專題4 直流電路和交流電路

2022-08-25 00:30:06 字數 3834 閱讀 8683

t': 'span', 'c': '輸送t': 'span', 'c': '變壓器'}]

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1. 直流電路的分析和計算,在近年的高考中每年都有相關的試題,試題難度不大,主要考查電路的簡化,直流電路的動態分析,電路故障的分析與判斷,含容電路的分析和計算,直流電路中能量轉化問題等等,這些問題也是今後的命題趨向,另外,要密切注意本考點與生產和生活相結合的新情境問題。

2. 交流電路部分由於與工農業生產和日常生活緊密結合,在近幾年的高考中考查的頻度較高,其考查的形式多以難度中等或中等偏下的選擇題、填空題出現,但2023年江蘇卷和2023年全國理綜卷中,以計算題的形式出現,且2023年全國理綜卷中第25題難度較大,其中考查頻度最高是交流電有效值、變壓器的有關知識,電磁場的有關知識不屬於高中物理的重點內容,但也不能因此而放棄對其基本內容理解和掌握,例如,2023年廣東卷第8題就是考查電磁波有關的知識。

第9課時直流電路

[例1](2001上海·7)如圖9—1甲所示電路中,閉合電鍵,燈l1、l2正常發光,由於電路出現故障,突然發現燈l1變亮,燈l2變暗,電流錶的讀數變小,根據分析,發生故障的可能是

a.r1斷路 b.r2斷路

c.r3短路 d.r4短路

析與解:原電路較複雜,不能直接看出連線關係,可先進行電路簡化,畫出等效電路如圖9—2所示。

現在燈l1變亮,燈l2變暗,說明燈l1所分得的電壓變大,燈l2所分得的電壓變小。若r1斷路,則l1上的電壓變大,燈l2上的電壓變小,電流錶的讀數也變小,a正確。若r2斷路,l2上的電壓變大,燈l1上的電壓變小,不合題意。

若r3短路,則l2所在的併聯電路的電阻減小,l2上的電壓變小,l1上的電壓變大,但因總電阻減小,總電流i增大,而i=i2+i4,由於l2中電流i2減小,故電流錶中的電流i4增大,所以c錯誤。同理可以判斷,若r4短路,電流錶的示數也增大,d錯誤。

點評:(1)求解本題的關鍵是電路的簡化,在畫等效電路時,要特別注意用導線相連的兩點電勢相等,可去掉導線合為一點;(2)電路故障的分析常用假設法,即假設某一元件(如電阻)發生斷路或短路,看由此分析得到的結果與所給定的故障現象是否吻合。

[例2](2003江蘇·16)在如圖9—2所示的電路中,電源的電動勢e=3.0v,內阻r=1.0ω;電阻r1=10ω,r2=10ω,r3=30ω,r4=35ω;電容器的電容c=100μf,電容器原來不帶電,求接通開關k後流過r4的總電荷量。

析與解:開關接通後,電容器充電,流過r4的電荷量,即為電容器的充電電荷量。電路達到穩定後,r4上無電流,故電容器相當於接在電阻r3兩端。

易得電路的總電阻為

電路中的總電流為i=

路端電壓為u=e-ir

電阻r3兩端的電壓為u圖9—2

流過r4的總電荷量為q=cu』,代入資料可得q=2.0×104c。

點評:(1),電容器跟哪個電阻併聯,該電阻兩端的電壓即為電容器兩端的電壓;(2)在直流電路中,某一支路串有電容器時,這一支路視為斷路,與電容器串聯的電阻可看成為導線。(3)計算電容器充放電過程中,通過電阻的電量時,應注意是一直充電(或一直放電),還是先充電後放電(或先電放後充電)。

[例3].(05南通一模)如圖9—3所示,甲、乙兩電路中電源完全相同,電阻r1>r2,在兩電路中分別通過相同的電量q的過程中,下列關於兩電路的比較,正確的是

a.電源內部產生電熱較多的是甲電路中的電源

b.r1上產生的電熱比r2產生的電熱多

c.電源做功較多的是乙電路中的電源

d.電源輸出功率較大的是乙電路中的電源

析與解:本題的概念性很強,利用有關概念進行判斷。

電源內部產生的電熱q內熱=i2rt

電量q=it

電流強度 i圖9—3

由①②③式得 q內熱=

故乙電源內部產生電熱較多,a錯誤。

外電阻上產生的電熱qr熱= i2rt=,故r1上產生的電熱多,b正確。

電源做功w=qe,故兩電源做功相等,c錯誤。

電源輸出功率p輸,當r=r時電源輸出功率最大,因r與r1、r2之間的大小關係不明確,也就無法確定兩電源輸出功率的大小關係,故d錯誤。

點評:(1)電路中有關電功、電熱;電源的總功率、輸出功率、內部發熱功率;用電器的額定功率、實際功率等概念容易混淆,要正確區分。(2)電源的輸出功率隨外電阻的變化關係是個難點,既要正確理解,又要靈活應用。

[例4]某電子元件的電壓與電流的關係如圖9—4甲所示,將該電子元件與乙個r=8ω的電阻串聯,再接至電動勢e=3v,內阻r=2ω的電源上,試求電路中的電流及電源的效率。

析與解:將r看成電源的內阻,可在原來的影象中作出其路端電壓和電流的影象(如圖9—4乙),與電子元件和電流關係圖象有交點(i0=130ma,u0=1.7v),該交點即為電路中的實際電流和電子元件兩端的實際電壓。

易得電源的效率為:

圖9—4甲

結果為電路中電流: i0=130ma,效率為91.3

點評:(1)為了便於研究電子元件,可把r看成是電源內阻,而在研究電源的效率時,不能把r看成是電源內阻。(2)像熱敏電阻、光敏電阻等電阻值隨電壓(或電流)變化的有關問題,不能直接用閉合電路的歐姆定律,常常用**法求解。

圖9—4乙

1.如圖9—1,所示電路,閉合開關s,當r1的滑動觸頭向右移動,使電壓表v1的示數變化δu1時,電壓表v2的示數變化為δu2,δu1、δu2均為其變化的絕對值,則

a.δu1=δu2

b.δu1<δu2

c.δu1>δu2

d.不能判斷δu1和δu2的大小關係

2.如圖9—2,所示電路,r1、r2、r3是定值電阻,c點接圖9—1,

地, a、b兩接線柱接上直流電源,開關s是斷開的,那麼,

當開關s閉合後

a.ab兩點電勢均公升高

b.ab兩點電勢均降低

c.a點電勢公升高,b點電勢降低

d.a點電勢降低,b點電勢公升高

3.某居民家中的電路如圖9—3,所示,開始時各部分工作圖9—2,

正常,將電飯煲的插頭插入插座後,正在燒水的電熱壺突然不能工作,但電燈仍正常發光,拔出電飯煲的插頭,把試電筆分別插入插座的左右插孔,氖管均能發光,則

a.僅電熱壺所在的c、d兩點間電路發生了斷路故障

b.僅電熱壺所在的c、d兩點間電路發生了短路故障

c.僅導線ab間斷路

d.因為插座用導線接地,所以發生了上述故障

圖9—3,

4.(03蘇錫常鎮)如圖9—4,甲為在溫度為10℃左右的環境中工作的某一自動恆溫箱原理圖,箱內的電阻r1=20kω,r2=10 kω,r3=40 kω,rt為熱敏電阻,它的阻值隨溫度變化的圖線如圖9—4,乙所示。當ab端電壓uab≤0時,電壓鑑別器會令開關s接通,恆溫箱內的電熱絲發熱,使箱內溫度公升高;當ab端電壓uab>0時,電壓鑑別器會令開關s斷開,停止加熱,則恆溫箱內的溫度可保持在

a.10b.20

c.35d.45℃

甲乙圖9—4,

5.(03石家莊)如圖9—5,所示,輸入電壓uab=200v,變阻器r1標有「150ω、3a」字樣,負載電阻r2標有「50ω、2a」字樣,在電路許可的情況下,則輸出電壓uab

a.最大值為200v,最小值為0v

b.最大值為100v,最小值為0v

c.最大值為200v,最小值為75v

d.最大值為100v,最小值為75v

圖9—5,

6.05年蘇州質量檢測)下圖甲是某同學在科技活動中自製電子秤的原理圖,利用理想電壓表的示數來指示物體的質量。托盤與金屬彈簧(電阻可忽略)相連,托盤與彈簧的質量不計。滑動變阻器的滑動端與彈簧的上端相連線,當托盤中未放物體時,滑動觸頭恰好指在滑動變阻器的最上端,接通開關後電壓表的示數為零。

設變阻器的總電阻為r,總長度為 l,電源電動勢為e,內阻為r,限流電阻的阻值為r0,彈簧的勁度係數為k,不計摩擦和其他阻力。

專題四直流電路與交流電路

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