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1、第10讲直流电路与交变电流命题规律1.命题角度：(1)直流电路的分析与计算；(2)交变电流的产生与描述；(3)变压器与远距离输电.2.常用方法：直流电路和变压器的动态分析法，计算有效值的等效法.3.常考题型：选择题考点一直流电路的分析与计算1闭合电路欧姆定律的三个公式(1)EU外U内；(任意电路)(2)EU外Ir；(任意电路)(3)EI(Rr)(纯电阻电路)2动态电路分析的三种方法(1)程序法：部分电路阻值变化电路总电阻R总变化干路电流I变化路端电压U变化各支路电流、电压变化，即R局R总I总U端.(2)串反并同法：所谓“串反”，即某一电阻阻值增大(减小)时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两
2、端的电压、电功率都减小(增大)所谓“并同”，即某一电阻阻值增大(减小)时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端的电压、电功率都增大(减小)(3)极限法：因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端，使滑动变阻器接入电路的电阻最大或电阻为零去讨论3电容器的特点(1)只有当电容器充、放电时，电容器所在支路中才会有电流，当电路稳定时，电容器所在的支路相当于断路(2)电路稳定时，与电容器串联的电路中没有电流，同支路的电阻相当于导线，电容器两端的电压等于与之并联的电阻两端的电压例1(2022上海市松江区一模)如图电路中，电阻R随温度升高均匀增大，用这个电阻做探头测温，把
3、电流表的刻度改为相应的温度刻度下列说法正确的是()A低温对应电流较大的刻度上，且温度刻度均匀B低温对应电流较大的刻度上，且温度刻度不均匀C高温对应电流较大的刻度上，且温度刻度均匀D高温对应电流较大的刻度上，且温度刻度不均匀答案B解析当温度升高时，电阻R增大，电路中总电阻增大，根据闭合电路的欧姆定律，电路中的电流减小，即高温对应电流较小的刻度上；同理分析可知低温对应电流较大的刻度上；由题意知电阻R随温度升高均匀增大，可得RR0kt，根据闭合电路的欧姆定律I，I与温度t不成线性关系，所以温度刻度是不均匀的，所以A、C、D错误，B正确例2(2022山东济宁市高三期末)如图所示，电源的电动势和内阻分别
4、为E和r，在滑动变阻器的滑片P由a向b缓慢移动的过程中，下列说法正确的是()A电路的总电阻先减小后增大B电源的总功率先增大后减小C电容器所带电荷量先减少后增多D电源的效率先减小后增大答案C解析滑动变阻器Pa段与Pb段并联，然后与R1 和电源串联，滑片P位于a、b中点时并联部分电阻最大，则滑片从a向b缓慢移动的过程中，电路的总电阻先增大后减小，故A错误；由闭合电路欧姆定律可知干路中的电流先减小后增大，因此电源总功率PEI先减小后增大，故B错误；R1两端的电压先减小后增大，它与电容器并联，根据QCU可知电容器所带电荷量先减少后增多，故C正确；电源的效率100%100%，滑片从a向b缓慢移动的过程中
5、，路端电压为UEIr，由于I先减小后增大，因此U先增大后减小，可知电源效率先增大后减小，故D错误例3(2021湖南省1月适应性考试4)有四个电源甲、乙、丙、丁，其路端电压U与电流I的关系图像分别如图(a)、(b)、(c)、(d)所示将一个6 的定值电阻分别与每个电源的两极相接，使定值电阻消耗功率最大的电源是()A甲电源 B乙电源C丙电源 D丁电源答案D解析UI图像的斜率的绝对值表示电源的内阻，由题图知丁电源内阻r最小，再由P()2R知，r越小，定值电阻消耗的功率越大，故选D.1.当R一定、r变化(针对不同电源)时，由P出知，r越大，P出越小2当r一定、R变化时，P出随R的变化情况可通过下面两个
6、图像进行分析P出R图像P出R短路I，P出0断路I0，P出0当Rr时，P出最大，P出P出I图像P出EII2r短路I，P出0断路I0，P出0当I时，P出最大，P出考点二交变电流的产生1线圈通过中性面时的特点(1)穿过线圈的磁通量最大(2)线圈中的感应电动势为零(3)线圈每经过中性面一次，感应电流的方向改变一次2有效值的计算(1)正弦式交变电流：E，I，U.(2)非正弦式交变电流：计算有效值时，要根据电流的热效应，即“一个周期”内“相同电阻”上产生“相同热量”，然后分段求和列式，求得有效值3正弦式交流电“四值”的应用表达式应用最大值EmnBS计算电容器的耐压值瞬时值eEmsin t计算某时刻所受安培
7、力有效值E电表的读数及计算电热、电功及保险丝的熔断电流平均值计算通过导体的电荷量例4图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为理想交流电流表线圈绕垂直于磁场的水平轴OO沿逆时针方向匀速转动，已知发电机线圈电阻为5 ，外接一只阻值为5 的电阻R，不计电路的其他电阻，已知电阻R两端的电压随时间变化的图像如图乙所示则()A线圈的转速为100 r/sB交流电流表的示数为2 AC0.01 s时线圈平面与磁场方向平行D电阻R在1分钟内产生的热量为4 800 J答案D解析由题图乙可知，交变电流的周期为0.02 s，所以线圈的转速为n50 r/s，A错误；电阻R两端的电压
8、的有效值为20 V，交流电流表的示数为有效值，其值为I4 A，B错误；0.01 s时电压为零，则感应电动势为零，线圈处于中性面位置，C错误；电阻R在1分钟内产生的热量为QI2Rt4 800 J，D正确例5(2022河北省模拟)某周期性变化电流随时间变化的规律如图所示，已知该电流的有效值为2 A，则该交流电的周期为()A37.5 s B40 sC42.5 s D45 s答案C解析设周期为T，由题可知，根据电流的热效应有I有效2RTI12Rt1I22Rt2I32R，把t110 s，t2(2010) s10 s，I13 A，I24 A，I32 A，I有效2 A，代入解得T42.5 s，故选C.考点三
9、变压器与远距离输电1三个关系搞清变压器问题(1)变与不变的关系：不变的是功率关系、磁通量的变化率和周期频率理想变压器工作不损失能量，即输入功率等于输出功率；原、副线圈交变电流频率相同；在没有漏磁时，原、副线圈磁通量的变化率相同(2)高与低，大与小，多与少，粗与细的关系：电压高的线圈电流小，匝数多，导线细；电压低的线圈电流大，匝数少，导线粗(3)正比与反比的关系：原、副线圈的电压与匝数成正比，单一副线圈的变压器电流与匝数成反比2远距离输电问题(1)理清三个回路(2)抓住两个联系理想的升压变压器中线圈1(匝数为n1)和线圈2(匝数为n2)中各个量间的关系是，P1P2.理想的降压变压器中线圈3(匝数
10、为n3)和线圈4(匝数为n4)中各个量间的关系是，P3P4.(3)掌握一个守恒：能量守恒关系式P1P损P3.3输电线路功率损失的计算(1)输送功率P、用户得到的功率P与线路损失功率P损的关系：P损PP.(2)P损I线2R线UI线，I线为输电线路上的电流，U为输电线路上损失的电压，R线为输电线路的电阻例6(2022山东卷4)如图所示的变压器，输入电压为220 V，可输出12 V、18 V、30 V电压，匝数为n1的原线圈中电压随时间变化为uUmcos (100t)单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表，电压表的示数为0.1 V将阻值为12 的电阻R接在BC两端时，功率为12 W下列说法正确的是()An1
11、为1 100匝，Um为220 VBBC间线圈匝数为120匝，流过R的电流为1.4 AC若将R接在AB两端，R两端的电压为18 V，频率为100 HzD若将R接在AC两端，流过R的电流为2.5 A，周期为0.02 s答案D解析变压器的输入电压为220 V，原线圈的交流电的电压与时间成余弦函数关系，故输入交流电压的最大值为220 V，根据理想变压器原线圈与单匝线圈的匝数比为，解得原线圈为2 200匝，A错误；根据题图可知，当原线圈输入电压为220 V时，BC间的电压为UBC12 V，故BC间的线圈与单匝线圈匝数关系有，则BC间的线圈匝数为120匝，流过R的电流为IBC1 A，B错误；若将R接在AB
12、两端，根据题图可知，当原线圈输入电压为220 V时，AB间的电压应该为18 V根据交流电原线圈电压的表达式可知，交流电的角速度为100 rad/s，故交流电的频率为f50 Hz，C错误；若将R接在AC两端，根据题图可知，当原线圈输入电压为220 V时，AC间的电压应该为30 V，根据欧姆定律可知，流过电阻R的电流为IAC A2.5 A，交流电的周期为T0.02 s，D正确例7(多选)(2021山东卷9)输电能耗演示电路如图所示左侧变压器原、副线圈匝数比为13，输入电压为7.5 V的正弦交流电连接两理想变压器的导线总电阻为r，负载R的阻值为10 .开关S接1时，右侧变压器原、副线圈匝数比为21，
13、R上的功率为10 W；接2时，匝数比为12，R上的功率为P.以下判断正确的是()Ar10 Br5 CP45 W DP22.5 W答案BD解析当开关S接1时，左侧变压器副线圈两端电压U2U137.5 V22.5 V，电阻R上的电压，即右侧变压器副线圈两端电压U4 V10 V，电流I41 A，则右侧变压器原线圈两端电压U310 V20 V，电流I3I41 A0.5 A，则r5 ，当开关S接2时，设输电电流为I，则右侧变压器副线圈中的电流为0.5I；根据右侧变压器两边电压与匝数的关系可知，解得I3 A，则R上的功率P(0.5I)2R22.5 W，故选B、D.1(多选)(2022山东省模拟)某电动车总
14、质量为6.75103 kg，若它匀速前进500 m用时250 s，该过程中驱动电机的输入电流I10 A，电压为300 V，电动车行驶时所受阻力大小为车总重力大小的，重力加速度g取10 m/s2，机械效率是输出功率占输入功率的百分比不考虑其他损耗，下列说法正确的是()A驱动电机的输入功率为3 000 WB电动车的机械功率为2 500 WC驱动电机的内阻为3 D驱动电机的机械效率为85%答案AC解析驱动电机的输入功率为P入UI30010 W3 000 W，选项A正确；电动车的速度为v2 m/s，电动车行驶时所受阻力大小为Ffmg6.7510310 N1.35103 N，电动车匀速行驶时牵引力大小等于阻力大小，即FFf，故电动车的机械功率P机Fv2 700 W，选项B错误；设驱动电机的内阻为R，由能量守恒定律得P入tP机tI2Rt，解得驱动电机的内阻为R3 ，选项C正确；驱动电机的机械效率为100%90%，选项D错误2.(2022湖北省九师联盟高三联考)如图所示的电路中，变压器为可调理想自耦式变压器，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，在M、N两端输入恒定的正弦交流电，则
