重难点14 直流电流和交流电路 - 2025年高考物理【热点·重点·难点】专练（西北四省专用）（陕西、山西、宁夏、青海）

重难点14 直流电流和交流电路 考点 三年考情分析 2025考向预测 电阻定律 电阻的串联、并联 电源的电动势和内阻 闭合电路的欧姆定律 电功、电功率、焦耳定律 交变电流、交变电流的图像 正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值 理想变压器 远距离输电 直流电路对比、动态分析问题（2023·全国乙卷，7） 测定值电阻或者电阻率（2023·全国乙卷，10） 伏安特性的测定（2022·全国乙卷，10） 多用电表欧姆档问题（2024·新课标卷，10） 创新实验（2024·全国甲卷，10）发电装置（2024·新课标卷，7） 变压器（2024·全国甲卷，6） （1）考点预测：恒定电流的各种规律及电阻、电阻率的测量。恒定电流中的相关实验。交变电流的产生、变化规律、变压器及远距离输电。 （2）考法预测：考查恒定电流的规律，主要是以实验形式出现。考查交变电流，主要是以变压器形式出现。 【情境解读】 【高分技巧】 一、直流电路问题 1．任意电路：P出＝UI＝P总－P内＝EI－I2r 纯电阻电路： P出＝I2R＝ ＝，最大输出功率Pm＝ 2．动态分析 R总变化→干路电流I变化→路端电压U变化→各支路电流、电压变化，即： R局→R总→I总→U→。 3．含容电路 (1)只有当电容器充、放电时，电容器所在支路中才会有电流，当电路稳定时，电容器所在的支路相当于断路。 (2)电路稳定时，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，电容器两端的电压等于与之并联的电阻两端的电压。 二、交流发电装置及交流电的变化规律 1．交变电流“四值”的理解和计算 物理量 物理含义 重要关系 适用情况及说明 瞬时值 交变电流某一时刻的值 e＝Emsin ωt i＝Imsin ωt 计算线圈某时刻的受力情况 峰值 最大的瞬时值 Em＝NBSω Im＝ 讨论电容器的击穿电压 平均值 交变电流图像中图线与时间轴所围的面积与时间的比值 ＝N ＝ 计算通过导线横截面的电荷量 有效值 跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值 E＝ U＝ I＝ 适用于正(余)弦式交变电流 (1)交流电流表、交流电压表的示数 (2)电气设备“铭牌”上所标的值(如额定电压、额定电流等) (3)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热、保险丝的熔断电流等) (4)没有特别加以说明的 2．书写交变电流瞬时值表达式的技巧 (1)确定正弦交变电流的峰值：根据已知图像读出或由公式Em＝NBSω求出相应峰值． (2)明确线圈的初始位置： ①若线圈从中性面位置开始计时，则i－t图像为正弦函数图像，函数表达式为i＝Imsin ωt. ②若线圈从垂直中性面位置开始计时，则i－t图像为余弦函数图像，函数表达式为i＝Imcos ωt. 三、变压器及远距离输电 1．理想变压器的三个关系 (1)功率关系：P入＝P出 (2)电压关系：＝ (3)电流关系：只有一个副线圈时，＝；有多个副线圈时，U1I1＝U2I2＋U3I3＋…＋UnIn。 2．远距离输电问题分析方法 理清输电电路图的三个回路(如图) (1)在电源回路中，P发电机＝U1I1＝P1 (2)在输送回路中，I2＝I线＝I3，U2＝ΔU＋U3，ΔU＝I2R线，ΔP＝I22R线 (3)在用户回路中，P4＝U4I4＝P用户 （建议用时：40分钟） 【考向一：直流电路问题】 1．（2024·山西省太原市·三模）如图甲所示电路中，是滑动变阻器，是定值电阻。实验时从最左端向最右端拨动滑片调节的阻值，得到各组理想电压表和理想电流表的数据，用这些数据在坐标纸上描点、拟合，作出的图像如图乙所示。求： （1）当滑动变阻器的阻值为多大时，电阻消耗的功率最大； （2）当滑动变阻器的阻值为多大时，滑动变阻器消耗的功率最大； （3）当滑动变阻器的阻值为多大时，电源的输出功率最大。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】（1）根据题意可知，当滑动变阻器在最右端时有 由图乙可知 联立解得 ， 消耗的功率最大，此时可将看成电源的内电路中的电阻，此时的等效内阻为，即时，的电流最大，则消耗的功率最大 （2）消耗的功率最大，此时可将看成电源的内电路中的电阻，此时的等效内阻为 当时，等效电源的输出功率最大，则 （3）由输出功率有 由此可知，当时，电源的输出功率最大，则当此时滑动变阻器阻值为 解得 2．（2024·宁夏银川市唐徕中学·一模）（多选）亚运“黑科技”赛场“场务”机器狗凭借满满科技感出圈，成为“智能亚运”里的一道亮丽风景线。现了解，该机器狗专用的充电电池其部分参数如图所示，则下列说法正确的是（　　） 电池参数版本 长续航版 产品名称 Go1专用电池 电池类型 聚合物锂离子电池 额定容量 9000mAh 199.8Wh 充电跟制电压 DC25.2V 最大充电功率 151.2W A. 若按充电限制电压给电池充电，则最大充电电流为 B. 该电池的电动势为 C. 若该电池以的电流工作，最多可使用4.5个小时 D. 将已耗尽电能的电池充满，需消耗的电能约为 【答案】ABC 【解析】A．已知给机器狗充电的限制电压为 最大充电功率为 则最大充电电流为 故A正确； B．已知电池的额定电量为 额定电能为 则该电池的电动势为 故B正确； C．若该电池以2A的电流工作，最多可使用的时间为 故C正确； D．电池能够储存的电能为 考虑充电时有充电器和电池的发热损耗，则将已耗尽电能的电池充满，需消耗的电能一定大于，故D错误。 故选ABC。 3．（2024·陕西省咸阳市·一模）（多选）如图所示，电源电动势E=1.5 V，内电阻r=0.5Ω，滑动变阻器R1的最大电阻，定值电阻 ，C 为平行板电容器，其电容为3μF。将开关S与a接触，则（　　） A. 当 R1的阻值增大时，R2两端的电压增大 B. 稳定时R1消耗的最大功率为0.225 W C. 将开关从 a 接向b，流过 R3的电流流向为c→d D. 将滑动变阻器R1的接入最大电阻，则开关从a接向b，待电路稳定，流过 R3的电荷量为 【答案】BC 【解析】A．当 R1的阻值增大时，总电阻增大，总电流减小，则R2两端的电压减小，选项A错误； B．将R2看做是电源的等效内阻则 当外电阻等于等效内阻时输出功率最大，即R1功率最大，则稳定时R1消耗的最大功率为 选项B正确； C．开关接a时电容器右极板带正电，接b时右极板带负电，则将开关从 a 接向b，电容器先放电再反向充电，则流过 R3的电流流向为c→d，选项C正确； D．回路电流 开关接a时电容器带电量 右极板带正电；接b时电容器带电量 右极板带负电， 将开关从a接向b，待电路稳定，流过 R3的电荷量为 选项D错误。 故选BC。 【考向二：交流发电装置及交流电的变化规律】 1．（2024·陕西省渭南市·一模）（多选）某同学自制了一个手摇交流发电机，如图所示。大轮与小轮通过皮带传动（皮带不打滑），半径之比为4：1，小轮与线圈固定在同一转轴上。线圈是由漆包线绕制而成的边长为L的正方形，共n匝，总阻值为R。磁体间磁场可视为磁感应强度大小为B的匀强磁场。大轮以角速度ω匀速转动，带动小轮及线圈绕转轴转动，转轴与磁场方向垂直。线圈通过导线、滑环和电刷连接一个阻值恒为R的灯泡。假设发电时灯泡能发光且工作在额定电压U0以内，下列说法正确的是（　　） A. 大轮转动的角速度ω不能超过 B. 灯泡两端电压有效值为 C. 若用总长为原来两倍的漆包线重新绕制边长仍为L的多匝正方形线圈，则灯泡变得更亮 D. 若仅将小轮半径变为原来的两倍，则灯泡变得更亮 【答案】BC 【解析】AB．依题意，大轮和小轮通过皮带传动，线速度的大小相等，根据 由大轮和小轮的半径之比为4：1，可知小轮转动的角速度为大轮转动角速度的4倍，即线圈转动的角速度为4。根据法拉第电磁感应定律可知，线圈产生的感应电动势的最大值为 根据正弦式交流电峰值和有效值的关系可知，产生的电动势的有效值为 根据欧姆定律可得灯泡两端电压的有效值为 联立解得 发电时灯泡能发光且工作在额定电压U0以内，可得 解得 故A错误；B正确； C．若用总长为原来两倍的相同漆包线重新绕制成边长仍为L的多匝正方形线圈，则线圈的匝数会变为原来的2倍，线圈产生感应电动势的最大值为 此时线圈产生感应电动势的有效值为 根据电阻定律可得 可知线圈的电阻也会变为原先的2倍，根据电路构造的分析和欧姆定律可得 联立解得 可知灯泡变得更亮。故C正确； D．若将小轮半径变为原来的2倍，则根据线速度的计算公式可知线圈和小轮的角速度都会变小，根据前面选项分析可知灯泡两端电压有效值会随之减小，因此灯泡会变暗。故D错误。 故选BC。 2．（2024·青海省西宁市大通县·二模）（多选）如图所示，虚线左侧空间存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为．边长为的单匝金属线框以为对称轴放置在纸面内，以角速度绕轴匀速转动，产生电流的最大值为，则下列说法正确的是（　　） A. 转一圈，电流方向改变一次 B. 电流的有效值等于 C. 两端电压的最大值为 D. 线圈中的电热功率为 【答案】CD 【解析】A．线圈转动中产生的是正弦交流电，因此转一圈电流方向改变两次，故A错误； B．电流的有效值等于 故B错误； C．当边刚进磁场的一瞬间，边垂直切割磁感线，此时两端的电压最大，等于路端电压，大小为 故C正确； D．线圈中电动势的有效值 因此线圈中的电功率为 故D正确． 故选CD。 3．（2024·青海省百所名校·二模）（多选）如图所示，多匝正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的转轴匀速转动，在线圈外接一含有理想升压变压器的电路，四个电表均为理想交流电表，电路中除滑动变阻器R和线圈abcd以外的电阻均不计。当滑动变阻器的滑片P向上滑动时（　　） A. 电流表的示数变小 B. 电流表的示数变大 C. 电压表的示数变小 D. 电压表的示数变大 【答案】AD 【解析】当滑动变阻器的滑片P向上滑动时，滑动变阻器接入电路阻值增大，把变压器和滑动变阻器看成一个等效电阻，则有 可知等效电阻增大；设线圈产生的电动势为，线圈内阻为，根据闭合电路欧姆定律可得 可知理想变压器原线圈电流减小，即电流表的示数变小；线圈内阻分到的内电压减小，则理想变压器原线圈的输入电压增大，即电压表的示数变大；根据 可知副线圈输出电压增大，即电压表的示数变大；根据 可知理想变压器副线圈电流减小，即电流表的示数变小。 故选AD。 【考向三：变压器】 1．（2024·陕西省·二模）（多选）如图所示，某理想变压器原、副线圈的匝数之比为2:1，原线圈与定值电阻串联后接在交流电源两端，副线圈电路中接有理想电流表和最大阻值为的滑动变阻器R，图中a位置上、下滑动变阻器电阻丝长度之比为3:1.开始时，滑片P位于滑动变阻器的中间位置。则在将滑片P向下滑至a点的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 电流表的示数减小 B. 变压器的输出功率先增大后减小 C. 定值电阻的电功率减小 D. 变压器的输出电压减小 【答案】AC 【解析】AD．等效电路如图所示 当滑片P向下移动时，导致滑动变阻器接入电路中阻值变大，则等效电阻阻值变大，则等效电阻分压增大，原线圈两端电压增大，定值电阻两端电压减小，原线圈电流减小，副线圈电流减小，电流表示数减小，故A正确，D错误； B．等效电阻阻值为 当时，变压器的输出功率最大，在将滑片P向下滑至a点的过程中，滑动变阻器接入电路中阻值变大，等效电阻比越来越大，变压器的输出功率不断减小，故B错误； C．在将滑片P向下滑至a点的过程中，滑动变阻器接入电路中阻值变大，等效电阻不断增大，原线圈电流减小，定值电阻的电功率减小，故C正确。 故选AC。 2．（2024·陕西省汉中市·二模）（多选）如图甲所示，理想变压器原线圈匝数，副线圈的匝数为，为定值电阻，为滑动变阻器，所有电表均为理想交流电表，输入端所接的正弦式交变电压随时间的变化关系如图乙所示。下列判断正确的有（　　） A. 原线圈接交变电压的表达式为 B. 电压表示数为 C. 若将滑动变阻器的滑片向上滑动，电压表的示数变大 D. 若将滑动变阻器的滑片向下滑动，电流表的示数将减小 【答案】AD 【解析】A．根据题图乙可知，原线圈所接交变电压的最大值为 则原线圈接交变电压的表达式 故A正确； B．因原线圈电压的有效值为 又有原、副线圈匝数比为，根据理想变压器电压规律 可得副线圈两端电压为，电压表测的是两端电压，所以其示数小于，故B错误； C．若将滑动变阻器的滑片向上滑动，接入电路的阻值减小，阻值不变，分得的电压变小，则电压表的示数减小，故C错误； D．若将滑动变阻器的滑片向下滑动，接入电路的阻值增大，副线圈接入电路的总电阻增大，则通过副线圈的电流减小，根据理想变压器的电流规律 可知，原线圈中电流减小，则电流表A的示数减小，故D正确。 故选AD。 3．（2024·山西省晋中市·二模）如图所示为一个电吹风机原理电路简化示意图，、两端接在的交流电源上，将触片开关S置于不同位置，可以实现吹热风或吹冷风。理想变压器原、副线圈的匝数比，正常工作时小风扇A的功率为，电热丝B的额定电压为，额定功率为。下列说法正确的是（　　） A. 、两端输入电压的有效值为 B. 、两端输入电压的周期为，频率为 C. 当只有小风扇A正常工作时，通过变压器原线圈的电流为 D. 小风扇的内阻为，电热丝的电阻为 【答案】C 【解析】A．交流电源电压的最大值为，有效值为 故A错误； B．、两端输入电压的周期为 频率为 故B错误； C．当触片仅与触点接触时，只有小风扇A接入电路中，由 可得 正常工作时小风扇A的功率为 可得 由 可得通过变压器原线圈的电流为 故C正确； D．小风扇A是非纯电阻电路，不可以直接用或求解小风扇的内阻，电热丝B的电功率全部转化为热功率，则 故D错误。 故选C 4．（2024·青海省西宁市·二模）摩托车的点火装置原理如图所示。转换器将直流电压转换为12V的正弦交流电压，并加在高压包（理想变压器）的原线圈上，当副线圈电压的瞬时值大于时，就会使火花塞产生电火花点燃汽油机工作。以下说法正确的是（　　） A. 高压包的副线圈匝数至少是原线圈匝数的1500倍 B. 在电流变化的一个周期内，火花塞放电一次 C. 仅升高高压包输入电流的频率，火花塞放电的频率会增大 D. 仅升高高压包输入电流的频率，高压包的输出电压会增大 【答案】C 【解析】A．要使火花塞产生电火花点燃汽油机工作，根据理想变压器的变压规律 故A错误； B．在电流变化的一个周期内，电压两次到达最大值，火花塞放电两次，故B错误； C．根据变压器的原理，副线圈与原线圈中交流电的频率相同，故仅升高高压包输入电流的频率，火花塞放电的频率会增大，故C正确； D．副线圈的电压与原线圈的电压和匝数比有关，与原线圈的频率无关，故仅升高高压包输入电流的频率，高压包的输出电压不变，故D错误。 故选C。 5．（2024·青海省海南藏族自治州·二模）（多选）如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为5∶1，副线圈电路中定值电阻的阻值为5Ω，原线圈与一理想交流电流表串联后，接入一电压有效值不变的正弦交流电源。当电阻箱的阻值为25Ω时，理想电压表的示数为5.0V；现将电阻箱的阻值调为15Ω，此时（ ） A. 原线圈两端的输入电压为120V B. 电压表的示数为7.5V C. 电流表的示数为0.6A D. 原线圈的输入功率为45W 【答案】BD 【解析】A．当电阻箱的值为25Ω时，理想电压表的示数为5.0V；则变压器副线圈的输出电压为 根据理想变压器原副线圈电压比等于匝数比，可得原线圈两端的输入电压为 故A错误； BCD．现将电阻箱的阻值调为15Ω，则副线圈电流为 则电压表的示数为 根据理想变压器原副线圈电流比等于匝数比的反比可得 可得原线圈电流为 则电流表的示数为0.3A；原线圈的输入功率为 故BD正确，C错误。 故选BD。 6．（2024·青海省西宁市·一模）新款手机越来越多的采用基于变压器原理的无线充电技术。简化的充电原理图如图所示。发射线圈连接的交流电，接收线圈输出电压5V，若工作状态下，变压器可看做理想变压器、下列说法正确的是（　　） A. 发射线圈中的电流每秒钟方向变化50次 B. 接收线圈中的电流小于发射线圈中的电流 C. 发射线圈与接收线圈中交变电流的频率之比为1∶44 D. 发射线圈与接收线圈中磁通量变化率之比为1∶1 【答案】D 【解析】A．交变电流的频率 故发射线圈中的电流每秒钟方向变化400次。故A错误； B．由 可知接受线圈中的电流大于发射线圈中的电流。故B错误； C．变压器原副线圈中交变电流的频率相同。故C错误； D．任一瞬间穿过发射线圈的磁通量与穿过接受线圈的相同，发射线圈与接收线圈中磁通量变化率之比为1∶1。故D正确。 故选D。 7．（2024·宁夏银川一中·三模）如图甲所示的电路中，理想变压器原副线圈匝数比为10:1，A、V均为理想电表，R、L和D分别是光敏电阻（其阻值随光强增大而减小）、理想线圈和灯泡。原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压U，下列说法正确的是（ ） A. 电压U的频率为100Hz B. V的示数为 C. 有光照射R时，A的示数变大 D. 抽出L中的铁芯，D变暗 【答案】C 【解析】A．从图乙中可得交流电的周期为，故该交流电的频率为 A错误； B．原线圈中电压有效值为 根据 可得 即电压表的示数为22V，B错误； C．有光照射R时，R减小，而U不变，故副线圈总电流增大，根据 可得增大，即电流表示数增大，C正确； D．抽出L中的铁芯，理想线圈自感系数减小，理想线圈对电流的阻碍减小，所以D变亮，D错误。 故选C。 8．（2024·青海省协作联考·一模）某理想变压器原、副线圈匝数分别为、，原线圈与定值电阻串联后接入输出电压大小恒定的正弦交流电源，副线圈电路中接有理想交流电流表和滑动变阻器（最大阻值为），开始时滑片位于滑动变阻器电阻丝的中央位置，如图所示。现将滑片向下滑至电阻丝距下端长度四分之一处的点时，电流表的示数记为，将滑片向上滑至电阻丝距下端长度四分之三处的点时，电流表的示数记为，已知，则为（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】设当滑动变阻器阻值为时，电流表读数为，则次级电压为，初级电压为；初级电流为，则 根据题意则 其中， 求得 D正确。 故选D。 9．（2024·山西省太原市·三模）（多选）如图所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，磁感应强度为，线圈面积为，转动的角速度为，匝数为，线圈电阻不计，右侧接降压变压器。定值电阻，电容器电容为，电表均为理想电表，下列说法正确的是（　　） A. 增大线圈转动的角速度，灯泡亮度不变 B. 增大线圈转动的角速度，电压表示数变大 C. 线圈转动角速度一定，开关S由1调至2时，电流表示数变大 D. 线圈转动的角速度一定，开关S由2调至1时，消耗的功率变大 【答案】BC 【解析】AB．由线圈转动产生的最大感应电动势为 则有电动势的有效值为 可知增大线圈转动的角速度，则最大感应电动势增大，电动势的有效值增大，灯泡亮度变大，电压表示数变大，A错误，B正确； C．线圈转动的角速度一定，则产生电动势的有效值一定，开关S由1调至2时，降压变压器的副线圈匝数增大，由变压器原、副线圈的电压比等于匝数比可知，副线圈的输出电压升高，由于变压器是降压变压器，由变压器原、副线圈的电流比与匝数比成反比，可知原线圈的电流小于副线圈的电流，又，可知电阻上的电压增加量，要大于因原线圈的电流增大，上的电压降引起副线圈输出电压的减小量，因此电流表示数变大，C正确； D．线圈转动角速度一定，则产生电动势的有效值一定，开关S由2调至1时，变压器副线圈的输出电压降低，副线圈回路中的电流减小，则原线圈中电流减小，由功率公式可得 可知消耗的功率变小，D错误。 故选BC。 【考向四：远距离输电】 1．（2024·陕西省商洛市·二模）（多选）我国远距离特高压输电技术日趋成熟，因其能减少损耗、效能高，所以日渐成为经济、安全、高效的送电方式。某远距离输电示意图如图所示，发电机输出的正弦交流电压的有效值、输电线的电阻和理想变压器的匝数均不变，且，当用户数量增加后，下列表述正确的是（　　） A. 用户的总电阻减小 B. 输电线的损耗功率减小 C. 升压变压器原线圈电压的有效值大于降压变压器副线圈电压的有效值 D. 用户端变化的功率等于升压变压器变化的功率 【答案】AC 【解析】A．因为用户是并联关系，所以用户数量增加后，根据并联电阻的特点可知，用户的总电阻减小，故A正确； B．用户数量增加后，用户消耗的总电功率增加，所以降压变压器副线圈中的电流增加，根据 可知输电线中的电流增大，所以输电线的损耗功率 增大，故B错误； C．根据变压器的匝数与电压的关系有 可得 由 联立可得 所以 故C正确； D．由于用户消耗的总电功率增加，输电线路上的电流增大，输电线损失的功率变大，所以用户端变化的功率小于升压变压器变化的功率，故D错误。 故选AC。。 2．（2024·青海省海东市·二模）（多选）如图所示，一台交流发电机通过理想升压变压器和理想降压变压器向远处的用户供电，输电线的总电阻为；的输入电压和输入功率分别为和，它的输出电压和输出功率分别为和；的输入电压和输入功率分别为和，它的输出电压和输出功率分别为和。下列判断正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】BC 【解析】根据题意输电线的损失的电压为 输电线的电流为 联立解得 故选BC。 3．（2024·宁夏省银川一中·二模）（多选）如图所示为某电站向其他地区远距离输电的原理图，图中交流电表均为理想电表，变压器T1、T2均为理想变压器。输电线电阻为R0=100Ω，可变电阻R为用户端负载，发电机输出电压有效值保持不变。当输电功率P=1000kW时，输电线上损失的功率为输电功率的，电压表示数为220V。下列说法正确的是（　　） A. 输电线上的电流为 B. 升压变压器T1的原、副线圈匝数比为1:400 C. 降压变压器T2的原、副线圈匝数比为450:1 D. 随着用电高峰到来，电压表的示数将变大 【答案】BC 【解析】A．输电线上损失的功率为输电功率的1%，则有 解得输电线上的电流为 故A错误； B．升压变压器原线圈中电流为 根据理想变压器原副线圈电流与线圈匝数的关系，升压变压器T1的原、副线圈匝数比为 故B正确； C．根据根据理想变压器原副线圈电压与线圈匝数的关系 升压变压器副线圈电压为 则降压变压器原线圈两端电压为 降压变压器T2的原、副线圈匝数比为 故C正确； D．随着用电高峰到来，并联用户增多，即等效为可变电阻R减小，将降压变压器与负载等效为一个电阻，则等效阻值为 可知等效电阻减小，则输电线中的电流增大，输电线上损耗电压增大，降压变压器原线圈两端电压减小，则降压变压器负线圈两端电压减小，即随着用电高峰到来，电压表的示数将变小，故D错误。 故选BC。 4．（2024·宁夏银川一中·三模）如图所示为高压输电电路图，发电站输送电压为，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，电流互感器的原副线圈匝数比为，且。高压输电线路正常工作时，电压互感器甲、乙的示数分别为、，电流互感器的示数为I。则（　　） A. 用户使用的电流是频率为的交流电 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 D. 该远距离输电线路上的电流为 【答案】C 【解析】A．用户使用的电流是频率为 故A错误； BD．远距离输电线路前端电压满足 远距离输电线路后端电压满足 远距离输电线路中的电流满足 该远距离输电线路上的电流为 则 故BD错误； C．远距离输电线路上损耗的功率为 故C正确。 故选C。 5．（2024·宁夏银川市唐徕中学·一模）我国的现代特高压技术以其强大的输电能力和高效能源传输，在全球能源领域中占据了越来越重要的地位。A、B两地用1000kV特高压输电。若不改变输送功率，仅换用200kV的高压输电，也不考虑其他因素的影响。则下列描述正确的是（　　） A. 换电压后，输电电流变为原来的5倍 B. 换电压后，输电电流变为原来的 C. 换电压后，输电线上损耗的电功率变为原来的 D. 换电压后，输电线上损耗的电功率变为原来的5倍 【答案】A 【解析】AB．根据 可知，输电电压变为原来的，则输电电流变为原来的5倍，故A正确，B错误； CD．根据 可知，输电线上损耗的电功率将变为原来的25倍，故CD错误。 故选A。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 重难点14 直流电流和交流电路 考点 三年考情分析 2025考向预测 电阻定律 电阻的串联、并联 电源的电动势和内阻 闭合电路的欧姆定律 电功、电功率、焦耳定律 交变电流、交变电流的图像 正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值 理想变压器 远距离输电 直流电路对比、动态分析问题（2023·全国乙卷，7） 测定值电阻或者电阻率（2023·全国乙卷，10） 伏安特性的测定（2022·全国乙卷，10） 多用电表欧姆档问题（2024·新课标卷，10） 创新实验（2024·全国甲卷，10）发电装置（2024·新课标卷，7） 变压器（2024·全国甲卷，6） （1）考点预测：恒定电流的各种规律及电阻、电阻率的测量。恒定电流中的相关实验。交变电流的产生、变化规律、变压器及远距离输电。 （2）考法预测：考查恒定电流的规律，主要是以实验形式出现。考查交变电流，主要是以变压器形式出现。 【情境解读】 【高分技巧】 一、直流电路问题 1．任意电路：P出＝UI＝P总－P内＝EI－I2r 纯电阻电路： P出＝I2R＝ ＝，最大输出功率Pm＝ 2．动态分析 R总变化→干路电流I变化→路端电压U变化→各支路电流、电压变化，即： R局→R总→I总→U→。 3．含容电路 (1)只有当电容器充、放电时，电容器所在支路中才会有电流，当电路稳定时，电容器所在的支路相当于断路。 (2)电路稳定时，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，电容器两端的电压等于与之并联的电阻两端的电压。 二、交流发电装置及交流电的变化规律 1．交变电流“四值”的理解和计算 物理量 物理含义 重要关系 适用情况及说明 瞬时值 交变电流某一时刻的值 e＝Emsin ωt i＝Imsin ωt 计算线圈某时刻的受力情况 峰值 最大的瞬时值 Em＝NBSω Im＝ 讨论电容器的击穿电压 平均值 交变电流图像中图线与时间轴所围的面积与时间的比值 ＝N ＝ 计算通过导线横截面的电荷量 有效值 跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值 E＝ U＝ I＝ 适用于正(余)弦式交变电流 (1)交流电流表、交流电压表的示数 (2)电气设备“铭牌”上所标的值(如额定电压、额定电流等) (3)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热、保险丝的熔断电流等) (4)没有特别加以说明的 2．书写交变电流瞬时值表达式的技巧 (1)确定正弦交变电流的峰值：根据已知图像读出或由公式Em＝NBSω求出相应峰值． (2)明确线圈的初始位置： ①若线圈从中性面位置开始计时，则i－t图像为正弦函数图像，函数表达式为i＝Imsin ωt. ②若线圈从垂直中性面位置开始计时，则i－t图像为余弦函数图像，函数表达式为i＝Imcos ωt. 三、变压器及远距离输电 1．理想变压器的三个关系 (1)功率关系：P入＝P出 (2)电压关系：＝ (3)电流关系：只有一个副线圈时，＝；有多个副线圈时，U1I1＝U2I2＋U3I3＋…＋UnIn。 2．远距离输电问题分析方法 理清输电电路图的三个回路(如图) (1)在电源回路中，P发电机＝U1I1＝P1 (2)在输送回路中，I2＝I线＝I3，U2＝ΔU＋U3，ΔU＝I2R线，ΔP＝I22R线 (3)在用户回路中，P4＝U4I4＝P用户 （建议用时：40分钟） 【考向一：直流电路问题】 1．（2024·山西省太原市·三模）如图甲所示电路中，是滑动变阻器，是定值电阻。实验时从最左端向最右端拨动滑片调节的阻值，得到各组理想电压表和理想电流表的数据，用这些数据在坐标纸上描点、拟合，作出的图像如图乙所示。求： （1）当滑动变阻器的阻值为多大时，电阻消耗的功率最大； （2）当滑动变阻器的阻值为多大时，滑动变阻器消耗的功率最大； （3）当滑动变阻器的阻值为多大时，电源的输出功率最大。 2．（2024·宁夏银川市唐徕中学·一模）（多选）亚运“黑科技”赛场“场务”机器狗凭借满满科技感出圈，成为“智能亚运”里的一道亮丽风景线。现了解，该机器狗专用的充电电池其部分参数如图所示，则下列说法正确的是（　　） 电池参数版本 长续航版 产品名称 Go1专用电池 电池类型 聚合物锂离子电池 额定容量 9000mAh 199.8Wh 充电跟制电压 DC25.2V 最大充电功率 151.2W A. 若按充电限制电压给电池充电，则最大充电电流为 B. 该电池的电动势为 C. 若该电池以的电流工作，最多可使用4.5个小时 D. 将已耗尽电能的电池充满，需消耗的电能约为 3．（2024·陕西省咸阳市·一模）（多选）如图所示，电源电动势E=1.5 V，内电阻r=0.5Ω，滑动变阻器R1的最大电阻，定值电阻 ，C 为平行板电容器，其电容为3μF。将开关S与a接触，则（　　） A. 当 R1的阻值增大时，R2两端的电压增大 B. 稳定时R1消耗的最大功率为0.225 W C. 将开关从 a 接向b，流过 R3的电流流向为c→d D. 将滑动变阻器R1的接入最大电阻，则开关从a接向b，待电路稳定，流过 R3的电荷量为 【考向二：交流发电装置及交流电的变化规律】 1．（2024·陕西省渭南市·一模）（多选）某同学自制了一个手摇交流发电机，如图所示。大轮与小轮通过皮带传动（皮带不打滑），半径之比为4：1，小轮与线圈固定在同一转轴上。线圈是由漆包线绕制而成的边长为L的正方形，共n匝，总阻值为R。磁体间磁场可视为磁感应强度大小为B的匀强磁场。大轮以角速度ω匀速转动，带动小轮及线圈绕转轴转动，转轴与磁场方向垂直。线圈通过导线、滑环和电刷连接一个阻值恒为R的灯泡。假设发电时灯泡能发光且工作在额定电压U0以内，下列说法正确的是（　　） A. 大轮转动的角速度ω不能超过 B. 灯泡两端电压有效值为 C. 若用总长为原来两倍的漆包线重新绕制边长仍为L的多匝正方形线圈，则灯泡变得更亮 D. 若仅将小轮半径变为原来的两倍，则灯泡变得更亮 2．（2024·青海省西宁市大通县·二模）（多选）如图所示，虚线左侧空间存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为．边长为的单匝金属线框以为对称轴放置在纸面内，以角速度绕轴匀速转动，产生电流的最大值为，则下列说法正确的是（　　） A. 转一圈，电流方向改变一次 B. 电流的有效值等于 C. 两端电压的最大值为 D. 线圈中的电热功率为 3．（2024·青海省百所名校·二模）（多选）如图所示，多匝正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的转轴匀速转动，在线圈外接一含有理想升压变压器的电路，四个电表均为理想交流电表，电路中除滑动变阻器R和线圈abcd以外的电阻均不计。当滑动变阻器的滑片P向上滑动时（　　） A. 电流表的示数变小 B. 电流表的示数变大 C. 电压表的示数变小 D. 电压表的示数变大 【考向三：变压器】 1．（2024·陕西省·二模）（多选）如图所示，某理想变压器原、副线圈的匝数之比为2:1，原线圈与定值电阻串联后接在交流电源两端，副线圈电路中接有理想电流表和最大阻值为的滑动变阻器R，图中a位置上、下滑动变阻器电阻丝长度之比为3:1.开始时，滑片P位于滑动变阻器的中间位置。则在将滑片P向下滑至a点的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 电流表的示数减小 B. 变压器的输出功率先增大后减小 C. 定值电阻的电功率减小 D. 变压器的输出电压减小 2．（2024·陕西省汉中市·二模）（多选）如图甲所示，理想变压器原线圈匝数，副线圈的匝数为，为定值电阻，为滑动变阻器，所有电表均为理想交流电表，输入端所接的正弦式交变电压随时间的变化关系如图乙所示。下列判断正确的有（　　） A. 原线圈接交变电压的表达式为 B. 电压表示数为 C. 若将滑动变阻器的滑片向上滑动，电压表的示数变大 D. 若将滑动变阻器的滑片向下滑动，电流表的示数将减小 3．（2024·山西省晋中市·二模）如图所示为一个电吹风机原理电路简化示意图，、两端接在的交流电源上，将触片开关S置于不同位置，可以实现吹热风或吹冷风。理想变压器原、副线圈的匝数比，正常工作时小风扇A的功率为，电热丝B的额定电压为，额定功率为。下列说法正确的是（　　） A. 、两端输入电压的有效值为 B. 、两端输入电压的周期为，频率为 C. 当只有小风扇A正常工作时，通过变压器原线圈的电流为 D. 小风扇的内阻为，电热丝的电阻为 4．（2024·青海省西宁市·二模）摩托车的点火装置原理如图所示。转换器将直流电压转换为12V的正弦交流电压，并加在高压包（理想变压器）的原线圈上，当副线圈电压的瞬时值大于时，就会使火花塞产生电火花点燃汽油机工作。以下说法正确的是（　　） A. 高压包的副线圈匝数至少是原线圈匝数的1500倍 B. 在电流变化的一个周期内，火花塞放电一次 C. 仅升高高压包输入电流的频率，火花塞放电的频率会增大 D. 仅升高高压包输入电流的频率，高压包的输出电压会增大 5．（2024·青海省海南藏族自治州·二模）（多选）如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为5∶1，副线圈电路中定值电阻的阻值为5Ω，原线圈与一理想交流电流表串联后，接入一电压有效值不变的正弦交流电源。当电阻箱的阻值为25Ω时，理想电压表的示数为5.0V；现将电阻箱的阻值调为15Ω，此时（ ） A. 原线圈两端的输入电压为120V B. 电压表的示数为7.5V C. 电流表的示数为0.6A D. 原线圈的输入功率为45W 6．（2024·青海省西宁市·一模）新款手机越来越多的采用基于变压器原理的无线充电技术。简化的充电原理图如图所示。发射线圈连接的交流电，接收线圈输出电压5V，若工作状态下，变压器可看做理想变压器、下列说法正确的是（　　） A. 发射线圈中的电流每秒钟方向变化50次 B. 接收线圈中的电流小于发射线圈中的电流 C. 发射线圈与接收线圈中交变电流的频率之比为1∶44 D. 发射线圈与接收线圈中磁通量变化率之比为1∶1 7．（2024·宁夏银川一中·三模）如图甲所示的电路中，理想变压器原副线圈匝数比为10:1，A、V均为理想电表，R、L和D分别是光敏电阻（其阻值随光强增大而减小）、理想线圈和灯泡。原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压U，下列说法正确的是（ ） A. 电压U的频率为100Hz B. V的示数为 C. 有光照射R时，A的示数变大 D. 抽出L中的铁芯，D变暗 8．（2024·青海省协作联考·一模）某理想变压器原、副线圈匝数分别为、，原线圈与定值电阻串联后接入输出电压大小恒定的正弦交流电源，副线圈电路中接有理想交流电流表和滑动变阻器（最大阻值为），开始时滑片位于滑动变阻器电阻丝的中央位置，如图所示。现将滑片向下滑至电阻丝距下端长度四分之一处的点时，电流表的示数记为，将滑片向上滑至电阻丝距下端长度四分之三处的点时，电流表的示数记为，已知，则为（　　） A. B. C. D. 9．（2024·山西省太原市·三模）（多选）如图所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，磁感应强度为，线圈面积为，转动的角速度为，匝数为，线圈电阻不计，右侧接降压变压器。定值电阻，电容器电容为，电表均为理想电表，下列说法正确的是（　　） A. 增大线圈转动的角速度，灯泡亮度不变 B. 增大线圈转动的角速度，电压表示数变大 C. 线圈转动角速度一定，开关S由1调至2时，电流表示数变大 D. 线圈转动的角速度一定，开关S由2调至1时，消耗的功率变大 【考向四：远距离输电】 1．（2024·陕西省商洛市·二模）（多选）我国远距离特高压输电技术日趋成熟，因其能减少损耗、效能高，所以日渐成为经济、安全、高效的送电方式。某远距离输电示意图如图所示，发电机输出的正弦交流电压的有效值、输电线的电阻和理想变压器的匝数均不变，且，当用户数量增加后，下列表述正确的是（　　） A. 用户的总电阻减小 B. 输电线的损耗功率减小 C. 升压变压器原线圈电压的有效值大于降压变压器副线圈电压的有效值 D. 用户端变化的功率等于升压变压器变化的功率 2．（2024·青海省海东市·二模）（多选）如图所示，一台交流发电机通过理想升压变压器和理想降压变压器向远处的用户供电，输电线的总电阻为；的输入电压和输入功率分别为和，它的输出电压和输出功率分别为和；的输入电压和输入功率分别为和，它的输出电压和输出功率分别为和。下列判断正确的是（　　） A. B. C. D. 3．（2024·宁夏省银川一中·二模）（多选）如图所示为某电站向其他地区远距离输电的原理图，图中交流电表均为理想电表，变压器T1、T2均为理想变压器。输电线电阻为R0=100Ω，可变电阻R为用户端负载，发电机输出电压有效值保持不变。当输电功率P=1000kW时，输电线上损失的功率为输电功率的，电压表示数为220V。下列说法正确的是（　　） A. 输电线上的电流为 B. 升压变压器T1的原、副线圈匝数比为1:400 C. 降压变压器T2的原、副线圈匝数比为450:1 D. 随着用电高峰到来，电压表的示数将变大 4．（2024·宁夏银川一中·三模）如图所示为高压输电电路图，发电站输送电压为，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，电流互感器的原副线圈匝数比为，且。高压输电线路正常工作时，电压互感器甲、乙的示数分别为、，电流互感器的示数为I。则（　　） A. 用户使用的电流是频率为的交流电 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 D. 该远距离输电线路上的电流为 5．（2024·宁夏银川市唐徕中学·一模）我国的现代特高压技术以其强大的输电能力和高效能源传输，在全球能源领域中占据了越来越重要的地位。A、B两地用1000kV特高压输电。若不改变输送功率，仅换用200kV的高压输电，也不考虑其他因素的影响。则下列描述正确的是（　　） A. 换电压后，输电电流变为原来的5倍 B. 换电压后，输电电流变为原来的 C. 换电压后，输电线上损耗的电功率变为原来的 D. 换电压后，输电线上损耗的电功率变为原来的5倍 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$