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第1课恒定电流和交变电流题型一、电路的动态分析例1(2014·广东高考)如图所示的电路中，P为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压U1不变，闭合电键S，下列说法正确的是()A．P向下滑动时，灯L变亮B．P向下滑动时，变压器的输出电压不变C．P向上滑动时，变压器的输入电流变小D．P向上滑动时，变压器的输出功率变大解析：由于理想变压器输入电压不变，据公式U1U2＝n1n2，则副线圈电压U2不变，滑片P滑动时，对灯泡电压没有影响，故灯泡亮度不变，则A错误；滑片P下滑，电阻变大，但副线圈电压由原线圈电压决定，则副线圈电压不变，故B正确；滑片P上滑，电阻减小，电流I2增大，据I1I2＝n2n1，则原线圈输入电流I1也增大，故C错误；此时变压器输出功率P2＝U2I2将变大，故D正确．答案：BD方法点拨：1.闭合电路动态变化的原因：(1)某一支路的滑动变阻器的阻值变化；(2)某一支路电键闭合或断开；(3)热敏电阻或光敏电阻的阻值变化．2．闭合电路动态分析的方法：程序法：流程如下►变式训练1．(2015·安徽高考)图示电路中，变压器为理想变压器，a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，R0为定值电阻，R为滑动变阻器．现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一个位置，观察到电流表A1的示数增大了0.2A，电流表A2的示数增大了0.8A．则下列说法正确的是(D)A．电压表V1示数增大B．电压表V2、V3示数均增大C．该变压器起升压作用D．变阻器滑片是沿c→d的方向滑动解析：电流表示数增大，说明滑动变阻器接入电路的阻值减小，故应从c向d滑动，故D正确；电压表V1、V2示数不变，故A、B错误；原副线圈中的电流和匝数成反比，即n1I1＝n2I2，电流变化时，n1ΔI1＝n2ΔI2，故n1n2＝ΔI2ΔI1＝41，应是降压变压器，C错误．题型二、交变电流描述及“四值”的应用例2(2014·天津高考)如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图乙中曲线a、b所示，则()A．两次t＝0时刻线圈平面均与中性面重合B．曲线a、b对应的线圈转速之比为2∶3C．曲线a表示的交变电动势频率为25HzD．曲线b表示的交变电动势有效值为10V解析：线圈位于中性面时，磁通量最大，电动势为零，A正确；转速之比等于周期的反比，故该比值为3∶2，B错误；频率为周期的倒数，a的周期为0.04s，频率为25Hz，C正确；正弦交变电流的电动势的有效值为E＝Em2＝NBSω2，已知Ea＝152V，且ωb＝2ωa3，故可知Eb＝23×152V＝52V，D错误．答案：AC方法点拨：(1)两个特殊位置的特点：①线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ最大，ΔΦΔt＝0，e＝0，i＝0，电流方向将发生改变．②线圈平面与中性面垂直时，S∥B，Φ＝0，ΔΦΔt最大，e最大，i最大，电流方向不改变．(2)书写交变电流瞬时值表达式的基本思路：①确定正弦式交变电流的峰值，根据已知图象读出或由公式Em＝nBSω求出相应峰值．②明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式．a．若线圈从中性面位置开始转动，则it图象为正弦函数图象，函数式为i＝Imsinωt.b．若线圈从垂直中性面位置开始转动，则it图象为余弦函数图象，函数式为i＝Imcosωt.►变式训练2．(2015·四川高考)小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO′，线圈绕OO′匀速转动，如图所示．矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压(D)A．峰值是e0B．峰值是2e0C．有效值是22Ne0D．有效值是2Ne0解析：由题意可知，线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，因此对单匝矩形线圈总电动势最大值为2e0，又因为发电机线圈共N匝，所以发电机线圈中总电动势最大值为2Ne0，根据闭合电路欧姆定律可知，在不计线圈内阻时，输出电压等于感应电动势的大小，即其峰值为2Ne0，故选项A、B错误；又由题意可知，若从图示位置开始计时，发电机线圈中产生的感应电流为正弦式交变电流，由其有效值与峰值的关系可知，U＝Um2，即U＝2Ne0，故选项C错误；选项D正确．题型三、变压器及远距离输电例3(2015·新课标Ⅰ)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，原线圈一侧接有电压为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的功率之比为k，则()A．U＝66V，k＝19B．U＝22V，k＝19C．U＝66V，k＝13D．U＝22V，k＝13解析：根据理想变压器的原理：原、副线圈电压比等于线圈匝数比即U1∶U2＝n1∶n2，当副线圈电压U2＝U，得原线圈电压U1＝3U，理想变压器能量不损耗有P1＝P2，即U1I1＝U2I2，I2＝UR，得到I1＝U3R；根据串联电路的特点有：U源＝U1＋I1R，联立并将U源＝220V数据代入可得：U＝66V；原、副线圈回路中的电阻消耗的功率根据P＝I2R，电阻相等，可得功率之比k＝19，故选项A正确．答案：A方法点拨：(1)抓住理想变压器问题中的两个“弄清”：①弄清变量和不变量．如原线圈电压不变，原、副线圈的匝数比不变，其他物理量可随电路的变化而发生变化．②弄清动态变化过程中的决定关系，如U2由U1决定，P1、I1由P2、I2决定．(2)理想变压器问题的分析流程：①由U1U2＝n1n2分析U2的情况．②由I2＝U2R分析I2的情况．③由P1＝P2＝I2U2判断输入功率的情况．④由P1＝I1U1分析I1的变化情况．►变式训练3．(2014·新课标Ⅱ)如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2.原线圈通过一理想电流表接正弦交流电源，一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端．假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大．用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为Uab和Ucd，则(BD)A．Uab∶Ucd＝n1∶n2B．增大负载电阻的阻值R，电流表的读数变小C．负载电阻的阻值越小，cd间的电压Ucd越大D．将二极管短路，电流表的读数加倍解析：若变压器初级电压为Uab，则次级电压为U2＝n2n1Uab；由于二极管的单向导电性使得副线圈中的反向电流为零，由有效值的定义可得U2cdRT＝U22R·T2，解得Ucd＝22U2，故UabUcd＝2n1n2，选项A错误；增大负载的阻值R，则变压器次级电流减小，则初级电流也减小，即电流表的读数减小，选项B正确；cd间的电压由变压器的初级电压决定，与负载电阻R的大小无关，选项C错误；若二极管短路则Ucd′＝U2，则P′＝U′2cdR＝U22R，短路前P＝U2cdR＝U222R可见二极管短路后功率加倍，则次级电流加倍，初级电流也加倍，选项D正确．