第1讲：直流电路和交流电路内容和答案

专题五 电磁感应及综合应用

第1讲 直流电路和交流电路

I、基础知识回顾

一、直流电路 1．电功和电热

U2t. (1) 对纯电阻电路， W＝Q＝UIt＝IRt＝R2

(2) 对非纯电阻电路(如电动机和电解槽)：W>Q，电功只能用W＝UIt，电热只能用Q＝I2Rt，两式不能通用．

2．闭合电路欧姆定律

表达式：①E＝U外＋U内；

②I＝

E

(I、R间关系)； R?r

③U＝E－Ir(U、I间关系)；

④U＝

RE(U、R间关系)． R?r3．电源的功率与效率

E2(1) 电源的功率：P＝IE(普遍适用)；P＝＝I2(R＋r)(只适用于外电路为纯电阻的电路)．

R?r(2) 电源内阻消耗功率： P内＝I2r.

E2R(3) 电源的输出功率： P外＝IU外(普遍适用)；P外＝IR＝ (只适用于纯电阻电路)．

?R?r?22

(4) 电源的效率：η＝

P外UIUR＝＝＝ EIER?rPE2RE2(5) 电源的输出功率(P外)与外电阻R的关系：P外＝＝ 22?R?r??R?r??4rR由P外与R的关系图象如图所示．由图可以看出：

- 1 -

E2当R＝r时，电源的输出功率最大，Pm＝，此时电源效率η＝50%.

4r4．含容电路

电容器两极板间的电压等于与电容器并联的电阻两端的电压，与电容器串联的电阻两端的电压一定为零(有阻无流，则无电压)． 二、交变电流

1．交变电流的描述

(1) 最大值： Em＝NBS?. (2) 有效值：正弦式交流电E=

Em，非正弦式必须根据电流的热效应。 2(3) 瞬时值：e＝NBS?sin?t. (4) 平均值：E=n

??，常用来计算通过电路的电荷量。 ?t2．理想变压器

(1) 功率关系：P入=P出 (2) 电压关系：

U1n1 ?U2n2(3) 电流关系： ①只有一个副线圈工作时，有U1I1＝U2I2，. ②若有两个以上的副线圈，则有：P1＝P2＋P3＋?，

U1n1U2n2、?，n1I1＝n2I2＋n3I3＋?. ??U2n2U3n3(4) 决定关系：在匝数比一定的情况下，理想变压器的输出电压由输入电压决定，输入电流由输出电流决定，输入功率由输出功率决定． II、重点热点透析

题型一、直流电路的动态分析

例1 热敏电阻是传感电路中常用的电子元件，其电阻R随温度t变化的图线如图甲所示．如图乙所示电路中，热敏电阻Rt与其它电阻构成的闭合电路中，当Rt所在处温度升高时，两电表读数的变 化情况是（ ）

A．A变大，V变大 B．A变小，V变小

C．A变小，V变大 D．A变大，V变小

【规律总结】当传感器与电路问题结合在一起时，传感器实质是一变化的电阻，电路问题实质是电路的动态分析问题，通过题意分析并建立传感器的某一特性物理量与电学物理量（电压、电流、电阻等）之间的关系，是解决此类问题的关键。

针对训练1 在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图所示。M是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻RM发生变化，导致S两端电压U增大，装置发出警报，此时（ ）

- 2 -

A．RM变大，且R越大，U增大越明显 B．RM变大，且R越小，U增大越明显 C．RM变小，且R越大，U增大越明显 D．RM变小，且R越小，U增大越明显 题型二、含电容器电路问题的分析

例2 如图所示的电路中，电源电动势为E、内阻为r，两平行金属板间有匀强磁场．开关S闭合后，当滑动变阻器滑片位于图示位置时，一带电粒子恰好以速度v匀速穿过两板．若不计重力，以下说法正确是（ ）

A．如果将开关断开，粒子将继续沿直线运动

B．保持开关闭合，将a极板向下移动一点，粒子可能向上偏转

C．保持开关闭合，将滑片P向上滑动一点，粒子将可能从下极板边缘射出

D．保持开关闭合，将滑片P向下滑动一点，粒子将可能从下极板边缘射出

【规律总结】分析含容电路的基本思路：

1、分析清楚电路的连接方式，必要时画出等效电路图，电容器处的电路可看做断路，简化电路时可去掉；

2、分析电容器两端的电压与哪部分电路（或电阻）的电压相同； 3、弄清楚电容器是充电过程还是放电过程。

针对训练2 如图所示，平行金属板中带电质点P处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时（ ） A．电压表读数减小 B．质点P将向上运动 C．电流表读数减小

D．R3上消耗的功率增大

题型三 电功、电热、电功率问题

例3 一只电饭煲和一台洗衣机同时并联接在输出电压为220V的交流电源上（其内阻可忽略不计），均正常工作.用交流电流表分别测得流过电饭煲的电流是5.0A，流过洗衣机的电流是0.50A，则下列说法中正确的是（ ）

A.电饭煲的电阻是44Ω，洗衣机电动机线圈的电阻是440Ω

B.电饭煲消耗的电功率为1555W，洗衣机电动机消耗的电功率为155.5W

C.1min内电饭煲消耗的电能为6.6×104J，洗衣机的电动机消耗的电能为6.6×103J D.电饭煲的发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍

【规律总结】：在非纯电阻电路的计算中，要注意非纯电阻用电器两端的电压并非是全部加在用电器内阻上，只有在输出功率为零时（此时电路变为纯电阻电路）两者才相等。但是，无论在纯电阻电路还是在非纯电阻电路中，发热功率都是I2r。处理非纯电阻电路的计算问题时，要善于从能量转化的角度出发，紧紧围绕能量守恒定律，利用“电功=电热+其他能量”寻找等量关系求解。 针对训练3 某集装箱吊车的交流电动机输入电压为380V，当吊车以0.1m/s的速度匀速吊起总质量为5.7×103 kg的集装箱时，测得电动机的电流为20A，g取10m/s2．则（ ） A．电动机的内阻为19Ω B．电动机的内阻为4.75Ω

- 3 -

C．电动机的输出功率为7.6×103 W D．电动机的工作效率为75%

题型四 交流电的产生和描述

例4 图甲是小型交流发电机示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，○A为交流电流表。线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO’沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示，以下判断正确的是( ) A． 电流表的示数为10A

B． 线圈转动的角速度为50πrad/s C． 0.01s时线圈平面与磁场方向平行

D． 0.02s时电阻R中电流的方向自右向左

1穿过线圈2线圈中的感应电动势为零；【规律总结】1.线圈通过中性面时的特点：○的磁通量最大；○3线圈每经过中性面一次，感应电流的方向改变一次。 ○

1最大值：分析电容器的耐压值；○2瞬时值：计算闪光电器的闪光时间、2.交流电“四值”的应用：○

3有效值：4线圈某时刻的受力情况；○电表的读数及计算电热、电功、电功率及保险丝的熔断电流；○

平均值：计算通过电路截面的电荷量。

针对训练4 如图甲所示为一个小型电风扇的电路简图,其中理想变压器的原副线圈匝数之比n1∶n2＝10∶1,接线柱a、b接上一个正弦交变电源,电压随时间变化规律如图乙所示,输出端接有额定电压均为12V的灯泡和风扇电动机,电动机线圈电阻r＝2Ω.接通电源后,灯泡正常发光,风扇工作正常,则（ ）

A．电阻R两端的电压是10V B．通过风扇电动机的电流是6A C．通过灯泡的交流电频率是100HZ D．风扇突然卡住的瞬间,灯泡变暗

题型5 变压器问题

例5、如图所示，理想变压器初级线圈接一交变电流，交变电流的电压有效值恒定不变。则下列说法中正确的是（ ）

A．只将S1从2拨向1时，电流表示数变小 B．只将S2从4拨向3时，电流表示数变小

C．只将S3从闭合变为断开，电阻R2两端电压增大

D．只将变阻器R3的滑动触头上移，变压器的输入功率减小

【规律总结】：理想变压器动态分析的两种情况：

1. 负载电阻不变，讨论变压器原、副线圈两端的电压、电流、功率等随匝数的变化情况。 2. 匝数比不变，讨论变压器原、副线圈两端的电压、电流、功率等随负载电阻的变化情况。

不论哪种情况，要注意两点：一、根据题意分清变量和不变量；二、弄清“谁决定谁”的制约关系。对电压而言，输入决定输出；对电流、电功（率）而言，输出决定输出。 针对训练5 一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3:1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220V的正弦交流电源上，如图所示。设副线圈回路中电阻两端的电压为U，原、副线圈回路中电阻消耗

- 4 -

的功率的比值为k，则( )

11 B.U=22V,k= 9911C.U=66V，k= D.U=22V,k=

33A.U=66V，k=

题型6 交流电有效值问题

例6、在如图甲所示电路中,D为理想二极管 (正向电阻为零,反向电阻无穷大).R1=30 Ω,R2=60 Ω,R3=10 Ω.在MN间加上如图乙所示的交变电压时,R3两端电压表的读数大约是( )

A.3 V B.3.5 V C.4 V D.5 V

【规律总结】1、在计算非正弦式交流电的有效值时，要注意根据电流的热效应，抓住“三同”：“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”来求解，“相同时间”一般取一个周期时间。

2、理想二极管的单向导电性：正向电阻为0，反向电阻为∞。

针对训练6有一种家用电器，图甲是其电路工作原理图，当电阻丝接在u＝311sin100πt(V)的交流电源上后，电阻丝开始加热，当其温度达到某一数值时，自动控温装置P启动，使电阻丝所接电压变为图乙所示波形(部分仍为正弦波)，从而进入保温状态。不计电阻丝阻值的变化，则下列说法正确的是( )

A．P启动后，电阻丝的功率变为原来的一半

B．P启动后，电阻丝所接交变电压的频率变为原来的一半 C．P启动后，电压表的读数大约是原来的0.5倍 D．P启动后，电压表的读数大约是原来的0.7倍

- 5 -

第1讲 参考答案

例1.答案：B

解析：由电路图可知，电压表和电流表与热敏电阻是间接并联关系，当Rt所在处温度升高时，Rt的阻值减小，利用“并同串反”知电流表和电压表的读数都减小。 针对训练1.答案：C

解析：由题意知，S两端的电压增大，则电路中的电流增大，药液接触传感器的电阻变小，则A、B选项是错误的；

将S看做外电路，其余看做等效电源，根据U=E-Ir可判断，同样的变化电流，则内阻越大电压变化越大，因此答案为C。 例2.答案：BCD

解析：将开关断开，电容器将通过滑动变阻器放电，a、b板间的场强逐渐减小到零，所以粒子受到的洛仑兹力大于电场力，粒子将发生偏转，A错；

保持开关闭合，将a极板向下移动一点，电容增大，电容器充电，两极板之间电场强度增大，粒子所受电场力增大，粒子可能向上偏转，B正确；

保持开关闭合，将滑片P向上滑动一点，平行金属板间电压降低，粒子所受电场力小于洛仑兹力。若粒子带负电，粒子将可能从下极板边缘射出，C正确；

保持开关闭合，将滑片P向下滑动一点，平行金属板间电压升高，粒子所受电场力大于洛仑兹力，若粒子带正电，粒子将可能从下极板边缘射出，D正确。 针对训练2.答案：A

解析：当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，R4的阻值在减小，所以回路的总电阻减小，由闭合电路欧姆定律I=

E得干路的总电流增大，U=E-Ir，所以电源的路端电压减小，R3上电压减小，所R?r以将向下运动，C错；

R3上电压减小，其电流也减小，D错；

由干路的总电流增大，通过R3的电流减小可知通过电流表支路的电流增大，B错；

又因R4与R2电压之和与R3上电压相等，R3上电压减小，而R2电压增大，故R4电压必减小，故A正确。 例3.答案：C 【解析】电饭煲与洗衣机的都与电源并联，电源两端电压相等，均为220V，由欧姆定律可求得电饭煲的电阻为R1=220U220?440?,求得的电??44?，但洗衣机不是纯电阻用电器，由R2=0.5I15阻是错误的，所以A项错； 它们消耗的电功率分别为P1=UI1=1100W,P2=UI2=110W，故B错； 电饭煲和洗衣机在1min内产生的电能分别为Q1=P1t=6.6?10J,Q2=P2t=6.6?10J，所以C项正确； 因洗衣机的内阻未知，无法比较二者的发热功率，所以D项错误． 43 - 6 -

针对训练3.答案：BD

332

解析：电动机输出功率为P=mgv=5.7×10×10×0.1=5.7×10W；由UI=P+Ir解得r=4.75Ω，故A、C错误B正确；

电动机的没有输出电压，选项B错误；

电动机的工作效率为η=P/UI=75%，D正确。 例4.答案：AC

解析：电流表测量的是电流的有效值I=10A，故A正确； 由图可知，T=0.02s，所以ω=100π rad/s，B错；

t=0.01s时，电流最大，线圈平面与磁场方向平行，C正确；

t=0.02s时，线圈所处的状态就是图示，此时R中电流方向自左向右，D错。 针对训练4.答案：AD 解析：据图乙可知原线圈电压的有效值为220V，周期为0.02s，故其频率为50Hz。由于理想变压器原副线圈的电压跟匝数成正比，故副线圈两端的电压为22V，又额定电压为12V的灯泡正常发光，故电阻R两端的电压是10V，A正确。 风扇不是纯电阻用电器，故风扇电动机线圈两端的电压小于12V，通过风扇电动机的电流小于6A，B错误。 变压器不改变交流电的频率，故通过灯泡的交流电频率是50HZ，C错误。 风扇突然卡住的瞬间，风扇电动机线圈两端的电压增大，通过风扇的电流增大，则副线圈干路电流增大，R两端的电压增大，由于原副线圈匝数不变，故副线圈两端的电压不变，加在灯泡两端的电压减小，灯泡变暗，D正确。 例5.答案：BD 解析：理想变压器原副线圈变压比公式为：上两条规律分析讨论即可． A、只将S1从2拨向1时，n1变小，根据变压比公式U1n1?；理想变压器输入功率等于输出功率；根据以U2n2U1n1?，输出电压变大，故输出电流变大，U2n2输出功率变大；输入功率等于输出功率，故输入功率变大，输入电流变大，故A错误； B、只将S2从4拨向3时，n2变小，根据变压比公式U1n1?，输出电压变小，故输出电流变小，U2n2输出功率变小；输入功率等于输出功率，故输入功率变小，输入电流变小，故B正确； C、只将S3从闭合变为断开，少一个支路，但电阻R2与R3串联的支路的电压不变，故通过电阻R2的电流不变，电压也不变，故C错误； D、只将变阻器R3的滑动触头上移，负载总电阻变大，故输出电流变小，输出功率变小；输入功率等于输出功率，故输入功率减小，故选D． 针对训练5.答案：A 解析：原副线圈电压比等于匝数比，根据副线圈负载电阻的电压U，可知副线圈电压为U，原线圈电压为3U，副线圈电流I=UU，原副线圈电流与匝数成反比，所以原线圈电流I1=，那么原线圈R3R - 7 -

输入电压220V=3U+U·R，整理可得U=66V； 3R1，A对。 9原副线圈电阻消耗的功率根据P=I2R，电阻相等，电流比为1:3，可得功率比为k=例6.答案：B 解析：解：由题意可知，0-0.01s时间内D处于导通状态， 则电路总电阻R=R3+

R1R2=30Ω

R1?R2根据欧姆定律得出电压表读数U1=4V，

0.01-0.02s时间内电压反向，D处于截止状态， 则电路总电阻R′=R3+R1=40Ω

根据欧姆定律得出电压表读数U2=3V，

U1TU2TU2根据交流电的有效值定义得?????T

R2R2R解得：U=3.5V

针对训练6. [答案] AD

U2有3112

[解析] P启动前电阻丝的功率P1＝＝，

R2R

U′2有

P启动后，结合乙图可知电阻丝的功率P2＝，

R2

U2U′2有T有1U有13112

由有效值定义有·＋0＝T，得P2＝·＝·，则知P1＝2P2，A正确；

R2R2R22R

100π11

P启动前的交流电的频率f＝Hz＝50Hz，启动后的交流电的频率f′＝＝Hz＝50Hz，则B

2πT0.02

错误；

3112

电压表在交流电中测有效值，启动前U有＝V，又由启动前后功率关系可知，启动后U有′＝·U

22

有≈0.7U有，则C错误，D正确。

22 - 8 -

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ag8x.html