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1、第1讲 直流电路和交流电路,专题四 电磁感应和电路,内容索引,考点一 有关电路基本概念和规律的分析,考点二 闭合电路的功率和效率问题,考点三 交变电流的产生和描述,考点四 变压器和远距离输电,有关电路基本概念和规律的分析,考点一,1.电流的三个表达式,1 基础知识梳理,2.电阻的决定式和定义式的区别,3.运用伏安特性曲线求电阻应注意的问题 如图1所示，非线性元件的IU图线是曲线，导体电阻Rn ，即电阻要用图线上点Pn(Un，In)的坐标来计算，而不能用该点的切线斜率来计算.,图1,4.闭合电路欧姆定律 (1)公式：I 或EU外Ir. (2)电源UI图象(如图2). 纵轴交点表示电源的电动势，斜
2、率的大小表示电源内阻.,图2,1.电动势(2017湖州市高二上期末)如图3所示为两节某品牌的不同型号干电池，其上均标有“1.5 V”字样，下列说法正确的是 A.两种型号的电池都有内阻而且一定相同 B.两种型号的电池储存的能量一定一样多 C.“1.5 V”表示电池供电时正负极之间的电压为1.5 V D.“1.5 V”表示电池供电时每通过1 C的电荷量，有 1.5 J的化学能转化为电能,答案,2 基本题目训练,图3,1,2,3,4,5,6,2.电流一个阻值为R的电阻两端加上电压U后，通过电阻横截面的电荷量q随时间t变化的图象如图4所示，此图象的斜率可表示为,答案,图4,1,2,3,4,5,6,3.
3、伏安特性曲线(2016温州市期末)R1、R2的伏安特性曲线如图5所示.下列说法正确的是 A.R1、R2并联后的总电阻的伏安特性曲线在区域 B.R1、R2并联后的总电阻的伏安特性曲线在区域 C.R1、R2串联后的总电阻的伏安特性曲线在区域 D.R1、R2串联后的总电阻的伏安特性曲线在区域,答案,解析,图5,1,2,3,4,5,6,解析 在IU图象中，图线的斜率表示电阻的倒数，由题图可知电阻R1的阻值较大，电阻R2的阻值较小.R1、R2并联后的总电阻小于任意一个电阻值，所以伏安特性曲线在电阻值比较小的区，故A正确，B错误； 若将两电阻串联后接入电路，由于串联后的总电阻大于任意一个电阻，所以R1、R
4、2串联后的总电阻的伏安特性曲线在电阻值比较大的区域，故C、D错误.,1,2,3,4,5,6,4.电阻定律如图6所示，R1、R2是材料相同、厚度相同、表面为正方形的导体，正方形的边长之比为21，通过这两个导体的电流方向如图所示，则以下说法正确的是 A.导体材料的电阻率跟长度成正比，跟材料的横截面 积成反比 B.若通过导体的电流方向如图，两个导体的电阻R1R2 41 C.若两导体的电流方向垂直于正方形面通过，则导体电阻之比R1R241 D.若电流方向如图所示，不管两导体电阻是串联还是并联在电路中，两电阻的 热功率相同,图6,答案,解析,1,2,3,4,5,6,解析 材料的电阻率由材料本身的性质决定
5、，与长度及横截面积无关，A选项错误； 设电阻的厚度为D，正方形边长为l，若通过导体的电流方向如题图所示，,1,2,3,4,5,6,5.闭合电路欧姆定律(2018湖州市三县期中)如图7所示的电路中，电源电动势E6 V，电源内阻r1 ，电阻R13 ，电阻R26 .当闭合开关S后，流过R1的电流为,解析,图7,答案,1,2,3,4,5,6,1,2,3,4,5,6,6.直流电路的动态分析(2018书生中学月考)巨磁电阻(GMR)电流传感器可用来准确检测输电线路中的强电流，其原理利用了巨磁电阻效应.巨磁电阻效应是指某些磁性材料的电阻在一定磁场作用下随磁感应强度B的增加而急剧减小的特性.如图8所示为检测电
6、路，设输电线路电流为I(不是,图8,GMR中的电流)，GMR为巨磁电阻，R1、R2为定值电阻，已知输电线路电流I在巨磁电阻GMR处产生的磁场的磁感应强度B的大小与I成正比，下列有关说法正确的是,1,2,3,4,5,6,A.如果I增大，电压表V1示数减小，电压表V2示数减小 B.如果I增大，电流表A示数减小，电压表V1示数增大 C.如果I减小，电压表V1示数增大，电压表V2示数增大 D.如果I减小，电流表A示数减小，电压表V2示数减小,答案,1,2,3,4,5,6,闭合电路的功率和效率问题,考点二,例1 (2018杭州市期末)许多人造卫星都用太阳能电池供电，太阳能电池由许多片电池板组成，某电池板
7、不接负载时电压是600 V，短路电流是30 A，下列说法不正确的是 A.该电池板电动势约为600 V B.该电池板内阻约为20 C.该电池板最大输出功率为4.5109 W D.该电池板最大输出效率为50%,答案,解析,解析 当电池板不接负载时所测量电压为电源的电动势，故电池板的电动势E约为600 V，,当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，,R越大，效率越高，可高于50%，故D错误.,7.(2018温州市十五校联合体期末)如图9所示，额定电压均为12 V的电阻器和电动机并联后接在输出电压恒为12 V的电源上，当S1闭合，S2断开时，电流表示数为3 A；当S2闭合，S1断开时，电流表示数为4 A
8、，则 A.电动机的绕组线圈电阻为3 B.电阻器的电阻为4 C.电动机的机械功率为48 W D.当S1、S2均闭合时，电动机的热功率比较大,答案,图9,8.某电池对纯电阻供电的输出功率P随电流I变化的图象如图10所示.则下列说法正确的是 A.该电源的电动势E2 V B.该电源的内阻r1 C.若I2 A，则外电阻R1 D.同一输出功率P可对应两个不同的电流I1、I2， 即对应两个不同的外电阻R1、R2，且rR1R2,答案,图10,解析,解析 当外电阻等于电源内阻时，输出功率最大，PI2RI2r，解得r0.5 ，由闭合电路欧姆定律得EI(Rr)2(0.50.5) V2 V，A正确，B错误； 当I2
9、A时，电源的输出功率最大，此时外电阻等于电源内阻，所以R0.5 ，C错误； 同一输出功率可对应两个不同的电流I1、I2，即对应两个不同的外电阻R1、R2，,交变电流的产生和描述,考点三,1.交变电流的产生 线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动. 2.中性面及其特点 (1)线圈平面与中性面重合时，SB，最大， 0，e0，i0，电流方向将发生改变. (2)线圈平面与中性面垂直时，SB，0， 最大，e最大，i最大，电流方向不改变. (3)电流方向的改变：线圈通过中性面时，电流方向发生改变，一个周期内线圈两次通过中性面，因此电流的方向改变两次.,3.正弦式交变电流图象(从中性面位置开始计时，如图11),图
10、11,例2 (多选)如图12所示，在水平向右的匀强磁场中，一线框绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线框通过电刷、圆环、导线等与定值电阻组成闭合回路.t1、t2时刻线框分别转到如图甲(线框水平)、乙(线框与磁感线垂直)所示的位置，下列说法正确的是 A.t1时刻穿过线框的磁通量最大 B.t1时刻电阻中的电流最大，方向从右向左 C.t2时刻穿过线框的磁通量变化率为0 D.t2时刻电阻中的电流最大，方向从右向左,答案,解析,图12,解析 t1时刻，穿过线框的磁通量为零，线框产生的感应电动势最大，电阻中的电流最大，根据楞次定律，通过电阻的电流方向从右向左，A错误，B正确； t2时刻，穿过线框的磁通量最大，磁通
11、量的变化率为零，线框产生的感应电动势为零，电阻中的电流为零，C正确，D错误.,9.(多选)小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，产生的感应电动势与时间成正弦函数关系，如图13所示.此线圈与一个R9 的电阻构成闭合电路，线圈自身的电阻r1 ，下列说法正确的是 A.交变电流的周期为0.2 s B.交变电流的频率为2.5 Hz C.发电机输出电压的有效值为9 V D.发电机输出的电功率为18 W,图13,答案,解析,解析 根据题图可知此交变电流的周期为T0.4 s，选项A错误；,10.(多选)如图14为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强
12、磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与电阻R10 连接，t0时线圈以T0.02 s的周期从图中位置开始转动，转动时理想交流电压表示数为10 V.则 A.电阻R上的电功率为20 W B.R两端的电压u随时间变化的规律是u10 cos 100t(V) C.0.02 s时R两端的电压瞬时值最大 D.通过R的电流i随时间t变化的规律是i cos 50t(A),图14,答案,解析,0.02 s时磁通量的变化率最大，此时产生的感应电动势最大，故C正确；,变压器和远距离输电,考点四,1.关于理想变压器的四点说明 (1)变压器不能改变直流电压. (2)变压器只能改变交变电流的
13、电压和电流，不能改变交变电流的频率. (3)理想变压器本身不消耗能量. (4)理想变压器基本关系中的U1、U2、I1、I2均为有效值.,2.基本关系式中物理量之间的决定关系,3.远距离输电问题,(1)远距离输电示意图(如图15所示),图15,(2)输电线路功率损失的计算方法 P损PP，P为输送的功率，P为用户所得功率. P损I线2R线，I线为输电线路上的电流，R线为线路电阻. P损 ，U为在输电线路上损失的电压，R线为线路电阻. P损UI线，U为在输电线路上损失的电压，I线为输电线路上的电流.,例3 (多选)(2018嘉兴市期末)如图16是一个理想变压器，K为单刀双掷电键，P是滑动变阻器的滑动
14、触头，U1为加在原线圈两端的电压，I1为通过原线圈的电流，则 A.K合在b处，保持U1不变，使P上滑，I1将增大 B.K合在b处，保持P的位置不变，减小U1，I1将减小 C.保持U1及P的位置不变，K由b合向a后，I1将增大 D.保持U1及P的位置不变，K由b合向a后，R消耗的功率将减小,答案,图16,11.(多选)(2018温州市十五校联合体期末)如图17所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为101，原线圈接正弦交流电源，电压u311sin 100t(V)，副线圈接入“22 V,100 W”的灯泡一只，则 A.灯泡正常发光 B.电源输出功率为1 000 W C.电流表的示数为0.45 A D.电流表的示数为4.5 A,图17,答案,12.(2018宁波市十校联考)某水电站，用总电阻为2.5 的输电线输电给500 km外的用户，其输出电功率是3106 kW，现用500 kV电压输电，则下列说法正确的是 A.输电线上输送的电流大小为2.0105 A B.输电线上由电阻造成的损失电压为15 kV C.若改用5 kV电压输电，则输电线上损失的功率为9108 kW D.输电线上损失的功率为P ，U为输电电压，r为输电线的电阻,答案,解析,由UIr得输电线路上的电压损失为：U61032.5 V1.5104 V，故A错误，B正确；,
