電路問(wèn)題恒定電流和交流電路

1、板塊 電路問(wèn)題（恒定電流和交流電路）【知識(shí)特點(diǎn)】主要分析兩種電路恒定電流、交變電流的電路的特點(diǎn)、規(guī)律，和電路中各種元件的特性、應(yīng)用。【知識(shí)結(jié)構(gòu)】見(jiàn)下一頁(yè)。例題選講【例1】在如圖所示的電路中，當(dāng)可變電阻R的阻值增大時(shí)A、AB兩點(diǎn)間的電壓增大；B、AB兩點(diǎn)間的電壓減??；C、通過(guò)R的電流I增大；D、通過(guò)R的電流I減少。解析：當(dāng)增大時(shí)，增大，增大，有，因、不變，增大時(shí)，減??；而，因、不變，減小，故增大；由，因不變而減小，則減??；由，因增大而減小，故增大；由，因增大，不變，則增大；由，因減小，增大，減小。 可見(jiàn)，當(dāng)增大時(shí)，增大，減小，故選項(xiàng)A、D正確。解后評(píng)析：電路中某一種部分的電阻發(fā)生變化，必造成電路

2、其他部分也發(fā)生變化，真可謂“牽一發(fā)而動(dòng)全身” 一般分析此類(lèi)題的特點(diǎn)和步驟可如下進(jìn)行 （1）電路中某電阻增大（減?。娐返目傠娮璞卦龃螅p?。?（2）由可得：干路電流必減小（增大），路端電壓必增大（減小） （3）再分析局部的電壓、電流的變化。 這樣從局部全局再局部，必可奏效?！纠?】AB兩地間鋪有通訊電纜，長(zhǎng)為L(zhǎng)，它是由兩條并在一起彼此絕緣的均勻?qū)Ь€組成的，通常稱(chēng)為雙線電纜。在一次事故中經(jīng)檢查斷定是電纜上某處的絕緣保護(hù)層損壞，導(dǎo)致兩導(dǎo)線之間漏電，相當(dāng)于該處電纜的兩導(dǎo)線之間接了一個(gè)電阻。檢查人員經(jīng)過(guò)下面的測(cè)量可以確定損壞處的位置：（1）令B端的雙線斷開(kāi)，在A處測(cè)出雙線兩端間的電阻RA；（2）令

3、A端的雙線斷開(kāi)，在B處測(cè)出雙線兩端間的電阻RB；（3）在A端的雙線間加一已知電壓UA，在B端用內(nèi)阻很大的電壓表測(cè)出雙線間的電壓UB。 試由以上測(cè)量結(jié)果確定損壞處的位置。解析：設(shè)雙線電纜每單位長(zhǎng)的電阻為，漏電處距A端為，漏電處的電阻為，則，由歐姆定律可知，解以上三式消去、得。解后評(píng)析：這是一道放大了的，或可說(shuō)是實(shí)用的黑盒子問(wèn)題。所謂“黑盒子”問(wèn)題 例如，右圖所示的盒子中，有1個(gè)穩(wěn)壓電源和5個(gè)同阻值的電阻，盒外標(biāo)出4個(gè)接線柱，用伏特計(jì)測(cè)量各接線柱間的電壓，得U12=7V，U13=2V，U24=4V，U34=1V，試畫(huà)出盒內(nèi)電路圖。 這個(gè)問(wèn)題與【例2】可說(shuō)只有“大”、“小”之分。大家試畫(huà)一畫(huà)?！纠?

4、】放在絕緣水平面上的兩條平行導(dǎo)軌MN和PQ之間寬度為L(zhǎng)，置于磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，B的方向垂直于導(dǎo)軌平面指向紙內(nèi)，導(dǎo)軌左端接有阻值為R的電阻，其它部分電阻不計(jì)，導(dǎo)軌右端接有一電容為C的電容器，長(zhǎng)為2L的金屬棒ab放在導(dǎo)軌上與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。其a端放在導(dǎo)軌PQ上?，F(xiàn)金屬棒以a端為軸，以角速度沿軌道平面順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)90°角，如圖所示。求這個(gè)過(guò)程中通過(guò)電阻R的總電量是多少？（設(shè)導(dǎo)軌長(zhǎng)度比2L長(zhǎng)得多）解析：當(dāng)金屬棒ab繞a轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由棒ab與PM圍成的面積在增大，即穿過(guò)該平面的磁通量1在增大，同理棒ab與QN圍成的面積中，穿過(guò)的磁通量2在減少。 而當(dāng)棒ab的b端滑離MN后，回路中就不再產(chǎn)

5、生電動(dòng)勢(shì)了。 則當(dāng)棒ab的b端恰好滑到MN時(shí)，可得=60°，從=0°到=60°這個(gè)過(guò)程棒ab上產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)： 而=60°時(shí)，即b恰好落在MN上瞬間，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)： 方向均由a到b此過(guò)程流過(guò)R的電量：電容的充電量：當(dāng)金屬棒b端滑過(guò)MN后，電路的電動(dòng)勢(shì)不存在了，則電容C通過(guò)回路NMPQ放電，故又通過(guò)了R。通過(guò)R的總電量評(píng)析本題給出B的方向是無(wú)關(guān)緊要的，即使方向反過(guò)來(lái)指向紙外，結(jié)果還是一樣的。 注意電容器的充電量應(yīng)以末時(shí)刻電壓計(jì)算?！纠?】某發(fā)電廠通過(guò)兩條輸電線向遠(yuǎn)處的用電設(shè)備供電。當(dāng)發(fā)電廠輸出的功率為P0時(shí)，額定電壓為U的用電設(shè)備消耗的功率為P1

6、。若發(fā)電廠用一臺(tái)升壓變壓器T1先把電壓升高，仍通過(guò)原來(lái)的輸電線供電，到達(dá)用電設(shè)備所在地，再通過(guò)一臺(tái)降壓變壓器T2把電壓降到用電設(shè)備的額定電壓，供用電設(shè)備使用，如圖所示，這樣改動(dòng)后，當(dāng)發(fā)電廠輸出的功率仍為P0，用電設(shè)備可獲得的功率增加到P2。試求所用升壓變壓器T1 原、副線圈的匝數(shù)比N1/N2以及降壓變壓器T2原、副線圈的匝數(shù)比n1/n2各是多少？解析：未接變壓器之前，可知回路的電流（含電源電流） 此電流也為線路上的輸電電流，設(shè)線路電阻為R，可得 經(jīng)變壓器后，可知線路上的輸電電流為I2時(shí)，有 則升壓變壓器T1 原、副線圈的匝數(shù)比 代入（2）、（3）可得 又用電設(shè)備的電流 代入，可得 降壓變壓器T

7、2原、副線圈的匝數(shù)比 代入（7）、（4）、（5）可得 評(píng)析解多級(jí)變壓器題（即遠(yuǎn)距離輸電），采用電流計(jì)算可達(dá)事半功倍之效。若本題采用電壓比計(jì)算，則必須有四個(gè)電壓值發(fā)電廠輸出電壓U0、輸電線路兩端的電壓U1、U2（因線損有降壓U），用電設(shè)備的電壓U，那么思考和計(jì)算的難度都大大增加。練習(xí)題1、 電源的電動(dòng)勢(shì)為2V，表明了電源具有：A、把2J的其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)B、在每秒內(nèi)能把2J的其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)C、能使每C的電量具有2J的電能的本領(lǐng)D、在每秒內(nèi)能使每C的電量具有2J的電能的本領(lǐng)2、 如圖所示，當(dāng)變阻器R2的觸頭P向右滑動(dòng)時(shí)，有A、電容器C內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度增大B、電壓表示數(shù)增大C、

8、R1消耗的功率增大D、電源輸出的功率一定增大3、 如圖所示是一個(gè)由電池、電阻R與平行板電容器組成的串聯(lián)電路。在增大電容器兩極板間距離的過(guò)程中A、電阻R中沒(méi)有電流B、電容器的電容變小C、電阻R中有從a流到b的電流D、電阻R中有從b流到a的電流4、 把6個(gè)相同的小燈泡接成圖甲、乙兩種形式，調(diào)節(jié)變阻器R1和R2使燈泡都能正常發(fā)光，這時(shí)R1和R2消耗的電功率分別為P1和P2，則P1和P2的大小關(guān)系為A、 B、 C、 D、5、 電阻R1、R2的I-U圖線如圖所示。現(xiàn)將R1、R2串聯(lián)后接到電源上，當(dāng)R1上消耗的功率為4W時(shí)，R2上消耗的電功率是A、10W B、6W C、4W D、2W6、 如圖所示的電路中

9、，T是一個(gè)理想變壓器，原線圈匝數(shù)N1=3000匝，副線圈匝數(shù)N2=300匝，接在原線圈電路中的交流電源的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的關(guān)系為，副線圈電路中的電阻R=44，電路中所有的電流表和電壓表均是理想的，對(duì)電路的影響可忽略不計(jì)，除電阻R外，其它的電阻均可忽略，則這些電表的示數(shù)為：A、V1的示數(shù)約為311VB、V2的示數(shù)約為22VC、A1的示數(shù)約為0.05AD、A2的示數(shù)約為0.707A7、 如圖甲所示電路中，L是電阻不計(jì)的電感器，C是電容器，閉合電鍵S待電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，在打開(kāi)電鍵S，LC電路中將產(chǎn)生電磁振蕩，如果規(guī)定電感L中的電流方向從a到b為正，打開(kāi)電鍵的時(shí)刻t=0，那么圖乙中能正確表示電感中的

10、電流I隨時(shí)間t變化規(guī)律的是8、 如圖所示的電路中，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸點(diǎn)向b端移動(dòng)時(shí)A、伏特表V的讀數(shù)增大，安培表A的讀數(shù)減?。籅、伏特表V和安培表A的讀數(shù)都增大；C、伏特表V和安培表A的讀數(shù)都減?。籇、伏特表V的讀數(shù)減小，安培表A的讀數(shù)增大。9、 如圖所示，在高h(yuǎn)的范圍內(nèi)，有方向水平的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。在磁場(chǎng)上方有正方形金屬框，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)（Lh）。線框落下，當(dāng)下邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，恰好做勻速運(yùn)動(dòng)，則（下面給出兩組選項(xiàng)）（1）A、到線框完全進(jìn)入磁場(chǎng)之前，線框做勻速運(yùn)動(dòng)B、線框完全進(jìn)入磁場(chǎng)后，做自由落體運(yùn)動(dòng)C、線框下邊出磁場(chǎng)后做勻速運(yùn)動(dòng)D、線框下邊出磁場(chǎng)后做減速運(yùn)動(dòng) （2）A、到線框完全進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中，線框重

11、力勢(shì)能的減少量等于回路中產(chǎn)生的電能 B、線框出磁場(chǎng)的過(guò)程，重力勢(shì)能的減少量等于回路中產(chǎn)生的電能 C、線框出磁場(chǎng)的過(guò)程，重力勢(shì)能的減少量大于回路中產(chǎn)生的電能 D、線框出磁場(chǎng)的過(guò)程，重力勢(shì)能的減少量小于回路中產(chǎn)生的電能10、如圖所示，兩根很長(zhǎng)的光滑平行的金屬導(dǎo)軌，相距L，放在一水平面內(nèi)，其左端接有電容C、阻值為R1和R2的電阻，金屬棒ab與導(dǎo)軌垂直放置且接觸良好。整個(gè)裝置放在磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面向上?，F(xiàn)用大小為F的水平恒力拉棒ab，使它們沿垂直于棒的方向向右運(yùn)動(dòng)。若棒與導(dǎo)軌的電阻均不計(jì)，試求： （1）ab的最大速度。 （2）若棒達(dá)到最大速度以后突然靜止，則棒在此瞬間受到

12、的安培力的大小和方向。11、如圖所示，勻質(zhì)材料制成的光滑圓環(huán)豎直放置，半徑r=0.5m，這種材料單位長(zhǎng)度的電阻；電阻值的輕質(zhì)金屬桿的一端連接一質(zhì)量的金屬小球，球套在環(huán)上，接觸良好，另一端可繞環(huán)圓心O軸無(wú)摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)。環(huán)與轉(zhuǎn)軸間接有電阻R=2，接點(diǎn)C與O在同一水平線上，其他導(dǎo)線與小球的電阻不計(jì)。勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直環(huán)面，磁感強(qiáng)度B=2T?，F(xiàn)讓金屬球從環(huán)的最高點(diǎn)A處無(wú)初速順時(shí)針滑下，當(dāng)球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)D的瞬時(shí)角速度（?。?。求： （1）此時(shí)D、O間電壓。 （2）小球從A運(yùn)動(dòng)至D的過(guò)程中回路里有多少能量轉(zhuǎn)化為電能？12、一小型發(fā)電機(jī)內(nèi)的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以恒定的角速度繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈匝數(shù)n=10

13、0匝，穿過(guò)線圈平面的磁通量隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，如圖所示。發(fā)電機(jī)內(nèi)阻r=5.0，外電路電阻R=95。求串聯(lián)在外電路中的交流電表（內(nèi)阻不計(jì)）的讀數(shù)。13、利用太陽(yáng)能電池這個(gè)能量轉(zhuǎn)換器件將輻射能轉(zhuǎn)換為電能的系統(tǒng)又稱(chēng)為光伏發(fā)電系統(tǒng)。光伏發(fā)電系統(tǒng)的直流供電方式有其極限性，絕大多數(shù)光伏發(fā)電系統(tǒng)均采用交流供電方式。將直流電變?yōu)榻涣麟姷难b置稱(chēng)為逆變器。 （1）逆變器將直流電變?yōu)榻涣麟娺M(jìn)行供電有哪些好處？請(qǐng)簡(jiǎn)要回答。 （2）有一臺(tái)內(nèi)阻為1的太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)，供給一個(gè)學(xué)校照明用電。如圖所示，升壓變壓器匝數(shù)比1：4，降壓變壓器匝數(shù)比4：1，輸電線總電阻R=4，全校共22個(gè)班，每個(gè)班有“220V，40W”電燈6盞，若全

14、部電燈正常發(fā)光，則 發(fā)電機(jī)的輸出功率多大？發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)多大？輸電效率是多少？若使燈數(shù)減少一半并正常發(fā)光，發(fā)電機(jī)的輸出功率是否減半？14、如圖所示，電動(dòng)機(jī)和電爐并聯(lián)接在電源上，電動(dòng)機(jī)線圈電阻R0=2，電爐電阻為R，電源內(nèi)阻r=1，當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，電源損耗的功率為9W，且與外電路消耗的功率之比為1：9，當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，電爐消耗的功率為64W，求： （1）電源的電動(dòng)勢(shì)。（2）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率。15、如圖所示為一種測(cè)定風(fēng)力的儀器原理圖。P為金屬球，懸掛在一細(xì)長(zhǎng)金屬絲下面，O為懸掛點(diǎn)，R0是保護(hù)電阻，CD是水平放置的光滑電阻絲，與細(xì)金屬絲始終保持良好接觸。無(wú)風(fēng)時(shí)細(xì)金屬絲與電阻絲在C點(diǎn)接觸，此時(shí)電路中電流為I0，有風(fēng)時(shí)細(xì)金屬絲將偏轉(zhuǎn)一角度，角與風(fēng)力大小有關(guān)，已知風(fēng)力方向水平向左，OC=h，CD=L，球質(zhì)量為m，電阻絲單位長(zhǎng)度的阻值為k，電源內(nèi)阻和金屬絲電阻均不計(jì)，金