选择7 恒定电流与交变电流-【模型与方法】2025届高考物理二轮复习热点题型归类

选择7 恒定电流与交变电流 考点内容 考情分析 考向一 电路的动态分析 高考对于这部分知识点主要以创设的情景或者模型进行命题，强化对物理基本概念、基本规律的考核试题的呈现形式丰富，提问角度设置新颖。 考向二 纯电阻电路和非纯电阻电路中的电功与电热 考向三 交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较 考向四 变压器及动态分析 远距离输电 1.思想方法 一、理清直流电路知识点体系 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 2.模型建构 一、直流电路的分析与计算 1.闭合电路的欧姆定律的三个公式 (1)E=U外+U内（任意电路）： (2)E=U外+I(任意电路)： (3)E=I(R+r)(纯电阻电路)： 2.动态电路分析的三种方法 （1）程序法 2、需要记住的几个结论 ①当外电路的任何一个电阻增大（或减小）时，整个电路的总电阻一定增大（或减小）。 ②若电键的通断使串联的用电器增多时，总电阻增大；若电键的通断使并联的用电器增多时，总电阻减小 ③用电器断路相当于该处电阻增大至无穷大，用电器短路相当于该处电阻减小至零。 （2）“串反并同”结论法 ①所谓“串反”，即某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小，反之则增大。 ②所谓“并同”，即某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大，反之则减小。 即：←R↑→ （3）极限法 因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑片分别滑至两个极端，让电阻最大或为零再讨论。 二、交变电流的产生和描述 1．公式法 利用E＝、U＝、I＝计算，只适用于正(余)弦式交变电流。 2．有效值的定义计算法(非正弦式电流) 计算时要抓住“三同”：“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”，列式求解，注意时间至少取一个周期或为周期的整数倍。 3．能量关系法 当有电能和其他形式的能转化时，可利用能的转化和守恒定律来求有效值。 三、变压器 1．理想变压器的基本关系式 (1)功率关系：P入＝P出。 (2)电压关系：＝。若n1>n2，为降压变压器；若n1<n2，为升压变压器。 (3)电流关系：只有一个副线圈时，＝；有多个副线圈时，U1I1＝U2I2＋U3I3＋…＋UnIn。 四、远距离输电 1．降低输电损耗的两个途径 减少输电损耗的理论依据：P损＝I2r。 (1)减小输电线的电阻：根据电阻定律r＝ρ，要减小输电线的电阻r，在输电距离一定的情况下，可采用减小材料的电阻率、增大导线的横截面积的方法。 (2)减小输电导线中的电流：在输电功率一定的情况下，根据P＝UI，要减小电流，必须提高输电电压。 2.远距离输电问题的分析方法 对高压输电问题，应按“发电机→升压变压器→远距离输电线→降压变压器→用电器”这样的顺序，或从“用电器”倒推到“发电机”一步一步进行分析。 3．远距离高压输电的几个基本关系(以下图为例) (1)功率关系：P1＝P2，P3＝P4，P2＝P损＋P3。 (2)电压、电流关系：＝＝，＝＝， U2＝ΔU＋U3，I2＝I3＝I线。 (3)输电电流：I线＝＝＝。 (4)输电线上损耗的电功率P损＝I线ΔU＝IR线＝2R线。 当输送的电功率一定时，输电电压增大到原来的n倍，输电线上损耗的功率就减小到原来的。 考向一 电路的动态分析 1. （2024•丹阳市校级一模）如图所示，电源电动势为E，内阻为r。电路中的R2、R3分别为总阻值一定的滑动变阻器，R0为定值电阻，R1为光敏电阻（其电阻随光照强度增大而减小）。当开关S闭合时，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态。下列说法中正确的是（　　） A．若断开开关S，带电微粒向上运动 B．只逐渐减小对R1的光照强度时，电压表示数变大，电阻R0消耗电功率变大 C．只调节电阻R2的滑动端P1向下端移动时，电压表示数不变，带电微粒向上运动 D．只调节电阻R3的滑动端P2向上端移动时，电源消耗的电功率变大，电阻R3中有向上的电流 【解答】解：A、带电微粒恰好处于静止状态，则带电微粒受到向下的重力和向上的电场力平衡。当断开开关S，电容器通过所处的回路放电，板间电场减小，带电微粒所受电场力减小，所以带电微粒将向下运动，故A错误； B、只减小对R1的光照强度时，R1的阻值增大，电路中的总电阻增大，总电流减小，则电源的内压减小，路端电压增大，所以电压表示数增大。根据热功率的公式可知，电阻R0消耗的电功率减小，故B错误； C、分析电路可知，电容器的电压与R2上半部分电阻的电压相等，只调节电阻R2的滑动端P1向下端移动时，电路中的总电流不变，但是R2上端电阻增大，电压增大，即电容器两端电压增大，根据公式可知，板间场强增大，带电微粒所受电场力增大，则带电微粒将向上运动，故C正确； D、由电路结构可知，电路稳定时，R3没有电流通过，所以当只调节电阻R3的滑动端P2向上端移动时，不会影响电路中的电流，即电路中的电流不变，电源消耗的电功率不变，电容器带电量不变，电阻R3中也没有电流通过，故D错误。 故选：C。 2. （2024•镇海区校级模拟）如图所示，C为平行板电容器，D为理想二极管。当滑动变阻器R2的滑片在中点时，闭合开关K，带电小球恰能在两平行板间静止，下列说法正确的是（　　） A．若将滑动变阻器R2的滑片向右移动，电容器带电量不变 B．若将滑动变阻器R2的滑片向右移动，则带电小球将向下加速运动 C．若电容器的上金属板向下平移一小段距离，则带电小球向下加速运动 D．若电容器的上金属板向上平移一小段距离，则带电小球仍保持静止 【解答】解：由图可知，电阻R1和R2串联分压，电容器与R1并联，则电路稳定时，电容器两端的电压与R1两端的电压相等。 A、滑动变阻器R2的滑片向右移动时，R2接入电路的电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知，电路中电流增大，R1两端的电压增加，则电容器的电压增加。由公式可知，电容C不变，U增加时，Q增加，二极管处于导通状态，电容器充电，电容器带电量增加，故A错误； B、闭合开关K时，带电小球恰能在两平行板间静止，由平衡条件可知，小球受到的竖直向下的重力mg和竖直向上的电场力Eq大小相等。由A分析可知，滑动变阻器R2的滑片向右移动，电容器的电压增加，由公式可知，U增加，板间距离d不变时，则板间场强E增加，则小球受到的电场力增加，带电小球将向上加速运动，故B错误； C、电容器的上金属板向下平移一小段距离时，板间距离d减小，由公式可知，电容器的电容C增大，由公式可知，电容C增大，若U不变时，Q增加，二极管处于导通状态，电容器充电。由公式可知，U不变，d减小时，场强E增加，则小球受到的电场力增加，带电小球将向上加速运动，故C错误； D、电容器的上金属板向上平移一小段距离，板间距d增大，由公式可知，d增大时，电容C减小，由公式可知，电容C减小，若U不变时，Q减小，流经二极管的电流为负向电流，电容器不能放电，即Q不变，则U增加。由公式，，联立得可知，板间场强E不变，则小球受到的电场力不变，带电小球静止不动，故D正确。 故选：D。 3. （2024•镜湖区校级二模）在如图所示的电路中，灯泡A和R1的阻值均为2Ω，灯泡B和R2的阻值均为4Ω，电源电动势E＝15V，内阻r＝5Ω，灯泡A和B的额定电压均为2.4V，R3为定值电阻，闭合开关S，灯泡A和B恰好正常发光。若某时刻R2突然发生断路，设A、B均不会被烧坏。则（　　） A．A、B灯泡均变亮 B．灯泡A和灯泡B的功率之和变大 C．灯泡A两端电压变化比灯泡B两端电压变化大 D．R3消耗的电功率变小 【解答】解：A、若电阻R2断路，外电路电阻增大，干路电流减小，内电压减小，则外电路分得的电压增大，R3所在电路电流增大，R1所在电路电流减小，所以灯泡A变暗。灯泡A和R1的电压均减小，而路端电压增大，则灯泡A、R1和灯泡B的电压之和增大，则灯泡B的电压增大，B灯泡变亮，故A错误； B、R2断开前，灯泡A的功率为 W＝2.88W 灯泡B的功率为 W＝1.44W 灯泡A电流为 A＝1.2A 因灯泡A和R1的阻值均为2Ω，灯泡A和B的电压均为2.4V，则路端电压为 U＝3UA＝3×2.4V＝7.2V 干路电流为 A＝1.56A R3的阻值为 Ω＝20Ω R2断开后，外电路电阻为 此时的路端电压为 通过两灯泡的电流为 灯泡A和灯泡B的功率分别为 ， 联立解得：PA＝2W，PB＝4W，可见灯泡A和灯泡B的功率之和变大，故B正确； C、因为灯泡A和B电压之和增大，而灯泡A两端电压减小，则灯泡B两端电压增大，并且灯泡B两端电压变化的值大于灯泡A两端电压变化的值，故C错误； D、由于R3两端电压变大，所以R3消耗功率变大，故D错误。 故选：B。 4. （2024•姜堰区校级模拟）在如图所示的电路中，E为电源，其内阻为r，L为小灯泡（其灯丝电阻可视为不变），R1、R2为定值电阻（R1＞r），R3为光敏电阻，其阻值大小随所受照射光强度的增大而减小，V为理想电压表。若将照射R3的光的强度减弱，则（　　） A．电压表的示数变大 B．电源输出功率变小 C．通过R2的电流变小 D．小灯泡变亮 【解答】解：A、照射R3的光的强度减弱，光敏电阻的阻值增大，电路中的总电阻增大，由闭合电路欧姆定律可知干路中电流减小，故R1两端的电压减小，电压表示数减小，故A错误； CD、因干路中电流减小，根据U＝E﹣Ir可知，电源的内电压减小，路端电压增大，同时R1两端的电压减小，故并联电路部分电压增大，则流过R2的电流变大，流过小灯泡的电流一定变小，小灯泡变暗，故CD错误； B、因R1＞r，电路中的总电阻增大，根据电源的内外电阻相等时电源的输出功率最大，可知，电源输出功率变小，故B正确。 故选：B。 5. （多选）（2024•枣强县校级模拟）图甲为交警正在用气体酒精浓度测试仪查酒驾的情景，图乙为气体酒精浓度测试仪的原理图，R1为气敏电阻，其阻值随气体中酒精浓度的增大而减小，R0为报警器的电阻（阻值不变），R0大于电源内阻，当报警器两端的电压达到一定值时，报警器报警。测试仪使用前应先调零，即当气体中酒精浓度为0时，调节滑动变阻器R2的滑片，使电压表示数为U0，调零后R2的滑片位置保持不变。测试时，当气体酒精浓度达到酒驾指定浓度时，电压表示数增大为U，报警器报警。当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，下列说法正确的是（　　） A．当R1两端的电压减小U﹣U0时，报警器开始报警 B．电源的输出功率增大 C．移去电压表，报警时气体酒精浓度比指定的浓度小 D．若不小心将R2的滑片向下移了一些，报警时气体酒精浓度比指定的浓度大 【解答】解：A.根据题意可知R1、R2及电源内阻总的电压减小U﹣U0时，报警器才开始报警，故A错误； B.当外电阻等于电源内阻时，电源的输出功率最大，R1变小，由于R0大于电源内阻，因此外电阻减小，电源的输出功率变大，故B正确； C.移去电压表，报警器部分的电阻变大，两端要达到报警时的电压，传感器的电阻必须更大，因此报警时气体酒精浓度比指定的浓度小，故C正确； D.若不小心将R2的滑片向下移了一些，滑动变阻器的电阻减小，则报警时传感器的电阻比正常设计报警时的电阻大，报警时气体酒精浓度比指定的浓度小，故D错误。 故选：BC。 考向二 纯电阻电路和非纯电阻电路中的电功与电热 6. （2023•杭州一模）如图是某品牌排烟风机的相关参数，若已知空气密度为1.3kg/m3，则下列表述判断正确的是（　　） 风机流量 22000m3/h 风机效率 65% 电机电功率 5.5kW 风机转速 1450r/min 工作电压 220V/50Hz A．风机的转动的角速度为314rad/s B．排风扇的内电阻约为8.8Ω C．空气排出的速度约为15m/s D．出风口半径约为0.26m 【解答】解：A、风机转速n＝1450r/minr/s 风机转动的角速度为ω＝2πnrad/s 故A错误； B、由表格得，风机的工作电压U＝220V 电功率为P电＝5.5kW＝5500W 由P电＝UI得，电流I＝25A 风机的输出功率P出＝ηP电＝65%×5500W＝3575W 热功率为P热＝P电﹣P出＝5500W﹣3575W＝1925W 由P热＝I2R得，排风扇的内电阻RΩΩ＝3.08Ω 故B错误； C、设空气排出的速度为v，时间t内，由能量守恒定律的：P出tQtρv2 代入数据解得：v＝30m/s 故C错误； D、风机的流量Q＝vπr2 代入数据解得，出风口半径r≈0.26m 故D正确。 故选：D。 7. （2023•浙江模拟）如图为某人设计的电吹风电路图，a、b、c、d为四个固定触点。可动的扇形金属触片P可同时接触两个触点。触片P处于不同位置时，电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风三种工作状态。n1和n2分别是理想变压器原、副线圈的匝数。该电吹风的各项参数如表所示。下列说法中正确的是（　　） 热风时输入功率 460W 冷风时输入功率 60W 小风扇额定电压 60V 正常工作时小风扇输出功率 52W A．小风扇的内阻为8Ω B．吹热风时流经电热丝的电流约为2.1A C．变压器原、副线圈的匝数比n1：n2为3：11 D．吹冷风时P的c触点与a接触、P的d触点与b接触 【解答】解：D、当电吹风送出来的是冷风时，电路中只有电动机工作，触片P应与触点b、c接触，故D错误； A、由表格数据得，冷风时输入功率为60W，正常工作时小风扇输出功率为52W，说明小风扇内阻消耗的功率为8W，则有 联立解得：r＝8Ω 故A正确； B、吹热风时，电热丝的热功率为P＝460W﹣60W＝400W 流经电热丝的电流为 故B错误； C、理想变压器原副线圈的匝数之比等于电压比，有 故C错误。 故选：A。 8. （2024•九龙坡区模拟）工程师对某款新能源汽车的直流蓄电池进行性能测试，测试过程中系统输出的图像如图，其中P为直流电源的输出功率，I为总电流，下列说法正确的是（　　） A．该蓄电池的电动势为12V B．该蓄电池的内阻为2Ω C．该蓄电池的最大输出功率为144W D．该蓄电池的短路电流为12A 【解答】解：AB．根据题意可知，直流电源的输出功率P＝EI﹣I2r 变形可得 结合题图可得 E＝24V，r＝1Ω 故AB错误； C．根据闭合电路欧姆定律P＝EI﹣I2r 可知，当IA＝12A 时有最大的输出功率，最大输出功率W＝144W 故C正确； D．该蓄电池的最大电流即为短路电流，短路电流ImaxA＝24A，故D错误。 故选：C。 9. （2023•湖南模拟）如图所示电路中，电源电动势E＝8V，内阻r＝1Ω，定值电阻R1＝9Ω，R2＝10Ω，R3＝5Ω；滑动变阻器R4的取值范围为0～15Ω。闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片，使R4取不同的阻值接入电路，则下列说法正确的是（　　） A．R4＝0时，定值电阻R1消耗的功率最大，为2W B．R4＝5Ω时，电源内阻消耗的功率最小，为0.5W C．R4＝10Ω时，R4消耗的功率最大，为0.4W D．R4＝15Ω时，电源的效率最高，为90% 【解答】解：A、R4＝0时，外电阻最小，总电流最大，则定值电阻R1消耗的功率最大，此时并联部分的总阻值为R并ΩΩ 由闭合电路欧姆定律得干路电流为IA＝0.6A 则定值电阻R1消耗的功率为P1＝I2R1＝0.62×9W＝3.24W，故A错误； B、电源内阻消耗的功率P内＝I2r 当电源内阻消耗的功率最小时，电路中的总电流应最小，对应的外电路电阻最大，即当R4＝15Ω时，电源内阻消耗的功率最小，故B错误； C、为求滑动变阻器R4消耗的最大功率，可对原电路进行如下图所示的等效变换。 易知，等效电源的等效电动势E'＝4V，等效内阻r'＝10Ω，故当R4＝r'＝10Ω时，R4消耗的功率最大，且为，故C正确； D、当R4＝15Ω时，总的外电阻最大。由于电源效率 显然，当总的外电阻R最大时，η取最大值，当R4＝15Ω时，总的外电阻为 此时η最大，且为，故D错误。 故选：C。 10. （2023•台州二模）某款电动自行车的内部电路可简化为如图所示，电源铭牌上标有“36V，12A•h”字样。正常工作时，电源的输出功率为180W，工作效率为75%，电动机机械效率为80%。已知自行车运动时受到阻力恒为40N。正常工作时（　　） A．电动机两端电压为36V B．电动机的电流约为5A C．自行车匀速行驶的最长时间约为1.8h D．自行车匀速行驶的最远距离约为30km 【解答】解：AB、正常工作时，电源的输出功率为180W，工作效率为75%，则电源的输入功率为 且由公式P＝UI 解得电动机的额定电流约为 设电动机的内阻为rM，电动机的效率为80%，则P﹣0.8P＝I2rM 解得 由于电源与电动机都有内阻，故电动机两端电压 故AB错误； CD．根据电池容量Q＝12Ah，放电电流为6.7A，则可得 自行车匀速行驶时牵引力与阻力相等，即F＝f＝40N 则由80%P＝fv 解得v3.6m/s 自行车匀速行驶的最远距离约为x＝vt＝3.6×1.8×3600m＝23328m＝23.328km 故C正确，D错误。 故选：C。 考向三 交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较 11. （2024•和平区校级模拟）电蚊拍利用高压电击网来击杀飞近的蚊虫。如图所示，将3V直流电压通过转换器转变为正弦交变电压u＝3sin10000πt（V），再将其加在理想变压器的原线圈上，副线圈两端接电击网，电压峰值达到2700V时可击杀蚊虫，正常工作时（　　） A．交流电压表的示数为3V B．副线圈与原线圈匝数比需满足 C．电击网上的高频电压的频率为10000Hz D．将3V直流电压连接在变压器的原线圈两端电蚊拍也可以正常工作 【解答】解：A、正弦交变电压的有效值为：，交流电压表的示数为，故A错误； B、根据变压器原的变压规律，可知副线圈与原线圈匝数比需满足：，故B正确； C、从题设表达式可以求出，电击网上的高频电压的频率为：，故C错误； D、将3V直流电压连接在变压器的原线圈两端，由于通过副线圈的磁通量不变，那么副线圈不会产生感应电动势，电蚊拍不可以正常工作，故D错误。 故选：B。 12. （2024•庐阳区校级模拟）如图为某电吹风的设计电路图，a、b、c、d为四个固定触点，可动的扇形金属触片P可同时接触两个触点。触片P处于不同位置时，电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风三种工作状态，理想变压器原、副线圈的匝数分别记为n1和n2。下列说法中正确的是（　　） 热风时输入功率 500W 冷风时输入功率 60W 小风扇额定电压 60V 正常工作时小风扇输出功率 48W A．触片P位于ab时，电吹风属于吹冷风状态 B．理想变压器原、副线圈的匝数比n1：n2＝11：3 C．小风扇工作时的电流为2A D．电热丝的电阻为100Ω 【解答】解：A、当电吹风送出来的是冷风时，电路中只有电动机工作，触片P应与触点b、c接触，故A错误； B、变压器原副线圈的匝数之比为：，故B正确； C、冷风时输入功率为60W，IA＝1A，故C错误； D、吹热风时电热丝的功率为：P＝500W﹣60W＝440W，吹热风时电热丝两端电压为220V，所以其电阻RΩ＝110Ω，故D错误。 故选：B。 13. 阻值相等的甲、乙两电阻分别接到图（a）和（b）所示的方波交变电压、正弦式交变电压电路中，两种电压的周期和峰值都相等，则甲、乙两电阻的电功率之比为（　　） A．1：1 B．2：1 C．：1 D．1： 【解答】解：乙电阻接到正弦交流电源上，两端电压的有效值为：，则乙电阻的功率为： 甲电阻接到方波交流电源上，设两端电压的有效值为U′，则由有效值的定义可得：，解得：U′＝U0，则电阻甲的功率为：，则有：，故B正确，ACD错误。 故选：B。 14. 某交流发电机产生交变电流的装置如左图所示，产生的感应电动势与时间的关系如右图所示，下列说法正确的是（　　） A．t＝0时，线圈平面处于中性面位置，磁通量变化率最大 B．线圈通过中性面时，交变电流不改变方向 C．线框中产生的感应电动势e＝100sin50t（V） D．如果仅使线圈的转速加倍，则电动势的最大值和周期分别变为200V、0.02s 【解答】解：AB、由图像可知，t＝0时，电动势为零，此时线圈平面处于中性面位置，磁通量变化率为零，线圈每通过中性面一次，交变电流方向就会改变一次，故AB错误； C、线框中产生的感应电动势的最大值和周期分别为100V和0.04s，则感应由动势瞬时值为 故C错误； D、如果仅使线圈的转速加倍， 由Em＝NBSω＝2πNBSn可知， 电动势的最大值变为200V， 根据可知， 周期变为0.02s， 故D正确。 故选：D。 15. （2024•温州一模）如图为手动发电式手电筒的原理图，固定在圆盘边缘处的小圆柱随圆盘绕轴心O，按顺时针方向匀速转动，小圆柱通过竖槽带动T形绝缘支架运动，从而驱动导体棒在光滑的水平导轨上运动。已知导体棒运动的速度随时间变化的关系为v＝0.2sin2t（m/s），导轨间距L＝0.2m，导轨间存在垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度B＝2T，定值电阻R1＝R2＝1Ω。导体棒与轨道接触良好，且不计导体棒和轨道的电阻，电压表为理想交流电表，D为理想二极管，则（　　） A．圆盘转动的转速为2r/s B．电压表的示数为0.08V C．小圆柱圆周运动的半径为0.2m D．电阻R1和R2的总功率为4.8×10﹣3W 【解答】解：A．根据题中数据可得 ω＝2πn＝2rad/s 可得 故A错误； B．导体棒切割磁感线，最大的电压为 Um＝BLvm＝2×0.2×0.2V＝0.08V 电压表的电压为交流电的有效值，则电压表的示数为 0.04V 故B错误； C．根据题意可知转盘的线速度为0.2m/s，角速度为2rad/s，则小圆柱圆周运动的半径 0.1m 故C错误； D．根据功率的定义式 代入数据解得：P＝4.8×10﹣3W 故D正确。 故选：D。 考向四 变压器及动态分析 远距离输电 16. （2024•天河区三模）如图，在磁感应强度大小为的匀强磁场中，有一面积为S＝1m2的矩形单匝闭合导线框ABCD，AB边与磁场方向垂直，线框电阻不计。理想变压器原副线圈匝数比n1：n2＝2：1，电阻R＝50Ω。使线框以恒定角速度ω＝100πrad/s绕过AD、BC中点的轴旋转。下列说法正确的是（　　） A．副线圈中的电流表A示数为 B．线框ABCD中感应电动势的最大值 C．线框平面与磁场方向平行时，流经线框的电流最小 D．副线圈电流的频率为100Hz 【解答】解：AB．电动势最大值为 Em＝NBSω 解得Em＝200V 根据变压器原、副线圈电压与线圈匝数关系有 副线圈中的电流表A示数为 解得I2A 故A正确，B错误； C．线框平面与磁场方向平行时，磁通量最小，磁通量变化率最大，则流经线框的电流最大，故C错误； D．原、副线圈频率相同，均为 Hz＝50Hz 故D错误； 故选：A。 17. （2024•道里区校级四模）如图所示，理想变压器左侧原线圈通过输电线与理想交流电流表A1和发电机连接，其中发电机部分由长为L、电阻不计的导体棒以及两个半径也为L的电阻不计的金属圆环组成。使导体棒的两个端点分别位于金属圆环的同一水平面上，导体棒以角速度ω在竖直面内绕圆环中心轴匀速转动，整个空间存在方向竖直向下、与金属圆环平行、磁感应强度为B的匀强磁场。变压器右侧副线圈中接有阻值为R的定值电阻和变阻箱RP，以及理想交流电压表V1、V2、V3和理想交流电流表A2，初始时调节电阻箱阻值使其大小等于R，此时电路能正常工作，之后再次调节电阻箱使其阻值等于2R，已知n1：n2＝1：2，上述过程中，下列说法正确的是（　　） A．电流表A1的示数减小，电流表A2的示数增加 B．电压表V1的示数不变，电压表V3的示数增加 C．电压表V2的示数为 D．电阻箱消耗的电功率增大 【解答】解：A.设导体棒此时的速度与竖直方向夹角为θ，则导体棒切割磁感线产生的感应电动势为：E＝BLωLcosθ＝BL2ωcosθ，电阻箱的阻值变大，故副线圈的总电阻变大，副线圈的总电流变小，则原线圈的电流变小，故电流表A1的示数减小，电流表A2的示数也减小，故A错误； B.由于导体棒转速不变，故原线圈的电压不变，则电压表V2示数不变，电阻箱的阻值变大，故副线圈的总电阻变大，副线圈的总电流变小，由于R和RP是串联关系，则R的电压变小，故V1变小，由于副线圈的总电压不变，故RP的电压变大，即电压表V3的示数增加，故B错误； C.原线圈电压有效值U1，根据变压器变压特点：，可得U2BL2ω，故C正确； D.初始时电阻箱消耗的电功率为：P，调节电阻箱使其阻值等于2R后，电功率为：P，故消耗电功率应减小，故D错误。 故选：C。 18. （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。 19. （2024•广东模拟）某风力发电机的输出电压为2500V，用户得到的电功率为141kW，用户得到的电压是220V，输电线的电阻为90Ω，输电线路如图所示。若输电线因发热而损失的功率为输送功率的6%，变压器均视为理想变压器，已知降压变压器副线圈的匝数为110匝，则下列说法正确的是（　　） A．通过输电线的电流为10A B．风力发电机的输出功率为162kW C．升压变压器副线圈的匝数是原线圈的匝数的7倍 D．降压变压器原线圈的匝数为3525匝 【解答】解：B、用户得到的电功率为：P用＝P﹣P损＝P×（1﹣6%）＝141kW，解得风力发电机的输出功率为：P＝150kW 故B错误； A、输电线损失的功率为：P损＝P×6%＝150kW×6%＝9kW 由可得通过输电线的电流为：，故A正确； C、升压变压器的输出电压为： 可得升压变压器原、副线圈的匝数之比为：，故C错误； D、输电线上的电压损失为：U损＝I2r＝10×90V＝900V 降压变压器原线圈两端的电压为：U3＝U2﹣U损＝15000V﹣900V＝14100V 可得降压变压器原、副线圈的匝数之比为：，联立解得降压变压器原线圈的匝数为：n3＝7050匝，故D错误。 故选：A。 20. （2024•如皋市模拟）如图为某小型水电站电能输送线路示意图，发电机通过升压变压器和降压变压器向用户供电。已知发电机线圈电阻为r，产生感应电动势有效值为E。升压变压器原副线圈匝数比为a，降压变压器原副线圈匝数比为b，两变压器间输电线总电阻为R1，用户端总电阻为R2。电流表为理想电表，变压器为理想变压器，下列说法正确的是（　　） A．电流表的示数 B．升压变压器原线圈两端的电压 C．电阻R1、R2消耗的功率之比为R1：bR2 D．若用户端负载增加，电流表示数变小 【解答】解：A．根据理想变压器输入功率等于输出功率可知，降压变压器等效电阻为；升压变压器等效电阻为，根据闭合电路欧姆定律电流表的示数 ，故A错误； B．根据欧姆定律可知，升压变压器原线圈两端的电压，故B正确； C．根据P＝I2R，电阻R1、R2消耗的功率之比为，故C错误； D．若用户端负载增加，用户端总电阻为R2减小，电流表示数变大，故D错误。 故选：B。 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 $$ 选择7 恒定电流与交变电流 考点内容 考情分析 考向一 电路的动态分析 高考对于这部分知识点主要以创设的情景或者模型进行命题，强化对物理基本概念、基本规律的考核试题的呈现形式丰富，提问角度设置新颖。 考向二 纯电阻电路和非纯电阻电路中的电功与电热 考向三 交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较 考向四 变压器及动态分析 远距离输电 1.思想方法 一、理清直流电路知识点体系 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 2.模型建构 一、直流电路的分析与计算 1.闭合电路的欧姆定律的三个公式 (1)E=U外+U内（任意电路）： (2)E=U外+I(任意电路)： (3)E=I(R+r)(纯电阻电路)： 2.动态电路分析的三种方法 （1）程序法 2、需要记住的几个结论 ①当外电路的任何一个电阻增大（或减小）时，整个电路的总电阻一定增大（或减小）。 ②若电键的通断使串联的用电器增多时，总电阻增大；若电键的通断使并联的用电器增多时，总电阻减小 ③用电器断路相当于该处电阻增大至无穷大，用电器短路相当于该处电阻减小至零。 （2）“串反并同”结论法 ①所谓“串反”，即某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小，反之则增大。 ②所谓“并同”，即某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大，反之则减小。 即：←R↑→ （3）极限法 因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑片分别滑至两个极端，让电阻最大或为零再讨论。 二、交变电流的产生和描述 1．公式法 利用E＝、U＝、I＝计算，只适用于正(余)弦式交变电流。 2．有效值的定义计算法(非正弦式电流) 计算时要抓住“三同”：“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”，列式求解，注意时间至少取一个周期或为周期的整数倍。 3．能量关系法 当有电能和其他形式的能转化时，可利用能的转化和守恒定律来求有效值。 三、变压器 1．理想变压器的基本关系式 (1)功率关系：P入＝P出。 (2)电压关系：＝。若n1>n2，为降压变压器；若n1<n2，为升压变压器。 (3)电流关系：只有一个副线圈时，＝；有多个副线圈时，U1I1＝U2I2＋U3I3＋…＋UnIn。 四、远距离输电 1．降低输电损耗的两个途径 减少输电损耗的理论依据：P损＝I2r。 (1)减小输电线的电阻：根据电阻定律r＝ρ，要减小输电线的电阻r，在输电距离一定的情况下，可采用减小材料的电阻率、增大导线的横截面积的方法。 (2)减小输电导线中的电流：在输电功率一定的情况下，根据P＝UI，要减小电流，必须提高输电电压。 2.远距离输电问题的分析方法 对高压输电问题，应按“发电机→升压变压器→远距离输电线→降压变压器→用电器”这样的顺序，或从“用电器”倒推到“发电机”一步一步进行分析。 3．远距离高压输电的几个基本关系(以下图为例) (1)功率关系：P1＝P2，P3＝P4，P2＝P损＋P3。 (2)电压、电流关系：＝＝，＝＝， U2＝ΔU＋U3，I2＝I3＝I线。 (3)输电电流：I线＝＝＝。 (4)输电线上损耗的电功率P损＝I线ΔU＝IR线＝2R线。 当输送的电功率一定时，输电电压增大到原来的n倍，输电线上损耗的功率就减小到原来的。 考向一 电路的动态分析 1. （2024•丹阳市校级一模）如图所示，电源电动势为E，内阻为r。电路中的R2、R3分别为总阻值一定的滑动变阻器，R0为定值电阻，R1为光敏电阻（其电阻随光照强度增大而减小）。当开关S闭合时，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态。下列说法中正确的是（　　） A．若断开开关S，带电微粒向上运动 B．只逐渐减小对R1的光照强度时，电压表示数变大，电阻R0消耗电功率变大 C．只调节电阻R2的滑动端P1向下端移动时，电压表示数不变，带电微粒向上运动 D．只调节电阻R3的滑动端P2向上端移动时，电源消耗的电功率变大，电阻R3中有向上的电流 2. （2024•镇海区校级模拟）如图所示，C为平行板电容器，D为理想二极管。当滑动变阻器R2的滑片在中点时，闭合开关K，带电小球恰能在两平行板间静止，下列说法正确的是（　　） A．若将滑动变阻器R2的滑片向右移动，电容器带电量不变 B．若将滑动变阻器R2的滑片向右移动，则带电小球将向下加速运动 C．若电容器的上金属板向下平移一小段距离，则带电小球向下加速运动 D．若电容器的上金属板向上平移一小段距离，则带电小球仍保持静止 3. （2024•镜湖区校级二模）在如图所示的电路中，灯泡A和R1的阻值均为2Ω，灯泡B和R2的阻值均为4Ω，电源电动势E＝15V，内阻r＝5Ω，灯泡A和B的额定电压均为2.4V，R3为定值电阻，闭合开关S，灯泡A和B恰好正常发光。若某时刻R2突然发生断路，设A、B均不会被烧坏。则（　　） A．A、B灯泡均变亮 B．灯泡A和灯泡B的功率之和变大 C．灯泡A两端电压变化比灯泡B两端电压变化大 D．R3消耗的电功率变小 4. （2024•姜堰区校级模拟）在如图所示的电路中，E为电源，其内阻为r，L为小灯泡（其灯丝电阻可视为不变），R1、R2为定值电阻（R1＞r），R3为光敏电阻，其阻值大小随所受照射光强度的增大而减小，V为理想电压表。若将照射R3的光的强度减弱，则（　　） A．电压表的示数变大 B．电源输出功率变小 C．通过R2的电流变小 D．小灯泡变亮 5. （多选）（2024•枣强县校级模拟）图甲为交警正在用气体酒精浓度测试仪查酒驾的情景，图乙为气体酒精浓度测试仪的原理图，R1为气敏电阻，其阻值随气体中酒精浓度的增大而减小，R0为报警器的电阻（阻值不变），R0大于电源内阻，当报警器两端的电压达到一定值时，报警器报警。测试仪使用前应先调零，即当气体中酒精浓度为0时，调节滑动变阻器R2的滑片，使电压表示数为U0，调零后R2的滑片位置保持不变。测试时，当气体酒精浓度达到酒驾指定浓度时，电压表示数增大为U，报警器报警。当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，下列说法正确的是（　　） A．当R1两端的电压减小U﹣U0时，报警器开始报警 B．电源的输出功率增大 C．移去电压表，报警时气体酒精浓度比指定的浓度小 D．若不小心将R2的滑片向下移了一些，报警时气体酒精浓度比指定的浓度大 考向二 纯电阻电路和非纯电阻电路中的电功与电热 6. （2023•杭州一模）如图是某品牌排烟风机的相关参数，若已知空气密度为1.3kg/m3，则下列表述判断正确的是（　　） 风机流量 22000m3/h 风机效率 65% 电机电功率 5.5kW 风机转速 1450r/min 工作电压 220V/50Hz A．风机的转动的角速度为314rad/s B．排风扇的内电阻约为8.8Ω C．空气排出的速度约为15m/s D．出风口半径约为0.26m 7. （2023•浙江模拟）如图为某人设计的电吹风电路图，a、b、c、d为四个固定触点。可动的扇形金属触片P可同时接触两个触点。触片P处于不同位置时，电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风三种工作状态。n1和n2分别是理想变压器原、副线圈的匝数。该电吹风的各项参数如表所示。下列说法中正确的是（　　） 热风时输入功率 460W 冷风时输入功率 60W 小风扇额定电压 60V 正常工作时小风扇输出功率 52W A．小风扇的内阻为8Ω B．吹热风时流经电热丝的电流约为2.1A C．变压器原、副线圈的匝数比n1：n2为3：11 D．吹冷风时P的c触点与a接触、P的d触点与b接触 8. （2024•九龙坡区模拟）工程师对某款新能源汽车的直流蓄电池进行性能测试，测试过程中系统输出的图像如图，其中P为直流电源的输出功率，I为总电流，下列说法正确的是（　　） A．该蓄电池的电动势为12V B．该蓄电池的内阻为2Ω C．该蓄电池的最大输出功率为144W D．该蓄电池的短路电流为12A 9. （2023•湖南模拟）如图所示电路中，电源电动势E＝8V，内阻r＝1Ω，定值电阻R1＝9Ω，R2＝10Ω，R3＝5Ω；滑动变阻器R4的取值范围为0～15Ω。闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片，使R4取不同的阻值接入电路，则下列说法正确的是（　　） A．R4＝0时，定值电阻R1消耗的功率最大，为2W B．R4＝5Ω时，电源内阻消耗的功率最小，为0.5W C．R4＝10Ω时，R4消耗的功率最大，为0.4W D．R4＝15Ω时，电源的效率最高，为90% 10. （2023•台州二模）某款电动自行车的内部电路可简化为如图所示，电源铭牌上标有“36V，12A•h”字样。正常工作时，电源的输出功率为180W，工作效率为75%，电动机机械效率为80%。已知自行车运动时受到阻力恒为40N。正常工作时（　　） A．电动机两端电压为36V B．电动机的电流约为5A C．自行车匀速行驶的最长时间约为1.8h D．自行车匀速行驶的最远距离约为30km 考向三 交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较 11. （2024•和平区校级模拟）电蚊拍利用高压电击网来击杀飞近的蚊虫。如图所示，将3V直流电压通过转换器转变为正弦交变电压u＝3sin10000πt（V），再将其加在理想变压器的原线圈上，副线圈两端接电击网，电压峰值达到2700V时可击杀蚊虫，正常工作时（　　） A．交流电压表的示数为3V B．副线圈与原线圈匝数比需满足 C．电击网上的高频电压的频率为10000Hz D．将3V直流电压连接在变压器的原线圈两端电蚊拍也可以正常工作 12. （2024•庐阳区校级模拟）如图为某电吹风的设计电路图，a、b、c、d为四个固定触点，可动的扇形金属触片P可同时接触两个触点。触片P处于不同位置时，电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风三种工作状态，理想变压器原、副线圈的匝数分别记为n1和n2。下列说法中正确的是（　　） 热风时输入功率 500W 冷风时输入功率 60W 小风扇额定电压 60V 正常工作时小风扇输出功率 48W A．触片P位于ab时，电吹风属于吹冷风状态 B．理想变压器原、副线圈的匝数比n1：n2＝11：3 C．小风扇工作时的电流为2A D．电热丝的电阻为100Ω 13. 阻值相等的甲、乙两电阻分别接到图（a）和（b）所示的方波交变电压、正弦式交变电压电路中，两种电压的周期和峰值都相等，则甲、乙两电阻的电功率之比为（　　） A．1：1 B．2：1 C．：1 D．1： 14. 某交流发电机产生交变电流的装置如左图所示，产生的感应电动势与时间的关系如右图所示，下列说法正确的是（　　） A．t＝0时，线圈平面处于中性面位置，磁通量变化率最大 B．线圈通过中性面时，交变电流不改变方向 C．线框中产生的感应电动势e＝100sin50t（V） D．如果仅使线圈的转速加倍，则电动势的最大值和周期分别变为200V、0.02s 15. （2024•温州一模）如图为手动发电式手电筒的原理图，固定在圆盘边缘处的小圆柱随圆盘绕轴心O，按顺时针方向匀速转动，小圆柱通过竖槽带动T形绝缘支架运动，从而驱动导体棒在光滑的水平导轨上运动。已知导体棒运动的速度随时间变化的关系为v＝0.2sin2t（m/s），导轨间距L＝0.2m，导轨间存在垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度B＝2T，定值电阻R1＝R2＝1Ω。导体棒与轨道接触良好，且不计导体棒和轨道的电阻，电压表为理想交流电表，D为理想二极管，则（　　） A．圆盘转动的转速为2r/s B．电压表的示数为0.08V C．小圆柱圆周运动的半径为0.2m D．电阻R1和R2的总功率为4.8×10﹣3W 考向四 变压器及动态分析 远距离输电 16. （2024•天河区三模）如图，在磁感应强度大小为的匀强磁场中，有一面积为S＝1m2的矩形单匝闭合导线框ABCD，AB边与磁场方向垂直，线框电阻不计。理想变压器原副线圈匝数比n1：n2＝2：1，电阻R＝50Ω。使线框以恒定角速度ω＝100πrad/s绕过AD、BC中点的轴旋转。下列说法正确的是（　　） A．副线圈中的电流表A示数为 B．线框ABCD中感应电动势的最大值 C．线框平面与磁场方向平行时，流经线框的电流最小 D．副线圈电流的频率为100Hz 17. （2024•道里区校级四模）如图所示，理想变压器左侧原线圈通过输电线与理想交流电流表A1和发电机连接，其中发电机部分由长为L、电阻不计的导体棒以及两个半径也为L的电阻不计的金属圆环组成。使导体棒的两个端点分别位于金属圆环的同一水平面上，导体棒以角速度ω在竖直面内绕圆环中心轴匀速转动，整个空间存在方向竖直向下、与金属圆环平行、磁感应强度为B的匀强磁场。变压器右侧副线圈中接有阻值为R的定值电阻和变阻箱RP，以及理想交流电压表V1、V2、V3和理想交流电流表A2，初始时调节电阻箱阻值使其大小等于R，此时电路能正常工作，之后再次调节电阻箱使其阻值等于2R，已知n1：n2＝1：2，上述过程中，下列说法正确的是（　　） A．电流表A1的示数减小，电流表A2的示数增加 B．电压表V1的示数不变，电压表V3的示数增加 C．电压表V2的示数为 D．电阻箱消耗的电功率增大 18. （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 19. （2024•广东模拟）某风力发电机的输出电压为2500V，用户得到的电功率为141kW，用户得到的电压是220V，输电线的电阻为90Ω，输电线路如图所示。若输电线因发热而损失的功率为输送功率的6%，变压器均视为理想变压器，已知降压变压器副线圈的匝数为110匝，则下列说法正确的是（　　） A．通过输电线的电流为10A B．风力发电机的输出功率为162kW C．升压变压器副线圈的匝数是原线圈的匝数的7倍 D．降压变压器原线圈的匝数为3525匝 20. （2024•如皋市模拟）如图为某小型水电站电能输送线路示意图，发电机通过升压变压器和降压变压器向用户供电。已知发电机线圈电阻为r，产生感应电动势有效值为E。升压变压器原副线圈匝数比为a，降压变压器原副线圈匝数比为b，两变压器间输电线总电阻为R1，用户端总电阻为R2。电流表为理想电表，变压器为理想变压器，下列说法正确的是（　　） A．电流表的示数 B．升压变压器原线圈两端的电压 C．电阻R1、R2消耗的功率之比为R1：bR2 D．若用户端负载增加，电流表示数变小 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 $$