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高中物理二轮专题6


专题六

电路

交变电流

高考真题体验
【例1】 (2011· 课标全国卷)如图,一理想变压器原副线圈 的匝数比为1:2;副线圈电路中接有灯泡,灯泡的额定电压 为220 V,额定功率为22 W;原线圈电路中接有电压表和电 流表.现闭合开关,灯泡正常发光.若用U和I分别表示此时 电压表和电流表的读数,则(

)
A.U=110 V,I=0.2 A B.U=110 V,I=0.05 A C.U=110 2 V,I=0.2 A D.U=110 2 V,I=0.2 2 A

【解析】

本题考查的是交变电流的有效值、功率及

变压器的有关知识,意在考查学生对交变电流知识的理解
和综合应用.交流电压表、电流表测得的是交变电流的有 效值,由灯泡正常发光可知,变压器的输出电压为220 V, 而变压器的输入与输出电压之比等于原副线圈的匝数比, 故变压器的输入电压为110 V,电压表的示数为110 V,又

因为变压器的输入功率等于输出功率,因此可知变压器的
输入电流为0.2 A,故选项A正确. 【答案】 A

【例2】

(2011·北京高考)如图所示电路,电源内

阻不可忽略.开关S闭合后,在变阻器R0的滑动端向下
滑动的过程中( )

A.电压表与电流表的示数都减小
B.电压表与电流表的示数都增大 C.电压表的示数增大,电流表的示数减小 D.电压表的示数减小,电流表的示数增大

【解析】

本题考查恒定电路的动态分析,考查考生

对恒定电路规律的应用及分析问题的能力.滑动变阻器R0
的滑片向下滑动,R0接入电路的电阻变小,电路的总电阻 变小,总电流变大,电源的内电压变大,外电压变小,电 压表的示数变小,R1两端的电压变大,R2两端的电压变小, 电流表的示数变小,A项正确.

【答案】

A

【例3】 (2011·重庆高考)在测量电珠伏安特性实 验中,同学们连接的电路中有四个错误电路,如图所 示.电源内阻不计,导线连接良好.若将滑动变阻器 的触头置于左端,闭合S,在向右端滑动触头过程中, 会分别出现如下四种现象:

a.电珠L不亮;电流表示数几乎为零 b.电珠L亮度增加;电流表示数增大 c.电珠 L 开始不亮,后来忽然发光;电流表从示数 不为零到线圈烧断 d.电珠L不亮;电流表从示数增大到线圈烧断 与上述abcd四种现象对应的电路序号为( ) A.③①②④ B.③④②① C.③①④② D.②①④③

【解析】

本题考查电路故障和电路的动态变化,意

在考查考生对电路的识图能力和从整体与局部分析问题的
能力.电珠不亮、电流表示数几乎为零,说明电珠和电流 表与电压表具有串联关系,a对应③图;电珠亮度增加, 电流表示数增大,说明电珠与电流表具有串联关系,b对 应①图;电流表线圈烧断,说明最后电流表短路,但是电

珠L不亮,可知,d对应④图,故选项A正确.
【答案】 A

【例4】 (2011·江苏高考)图(1)为一理想变压器, ab为原线圈,ce为副线圈,d为副线圈引出的一个接头, 原线圈输入正弦式交变电压的u-t图象如图(2)所 示.若只在ce间接一只Rce=400 Ω的电阻,或只在de 间接一只Rde=225 Ω的电阻,两种情况下电阻消耗的 功率均为80 W. (1)请写出原线圈输入电压瞬时值 uab的表达式; (2)求只在ce间接400 Ω电阻时, 原线圈中的电流I1; (3) 求 ce 和 de 间 线 圈 的 匝 数 比 nce/nde.

【解析】

(1)由题图知 ω=200π rad/s

电压瞬时值 uab=400 sin200πt(V) (2)电压有效值 U1=200 2 V P1 理想变压器 P1=P2,原线圈中的电流 I1= U1 2 解得 I1≈0.28 A(或 A) 5

(3)设 ab 间匝数为 n1 U1 Uce = n1 nce U1 Ude 同理 = n1 nde
2 U2 Ude 由题意知 ce= Rce Rde

nce 解得 = nde

Rce Rde

nce 4 代入数据得 = nde 3

考点考情分析
高频考点 1.欧姆定律 2.电源的电动势和内电阻 3.闭合电路的欧姆定律 4.正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值 5.理想变压器、远距离输电 要求 Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅰ



考情分析

1.高考对本专题的考查多以选择题的形式出现,有的省份
也出现计算题、论述题、难度中等,分值不多. 2.本专题主要考查电路的动态分析、故障分析、能量守恒 定律、电路计算(包括电阻、电功、电热等的计算)以及交流 电的产生及描述、变压器的原理及应用;本专题还与电磁

感应、电场知识相结合进行综合考查,对考生的综合分析
能力要求较高.

核心知识回顾
一、电源的功率和效率 1.电源的几个功率 (1)电源的总功率:P 总=EI=I2(R+r) (2)电源内部消耗的功率:P 内=I2r (3)电源的输出功率:P 出=UI=P 总-P 内

2.电源的效率 P出 U R η= ×100%= ×100%= ×100% E P总 R+r 关键一点 当利用 P 总=I2(R+r)求电源的总功率时必须是纯电阻 电路.当电源给电动机供电时,就不能用此公式计算.

二、电功和电热的关系 1.电功是电能转化为其他形式能量的量度.电热是 电能转化为内能的量度.计算电功时用公式 W=IUt,计 算电热时用公式 Q=I2Rt,两公式均适用于任何电路. 2.从能量转化的角度看,电功与电热间的数量关系 是:W≥Q,即 UIt≥I2Rt.具体地说:

(1)纯电阻电路:如由白炽灯、电炉、电烙铁等构成的
电路,电流做功将电能全部转化为内能,此时有W=Q. (2)非纯电阻电路:如含有电动机、电解槽等的电路、 电流做功将电能除转化为内能外,还转化为机械能、化学 能等.此时有W>Q,电功W只能用公式W=IUt进行计算, 电热Q只能用公式Q=I2Rt进行计算. 总之,从能量的转化与守恒可以看出,电功数值上等

于电能转化为其他各种形式能量的总和,而电热仅是转化
为内能的电能,可见二者不同.

关键一点 U 在纯电阻电路中,因为欧姆定律 I= 能用,才有 W R U2 =Q=I Rt=IUt= t=Pt, 如果为非纯电阻电路, 计算电 R
2

功只能用 W=UIt,计算电热只能用 Q=I2Rt.

三、直流电路中常见的几个图象 1.U 端 —R 图象 E E U 端= · R= ,可见 U 端随外电阻 R 的增大而 r R+r 1+ R 增大,如图所示.

2.U—I 图象 (1)对电源有:U=E-Ir,如图中 a 线. (2)对定值电阻有:U=IR,如图中 b 线.

说明:①图中a线常用来分析电源电动势和内电阻的测 量实验. ②图中矩形OABD、OCPD和ABPC的“面积”分别表

示电源的总功率、输出功率和内电阻消耗的功率.

3.P出—R图象
P




E

2 2R =

E 4 r+

2 2,

? R + r?

? R - r? R

可 见 , 当 R= r 时 , 电 源 的 输 出 功 率 最 大 , 且 为 P E = , 如 图 所 示 . 但 效 率 不 是 最 大 , 只 有 5 0% . 4r 关 键 一 点
2



max

当 电 源 的 外 电 阻 R 发 生 变 化 时 ,电 源 的 输 出 功 率 也 随 之 发 生 变 化 ,当 R 趋 近 于 r 时 ,电 源 输 出 功 率 增 大 ,当 R 远 离 r 时,电源的输出功率减小.

四、交流电的瞬时值、最大值、有效值、平均值的 比较
物理量 物理含义 交变电流某一 时刻的值 重要关系 e=Emsinωt 适用情况及说明 计算线圈某时刻 的受力情况 讨论电容器的击

瞬时值

i=Imsinωt
Em=nBSω

最大值

最大的瞬时值 Em=nΦmω Im=Em/(R+r)

穿电压

(1)计算与电流的热 对正(余)弦交流电 有: Em= 2E Um= 2U Im= 2I 效 应 有 关 的 量 (如 功、功率、热量等) (2) 电 气 设 备 “ 铭 牌”上所标的一般 是有效值 (3)保险丝的熔断电 流为有效值

跟交变电流 有效值 的热效应等 效的恒定电 流值

E =BL v 平 交变电流图象中 图 ΔΦ E =n Δt 均 线与时间轴所夹 的 值 面积与时间的比值 I= E R+r 计算通过 电路截面 的电荷量

关键一点 (1) 交 流 电 的 有 效 值 是 根 据 电 流 的 热 效 应 来 定 义 的.Em= 2E,Im= 2I,Um= 2U 只适用正弦式交变电 流,其他形式的交变电流有效值要根据定义来求. E1+E2 (2)不能用 E = 来求平均值. 2

五、理想变压器的工作原理及应用 U1 n1 1.电压关系 = U2 n2 I1 n2 2.电流关系 = I2 n1 3.功率关系 P1=P2 4.远距离输电

(1)输电线路图(如图所示)

(2)常用关系式 ①电压损失 U 损=I2R 线 =U2-U3
2 ②功率损失 P 损=I2U 损=I2R 线 =P2-P3

P3 ③输电效率 η= ×100% P2

方法技巧提升
一、直流电路动态问题的分析方法 根据欧姆定律及串、并联电路的性质,来分析电路 中某一电阻变化而引起的整个电路中各部分电学量的 变化情况,常见方法如下:

1.程序法:基本思路是“部分→整体→部分”.即从

阻值变化的部分入手,由串、并联规律判断R总的变化情况,
再由欧姆定律判断I总和U端的变化情况,最后再由部分电路 欧姆定律判定各部分量的变化情况.即
增大 增大 减小 →R 总 →I 总 →U 端 减小 减小 增大
?I分 ? ?? ?U分 ?

R局

增大 减小

2.直观法:即直接应用“部分电路中 R、I、U 的关系” 中的两个结论. (1)任一电阻 R 阻值增大,必引起该电阻中电流 I 的减小 和该电阻两端电压 U 的增大.
?I↓ ? R↑→? ?U↑ ?

(2)任一电阻 R 阻值增大,必将引起与之并联的支路中电 流 I 并 的增大和与之串联的各电阻电压 U 串 的减小.
?I并 ↑ ? R↑→? ?U串↓ ?

3.极端法:即因变阻器滑动引起电路变化的问题,可
假设变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论. 4.特殊值法:对于某些双臂环路问题,可以采取代入 特殊值去判定,从而找出结论.

应用指津 (1)识别并画出正确的等效电路图,搞清串、并联关系, 是电路动态分析的前提和基础. (2)注意路端电压 U=E-Ir 和 U=U1+U2+?及 I 总 =I1 +I2+?的灵活应用.

二、电路故障分析的常用方法 1.仪器检测法

(1)断点故障:用电压表与电源并联,若有电压时再逐
段与电路并联,若电压表指针偏转,则该段电路中有断 点. (2)短路故障:用电压表与电源并联,若有电压时再逐 段与电路并联,若电压表示数为零时,该段电路被短路.

2.假设法

已知电路发生某种故障,寻求故障发生在何处时,可
将整个电路划分为若干部分,然后逐一假设某部分电路发 生故障,运用有关规律进行推导,结果若与题设现象不符 合,则此段电路无故障,否则故障可能发生在这部分电 路.照此下去,直到找到全部故障.

三、变压器电路中的动态分析

1.问题分类
(1)负载电阻不变,原、副线圈的电压U1、U2 ,电流I1、I2,

输入和输出功率P1、P2随匝数比变化而变化的情况.
(2)匝数比不变,上述各量随负载电阻变化而变化的情况.

2.分析技巧 (1)根据题意弄清变量和不变量. (2)弄清动态变化过程中的决定关系,如:在原、副 n1 线圈匝数比( )一定时,输出电压由输入电压决定;输入 n2 电流由输出电流决定;输入功率由输出功率决定.

(3)利用直流电路的动态分析方法分析,其思路过程可 表示为: U1 n1 由 = 分析U2的情况 U2 n2 ? U2 由I2= 分析I2的情况 R负 ?

由P2=I2U2分析输出功率情况 ? 由P1=P2判定输入功率情况 ? 由P1=I1U1分析I1的变化情况 应用指津 U1、U2 分别表示原、副线圈两端的电压,与输入电压 和输出电压不一定相等.

高频考点突破
考点一 直流电路的动态分析

【例 1】如图所示是一实验电路图,在滑动触头由 a 端滑向 b 端的过程中,下列表述正确的是( A.路端电压变小 B.电流表的示数变大 C.电源内阻消耗的功率变小 D.电路的总电阻变小 )

【解析】

当滑片向 b 端滑动时,接入电路中的电

E 阻减小,使得总电阻减小,D 错;根据 I= ,可知总电 R总 流在增大,根据闭合电路中的欧姆定律有 E=Ir+U 路, U路 可知路端电压在减小,A 对;电流表的示数为 I= ,可 R3 知电流在减小,B 错;根据 P=I2r,可知电源内阻消耗的 功率在增大,C 错.

【答案】

A

变式训练1

在右图的闭合电路中,当滑片P向右移动

时,两电表读数的变化是(
A.变大,变大

)

B.变小,变大
C.变大,变小 D.变小,变小 解析:当滑片P向右移动时,滑动变阻器接入电路的电 阻变大,导致干路电流变小,电源内电阻两端电压减小, 路端电压变大,B正确. 答案:B

考点二
【例2】

含容电路的分析与计算
如图所示,E=10 V,R1=4 Ω,R2=6 Ω,C=30

μF,电池内阻可忽略.
(1)闭合开关S,求稳定后通过R1的电流. (2)然后将开关S断开,求这以后通过R1的电荷量.

【解析】 (1)电容器稳定后相当于断路,则: E 10 I1=I= = A=1 A. R1+R2 4+6 (2)断开 S 前,电容器两端的电压等于 R2 两端的电 压,电压为 I1R2,电容器的带电荷量为:Q1=CI1R2.断 开 S 稳定后总电流为零,电阻 R1 不分压,可看成导线, 电容器两端的电压就等于电源的电动势 E,电容器的带 电荷量为:Q2=CE.

将开关S断开后通过R1的电荷量为:ΔQ=Q2-Q1. 代入已知数据得:ΔQ=1.2×10-4 C. 【答案】 (1)1 A (2)1.2×10-4 C

变式训练2如图所示,C为两极板水平放置的平行板电容器,

闭合开关S,当滑动变阻器R1 、R2 的滑片处于各自的中点位置
时,悬在电容器C两极板间的带电尘埃P恰好处于静止状态.要 使尘埃P向下加速运动,下列方法中可行的是( A.把R2的滑片向左移动 B.把R2的滑片向右移动 C.把R1的滑片向左移动 )

D.把开关S断开

解析:考查电路的串并联知识.要使尘埃向下加速运
动,必须减小电场力,即减小板间电压.由于滑动变阻器 R1 处于断路,调节不会有效果,C错;电容器两板间电压 等于滑动变阻器R2滑片左边部分的电压,因此要把R2的滑 片向左移动,A对,B错;断开开关S时,电容器的电压等 于电源的电动势,板间电压会增大,D错. 答案:A

考点三

交流电路的分析和计算

【例3】如图所示的正方形线框abcd边长为L,每边电阻均 为r,在磁感应强度为B的匀强磁场中绕cd轴以角速度ω转动,c、 d两点与外电路相连,外电路电阻也为r,则下列说法中正确的 是( )
A. S 断 开 时 , 电 压 表 读 数 为 2 2 BωL 2

2 2 B. S 断 开 时 , 电 压 表 读 数 为 BωL 8 2 2 C. S 闭 合 时 , 电 流 表 读 数 为 BωL 10r π D. S 闭 合 时 , 线 框 从 图 示 位 置 转 过 过 程 2 BL 中流过电流表的电荷量为 7r
2

电路中产生的感应电动势的最大值为 Emax 2 2 2 Emax=BL ω, 有效值为 E= = BL ω.当 S 断开时, 2 2 E 2 电压表读数为 Ucd= ×r= BωL2,A 选项错误,B 选 4r 8 r E r 项正确. 闭合时, S 电压表的读数为 Ucd=I× = × 2 r 2 3r+ 2 E 2 2 2BL2ω = = BL ω,电流表读数为 ,C 选项错误. 7 14 14r

【解析】

π S 闭合时,线框从图示位置转过 过程中流过电流表的 2 1E 1ΔΦ/Δt ΔΦ BL2 电荷量为 Q= I Δt= Δt= Δt= = ,D 选 2R 2 r 7r 7r 3r+ 2 项正确.

【答案】

BD

变式训练3

(2011·天津卷)在匀强磁场中,一矩形金属线框

绕与磁感线垂直的转轴匀速转动,如图(1)所示,产生的交变电
动势的图象如图(2)所示,则( )

A.t=0.005 s时线框的磁通量变化率为零 B.t=0.01s时线框平面与中性面重合 C.线框产生的交变电动势有效值为311 V

D.线框产生的交变电动势频率为100 Hz

图(1)

图(1)

图(2)

图(2)

解析:本题考查正弦交流电的图象,意在考查考生根据 正弦交流电的图象获取交流电特征信息的能力.t=0.005 s 时 感应电动势最大,线框的磁通量变化率也最大,A 错误.t= 0.01 s 时感应电动势为零,穿过线框磁通量最大,线框平面与 中性面重合,B 正确.感应电动势的最大值为 311V,有效值 311 则为 V,C 错误.所产生电动势的周期为 0.02 s,频率等于 2 周期的倒数,为 50 Hz,D 错误.

答案:B

考点四

有关变压器的动态分析与计算

【例4】 自耦变压器的特点是在铁芯上只绕一个线圈,它 的结构如图所示,P、M之间可以当做一个线圈,移动滑动触头 P,可以改变这个线圈的匝数,N、M之间可以当做另一个线 圈.M、N与一个滑动变阻器相连,Q为滑动变阻器的滑动触 头.下列论述正确的是( )

A.当恒定交流电源接到a、b时,向上移动滑动触头P, 电压表V1示数不变,V2示数增大

B.当恒定交流电源接到a、b时,向上移动滑动触头P,
电压表V1示数变大,V2示数也增大 C.当恒定交流电源接到c、d时,向上移动滑动触头Q, 电压表V1示数不变,V2示数不变 D.当恒定交流电源接到c、d时,向上移动滑动触头Q, 电压表V1示数变大,V2示数不变

U1 n1 【解析】 根据理想变压器的工作原理知: = , U2 n2 当恒定交流电源接到 a、b 时,向上移动滑动触头 P,电 压表 V1 的示数不变,V2 示数减小,A、B 项错误;当恒 定电流电源接到 c、d 上时,向上移动滑动触头 Q,电压 表 V2 的示数不变,画出等效电路分析可知 D 项正确.

【答案】

D

变式训练4 (2011·福建高考)图甲中理想变压器原、副线 圈的匝数之比n1:n2=5:1,电阻R=20 Ω,L1、L2为规格相同的 两只小灯泡,S1为单刀双掷开关.原线圈接正弦交变电源,输 入电压u随时间t的变化关系如图乙所示.现将S1接1、S2闭合, 此时L2正常发光.下列说法正确的是( )
A.输入电压 u 的表达式 u=20 2sin(50πt)V B.只断开 S2 后,L1、L2 均正常发光 C.只断开 S2 后,原线圈的输入功率增大 D.若 S1 换接到 2 后,R 消耗的电功率为 0.8 W

解析:本题考查正弦交流电的图象、变压器的变压比、 功率关系和电路功率的计算,意在考查考生分析处理电路 相关知识的能力.读图知周期 T=0.02 s,所以 u=20 2 sin(100πt)V.原本 L2 正常发光,只断开 S2 后,电压被两灯泡 均分,不会正常发光,且两灯泡串联,负载电阻增大,输 出功率减小,输入功率也减小.

U1 n1 由变压器的变压比 = 可得副线圈输出电压为 4 V, U2 n2 U2 42 2 S1 换接到 2 后, 消耗的功率 P= = W=0.8 W. R D R 20 正确.

答案:D

基础巩固训练
1.如图所示,电源电动势为E=12 V,内阻r=3 Ω,R0=

1 Ω,直流电动机内阻R′0=1 Ω,当调节滑动变阻器R1时可使
甲电路输出功率最大,调节R2时可使乙电路输出功率最大,且 此时电动机刚好正常工作(额定输出功率为P0=2 W),则R1和 R2的值为( )

A.2 Ω,2 Ω C.1.5 Ω,1.5 Ω

B.2 Ω,1.5 Ω D.1.5 Ω,2 Ω

解析:对于题图甲电路是纯电阻电路,当外电阻与电源内 阻相等时,电源的输出功率最大,所以 R1=2 Ω;对于题图乙 电路是含电动机电路,欧姆定律不成立,其输出功率 P=IU= E I(E-Ir), I= =2 A 时有最大值, 当 此时电动机的输出功率为 2r 2 W,发热功率为 4 W,所以电动机的输入功率为 6 W,电动机 两端的电压为 3 V,电阻 R2 两端电压为 3 V,所以 R2=1.5 Ω, 即 B 正确.

答案:B

2.(2010·重庆卷)某电容式话筒的原理示意图如图所示,E
P振动而Q可视为不动.在P、Q间距增大过程中( A.P、Q构成的电容器的电容增大 B.P上电荷量保持不变 )

为电源,R为电阻,薄片P和Q为两金属极板.对着话筒说话时,

C.M点的电势比N点的低
D.M点的电势比N点的高

εS 解析:由极板电容器的电容 C= 可知,当 P、Q 4πkd 之间的距离 d 增大时,电容器的电容 C 减小,A 错误; 而电容器两极板之间的电势差不变,根据 Q=CU 可知, 电容器两极板上的电荷量减小,B 错误;此时电容器对 外放电,故 M 点的电势高于 N 点的电势,D 正确.

答案:D

3.(2010·广东卷)如图是某种正弦式交变电压的波形

图,由图可确定该电压的(
A.周期是0.01s B.最大值是311V C.有效值是220V

)

D.表达式为u=220sin100πt(V)

解析:由图知:电压最大值 Um=311 V,有效值 U Um = =220 V,周期 T=0.02 s,表达式 μ= 2 311sin100πt(V),B、C 选项正确.
答案:BC

4.(2010·海南卷)如下图,一理想变压器的原副线圈

的匝数之比为4:1,原线圈两端接入一正弦交流电源;副线
圈电路中R为负载电阻,交流电压表和交流电流表都是理 想电表.下列结论正确的是( )

A.若电压表读数为 6V,则输入电压的最大值为 24 2V B.若输入电压不变,副线圈的匝数增加到原来的 2 倍,则电流表的读数减小到原来的一半 C.若输入电压不变,负载电阻的阻值增加到原来 的 2 倍,则输入功率增加到原来的 2 倍 D.若保持负载电阻的阻值不变,输入电压增加到 原来的 2 倍,则输出功率增加到原来的 4 倍

4 解析:若电压表读数为 6 V,则输入电压为 U1= ×6 1 V=24 V 是有效值,因此其最大值为 24 2 V,A 正确; 若输入电压不变,副线圈匝数增加到原来的 2 倍,则输出 电压也增加到原来的 2 倍,电流表示数应增加到原来的 2 倍,B 错;若输入电压不变,负载电阻的阻值增加到原来 的 2 倍,则输出电流减小到原来的一半,输入功率等于输 出功率,即 P=IU 也减小到原来的一半,C 错;

若保持负载电阻的阻值不变, 输入电压增加到原来的 2 倍, U2 输出电压增大到原来的 2 倍,则由 P= 可知输出功率增 R 加到原来的 4 倍,D 正确.

答案:AD

5.在某控制电路中,需要连成如图所示的电路,主要
由电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2、及电位 器(滑动变阻器)R连接而成,L1,L2是红绿两个指示灯,当 电位器的触头由弧形碳膜的中点逆时针滑向a端时,下列 说法中正确的是( )

A.L1、L2两个指示灯都变亮

B.L1、L2两个指示灯都变暗
C.L1变亮,L2变暗

D.L1变暗,L2变亮

解析:当电位器的触头由弧形碳膜的中点逆时针滑向a

端时,电位器接入电路的电阻减小,根据串并联电路特点
可知电路中总电阻减小,由闭合电路欧姆定律可得干路电 流增大,内阻分担电压增大,路端电压减小,L1灯变暗, 通过其电流减小;由U1 =I2R1 及I2 =I-I1 可知R1 分担电压 增大,L2 及R2 两端电压减小,L2 功率减小而变暗,选项B

正确.
答案:B

6.正弦交流电源的电压是 6 V,它跟电阻 R1、R2 和 电容器、电压表一起连接组成如图电路,图中电压表的 读数为 U1,保证电容器 C 不被击穿,电容器 C 的耐压 值是 U2 则( )

A.U1=6 2 V B.U2=6 V C.U2≥6 2 V D.U1=3 2 V

解析:电容器的耐压值指电容器两极板电压的最大 值.正弦交流电源的电压是 6 V,亦即有效值 E=6 V,由 于正弦交流电电源电压最大值 Em= 2E=6 2 V,为了使 电容器不被击穿, 其耐压值应满足 U2≥6 2V;由于伏特表 测得的电压值是有效值,因此 U1=6 V,只有 C 正确.

答案:C

7.某小型实验水电站输出功率是20 kW,输电线路电 阻是6 Ω.

(1)若采用380 V输电,求输电线路损耗的功率;
(2)若改用5000 V高压输电,用户端利用n1:n2=22:1的 变压器降压,求用户得到的电压.

解析:(1)输电线上的电流为
3 P 20×10 I= = A=52.63 A U 380

输电线路损耗的功率为 P 损=I2R=52.632×6 W≈16620 W=16.62 kW

P (2)改用高压输电后,输电线上的电流变为:I′= U′ 20×103 = A=4 A 5000 用户端在变压器降压前获得的电压 U1=U-I′R=(5000-4×6)V=4976 V U1 n1 根据 = U2 n2 用户得到的电压为 n2 1 U2= U1= ×4976 V=226.18 V. n1 22

8.如图所示电路,已知R3=4 Ω,闭合电键,安培表读数

为0.75 A,伏特表读数为2 V,经过一段时间,一个电阻被烧坏
(断路),使安培表读数变为0.8 A,伏特表读数变为3.2 V,问: (1)哪个电阻被烧坏?

(2)R1的阻值是多少?
(3)能否求出电源电动势E和内阻r? 如果能,求出结果;如果不能,说明理由.

解析:(1)伏特表和安掊表有示数且增大,说明外电 阻增大,故只能是 R2 被烧断路了. U1′ 3.2 (2)由欧姆定律 R1= = Ω=4 Ω. I1′ 0.8 (3)由 UR3=I1R1-UR2=0.75×4 V-2 V=1 V UR3 I3= =0.25 A R3 则 E=3.2 V+0.8 A×(R4+r) E=3 V+(0.25 A+0.75 A)(R4+r)

得:R4+r=1 Ω E=4 V.故只能求出电源电动势E而不能求出内阻r. 答案:(1)R2断路 (2)4 Ω (3)见解析


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