I 2
10、I 3I R，U2U 3U R，P2P RP 3回路 3：输出电路I 4I 用 ，U4U 用 ，P4P 用(2)两种损耗电压损 耗：输电线 上的电阻导致的电压损耗， URU 2U 3I RR功率 损耗：输电线 上的功率损耗 P 损 I 2RP 2P 3电路的动态变化模型电路的动态变化模型的特点一般为电路中一个元件的电阻发生变化，可能会引起电路中电流、电压、功率同时发生变化，使整个电路处于动态变化之中此模型涉及电路中的内、外电路，需要分析的物理量较多，能很好地考查考生应用闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律综合分析的能力直流电路动态变化模型(多选)如图，电路中定值电阻阻值 R 大于电源内阻阻值 r
11、.将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表 V1、V 2、V 3 示数变化量的绝对值分别为 U1、 U2、 U3，理想电流表 A 示数变化量的绝对值为 I，则( )AA 的示数增大BV 2 的示数增大C U3 与 I 的比值大于 rDU 1 大于 U2思路点拨 电阻 R 与滑动变 阻器串联， 电流表 A 测量干路电流， 电压表 V1测量电阻R 两端的 电压，电压表 V2测量电源的路端电压， 电压表 V3测量滑动变阻器两端的电压【解析】 由于电压表、电流表都是理想 电表， 则电流表可以看成短路，外电路中定值电阻 R 与滑动变阻器串联，电 流表测的是总电流， 电压表 V1测的是 R 两端的电压，V 2
12、测的是电源的外电压，V 3测的是滑 动变阻器两端的电压，当滑动变阻器滑片向下滑动时， 电路中的总电阻减小，根据欧姆定律可知，电路中的电流增大，电流表示数增大，A 项正确；内电压增大，外电压减小，电压表 V2 示数减小， B 项错误； Rr，C 项正确；U3IR ， r，由于 R 大于 r，因此 U1 大于 U2，D 项正确U1I U2I【答案】 ACD解决动态平衡问题的“三条途径”(1)先局部后整体，整体局部都要看基本思路：局部电阻变化整体总电流变化路端电压变化局部电压和电流变化具体步骤：先从电路中阻值变化的部分入手，由串联和并联规律判断出 R 总 的变化情况，再由闭合电路欧姆定律判断 I 总
13、 和 U 端 的变化情况；最后由部分电路欧姆定律判定各部分电学量的变化情况即R 局 Error!R 总 Error!I 总 Error!U 端 Error!Error!(2)串反并同，直观判断得结论基本思路：局部电阻变化串联或间接串联的元件的相关物理量变化(串反) 并联或间接并联的元件的相关物理量变化(并同) (3)极限法判断化难为易因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑片分别滑至两个极端，使电阻最大或电阻为零，然后进行讨论交流电路动态模型(多选)(2017第二次全国大 联考卷) 每到夜深人静的时候我们就会发现灯泡比睡觉前要亮，其原因在于大家都在用电时，用电器较多，利用下图模拟输电
14、线路，开关的闭合或者断开模拟用户的变化，原线圈输入 50 Hz 的 220 V 交流电，则下列分析正确的是( )A定值电阻相当于输电线电阻B开关闭合，灯泡 L1 两端电压升高C开关闭合，原线圈输入功率增大D开关断开，副线圈电压增大【解析】 原副线圈匝数和电压成正比，由于匝数比 值不 变，原 线圈输入电压也不变，所以副线圈电压不会变化，选项 D 错家庭 电路用电器之 间为并联关系，用 户较多时，并联支路增多，相当于开关闭合而与之串 联的定值电阻， 实际是等效 输电线的电阻，选项 A对开关闭合副线圈总电阻变 小， 总电流变大，定值电阻分电压增多，并联电压变小，即灯泡 L1 两端 电压减小，选项 B
15、 错副线圈电压不变电流增大，副线圈电功率增大，根据能量守恒，原线圈电功率也增大，选项 C 对【答案】 AC两种动态变压器模型的分析(1)匝数比不变的情况(如图甲所示 )U1 不 变，根据 可以得出不论负载电阻 R 如何变化，U 2 不变U1U2 n1n2当负载电 阻 发生变化时，I 2变化，根据 可以判断 I1 的变化情况I1I2 n2n1I2变化引起 P2变化，根据 P1P 2，可以判断 P1 的变化图甲(2)负载电阻不变的情况(如图 乙所示)U1 不 变， 发 生变化，U 2变化n1n2R 不变，U 2变 化，I 2发生变化根据 P2 和 P1P 2，可以判断 P2变化时，P 1发生变化，
16、U 1 不变时，I 1发生变化U2R图乙含容动态电路模型如图所示，电源电动势为 E，内阻为 r.电路中的 R2、R 3 分别为总阻值一定的滑动变阻器，R 0 为定值电阻，R 1 为光敏电阻(其阻值随光照强度增大而减小) 当开关 S 闭合时，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态则下列说法中正确的是( )A只逐渐增大 R1 的光照强度，电阻 R0 消耗的电功率变大，R 3 中有向上的电流B只将 R3 的滑片 P2 向上移动时，电源消耗的功率变大，R 3 中有向上的电流C只将 R2 的滑片 P1 向下移动时，电压表示数变大，带电微粒向下运动D若断开开关 S，电容器所带电荷量变大，带电微粒向上运动【解析
17、】 只逐渐增大 R1 的光照强度，R 1 的阻值减小， 电流变大， R0 消耗的电功率变大，电容器的电压增大，电容器充电，R 3 中有向上的电流，A 选项正确；由于 R3 与电容器相连，而电容器隔直流，所以只调节 R3 的阻值对电路中的电 流和电压没有影响， 电源消耗的功率不变，R 3 中没有向上的电流，B 选项错误；只将 R2 的滑片 P1 向下移动时，电路中的电流不变，因此电容器两端的电压 U2 增大， 带电微粒受到的电场 力 FqEq 变大，微粒将向上U2d运动， C 选项错误 ；若断开开关 S，电容器将通过 R3、R2 放电， 电容器所带电荷量减少， 带电微粒向下运动，D 选项错误【答案】 A(1)含容动态电路模型一般涉及电容器中带电体的平衡、运动，电容器中某点的电势以及带电体的电势能变化问题，这些问题的核心是电容器电压的变化(2)电容器在直流电路中处于断路状态，在动态分析时，一般先将电容器及串联电路去掉，分析电路中与电容器并联部分的电阻上电压的变化，这一电压变化即电容器上电压的变化(3)分析电路要注意电路稳定时，由于电容器中没有电流，因此与电容器串联的电阻上的电流和电压均为零
