专题12 恒定电流与交变电流（讲义）-【上好课】2025年高考物理二轮复习讲练测（新高考通用）

专题12 恒定电流与交变电流 目录 01考情透视·目标导航 3 4 5 题型一 直流电路的分析与计算 5 5 一、闭合电路的功率和效率 5 二、 直流闭合电路中的动态分析的三种方法 6 三、 直流含容电路问题分析方法 6 7 8 考向一 直流闭合电路中的功率问题 8 考向二 直流闭合电路中的动态分析问题 8 考向三 直流含容电路问题 9 题型二 交流电流的四值和变压器的分析与计算 10 10 一、交变电流的四值问题 10 二、理想变压器的基本关系 10 三、理想变压器的动态分析 11 11 考向二 理想变压器的基本关系应用 14 考向三 理想变压器的动态分析 14 题型三 远距离输电 15 15 一、远距离输电问题中的“三 二 一” 15 二、远距离输电问题中的电压和功率损失 16 16 17 考向一 远距离输电问题中的功率计算 17 考向二 远距离输电问题中的动态分析 18 命题统计 命题要点 2024年 2023年 2022年 热 考 角 度 直流闭合电路的分析与计算 2024·全国甲卷·T12 2023·海南卷·T7 2022·浙江6月卷·T12 2022·浙江1月卷·T12 交变电流的四值和变压器的分析与计算 2024·河北卷·T4 2024·新课标卷·T7 2024·广东卷·T1、 2024·辽宁卷·T13 2024·山东卷·T8 2024·浙江1月卷·T5 2023·湖南卷·T9 2023·河北卷·T5 2023·北京卷·T7 2023·广东卷·T6 2022·山东卷·T4 2022·湖南卷·T6 2022·广东卷·T4 2022·河北卷·T3 2022·海南卷·T5 远距离输电 2024·湖南卷·T6 2023·山东卷·T7 2023·浙江卷·T7 命题规律 高考对直流闭合电路的以选择题的形式考查较少，对交变电流的产生和描述的单独考查也不是特别的频繁，大多与变压器类的高考题相结合，一并考查，难度上不是太大。 考向预测 从近几年各省命题来看，2025年大概率还是围绕变压器来命题，多数以选择题为主，题目难度不会太大。 命题情景 多以变压器、新型应用技术为情景 常用方法 闭合电路动态分析法、等效法 恒定电流与交变电流 直流电路 交流电路 交流电的四值 变压器 闭合电路欧姆定律： 闭合电路的功率计算： 瞬时值： 平均值： 峰值： 基本关系： 动态分析：闭合电路欧姆定律和制约关系 闭合电路欧姆定律的应用 P总=EI，P出=UI， 动态分析 含容电路 能量分析 远距离输电： 有效值：根据电流的热效应计算 题型一 直流电路的分析与计算 1、 闭合电路的功率和效率 1．闭合电路的功率和效率 电源总功率 任意电路：P总＝EI＝P出＋P内 纯电阻电路：P总＝I2(R＋r)＝ 电源内部 消耗的功率 P内＝I2r＝P总－P出 电源的 输出功率 任意电路：P出＝UI＝P总－P内 纯电阻电路：P出＝I2R＝ P出与外电阻 R的关系 电源的效率 任意电路：η＝×100%＝×100% 纯电阻电路：η＝×100% 2．输出功率与外电阻的关系 由P出与外电阻R的关系图像可知： (1)当R＝r时，电源的输出功率最大为Pm＝。 (2)当R＞r时，随着R的增大输出功率越来越小。 (3)当R＜r时，随着R的增大输出功率越来越大。 (4)当P出＜Pm时，每个输出功率对应两个外电阻R1和R2，且R1R2＝r2。 2、 直流闭合电路中的动态分析的三种方法 1．程序法 2．结论法 用口诀表述为“串反并同”： (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、消耗的电功率都将减小，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、消耗的电功率都将增大，反之则减小。 3．极限法 因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端，让电阻最大或电阻为零进行讨论。 3、 直流含容电路问题分析方法 1.电路的简化：不分析电容器的充、放电过程时，把电容器所在的电路视为断路，简化电路时可以去掉，求电荷量时再在相应位置补上。 2.电路稳定时电容器的处理方法：电路稳定后，与电容器串联的电路中没有电流，同支路的电阻相当于导线，,即电阻不起降低电压的作用，电容器两端的电压与其并联用电器两端电压相等。 3.电压变化带来的电容器变化：电路中电流、电压的变化可能会引起电容器的充、放电。若电容器两端电压升高,电容器将充电；若电容器两端电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电，可由ΔQ=C·ΔU计算电容器上电荷量的变化量。 4.含容电路动态分析的三个步骤： 第一步 理清电路的串、并联关系 第二步 确定电容器两极板间的电压。在电容器充电和放电的过程中，欧姆定律等电路规律不适用，但对于充电或放电完毕的电路，电容器的存在与否不再影响原电路，电容器接在某一支路两端，可根据欧姆定律及串、并联规律求解该支路两端的电压U 第三步 分析电容器所带的电荷量。针对某一状态，根据Q＝CU，由电容器两端的电压U求电容器所带的电荷量Q，由电路规律分析两极板电势的高低，高电势板带正电，低电势板带负电 1．（2023·海南·高考真题）如图所示电路，已知电源电动势为E，内阻不计，电容器电容为C，闭合开关K，待电路稳定后，电容器上电荷量为（   ）    A．CE B． C． D． 【技巧点拨】 （1）明确电容器电量计算公式； （2）利用串联分压的规律，求出电容器两极板的电压。 2．（2022·北京·高考真题）某同学利用压力传感器设计水库水位预警系统。如图所示，电路中的和，其中一个是定值电阻，另一个是压力传感器（可等效为可变电阻）。水位越高，对压力传感器的压力越大，压力传感器的电阻值越小。当a、b两端的电压大于时，控制开关自动开启低水位预警；当a、b两端的电压小于（、为定值）时，控制开关自动开启高水位预警。下列说法正确的是（　　） A． B．为压力传感器 C．若定值电阻的阻值越大，开启高水位预警时的水位越低 D．若定值电阻的阻值越大，开启低水位预警时的水位越高 【技巧点拨】 （1）明确水位高低与压力传感器所受压力大小的关系； （2）利用闭合电路欧姆定律，结合水位变化时阻值的变化做出判断。 考向一 直流闭合电路中的功率问题 3．（2024·北京朝阳·模拟预测）如图甲所示的电路中，定值电阻。白炽灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。电源电动势，内阻不计。当开关S断开时，灯泡消耗的实际电功率为，则开关闭合后，灯泡消耗的实际功率约为（　　） A． B． C． D． 4．（2024·全国·模拟预测）在如图甲所示的电路中，电源电动势保持不变，不计内阻，为定值电阻，移动滑动变阻器的滑片P，电压表和电流表均为理想电表，两者示数的关系图线如图乙所示，则（    ） A．电源电动势为 B．定值电阻的阻值为 C．的电功率最大为 D．的电功率最大为 考向二 直流闭合电路中的动态分析问题 5．（2024·辽宁朝阳·三模）在如图所示的电路中，电源电压不变，内阻为，R为定值电阻，闭合开关S，电路正常工作，在滑片P向右移动的过程中，不考虑温度对灯丝电阻的影响，下列说法正确的是（    ） A．R两端的电压变大 B．电压表的示数变大 C．灯泡的亮度变亮 D．电压表的示数和电流表示数的比值变小 6．（2024·河北·一模）如图所示的电路中，为定值电阻，电压表和电流表均为理想电表，闭合开关S，滑动变阻器的滑片从b端向a端缓慢滑动的过程中，下列说法正确的是（    ） A．电压表V示数先变小后变大 B．电压表V示数一直变大 C．电流表A示数一直变小 D．电流表A示数先变小后变大 考向三 直流含容电路问题 7．（2024·河北石家庄·三模）如图所示，电源电动势，内阻不计，滑动变阻器的最大阻值为，两定值电阻、的阻值均为，电容器C的电容为。初始时的滑片置于最上端，开关S掷于a端。下列说法正确的是（    ） A．当的滑片向下移动时，两端的电压减小 B．移动的滑片过程中，消耗的最大功率为 C．开关从a掷向b，流过的电流方向由d到c D．开关从a掷向b，流过的电荷量为 8．（2024·四川德阳·二模）如图所示的电路中，电源的电动势，内阻不计，电阻， ，滑动变阻器的最大阻值，电容器MN的电容，现将滑动触头L置于最左端a点，合上开关S，经过一段时间电路处于稳定，此时一带电油滴恰好静止在MN之间的P点，下列说法正确的是（　　） A．油滴带负电 B．若断开开关S，则通过R1的电荷量为 C．若滑动触头向右滑动，则油滴将向上加速运动 D．若从a点向右移动滑动触头L，至aL间电阻为20Ω时，则下极板N的电势降低了4V 题型二 交流电流的四值和变压器的分析与计算 1、 交变电流的四值问题 物理含义 重要关系 适用情况 瞬时值 交变电流某一时刻的值 e＝Emsin ωt e＝Emcos ωt 正弦形式，从中性面开始 余弦形式，从垂直中性面开始 峰值 交变电流最大的瞬时值 Em＝nBSω Im＝ 确定用电器的耐压值、电容器的击穿电压 有效值 跟交变电流的热效应等效的恒定电流值 E＝ U＝ (1)计算与电流热效应相关的量(如功率、热量) (2)交流电表的测量值 (3)电器设备的额定电压、额定电流 (4)保险丝的熔断电流 平均值 i­t图像中图线与时间轴所围面积与时间的比值 ＝n ＝ 计算通过电路某截面的电荷量 注意：求解有效值的两个关键点： 1．计算有效值的根据是电流的热效应，抓住“三同”：“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”列式求解。 2．利用公式Q＝I2Rt和Q＝t可分别求得电流有效值和电压有效值。 2、 理想变压器的基本关系 理想变压器 没有能量损失(铜损、铁损)，没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中) 基本关系 功率关系 原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，P入＝P出 电压关系 原、副线圈的电压比等于匝数比，U1∶U2＝n1∶n2，与负载的多少无关 电流关系 只有一个副线圈时，I1∶I2＝n2∶n1；有多个副线圈时，由P入＝P出即I1U1＝I2U2＋I3U3＋…＋InUn得I1n1＝I2n2＋I3n3＋…＋Innn 频率关系 f1＝f2(变压器不改变交流电的频率) 处理技巧 等效电阻 三、理想变压器的动态分析 匝数比不变的情况 负载电阻不变的情况 (1)U1不变，根据＝，输入电压U1决定输出电压U2，可以得出不论负载电阻R如何变化，U2不变。 (2)当负载电阻发生变化时，I2变化，根据输出电流I2决定输入电流I1，可以判断I1的变化。 (3)I2变化引起P2变化，根据P1＝P2，可以判断P1的变化。 (1)U1不变，发生变化，U2变化。 (2)R不变，U2变化，I2发生变化。 (3)根据P2＝和P1＝P2，可以判断P2变化时，P1发生变化，U1不变时，I1发生变化。 9．（2024·北京·高考真题）如图甲所示，理想变压器原线圈接在正弦式交流电源上，输入电压u随时间t变化的图像如图乙所示，副线圈接规格为“6V，3W”的灯泡。若灯泡正常发光，下列说法正确的是（   ） A．原线圈两端电压的有效值为 B．副线圈中电流的有效值为0.5A C．原、副线圈匝数之比为1∶4 D．原线圈的输入功率为12W 【技巧点拨】 （1）利用正弦交流电有效值的公式对电压求有效值； （2）利用理想变压器基本电压关系和功率关系求匝数比和功率。 10．（2024·山东·高考真题）如图甲所示，在-d≤x≤d，-d≤y≤d的区域中存在垂直Oxy平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场（用阴影表示磁场的区域），边长为2d的正方形线圈与磁场边界重合。线圈以y轴为转轴匀速转动时，线圈中产生的交变电动势如图乙所示。若仅磁场的区域发生了变化，线圈中产生的电动势变为图丙所示实线部分，则变化后磁场的区域可能为（　　） A． B． C． D． 【技巧点拨】 （1）明确线圈产生正弦交流电的瞬时变化规律； （2）当时，线圈从中性面转过了多少度。 考向一 交变电流的四值问题 11．（2024·浙江金华·二模）如图所示，在磁感应强度为的水平匀强磁场中有两半径为0.2m的金属圆环竖直放置且相互平行，金属环的间距为1m，一根长为1m，电阻为1Ω的金属棒在圆环内侧以角速度10πrad/s匀速转动，金属棒与圆环始终接触良好，图示金属棒在圆环最高点，电路中的电阻，其余电阻不计，电压表为交流电压表，则（　　） A．金属棒从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R的电流先从a流向b，后从b流向a B．电压表的示数为0.2V C．电阻R的功率为0.64W D．金属棒在转动过程中，通过电路的磁通量变化率最大值为2Wb/s 12．（2024·浙江温州·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，导轨间距，导轨间存在垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度，定值电阻。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 B．电压表的示数为 C．小圆柱圆周运动的半径为 D．电阻和的总功率为 考向二 理想变压器的基本关系应用 13．（2024·北京朝阳·模拟预测）我们一般把变压器分成左右两个电路来看待，使得在分析时将问题变得复杂。现在我们将变压器与负载视为一个整体，等效为一个新的电阻，变成一个单一的回路。若已知原、副线圈的匝数比为，副线圈所接电阻为，则等于（　　） A． B． C． D． 14．（2024·四川遂宁·模拟预测）如图甲所示“日”字形理想变压器，当原线圈ab通以交变电流时，线圈中的磁通量只有通过右侧铁芯，剩余部分通过中间的“铁芯桥”。当原线圈ab通以如图乙所示的交变电流时，电压表V与电流表A2的示数分别为11V、5A。已知图甲中定值电阻，电表均为理想电表。则（　　） A． B． C．原线圈ab中的输入电压 D．电流表A1的示数为 考向三 理想变压器的动态分析 15．（2024·全国·模拟预测）如图所示，变压器为理想变压器，原、副线圈的匝数比；、为定值电阻，，滑动P可以改变接入电路的线圈匝数，在、两端接入电压最大值为的正弦交流电，则下列判断正确的是（　　） A．P从上向下滑的过程中电阻的功率先增大后减小 B．P从上向下滑的过程中变压器的输出功率先减小后增大 C．P下滑到线圈的中点时，变压器的输出功率最大，为 D．P下滑到线圈的中点时，消耗的功率为 16．（2024·全国·模拟预测）如图甲所示，理想变压器原线圈连接定值电阻，副线圈连接滑动变阻器，滑动变阻器最大阻值足够大，、端输入正弦式交变电流。将滑动变阻器的滑片从端缓慢向下滑动，记录理想电压表V的示数与理想电流表A的示数，描绘出图像，如图乙所示。当滑动变阻器接入电路的阻值为时，滑动变阻器消耗的功率达到最大，则下列说法正确的是（    ） A．定值电阻的阻值为 B．滑动变阻器消耗的最大功率为400W C．理想变压器原、副线圈的匝数之比 D．交变电压的峰值为 题型三 远距离输电 1、 远距离输电问题中的“三 二 一” 1．理清三个回路 2．抓住两个联系 (1)理想的升压变压器联系着回路1和回路2，由变压器原理可得：线圈1(匝数为n1)和线圈2(匝数为n2)中各个量间的关系是＝，＝，P1＝P2。 (2)理想的降压变压器联系着回路2和回路3，由变压器原理可得：线圈3(匝数为n3)和线圈4(匝数为n4)中各个量间的关系是＝，＝，P3＝P4。 3．掌握一个守恒 能量守恒关系式P1＝P损＋P4。 二、远距离输电问题中的电压和功率损失 1.电压损失：输电线路上I2＝I线＝I3，总电阻R线导致的电压损失ΔU＝U2－U3＝I线R线。 2.功率损失： ①P损＝P1－P4 ②P损＝I线·ΔU＝IR线＝ 注意：(1)当输送功率一定时，输电电压增大到原来的n倍，输电线上损耗的功率减小到原来的。 (2)不要把输电线上的输电电压U2和输电线上损失的电压ΔU相混淆。 17．（2024·湖南·高考真题）根据国家能源局统计，截止到2023年9月，我国风电装机4亿千瓦，连续13年居世界第一位，湖南在国内风电设备制造领域居于领先地位。某实验小组模拟风力发电厂输电网络供电的装置如图所示。已知发电机转子以角速度匀速转动，升、降压变压器均为理想变压器，输电线路上的总电阻可简化为一个定值电阻。当用户端接一个定值电阻R时，上消耗的功率为P。不计其余电阻，下列说法正确的是（    ） A．风速增加，若转子角速度增加一倍，则上消耗的功率为4P B．输电线路距离增加，若阻值增加一倍，则消耗的功率为4P C．若升压变压器的副线圈匝数增加一倍，则上消耗的功率为8P D．若在用户端再并联一个完全相同的电阻R，则上消耗的功率为6P 【技巧点拨】 （1）明确输电线上消耗功率P的计算公式； （2）画出等效电路图，求出等效电阻，结合闭合电路欧姆定律。 18．（2023·山东·高考真题）某节能储能输电网络如图所示，发电机的输出电压U1= 250V，输出功率500kW。降压变压器的匝数比n3：n4= 50：1，输电线总电阻R = 62.5Ω。其余线路电阻不计，用户端电压U4= 220V，功率88kW，所有变压器均为理想变压器。下列说法正确的是（   ）    A．发电机的输出电流为368A B．输电线上损失的功率为4.8kW C．输送给储能站的功率为408kW D．升压变压器的匝数比n1：n2= 1：44 【技巧点拨】 (1) 明确远距离输电过程中的功率关系； (2) 明确远距离输电过程中电压和电流关系。 考向一 远距离输电问题中的功率计算 19．（2024·安徽·一模）我国在电力输送领域是世界上首屈一指的科技霸主，目前已研制成功了全套关键设备，建成了世界电压等级最高、输电能力最强的交直流输电网络。如图为远距离输电系统简化情景图，已知发电厂输出的交流电压为，理想升压变压器的原副线圈匝数比为，理想降压变压器的原副线圈匝数比为，高压输电线的总阻值为。设用户(负载)是纯电阻，且阻值为，则输电效率为（    ） A． B． C． D． 20．（2024·山西运城·二模）如图所示为远距离输电的原理图，已知升压变压器原、副线圈的匝数分别为和，降压变压器原、副线圈的匝数分别为和，输电线上的电阻为R，变压器均为理想变压器，若保持发电厂的输出电压不变，当输电线上电流减少时，则用户端的电压增加（　　） A． B． C． D． 考向二 远距离输电问题中的动态分析 21．（2024·湖北·二模）2023年6月底投运的杭州柔性低频交流输电示范工程实现了杭州市富阳区、萧山区两大负荷中心互联互通，为杭州亚运会主场馆所在区域提供了最大功率为30.8万千瓦的灵活电能支撑。如图所示是该输电工程的原理简图，海上风力发电站输出电压，经升压变压器转换为220kV的高压后送入远距离输电线路，到达杭州电力中心通过降压变压器将电能分别输送给富阳和萧山负荷中心，降压变压器原副线圈的匝数比为。下列说法正确的是（　　） A．升压变压器原副线圈的匝数之比为 B．通过R的电流与通过富阳负荷中心的电流之比 C．仅当富阳负荷中心负载增加时，萧山负荷中心获得的电压增大 D．当换用传统电网输电时，远距离输电线路等效电阻R增大。若萧山和富阳负荷中心负载不变，则海上风力发电站输出功率减小 22．（2024·安徽芜湖·二模）“西电东送”是我国实现经济跨区域可持续快速发展的重要保证，如图为模拟远距离高压输电示意图。已知升压变压器原、副线圈两端的电压分别为和，降压变压器原、副线圈两端的电压分别为和。在输电线路的起始端接入两个互感器，两个互感器原、副线圈的匝数比分别为和，各互感器和电表均为理想状态，则下列说法错误的是（　　） A．电压互感器起降压作用，电流互感器起把强电流变为弱电流作用 B．若电压表的示数为200V，电流表的示数为5A，则线路输送电功率为100kW C．若保持发电机输出电压和用户数不变，仅将滑片Q下移，则输电线损耗功率增大 D．若发电机输出电压一定，仅增加用户数，为维持用户电压不变，可将滑片P上移 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 2 / 35 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题12 恒定电流与交变电流 目录 01考情透视·目标导航 3 4 5 题型一 直流电路的分析与计算 5 5 一、闭合电路的功率和效率 5 二、 直流闭合电路中的动态分析的三种方法 6 三、 直流含容电路问题分析方法 6 7 8 考向一 直流闭合电路中的功率问题 8 考向二 直流闭合电路中的动态分析问题 9 考向三 直流含容电路问题 11 题型二 交流电流的四值和变压器的分析与计算 12 12 一、交变电流的四值问题 12 二、理想变压器的基本关系 13 三、理想变压器的动态分析 13 14 考向二 理想变压器的基本关系应用 17 考向三 理想变压器的动态分析 18 题型三 远距离输电 20 20 一、远距离输电问题中的“三 二 一” 20 二、远距离输电问题中的电压和功率损失 20 21 22 考向一 远距离输电问题中的功率计算 22 考向二 远距离输电问题中的动态分析 23 命题统计 命题要点 2024年 2023年 2022年 热 考 角 度 直流闭合电路的分析与计算 2024·全国甲卷·T12 2023·海南卷·T7 2022·浙江6月卷·T12 2022·浙江1月卷·T12 交变电流的四值和变压器的分析与计算 2024·河北卷·T4 2024·新课标卷·T7 2024·广东卷·T1、 2024·辽宁卷·T13 2024·山东卷·T8 2024·浙江1月卷·T5 2023·湖南卷·T9 2023·河北卷·T5 2023·北京卷·T7 2023·广东卷·T6 2022·山东卷·T4 2022·湖南卷·T6 2022·广东卷·T4 2022·河北卷·T3 2022·海南卷·T5 远距离输电 2024·湖南卷·T6 2023·山东卷·T7 2023·浙江卷·T7 命题规律 高考对直流闭合电路的以选择题的形式考查较少，对交变电流的产生和描述的单独考查也不是特别的频繁，大多与变压器类的高考题相结合，一并考查，难度上不是太大。 考向预测 从近几年各省命题来看，2025年大概率还是围绕变压器来命题，多数以选择题为主，题目难度不会太大。 命题情景 多以变压器、新型应用技术为情景 常用方法 闭合电路动态分析法、等效法 恒定电流与交变电流 直流电路 交流电路 交流电的四值 变压器 闭合电路欧姆定律： 闭合电路的功率计算： 瞬时值： 平均值： 峰值： 基本关系： 动态分析：闭合电路欧姆定律和制约关系 闭合电路欧姆定律的应用 P总=EI，P出=UI， 动态分析 含容电路 能量分析 远距离输电： 有效值：根据电流的热效应计算 题型一 直流电路的分析与计算 1、 闭合电路的功率和效率 1．闭合电路的功率和效率 电源总功率 任意电路：P总＝EI＝P出＋P内 纯电阻电路：P总＝I2(R＋r)＝ 电源内部 消耗的功率 P内＝I2r＝P总－P出 电源的 输出功率 任意电路：P出＝UI＝P总－P内 纯电阻电路：P出＝I2R＝ P出与外电阻 R的关系 电源的效率 任意电路：η＝×100%＝×100% 纯电阻电路：η＝×100% 2．输出功率与外电阻的关系 由P出与外电阻R的关系图像可知： (1)当R＝r时，电源的输出功率最大为Pm＝。 (2)当R＞r时，随着R的增大输出功率越来越小。 (3)当R＜r时，随着R的增大输出功率越来越大。 (4)当P出＜Pm时，每个输出功率对应两个外电阻R1和R2，且R1R2＝r2。 2、 直流闭合电路中的动态分析的三种方法 1．程序法 2．结论法 用口诀表述为“串反并同”： (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、消耗的电功率都将减小，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、消耗的电功率都将增大，反之则减小。 3．极限法 因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端，让电阻最大或电阻为零进行讨论。 3、 直流含容电路问题分析方法 1.电路的简化：不分析电容器的充、放电过程时，把电容器所在的电路视为断路，简化电路时可以去掉，求电荷量时再在相应位置补上。 2.电路稳定时电容器的处理方法：电路稳定后，与电容器串联的电路中没有电流，同支路的电阻相当于导线，,即电阻不起降低电压的作用，电容器两端的电压与其并联用电器两端电压相等。 3.电压变化带来的电容器变化：电路中电流、电压的变化可能会引起电容器的充、放电。若电容器两端电压升高,电容器将充电；若电容器两端电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电，可由ΔQ=C·ΔU计算电容器上电荷量的变化量。 4.含容电路动态分析的三个步骤： 第一步 理清电路的串、并联关系 第二步 确定电容器两极板间的电压。在电容器充电和放电的过程中，欧姆定律等电路规律不适用，但对于充电或放电完毕的电路，电容器的存在与否不再影响原电路，电容器接在某一支路两端，可根据欧姆定律及串、并联规律求解该支路两端的电压U 第三步 分析电容器所带的电荷量。针对某一状态，根据Q＝CU，由电容器两端的电压U求电容器所带的电荷量Q，由电路规律分析两极板电势的高低，高电势板带正电，低电势板带负电 1．（2023·海南·高考真题）如图所示电路，已知电源电动势为E，内阻不计，电容器电容为C，闭合开关K，待电路稳定后，电容器上电荷量为（   ）    A．CE B． C． D． 【答案】C 【详解】电路稳定后，由于电源内阻不计，则整个回路可看成3R、2R的串联部分与R、4R的串联部分并联，若取电源负极为零电势点，则电容器上极板的电势为电容器下极板的电势为则电容两端的电压则电容器上的电荷量为故选C。 【技巧点拨】 （1）明确电容器电量计算公式； （2）利用串联分压的规律，求出电容器两极板的电压。 2．（2022·北京·高考真题）某同学利用压力传感器设计水库水位预警系统。如图所示，电路中的和，其中一个是定值电阻，另一个是压力传感器（可等效为可变电阻）。水位越高，对压力传感器的压力越大，压力传感器的电阻值越小。当a、b两端的电压大于时，控制开关自动开启低水位预警；当a、b两端的电压小于（、为定值）时，控制开关自动开启高水位预警。下列说法正确的是（　　） A． B．为压力传感器 C．若定值电阻的阻值越大，开启高水位预警时的水位越低 D．若定值电阻的阻值越大，开启低水位预警时的水位越高 【答案】C 【详解】AB．题意可知水位越高，对压力传感器的压力越大，压力传感器的电阻值越小。控制开关自动开启低水位预警，此时水位较低，压力传感器的电阻值较大，由于a、b两端此时的电压大于，根据串联电路电压分部特点可知，为压力传感器，故高水位时压力传感器的电阻值越小，压力传感器两端电压变小， ，AB错误； CD．根据闭合电路欧姆定律可知，a、b两端的电压为若定值电阻的阻值越大，当开启低水位预警时a、b两端的电压大于时，压力传感器阻值需要越大，则水位越低；当a、b两端的电压小于时开启高水位预警时，压压力传感器阻值需要越大，则水位越低。C正确，D错误。故选C。 【技巧点拨】 （1）明确水位高低与压力传感器所受压力大小的关系； （2）利用闭合电路欧姆定律，结合水位变化时阻值的变化做出判断。 考向一 直流闭合电路中的功率问题 3．（2024·北京朝阳·模拟预测）如图甲所示的电路中，定值电阻。白炽灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。电源电动势，内阻不计。当开关S断开时，灯泡消耗的实际电功率为，则开关闭合后，灯泡消耗的实际功率约为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】当开关S断开时，灯泡消耗的实际电功率为，即电压电流的乘积为24W，根据乙图可知，电压为，电流为，根据闭合电路欧姆定律解得据题意，定值电阻，故开关闭合后，电源和、构成一个新电源，此新电源电动势和内阻分别为，此新电源短路电流为图中画出此新电源的图像，图像与白炽灯泡的伏安特性曲线交点即为灯泡的电压电流，分别为，灯泡消耗的实际功率故选C。 4．（2024·全国·模拟预测）在如图甲所示的电路中，电源电动势保持不变，不计内阻，为定值电阻，移动滑动变阻器的滑片P，电压表和电流表均为理想电表，两者示数的关系图线如图乙所示，则（    ） A．电源电动势为 B．定值电阻的阻值为 C．的电功率最大为 D．的电功率最大为 【答案】B 【详解】AB．设间电阻为，则间电阻为，滑动变阻器接入电路的电阻记作，则 当时，达到最大值，即解得当滑片P位于中点时，干路电流为，此时有当的电压为时，滑片两边电流为和，此时有联立两式解得选项A错误，B正确； CD．电阻的阻值范围为0到，因此滑片位于中点时，，的电功率最大为滑片P位于a或b时，接入电阻为零，的电功率最大，为选项CD错误。故选B。 考向二 直流闭合电路中的动态分析问题 5．（2024·辽宁朝阳·三模）在如图所示的电路中，电源电压不变，内阻为，R为定值电阻，闭合开关S，电路正常工作，在滑片P向右移动的过程中，不考虑温度对灯丝电阻的影响，下列说法正确的是（    ） A．R两端的电压变大 B．电压表的示数变大 C．灯泡的亮度变亮 D．电压表的示数和电流表示数的比值变小 【答案】B 【详解】C．定值电阻R、滑动变阻器、灯泡、电源、电流表、开关串联，当滑片P向右移动的过程中，整个回路总电阻增大，电流减小，故等泡亮度变暗，C错误； A．由可知电流减小，定值电阻R两端电压减小，A错误； B．电压表测量定值电阻、滑动变阻器两端总电压，由闭合电路欧姆定律可知电流减小，电压表示数变大，B正确； D．电压表测量灯泡、滑动变阻器两端总电压，由闭合电路欧姆定律可知故电压表的示数和电流表示数的比值不变，D错误。故选B。 6．（2024·河北·一模）如图所示的电路中，为定值电阻，电压表和电流表均为理想电表，闭合开关S，滑动变阻器的滑片从b端向a端缓慢滑动的过程中，下列说法正确的是（    ） A．电压表V示数先变小后变大 B．电压表V示数一直变大 C．电流表A示数一直变小 D．电流表A示数先变小后变大 【答案】C 【详解】AB．滑片缓慢从b端向a端滑动的过程中，滑动变阻器上下两部分、电压表并联，滑动变阻器滑片上、下两部分并联后的阻值先增大后减小，干路电流先减小后增大，路端电压先增大后减小，根据闭合电路欧姆定律可得电压表的示数则电压表V示数先变大后变小。故AB错误； CD．滑动变阻器滑片从b滑到正中间的过程，回路总电阻增加，干路电流减小，滑动变阻器上半部分所在支路分配的电压增大，通过滑动变阻器上半部分的电流增大，可知电流表A示数变小，滑片从正中间滑到a的过程，上、下两部分并联电阻减小，电压表示数减小，滑动变阻器下半部分电阻增加，可知电流表A示数继续变小。故C正确；D错误。 故选C。 考向三 直流含容电路问题 7．（2024·河北石家庄·三模）如图所示，电源电动势，内阻不计，滑动变阻器的最大阻值为，两定值电阻、的阻值均为，电容器C的电容为。初始时的滑片置于最上端，开关S掷于a端。下列说法正确的是（    ） A．当的滑片向下移动时，两端的电压减小 B．移动的滑片过程中，消耗的最大功率为 C．开关从a掷向b，流过的电流方向由d到c D．开关从a掷向b，流过的电荷量为 【答案】D 【详解】A．开关掷于端，与串联，两端的电压当的滑片向下滑动时，接入电路中的电阻值变小，两端电压变大，A错误； B．消耗的功率电流解得当时，消耗的功率最大为，B错误； C．开关掷于端时，电容器右极板带正电，开关从掷向，电容器左极板带正电，所以电容器先放电后充电，电流方向为，C错误； D．流过的电荷量D正确。故选D。 8．（2024·四川德阳·二模）如图所示的电路中，电源的电动势，内阻不计，电阻， ，滑动变阻器的最大阻值，电容器MN的电容，现将滑动触头L置于最左端a点，合上开关S，经过一段时间电路处于稳定，此时一带电油滴恰好静止在MN之间的P点，下列说法正确的是（　　） A．油滴带负电 B．若断开开关S，则通过R1的电荷量为 C．若滑动触头向右滑动，则油滴将向上加速运动 D．若从a点向右移动滑动触头L，至aL间电阻为20Ω时，则下极板N的电势降低了4V 【答案】B 【详解】A．分析电路知板电势高，板电势低，一带电油滴恰好静止在MN之间的P点，根据平衡条件知，电场力竖直向上，故油滴带正电，故A错误； B．电容器两端的电压等于电阻两端电压，有电容器所带的电量为，S断开后电容器的电量通过两个支路放电，一是电阻支路，另一条是电阻和滑动变阻器的串联支路，根据并联电路的电流关系可知，两支路的电阻之比为，则电流之比为。可知通过的电量为故B正确； C．若滑动触头向右滑动，电容器两板间电压先减少后增大，电容器所带的电量先减少后增大，但板先带正电荷后带负电荷，电场力先向上（小于重力）后向下，合力始终向下，则油滴将向下加速运动，C错误； D．若从a点向右移动滑动触头L，至aL间电阻为20Ω时，滑动触头在a点时，板电势为联立解得故下极板N的电势降低了8V，故D错误。故选B。 题型二 交流电流的四值和变压器的分析与计算 1、 交变电流的四值问题 物理含义 重要关系 适用情况 瞬时值 交变电流某一时刻的值 e＝Emsin ωt e＝Emcos ωt 正弦形式，从中性面开始 余弦形式，从垂直中性面开始 峰值 交变电流最大的瞬时值 Em＝nBSω Im＝ 确定用电器的耐压值、电容器的击穿电压 有效值 跟交变电流的热效应等效的恒定电流值 E＝ U＝ (1)计算与电流热效应相关的量(如功率、热量) (2)交流电表的测量值 (3)电器设备的额定电压、额定电流 (4)保险丝的熔断电流 平均值 i­t图像中图线与时间轴所围面积与时间的比值 ＝n ＝ 计算通过电路某截面的电荷量 注意：求解有效值的两个关键点： 1．计算有效值的根据是电流的热效应，抓住“三同”：“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”列式求解。 2．利用公式Q＝I2Rt和Q＝t可分别求得电流有效值和电压有效值。 2、 理想变压器的基本关系 理想变压器 没有能量损失(铜损、铁损)，没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中) 基本关系 功率关系 原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，P入＝P出 电压关系 原、副线圈的电压比等于匝数比，U1∶U2＝n1∶n2，与负载的多少无关 电流关系 只有一个副线圈时，I1∶I2＝n2∶n1；有多个副线圈时，由P入＝P出即I1U1＝I2U2＋I3U3＋…＋InUn得I1n1＝I2n2＋I3n3＋…＋Innn 频率关系 f1＝f2(变压器不改变交流电的频率) 处理技巧 等效电阻 三、理想变压器的动态分析 匝数比不变的情况 负载电阻不变的情况 (1)U1不变，根据＝，输入电压U1决定输出电压U2，可以得出不论负载电阻R如何变化，U2不变。 (2)当负载电阻发生变化时，I2变化，根据输出电流I2决定输入电流I1，可以判断I1的变化。 (3)I2变化引起P2变化，根据P1＝P2，可以判断P1的变化。 (1)U1不变，发生变化，U2变化。 (2)R不变，U2变化，I2发生变化。 (3)根据P2＝和P1＝P2，可以判断P2变化时，P1发生变化，U1不变时，I1发生变化。 9．（2024·北京·高考真题）如图甲所示，理想变压器原线圈接在正弦式交流电源上，输入电压u随时间t变化的图像如图乙所示，副线圈接规格为“6V，3W”的灯泡。若灯泡正常发光，下列说法正确的是（   ） A．原线圈两端电压的有效值为 B．副线圈中电流的有效值为0.5A C．原、副线圈匝数之比为1∶4 D．原线圈的输入功率为12W 【答案】B 【详解】A．由题图知，原线圈电压最大值为，则原线圈两端电压的有效值为故A错误； B．灯泡正常发光，由P = UI得，副线圈中电流有效值为故B正确； C．由理想变压器电压与匝数关系可知故C错误； D．理想变压器没有能量损失，原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，则原线圈的输入功率P1 = PL = 3W故D错误。故选B。 【技巧点拨】 （1）利用正弦交流电有效值的公式对电压求有效值； （2）利用理想变压器基本电压关系和功率关系求匝数比和功率。 10．（2024·山东·高考真题）如图甲所示，在-d≤x≤d，-d≤y≤d的区域中存在垂直Oxy平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场（用阴影表示磁场的区域），边长为2d的正方形线圈与磁场边界重合。线圈以y轴为转轴匀速转动时，线圈中产生的交变电动势如图乙所示。若仅磁场的区域发生了变化，线圈中产生的电动势变为图丙所示实线部分，则变化后磁场的区域可能为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】根据题意可知，磁场区域变化前线圈产生的感应电动势为由题图丙可知，磁场区域变化后，当时，线圈的侧边开始切割磁感线，即当线圈旋转时开始切割磁感线，由几何关系可知磁场区域平行于x轴的边长变为，C正确。故选C。 【技巧点拨】 （1）明确线圈产生正弦交流电的瞬时变化规律； （2）当时，线圈从中性面转过了多少度。 考向一 交变电流的四值问题 11．（2024·浙江金华·二模）如图所示，在磁感应强度为的水平匀强磁场中有两半径为0.2m的金属圆环竖直放置且相互平行，金属环的间距为1m，一根长为1m，电阻为1Ω的金属棒在圆环内侧以角速度10πrad/s匀速转动，金属棒与圆环始终接触良好，图示金属棒在圆环最高点，电路中的电阻，其余电阻不计，电压表为交流电压表，则（　　） A．金属棒从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R的电流先从a流向b，后从b流向a B．电压表的示数为0.2V C．电阻R的功率为0.64W D．金属棒在转动过程中，通过电路的磁通量变化率最大值为2Wb/s 【答案】D 【详解】A．根据右手定则可知，若金属棒顺时针转动，金属棒从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R的电流从a流向b，若金属棒逆时针转动，金属棒从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R的电流从b流向a，故A错误； B．若经历时间t，金属棒转过夹角为θ，则有感应电动势的瞬时值为则电动势的有效值根据闭合电路欧姆定律有解得故B错误； C．回路中的感应电流电阻R的功率结合上述解得P=0.32W故C错误； D．结合上述可知，当金属棒转过90°，感应电动势的最大值为即金属棒在转动过程中，通过电路的磁通量变化率最大值为2Wb/s，故D正确。故选D。 12．（2024·浙江温州·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，导轨间距，导轨间存在垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度，定值电阻。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 B．电压表的示数为 C．小圆柱圆周运动的半径为 D．电阻和的总功率为 【答案】D 【详解】A．根据题中数据可得可得故A错误； B．导体棒切割磁感线，最大的电压为电压表的电压为交流电的有效值，则电压表的示数为故B错误； C．根据题意可知转盘的线速度为0.2m/s，角速度为2，则小圆柱圆周运动的半径 D．根据功率的定义式故D正确。故选D。 考向二 理想变压器的基本关系应用 13．（2024·北京朝阳·模拟预测）我们一般把变压器分成左右两个电路来看待，使得在分析时将问题变得复杂。现在我们将变压器与负载视为一个整体，等效为一个新的电阻，变成一个单一的回路。若已知原、副线圈的匝数比为，副线圈所接电阻为，则等于（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】设原线圈的输入电压为，则副线圈的输出电压为则电阻消耗的功率为将变压器与负载视为一个整体，等效为一个新的电阻，则消耗的功率为又联立可得故选B。 14．（2024·四川遂宁·模拟预测）如图甲所示“日”字形理想变压器，当原线圈ab通以交变电流时，线圈中的磁通量只有通过右侧铁芯，剩余部分通过中间的“铁芯桥”。当原线圈ab通以如图乙所示的交变电流时，电压表V与电流表A2的示数分别为11V、5A。已知图甲中定值电阻，电表均为理想电表。则（　　） A． B． C．原线圈ab中的输入电压 D．电流表A1的示数为 【答案】D 【详解】A．根据题图甲可知，穿过线圈的磁通量与穿过线圈的磁通量相等，则故A错误； B．根据题意有，，联立解得故B错误； C．由图乙可知，，由题图乙可知原线圈中的输入电压故C错误； D．由理想变压器输入功率等于输出功率有解得故D正确。故选D。 考向三 理想变压器的动态分析 15．（2024·全国·模拟预测）如图所示，变压器为理想变压器，原、副线圈的匝数比；、为定值电阻，，滑动P可以改变接入电路的线圈匝数，在、两端接入电压最大值为的正弦交流电，则下列判断正确的是（　　） A．P从上向下滑的过程中电阻的功率先增大后减小 B．P从上向下滑的过程中变压器的输出功率先减小后增大 C．P下滑到线圈的中点时，变压器的输出功率最大，为 D．P下滑到线圈的中点时，消耗的功率为 【答案】C 【详解】A．等效电路如图所示 由可得等效电阻为所以通过的电流为，P从上向下滑的过程中变小，变大，所以电阻的功率一直变大，故A错误； B．由等效电路可知，当时，解得即P下滑到线圈的中点时的功率最大，最大功率 此时消耗的功率与相同，则P从上向下滑的过程中变压器的输出功率先增大后减小，故B错误； C．由上述分析可知，P下滑到线圈的中点时，变压器的输出功率最大，为，C正确； D．由上述分析可知，P下滑到线圈的中点时，消耗的功率为，D错误。故选C。 16．（2024·全国·模拟预测）如图甲所示，理想变压器原线圈连接定值电阻，副线圈连接滑动变阻器，滑动变阻器最大阻值足够大，、端输入正弦式交变电流。将滑动变阻器的滑片从端缓慢向下滑动，记录理想电压表V的示数与理想电流表A的示数，描绘出图像，如图乙所示。当滑动变阻器接入电路的阻值为时，滑动变阻器消耗的功率达到最大，则下列说法正确的是（    ） A．定值电阻的阻值为 B．滑动变阻器消耗的最大功率为400W C．理想变压器原、副线圈的匝数之比 D．交变电压的峰值为 【答案】C 【详解】A．设交变电压的有效值为，将定值电阻等效为交流电源的内阻，根据闭合电路欧姆定律有 结合题图乙可知，，A错误； D．根据解得，D错误； BC．将理想变压器与滑动变阻器整体等效为一个电阻，等效电阻滑动变阻器消耗的功率 当时，滑动变阻器消耗的功率最大，最大功率由解得：，B错误，C正确。故选C。 题型三 远距离输电 1、 远距离输电问题中的“三 二 一” 1．理清三个回路 2．抓住两个联系 (1)理想的升压变压器联系着回路1和回路2，由变压器原理可得：线圈1(匝数为n1)和线圈2(匝数为n2)中各个量间的关系是＝，＝，P1＝P2。 (2)理想的降压变压器联系着回路2和回路3，由变压器原理可得：线圈3(匝数为n3)和线圈4(匝数为n4)中各个量间的关系是＝，＝，P3＝P4。 3．掌握一个守恒 能量守恒关系式P1＝P损＋P4。 二、远距离输电问题中的电压和功率损失 1.电压损失：输电线路上I2＝I线＝I3，总电阻R线导致的电压损失ΔU＝U2－U3＝I线R线。 2.功率损失： ①P损＝P1－P4 ②P损＝I线·ΔU＝IR线＝ 注意：(1)当输送功率一定时，输电电压增大到原来的n倍，输电线上损耗的功率减小到原来的。 (2)不要把输电线上的输电电压U2和输电线上损失的电压ΔU相混淆。 17．（2024·湖南·高考真题）根据国家能源局统计，截止到2023年9月，我国风电装机4亿千瓦，连续13年居世界第一位，湖南在国内风电设备制造领域居于领先地位。某实验小组模拟风力发电厂输电网络供电的装置如图所示。已知发电机转子以角速度匀速转动，升、降压变压器均为理想变压器，输电线路上的总电阻可简化为一个定值电阻。当用户端接一个定值电阻R时，上消耗的功率为P。不计其余电阻，下列说法正确的是（    ） A．风速增加，若转子角速度增加一倍，则上消耗的功率为4P B．输电线路距离增加，若阻值增加一倍，则消耗的功率为4P C．若升压变压器的副线圈匝数增加一倍，则上消耗的功率为8P D．若在用户端再并联一个完全相同的电阻R，则上消耗的功率为6P 【答案】A 【详解】 如图为等效电路图，设降压变压器的原副线圈匝数比为，则输电线上的电流为转子在磁场中转动时产生的电动势为 A．当转子角速度增加一倍时，升压变压器原副线圈两端电压都增加一倍，输电线上的电流变为，故上消耗的电功率变为原来的4倍，故A正确； C．升压变压器副线圈匝数增加一倍，副线圈两端电压增加一倍，输电线上的电流增加一倍，故上消耗的电功率变为原来的4倍，故C错误； B．若阻值增加一倍，输电线路上的电流 消耗的功率故B错误； D．若在用户端并联一个完全相同的电阻R，用户端电阻减为原来的一半，输电线上的电流为 消耗的功率故D错误。故选A。 【技巧点拨】 （1）明确输电线上消耗功率P的计算公式； （2）画出等效电路图，求出等效电阻，结合闭合电路欧姆定律。 18．（2023·山东·高考真题）某节能储能输电网络如图所示，发电机的输出电压U1= 250V，输出功率500kW。降压变压器的匝数比n3：n4= 50：1，输电线总电阻R = 62.5Ω。其余线路电阻不计，用户端电压U4= 220V，功率88kW，所有变压器均为理想变压器。下列说法正确的是（   ）    A．发电机的输出电流为368A B．输电线上损失的功率为4.8kW C．输送给储能站的功率为408kW D．升压变压器的匝数比n1：n2= 1：44 【答案】C 【详解】A．由题知，发电机的输出电压U1 = 250V，输出功率500kW，则有，A错误； BD．由题知，用户端电压U4 = 220V，功率88kW，则有P′ = U4I4联立解得I4 = 400A，I3 = 8A，U3 = 11000V则输电线上损失的功率为P损 = I32R = 4kW且U2 = U3＋I3R = 11500V再根据，解得，BD错误； C．根据理想变压器无功率损失有P = U2I3＋P储代入数据有P储 = 408kW，C正确。故选C。 【技巧点拨】 (1) 明确远距离输电过程中的功率关系； (2) 明确远距离输电过程中电压和电流关系。 考向一 远距离输电问题中的功率计算 19．（2024·安徽·一模）我国在电力输送领域是世界上首屈一指的科技霸主，目前已研制成功了全套关键设备，建成了世界电压等级最高、输电能力最强的交直流输电网络。如图为远距离输电系统简化情景图，已知发电厂输出的交流电压为，理想升压变压器的原副线圈匝数比为，理想降压变压器的原副线圈匝数比为，高压输电线的总阻值为。设用户(负载)是纯电阻，且阻值为，则输电效率为（    ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】设降压变压器副线圈的端电压为，由欧姆定律可得用户的电流为对降压变压器，由理想变压器的原理可得，结合综合可得由能量守恒定律可得输电效率为故选A。 20．（2024·山西运城·二模）如图所示为远距离输电的原理图，已知升压变压器原、副线圈的匝数分别为和，降压变压器原、副线圈的匝数分别为和，输电线上的电阻为R，变压器均为理想变压器，若保持发电厂的输出电压不变，当输电线上电流减少时，则用户端的电压增加（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】一定，则一定，当输电线上电流减少，则输电线上电压减少，则降压变压器原线圈两端的电压增加根据变压比可知用户端电压增大故选B。 考向二 远距离输电问题中的动态分析 21．（2024·湖北·二模）2023年6月底投运的杭州柔性低频交流输电示范工程实现了杭州市富阳区、萧山区两大负荷中心互联互通，为杭州亚运会主场馆所在区域提供了最大功率为30.8万千瓦的灵活电能支撑。如图所示是该输电工程的原理简图，海上风力发电站输出电压，经升压变压器转换为220kV的高压后送入远距离输电线路，到达杭州电力中心通过降压变压器将电能分别输送给富阳和萧山负荷中心，降压变压器原副线圈的匝数比为。下列说法正确的是（　　） A．升压变压器原副线圈的匝数之比为 B．通过R的电流与通过富阳负荷中心的电流之比 C．仅当富阳负荷中心负载增加时，萧山负荷中心获得的电压增大 D．当换用传统电网输电时，远距离输电线路等效电阻R增大。若萧山和富阳负荷中心负载不变，则海上风力发电站输出功率减小 【答案】D 【详解】A．升压变压器原副线圈的匝数之比为，A错误； B．根据变压器的功率关系有又，整理得可见通过R的电流与通过富阳负荷中心的电流之比，B错误； C．当富阳负荷中心负载增加时，功率增大，负载线路电流增大，则降压变压器原线圈中的电流增大，输电线损耗的电压增大，降压变压器原线圈上得到的电压减小，萧山负荷中心获得的电压将减小，C错误； D．当换用传统电网输电时，发电站输出功率设萧山和富阳负荷中心负载为，则有由于远距离输电线路等效电阻R增大，则输电的电流I变小，则发电站输出功率减小，D正确。 故选D。 22．（2024·安徽芜湖·二模）“西电东送”是我国实现经济跨区域可持续快速发展的重要保证，如图为模拟远距离高压输电示意图。已知升压变压器原、副线圈两端的电压分别为和，降压变压器原、副线圈两端的电压分别为和。在输电线路的起始端接入两个互感器，两个互感器原、副线圈的匝数比分别为和，各互感器和电表均为理想状态，则下列说法错误的是（　　） A．电压互感器起降压作用，电流互感器起把强电流变为弱电流作用 B．若电压表的示数为200V，电流表的示数为5A，则线路输送电功率为100kW C．若保持发电机输出电压和用户数不变，仅将滑片Q下移，则输电线损耗功率增大 D．若发电机输出电压一定，仅增加用户数，为维持用户电压不变，可将滑片P上移 【答案】B 【详解】A. 电压互感器起降压作用，电流互感器起减小电流作用，故A正确，不符合题意； B. 电压互感器原线圈两端电压电流互感器原线圈中的电流对于理想变压器，线路输送电功率故B错误，符合题意； C. 仅将滑片Q下移，相当于增加了升压变压器副线圈的匝数，根据理想变压器的规律升压变压器副线圈两端的电压增大；降压变压器原线圈两端电压增大，副线圈两端电压增大，通过负载的电流又用户数不变，即负载总电阻R不变，则增大，降压变压器原线圈中的电流匝数比不变，增大，根据则输电线上损耗功率增大，故C正确，不符合题意； D. 仅增加用户数，即负载总电阻R减小，若降压变压器副线圈两端电压不变，则通过副线圈的电流增大，降压变压器原线圈中的电流增大，输电线上的电压损失可知输电线上的电压损失增大；原线圈两端电压减小，根据可知，当减小时，减小可以使不变，所以要将降压变压器的滑片P上移，故D正确，不符合题意。故选B。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 2 / 35 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$