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1、 专题十五专题十五 直流电路和交流电路直流电路和交流电路重点难点重点难点重点难点重点难点1电路的动态变化电路的动态变化 进行动态分析的常见思路是：由部分电阻变化推断外电路总电阻（）的变化，再由外R全电路欧姆定律讨论干路电流的变化，最后再根据具体情况分别确定各元件rREI外总总I上其他量的变化情况（使用的工具是部分电路欧姆定律、电路中各元件上的电压关系和电流关系）2电路故障分析电路故障分析：断路的表现是电路的端电压不为零而电流为零，一般是用电压表测量电路中某两点电压，若电压不为零，则说明这两点与电源的连接完好，断路点就在该两点之间，这样逐渐缩小测量范围即可找到断路点（用电流表也可类似得出）短路的
2、表现是电流不为零而电压为零3电源输出的最大功率电源输出的最大功率电源输出功率最大的条件为：Rr，即外电阻等于电源内阻，此时的最大输出功率为Pm，电源的效率为 50%rE 424电流表和电压表在电路中的作用电流表和电压表在电路中的作用：可分为两种情形理想情况：电流表内阻为零，电压表内阻可视为无穷大，都对电路没有影响在分析和计算时，常将电流表视为短路，将电压表视为断路；实际情况：可将电流表看作阻值为其内阻、能测量其本身电流的特殊电阻串入电路中，可将电压表看作阻值为其内阻、能测量其本身电压的特殊电阻并入电路中5交流电的有效值交流电的有效值：有效值的概念是根据电流的热效应规定的，具有等效的含义在交流电
3、路中，电表的测量值，计算电功用的电流和电压值，电器设备上所标的额定电流和电压值均指的是有效值6理想变压器理想变压器：变压器的输入功率等于输出功率，且输出功率随负载的变化而变化，输入功率随输出功率变化而变化；由可知：，即变压器副线圈两端电压由原、副线圈的匝数比和2121 nn UU1 12 2UnnU21 nn输入电压 U1决定；变压器副线圈上的电流由副线圈的输出电压和负载决定，即RUI2 2规律方法规律方法规律方法规律方法【例 1】在如图所示的电路中，电源电动势为 E设电流表的示数为 I电压表的示数为U，电容器 C 所带的电荷量为 Q将滑动变阻器 R1的滑动触头 P 向上移动，待电流达到稳定后
4、，则与 P 移动前相比 （ AC ）A若电源内阻不可忽略，则 U 减小 B若电源内阻不可忽略，则 I 增大C若电源内阻不可忽略，则 Q 减小 D若电源内阻可以忽略，则 Q 减小训练题训练题如图所示，两只相同的白炽灯泡 D1和 D2串联后接在电压恒定的电路中若 D1的灯丝断了，经过搭丝后（搭丝后灯泡的电阻减小）仍然与 D2串联，重新接人原来的电路假设在此过程中，灯丝电阻随温度变化的因素可忽略不计，且每只灯泡两端的电压均未超过其额定电压则此时每只灯泡所消耗的功率与原来各自的功率相比（ BC ）AD1的功率变大 BD1的功率变小CD2的功率变大 DD2的功率变小【例 2】如图所示是一个电热器电路指示
5、灯、电键、电热丝构成串联回路，接在电源上发现该电路有一个元件断路、有一个元件短路，但不知道是哪个元件上有故障，今用一个校验电灯分别依次接在各处进行检测，得到如下表所示的结果，请根据表格回答下列问题： （1）由前两次检测可以知道： （2）由第三次检测可以知道： （3）由以上检测可以知道： 断路； 短路【解析】（1）第 1 次检测，将电灯接在 af 点，正常发光，说明电路从电源af电源是连通的，即电源正常，且灯泡的额定电压等于电源电压第 2 次检测，将电灯接在 ab点，不发光，说明电路不通，所以从前两次检测可判定：电源正常，电键或电热丝断路（2）第 3 次检测，将电灯接在 cd 点，发光但不正常，
6、说明电路是通的，即指示灯、电校验次序123456校验接入点afabcdefadcf发光情况正常发光不发光发光不正常不发光发光不正常正常发光热丝没有断路（3）第 4 次检测，将电灯接在 ef 点，不发光，说明电路不通，综上各次检测可判定：电键断路第 5 次检测，将电灯接在 ad 点，发光但不正常，说明电路是通的，灯泡两端电压小于电源电压，所以电热丝有电阻即是正常的第 6 次检测，将电灯接在 cf 点，正常发光，说明电路是通的，灯泡两端电压等于电源电压，而 ac 间电压为零，即指示灯短路综上所述，电路故障是：电键断路，指示灯短路训练题训练题图为一电路板的示意图，a、b、c、d 为接线柱，a、d 与
7、 220V 的交流电源连接，ab 间、bc 间、cd 间分别连接一个电阻现发现电路中没有电流，为检查电路故障，用一交流电压表分别测得 b、d 两点间以及 a、c 两点间的电压均为 220V（ CD ）Aab 间电路通，cd 间电路不通 Bab 间电路不通，bc 间电路通 Cab 间电路通，bc 间电路不通 Dbc 间电路不通，cd 间电路通【例 3】如图所示的电路中，电源电动势 E=9 V，电阻 R1=2.5，R2=3，当电阻箱 Rx调到 3 时，电流表的示数为 2 A求：（1）电源的内电阻；（2）调节电阻箱，使电流表的示数为 1.8 A 时，电阻 R2消耗的电功率【解析】 （1）当 Rx=3
8、 时，则电路外电阻为2 1 24xxR RRRRR 由闭合电路欧姆定律有：EIRr0.5ErRI（2）调节电阻箱后，由闭合电路欧姆定律12()EI RrU有：（V）=3.6V21()9 1.8(2.50.5)UEI Rr所以电阻 R2消耗的电功率为=4.32W2 2 2 2UPR训练题训练题在图电路中，电源由 6 个电动势为 1.5 V、内电阻为0.1 的电池串联而成，R1为 4.4，R2为 6，变阻器 R3开始时接入电路的阻值为 12，R2的额定功率为 3 W问：（1）此时通过 R1的电流是多大？（2）此时电源的输出功率是多大？（3）为确保 R2消耗的实际功率不超过它的额定功率，变R 1R
9、3R 2Er，阻器 R3接入电路的阻值应满足什么条件？答案：（答案：（1）I=1A （2）P=84W（3）变阻器）变阻器 R3接入电路的阻值应小于、等于接入电路的阻值应小于、等于 17【例 4】如图所示，一理想变压器原线圈匝数 n1=1100匝，副线圈匝数 n2=180 匝，交流电源的电压，电阻 R=45，电压表、电流表均1U220 2sin120 tV为理想电表，则（ BD ）A交流电的频率为 50Hz BA1的示数约为 0.13ACA2的示数约为 1.1A DV 的示数为 36V能力训练能力训练能力训练能力训练1在图示电路的三根导线中，有一根是断的，电源、电阻器 R1、R2及另外两根导线都
10、是好的，为了查出断导线，某学生想先将万用表的红表笔连接在电源的正极 a，再将黑表笔分别连电阻器 R1的 b 端和 R2的 c 端，并观察万用表指针的示数，在下列选档中，符合操作规程的是（ ） A直流 10V 挡B直流 0.5A 挡C直流 2.5V 挡D欧姆挡2电路如图，电源内阻不能忽略，R110，R28，开关接通 1 时，电压表的示数 U12.0V，则当开关接通 2 时，电压表的示数可能是（ ）A2.2V B2.0V C1.8V D1.6V 3如图所示，是测定两个电源的电动势 E 和内电阻 r 实验中得到的路端电压 U 和电流 I 的图线，则应有 （ ）A当 I1=I2时，电源总功率 P1=P
11、2B当 I1=I2时，外电阻 R1=R2C当 U1=U2时，电源输出功率 P出 1P出 2D当 U1=U2时，电源内部消耗的电功率 P内 1P内 2 4如图甲所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴 以恒定的角速度转动，当线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈中产生的交变电流按照图乙所示的余弦规律变化在 t=时刻 （ ） 2A线圈中的电流最大 B穿过线圈的磁通量为零C线圈所受安培力的力矩为零D线圈消耗的电功率为零5（06 年南京）所示电路中，电源电动势 E=10V，内阻 r=1，电容器电容 C=40F，电阻R1=R2=4，R3=5。接通电键 S，待电路稳定后，求：（1）理想电压表
12、 V 的读数；（2）电容器的带电量。VCErSR1R2R36（05 年南通）如图所示，电源的电动势，内阻不计，电阻，12VE 1234RRR ，电容器的电容，其中有一带电微粒恰好处于静止状态。若在工作的过程中，电阻412R 10FC 突然发生断路。电流表可看作理想电表。求：2R（1）带电微粒加速度的大小和方向。（2）从电阻断路到电路稳定的过程中，流经电流表的电量。2R7（05 年宿迁）如图所示，是用直流电动机提升重物的装置示意图，电源电动势 E100V，内电阻r11，电动机的线圈电阻 r24。重物质量 m36kg，重物被电动机以 v0.5m/s 的速度匀速提起，不计重物运动中所受的阻力，取 g
13、10m/s2，试求：电路中的电流 I 和电源的输出功率 P。8（05 年连云港）一个矩形线圈在一匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴匀速转动，产生的交变电动势表达式为V，试求：te314sin311(1)电动势的最大值、有效值和频率；(2)若矩形线圈是 100 匝，线圈平面面积为 0.02m2，匀强磁场的磁感应强度 B 是多少?(3)当线圈平面从中性面开始转过时，电动势的瞬时值是多大?43：电动机Iv01 A 2 C 3 ACD 4 CD 5.答案：当开关合上后，等效电路如图所示，这时电压表测得答案：当开关合上后，等效电路如图所示，这时电压表测得 的是的是 R3两端的电压两端的电压U3，电容器两
14、端的电压为，电容器两端的电压为 R1两端的电压两端的电压 U1（1）流过电路中的总电流）流过电路中的总电流rRREI31代入数据得代入数据得 I=1A U3=IR3 U3=5V（2）U1=IR1 U1=4V C=Q/U1 Q=CU=1.610 -4C6.答案：（答案：（1） 22R62EUV122断路前，由于R=R，R两端电压为3431394RREV44由于：，R两端电压为U电容器两端电压为电容器两端电压为，带电量，带电量（上板带负电）（上板带负电）3CUV653 10 103 10ccQCUC 带电微粒静止带电微粒静止 断路后，电路稳定后，电容器两端电压断路后，电路稳定后，电容器两端电压，cUqmgd2R3134CUUEV电容器带电量为电容器带电量为（上板带正电）（上板带正电） 53 10CCQCUC 带电微粒的加速度带电微粒的加速度，方向竖直向下。，方向竖直向下。 22ccUUmgqmgqmgddagmmm （2）从电阻）从电阻断路到电路稳定的过程中，流经电流表的电量断路到电路稳定的过程中，流经电流表的电量2R56 10ACCqQQC7.答案：电源的输出功率：答案：电源的输出功率：PUI 由闭合电路欧姆定律由闭合电路欧姆定
