1. (2010年海淀区期末练习)如图3所示,三个完全相同的绝缘金属小球a、b、c位于等边三角形的三个顶点上,c球在xOy坐标系原点O上。a和c带正电,b带负电,a所带电荷量比b所带电荷量少。关于c受到a和b的静电力的合力方向,下列判断正确的是( )
图3
A. 从原点指向第I象限
B. 从原点指向第II象限
C. 从原点指向第III象限
D. 从原点指向第IV象限
答案:D
2. 在家用交流稳压器中,变压器的原、副线圈都带有滑动头,如图5所示。当变压器输入电压发生变化时,可上下调节的位置,使输出电压稳定在220V上。现发现输出电压低于220V,下列措施不正确的是( )
A.P1不动,将P2向上移;
B. P2不动,将P1向下移;
C. 将P1向上移,同时P2向下移;
D. 将P1向下移,同时P2向上移。
答案:C。
1. (2010年杨浦高级中学期末考试)如图4所示的电路中,当滑动变阻器的滑动触头向上滑动时,下面说法正确的是( )
A. 电压表和电流表的读数都减小;
B. 电压表和电流表的读数都增加;
C. 电压表读数减小,电流表的读数增加;
D. 电压表读数增加,电流表的读数减小。
图4
答案:D
6. 区分电动势E和内阻r均不变与r变化时的差异。
[模型演练]
5. 求解功率最大时要注意固定阻值与可变电阻的差异。
4. 输出功率大时效率不一定大,当,电源有最大输出功率时,效率仅为50%,所以功率大并不一定效率高。
3. 区分电源总功率(消耗功率);
输出功率(外电路功率);
电源损耗功率(内电路功率);
线路损耗功率
2. 在固定导体的I-U图线中,,斜率越大,R越小;
在固定导体的U-I图线中,,斜率越大,R越大,在闭合电路欧姆定律的U-I图象中,电源内阻,斜率越大,内阻r越大。
例3. 如图3所示为一理想变压器,S为单刀双掷开关P为滑动变阻器的滑动触头,为加在初级线圈两端的电压,为初级线圈中的电流强度,则( )
A. 保持及P的位置不变,S由a合到b时,将增大
B. 保持P的位置及不变,S由b合到a时,R消耗的功率减小
C. 保持不变,S合在a处,使P上滑,将增大
D. 保持P的位置不变,S合在a处,若增大,将增大
图3
解析:S由a合到b时,减小,由可知增大,随之增大,而,又,从而增大,可见选项A是正确的。当S由b合到a时,与上述情况相反,将减小,可见,选项B也是正确的。当P上滑时,R增大,减小,又,从而减小,可见选项C是错误的。当增大,由,可知增大,随之增大;由可知也增大,则选项D是正确的。
说明:在处理这类问题时,关键是要分清变量和不变量,弄清理想变压器中由和匝数比决定;由和负载电阻决定;由和匝数比决定。
总结:变压器动态问题(制约问题)
①电压制约:当变压器原、副线圈的匝数比一定时,输出电压由输入电压决定,即,可简述为“原制约副”。
②电流制约:当变压器原、副线圈的匝数比一定,且输入电压确定时,原线圈中的电流由副线圈中的输出电流决定,即,可简述为“副制约原”。
③负载制约:变压器副线圈中的功率由用户负载决定,…;原线圈的输入功率简述为“副制约原”。
特例:当变压器空载时(即负载电阻),输出功率为零,输入电流为零,输入功率也为零。当副线圈短路时(即负载电阻R=0),输出电流为无穷大,则输入电流也是无穷大,使原线圈处于“短路”状态。
[模型要点]
判断思路:
(1)电路中不论是串联还是并联部分,只要有一个电阻的阻值变大时,整个电路的总电阻就变大。只要有一个电阻的阻值变小时,整个电路的总电阻都变小。
(2)根据总电阻的变化,由闭合电路欧姆定律可判定总电流、电压的变化。
(3)判定变化部分的电流、电压变化。如变化部分是并联回路,那么仍应先判定固定电阻部分的电流、电压的变化,最后变化电阻部分的电流、电压就能确定了。
上述的分析方法俗称“牵一发而动全身”,其要点是从变量开始,由原因导出结果,逐层递推,最后得出题目的解。
图象特性
类型 |
公式 |
图象 |
特例 |
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I-R图线 |
|
|
短路,图象顶端 |
断路,图象末端 |
U-R图线 |
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短路,, |
断路,, |
U-I图线 |
|
|
短路,, |
断路,, |
P-R图线 |
|
|
当R=r时,电源的输出功率最大,时有两个等效电阻 |
[误区点拨]
1. 区分固定导体的I-U图线与闭合电路欧姆定律的U-I图象。
2. 直流电路的动态变化引起的功能及图象问题
例2. 用伏安法测一节干电池的电动势和内电阻,伏安图象如图所示,根据图线回答:
(1)干电池的电动势和内电阻各多大?
(2)图线上a点对应的外电路电阻是多大?电源此时内部热耗功率是多少?
(3)图线上a、b两点对应的外电路电阻之比是多大?对应的输出功率之比是多大?
(4)在此实验中,电源最大输出功率是多大?
图2
解析:
(1)开路时(I=0)的路端电压即电源电动势,因此,内电阻
也可由图线斜率的绝对值即内阻,有:
(2)a点对应外电阻
此时电源内部的热耗功率:
也可以由面积差求得:
(3)电阻之比:
输出功率之比:
(4)电源最大输出功率出现在内、外电阻相等时,此时路端电压,干路电流,因而最大输出功率
当然直接用计算或由对称性找乘积IU(对应于图线上的面积)的最大值,也可以求出此值。
评点:利用题目给予图象回答问题,首先应识图(从对应值、斜率、截矩、面积、横纵坐标代表的物理量等),理解图象的物理意义及描述的物理过程:由U-I图象知E=1.5V,斜率表内阻,外阻为图线上某点纵坐标与横坐标比值;当电源内外电阻相等时,电源输出功率最大。
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