第8讲 电路分析问题-2025年高中物理二轮复习解密（浙江选考专用）

第8讲 电路分析问题 本章在高考中往往不会单独考查电路知识，而更倾向于通过实验来检验学生对电路知识的掌握 程度。实验原理的理解、仪器的选择、电路的分析都是高考的重点内容。其中，测量电阻的实验、测量电源电动势和内阻的实验，以及电路设计等创新性实验，是高考命题的热点。 一、理清直流电路知识体系 二、正弦交变电流“四值”的理解与应用 三、理想变压器和远距离输电 1.明确变压器各物理量间的制约关系 2.明辨远距离输电过程的3个问题 (1)输电线上的电流：I＝＝。 (2)电压损耗：输电线路上I2＝IR＝I3，总电阻R导致的电压损耗UR＝U2－U3＝IRR。输送电压一定时，用电器增多，则降压变压器的输出电流变大，输电线上的电流增大，电压损耗增大。 (3)输电线上损失的功率：P损＝I2R线＝R线＝＝U损I。输电线上的损失功率必须与输电线上的电流和电压相对应，不要把输电线上的输电电压U和输电导线上损失的电压ΔU相混淆，不能用公式P＝计算输电线上损失的功率。 四、方法指导 （1）两种物理思想 1.等效思想：等效电路、等效电源； 2.守恒思想：理想变压器的输入功率等于输出功率。 （2）直流电路动态分析的常用方法 　基本思路为“部分→整体→部分”。 题型1选考真题探秘 1. （2022•浙江）某节水喷灌系统如图所示，水以v0＝15m/s的速度水平喷出，每秒喷出水的质量为2.0kg。喷出的水是从井下抽取的，喷口离水面的高度保持H＝3.75m不变。水泵由电动机带动，电动机正常工作时，输入电压为220V，输入电流为2.0A。不计电动机的摩擦损耗，电动机的输出功率等于水泵所需要的输入功率。已知水泵的抽水效率（水泵的输出功率与输入功率之比）为75%，忽略水在管道中运动的机械能损失，则（　　） A．每秒水泵对水做功为75J B．每秒水泵对水做功为225J C．水泵输入功率为440W D．电动机线圈的电阻为10Ω 2. （2022•浙江）风力发电已成为我国实现“双碳”目标的重要途径之一。如图所示，风力发电机是一种将风能转化为电能的装置。某风力发电机在风速为9m/s时，输出电功率为405kW，风速在5～10m/s范围内，转化效率可视为不变。该风机叶片旋转一周扫过的面积为A，空气密度为ρ，风场风速为v，并保持风正面吹向叶片。下列说法正确的是（　　） A．该风力发电机的输出电功率与风速成正比 B．单位时间流过面积A的流动空气动能ρAv2 C．若每天平均有1.0×108kW的风能资源，则每天发电量为2.4×109kW•h D．若风场每年有5000h风速在6～10m/s范围内，则该发电机年发电量至少为6.0×105kW•h 3. （2024•浙江）如图所示，边长为1m、电阻为0.04Ω的刚性正方形线框abcd放在匀强磁场中，线框平面与磁场垂直。若线框固定不动，磁感应强度以均匀增大时，线框的发热功率为P；若磁感应强度恒为0.2T，线框以某一角速度绕其中心轴OO′匀速转动时，线框的发热功率为2P，则ab边所受最大的安培力为（　　） A．N B．N C．1N D．N 4. （2024•浙江）如图为某燃气灶点火装置的原理图。直流电经转换器输出u＝5sin100πt（V）的交流电，经原、副线圈匝数分别为n1和n2的变压器升压至峰值大于10kV，就会在打火针和金属板间引发电火花，实现点火。下列正确的是（　　） A． B． C．用电压表测原线圈两端电压，示数为5V D．副线圈输出交流电压的频率是100Hz 5. （2023•浙江）我国1100kV特高压直流输电工程的送电端用“整流”设备将交流变换成直流，用户端用“逆变”设备再将直流变换成交流。下列说法正确的是（　　） A．送电端先升压再整流 B．用户端先降压再变交流 C．1100kV是指交流电的最大值 D．输电功率由送电端电压决定 题型2直流电路的分析与计算 6. （2024•镇海区校级模拟）如图甲所示，杭州亚运村启用一款公共座椅，该座椅安装了嵌入式无线充电器，其无线充电功能支持多种充电协议。充电器下方铭牌如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．该充电器以最大输出功率输出时，输出电压为21V B．交流供电电路中电压偶有波动，该充电器允许输入电压的峰值为240V C．某电池容量为5000mAh，使用5V﹣3A协议充电，电池由完全耗尽到充满，大约需要1.7h D．某电池容量为5000mAh，使用5V﹣3A协议充电，电池由完全耗尽到充满，无线充电器输出的电能为9000J 7. （2024•镇海区校级模拟）半导体薄膜压敏传感器所受压力越大其电阻越小，利用这一特性设计成苹果大小自动分拣装置如图所示，装置可选出单果质量大于一定标准的苹果。O1为固定转动轴，苹果通过托盘秤时作用在杠杆上从而使压敏传感器R1受到压力，R2为可变电阻。当放大电路的输入电压大于某一个值时，电磁铁工作将衔铁吸下并保持此状态一小段时间，苹果进入通道2，否则苹果将进入通道1。下列说法正确的是（　　） A．选出的质量大的苹果将进入通道1 B．若将R2的电阻调大，将挑选出质量更大的苹果 C．若电源E1内阻变大，将挑选出质量更大的苹果 D．若电源E1电动势变大，将挑选出质量更大的苹果 8. （2024•浙江二模）华为在2023年10月发布了一款据称可实现“一秒一公里”的全液冷超级充电桩，其最大输出电流为600A，充电电压范围为200V至1000V，并且该充电桩能根据很多电动汽车车型的充电需求智能分配所需充电功率。某天，小振开着自己的某款电动汽车来这种充电站体验，其车总质量为1.6t，所用电池组规格为“360V，150A•h”（内阻不能忽略），车上显示屏显示此次充电电量由30%充到80%用时10分钟，本次充电共消费60元（充电桩计费规则为每度电2元）。经他几天实测，显示屏电量由80%下降到50%共行驶了120公里，已知他的车行驶时的阻力为车重的0.02倍，则（　　） A．充电桩上标识的“600kW”表示给各车充电时的平均功率 B．小振本次充电的平均功率约为300kW C．小振本次充电的充电效率约为90% D．小振汽车电机将电能转化为机械能的效率约为40% 9. （2024•浙江模拟）江厦潮汐电站是中国第一座双向潮汐电站，在涨潮与落潮时均可发电，且一天中涨潮与落潮均有两次。电站总库容490万立方米，发电有效库容270万立方米，平均潮差5.08米。电站发电机组总装机容量3000千瓦，平均每昼夜发电15小时。该电站（　　） A．每年能提供的电能约为1.64×106kWh B．每年能提供的电能约为2.74×106kWh C．发电的效率约为29% D．发电的效率约为10% 10. （2024•温州三模）如图，电路中电源电动势8V、内阻0.5Ω，电流表内阻不计，R为定值电阻，M为电动机，P、Q两极板正对，间距为d。闭合开关S、S1，电流表示数为3.2A，电子从P板以速度v0垂直于极板射出，恰能到达两极板中央。再将S2闭合，稳定后电流表示数为4A。下列说法正确的是（　　） A．电动机M的输出功率为6W B．电动机M的绕线电阻为6Ω C．定值电阻R消耗的功率减小18W D．再让电子从P板以速度2v0垂直于极板射出，能到达Q板 题型3交变电流的分析与计算 11. （2024•镇海区校级模拟）某些共享单车的内部有一个小型发电机，通过骑行者的骑行踩踏，可以不断地给单车里的蓄电池充电，蓄电池再给智能锁供电。小型发电机的发电原理可简化为图甲所示，矩形线圈abcd处于匀强磁场中，通过理想交流电流表与阻值为R的电阻相连。某段时间在骑行者的踩踏下，线圈绕垂直磁场方向的轴OO′匀速转动，图乙是线圈转动过程中穿过线圈的磁通量Φ随时间t变化的图像，则（　　） A．t＝0时刻线圈处于中性面位置 B．t1时刻，穿过线圈的磁通变化率为零，感应电动势为零 C．t2时刻电流表示数为0，t3时刻电流表的示数最大 D．t4时刻电流方向发生改变，线圈转动一周，电流方向改变两次 12. （2024•台州二模）如图甲所示是电机的示意图。如图乙所示，将两个完全相同的电机正对放置，用直杆连接两个电机的转轴，电机M1与电源相连，电机M2与毫安表相连。先闭合开关S1，再闭合开关S2，发现毫安表指针发生偏转。下列说法正确的是（　　） A．电机M1相当于发电机 B．毫安表指针会在中央零刻度的左右晃动 C．闭合开关S2瞬间，电机M1转动变快，其线圈发热明显 D．将电机M1和M2的磁极N、S都交换，毫安表的指针偏转方向不变 13. （2023•浙江模拟）单匝闭合矩形线框电阻为R，在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，穿过线框的磁通量Φ与时间t的关系图像如图所示。下列说法正确的是（　　） A．时刻线框平面与中性面垂直 B．线框的感应电动势最大值为 C．线框转一周外力所做的功为 D．从t＝0到t过程中线框的平均感应电动势为 14. （2022•浙江模拟）2016年底以来，共享单车风靡全国各大城市。图甲为某品牌共享单车第一代产品，单车的内部有一个小型发电机，通过骑行者的骑行踩踏，不断地给单车里的蓄电池充电，蓄电池再给智能锁供电。单车内小型发电机发电原理可简化为图乙所示，矩形线圈abcd的面积为0.001m2，共有100匝，线圈总电阻为1Ω，线圈处于磁感应强度大小为的匀强磁场中，可绕与磁场方向垂直的固定对称轴OO′转动，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路阻值为9Ω电阻连接，不计交流电流表的内阻。在外力作用下线圈以10πrad/s的角速度绕轴OO′匀速转动时，下列说法中正确的是（　　） A．交流电流表的示数是0.002A B．电阻R的发热功率是0.4W C．该交流发电机产生的交流电的周期为0.2s D．当线圈平面和磁场方向平行时，线圈中的感应电流为零 15. （2022•宁波模拟）学了发电机的原理后，小明所在的研究小组设计了如下的方案，边长为L的正方形金属框，以恒定角速度ω绕水平轴OO′转动，仅在OO′轴的右侧存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B，线圈外部连有阻值为R的电阻，其它电阻不计。则金属框转动一周（　　） A．电阻R上通过的电流方向不变 B．线圈产生的感应电动势的有效值为BωL2 C．电阻R上通过的电量是 D．电阻R上产生的焦耳热是 题型4交变电流的产生与变压器 16. （2024•浙江二模）在匀强磁场中有一不计电阻的矩形线圈，绕垂直磁场的轴匀速转动，产生如图甲所示的正弦交流电，把该交流电接在图乙中理想变压器的A、B两端，电压表和电流表均为理想电表，Rt为热敏电阻（温度升高时其电阻减小），R为定值电阻．下列说法正确的是（　　） A．在t＝0.01s，穿过该矩形线圈的磁通量为零 B．变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为u＝36sin50πt（V） C．Rt处温度升高时，电压表V1、V2示数的比值不变 D．Rt处温度升高时，电流表的示数变大，变压器输入功率变大 17. （2024•浙江二模）如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为2：1，原线圈通过灯泡L1与正弦式交流电源相连，电源电压恒定，副线圈通过导线与灯泡L2和L3相连，三个灯泡规格完全相同。开始时三个灯泡都能发光，工作一段时间后L3灯丝被烧断，若不考虑灯丝电阻随温度变化的情况，下列说法正确的是（　　） A．都能发光时三个灯泡的亮度不相同 B．L3灯丝被烧断后灯泡L1变亮 C．L3灯丝被烧断后灯泡L2变亮 D．L3灯丝被烧断后变压器输入功率不变 18. （2024•浙江模拟）如图所示，左侧圆环匝数为N，电阻为R0，半径为r，内部充满磁场，磁场变化规律为B＝B0cosωt。左右线圈匝数之比为k，且右侧回路内有一阻值R＝2R0的电阻R。下列说法正确的是（　　） A．圆环中感应电动势的最大值为 B．在一个周期内，电阻R上产生的焦耳热为 C．时，从上向下看，圆环中电流沿逆时针方向 D．k＝2时，R上消耗功率最大 19. （2024•乐清市校级三模）新能源汽车无线充电技术的优点包括安全可靠、充电场地的空间利用率高、智能化程度高、维护和管理方便等。图甲为某国产品牌汽车无线充电装置，供电线圈固定在地面，受电线圈固定在汽车底盘上，当两个线圈靠近时可实现无线充电，其工作原理如图乙所示。某课外学习小组查阅资料得知，当输入端ab接上380V正弦交流电后，电池系统cd端的电压为600V，电池系统的电流为20A。若不计线圈及导线电阻，下列说法正确的是（　　） A．为保护受电线圈不受损坏，可以在车底板加装金属护板 B．若输入端ab接上380V直流电，也能正常充电 C．供电线圈和受电线圈匝数比可能为19：30 D．ab端的输入功率大于12kW 20. （2024•镇海区校级三模）如图甲所示为汽车的传统点火装置，称之为蓄电池点火系统。此装置的核心部件是一个变压器，该变压器的原线圈通过开关连接到12V的蓄电池上，副线圈连接到火花塞的两端。在开关闭合或断开的瞬间，将会在副线圈中产生脉冲高电压形成电火花，点燃可燃混合气体。图乙和图丙分别是原线圈、副线圈电压随时间变化的图像，则下列说法正确的是（　　） A．原线圈的匝数比副线圈的匝数多 B．t2至t3间穿过副线圈的磁通量为零 C．开关断开与闭合瞬间副线圈产生的感应电动势方向相同 D．开关断开时比开关闭合时，更容易点燃混合气体 题型5远距离输电 21. （2024•浙江模拟）如图所示为高压输电电路图，发电站输送的电压为u＝Umsin50πt，变压器为理想变压器。将两个相同的电压互感器甲和乙分别接入远距离输电线路的前后端，电流互感器接入远距离输电线路。电压互感器的原、副线圈匝数比为k：1，电流互感器的原、副线圈匝数比为1：k，且k＞100。高压输电线路正常工作时，电压互感器甲、乙的示数分别为U1、U2，电流互感器的示数为I。则（　　） A．用户使用的电流是频率为50Hz的交流电 B．该远距离输电线路上的电阻为 C．该远距离输电线路上损耗的功率为k2I（U1﹣U2） D．该远距离输电线路上的电流为 22. （2024•温州三模）新安江水库蓄水后，水位落差可达55m，如图所示。已知落差处流量为5×105kg/s的水流冲击水轮机发电，水流减少的机械能80%转化为电能。发电机输出电压为11kV，水电站到用户之间采用220kV高压进行远距离输电，输电线上损耗的功率不超过输送功率5%，用户所需电压为220V。变压器视为理想变压器，下列说法正确的是（　　） A．升压变压器原、副线圈匝数比为1：20 B．发电机的输出功率为2.75×105kW C．输电线上电阻不能超过110Ω D．降压变压器原、副线圈匝数比为1000：1 23. （2024•绍兴二模）特高压是指±800kV及以上的直流电和1000kV及以上的交流电的电压等级，该技术具有输送容量大、距离远、效率高和损耗低等优越性，是世界上最先进的输电技术之一。保证输电功率不变的情况下将输电电压从交流500kV的超高压变为交流1000kV的特高压，在两次输电过程中，下列说法正确的是（　　） A．“1000kV”指的是交流电的峰值 B．输电线上的电流变为原来的2倍 C．输电线上的电能损耗降为原来的 D．用户获得的功率一定为原来的4倍 24. （2024•杭州二模）如图，有一小型水电站发电机的输出功率为50kW，发电机的输出电压为250V。通过升压变压器升压后向远处输电，输电电压为10kV，输电线的总电阻R为10Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220V，两变压器均视为理想变压器，下列说法正确的是（　　） A．升压变压器原、副线圈的匝数之比为1：400 B．输电线上损失的功率为250W C．降压变压器原、副线圈中的电流之比为995：22 D．图中与灯泡串联的“250V，1000μF”的电容器一定会被击穿 25. 随着经济发展，用电需求大幅增加，当电力供应紧张时，有关部门就会对部分用户进行拉闸限电。如图是远距离输电的原理图，假设发电厂输出电压恒定不变，输电线的电阻为R，两个变压器均为理想变压器。在某次拉闸限电后（假设所有用电器可视为纯电阻）电网中数据发生变化，下列说法正确的是（　　） A．降压变压器的输出电压U4减小了 B．升压变压器的输出电流I2增加了 C．输电线上损失的功率减小了 D．发电厂输出的总功率增加了 1. 如图为某国产新能源汽车铭牌，该车驱动电机的额定功率为80kW（输出功率），充电器的充电效率为90%，从零电量充到额定容量的80%，正常充电需要8h，超快充状态下仅需0.4h。下列说法正确的是（　　） A．驱动电机正常工作时的电流约为231A B．超快充时的电功率为正常充电时电功率的18倍 C．从零电量充80%的电需要消耗约72kW•h的电能 D．汽车在水平面加速过程中，若实际功率保持不变，则加速度增大 2. “碳达峰”是指我国承诺2030年前，二氧化碳排放达到峰值后将逐步降低，不再增长，这一庄重承诺体现了我国的科技实力。其中节能减排的一条重要措施就是逐步将我国现有的约2亿只传统路灯替换成使用风能和太阳能的风光互补路灯，如图为某公司生产的风光互补LED路灯外形图和电路原理图。已知每燃烧一吨标准煤可以发电3000千瓦时，排放二氧化碳2.61吨，若将我国现有的40%的传统路灯替换成风光互补路灯，按每只传统路灯功率400瓦、每天工作10小时计算，这一条措施一年可减少二氧化碳的排放量约为（　　） A．2.5×1011吨 B．2.5×108吨 C．1×1011吨 D．1×108吨 3. 为了节能和环保，一些公共场所用光敏电阻制作光控开关来控制照明系统，如图为电路原理图。图中，直流电源电动势为3V，内阻可不计，R为可变电阻，RG为光敏电阻，其在不同照度下的阻值如表（照度是描述光的强弱的物理量，光越强照度越大，lx是它的单位）。若控制开关两端电压升至2V时将自动开启照明系统，则以下说法正确的是 （　　） 照度/lx 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 电阻RG/kΩ 75 40 28 23 20 18 A．若将R接入电路的阻值调整为20kΩ，则当照度降低到1.0lx时启动照明系统 B．若要使照明系统在照度降低到0.8lx时启动，则要将R接入电路的阻值调整为46kΩ C．R接入电路的阻值不变时，照度越大，控制开关两端的电压越大 D．若要在光照更暗时启动照明系统，应将R接入电路的阻值调大 4. 如图所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为1：2，在副线圈的回路中分别接有电阻R和电容C，R＝360Ω。原线圈P、Q两端接在峰值电压为36V的正弦交流电源上，图中交流电压表、交流电流表均为理想电表。下列说法正确的是（　　） A．电压表的示数为72V B．电容C的耐压值小于72V C．R消耗的功率为7.2W D．电流表的示数为0.28A 5. 如图所示为一家用漏电开关的简易原现图，下列说法正确的是（　　） A．当无漏电时，零序电流互感器上线圈内的磁通量不为零 B．当出现漏电时，零序电流互感器上线圈内的磁通量为某一恒定值 C．当无漏电时，零序电流互感器上线圈中有感应电流 D．当出现漏电时，零序电流互感器上线圈中产生感应电流 6. 如图所示，导线框绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动，产生的交变电动势e＝110sin100πt，导线框与理想升压变压器相连进行远距离输电。输电线路的电流为2A，输电线路总电阻为25Ω，理想降压变压器副线圈接入一台电动机，电动机恰好正常工作，且电动机两端的电压为220V，电动机的功率为1100W，导线框及其余导线电阻不计，不计一切摩擦，则（　　） A．图示位置线圈的磁通量变化率为0 B．升压变压器原副线圈的匝数比为1：5 C．线框转动一圈过程中克服安培力做功24J D．若电动机突然卡住而不能转，输电线上的损耗功率将减小 7. 如图甲所示，手摇式发电机是我们教学中常用的演示工具，它的简化图如图乙所示．该手摇式交流发电机的矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕中轴线OO′以恒定角速度ω转动，产生的交流电通过M、N与外电路连接，已知矩形线圈的面积为S，匝数为n，线圈总电阻为r，外电路电灯的电阻为R，电压表为理想交流电表．线圈平面由平行于磁场方向的位置转过90°的过程中（　　） A．电压表V的示数为nBSω B．通过灯泡的电荷量为 C．电灯中产生的焦耳热为 D．位于中性面位置时线圈中的电流为 8. 某小型电站用两根单位长度电阻为2.5×10﹣4Ω/m的电缆直接向10公里外的山区送电，已知其输出电功率是1.2×106kW。现用200kV电压输电，则下列说法正确的是（　　） A．输电线上输送的电流大小为4×104A B．输电线上由电阻造成的损失电压为30kV C．若改用500kV电压输电，根据欧姆定律，输电电流变为原来的2.5倍 D．若改用50kV电压输电，则输电线上损失的功率为8×106kW 9. 汽车的“点火线圈”实际上是一个变压器，低压直流通过一个开关输入初级线圈，在开关断开或闭合的瞬间，将会在次级线圈中产生脉冲高电压形成电火花。图1和图2分别是初级线圈、次级线圈电压随时间变化的图像，则（　　） A．t1时刻开关刚断开 B．次级线圈的匝数比初级线圈要多 C．t2至t3间穿过次级线圈的磁通量为零 D．开关断开与闭合瞬间次级线圈产生的感应电动势方向相同 10. 如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1：n2＝10：1，b是原线圈的中心抽头，S为单刀双掷开关，定值电阻R＝10Ω．从某时刻开始在原线圈c、d两端加上如图乙所示的交变电压，则下列说法中正确的是（　　） A．当S与a连接后，t＝0.01 s时理想电流表示数为零 B．当S与a连接后，理想电流表的示数为2.2A C．当S由a拨到b后，原线圈的输入功率变为原来的2倍 D．当S由a拨到b后，副线圈输出电压的频率变为25Hz 11. 如图甲所示，矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴在匀强磁场中匀速转动，输出交流电的电动势图象如图乙所示，经原副线圈的匝数比为1：10的理想变压器给一个灯泡供电如图丙所示，副线圈电路中灯泡额定功率为22W．现闭合开关，灯泡正常发光。则（　　） A．t＝0.01s时刻穿过线框回路的磁通量为零 B．交流发电机的转速为100r/s C．变压器原线圈中电流表示数为1A D．灯泡的额定电压为220V 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第8讲 电路分析问题 本章在高考中往往不会单独考查电路知识，而更倾向于通过实验来检验学生对电路知识的掌握 程度。实验原理的理解、仪器的选择、电路的分析都是高考的重点内容。其中，测量电阻的实验、测量电源电动势和内阻的实验，以及电路设计等创新性实验，是高考命题的热点。 一、理清直流电路知识体系 二、正弦交变电流“四值”的理解与应用 三、理想变压器和远距离输电 1.明确变压器各物理量间的制约关系 2.明辨远距离输电过程的3个问题 (1)输电线上的电流：I＝＝。 (2)电压损耗：输电线路上I2＝IR＝I3，总电阻R导致的电压损耗UR＝U2－U3＝IRR。输送电压一定时，用电器增多，则降压变压器的输出电流变大，输电线上的电流增大，电压损耗增大。 (3)输电线上损失的功率：P损＝I2R线＝R线＝＝U损I。输电线上的损失功率必须与输电线上的电流和电压相对应，不要把输电线上的输电电压U和输电导线上损失的电压ΔU相混淆，不能用公式P＝计算输电线上损失的功率。 四、方法指导 （1）两种物理思想 1.等效思想：等效电路、等效电源； 2.守恒思想：理想变压器的输入功率等于输出功率。 （2）直流电路动态分析的常用方法 　基本思路为“部分→整体→部分”。 题型1选考真题探秘 1. （2022•浙江）某节水喷灌系统如图所示，水以v0＝15m/s的速度水平喷出，每秒喷出水的质量为2.0kg。喷出的水是从井下抽取的，喷口离水面的高度保持H＝3.75m不变。水泵由电动机带动，电动机正常工作时，输入电压为220V，输入电流为2.0A。不计电动机的摩擦损耗，电动机的输出功率等于水泵所需要的输入功率。已知水泵的抽水效率（水泵的输出功率与输入功率之比）为75%，忽略水在管道中运动的机械能损失，则（　　） A．每秒水泵对水做功为75J B．每秒水泵对水做功为225J C．水泵输入功率为440W D．电动机线圈的电阻为10Ω 【解答】解：AB、水泵的输出功率P出 解得P出＝300W，即做功为300J，故AB错误； C、由水泵的抽水效率关系75%P入＝P出 解得P入＝400W，故C错误； D、P内＝P总﹣P入＝UI﹣P入 又P内＝I2R 解得R＝10Ω，故D正确。 故选：D。 2. （2022•浙江）风力发电已成为我国实现“双碳”目标的重要途径之一。如图所示，风力发电机是一种将风能转化为电能的装置。某风力发电机在风速为9m/s时，输出电功率为405kW，风速在5～10m/s范围内，转化效率可视为不变。该风机叶片旋转一周扫过的面积为A，空气密度为ρ，风场风速为v，并保持风正面吹向叶片。下列说法正确的是（　　） A．该风力发电机的输出电功率与风速成正比 B．单位时间流过面积A的流动空气动能ρAv2 C．若每天平均有1.0×108kW的风能资源，则每天发电量为2.4×109kW•h D．若风场每年有5000h风速在6～10m/s范围内，则该发电机年发电量至少为6.0×105kW•h 【解答】解：AB、叶片旋转所形成的圆面积为A 单位时间内流过该圆面积的空气柱体积为 V＝S•vt＝Av×1＝Av 空气柱的质量为 m＝ρ•V＝ρAv 空气柱的动能为 EkρAv•v2ρAv3 设转化效率为η，转化成的电能为E＝η•EkηρAv3 p1ηρAv3，则该风力发电机的输出电功率与风速的三次方成正比；故AB错误； C、由B选项可知 η 设每天发电时间为t 每天发电量约为W＝η•pt＝η×1.0×108kW×24h＝2.4η×109kW•h＜2.4×109kW•h，故C错误。 D、由题意可知某风力发电机在风速为9m/s时，输出电功率为405kW 由p1ηρAv3 p1＝120kW 若风场每年有5000h风速在6～10m/s的风能资源，则该发电机年发电量至少为 E＝p1•t＝120kW×5000h＝6.0×105kW•h，故D正确； 故选：D。 3. （2024•浙江）如图所示，边长为1m、电阻为0.04Ω的刚性正方形线框abcd放在匀强磁场中，线框平面与磁场垂直。若线框固定不动，磁感应强度以均匀增大时，线框的发热功率为P；若磁感应强度恒为0.2T，线框以某一角速度绕其中心轴OO′匀速转动时，线框的发热功率为2P，则ab边所受最大的安培力为（　　） A．N B．N C．1N D．N 【解答】解：线框不动时，根据法拉第电磁感应定律可得感应电动势为： 感应电流为： 发热功率P为：P＝I2R＝2.52×0.04W＝0.25W 当磁感应强度恒为B＝0.2T，线框以角速度ω匀速转动时，线框中产生正弦式交变电流，设电流的有效值为I有，由题意可得： ，解得： 设电流的最大值为Im，则有：，解得：Im＝5A 当ab边的线速度方向与磁感线垂直时，线框中的电流为最大值，此时ab边所受安培力最大，可得ab边所受最大的安培力为：Fm＝BImL＝0.2×5×1N＝1N，故ABD错误，C正确。 故选：C。 4. （2024•浙江）如图为某燃气灶点火装置的原理图。直流电经转换器输出u＝5sin100πt（V）的交流电，经原、副线圈匝数分别为n1和n2的变压器升压至峰值大于10kV，就会在打火针和金属板间引发电火花，实现点火。下列正确的是（　　） A． B． C．用电压表测原线圈两端电压，示数为5V D．副线圈输出交流电压的频率是100Hz 【解答】解：AB．原线圈两端电压的有效值 根据电压匝数关系有 变压器副线圈电压的峰值 由于 故代入数据解得 故A错误，B正确； C．用电压表测原线圈两端电压，电压表测的是有效值，则示数为 故C错误； D．变压器不改变频率，根据 代入数据解得 f＝50Hz 则副线圈输出交流电压的频率是50Hz，故D错误。 故选：B。 5. （2023•浙江）我国1100kV特高压直流输电工程的送电端用“整流”设备将交流变换成直流，用户端用“逆变”设备再将直流变换成交流。下列说法正确的是（　　） A．送电端先升压再整流 B．用户端先降压再变交流 C．1100kV是指交流电的最大值 D．输电功率由送电端电压决定 【解答】解：AB、变压器只能改变交流电的电压，所以送电端要先升压再整流，用户端要先变交流再降压，故A正确，B错误； C、1100kV指的是直流电的电压，故C错误； D、根据变压器的工作原理可知，输电功率由用户端的功率决定，故D错误； 故选：A。 题型2直流电路的分析与计算 6. （2024•镇海区校级模拟）如图甲所示，杭州亚运村启用一款公共座椅，该座椅安装了嵌入式无线充电器，其无线充电功能支持多种充电协议。充电器下方铭牌如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．该充电器以最大输出功率输出时，输出电压为21V B．交流供电电路中电压偶有波动，该充电器允许输入电压的峰值为240V C．某电池容量为5000mAh，使用5V﹣3A协议充电，电池由完全耗尽到充满，大约需要1.7h D．某电池容量为5000mAh，使用5V﹣3A协议充电，电池由完全耗尽到充满，无线充电器输出的电能为9000J 【解答】解：A、根据输出功率P＝UI可知，充电器最大输出功率为65W，对应的是“20V﹣3.25A”输出，即输出电压为20V，故A错误； B、由图乙可知，充电器输入最大电压有效值为240V，对应峰值为UmU240V≈339.4V，故B错误； C、根据q＝It可得电池由完全耗尽到充满，大约需要时间为，故C正确； D、电池的容量是5000mAh，即q＝5000×10﹣3×3600C＝1.8×104C 电池由完全耗尽到充满，无线充电器输出的电能为W＝qU＝1.8×104×5J＝9×104J，故D错误。 故选：C。 7. （2024•镇海区校级模拟）半导体薄膜压敏传感器所受压力越大其电阻越小，利用这一特性设计成苹果大小自动分拣装置如图所示，装置可选出单果质量大于一定标准的苹果。O1为固定转动轴，苹果通过托盘秤时作用在杠杆上从而使压敏传感器R1受到压力，R2为可变电阻。当放大电路的输入电压大于某一个值时，电磁铁工作将衔铁吸下并保持此状态一小段时间，苹果进入通道2，否则苹果将进入通道1。下列说法正确的是（　　） A．选出的质量大的苹果将进入通道1 B．若将R2的电阻调大，将挑选出质量更大的苹果 C．若电源E1内阻变大，将挑选出质量更大的苹果 D．若电源E1电动势变大，将挑选出质量更大的苹果 【解答】解：A、质量大的苹果对压敏传感器R1的压力大，压敏传感器R的阻值小，电路中的电流大，则电阻R2的电压大，即放大电路的输入电压大于某一个值，电磁铁工作将衔铁吸下，苹果将进入通道2，故A错误； B．将R2的电阻调大，则电阻R2的电压变大，则质量较小的苹果更容易使放大电路的输入电压大于某一个值，从而进入通道2，即将挑选出质量更小的苹果，故B错误； C．电源E1内阻变大，则电阻R2的电压变小，要达到某一临界值，则需要减小压敏传感器R1的阻值，增大电路中的电流，从而使电阻R2的电压达到临界值，则需要增大对压敏传感器R1的压力，即将挑选出质量更大的苹果，故C正确； D．电源E1电动势变大，则电阻R2的电压变大，则质量较小的苹果更容易放大电路的输入电压，大于某一个值，从而进入通道2，即将挑选出质量更小的苹果，故D错误； 故选：C。 8. （2024•浙江二模）华为在2023年10月发布了一款据称可实现“一秒一公里”的全液冷超级充电桩，其最大输出电流为600A，充电电压范围为200V至1000V，并且该充电桩能根据很多电动汽车车型的充电需求智能分配所需充电功率。某天，小振开着自己的某款电动汽车来这种充电站体验，其车总质量为1.6t，所用电池组规格为“360V，150A•h”（内阻不能忽略），车上显示屏显示此次充电电量由30%充到80%用时10分钟，本次充电共消费60元（充电桩计费规则为每度电2元）。经他几天实测，显示屏电量由80%下降到50%共行驶了120公里，已知他的车行驶时的阻力为车重的0.02倍，则（　　） A．充电桩上标识的“600kW”表示给各车充电时的平均功率 B．小振本次充电的平均功率约为300kW C．小振本次充电的充电效率约为90% D．小振汽车电机将电能转化为机械能的效率约为40% 【解答】解：A．根据最大充电电流与最大充电电压可知最大功率Pmax＝UmaxImax＝1000×600W＝600kW。600kW指的是最大充电功率，由于“充电桩能根据很多电动汽车车型的充电需求智能分配所需充电功率”，所以充电桩的平均充电功率必定小于最大功率，故A错误； B．由电池容量是“360V，150A•h”可知，将电量由30%充至80%时，电池所储存的电能W1＝360×150×3600×（80%﹣30%）J＝9.72×106J 充电的时间t＝10×60s＝600s 本次充电时的平均功率约为PW＝162kW，故B错误； C．本次充电共消费60元，则充电效率约为η1100%100%＝90%，本次充电共消费60元，故C正确； D．电动车的牵引力F＝f＝kmg＝0.02×1.6×103×10N＝320N 机械效率约为η266%，故D错误。 故选：C。 9. （2024•浙江模拟）江厦潮汐电站是中国第一座双向潮汐电站，在涨潮与落潮时均可发电，且一天中涨潮与落潮均有两次。电站总库容490万立方米，发电有效库容270万立方米，平均潮差5.08米。电站发电机组总装机容量3000千瓦，平均每昼夜发电15小时。该电站（　　） A．每年能提供的电能约为1.64×106kWh B．每年能提供的电能约为2.74×106kWh C．发电的效率约为29% D．发电的效率约为10% 【解答】解：AB．每年能提供的电能约为 故AB错误； CD．每次涨潮与落潮水的质量为 m＝ρV＝270×104×1×103kg＝2.7×109kg 一天中涨潮与落潮均有两次，一天发电的总能量为 发电的效率约为 故C正确，D错误。 故选：C。 10. （2024•温州三模）如图，电路中电源电动势8V、内阻0.5Ω，电流表内阻不计，R为定值电阻，M为电动机，P、Q两极板正对，间距为d。闭合开关S、S1，电流表示数为3.2A，电子从P板以速度v0垂直于极板射出，恰能到达两极板中央。再将S2闭合，稳定后电流表示数为4A。下列说法正确的是（　　） A．电动机M的输出功率为6W B．电动机M的绕线电阻为6Ω C．定值电阻R消耗的功率减小18W D．再让电子从P板以速度2v0垂直于极板射出，能到达Q板 【解答】解：AB、令闭合开关S、S1，电流表示数为I1，再将S2闭合，稳定后电流表示数为I2。 闭合开关S、S1时，根据闭合电路欧姆定律有 E＝I1（R+r），解得：R＝2Ω 再将S2闭合，稳定时，根据闭合电路欧姆定律有 E＝U2+I2r，解得路端电压为：U2＝6V 流过R的电流为IRA＝3A 电动机M的电流为IM＝I2﹣IR＝4A﹣3A＝1A 电动机M的输入功率为P入＝U2IM＝6×1W＝6W，则电动机M的输出功率为P出＝P入RM＜6W 电动机M的绕线电阻RMΩ＝6Ω，故AB错误； C、定值电阻R消耗的功率减小ΔPRR＝（3.22×2﹣32×2）W＝2.48W，故C错误； D、闭合开关S、S1时，路端电压为U1＝I1R＝3.2×2V＝6.4V 电子在极板间减速过程，由动能定理得：﹣e0 再将S2闭合，再让电子从P板以速度2v0垂直于极板射出，设电子到达Q板速度为v，由动能定理得： ﹣eU2 联立可得：mv2＝e（4U1﹣2U2）＝e×（4×3.2﹣2×6）＝0.8e＞0，则v＞0，所以电子能到达Q板，故D正确。 故选：D。 题型3交变电流的分析与计算 11. （2024•镇海区校级模拟）某些共享单车的内部有一个小型发电机，通过骑行者的骑行踩踏，可以不断地给单车里的蓄电池充电，蓄电池再给智能锁供电。小型发电机的发电原理可简化为图甲所示，矩形线圈abcd处于匀强磁场中，通过理想交流电流表与阻值为R的电阻相连。某段时间在骑行者的踩踏下，线圈绕垂直磁场方向的轴OO′匀速转动，图乙是线圈转动过程中穿过线圈的磁通量Φ随时间t变化的图像，则（　　） A．t＝0时刻线圈处于中性面位置 B．t1时刻，穿过线圈的磁通变化率为零，感应电动势为零 C．t2时刻电流表示数为0，t3时刻电流表的示数最大 D．t4时刻电流方向发生改变，线圈转动一周，电流方向改变两次 【解答】解：A．由图乙可知，t＝0时刻穿过线圈的磁通量为0，则线圈与中性面垂直，故A错误； B．由图乙可知t1时刻，穿过线圈的磁通量最大，此时磁通量的变化率为零，感应电动势为零，故B正确； C．电流表的示数为回路中电流的有效值，而回路中电流的有效值不变，故C错误； D．由图乙可知t4时刻磁通量为零，此时磁通量的变化率最大，即感应电动势最大，感应电流最大，此时电流方向不发生改变，而线圈转动一周，电流方向改变两次，故D错误。 故选：B。 12. （2024•台州二模）如图甲所示是电机的示意图。如图乙所示，将两个完全相同的电机正对放置，用直杆连接两个电机的转轴，电机M1与电源相连，电机M2与毫安表相连。先闭合开关S1，再闭合开关S2，发现毫安表指针发生偏转。下列说法正确的是（　　） A．电机M1相当于发电机 B．毫安表指针会在中央零刻度的左右晃动 C．闭合开关S2瞬间，电机M1转动变快，其线圈发热明显 D．将电机M1和M2的磁极N、S都交换，毫安表的指针偏转方向不变 【解答】解：A、据图乙可知，左边的电路有电源，当乙电路闭合后，M1会转动，说明乙是电动机，电动机是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理制成的，电能转化为机械能，故A错误； B、M1转动同时会带动M2转动，由于电动机内部是有磁场和线圈组成，所以M2在M1的带动下，线圈会做切割磁感线运动，故M2相当于一个发电机，发电机是根据电磁感应现象制成的，机械能转化为电能，由于M2切割磁感线方向不变，产生的感应电流方向不变，为直流电，所以毫安表指针不会在中央零刻度的左右晃动，故B错误； C、闭合开关S2瞬间，电机M1转动变慢，故C错误； D、将电机M1的磁极N，S交换，M2切割磁感线方向改变，同时M2的磁极N，S交换，则感应电流方向不变，毫安表的指针偏转方向不变，故D正确。 故选：D。 13. （2023•浙江模拟）单匝闭合矩形线框电阻为R，在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，穿过线框的磁通量Φ与时间t的关系图像如图所示。下列说法正确的是（　　） A．时刻线框平面与中性面垂直 B．线框的感应电动势最大值为 C．线框转一周外力所做的功为 D．从t＝0到t过程中线框的平均感应电动势为 【解答】解：A、由图像得，时刻，磁通量最大，线框平面位于中性面，故A错误； B、角速度ω 感应电动势的最大值Em＝BSω＝Φmω 故B错误； C、感应电动势的有效值E 根据功能关系可知，线框转一周外力所做的功等于回路中产生的焦耳热，则有：W＝Q 故C正确； D、从t＝0到t过程中线框的平均感应电动势： 故D错误。 故选：C。 14. （2022•浙江模拟）2016年底以来，共享单车风靡全国各大城市。图甲为某品牌共享单车第一代产品，单车的内部有一个小型发电机，通过骑行者的骑行踩踏，不断地给单车里的蓄电池充电，蓄电池再给智能锁供电。单车内小型发电机发电原理可简化为图乙所示，矩形线圈abcd的面积为0.001m2，共有100匝，线圈总电阻为1Ω，线圈处于磁感应强度大小为的匀强磁场中，可绕与磁场方向垂直的固定对称轴OO′转动，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路阻值为9Ω电阻连接，不计交流电流表的内阻。在外力作用下线圈以10πrad/s的角速度绕轴OO′匀速转动时，下列说法中正确的是（　　） A．交流电流表的示数是0.002A B．电阻R的发热功率是0.4W C．该交流发电机产生的交流电的周期为0.2s D．当线圈平面和磁场方向平行时，线圈中的感应电流为零 【解答】解：AB、线圈产生的最大感应电动势为Em＝NBSω＝100 V＝2V，有效值为E2V，根据闭合电路的欧姆定律可知I0.2A，电阻R产生的热功率为P＝I2R＝0.36W，故AB错误。 C、交流电的周期T0.2s，故C正确。 D、当线圈平面和磁场方向平行时，线圈中的感应电流最大，故D错误。 故选：C。 15. （2022•宁波模拟）学了发电机的原理后，小明所在的研究小组设计了如下的方案，边长为L的正方形金属框，以恒定角速度ω绕水平轴OO′转动，仅在OO′轴的右侧存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B，线圈外部连有阻值为R的电阻，其它电阻不计。则金属框转动一周（　　） A．电阻R上通过的电流方向不变 B．线圈产生的感应电动势的有效值为BωL2 C．电阻R上通过的电量是 D．电阻R上产生的焦耳热是 【解答】解：A、图中线圈所在的平面垂直磁场方向，是中性面，线圈经过中性面时，电流方向变化，金属框转动一周的时间内，经过两次中性面，所以电流方向变化两次，故A错误； B、线圈中产生的电流是正弦式交流电，线圈产生的感应电动势的最大值为：，所以有效值为，故B错误； C、因为在金属框转动一周的过程中，金属框磁通量的变化量为0，根据公式可知，电阻R上通过的电荷量为零，故C错误； D、电阻R上产生的焦耳热为，其中周期，则，故D正确； 故选：D。 题型4交变电流的产生与变压器 16. （2024•浙江二模）在匀强磁场中有一不计电阻的矩形线圈，绕垂直磁场的轴匀速转动，产生如图甲所示的正弦交流电，把该交流电接在图乙中理想变压器的A、B两端，电压表和电流表均为理想电表，Rt为热敏电阻（温度升高时其电阻减小），R为定值电阻．下列说法正确的是（　　） A．在t＝0.01s，穿过该矩形线圈的磁通量为零 B．变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为u＝36sin50πt（V） C．Rt处温度升高时，电压表V1、V2示数的比值不变 D．Rt处温度升高时，电流表的示数变大，变压器输入功率变大 【解答】解：AB、原线圈接的图乙所示的正弦交流电，由图知最大电压36V，周期0.02s，故角速度是ω＝100π，u＝36 sin100πt（V），当t＝0.01s时，u＝0，此时穿过该线圈的磁通量最大，故AB错误； C、R1处温度升高时，原副线圈电压比不变，但是V2不是测量副线圈电压，R1温度升高时，阻值减小，电流增大，则R2电压增大，所以V2示数减小，则电压表V1、V2示数的比值增大，故C错误； D、R1温度升高时，阻值减小，电流增大，而输出电压不变，所以变压器输出功率增大，而输入功率等于输出功率，所以输入功率增大，故D正确； 故选：D。 17. （2024•浙江二模）如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为2：1，原线圈通过灯泡L1与正弦式交流电源相连，电源电压恒定，副线圈通过导线与灯泡L2和L3相连，三个灯泡规格完全相同。开始时三个灯泡都能发光，工作一段时间后L3灯丝被烧断，若不考虑灯丝电阻随温度变化的情况，下列说法正确的是（　　） A．都能发光时三个灯泡的亮度不相同 B．L3灯丝被烧断后灯泡L1变亮 C．L3灯丝被烧断后灯泡L2变亮 D．L3灯丝被烧断后变压器输入功率不变 【解答】解：A．三个灯泡规格完全相同，三个灯泡都在发光时，设通过L2和L3的电流均为I，则副线圈的电流为2I，由于原、副线圈匝数比为2：1，所以原、副线圈中的电流之比为1：2，故通过L1的电流也为I，故三个灯泡的亮度相等，故A错误； B．灯泡L3灯丝烧断后，副线圈回路电阻R副变大，根据变压器的等效电阻为： 等效电路如图所示： 可知，R等电阻变大，电源电压恒定，则原线圈电流减小，灯泡L1变暗，故B错误； C．原线圈电流减小，电源电压恒定，由于输入电流变小，灯泡L1两端的电压减小，原线圈两端电压增大，匝数比不变，故副线圈两端电压增大，所以灯泡L2变亮，故C正确； D．由于R副变成原来的两倍，故R等也变成原来的两倍，即变压器的等效电阻由2R变成4R，故原线圈的电压由增大为，故原线圈的输入功率不相等，故D错误。 故选：C。 18. （2024•浙江模拟）如图所示，左侧圆环匝数为N，电阻为R0，半径为r，内部充满磁场，磁场变化规律为B＝B0cosωt。左右线圈匝数之比为k，且右侧回路内有一阻值R＝2R0的电阻R。下列说法正确的是（　　） A．圆环中感应电动势的最大值为 B．在一个周期内，电阻R上产生的焦耳热为 C．时，从上向下看，圆环中电流沿逆时针方向 D．k＝2时，R上消耗功率最大 【解答】解：A.圆环中感应电动势为 感应电动势的最大值，故A错误； B.电动势有效值 根据闭合电路欧姆定律得 E＝I1R0+U1 根据理想变压器原副线圈电压电流与匝数关系 副线圈欧姆定律得 在一个周期内，电阻R上产生的焦耳热为 联立解得 故B正确； C. 时，向下的磁场逐渐减弱，由楞次定律可知，从上向下看，圆环中电流沿顺时针方向，故C错误； D.根据 可得 则当 时，R上消耗功率最大，故D错误。 故选：B。 19. （2024•乐清市校级三模）新能源汽车无线充电技术的优点包括安全可靠、充电场地的空间利用率高、智能化程度高、维护和管理方便等。图甲为某国产品牌汽车无线充电装置，供电线圈固定在地面，受电线圈固定在汽车底盘上，当两个线圈靠近时可实现无线充电，其工作原理如图乙所示。某课外学习小组查阅资料得知，当输入端ab接上380V正弦交流电后，电池系统cd端的电压为600V，电池系统的电流为20A。若不计线圈及导线电阻，下列说法正确的是（　　） A．为保护受电线圈不受损坏，可以在车底板加装金属护板 B．若输入端ab接上380V直流电，也能正常充电 C．供电线圈和受电线圈匝数比可能为19：30 D．ab端的输入功率大于12kW 【解答】解：A.金属护板会影响电能的传输，应加装非金属护板，故A错误； B.只有变化的电流才能发生电磁感应现象，实现电能的传输，直流电不会产生电磁感应现象，故B错误； C.电池系统cd端的电压为600V，若供电线圈和受电线圈匝数比为19：30，则供电电压U1＝600V＝380V，但是电阻R1有一部分分压，故ab此时应大于380V，故C错误； D.电池的功率为P＝600×20W＝12000W＝12kW，由于存在定值电阻，定值电阻也有电功率消耗，故ab端的输入功率大于12kW，故D正确。 故选：D。 20. （2024•镇海区校级三模）如图甲所示为汽车的传统点火装置，称之为蓄电池点火系统。此装置的核心部件是一个变压器，该变压器的原线圈通过开关连接到12V的蓄电池上，副线圈连接到火花塞的两端。在开关闭合或断开的瞬间，将会在副线圈中产生脉冲高电压形成电火花，点燃可燃混合气体。图乙和图丙分别是原线圈、副线圈电压随时间变化的图像，则下列说法正确的是（　　） A．原线圈的匝数比副线圈的匝数多 B．t2至t3间穿过副线圈的磁通量为零 C．开关断开与闭合瞬间副线圈产生的感应电动势方向相同 D．开关断开时比开关闭合时，更容易点燃混合气体 【解答】解：A、依题意可知，该变压器为升压变压器，所以副线圈的匝数比原线圈的匝数多，故A错误； B、由图乙可知，t2至t3间原线圈有电流流过，产生恒定磁场，则穿过副线圈的磁通量不为零，故B错误； C、由图丙可知，开关断开与闭合瞬间副线圈产生的感应电动势方向相反，故C错误； D、由图丙可知，开关断开时比开关闭合时，副线圈产生的电压更高，更容易点燃混合气体，故D正确。 故选：D。 题型5远距离输电 21. （2024•浙江模拟）如图所示为高压输电电路图，发电站输送的电压为u＝Umsin50πt，变压器为理想变压器。将两个相同的电压互感器甲和乙分别接入远距离输电线路的前后端，电流互感器接入远距离输电线路。电压互感器的原、副线圈匝数比为k：1，电流互感器的原、副线圈匝数比为1：k，且k＞100。高压输电线路正常工作时，电压互感器甲、乙的示数分别为U1、U2，电流互感器的示数为I。则（　　） A．用户使用的电流是频率为50Hz的交流电 B．该远距离输电线路上的电阻为 C．该远距离输电线路上损耗的功率为k2I（U1﹣U2） D．该远距离输电线路上的电流为 【解答】解：A、根据u＝Umsin50πt可知ω＝50πrad/s，则用户使用的电流是频率为，故A错误； BD、对于电压互感器甲，可知远距离输电线路前端电压满足：，即U前＝kU1 对于电压互感器乙，可知远距离输电线路后端电压满足：，即U后＝kU2 对于电流互感器，可知远距离输电线路中的电流满足：，则该远距离输电线路上的电流为：I线＝kI 则该远距离输电线路上的电阻为r，故BD错误； C、该远距离输电线路上损耗的功率为P损＝I线2r＝（kI）2•k2I（U1﹣U2），故C正确。 故选：C。 22. （2024•温州三模）新安江水库蓄水后，水位落差可达55m，如图所示。已知落差处流量为5×105kg/s的水流冲击水轮机发电，水流减少的机械能80%转化为电能。发电机输出电压为11kV，水电站到用户之间采用220kV高压进行远距离输电，输电线上损耗的功率不超过输送功率5%，用户所需电压为220V。变压器视为理想变压器，下列说法正确的是（　　） A．升压变压器原、副线圈匝数比为1：20 B．发电机的输出功率为2.75×105kW C．输电线上电阻不能超过110Ω D．降压变压器原、副线圈匝数比为1000：1 【解答】解：A.升压变压器原副线圈匝数比为，故A正确； B.根据题意，发电机的输出功率P80%，代入Q＝5×105kg/s，h＝55m，解得P＝2.2×105kW，故B错误； C.输电线上的电流为I2A＝1000A，输电线上损耗的功率为P损＝P×5%＝2.2×105×5%kW＝1.1×104kW，又P损＝I2R，解得R＝11Ω，则输电线上电阻不能超过11Ω，故C错误； D.由于输电线电压损失，使得降压变压器输入电压小于220kV，输出电压为220V，则原副线圈匝数比小于1000：1，故D错误。 故选：A。 23. （2024•绍兴二模）特高压是指±800kV及以上的直流电和1000kV及以上的交流电的电压等级，该技术具有输送容量大、距离远、效率高和损耗低等优越性，是世界上最先进的输电技术之一。保证输电功率不变的情况下将输电电压从交流500kV的超高压变为交流1000kV的特高压，在两次输电过程中，下列说法正确的是（　　） A．“1000kV”指的是交流电的峰值 B．输电线上的电流变为原来的2倍 C．输电线上的电能损耗降为原来的 D．用户获得的功率一定为原来的4倍 【解答】解：A、“1000kV”指的是交流电的有效值，故A错误； B、根据I求出输电线上的电流，与输送的电压成反比，即输电线上的电流将变为原来的，故B错误， C、当以不同电压输送时，有P＝U1I1＝U2I2，而在线路上损失的功率为ΔP＝I2R可知，损失的功率与电压的平方成反比，即ΔP1：ΔP2＝4：1 所以输电线上损失的功率降为原来的．故C正确； D、输电过程中损失的功率相对于输送的功率是较小的，提高输送的电压，输电线上损耗的功率减小，用户得到的功率增大，但不是增大到原来的4倍，故D错误； 故选：C。 24. （2024•杭州二模）如图，有一小型水电站发电机的输出功率为50kW，发电机的输出电压为250V。通过升压变压器升压后向远处输电，输电电压为10kV，输电线的总电阻R为10Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220V，两变压器均视为理想变压器，下列说法正确的是（　　） A．升压变压器原、副线圈的匝数之比为1：400 B．输电线上损失的功率为250W C．降压变压器原、副线圈中的电流之比为995：22 D．图中与灯泡串联的“250V，1000μF”的电容器一定会被击穿 【解答】解：A．由升压变压器的电压关系 解得 故A错误； B、发电机的功率： P＝U1I1 得发电机输出的电流为I1＝200A 由升压变压器的电流关系 解得I2＝5A 输电线上损失的功率P线R 解得P线＝250W 故B正确； C．输电线上损失的电压 ΔU＝I2R 解得ΔU＝50V 则U3＝U2﹣ΔU＝10000V﹣50V＝9950V 由降压变压器的电压关系 解得 由变压器的电流关系 可知降压变压器原、副线圈中的电流之比为22：995 故C错误； D．灯泡两端的电压为220V，电容器与灯泡串联，电压不一定会达到耐压值，故D错误； 故选：B。 25. 随着经济发展，用电需求大幅增加，当电力供应紧张时，有关部门就会对部分用户进行拉闸限电。如图是远距离输电的原理图，假设发电厂输出电压恒定不变，输电线的电阻为R，两个变压器均为理想变压器。在某次拉闸限电后（假设所有用电器可视为纯电阻）电网中数据发生变化，下列说法正确的是（　　） A．降压变压器的输出电压U4减小了 B．升压变压器的输出电流I2增加了 C．输电线上损失的功率减小了 D．发电厂输出的总功率增加了 【解答】解：AB、拉闸限电后，用电器减少，用户并联支路减少，用户端总电阻增加，降压变压器副线圈电流I4减小，降压变压器原副线圈匝数不变，则降压变压器原线圈电流减小，即I2＝I3减小，输电线电阻不变而输电线电流减小，则输电线上的电压损失ΔU减小，由于发电厂输出电压U1恒定，输送电压U2也恒定，根据U2＝ΔU+U3可知U3增加，U4也增加，故AB错误； C、输电线损失的功率ΔPR，I2减小而R不变，则输电线上损失的功率减小了，故C正确； D、I2减小，I1也随着减小，发电厂输出电压U1恒定，所以发电厂输出总功率P＝U1I1减小，故D错误。 故选：C。 1. 如图为某国产新能源汽车铭牌，该车驱动电机的额定功率为80kW（输出功率），充电器的充电效率为90%，从零电量充到额定容量的80%，正常充电需要8h，超快充状态下仅需0.4h。下列说法正确的是（　　） A．驱动电机正常工作时的电流约为231A B．超快充时的电功率为正常充电时电功率的18倍 C．从零电量充80%的电需要消耗约72kW•h的电能 D．汽车在水平面加速过程中，若实际功率保持不变，则加速度增大 【解答】解：A．驱动电机正常工作时线圈内阻会产生热量，驱动电机正常工作时的总功率不清楚，故无法计算驱动电机正常工作时的电流，故A错误； B．从零电量充到额定容量的80%，正常充电需要8h，超快充状态下仅需0.4h，根据平均功率公式 可知超快充时的电功率为正常充电时电功率的20倍，故B错误； C．从零电量充80%的电需要消耗约的电能为 故C正确； D．根据瞬时功率公式可得汽车牵引力为 可知汽车在水平面加速过程中，若实际功率保持不变，汽车牵引力减小，根据牛顿第二定律 F﹣f＝ma 可知加速度减小，故D错误。 故选：C。 2. “碳达峰”是指我国承诺2030年前，二氧化碳排放达到峰值后将逐步降低，不再增长，这一庄重承诺体现了我国的科技实力。其中节能减排的一条重要措施就是逐步将我国现有的约2亿只传统路灯替换成使用风能和太阳能的风光互补路灯，如图为某公司生产的风光互补LED路灯外形图和电路原理图。已知每燃烧一吨标准煤可以发电3000千瓦时，排放二氧化碳2.61吨，若将我国现有的40%的传统路灯替换成风光互补路灯，按每只传统路灯功率400瓦、每天工作10小时计算，这一条措施一年可减少二氧化碳的排放量约为（　　） A．2.5×1011吨 B．2.5×108吨 C．1×1011吨 D．1×108吨 【解答】解：400W的路灯一年消耗的电能为：W＝Pt＝0.4kW×10h×365＝1460kW•h，则每路灯1年可减小二氧化碳的排放量为：mt＝1.27t，40%路灯1×108t，故D正确，ABC错误。 故选：D。 3. 为了节能和环保，一些公共场所用光敏电阻制作光控开关来控制照明系统，如图为电路原理图。图中，直流电源电动势为3V，内阻可不计，R为可变电阻，RG为光敏电阻，其在不同照度下的阻值如表（照度是描述光的强弱的物理量，光越强照度越大，lx是它的单位）。若控制开关两端电压升至2V时将自动开启照明系统，则以下说法正确的是 （　　） 照度/lx 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 电阻RG/kΩ 75 40 28 23 20 18 A．若将R接入电路的阻值调整为20kΩ，则当照度降低到1.0lx时启动照明系统 B．若要使照明系统在照度降低到0.8lx时启动，则要将R接入电路的阻值调整为46kΩ C．R接入电路的阻值不变时，照度越大，控制开关两端的电压越大 D．若要在光照更暗时启动照明系统，应将R接入电路的阻值调大 【解答】解：A、若将R接入电路的阻值调整为20kΩ，当照度降低到1.0lx时，光敏电阻阻值为20kΩ，则控制开关两端的电压为1.5V，小于2V，所以，不能启动照明系统，故A错误； B、若要使照明系统在照度降低到0.8lx时启动，此时光敏电阻阻值为23kΩ，根据得R11.5kΩ，即要将R接入电路的阻值调整为11.5kΩ，故B错误； C、R接入电路的阻值不变时，照度越大，光敏电阻阻值越小，光敏电阻与照明系统并联的阻值越小，根据串联电路中电压与电阻成正比，可知，控制开关两端的电压越小，故C错误； D、在光照更暗时启动照明系统，此时光敏电阻阻值较大，光敏电阻与照明系统并联的阻值较大，控制开关两端的电压较大，所以，若要在光照更暗时启动照明系统，应将R接入电路的阻值调大，故D正确。 故选：D。 4. 如图所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为1：2，在副线圈的回路中分别接有电阻R和电容C，R＝360Ω。原线圈P、Q两端接在峰值电压为36V的正弦交流电源上，图中交流电压表、交流电流表均为理想电表。下列说法正确的是（　　） A．电压表的示数为72V B．电容C的耐压值小于72V C．R消耗的功率为7.2W D．电流表的示数为0.28A 【解答】解：A.原线圈电压的有效值U118V 根据，代入数据可得U2＝36V，故A错误； B.副线圈两端电压的峰值为36V＝72V，可知电容器的耐压值大于72V，故B错误； C.R消耗的功率PW＝7.2W，故C正确； D.流过电阻R的电流IA≈0.14A 由于电容器通交流，所以流过副线圈的电流I2＞0.14A 根据可知流过原线圈的电流I1＞0.28A，故D错误； 故选：C。 5. 如图所示为一家用漏电开关的简易原现图，下列说法正确的是（　　） A．当无漏电时，零序电流互感器上线圈内的磁通量不为零 B．当出现漏电时，零序电流互感器上线圈内的磁通量为某一恒定值 C．当无漏电时，零序电流互感器上线圈中有感应电流 D．当出现漏电时，零序电流互感器上线圈中产生感应电流 【解答】解：AC、零序电流互感器线圈内的磁通量，是由火线和零线中的电流共同产生的，当无漏电时候，火线和零线中电流等大反向，根据安培定则可知，在互感器线圈内的磁通量始终为零，线圈中无感应电流，故AC错误； BD、当出现漏电时，火线与零线中电流不等大，在互感器线圈内的磁通量不为零，但由于是交流电，因此磁通量并非恒定值，由于互感器上的磁通量时刻发生变化因而产生感应电流，通过电路触动开关动作机构，使得电路中断电，故B错误，D正确。 故选：D。 6. 如图所示，导线框绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动，产生的交变电动势e＝110sin100πt，导线框与理想升压变压器相连进行远距离输电。输电线路的电流为2A，输电线路总电阻为25Ω，理想降压变压器副线圈接入一台电动机，电动机恰好正常工作，且电动机两端的电压为220V，电动机的功率为1100W，导线框及其余导线电阻不计，不计一切摩擦，则（　　） A．图示位置线圈的磁通量变化率为0 B．升压变压器原副线圈的匝数比为1：5 C．线框转动一圈过程中克服安培力做功24J D．若电动机突然卡住而不能转，输电线上的损耗功率将减小 【解答】解：A、图示位置线圈平面与磁场方向平行，感应电动势最大，磁通量变化率最大，故A错误； B、升压变压器原副线圈电压有效值为：U1V＝110V，设升压变压器副线圈电压为U2，则有：U2I2＝PMR线，其中I2＝2A，R线＝25Ω，解得：U2＝600V，则升压变压器原副线圈匝数比为：n1：n2＝U1：U2＝110：600＝11：60，故B错误； C、线框转动一圈过程中克服安培力做功等于整个电路中消耗的电能，则有：E电＝U2I2T，其中T0.02s，代入数据解得：E电＝24J，故C正确； D、若电动机突然卡住而不能转，电动机不再产生反向电流，则通过电动机的电流增大，则输电线上的输电电流增大、输电线损耗功率将增大，故D错误。 故选：C。 7. 如图甲所示，手摇式发电机是我们教学中常用的演示工具，它的简化图如图乙所示．该手摇式交流发电机的矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕中轴线OO′以恒定角速度ω转动，产生的交流电通过M、N与外电路连接，已知矩形线圈的面积为S，匝数为n，线圈总电阻为r，外电路电灯的电阻为R，电压表为理想交流电表．线圈平面由平行于磁场方向的位置转过90°的过程中（　　） A．电压表V的示数为nBSω B．通过灯泡的电荷量为 C．电灯中产生的焦耳热为 D．位于中性面位置时线圈中的电流为 【解答】解：A、线圈转动产生的最大感应电动势为Em＝nBSω，有效值为E，根据闭合电路的欧姆定律可得U，故A错误； B、通过的电荷量q＝nn，故B错误； C、线圈转动的周期T，电灯中产生的焦耳热Q，故C正确； D、当线圈由平行于磁场方向位置转过90°时，此时线圈位于中性面位置，产生的感应电动势为零，形成的感应电流为0，故D错误； 故选：C。 8. 某小型电站用两根单位长度电阻为2.5×10﹣4Ω/m的电缆直接向10公里外的山区送电，已知其输出电功率是1.2×106kW。现用200kV电压输电，则下列说法正确的是（　　） A．输电线上输送的电流大小为4×104A B．输电线上由电阻造成的损失电压为30kV C．若改用500kV电压输电，根据欧姆定律，输电电流变为原来的2.5倍 D．若改用50kV电压输电，则输电线上损失的功率为8×106kW 【解答】解：输电线总电阻为：R＝r×2L＝2.5×10﹣4Ω/m×2×10×103m＝5Ω A、由P＝UI可得，输电线上输送的电流大小为：，故A错误； B、由U＝IR可得，输电线上损失的电压大小为：ΔU＝IR＝6000A×5Ω＝30kV，故B正确； C、若改用500kV的输电电压，输电电流为：，输电电流变为原来的倍数为：2400÷6000＝0.4，故C错误； D、若改用50kV的电压输电压，输电电流为： 输电线损失的功率为：ΔP＝I2R＝（2.4×104A）2×5Ω＝2.88×106kW，故D错误。 故选：B。 9. 汽车的“点火线圈”实际上是一个变压器，低压直流通过一个开关输入初级线圈，在开关断开或闭合的瞬间，将会在次级线圈中产生脉冲高电压形成电火花。图1和图2分别是初级线圈、次级线圈电压随时间变化的图像，则（　　） A．t1时刻开关刚断开 B．次级线圈的匝数比初级线圈要多 C．t2至t3间穿过次级线圈的磁通量为零 D．开关断开与闭合瞬间次级线圈产生的感应电动势方向相同 【解答】解：A、由图1可知，t1 时刻，电压从零开始增大，所以t1 时刻，与初级线圈相连的开关刚闭合，故A错误。 B、设初级线圈电压为U1，匝数为n1，次级线圈电压为U2，匝数为n2，由图象数据可知（注意纵坐标单位），U2＞U1，根据得：n2＞n1，故B正确。 C、t2至t3间初级线圈的电流恒定，铁芯中的磁通量不变，次级线圈的磁通量不变，穿过次级线圈的磁通量的变化率为零，故C错误。 D、由图2可知，开关断开与闭合瞬间次级线圈产生的感应电动势方向相反，故D错误。 故选：B。 10. 如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1：n2＝10：1，b是原线圈的中心抽头，S为单刀双掷开关，定值电阻R＝10Ω．从某时刻开始在原线圈c、d两端加上如图乙所示的交变电压，则下列说法中正确的是（　　） A．当S与a连接后，t＝0.01 s时理想电流表示数为零 B．当S与a连接后，理想电流表的示数为2.2A C．当S由a拨到b后，原线圈的输入功率变为原来的2倍 D．当S由a拨到b后，副线圈输出电压的频率变为25Hz 【解答】解：由图象可知，电压的最大值为Um＝311V，交流电的周期为T＝2×10﹣2s，所以交流电的频率为f50Hz， A、交流电的有效值为U＝220V，根据电压与匝数程正比可知，副线圈的电压为U′＝22V， 根据欧姆定律得：I2.2A，电流表示数为电流的有效值，不随时间的变化而变化，当单刀双掷开关与a连接且t＝0.01s时，电流表示数为2.2A，故A错误，B正确； C、当单刀双掷开关由a拨向b时，原、副线圈的匝数比为5：1，根据电压与匝数成正比得副线圈的电压为原来的两倍，即44V， 根据功率P＝得副线圈输出功率变为原来的4倍，所以原线圈的输入功率变为原来的4倍，故C错误； D、变压器不会改变电流的频率，所以副线圈输出电压的频率为f＝50Hz，故D错误； 故选：B。 11. 如图甲所示，矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴在匀强磁场中匀速转动，输出交流电的电动势图象如图乙所示，经原副线圈的匝数比为1：10的理想变压器给一个灯泡供电如图丙所示，副线圈电路中灯泡额定功率为22W．现闭合开关，灯泡正常发光。则（　　） A．t＝0.01s时刻穿过线框回路的磁通量为零 B．交流发电机的转速为100r/s C．变压器原线圈中电流表示数为1A D．灯泡的额定电压为220V 【解答】解：A、由图乙可知，当0.01s时，感应电动势为零，则此时穿过线框回路的磁通量最大，故A错误； B、由图可知，交流电的周期为0.02s，则转速为：n50r/s，故B错误； C、原线圈输入电压为有效值为22V，则副线圈的电压为22V×10＝220V；由P＝UI可知，副线圈电流I2A＝0.1A，则由，求得I1＝1A；故C正确； D、灯泡正常发光，故额定电压为220V，故D错误； 故选：C。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$