電路問題恒定電流和交流電路

1、板塊 電路問題（恒定電流和交流電路）【知識特點】主要分析兩種電路恒定電流、交變電流的電路的特點、規(guī)律，和電路中各種元件的特性、應(yīng)用?！局R結(jié)構(gòu)】見下一頁。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A、AB兩點間的電壓增大；B、AB兩點間的電壓減??；C、通過R的電流I增大；D、通過R的電流I減少。解析：當(dāng)增大時，增大，增大，有，因、不變，增大時，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，當(dāng)增大時，增大，減小，故選項A、D正確。解后評析：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)而動全身” 一般分析此類題的特點和步驟可如下進(jìn)行 （1）電路中某電阻增大（減?。?，全電路的總電阻必增大（減?。?（2）由可得：干路電流必減?。ㄔ龃螅范穗妷罕卦龃螅p?。?（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，長為L，它是由兩條并在一起彼此絕緣的均勻?qū)Ь€組成的，通常稱為雙線電纜。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)線之間接了一個電阻。檢查人員經(jīng)過下面的測量可以確定損壞處的位置：（1）令B端的雙線斷開，在A處測出雙線兩端間的電阻RA；（2）令

3、A端的雙線斷開，在B處測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)阻很大的電壓表測出雙線間的電壓UB。 試由以上測量結(jié)果確定損壞處的位置。解析：設(shè)雙線電纜每單位長的電阻為，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。解后評析：這是一道放大了的，或可說是實用的黑盒子問題。所謂“黑盒子”問題 例如，右圖所示的盒子中，有1個穩(wěn)壓電源和5個同阻值的電阻，盒外標(biāo)出4個接線柱，用伏特計測量各接線柱間的電壓，得U12=7V，U13=2V，U24=4V，U34=1V，試畫出盒內(nèi)電路圖。 這個問題與【例2】可說只有“大”、“小”之分。大家試畫一畫?！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，置于磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，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，導(dǎo)軌右端接有一電容為C的電容器，長為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針轉(zhuǎn)過90°角，如圖所示。求這個過程中通過電阻R的總電量是多少？（設(shè)導(dǎo)軌長度比2L長得多）解析：當(dāng)金屬棒ab繞a轉(zhuǎn)動時，由棒ab與PM圍成的面積在增大，即穿過該平面的磁通量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、生電動勢了。 則當(dāng)棒ab的b端恰好滑到MN時，可得=60°，從=0°到=60°這個過程棒ab上產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢： 而=60°時，即b恰好落在MN上瞬間，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢： 方向均由a到b此過程流過R的電量：電容的充電量：當(dāng)金屬棒b端滑過MN后，電路的電動勢不存在了，則電容C通過回路NMPQ放電，故又通過了R。通過R的總電量評析本題給出B的方向是無關(guān)緊要的，即使方向反過來指向紙外，結(jié)果還是一樣的。 注意電容器的充電量應(yīng)以末時刻電壓計算?！纠?】某發(fā)電廠通過兩條輸電線向遠(yuǎn)處的用電設(shè)備供電。當(dāng)發(fā)電廠輸出的功率為P0時，額定電壓為U的用電設(shè)備消耗的功率為P1

6、。若發(fā)電廠用一臺升壓變壓器T1先把電壓升高，仍通過原來的輸電線供電，到達(dá)用電設(shè)備所在地，再通過一臺降壓變壓器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，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 評析解多級變壓器題（即遠(yuǎn)距離輸電），采用電流計算可達(dá)事半功倍之效。若本題采用電壓比計算，則必須有四個電壓值發(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，那么思考和計算的難度都大大增加。練習(xí)題1、 電源的電動勢為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向右滑動時，有A、電容器C內(nèi)的電場強(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程中A、電阻R中沒有電流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?，F(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，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勢隨時間變化的關(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，對電路的影響可忽略不計，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，打開電鍵的時刻t=0，那么圖乙中能正確表示電感中的

10、電流I隨時間t變化規(guī)律的是8、 如圖所示的電路中，當(dāng)滑動變阻器的滑動觸點向b端移動時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。在磁場上方有正方形金屬框，邊長為L（Lh）。線框落下，當(dāng)下邊進(jìn)入磁場時，恰好做勻速運動，則（下面給出兩組選項）（1）A、到線框完全進(jìn)入磁場之前，線框做勻速運動B、線框完全進(jìn)入磁場后，做自由落體運動C、線框下邊出磁場后做勻速運動D、線框下邊出磁場后做減速運動 （2）A、到線框完全進(jìn)入磁場的過程中，線框重

11、力勢能的減少量等于回路中產(chǎn)生的電能 B、線框出磁場的過程，重力勢能的減少量等于回路中產(chǎn)生的電能 C、線框出磁場的過程，重力勢能的減少量大于回路中產(chǎn)生的電能 D、線框出磁場的過程，重力勢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。整個裝置放在磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向上。現(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動。若棒與導(dǎo)軌的電阻均不計，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軸無摩擦轉(zhuǎn)動。環(huán)與轉(zhuǎn)軸間接有電阻R=2，接點C與O在同一水平線上，其他導(dǎo)線與小球的電阻不計。勻強(qiáng)磁場垂直環(huán)面，磁感強(qiáng)度B=2T?，F(xiàn)讓金屬球從環(huán)的最高點A處無初速順時針滑下，當(dāng)球運動到最低點D的瞬時角速度（?。Ｇ螅?（1）此時D、O間電壓。 （2）小球從A運動至D的過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)磁場中以恒定的角速度繞垂直于磁場方向的固定軸轉(zhuǎn)動，線圈匝數(shù)n=10

13、0匝，穿過線圈平面的磁通量隨時間按正弦規(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）的讀數(shù)。13、利用太陽能電池這個能量轉(zhuǎn)換器件將輻射能轉(zhuǎn)換為電能的系統(tǒng)又稱為光伏發(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？請簡要回答。 （2）有一臺內(nèi)阻為1的太陽能發(fā)電機(jī)，供給一個學(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個班，每個班有“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)的電動勢多大？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，電動機(jī)和電爐并聯(lián)接在電源上，電動機(jī)線圈電阻R0=2，電爐電阻為R，電源內(nèi)阻r=1，當(dāng)開關(guān)S斷開時，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)開關(guān)S閉合時，電爐消耗的功率為64W，求： （1）電源的電動勢。（2）電動機(jī)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率。15、如圖所示為一種測定風(fēng)力的儀器原理圖。P為金屬球，懸掛在一細(xì)長金屬絲下面，O為懸掛點，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。無風(fēng)時細(xì)金屬絲與電阻絲在C點接觸，此時電路中電流為I0，有風(fēng)時細(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，電阻絲單位長度的阻值為k，電源內(nèi)阻和金屬絲電阻均不計，金