高中物理第2輪復(fù)習(xí) 專題4 第1講 直流電路和交流電路課件1

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1、 1電路的動(dòng)態(tài)變化電路的動(dòng)態(tài)變化 引起電路特性發(fā)生變化主要有四種情況：滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)片位置的改變，使電路的電阻發(fā)生變化；電鍵的閉合、斷開(kāi)或換向(雙擲電鍵)使電路結(jié)構(gòu)發(fā)生變化；非理想電表的接入使電路的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化用電器的短路和斷路使電路的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化()()ERIRrI外總總 一般的思路是：由某部分電阻變化推斷外電路總電阻的變化，再由全電路歐姆定律討論干路電流的變化，最后再根據(jù)具體情況分別確定各元件上其他量的變化情況 利用部分電路歐姆定律、電路中各元件上的電壓關(guān)系和電流關(guān)系 2電路故障分析電路故障分析 電路故障一般為斷路和短路，斷路的表現(xiàn)是電路的端電壓不為零而電流為零，一般是用電壓表測(cè)量電路中某

2、兩點(diǎn)電壓，若電壓不為零，則說(shuō)明這兩點(diǎn)與電源的連接完好，斷路點(diǎn)就在該兩點(diǎn)之間，這樣逐漸縮小測(cè)量范圍即可找到斷路點(diǎn)(用電流表也可類似得出)短路的表現(xiàn)是電流不為零而電壓為零 從電路分析角度看，斷路可認(rèn)為是電路中某處電阻增大，短路可認(rèn)為電路某處電阻減小，因此也可用電路動(dòng)態(tài)分析方法，從其他元件的電流、電壓或功率(亮度)情況得到線索進(jìn)行解答2m450%.RrEPr 電源輸出功率最大的條件為：，即外電阻等于電源內(nèi)阻，此時(shí)的最大輸出功率為，電源的效率為3電源的最大輸出功率電源的最大輸出功率 4電流表和電壓表在電路中的兩種情形電流表和電壓表在電路中的兩種情形 理想情況：電流表內(nèi)阻為零，電壓表內(nèi)阻可視為無(wú)窮大，都

3、對(duì)電路沒(méi)有影響在分析和計(jì)算時(shí)，常將電流表視為短路，將電壓表視為斷路； 實(shí)際情況：可將電流表視為阻值為其內(nèi)阻、能測(cè)量其本身電流的特殊電阻串入電路中，可將電壓表視為阻值為其內(nèi)阻、能測(cè)量其本身電壓的特殊電阻并入電路中 5交流電的有效值交流電的有效值 交流電的有效值的概念是根據(jù)電流的熱效應(yīng)規(guī)定的，具有等效的含義理解其概念時(shí)應(yīng)注意“三同”，即：“相同電阻”、“相同時(shí)間”、“產(chǎn)生的熱量相同”在交流電路中，電表的測(cè)量值，計(jì)算電功、電功率用的電流和電壓值，電氣設(shè)備上所標(biāo)的額定電流和電壓值均指的是有效值1122122111222.UnnUUUnnnUnUIR 變壓器的輸入功率等于輸出功率，且輸出功率隨負(fù)載的變化

4、而變化，輸入功率隨輸出功率變化而變化；由可知：，即變壓器副線圈兩端電壓由原、副線圈的匝數(shù)比和輸入電壓決定；變壓器副線圈上的電流由副線圈的輸出電壓和負(fù)載決定，即6理想變壓器的規(guī)律理想變壓器的規(guī)律 類型一：閉合電路的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律類型一：閉合電路的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律【例1】在如圖411所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為E.設(shè)電流表的示數(shù)為I.電壓表的示數(shù)為U，電容器C所帶的電荷量為Q.將滑動(dòng)變阻器R1的滑動(dòng)觸頭P向上移動(dòng)，待電流達(dá)到穩(wěn)定后，則與P移動(dòng)前相比()A若電源內(nèi)阻不可忽略，則U減小B若電源內(nèi)阻不可忽略，則I增大C若電源內(nèi)阻不可忽略，則Q減小D若電源內(nèi)阻可以忽略，則Q減小圖411【解析】先將電路簡(jiǎn)化：因電路

5、穩(wěn)定時(shí)電容器接在電路中相當(dāng)于斷路，電容器所在支路沒(méi)有電流通過(guò)，所以，在穩(wěn)定時(shí)外電路只有一個(gè)變阻器電容器兩端電壓等于變阻器兩端電壓或者說(shuō)等于電路的路端電壓()()()EIRrUIrUEIrQCU 若電源內(nèi)阻不可忽略，則當(dāng)變阻器電阻變小 即外電阻變小 時(shí)，則電流變大，內(nèi)電壓變大，路端電壓變小電壓表所測(cè)電壓即為路端電壓，所以示數(shù)變??；電容器兩端電壓也等于路端電壓，也變小，相應(yīng)的電容器所帶電荷量也減小 若電源內(nèi)阻可以忽略，則無(wú)論變阻器電阻怎樣變化，其兩端電壓都等于電源電動(dòng)勢(shì)，所以電壓表示數(shù)、電容器所帶電荷量均不變綜上所述，本題答案應(yīng)是A、C.【答案】AC【規(guī)律方法總結(jié)】電容器是一個(gè)儲(chǔ)存電能的元件，在直

6、流電路中，當(dāng)電容器充、放電時(shí)，電路里有充、放電電流，電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，電容器就相當(dāng)于一個(gè)阻值無(wú)限大的元件，在電容器處的電路可視為斷路電容器極板間可看作勻強(qiáng)電場(chǎng)，是聯(lián)系電場(chǎng)與電路的橋梁 【變式題】(2011山東)為保證用戶電壓穩(wěn)定在220V，變電所需適時(shí)進(jìn)行調(diào)壓，圖甲為調(diào)壓變壓器示意圖保持輸入電壓u1不變，當(dāng)滑動(dòng)接頭P上下移動(dòng)時(shí)可改變輸出電壓某次檢測(cè)得到用戶電壓u2隨時(shí)間t變化的曲線如圖乙所示以下正確的是( )22A1902sin(50)VB1902sin(100)VC220VD220VututPP為使用戶電壓穩(wěn)定在，應(yīng)將 適當(dāng)下移為使用戶電壓穩(wěn)定在，應(yīng)將 適當(dāng)上移BD112220.02s10

7、0 rad /sBA190V220VCDTTUnUnP由圖象可知，對(duì) 錯(cuò)；電壓的有效值為，根據(jù)可知，要使輸出電壓增加到有效值，需要使原線圈匝數(shù)減小，應(yīng)將 適當(dāng)上【解析移， 錯(cuò)】對(duì) 類型二：實(shí)際電表對(duì)電路中的影響類型二：實(shí)際電表對(duì)電路中的影響【例2】如圖413所示，用同一電路測(cè)量一未知電阻Rx，兩次測(cè)量分別用不同的電流表和電壓表，且R0保持不變第一次測(cè)量讀數(shù)為3V、4mA，第二次測(cè)量讀數(shù)為4V、3.9mA，則可推斷Rx的測(cè)量值比較準(zhǔn)確的是 ，該值與真實(shí)值比較(填“偏大”“偏小”或“相等”)圖413【答案】750；偏大“”7501000750 .伏安法 測(cè)電阻中，電流表內(nèi)接時(shí)測(cè)量值均相對(duì)于真實(shí)值偏

8、大由于第一次測(cè)量是，第二次測(cè)量約是，因此，真實(shí)值比較接近【解析】AV000 xxxxAVxxxxRRRRRRRR RRRRRRR運(yùn)用伏安法測(cè)電阻的內(nèi)、外接法的選擇方法：當(dāng)較大，滿足時(shí)，應(yīng)采用內(nèi)接法，因?yàn)檫@時(shí)電流表的分壓作用很微弱當(dāng)較小，滿足時(shí)，應(yīng)采用外接法，因?yàn)檫@時(shí)【規(guī)律方法電壓表的分流作用很微弱先計(jì)算臨界電阻，若，則視為較大采用內(nèi)接法，若，則視為較小采用外接法，采用臨界電阻值法來(lái)確定內(nèi)、外接法是一種普遍總結(jié)】的方法【變式題】三個(gè)完全相同的電壓表如圖414所示接入電路中，已知V1表讀數(shù)為8V，V3表的讀數(shù)為5V，那么V2表讀數(shù)為_(kāi).3V圖414312123213 3V.UUUUUURRRUUU

9、所以有，即有所以，【解析】設(shè)三個(gè)完全相同的電壓表的電阻均為R，通過(guò) 、 、 的電流分別為I1、I2、I3，而由并聯(lián)電路的規(guī)律有：I1=I2+I3，V1V2V3 類型三：閉合電路的中的功率關(guān)系類型三：閉合電路的中的功率關(guān)系【例3】(寧夏銀川一中2011屆高三第五次月考)某一電源的路端電壓與電流的關(guān)系和電阻R1、R2的電壓與電流的關(guān)系如圖415所示用此電源和電阻R1、R2組成電路R1、R2可以同時(shí)接入電路，也可以單獨(dú)接入電路為使電源輸出功率最大，可采用的接法是()A將R1、R2串聯(lián)后接到電源兩端B將R1、R2并聯(lián)后接到電源兩端C將R1單獨(dú)接到電源兩端D將R2單獨(dú)接到電源兩端圖41512121213

10、V0.51.5V 3A4.5W2V2A4W0.511.5A1.5A 1.52.25V2.25V 1.5A3.375WRRRRRRR 這是直流電中的電路問(wèn)題，由圖象容易判斷電源的電動(dòng)勢(shì)為，內(nèi)阻為， 單獨(dú)接到電源兩端輸出功率為，單獨(dú)接到電源兩端輸出功率則為，且計(jì)算得 、的電阻分別為、 ，當(dāng)將 、 串聯(lián)后接到電源兩端利用歐姆定律可得電路電流，此時(shí)路端電壓為，輸【解析】出功率為；而將214.32WRR、并聯(lián)后接到電源兩端同理可求得輸出功率為，因此將 單獨(dú)接到電源兩端電源輸出功率最大【答案】C0.50.5實(shí)際上，本題還有更為簡(jiǎn)單的解法，因?yàn)殡娫吹膬?nèi)阻為，所以外電路的電阻等于電源輸出功率最大，答案顯而易見(jiàn)

11、【規(guī)律方法】結(jié)合UI圖象變化規(guī)律及數(shù)據(jù)，應(yīng)用全電路歐姆定律，得到電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，再結(jié)合外電阻變化對(duì)輸出功率的影響，分析解決 101212124 1 6110V210.5SS525WS336W.12SERRRR 如圖所示，電源的電動(dòng)勢(shì)，電阻，電動(dòng)機(jī)繞組的電阻，電鍵始終閉合當(dāng)電鍵斷開(kāi)時(shí)，電阻 的電功率是；當(dāng)電鍵 閉合時(shí)，電阻 的電功率是求：電源的內(nèi)電阻；當(dāng)電鍵 閉合時(shí)流過(guò)電源的電流和電動(dòng)機(jī)輸出【變式題】的功率圖416 211211121222S()1 .S84V12RPEPRRrrRUPUPRUEUIr 設(shè)斷開(kāi)時(shí)上消耗的功率為 ，則：代入數(shù)據(jù)可以解得設(shè) 閉合時(shí)兩端的電壓為 ，消耗的功率為 ，則

12、：解得由閉合電路歐姆定律得【解析】11M11M12MM026A84A41606W.A2122ARRRMIRIIUIRIIIIUPRPII出出代入數(shù)據(jù)可以解得流過(guò) 的電流為，流過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流，而解得代入數(shù)據(jù)可以解得 類型四：變壓器的有關(guān)問(wèn)題類型四：變壓器的有關(guān)問(wèn)題 【例4】(2011全國(guó)新課標(biāo))如圖417，一理想變壓器原副線圈的匝數(shù)比為1 2；副線圈電路中接有燈泡，燈泡的額定電壓為220V，額定功率為22W；原線圈電路中接有電壓表和電流表現(xiàn)閉合開(kāi)關(guān)，燈泡正常發(fā)光若用U和I分別表示此時(shí)電壓表和電流表的讀數(shù)，則( )A110V0.2AB110V0.05AC110 2V0.2AD110 2V0.2 2

13、AUIUIUIUI，A圖417112122111220V110V22W0.2AAnUUPPnPIU由燈泡正常發(fā)光可知副線圈兩【端電壓為，根據(jù)變壓比規(guī)律可得：原線圈解析】?jī)啥穗妷?，由，可得，選項(xiàng) 正確【變式題】(2011蘇北四市三模)如圖418甲所示的電路中，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為51，原線圈接入圖418乙所示的電壓，副線圈接火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)(報(bào)警器未畫出)，電壓表和電流表均為理想電表，R0為定值電阻，R為半導(dǎo)體熱敏電阻，其阻值隨溫度的升高而減小下列說(shuō)法中正確的是( )圖418答案：ACD0A110 2VB44VCDRRR圖乙中電壓的有效值為電壓表的示數(shù)為 處出現(xiàn)火警時(shí)電流表示數(shù)增大 處出現(xiàn)火警時(shí)電阻消耗的電功率增大圖4182212122222022122102002202110 2VA22 2VB/CDUTTRRUUUnnURRUIURRIIInnPI RR有有根據(jù)電流的熱效應(yīng)可知：，可得：，選項(xiàng) 正確； 得：，為電壓表示數(shù)，選項(xiàng) 錯(cuò)誤處出現(xiàn)火警時(shí)， 的阻值減小，但保持不變，副線圈中電流， 增加，根據(jù) 可得，電流表示數(shù)增大，又，所以消耗的電功率增大，【解析選項(xiàng)】正確