資源簡介

(共38張PPT)
第9講 恒定電流和交變電流
題型1 直流電路的分析與計算
題型2 交變電流的分析與計算
網絡構建
備用習題
【關鍵能力】
理清各個基本概念,熟記各公式及適
用條件,掌握交流電“四值”的特點及
適用范圍,注意訓練和掌握閉合電路
的動態分析問題、含電容器電路的分
析問題、變壓器電路的動態分析問題
的分析思路與方法,提高解決與實際生活、生產、科技相結合問題的能力.
題型1 直流電路的分析與計算
閉合電路兩個重要圖像的應用
(1)閉合電路的 圖像如圖甲所示.
當外電路短路時,因而 ,
電路中電流最大,為
(不允許出現這種情況,因為會把電源燒壞).
(2)電源的輸出功率與外電阻
的關系為 ,
隨 變化的圖像如圖乙所示.當外
電阻與電源的內阻相同時,電源的輸
出功率最大.
例1 (不定項)如圖所示的電路中，定值電阻的阻值為 ，電源的電動
勢為，電源的內阻 未知.單刀雙擲開關接到1時，電流表的示數為
；單刀雙擲開關接到2時，電動機正常工作.若電動機的內阻 與定值
電阻 的阻值相同，不計電流表的內阻，則下列說法正確的是( )
A.電源的內阻為
B.單刀雙擲開關接到1時，電源的輸出功率為
C.單刀雙擲開關接到2時，電流表的示數小于
D.單刀雙擲開關接到2時，電流表的示數大于
√
√
[解析] 單刀雙擲開關接到1時，由閉合電路歐姆定律
有，解得 ，故A錯誤；單刀
雙擲開關接到1時，電源的輸出功率為
，故B正確；由于電動機是非純電阻，
其消耗的電能大于產生的內能，有 ，可得
，則，可得 ，
故D錯誤，C正確.
技法點撥
1.電源的總功率包括輸出功率與熱功率兩部分.
2.對電動機類非純電阻元件,輸入功率等于輸出功率與熱功率之和.輸入功
率用計算,熱功率用計算，輸出功率用或者
計算.
例2 [2024·麗水模擬] 在如圖所示的電路中，燈、的電阻分別為 、
，滑動變阻器的最大電阻為，且，電容器的電容為 .只要有
電流通過，燈就能發光.假設燈的電阻不變，當變阻器的滑片由端向 端
移動時，以下說法中正確的是( )
A.先變暗后變亮， 一直變亮
B.先變亮后變暗， 先變暗后變亮
C.電容器極板所帶的電荷量先減小后增大
D.電源的效率先減小后增大
√
[解析] 當滑動變阻器的滑片由向 端移動時，由于
，故燈 與滑動變阻器的左部分串聯后再與
右部分并聯的電阻先增大后減小，電路的總電阻先增
大后減小，電路中的總電流先減小后增大，即通過燈
的電流先減小后增大，所以 先變暗后變亮；當并
聯部分阻值增大時，其兩端電壓增大，而燈 支路的
電阻減小，故 所在支路的電流增大,當并聯部分阻
值減小時，其兩端電壓減小，而變阻器的右部分所在
支路的電阻增大，則該支路的電流減小，由于總電流
增大，故所在支路的電流繼續增大，所以 一直變
亮，A正確，B錯誤.電容器C上的電壓
，由于總電流先減小后增大，所
以電容器C上的電壓先增大后減小，則電容器極板所
帶的電荷量先增大后減小，C錯誤.電源的效率
，因
為總電流先減小后
增大，所以電源的效率先增大后減小，D錯誤.
技法點撥
本題主要考查分析直流動態電路中燈的亮暗變化、電容器極板所帶電荷量
的變化、電源效率的變化的方法.滑動變阻器與燈的連接為混聯電路，該
部分電路的總電阻非單調變化.含電容器的支路在穩定狀態下無電流通過，
該支路中的電阻不分壓，分析電源的效率時無須考慮含電容器的支路.
【遷移拓展】
1.鋰離子電池主要依靠鋰離子 在正極和負極之間移動來工作.如圖所
示為鋰電池的內部結構，該過程中 從負極通過隔膜返回正極.已知該鋰
電池的電動勢為 ，則( )
A.該過程中電池處于充電狀態
B.電池內部每移動一個鋰離子，需要消耗電能
C.“毫安·時” 是電池儲存能量的單位
D.鋰離子電池放電時，電池內部非靜電力做功，化學能轉化為電能
[解析] 鋰離子電池放電時， 從負極通過隔膜返回正極，電池內部非靜
電力做功，化學能轉化為電能，A錯誤，D正確；根據公式 可知，電
池內部將一個鋰離子由電源負極移動到正極，需要消耗化學能 ，B
錯誤；根據可知，“毫安·時” 是電池儲存電荷量的單位，C錯
誤.
√
2.如圖甲所示電路中，為電阻箱，電源的電動勢為，內阻為 .圖乙為電
源的輸出功率與電流表示數的關系圖像，其中功率分別對應電流 、
和外電阻、 ，電表為理想電表.下列說法中正確的是( )
A. B. C. D.
√
[解析] 由閉合電路歐姆定律得 ，電源的輸出功率為
，由于，整理得 ，
A錯誤，B正確；又知，由閉合電路歐姆定律得 ，
則，整理得 ，C、D錯誤.
題型2 交變電流的分析與計算
交變電流的產生與描述
書寫交變電流瞬時值表達式的基本思路
(1)確定正弦式交變電流的峰值,根據已知圖像讀出或由公式 求
出相應峰值.
(2)明確計時起點時線圈的位置,找出對應的函數關系式.
①若從線圈在中性面位置開始計時,則 圖像為正弦函數圖像,函數表達
式為 .
②若從線圈在垂直于中性面位置開始計時,則 圖像為余弦函數圖像,函
數表達式為 .
例3 如圖甲所示，單匝閉合矩形線框電阻為 ，在勻強磁場中繞與磁感線
垂直的軸勻速轉動，穿過線框的磁通量 與時間 的關系圖像如圖乙所示.
下列說法正確的是( )
A. 時刻線框平面與中性面垂直
B.線框產生的感應電動勢的最大值為
C.從到 過程中線框產生的感應電動勢的平均值為
D.線框轉動一周，外力所做的功為
√
[解析] 由圖像可知， 時刻穿過線框的磁通量最大，所以線框處于中性面，故A錯誤；線框產生的感應電動勢的最大值為 ，故B錯誤；從到 過程中線框產生的感應電動勢的平均值為 ，故C錯誤；線框產生的感應電動勢的有效值為 ，根據功能關系可知，線框轉動一周，外力所做的功為
，故D正確.
變壓器和遠距離輸電
1.理解理想變壓器的相關量的關系
(1)功率關系:輸出功率決定輸入功率, .
(2)電壓關系:輸入電壓決定輸出電壓, .
(3)電流關系:只有一個副線圈時, ;有多個副線圈時,從能量守恒角度考
慮， .
(4)頻率關系: .
2.理解遠距離輸電的三個回路,特別是第2個回路的電壓、功率關系.
例4 [2024·浙江1月選考] 如圖所示為某燃氣灶點火裝置的原理圖.直流電
經轉換器輸出的交流電，經原、副線圈匝數分別為 和
的變壓器升壓至峰值大于 ，就會在打火針和金屬板間引發電火花，
實現點火.下列說法正確的是( )
A.
B.
C.用電壓表測原線圈兩端電壓，示數為
D.副線圈輸出交流電壓的頻率是
√
[解析] 根據題意，輸出的交流電電壓有效值
為，頻率為 ，所以用電壓表
測原線圈兩端電壓時，示數為 ，選項C
錯誤；變壓器不改變交流電的頻率，所以副
線圈輸出交流電壓的頻率也為 ，選項
D錯誤；理想變壓器原、副線圈的匝數與電壓
關系為 ，由于
，故 ，則
，選項B正確，A錯誤.
例5 [2020·浙江7月選考] 如圖所示，某小型水電站發電機的輸出功率
，發電機的電壓 ，經變壓器升壓后向遠處輸電，輸
電線總電阻，在用戶端用降壓變壓器把電壓降為 .已
知輸電線上損失的功率 ，假設兩個變壓器均是理想變壓器，下
列說法正確的是( )
A.發電機輸出的電流
B.輸電線上的電流
C.降壓變壓器的匝數比
D.用戶得到的電流
√
[解析] 發電機的輸出電流 ，選項A錯誤.輸電線上的電流 ，選項B錯誤.升壓變壓器的輸出電壓 ，
輸電線損耗電壓
，降壓變壓器的原線圈電壓 ，故降壓變壓器的匝數比 ，選項C正確.
降壓變壓器的功率 ，故用戶得到的電流 ，選項D錯誤.
【遷移拓展】
1.(不定項)[2021·浙江1月選考] 發電機的示意圖
如圖甲所示，邊長為 的正方形金屬框在磁感應強
度為的勻強磁場中以恒定角速度繞 軸轉動，
阻值為 的電阻兩端的電壓如圖乙所示.其他電阻
不計，圖乙中的 為已知量，則金屬框轉動一周
( )
A.框內電流方向不變 B.電動勢的最大值為
C.流過電阻的電荷量 D.電阻產生的焦耳熱
√
√
[解析] 根據圖甲可知，在金屬框轉動產生交流電時，
通過電阻 兩端的電流方向會周期性變化，圖乙僅
僅是顯示了 兩端電壓大小，選項A錯誤；根據圖乙
可知，交流電產生的電動勢最大值為 ，選項B正
確；根據 可知，旋轉半周，磁通量
的改變量為 ，因此旋轉一周，通過金屬
框的電荷量為 ，選項C錯誤；本題圖乙等價
為余弦式交流電，根據焦耳定律, ,
, ， ,
，
選項D正確.
2.[2024·學軍中學模擬] 如圖甲所示為某同學設計的充電裝置示意圖，線
圈的匝數匝，面積 ，空間中存在磁場，方向垂直于
線圈平面，磁感應強度隨時間按正弦規律變化，如圖乙所示，理想變壓器
副線圈接充電器.已知額定電壓為 的充電器恰能正常工作，不計線圈電
阻，則下列說法正確的是( )
A.時，線圈 中的感應電動勢為0
B.若 變化的周期變長，則變壓器原線圈兩端的電壓變大
C.變壓器原線圈輸入電壓的有效值為
D.變壓器原、副線圈的匝數比為
√
[解析] 時，穿過線圈 的磁通量等于0，
但磁通量的變化率最大，因此線圈中的感應電動
勢最大，故A錯誤；若B變化的周期變長，則磁
通量的變化率將減小，因此線圈中的感應電動勢
將減小，與線圈相連的原線圈兩端的電壓將減小，
故B錯誤；線圈 中產生的感應電動勢的最大值
為 ，式中， ，
，
，代入可得
，理想變壓器原線圈兩端的電壓即
線圈 中產生的感應電動勢的大小，因此變壓器
原線圈輸
入電壓的有效值為 ，故C正確；充
電器接在副線圈兩端，則
充電器兩端的電壓即副線圈兩端的電壓，已知充
電器的額定電壓為 ，且充電器正常工作，因
此副線圈兩端的電壓有效值為 ，根據變壓器
原、副線圈兩端的電壓比等于匝數比可得
，故D錯誤.
1.　(多選)如圖所示的電路中,定值電阻R的阻值為1.0 Ω,電源的電動勢為E=3 V,電源的內阻r未知.單刀雙擲開關接到1時,電流表的示數為2 A;單刀雙擲開關接到2時,電動機正常工作.若電動機的內阻rM與定值電阻R的阻值相同,不計電流表的內阻,則下列說法正確的是 (　　)
A.電源的內阻為r=1.0 Ω
B.單刀雙擲開關接到1時,電源的輸出功率為4 W
C.單刀雙擲開關接到2時,電流表的示數小于2 A
D.單刀雙擲開關接到2時,電流表的示數大于2 A
√
√
[解析] 根據題意,單刀雙擲開關接到1時,由閉合回路歐姆定律有E=I1(R+r),解得r=0.5 Ω,故A錯誤;
單刀雙擲開關接到1時,電源的輸出功率為P出=I2R=4 W,故B正確;
由于電動機是非純電阻,其消耗的電能大于產生的內能,則有UI2>R,解得U>I2R,則有E=U+I2r>I2R+I2r,解得I2<2 A,故D錯誤,C正確.
2.　如圖所示,甲圖是一種手搖發電機及用細短鐵絲顯示的磁場分布情況,搖動手柄可使對稱固定在轉軸上的矩形線圈轉動;乙圖是另一種手搖發電機及磁場分布情況,皮帶輪帶動固定在轉軸兩側的兩個線圈轉動.下列說法正確的是(　 )
A.甲圖中線圈轉動區域磁場可視為勻強磁場
B.乙圖中線圈轉動區域磁場可視為勻強磁場
C.甲圖中線圈轉動時產生的電流是正弦交流電
D.乙圖線圈勻速轉動時產生的電流是正弦交流電
√
[解析] 甲圖中細短鐵絲被磁化之后,其作用相當于小磁針,根據其分布特點可以判斷甲圖中線圈轉動區域磁場可視為勻強磁場,選項A正確;
而乙圖中,根據細短鐵絲的分布可知各處磁場的方向都并不相同,因此乙圖中線圈轉動區域磁場不能視為勻強磁場,選項B錯誤;
甲圖中線圈只有在勻速轉動時產生的電流才是正弦交流電,選項C錯誤;
乙圖線圈勻速轉動時,由于線圈切割磁感線的邊始終與磁場垂直且切割磁感線的邊所在處的磁感應強度恒定,所以勻速轉動時產生的是大小恒定的交流電,選項D錯誤.

展開更多......

收起↑