第18讲 直流电路和交流电路 专题讲义 -2025届高考物理二轮复习

第18讲　直流电路和交流电路 考点一　直流电路的分析与计算 直流电路动态分析的三种常用方法 程序法 结论法：“串反并同” “串反”：指某一电阻增大(减小)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(增大) “并同”：指某一电阻增大(减小)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(减小) 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到两个极端，使电阻最大或电阻为零去讨论 例1 如图1所示为某实验小组设计的两个量程的电流表，已知表头G的满偏电流为Ig，R1、R2的阻值均等于表头的内阻。当使用1和2两个端点时，电流表的量程为I1，当使用1和3两个端点时，电流表的量程为I2。下列说法正确的是(　　) 图1 A.I1＝2Ig B.I2＝3Ig C.若仅使R1阻值变小，则I1和I2均变大 D.若仅使R2阻值变小，则I1和I2均变大 答案　C 解析　设R1＝R2＝Rg＝R，根据电路结构可知I1＝Ig＋＝Ig＋＝3Ig，I2＝Ig＋＝1.5Ig，A、B错误；由I1＝Ig＋和I2＝Ig＋知，若仅使R1阻值变小，则I1和I2均变大；若仅使R2阻值变小，则I1减小，I2变大，C正确，D错误。 跟踪训练1 扫地机器人是智能家电的一种，借助人工智能技术，可以自动在房间内完成地板的吸尘清扫工作。如图2所示为某品牌扫地机器人，由主机和充电座两部分组成，使用说明书上关于主机的一些信息如表所示。当电池剩余电荷量为额定容量的20%时，主机会自动返回充电座充电。下列说法正确的是(　　) 图2 主机 电池 14.4 V/2 400 mAh(额定容量) 产品质量 约4.7 kg 无线连接 Wi－Fi 额定电压 14.4 V 额定功率 40 W A.将额定功率和额定电压代入公式P＝可以计算出主机工作时的电阻 B.主机正常工作时，每秒钟可以将40 J电能全部转化为机械能 C.电池充满电后，储存的总电荷量为8 640 C D.主机从满电荷量开始工作，至其自动返回前清扫时间为0.864 h 答案　C 解析　扫地机器人正常工作时是非纯电阻电路，欧姆定律不成立，因此不能用P＝计算主机工作时的电阻，A错误；由W＝Pt可知每秒钟电流做的功为40 J，由能量守恒定律可知消耗的电能一部分转化为内能，而另一部分转化为机械能，B错误；电池充满电后，储存的总电荷量为q＝It＝2 400×10－3×3 600 C＝8 640 C，C正确；当剩余电荷量减少为电池容量的20%时，机器人会主动寻找充电器充电，则充满电后正常工作的时间为t＝＝ h＝0.691 2 h，D错误。 跟踪训练2 在如图3所示的U－I图像中，直线Ⅰ为某电源的路端电压与电流的关系图线，曲线Ⅱ为某一小灯泡L的伏安特性曲线，曲线Ⅱ与直线Ⅰ的交点坐标为(1.5，0.75)，该点的切线与横轴的交点坐标为(1.0，0)，用该电源直接与小灯泡L连接成闭合电路，由图像可知(　　) 图3 A.电源电动势为2.0 V B.电源内阻为0.5 Ω C.小灯泡L接入电源电路时的电阻为1.5 Ω D.小灯泡L实际消耗的电功率为1.125 W 答案　D 解析　由闭合电路欧姆定律有U＝E－Ir，代入题中数据有0.75＝E－1.5r，0＝E－2.0r，解得E＝3.0 V，r＝1.5 Ω，故A、B错误；当用该电源直接与小灯泡L连接成闭合电路时，灯泡L两端的电压为0.75 V，流过灯泡的电流为1.5 A，由欧姆定律可得，小灯泡的电阻RL＝＝0.5 Ω，小灯泡L实际消耗的电功率为P＝UI＝1.125 W，故C错误，D正确。 考点二　交变电流的产生及描述 1.线圈通过中性面时的特点 (1)穿过线圈的磁通量最大。 (2)线圈中的感应电动势为零。 (3)线圈每经过中性面一次，感应电流的方向改变一次。 2.有效值的计算 (1)正弦式交变电流：E＝，I＝，U＝。 (2)对非正弦式交变电流的有效值，要根据电流的热效应计算。 3.正弦式交变电流“四值”的应用 例2 一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图4甲所示。已知发电机线圈内阻为5.0 Ω，线圈匝数为n，外接一只电阻为95.0 Ω的灯泡，如图乙所示，则(　　) 图4 A.电压表的示数为220 V B.电路中的电流方向每秒钟改变50次 C.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J D.任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ＝cos(100πt)Wb 答案　C 解析　电压表示数为灯泡两端电压的有效值，由图像知电动势的最大值Em＝220 V，有效值E＝220 V，灯泡两端电压U＝＝209 V，故A错误；由图像知T＝0.02 s，一个周期内电流方向改变两次，可知1 s内电流方向改变100次，故B错误；电流的有效值I＝＝2.2 A，发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Qr＝I2rt＝2.22×5×1 J＝24.2 J，故C正确；由图像知t＝0时，感应电流为零，磁通量最大，则有任意时刻磁通量Φ＝BScos ωt＝BScost，根据Em＝nBSω＝nBS＝220 V，可得BS＝ Wb，所以任意时刻的磁通量Φ＝cos(100πt)Wb，故D错误。 跟踪训练1 两个相同的电阻，分别通以如图5甲、乙所示的两种交变电流，其中图乙的电流前半周期是直流电，后半周期是正弦式电流，则在一个周期内，甲、乙两种电流在电阻上产生的焦耳热之比等于(　　) 图5 A.2∶1 B.3∶2 C.4∶3 D.5∶4 答案　C 解析　根据电流热效应，在一个周期内，有Q甲＝iRT，Q乙＝iR＋R·＝，则＝，故C正确。 跟踪训练2 (多选)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6所示。下列说法正确的是(　　) 图6 A.时刻线框平面与中性面垂直 B.线框的感应电动势有效值为 C.线框转一周外力所做的功为 D.从t＝0到t＝过程中通过线框横截面的电荷量为 答案　CD 解析　时刻穿过线框的磁通量最大，此时线框平面位于中性面位置，故A错误；线框中感应电动势的最大值为Em＝BSω＝，则有效值为E＝＝，故B错误；根据功能关系可知，线框转一周外力所做的功等于线框消耗的电能，即W＝T＝，故C正确；从t＝0到t＝过程中通过线框横截面的电荷量为q＝＝，故D正确。 考点三　变压器与远距离输电 1.三个关系搞清变压器问题 (1)变与不变的关系：不变的是功率关系、磁通量的变化率和周期频率。理想变压器工作不损失能量，即输入功率等于输出功率；原、副线圈交变电流频率相同；在没有漏磁时，原、副线圈磁通量的变化率相同。 (2)高与低，大与小，多与少，粗与细的关系：电压高的线圈电流小，匝数多，导线细；电压低的线圈电流大，匝数少，导线粗。 (3)正比与反比的关系：原、副线圈的电压与匝数成正比，单一副线圈的变压器电流与匝数成反比。 2.远距离输电 示意图 原、副线圈 每个变压器的原线圈是其所在回路的用电器，而相应的副线圈是下一个回路的电源 三个关系 功率关系 P＝U1I1＝U2I2＝P用＋P损，P损＝Ir，P用＝U3I3＝U4I4 电压关系 U2＝U损＋U3，U损＝I2r 匝数比关系 ＝＝，＝＝ 输电线上的损耗 功率损耗为P损＝P2－P3＝Ir＝r，电压损耗为U损＝U2－U3＝I2r 例3 如图7所示为某小型发电站高压输电示意图。发电机输出功率恒定，变压器均为理想变压器。在输电线路的起始端接入甲、乙两个互感器(均为理想器材)，两互感器原、副线圈的匝数比分别为200∶1和1∶20，降压变压器原、副线圈的匝数比为200∶1，电压表的示数为220 V，电流表的示数为5 A，输电线路总电阻r＝20 Ω，则下列说法正确的是(　　) 图7 A.互感器甲是电流互感器，互感器乙是电压互感器 B.输电线路上损耗的功率约占输电总功率的4.5% C.用户端的电压U4为200 V D.用户使用的用电设备增多，流过电流互感器的电流减小 答案　B 解析　互感器甲并联在零火线上，所以是电压互感器，互感器乙串联在电路中，是电流互感器，故A错误；电流表的示数为5 A，互感器乙原、副线圈的匝数比1∶20，则线路上电流I＝100 A，线路上损耗的功率P损＝I2r＝200 kW，电压表的示数为220 V，互感器甲中原、副线圈匝数比为200∶1，所以输送电压U2＝44 000 V，功率P＝U2I＝4 400 kW，则输电线路上损耗的功率约占输电总功率的×100%＝4.5%，故B正确；降压变压器初级电压U3＝44 000 V－100×20 V＝42 000 V，用户端的电压U4＝＝210 V，故C错误；用户使用的用电设备增多，用户回路电流变大，则输送电流变大，流过电流互感器的电流变大，故D错误。 跟踪训练1(多选)输电能耗演示电路如图8所示。左侧变压器原、副线圈匝数比为1∶3，输入电压为7.5 V的正弦交流电。连接两理想变压器的导线总电阻为r，负载R的阻值为10 Ω。开关S接1时，右侧变压器原、副线圈匝数比为2∶1，R上的功率为10 W；接2时，匝数比为1∶2，R上的功率为P。以下判断正确的是(　　) 图8 A.r＝10 Ω B.r＝5 Ω C.P＝45 W D.P＝22.5 W 答案　BD 解析　当开关S接1时，左侧变压器副线圈的电压U2＝U1＝3×7.5 V＝22.5 V，电阻R上的电压，即右侧变压器的副线圈的电压U4＝＝10 V，电流I4＝＝1 A，右侧变压器原线圈的电压U3＝U4＝×10 V＝20 V，电流I3＝I4＝×1 A＝0.5 A，导线的总电阻r＝＝5 Ω，故A错误，B正确；当开关S接2时，设输电电流为I，则右侧变压器的副线圈中的电流为0.5I，根据理想变压器的规律，有＝，解得I＝3 A，则R上的功率P＝(0.5I)2R＝22.5 W，故C错误，D正确。 训练2（2024·浙江杭州·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 【答案】B 【详解】A．根据理想变压器电压比等于匝数比可得，升压变压器原、副线圈的匝数之比为 故A错误； B．升压变压器副线圈电流为 则输电线上损失的功率为 故B正确； C．用户端得到的功率为 则降压变压器副线圈电流为 则降压变压器原、副线圈中的电流之比为 故C错误； D．由题意可知降压变压器副线圈的最大电压为 对于图中与灯泡串联的“250V，1000μF”的电容器，由于与电容器串联的灯泡会分到一定电压，所以电容器两端最大电压不一定大于250V，则电容器不一定会被击穿，故D错误。 故选B。 高考真题 1.(2023·海南卷，7)如图9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(　　) 图9 A.CE 　　 B.CE C.CE 　　 D.CE 答案　C 解析　由电路的串并联规律可知，电阻3R两端的电压为，电阻R两端的电压为，则电容器两极板间电势差ΔU＝，电容器上的电荷量Q＝CΔU＝CE，C正确。 2.(多选)(2023·全国乙卷，20)黑箱外有编号为1、2、3、4的四个接线柱，接线柱1和2、2和3、3和4之间各接有一个电阻，在接线柱间还接有另外一个电阻R和一个直流电源。测得接线柱之间的电压U12＝3.0 V，U23＝2.5 V，U34＝－1.5 V。符合上述测量结果的可能接法是(　　) 图10 A.电源接在1、4之间，R接在1、3之间 B.电源接在1、4之间，R接在2、4之间 C.电源接在1、3之间，R接在1、4之间 D.电源接在1、3之间，R接在2、4之间 答案　CD 解析　由题意知，U12＝φ1－φ2＝3.0 V，U23＝φ2－φ3＝2.5 V，U34＝φ3－φ4＝－1.5 V，联立可得φ1＞φ2＞φ4＞φ3，在电路中电流从高电势流向低电势，所以1接电源正极，3接电源负极，故A、B错误，C、D正确。 3.(多选)(2023·湖南卷，9)某同学自制了一个手摇交流发电机，如图11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以内，下列说法正确的是(　　) 图11 A.线圈转动的角速度为4ω B.灯泡两端电压有效值为3nBL2ω 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，则灯泡两端电压有效值为 D.若仅将小轮半径变为原来的两倍，则灯泡变得更亮 答案　AC 解析　大轮和小轮通过皮带传动，线速度v相同，小轮和线圈同轴转动，角速度相同，根据v＝ωr并结合大轮与小轮半径之比为4∶1，可知小轮和线圈转动的角速度为4ω，A正确；由题意可知，线圈围成的面积S＝L2，产生的感应电动势的最大值为Emax＝nBS·4ω＝4nBL2ω，产生的感应电动势的有效值为E＝＝2nBL2ω，根据串联分压规律可知灯泡两端电压的有效值为U＝E＝ nBL2ω，B错误；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，则线圈的匝数变为原来的2倍，线圈产生感应电动势的最大值变为Emax′＝8nBL2ω，有效值变为E′＝＝4nBL2ω，结合电阻定律R＝ρ可知线圈电阻变为原来的2倍，即为2R，根据串联电路分压规律可得灯泡两端电压的有效值为U′＝＝，C正确；若仅将小轮半径变为原来的两倍，则小轮和线圈转动的角速度变小，线圈产生的感应电动势有效值变小，灯泡两端电压变小，灯泡变暗，D错误。 4.(2023·山东卷，7)某节能储能输电网络如图12所示，发电机的输出电压U1＝250 V，输出功率500 kW。降压变压器的匝数比n3∶n4＝50∶1，输电线总电阻R＝62.5 Ω，其余线路电阻不计，用户端电压U4＝220 V，功率88 kW，所有变压器均为理想变压器。下列说法正确的是(　　) 图12 A.发电机的输出电流为368 A B.输电线上损失的功率为4.8 kW C.输送给储能站的功率为408 kW D.升压变压器的匝数比n1∶n2＝1∶44 答案　C 解析　由P＝UI得发电机的输出电流I1＝＝2×103 A，A错误；用户端电流I4＝＝ A＝400 A，由＝＝，解得I3＝8 A，U3＝11 000 V，则输电线上损失的功率为ΔP损＝IR＝4 kW，B错误；U2＝U3＋I3R＝11 500 V，根据理想变压器无功率损失，有P＝U2I3＋P储，代入数据有P储＝408 kW，C正确；根据＝，解得＝，D错误。 5.（2024·河北·高考真题）为两个完全相同的定值电阻，两端的电压随时间周期性变化的规律如图1所示（三角形脉冲交流电压的峰值是有效值的倍），两端的电压随时间按正弦规律变化如图2所示，则两电阻在一个周期T内产生的热量之比为（ ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】根据有效值的定义可知图1的有效值的计算为 解得      图二的有效值为 接在阻值大小相等的电阻上，因此 故选B。 6.（2024·广东·高考真题）将阻值为的电阻接在正弦式交流电源上。电阻两端电压随时间的变化规律如图所示。下列说法正确的是（　　） A．该交流电的频率为 B．通过电阻电流的峰值为 C．电阻在1秒内消耗的电能为 D．电阻两端电压表达式为 【答案】D 【详解】A．由图可知交流电的周期为0.02s，则频率为 故A错误； B．根据图像可知电压的峰值为，根据欧姆定律可知电流的峰值 故B错误； C．电流的有效值为 所以电阻在1s内消耗的电能为 故C错误； D．根据图像可知其电压表达式为 故D正确。 故选D。 作业练习 基础练习 1.如图1所示的温控电路，通过热敏电阻的阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制，R1为定值电阻，R2为半导体热敏电阻(温度越高，电阻越小)，C为击穿电压足够大的平行板电容器，当环境温度降低时(　　) 图1 A.电容器所带电荷量减小 B.电容器两极板间的电场强度将会增大 C.电压表的读数减小 D.R1消耗的功率增大 答案　B 解析　当环境温度降低时，R2阻值变大，总电阻变大，总电流减小，内阻r上的电压减小，路端电压变大，即电压表读数变大；R2两端电压变大，电容器两板电压变大，根据Q＝CU可知，电容器带电荷量变大；根据E＝，可知电容器两极板间的电场强度将会增大；根据P＝I2R，总电流I减小，可知R1消耗的功率减小，故选项A、C、D错误，B正确。 2.我国每年由于酒后驾车引发的交通事故达数万起，酒后驾车已经成为交通事故的第一大“杀手”，交警通常用酒精浓度检测仪对驾驶员进行酒精测试。某型号酒精浓度检测仪的原理图如图2所示，电源的电动势为E，内阻为r，R为气敏电阻，其阻值随着酒精气体浓度的增大而减小，R0为定值电阻(R0>r)，电路中的电表均为理想电表。当对酒驾者进行测试时，与未饮酒的驾驶员相比(　　) 图2 A.电流表的示数变大 B.电压表的示数变大 C.电源的输出功率变小 D.电源的总功率变小 答案　A 解析　当对酒驾者进行测试时，R的阻值变小，电路中的总电阻变小，根据闭合电路欧姆定律I＝，电流表的示数变大，故A正确；电压表的示数为U＝E－I(R0＋r)，当I变大时，U变小，故电压表的示数变小，故B错误；当内外电路阻值相等时，电源的输出功率最大，又R0>r，则当R的阻值变小时，外电路的总电阻变小，电源的输出功率变大，故C错误；由于P＝EI，当电流变大时，电源的总功率变大，故D错误。 3.合肥工业大学科研团队成功研制出兼具自修复性和高导电性的弹性导体，其阻值会随着机械形变而发生变化。如图3所示，电压表和电流表是理想电表，a、b两点之间连接一弹性导体。在中间悬挂重物后，下列说法不正确的是(　　) 图3 A.弹性导体电阻变大 B.定值电阻R的功率变小 C.电压表示数变大 D.弹性导体消耗的功率一定变大 答案　D 解析　弹性导体受拉力作用，长度变大，横截面积减小，则电阻变大，选项A正确；电路电阻变大，则总电流减小，则根据P＝I2R可知，定值电阻R的功率变小，选项B正确；电路总电流减小，则电源内阻和定值电阻R上的电压减小，则弹性导体的电压变大，即电压表示数变大，选项C正确；将定值电阻R等效为电源的内阻，则当弹性导体的电阻等于R＋r时，弹性导体消耗的功率最大，因不明确弹性导体的阻值与R＋r的阻值关系，则当弹性电阻的阻值变大时，其消耗的功率不一定变大，选项D错误。 4.某电动牙刷的充电装置含有变压器，原、副线圈匝数之比为50∶1，用正弦交流电给此电动牙刷充电时，原线圈两端电压的有效值为220 V，副线圈电流的有效值为2.0 A，若将该变压器视为理想变压器，则(　　) A.副线圈两端电压的有效值约为6.2 V B.原线圈电流的有效值为100 A C.副线圈两端电压的最大值约为6.2 V D.变压器的输入功率与输出功率之比为50∶1 答案　C 解析　由理想变压器的变压公式＝，得U2＝U1＝4.4 V，故A错误；由＝＝，得I1＝I2＝0.04 A，故B错误；副线圈两端电压的最大值为Um2＝4.4 V≈6.2 V，故C正确；理想变压器的输入功率与输出功率之比为1∶1，故D错误。 5.如图4所示，在直线MN右侧空间存在垂直纸面向里、磁感应强度为B0的匀强磁场，一单匝矩形线圈abcd的ab边与MN重合，且绕ab边以角速度ω匀速转动，转动一圈的时间内线圈产生的焦耳热为Q；若线圈不动且磁场方向始终与线圈平面垂直，磁感应强度B随时间均匀变化，在相同的时间内线圈产生的焦耳热也为Q，则磁感应强度的变化率为(　　) 图4 A.ωB0 B.ωB0 C.ωB0 D.ωB0 答案　B 解析　线圈转动时与磁场变化时，线圈在相等的时间内产生的热量相等，因此线圈转动产生的电动势的有效值等于磁场均匀变化时产生的感应电动势。线圈转动时产生电动势的最大值Em＝B0Sω，由于线圈转动一圈过程中，只有一半时间有电动势产生，故其有效值为E＝Em＝B0Sω，磁场均匀变化时E＝＝S，解得＝ωB0，故B正确。 6.(多选)图5甲为某小型水电站的电能输送示意图，其输入电压如图乙所示。输电线总电阻为r，升压变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2，降压变压器原、副线圈匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器)。降压变压器右侧部分为一火灾报警系统(报警器未画出)，R0和R1为定值电阻，R为半导体热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，下列说法正确的是(　　) 图5 A.> B.乙图中电压的瞬时值表达式为u＝250sin(100πt)V C.R处出现火警时，输电线上的电流增大 D.R处出现火警时，电压表V的示数增大 答案　BC 解析　根据＝，＝，U2>U1，U3>U4，可知<，故A错误；乙图中电压最大值Um＝250 V，T＝0.02 s，所以ω＝＝100π rad/s，乙图中的电压瞬时值表达式u＝250sin(100πt)V，故B正确；当R处出现火警时，其阻值减小，负载总电阻减小，负载的总功率增大，则I4增大，则I3增大，故C正确；又ΔU＝I3r增大，输入电压U1不变，n1和n2不变，所以U2不变，由于ΔU＝U2－U3，所以U3减小，n3和n4不变，则U4变小，即电压表V的示数减小，故D错误。 7.“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6为模拟远距离输电的部分测试电路。恒压交流电源、阻值为2 Ω的定值电阻R1和理想变压器相连。变压器原、副线圈匝数比为1∶3，电压表和电流表均为理想交流电表，R2是热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小。下列说法正确的是(　　) 图6 A.环境温度升高时，电流表A1示数减小，灯泡L变暗 B.环境温度降低时，电流表A2示数减小，电源输出功率变大 C.电压表示数变化ΔU和电流表A2示数变化ΔI2的关系为＝6 Ω D.电压表示数变化ΔU和电流表A2示数变化ΔI2的关系为＝18 Ω 答案　D 解析　环境温度升高时，R2减小，负载减小，交流电源电压不变，则原线圈电流增大，电流表A1示数增大，则R1分压增大，则原线圈电压减小，根据＝可知，副线圈电压减小，则灯泡L变暗，故A错误；同理，环境温度降低时，原线圈电流减小，电源输出功率P出＝EI1减小，故B错误；原线圈电压U1＝E－I1R1，副线圈电压和电流为U2＝U1＝3U1，I2＝I1＝I1，整理可得U2＝3(E－I1R1)＝3E－18I2，故＝18 Ω，故C错误，D正确。 8.图是简化的某种旋转磁极式发电机原理图。定子是仅匝数n不同的两线圈，，二者轴线在同一平面内且相互垂直，两线圈到其轴线交点O的距离相等，且均连接阻值为R的电阻，转子是中心在O点的条形磁铁，绕O点在该平面内匀速转动时，两线圈输出正弦式交变电流。不计线圈电阻、自感及两线圈间的相互影响，下列说法正确的是（　　） A．两线圈产生的电动势的有效值相等 B．两线圈产生的交变电流频率相等 C．两线圈产生的电动势同时达到最大值 D．两电阻消耗的电功率相等 【答案】B 【详解】AD．根据可得两线圈中磁通量的变化率相等，但是匝数不等，则产生的感应电动势最大值不相等，有效值也不相等；根据 可知，两电阻的电功率也不相等，选项AD错误； B．因两线圈放在同一个旋转磁铁的旁边，则两线圈产生的交流电的频率相等，选项B正确； C．当磁铁的磁极到达一线圈附近时，一个线圈的磁通量最大，感应电动势为0，另一个线圈通过的磁通量最小，感应电动势最大，可知两线圈产生的感应电动势不可能同时达到最大值，选项C错误。 故选B。 9.（2024·山东淄博·一模）如图甲所示为一交变电压随时间变化的图像，每个周期内，前二分之一周期电压按正弦规律变化，后二分之一周期电压恒定。若将此交流电连接成如图乙所示的电路，电阻R阻值为50Ω，则（　　） A．理想电压表读数为50V B．理想电流表读数为0.8A C．电阻R消耗的电功率为45W D．电阻R在50秒内产生的热量为2025J 【答案】D 【详解】设交流电电压有效值为，根据有效值定义可得 解得 则理想电压表读数为；根据欧姆定律可得理想电流表读数为 电阻R消耗的电功率为 电阻R在50秒内产生的热量为 故选D。 10.（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。 提分练习 11.(多选)如图7所示的电路，变压器为理想自耦变压器，滑动触头P可控制原线圈的匝数，已知电动机的额定功率为80 W、额定电压为40 V，灯泡L的额定功率为20 W、额定电压为10 V。现在原线圈两端接正弦交流电压，当滑动触头位于某位置时，电动机和灯泡刚好正常工作，电动机正常工作时的输出功率为78 W，理想交流电流表的示数为10 A。则下列说法正确的是(　　) 图7 A.电动机的内阻为20 Ω B.原、副线圈的匝数比为2∶5 C.原线圈两端所加交流电压的最大值为16 V D.定值电阻的阻值为25 Ω 答案　BC 解析　电动机正常工作时，流过电动机的电流为IM＝＝ A＝2 A，电动机内阻消耗的功率为Pr＝PM－P出＝(80－78) W＝2 W，又Pr＝Ir，解得r＝0.5 Ω，A错误；灯泡正常工作，则流过灯泡的电流为IL＝＝ A＝2 A，流过副线圈的总电流为I2＝IM＋IL＝4 A，由题意可知原线圈中的电流为I1＝10 A，由理想变压器的原理有＝，解得＝，B正确；变压器副线圈的输出电压为U2＝40 V，则由＝，解得U1＝16 V，所以原线圈两端所加交流电压的最大值为Um＝U1＝16 V，C正确；灯泡的额定电压为10 V，则定值电阻两端的电压为UR＝U2－UL＝30 V，定值电阻的阻值为R＝＝ Ω＝15 Ω，D错误。 12.(多选)如图8所示，电源电动势E＝1.5 V，内电阻r＝0.5 Ω，滑动变阻器R1的最大电阻Rm＝5.0 Ω，定值电阻R2＝2.0 Ω，C为平行板电容器，其电容为3 μF。将开关S与a接触，则(　　) 图8 A.当R1的阻值增大时，R2两端的电压减小 B.当R1接入电路阻值为0.5 Ω时，R1消耗的功率最大 C.将开关从a接向b，流过R3的电流流向为c→d D.将开关从a接向b，待电路稳定，流过R3的电荷量为9×10－3 C 答案　AC 解析　增大R1的阻值，电路总电阻增大，干路电流减小，则R2两端的电压减小，A正确；将R2与电源看作等效电源，当R1接入电路的电阻与等效电源的内阻相等时，R1消耗功率最大，则有R1＝R2＋r＝2.5 Ω，B错误；开关接a时，电容器左极板带负电，开关接b时，左极板带正电，所以流过R3的电流流向为c→d，C正确；因R1接入的阻值未知，不能求出电容器上两板间的电压，故不能求出流过R3的电荷量，D错误。 13.某物理兴趣小组设计了一个如图9所示的发电装置，永磁铁在螺线管中做简谐振动时能产生周期为0.02 s的正弦式交流电，电压最大值为 V。理想变压器原、副线圈匝数之比为1∶10，灯泡L的电阻恒为5 Ω，额定电压为2.5 V，定值电阻R1＝30 Ω、R2＝10 Ω，滑动变阻器R的最大阻值为30 Ω，下列说法正确的是(　　) 图9 A.灯泡上交流电的频率为500 Hz B.滑动变阻器滑动触头向下移动，灯泡变亮 C.为使灯泡正常工作，滑动变阻器接入电路的电阻应调节为20 Ω D.灯泡正常工作时，原线圈输入功率为5 W 答案　C 解析　变压器不改变交流电的频率，则灯泡上交流电的频率为f＝＝50 Hz，选项A错误；滑动变阻器滑动触头向下移动，R阻值变大，变压器次级电阻变大，次级电压不变，则次级电流减小，则灯泡变暗，选项B错误；变压器初级电压有效值为U1＝1 V，则次级电压U2＝U1＝10 V，灯泡正常工作，则通过R1的电流IR1＝＝ A＝0.25 A，则通过滑动变阻器的电流IR＝－IR1＝ A－0.25 A＝0.25 A，滑动变阻器接入电路的电阻为R＝－R2＝ Ω－10 Ω＝20 Ω，选项C正确；灯泡正常工作时，次级总电阻R总＝RL＋＝20 Ω，次级线圈的总功率为P2＝＝ W＝5 W，则原线圈输入功率为5 W，选项D错误。 14.如图10所示为远距离输电的原理图，发电机输出电压恒定，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，其中降压变压器的变压比为n；图中电表均为理想电表；两变压器间输电线的总电阻为R。假如用户设备发生变化，导致输电线上的电压增加了ΔU，下列说法正确的是(　　) 图10 A.电压表示数增大 B.输电线上消耗的电功率增加 C.用户设备消耗的电功率减少 D.电流表示数增大了n 答案　D 解析　发电机输出电压保持不变，升压变压器的输出电压不变，输电线上电压增加ΔU，所以降压变压器的原线圈电压减少ΔU，则降压变压器的副线圈电压减少，故A错误；输电线电阻不变，电压增加，说明输电线上电流增加，而输电线损耗功率增加ΔP＝IR－IR，而ΔU＝I2R－I1R，可知ΔP≠，故B、C错误；若降压变压器原、副线圈电流分别为I1、I2，则nI1＝I2，变压比n不变，所以nΔI1＝ΔI2，输电线上电流增加ΔI1＝，可知降压变压器输出电流增加nΔI1＝n，故D正确。 15.（2024·山东青岛·一模）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，用户端总电阻为。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、消耗的功率之比为 D．若用户端负载增加，电流表示数变小 【答案】B 【详解】A．降压变压器等效电阻为 升压变压器等效电阻为 电流表的示数 故A错误； B．升压变压器原线圈两端的电压 故B正确； C．根据 电阻、消耗的功率之比为 故C错误； D．若用户端负载增加，用户端总电阻为减小，电流表示数变大，故D错误。 故选B。 16.（2024·湖北·高考真题）在如图所示电路中接入正弦交流电，灯泡的电阻是灯泡的2倍。假设两个二极管正向电阻为0、反向电阻无穷大。闭合开关S，灯泡、的电功率之比为（　　） A．2︰1 B．1︰1 C．1︰2 D．1︰4 【答案】C 【详解】两个二极管正向电阻为0，反向电阻无穷大，二极管导通则短路并联的灯泡，此时另一个灯泡与电源串联，根据电路图可知在一个完整的周期内，两个灯泡有电流通过的时间相等都为半个周期，电压有效值相等，则根据 可知 故选C。 17.（2024·广东深圳·一模）某兴趣小组修复一个电流表，实验过程如下： （1）拆开电流表，取出表头G，发现表头完好无损，用标准电表测出表头G满偏电流为3mA。 （2）测量表头G的内阻：按照如图1所示电路图连接电路，闭合开关前，滑动变阻器滑片应移到 （填“a端”或“b端”），先闭合开关，调节 ，直至表头G指针满偏；再闭合开关，保持滑动变阻器阻值不变，仅调节电阻箱阻值，直至表头G示数为满偏示数的一半，此时电阻箱的示数如图2所示，则表头G的内阻为 Ω。 （3）电流表内部电路设计如图3所示，其中，，但已损坏，请根据电流表3A的量程，推算损坏之前 Ω。（结果保留两位有效数字） （4）选取相应的电阻替换，重新安装好电表。由于步骤（2）测电阻存在一定的误差，则该修复后的电表测量出的电流值比实际值 。（填“偏大”、“偏小”或“准确”） 【答案】 a端 滑动变阻器 10 0.025 偏小 【详解】（2）[1]闭合开关前，滑动变阻器接入电路电阻应最大保护电路，即滑片应移到a端。 [2]实验过程中，先闭合开关，调节滑动变阻器，直至表头G指针满偏。 [3]再闭合开关，保持滑动变阻器阻值不变，仅调节电阻箱阻值，直至表头G示数为满偏示数的一半，此时认为干路电流仍为，则有 由图2可得 （3）[4]由图3，根据欧姆定律有 解得 （4）[5]由于步骤（2）测电阻时，实际干路电流大于，则通过电阻箱的电流大于，则电阻箱电阻小于表头G的内阻，即所测表头G的内阻偏小，则修复后的电表实际量程大于，则电表测量出的电流值比实际值偏小。 18.（2024·安徽黄山·二模）小理同学利用实验室器材改装了一个双量程电流表，并利用此改装的电流表设计了一个多倍率的欧姆表。 (1)如甲图所示，双量程电流表的量程分别是和，当使用0、1两个端点时，量程为 ； (2)某同学使用此双量程电流表组装完成了简易双倍率欧姆表（“”和“”），电路图如乙图所示。 ①A端应与 （填“红”或“黑”）色表笔相连接； ②电源电动势，换挡开关与2相连，此欧姆表内阻为 ，此时应为 倍率。 ③为了验证改装的欧姆表的测量精度，按规范操作在红黑表笔间接标准电阻时，指针指示位置如丙图所示，造成这一误差的原因可能是 。 A．电池使用时间较长致电动势偏小 B．改装电流表时接入的电阻1偏小 C． 表头真实内阻偏小 【答案】(1)0~100mA (2) 红 150 ×10 AB 【详解】（1）当表笔接通2时，表头的量程一定，因两电阻串联，则通过这两个电阻的最大电流较小，而当表笔接通1时，电流计与R2串联，虽电流计的量程一定，但R1的电压增大，则通过R1的最大电流较大，因此当表笔接通1时电流表的量程为100mA； （2）①[1]根据图乙电路可知，电流从表笔B出来，从表笔A进去，根据“红进黑出”可知左侧表笔是红表笔，即表笔A是红表笔。 ②[2][3] 换挡开关与2相连，此欧姆表满偏电流为10mA，则有 此时应为×10倍率。 ③[4] 丙图所示电阻测量值偏大，为150Ω。 A．当电动势变小，欧姆表调零后内阻变小，由闭合电路欧姆定律可知 可得 可知欧姆表内阻减小，总电流变小，则流过表头的电流变小，指针跟准确位置相比偏左了，欧姆表的示数变大了，故A正确； B．改装电流表时接入的电阻1偏小时，改装后总电阻减小，即中值电阻标的值变小，故B正确； C．表头真实内阻偏小，欧姆调零后对欧姆表总电阻没有影响，中值电阻不变，测120欧时指针在中央刻度右侧，故C错误。 故选AB。 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第18讲　直流电路和交流电路 考点一　直流电路的分析与计算 直流电路动态分析的三种常用方法 程序法 结论法：“串反并同” “串反”：指某一电阻增大(减小)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(增大) “并同”：指某一电阻增大(减小)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(减小) 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到两个极端，使电阻最大或电阻为零去讨论 例1 如图1所示为某实验小组设计的两个量程的电流表，已知表头G的满偏电流为Ig，R1、R2的阻值均等于表头的内阻。当使用1和2两个端点时，电流表的量程为I1，当使用1和3两个端点时，电流表的量程为I2。下列说法正确的是(　　) 图1 A.I1＝2Ig B.I2＝3Ig C.若仅使R1阻值变小，则I1和I2均变大 D.若仅使R2阻值变小，则I1和I2均变大 跟踪训练1 扫地机器人是智能家电的一种，借助人工智能技术，可以自动在房间内完成地板的吸尘清扫工作。如图2所示为某品牌扫地机器人，由主机和充电座两部分组成，使用说明书上关于主机的一些信息如表所示。当电池剩余电荷量为额定容量的20%时，主机会自动返回充电座充电。下列说法正确的是(　　) 图2 主机 电池 14.4 V/2 400 mAh(额定容量) 产品质量 约4.7 kg 无线连接 Wi－Fi 额定电压 14.4 V 额定功率 40 W A.将额定功率和额定电压代入公式P＝可以计算出主机工作时的电阻 B.主机正常工作时，每秒钟可以将40 J电能全部转化为机械能 C.电池充满电后，储存的总电荷量为8 640 C D.主机从满电荷量开始工作，至其自动返回前清扫时间为0.864 h 跟踪训练2 在如图3所示的U－I图像中，直线Ⅰ为某电源的路端电压与电流的关系图线，曲线Ⅱ为某一小灯泡L的伏安特性曲线，曲线Ⅱ与直线Ⅰ的交点坐标为(1.5，0.75)，该点的切线与横轴的交点坐标为(1.0，0)，用该电源直接与小灯泡L连接成闭合电路，由图像可知(　　) 图3 A.电源电动势为2.0 V B.电源内阻为0.5 Ω C.小灯泡L接入电源电路时的电阻为1.5 Ω D.小灯泡L实际消耗的电功率为1.125 W 考点二　交变电流的产生及描述 1.线圈通过中性面时的特点 (1)穿过线圈的磁通量最大。 (2)线圈中的感应电动势为零。 (3)线圈每经过中性面一次，感应电流的方向改变一次。 2.有效值的计算 (1)正弦式交变电流：E＝，I＝，U＝。 (2)对非正弦式交变电流的有效值，要根据电流的热效应计算。 3.正弦式交变电流“四值”的应用 例2 一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图4甲所示。已知发电机线圈内阻为5.0 Ω，线圈匝数为n，外接一只电阻为95.0 Ω的灯泡，如图乙所示，则(　　) 图4 A.电压表的示数为220 V B.电路中的电流方向每秒钟改变50次 C.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J D.任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ＝cos(100πt)Wb 跟踪训练1 两个相同的电阻，分别通以如图5甲、乙所示的两种交变电流，其中图乙的电流前半周期是直流电，后半周期是正弦式电流，则在一个周期内，甲、乙两种电流在电阻上产生的焦耳热之比等于(　　) 图5 A.2∶1 B.3∶2 C.4∶3 D.5∶4 跟踪训练2 (多选)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6所示。下列说法正确的是(　　) 图6 A.时刻线框平面与中性面垂直 B.线框的感应电动势有效值为 C.线框转一周外力所做的功为 D.从t＝0到t＝过程中通过线框横截面的电荷量为 考点三　变压器与远距离输电 1.三个关系搞清变压器问题 (1)变与不变的关系：不变的是功率关系、磁通量的变化率和周期频率。理想变压器工作不损失能量，即输入功率等于输出功率；原、副线圈交变电流频率相同；在没有漏磁时，原、副线圈磁通量的变化率相同。 (2)高与低，大与小，多与少，粗与细的关系：电压高的线圈电流小，匝数多，导线细；电压低的线圈电流大，匝数少，导线粗。 (3)正比与反比的关系：原、副线圈的电压与匝数成正比，单一副线圈的变压器电流与匝数成反比。 2.远距离输电 示意图 原、副线圈 每个变压器的原线圈是其所在回路的用电器，而相应的副线圈是下一个回路的电源 三个关系 功率关系 P＝U1I1＝U2I2＝P用＋P损，P损＝Ir，P用＝U3I3＝U4I4 电压关系 U2＝U损＋U3，U损＝I2r 匝数比关系 ＝＝，＝＝ 输电线上的损耗 功率损耗为P损＝P2－P3＝Ir＝r，电压损耗为U损＝U2－U3＝I2r 例3 如图7所示为某小型发电站高压输电示意图。发电机输出功率恒定，变压器均为理想变压器。在输电线路的起始端接入甲、乙两个互感器(均为理想器材)，两互感器原、副线圈的匝数比分别为200∶1和1∶20，降压变压器原、副线圈的匝数比为200∶1，电压表的示数为220 V，电流表的示数为5 A，输电线路总电阻r＝20 Ω，则下列说法正确的是(　　) 图7 A.互感器甲是电流互感器，互感器乙是电压互感器 B.输电线路上损耗的功率约占输电总功率的4.5% C.用户端的电压U4为200 V D.用户使用的用电设备增多，流过电流互感器的电流减小 跟踪训练1(多选)输电能耗演示电路如图8所示。左侧变压器原、副线圈匝数比为1∶3，输入电压为7.5 V的正弦交流电。连接两理想变压器的导线总电阻为r，负载R的阻值为10 Ω。开关S接1时，右侧变压器原、副线圈匝数比为2∶1，R上的功率为10 W；接2时，匝数比为1∶2，R上的功率为P。以下判断正确的是(　　) 图8 A.r＝10 Ω B.r＝5 Ω C.P＝45 W D.P＝22.5 W 训练2（2024·浙江杭州·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 高考真题 1.(2023·海南卷，7)如图9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(　　) 图9 A.CE 　　 B.CE C.CE 　　 D.CE 2.(多选)(2023·全国乙卷，20)黑箱外有编号为1、2、3、4的四个接线柱，接线柱1和2、2和3、3和4之间各接有一个电阻，在接线柱间还接有另外一个电阻R和一个直流电源。测得接线柱之间的电压U12＝3.0 V，U23＝2.5 V，U34＝－1.5 V。符合上述测量结果的可能接法是(　　) 图10 A.电源接在1、4之间，R接在1、3之间 B.电源接在1、4之间，R接在2、4之间 C.电源接在1、3之间，R接在1、4之间 D.电源接在1、3之间，R接在2、4之间 3.(多选)(2023·湖南卷，9)某同学自制了一个手摇交流发电机，如图11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以内，下列说法正确的是(　　) 图11 A.线圈转动的角速度为4ω B.灯泡两端电压有效值为3nBL2ω 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，则灯泡两端电压有效值为 D.若仅将小轮半径变为原来的两倍，则灯泡变得更亮 4.(2023·山东卷，7)某节能储能输电网络如图12所示，发电机的输出电压U1＝250 V，输出功率500 kW。降压变压器的匝数比n3∶n4＝50∶1，输电线总电阻R＝62.5 Ω，其余线路电阻不计，用户端电压U4＝220 V，功率88 kW，所有变压器均为理想变压器。下列说法正确的是(　　) 图12 A.发电机的输出电流为368 A B.输电线上损失的功率为4.8 kW C.输送给储能站的功率为408 kW D.升压变压器的匝数比n1∶n2＝1∶44 5.（2024·河北·高考真题）为两个完全相同的定值电阻，两端的电压随时间周期性变化的规律如图1所示（三角形脉冲交流电压的峰值是有效值的倍），两端的电压随时间按正弦规律变化如图2所示，则两电阻在一个周期T内产生的热量之比为（ ） A． B． C． D． 6.（2024·广东·高考真题）将阻值为的电阻接在正弦式交流电源上。电阻两端电压随时间的变化规律如图所示。下列说法正确的是（　　） A．该交流电的频率为 B．通过电阻电流的峰值为 C．电阻在1秒内消耗的电能为 D．电阻两端电压表达式为 作业练习 基础练习 1.如图1所示的温控电路，通过热敏电阻的阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制，R1为定值电阻，R2为半导体热敏电阻(温度越高，电阻越小)，C为击穿电压足够大的平行板电容器，当环境温度降低时(　　) 图1 A.电容器所带电荷量减小 B.电容器两极板间的电场强度将会增大 C.电压表的读数减小 D.R1消耗的功率增大 2.我国每年由于酒后驾车引发的交通事故达数万起，酒后驾车已经成为交通事故的第一大“杀手”，交警通常用酒精浓度检测仪对驾驶员进行酒精测试。某型号酒精浓度检测仪的原理图如图2所示，电源的电动势为E，内阻为r，R为气敏电阻，其阻值随着酒精气体浓度的增大而减小，R0为定值电阻(R0>r)，电路中的电表均为理想电表。当对酒驾者进行测试时，与未饮酒的驾驶员相比(　　) 图2 A.电流表的示数变大 B.电压表的示数变大 C.电源的输出功率变小 D.电源的总功率变小 3.合肥工业大学科研团队成功研制出兼具自修复性和高导电性的弹性导体，其阻值会随着机械形变而发生变化。如图3所示，电压表和电流表是理想电表，a、b两点之间连接一弹性导体。在中间悬挂重物后，下列说法不正确的是(　　) 图3 A.弹性导体电阻变大 B.定值电阻R的功率变小 C.电压表示数变大 D.弹性导体消耗的功率一定变大 4.某电动牙刷的充电装置含有变压器，原、副线圈匝数之比为50∶1，用正弦交流电给此电动牙刷充电时，原线圈两端电压的有效值为220 V，副线圈电流的有效值为2.0 A，若将该变压器视为理想变压器，则(　　) A.副线圈两端电压的有效值约为6.2 V B.原线圈电流的有效值为100 A C.副线圈两端电压的最大值约为6.2 V D.变压器的输入功率与输出功率之比为50∶1 5.如图4所示，在直线MN右侧空间存在垂直纸面向里、磁感应强度为B0的匀强磁场，一单匝矩形线圈abcd的ab边与MN重合，且绕ab边以角速度ω匀速转动，转动一圈的时间内线圈产生的焦耳热为Q；若线圈不动且磁场方向始终与线圈平面垂直，磁感应强度B随时间均匀变化，在相同的时间内线圈产生的焦耳热也为Q，则磁感应强度的变化率为(　　) 图4 A.ωB0 B.ωB0 C.ωB0 D.ωB0 6.(多选)图5甲为某小型水电站的电能输送示意图，其输入电压如图乙所示。输电线总电阻为r，升压变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2，降压变压器原、副线圈匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器)。降压变压器右侧部分为一火灾报警系统(报警器未画出)，R0和R1为定值电阻，R为半导体热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，下列说法正确的是(　　) 图5 A.> B.乙图中电压的瞬时值表达式为u＝250sin(100πt)V C.R处出现火警时，输电线上的电流增大 D.R处出现火警时，电压表V的示数增大 7.“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6为模拟远距离输电的部分测试电路。恒压交流电源、阻值为2 Ω的定值电阻R1和理想变压器相连。变压器原、副线圈匝数比为1∶3，电压表和电流表均为理想交流电表，R2是热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小。下列说法正确的是(　　) 图6 A.环境温度升高时，电流表A1示数减小，灯泡L变暗 B.环境温度降低时，电流表A2示数减小，电源输出功率变大 C.电压表示数变化ΔU和电流表A2示数变化ΔI2的关系为＝6 Ω D.电压表示数变化ΔU和电流表A2示数变化ΔI2的关系为＝18 Ω 8.图是简化的某种旋转磁极式发电机原理图。定子是仅匝数n不同的两线圈，，二者轴线在同一平面内且相互垂直，两线圈到其轴线交点O的距离相等，且均连接阻值为R的电阻，转子是中心在O点的条形磁铁，绕O点在该平面内匀速转动时，两线圈输出正弦式交变电流。不计线圈电阻、自感及两线圈间的相互影响，下列说法正确的是（　　） A．两线圈产生的电动势的有效值相等 B．两线圈产生的交变电流频率相等 C．两线圈产生的电动势同时达到最大值 D．两电阻消耗的电功率相等 9.（2024·山东淄博·一模）如图甲所示为一交变电压随时间变化的图像，每个周期内，前二分之一周期电压按正弦规律变化，后二分之一周期电压恒定。若将此交流电连接成如图乙所示的电路，电阻R阻值为50Ω，则（　　） A．理想电压表读数为50V B．理想电流表读数为0.8A C．电阻R消耗的电功率为45W D．电阻R在50秒内产生的热量为2025J 10.（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 提分练习 11.(多选)如图7所示的电路，变压器为理想自耦变压器，滑动触头P可控制原线圈的匝数，已知电动机的额定功率为80 W、额定电压为40 V，灯泡L的额定功率为20 W、额定电压为10 V。现在原线圈两端接正弦交流电压，当滑动触头位于某位置时，电动机和灯泡刚好正常工作，电动机正常工作时的输出功率为78 W，理想交流电流表的示数为10 A。则下列说法正确的是(　　) 图7 A.电动机的内阻为20 Ω B.原、副线圈的匝数比为2∶5 C.原线圈两端所加交流电压的最大值为16 V D.定值电阻的阻值为25 Ω 12.(多选)如图8所示，电源电动势E＝1.5 V，内电阻r＝0.5 Ω，滑动变阻器R1的最大电阻Rm＝5.0 Ω，定值电阻R2＝2.0 Ω，C为平行板电容器，其电容为3 μF。将开关S与a接触，则(　　) 图8 A.当R1的阻值增大时，R2两端的电压减小 B.当R1接入电路阻值为0.5 Ω时，R1消耗的功率最大 C.将开关从a接向b，流过R3的电流流向为c→d D.将开关从a接向b，待电路稳定，流过R3的电荷量为9×10－3 C 13.某物理兴趣小组设计了一个如图9所示的发电装置，永磁铁在螺线管中做简谐振动时能产生周期为0.02 s的正弦式交流电，电压最大值为 V。理想变压器原、副线圈匝数之比为1∶10，灯泡L的电阻恒为5 Ω，额定电压为2.5 V，定值电阻R1＝30 Ω、R2＝10 Ω，滑动变阻器R的最大阻值为30 Ω，下列说法正确的是(　　) 图9 A.灯泡上交流电的频率为500 Hz B.滑动变阻器滑动触头向下移动，灯泡变亮 C.为使灯泡正常工作，滑动变阻器接入电路的电阻应调节为20 Ω D.灯泡正常工作时，原线圈输入功率为5 W 14.如图10所示为远距离输电的原理图，发电机输出电压恒定，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，其中降压变压器的变压比为n；图中电表均为理想电表；两变压器间输电线的总电阻为R。假如用户设备发生变化，导致输电线上的电压增加了ΔU，下列说法正确的是(　　) 图10 A.电压表示数增大 B.输电线上消耗的电功率增加 C.用户设备消耗的电功率减少 D.电流表示数增大了n 15.（2024·山东青岛·一模）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，用户端总电阻为。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、消耗的功率之比为 D．若用户端负载增加，电流表示数变小 16.（2024·湖北·高考真题）在如图所示电路中接入正弦交流电，灯泡的电阻是灯泡的2倍。假设两个二极管正向电阻为0、反向电阻无穷大。闭合开关S，灯泡、的电功率之比为（　　） A．2︰1 B．1︰1 C．1︰2 D．1︰4 17.（2024·广东深圳·一模）某兴趣小组修复一个电流表，实验过程如下： （1）拆开电流表，取出表头G，发现表头完好无损，用标准电表测出表头G满偏电流为3mA。 （2）测量表头G的内阻：按照如图1所示电路图连接电路，闭合开关前，滑动变阻器滑片应移到 （填“a端”或“b端”），先闭合开关，调节 ，直至表头G指针满偏；再闭合开关，保持滑动变阻器阻值不变，仅调节电阻箱阻值，直至表头G示数为满偏示数的一半，此时电阻箱的示数如图2所示，则表头G的内阻为 Ω。 （3）电流表内部电路设计如图3所示，其中，，但已损坏，请根据电流表3A的量程，推算损坏之前 Ω。（结果保留两位有效数字） （4）选取相应的电阻替换，重新安装好电表。由于步骤（2）测电阻存在一定的误差，则该修复后的电表测量出的电流值比实际值 。（填“偏大”、“偏小”或“准确”） 18.（2024·安徽黄山·二模）小理同学利用实验室器材改装了一个双量程电流表，并利用此改装的电流表设计了一个多倍率的欧姆表。 (1)如甲图所示，双量程电流表的量程分别是和，当使用0、1两个端点时，量程为 ； (2)某同学使用此双量程电流表组装完成了简易双倍率欧姆表（“”和“”），电路图如乙图所示。 ①A端应与 （填“红”或“黑”）色表笔相连接； ②电源电动势，换挡开关与2相连，此欧姆表内阻为 ，此时应为 倍率。 ③为了验证改装的欧姆表的测量精度，按规范操作在红黑表笔间接标准电阻时，指针指示位置如丙图所示，造成这一误差的原因可能是 。 A．电池使用时间较长致电动势偏小 B．改装电流表时接入的电阻1偏小 C． 表头真实内阻偏小 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$