10.恒定电流与交变电流专项复习-2024-2025学年高考物理二轮专题复习讲义

10.恒定电流与交变电流专项复习 课前检测 1 .如图所示的电路中，电源内阻不可忽略，电压表为理想电压表，开关闭合，断开时，平行电容器中有一带电液滴刚好静止在两板之间，现将开关闭合，则下列描述中正确的是（　　） A.油滴带正电荷 B.电容器极板电荷将减少 C.油滴将向上运动 D.电压表示数增大 2 .一正弦式交变电流 i随时间 t变化的图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A.时电流改变方向 B.该交变电流的频率为 C.该交变电流的有效值为 D.该交变电流的瞬时值表达式为 考情分析 章节 知识点 试卷 题号 分值 难易 恒定电流 电路中功率与效率 2022江苏卷 2 4 易 2022浙江卷 12 3 难 动态电路分析 2022北京卷 9 3 中 2023年 全国 乙卷 20 6 中 2023年 海南卷 7 3 中 交变电流 交变电流的产生和描述 2022年 海南卷 5 3 易 2023年广东卷 6 4 易 2 021年 辽宁 卷 5 4 中 2021年 浙江卷 16 2 中 理想变压器动态分析 2022年 山 东卷 4 3 中 2022年 天 津卷 8 5 易 2022年 湖南卷 6 4 中 远距离输电 2023 年 山东卷 7 4 难 2023年 天津卷 6 5 易 目标解读 知识导图 课堂目标 对电路中的概念熟练掌握，并能灵活应对电路动态分析中的各种问题（比如输入功率、效率、非纯电阻电路）； 对交变电流的产生和描述有深刻印象，并能结合图像进行分析或计算； 对于理想变压器和远距离输电的分析问题有明确思路。 课堂重难点 重点：电路的所有基本概念综合应用 难点：恒定电流和交变电流电路的动态分析 一、 恒定电流 （一） 电路知识汇总 知识点 纯电阻电路 非纯电阻电路 欧 姆定律 不适用 闭合电路欧姆定律                 闭合电路图像 纵截距：                                                     ；横截距：                                   。 斜率的绝对值：                                  ，即        实线与虚线交点：                                            电功与电功率 焦耳定律与热功率    电路中能量转化 电能全部转化为                                             电能转化为                 以及                                                                                     电 源的功率 电源输出功率：                 （ 纯电阻电路中成立 ） 纯电阻电路 最值点：当 时，电源的输出功率最大，最大值为 电源的效率     外电阻越大，电源效率越        =   经典例题 3 .(多选) 五一期间，汕头作为全国热门旅游城市，聚集了来自四面八方的游客。为了避免堵车，电动自行车以其省时省力、价格低廉、高通行率、节能环保等优点成为众多年轻市民五一畅游汕头的首选交通工具。下表为某品牌电动自行车的部分技术参数（　　）    规格 后轮驱动直流永磁铁电机 车型 电动自行车 额定输出功率 200W 整车质量 40kg 额定电压 48V 最大载重 120kg 额定电流 5.0A A.正常匀速行驶则后轮受到地面对它的滑动摩擦力 B.电动自行车的内阻为9.6Ω C.电动自行车以额定功率行驶时，电机的输入功率为240W D.电动自行车以额定功率行驶时，电机的效率约为83% 题型总结 非纯电阻电路处理方法： ①抓住两个关键量：确定非纯电阻电路的电压 和电流 是解决所有问题的关键。若能求出其值，就能确定非纯电阻电路的                         ，根据电流 和非纯电阻电路的电阻 可求出                                   ， 最后求出输出功率                 。 ②应用能量守恒定律分析：要善于从能量转化的角度出发，紧紧围绕能量守恒定律，利用“电功=                 +                                  ”寻找等量关系求解。 巩固练习 4 . 某学习小组用如下电路研究小电动机的电流与电压关系。通过调节滑动变阻器 R接入电路的阻值，测量得到下表记录的信息。若认为小电动机的电阻是不变的，则（　　） 序号 电压 电流 电动机工作状态 1 1.25 0.50 卡住未转动 2 2.00 0.20 稳定转动 3 3.5 0.30 稳定转动 A.小电动机的电阻大约为 B.当小电动机的电压为时，其发热功率为 C.当小电动机的电压为时，其电功率为 D.当小电动机的电压为时，其对外做功的功率为 5 .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 6 .图是测定甲、乙两个直流电源的电动势 E与内阻 r时，得到的路端电压 U与干路电流 I的图象。若将这两个直流电源分别与同一定值电阻 R串联，下列说法正确的是（　　） A.甲电源内阻是乙电源内阻的2倍 B.电源的效率一定有 C.电源总功率一定有 D.电源的输出功率一定有 学生总结     真题演练 7 . 如图所示，电路中灯泡均正常发光，阻值分别为，，，，电源电动势，内阻不计，四个灯泡中消耗功率最大的是（    ） A. B. C. D. 8 .某节水喷灌系统如图所示，水以的速度水平喷出，每秒喷出水的质量为．喷出的水是从井下抽取的，喷口离水面的高度保持不变．水泵由电动机带动，电动机正常工作时，输入电压为，输入电流为．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，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 B.每秒水泵对水做功为 C.水泵输入功率为 D.电动机线圈的电阻为 （二） 电路动态分析 （1）分析方法：程序法： 遵循“局部—整体—局部”的思路。 电路结构的变化→ 的变化→ 的变化→ 的变化→ 的变化→固定支路(串联分流、并联分压 )的变化→其他变化支路的变化。 （2）含容电路分析： ①电路简化：不分析电容器的充、放电过程时，把电容器所在的电路视为                 ②电容器的电压： 电容器所在的支路中没有电流，与之串联的电阻 相当于                 电容器两端的电压等于                                                              两端的电压 ③电容器的电荷量及变化 经动态分析， 若电容器两端电压升高，电容器将                 ；若电压降低，电容器将通过与它连接的电路                 如果变化前后极板带电的电性相同，通过所连导线的电荷量为 如果变化前后极板带电的电性相反，通过所连导线的电荷量为 （3）等效电源： 要学会适时将外电路电阻等效为电源内阻，如下： 经典例题 9 .在如图所示的电路中，电源内阻和定值电阻的阻值均为 r，滑动变阻器的最大阻值为2 r。闭合开关，将滑动变阻器的滑片 P由 a端向 b端滑动的过程中，下列选项正确的是（　　） A.电压表的示数变大 B.电流表的示数变小 C.电源的效率变小 D.滑动变阻器消耗功率变大 10 .如图所示，电源电动势为 E，内阻为 r，电路中 C为电容器的电容，电流表、电压表均为理想表。闭合开关S至电路稳定后，调节滑动变阻器滑片P向左移动一小段距离，结果发现电压表V1的示数改变量大小为Δ U1，电压表V 2的示数改变量大小为Δ U2，电流表A的示数改变量大小为Δ I， U1、 U2分别是电压表V 1、V 2示数， I为电流表A的示数，则下列判断正确的有（　　） A.Δ U2等于Δ U1 B.大于 C.的值变大，的值不变 D.在滑片向左移动的过程中，电容器所带的电荷量不断增加 题型总结 变化量比值问题解题技巧： ①在电路图明确变化的 物理量：一般为                                   和                                                    的变化量 的 比值 ②用 两个物理量根据                                                                      构建函数表达式 ③此时 为该函数的                （一般为电阻），根据电路的变化分析斜率的变化即可 巩固练习 11 .(多选)在如图所示电路中，电源内阻不可忽略，电表均为理想电表，当滑动变阻器的滑片向左移动时，下列判断正确的是（　　） A.A 1示数变大 B.A 2示数变大 C.V 1示数变大 D.V 2示数变大 12 .A、B两块正对的金属板竖直放置，在金属板A的内侧表面系一绝缘细线，细线下端系一带电小球（可视为点电荷）．两块金属板接在如图所示的电路中，电路中的R 1为光敏电阻（其阻值随所受光照强度的增大而减小），R 2为滑动变阻器，R 3为定值电阻．当R 2的滑片P在中间时闭合电键S，此时电流表和电压表的示数分别为I和U，带电小球静止时绝缘细线与金属板A的夹角为θ．电源电动势E和内阻r一定，下列说法中错误的是（　　） A.若将R 2的滑动触头P向a端移动，则θ不变 B.若将R 2的滑动触头P向b端移动，则I减小，U减小 C.保持滑动触头P不动，用较强的光照射R 1，则小球重新达到稳定后θ变小 D.保持滑动触头P不动，用较强的光照射R 1，则U变化量的绝对值与I变化量的绝对值的比值不变 13 .(多选)如图所示的电路中，电源电动势为，内阻，电阻，电阻，电阻，滑动变阻器接入电路的阻值为，电容器的电容，电阻与电容器间的导线记为 d，单刀双掷开关与触点连接，下列说法正确的是（　　） A.如果仅将的滑片向上滑动，消耗的功率减少 B.如果仅将的滑片向上滑动，电源的输出功率增加 C.如果仅将的滑片向上滑动，电容器两极板间的电势差减小 D.若仅将开关由触点拨向触点，流过导线 d的横截面的电荷量为 变式训练 14 .如图所示电路，电源内阻为，两相同灯泡 电阻均为，为理想二极管（具有单向导电性），电表均为理想电表．闭合后，一带电油滴恰好在平行板电容器中央静止不动．现把滑动变阻器滑片向上滑动，电压表 示数变化量绝对值分别为 ，电流表示数变化量为，则下列说法中错误的是（    ） A.两灯泡逐渐变亮 B.油滴将向下运动 C. D. 学生总结     真题演练 15 .(多选)黑箱外有编号为 、、、 的四个接线柱，接线柱 和 、 和 、 和 之间各接有一个电阻，在接线柱间还接有另外一个电阻 和一个直流电源．测得接线柱之间的电压 ，，．符合上述测量结果的可能接法是（    ） A.电源接在 、 之间， 接在 、 之间 B.电源接在 、 之间， 接在 、 之间 C.电源接在 、 之间， 接在 、 之间 D.电源接在 、 之间， 接在 、 之间 二、 交变电流 （一） 交变电流的产生及描述 1.产生原理： 在匀强磁场中，线圈绕                于磁场方向的轴 匀速转动产生的电流是正弦式交变电流。 2.交变电流的描述   中性面（开始计时） 峰值面 （开始计时） 含义 线圈平面与磁场方向 垂直 线圈平面与磁场方向 平行 磁通量 最大 磁通量的变化率                 感应电动势                 电流方向 方向                 方向                 图像                                                                     函数表达式 ＝ ＝ 电流方向改变 一个周期内改变 次 3.交变电流的四值 四值 定义 算法 瞬时值 交变电流的电动势、电流或电压在                                  的值，是时间的函数 峰值 交变电流的电动势、电流或电压所能达到的                         ，图像中表现为极值点 = 有效值 让交流和直流通过                                   的电阻，如果它们在                                            内产生的                相等 ，就把这一 直流 的数值叫做这一交流的 有效值 = （适用于正弦交流电） 平均值 一般用于计算电荷量 经典例题 16 .(多选)发电机的示意图如图甲所示，边长为的正方形金属框，在磁感应强度为的匀强磁场中以恒定角速度绕轴转动，阻值为的电阻两端的电压如图乙所示．其它电阻不计，图乙中的为已知量．则金属框转动一周（    ） A.框内电流方向不变 B.电动势的最大值为 C.流过电阻的电荷 D.电阻产生的焦耳热 题型总结 名称 电压图像 有效值 正弦式半波电流 正弦单向脉冲电流 矩形脉冲电流 非对称交变电流 巩固练习 17 .如图所示，虚线是正弦交流电的图像，实线是另一交流电的图像，它们的周期和最大值相同，则实线所对应的交流电的有效值满足（    ） A. B. C. D. 18 .图甲为一交流发电机的示意图，磁极中间区域磁场近似为匀强磁场，磁感应强度为．匝数为，面积为，总电阻为的矩形线圈绕轴做角速度为的匀速转动，矩形线圈在转动中始终保持和外电路电阻R形成闭合电路，回路中接有一理想交流电流表．图乙是线圈转动过程中产生的感应电动势e随时间t变化的图像，下列说法中正确的是（    ） A.时刻穿过线圈的磁通量最大 B.电流表的示数为 C.图乙中的时刻线圈所处位置可能对应甲图中所示位置 D.从0到这段时间穿过线圈磁通量的变化量大小为 学生总结     真题演练 19 .(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，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的正方形，共匝，总阻值为．磁体间磁场可视为磁感应强度大小为的匀强磁场．大轮以角速度匀速转动，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（    ） A.线圈转动的角速度为 B.灯泡两端电压有效值为 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 （二） 理想变压器的动态分析 1. 匝数比不变的情况： ① 不变，根据 ，输入电压 决定输出电压 ，故                 ． ②当负载电阻发生变化时， 变化，                                   决定                                  ，故 发生变化． ③ 变化引起 变化 ， ，故 发生变化． 2.负载电阻不变的情况： ① 不变， 发生变化，故                 ． ② 不变， 变化，故 发生变化． ③根据 ， 发生变化，再根据 ，故 变化， ，                ，故                                  ． 经典例题 20 .如图，理想变压器原、副线圈总匝数相同，滑动触头 初始位置在副线圈正中间，输入端接入电压有效值恒定的交变电源．定值电阻 的阻值为 ，滑动变阻器 的最大阻值为 ，滑片 初始位置在最右端．理想电压表 的示数为 ，理想电流表 的示数为 ．下列说法正确的是（    ） A.保持 位置不变， 向左缓慢滑动的过程中， 减小， 不变 B.保持 位置不变， 向左缓慢滑动的过程中， 消耗的功率增大 C.保持 位置不变， 向下缓慢滑动的过程中， 减小， 增大 D.保持 位置不变， 向下缓慢滑动的过程中， 消耗的功率减小 题型总结 有多个副线圈时： ①电压之比： ②电流值比：                          得 或 巩固练习 21 .(多选)如图所示，理想变压器原副线圈的匝数比，原线圈回路中串联一个阻值为的定值电阻， a、 b端与一正弦交流电源连接，副线圈接有两个阻值均为 R的定值电阻，电流表A和电压表V均为理想电表，电源电压保持不变，开关S闭合后，下列说法正确的是（        ） A.电流表A的示数减小 B.电流表A的示数增大 C.电压表V的示数减小 D.电压表V的示数增大 22 .如图所示电路中，理想自耦变压器接在输出电压有效值恒定的正弦交流电源上，为变压器上的滑动触头，为滑动变阻器的滑片，电压表和电流表均为理想电表，下列说法正确的是（    ） A.若仅将从位置逆时针转到位置，则电压表示数增大 B.若仅将从位置逆时针转到位置，则电压表示数增大 C.若仅将向左滑动，则定值电阻消耗的电功率减小 D.若仅将向左滑动，则电流表示数减小 23 .(多选)某车床供电示意图如图所示，理想变压器原线圈两端连接有效值为350V的交流电源，两副线圈分别连接电机和两个相同的指示灯（连接电机的副线圈简称副线圈1，连接指示灯的副线圈简称副线圈2），电机的电压为118V，指示灯的电压为22V，S为指示灯中的一条支路的开关。下列说法正确的是（　　）    A.S闭合后，副线圈2两端的电压减小 B.S闭合后，电源的输出功率增大 C.S闭合后，副线圈1中的电流比副线圈2中的电流增加得多 D.原线圈和副线圈1的匝数之比 n1： n2=175：59 变式训练 24 .(多选)如图是某型号发电机给外电路供电的工作示意图，已知线圈 a在均匀的辐向磁场中运动时会切割磁感线，产生足够大感应电动势，两灯泡、完全相同，变压器可视为理想变压器，匝数，不考虑线圈 a的自感现象。下列说法正确的是（　　）    A.若线圈 a做匀速运动，只有发光 B.若线圈 a做匀速运动，和均发光 C.若线圈 a做简谐运动，和均发光，且更亮 D.若线圈 a做简谐运动，和均发光，且更亮 25 .如图甲所示，虚线（磁场边界）左侧有一竖直向下的匀强磁场（磁感应强度为 B），一正方形线框（边长为 L，匝数为 N，不计线框内阻）从图示位置绕水平上边 O为轴顺时针匀速转动，以角速度为进入磁场区域。现将该线框产生的交流电接入图乙电路的 CD端，定值电阻阻值为 R，电阻为，忽略灯丝电阻随温度的变化，为理想交流电流表，K为理想二极管，P为理想自耦变压器上的滑动触头，为滑动变阻器上的滑片。下列说法正确的是（　　） A.线框转动切割产生的电动势最大值为 B.电流表的读数为 C.不动，向下滑动时，减小 D.顺时针转动一个小角度，同时向下滑动时，小灯泡的亮度可以不变 学生总结     真题演练 26 .如图所示，理想变压器原线圈接入电压恒定的正弦交流电，副线圈接入最大阻值为 的滑动变阻器和阻值为 的定值电阻．在滑动变阻器滑片从 端向 端缓慢移动的过程中（    ） A.电流表 示数减小 B.电流表 示数增大 C.原线圈输入功率先增大后减小 D.定值电阻 消耗的功率先减小后增大 （三） 远距离输电 1.三个回路   ①电源回路：该回路中，通过线圈1的电流 等于                                                        ； 线圈1两端的电压 等于                                                                               ； 线圈1输入的电功率 等于                                                                                        ． ②输送回路：电流关系          ，电压关系 ，功率关系 ③用户回路：电流        ,电压         ,功率        2. 两个损失 ①电压损失：                ②功率损失：  3.掌握一个守恒 能量守恒关系式：                                   经典例题 27 .(多选)北京冬奥会期间，大赛区个场馆将全部使用绿电，这意味着奥运历史上首次实现全部场馆绿色电能供应，其中延庆赛区全部用电是通过张北柔直工程将张北坝上的太阳能和风能进行转化而来的．如图所示为张北坝上风力发电后电能输送的简易模型，假设风力发电输送的功率恒定不变，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，且图中已经标出了各部分的电流和电压，输电线的总电阻为，则下列关系式正确的是（    ） A. B. C.输电线上损失的功率为 D.输电线上损失的功率为 题型总结 易错点： （1）功率损失 ， 为输电线上               的电压,而不是输电电压。 （2）电网送电遵循“用多少送多少”的原则,而不是“送多少用多少”,说明原线圈 电流由                        电流决定 巩固练习 28 .(多选)远距离输电采用高压输电，可有效降低输电线上的电能损耗．远距离输电的示意图如图所示，变压器和变压器均视为理想变压器，线圈匝数比为，，发电厂的输出电压为，输送功率为，用户端得到的电压刚好为，则下列说法正确的是（    ） A.输电线上的电流为 B.输电线的总电阻阻值为 C.用户端消耗的总功率为 D.若发电厂输出电压不变，用户端消耗总功率变大，则输电线上消耗的电功率减小 29 .近些年中国研发出多项独有的先进技术，其中特高压输电技术让中国标准成为了国际标准，该技术可使输电线电压高达1000千伏及以上等级．某电厂对用户进行供电的原理如图所示．发电机的输出电压为，输电线的总电阻，为了减小输电线路上的损耗采用了高压输电技术．变压器视为理想变压器，其中升压变压器的匝数比为，用户获得的电压为．若在某一段时间内，发电厂的输出功率恒为，则下列说法中正确的是（        ）     A.输电线上的电流为300A B.降压变压器的匝数比为 C.输电线上损失的功率为 D.若改用1000千伏超高压输电，则输电线路上可减少损失的电功率为4050W 30 .如图所示为某小型发电站高压输电示意图，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，两互感器原、副线圈的匝数比分别为200:1和1:20，电压表的示数为220V，电流表的示数为4A，输电线路总电阻 r=20Ω，则下列说法正确的是（　　）    A.甲是电流互感器，乙是电压互感器 B.线路上损耗的功率为320W C.用户得到的电功率为3392kW D.用电设备增多，降压变压器输出电压 U4变大 学生总结     真题演练 31 .某节能储能输电网络如图所示，发电机的输出电压，输出功率．降压变压器的匝数比，输电线总电阻．其余线路电阻不计，用户端电压，功率，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 B.输电线上损失的功率为 C.输送给储能站的功率为 D.升压变压器的匝数比 三、 课堂总结 四、 出门测 32 . 四个相同的灯泡如图连接在电路中，调节变阻器 和 ，使四个灯泡都正常发光，设此时 和 消耗的功率分别为 和 ，则有（       ） A. B. C. D. 33 . 下表是某共享电动汽车的主要参数，根据信息，下列说法正确的是（    ） 空车质量 电池能量 标准承载 标准承载下的最大续航 所受阻力与汽车总重比值 A.工作时，电动汽车的电动机是将机械能转化成电池的化学能 B.标准承载下，该电池在使用时的能量转化效率为 C.标准承载下，电动汽车以72km/h的速度匀速行驶，所消耗电能为 D.标准承载下，汽车以速度匀速行驶，汽车电动机输出功率为 34 .某小组用如图所示的风速仪研究交流电，风杯在风力作用下带动与其连在一起的永磁铁转动；某一风速时，线圈中产生的交变电流如图所示，已知风杯转速与风速成正比，则（    ）     A.该交变电流的周期为 B.该交变电流的峰值为 C.风速增大，产生的交变电流周期增大 D.风速增大，产生的交变电流峰值增大 35 .如图为远距离输电过程的示意图，已知某个小型发电机的输出功率为，发电机的电压为，通过升压变压器升高电压后向远处输电，输电线总电阻为．在用户端用一降压变压器把电压降为，要求在输电线上损失的功率控制为（即用户得到的功率为），求： ( 1 )降压变压器输出的电流和输电线上通过的电流． ( 2 )输电线上损失的电压和升压变压器输出的电压． ( 3 )两个变压器各自的匝数比． 学科网（北京）股份有限公司 $$ 10.恒定电流与交变电流专项复习 课前检测 1 .如图所示的电路中，电源内阻不可忽略，电压表为理想电压表，开关闭合，断开时，平行电容器中有一带电液滴刚好静止在两板之间，现将开关闭合，则下列描述中正确的是（　　） A.油滴带正电荷 B.电容器极板电荷将减少 C.油滴将向上运动 D.电压表示数增大 【教法备注】 难度：中 考察内容 ：直流电路的动态分析（含容） 【答案】 C 【解析】 A．根据题意分析可知，分析图片可以知，上极板带正电，则电场方向向下，根据小球受力平衡，电场力向上，因此小球带负电，故A为错误选项；B．电键闭合后，短路掉了，则总电阻减小，总电流 I增加，则两端电压增大，电容器两端电压增大，则电容器充电，电容器极板电荷将增大，故B为错误选项；C．根据可知，电容器极板间的电场强度增加，则电场力增加，油滴加速度向上运动，故C为正确选项；D．电压表的读数为电源的路端电压，根据知，当电流 I增加时， U将减小，故D为错误选项。故答案为C。 2 .一正弦式交变电流 i随时间 t变化的图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A.时电流改变方向 B.该交变电流的频率为 C.该交变电流的有效值为 D.该交变电流的瞬时值表达式为 【教法备注】 难度：易 考察内容 ：交变电流描述的图像问题 【答案】 A 【解析】 A．分析图片可以知时电流从正值变成负值，即此时电流方向改变，A为正确选项；B．分析图片可以知交变电流的周期为，故频率为 B为错误选项；C．该交变电流的有效值为 C为错误选项；D．该交变电流的瞬时值表达式为 D为错误选项. 故答案为A. 考情分析 章节 知识点 试卷 题号 分值 难易 恒定电流 电路中功率与效率 2022江苏卷 2 4 易 2022浙江卷 12 3 难 动态电路分析 2022北京卷 9 3 中 2023年 全国 乙卷 20 6 中 2023年 海南卷 7 3 中 交变电流 交变电流的产生和描述 2022年 海南卷 5 3 易 2023年广东卷 6 4 易 2 021年 辽宁 卷 5 4 中 2021年 浙江卷 16 2 中 理想变压器动态分析 2022年 山 东卷 4 3 中 2022年 天 津卷 8 5 易 2022年 湖南卷 6 4 中 远距离输电 2023 年 山东卷 7 4 难 2023年 天津卷 6 5 易 【教法备注】 本 专题为高考 热点，主要考察 电路中的功率和效率问题（结合电磁感应在计算题中考察），电路的分析（以选择题考察），其他以实验题为主。交流电主要以选择题形式结合图像考查交变电流的描述（熟练掌握交流电的产生过程及 “ 四值 ” 的理解和应用）、理想变压器（掌握变压器的原理 ）及远距离输电（注意输电线上损失电压和电功率的计算问题）。 目标解读 知识导图 课堂目标 对电路中的概念熟练掌握，并能灵活应对电路动态分析中的各种问题（比如输入功率、效率、非纯电阻电路）； 对交变电流的产生和描述有深刻印象，并能结合图像进行分析或计算； 对于理想变压器和远距离输电的分析问题有明确思路。 课堂重难点 重点：电路的所有基本概念综合应用 难点：恒定电流和交变电流电路的动态分析 一、恒定电流 （一）电路知识汇总 知识点 纯电阻电路 非纯电阻电路 欧 姆定律 不适用 闭合电路欧姆定律 闭合电路图像 纵截距： 电源的电动势 ；横截距： 短路电流 。 斜率的绝对值： 电源内阻 ，即 实线与虚线交点： 元件工作点 电功与电功率 焦耳定律与热功率    电路中能量转化 电能全部转化为 导体的内能  电能转化为 内能 以及 其它形式的能 电 源的功率 电源输出功率： （ 纯电阻电路中成立 ） 纯电阻电路 最值点：当 时，电源的输出功率最大，最大值为 电源的效率     外电阻越大，电源效率越 大 =   经典例题 3 .(多选) 五一期间，汕头作为全国热门旅游城市，聚集了来自四面八方的游客。为了避免堵车，电动自行车以其省时省力、价格低廉、高通行率、节能环保等优点成为众多年轻市民五一畅游汕头的首选交通工具。下表为某品牌电动自行车的部分技术参数（　　）    规格 后轮驱动直流永磁铁电机 车型 电动自行车 额定输出功率 200W 整车质量 40kg 额定电压 48V 最大载重 120kg 额定电流 5.0A A.正常匀速行驶则后轮受到地面对它的滑动摩擦力 B.电动自行车的内阻为9.6Ω C.电动自行车以额定功率行驶时，电机的输入功率为240W D.电动自行车以额定功率行驶时，电机的效率约为83% 【教法备注】 难度：中 考察内容 ：非纯电阻电路的功率与效率计算问题 【答案】 CD 【解析】 A．正常匀速行驶，后轮受到地面对它的静摩擦力使电动自行车向前运动，故A为错误． B．根据能量守恒得，正常工作时内部发热功率为 根据 解得 故B为错误选项． 选项C．由表格读出电机的额定电压 U=48V，额定电流 I=5.0A，电机输入的总功率为 故C为正确选项； D．额定输出功率，电机正常工作时的效率 故D为正确选项； 故答案为CD． 题型总结 非纯电阻电路处理方法： ①抓住两个关键量：确定非纯电阻电路的电压 和电流 是解决所有问题的关键。若能求出其值，就能确定非纯电阻电路的 电功率 ，根据电流 和非纯电阻电路的电阻 可求出 热功率 ， 最后求出输出功率 。 ②应用能量守恒定律分析：要善于从能量转化的角度出发，紧紧围绕能量守恒定律，利用“电功= 电热 + 其他能量 ”寻找等量关系求解。 【教法备注】  巩固练习 4 . 某学习小组用如下电路研究小电动机的电流与电压关系。通过调节滑动变阻器 R接入电路的阻值，测量得到下表记录的信息。若认为小电动机的电阻是不变的，则（　　） 序号 电压 电流 电动机工作状态 1 1.25 0.50 卡住未转动 2 2.00 0.20 稳定转动 3 3.5 0.30 稳定转动 A.小电动机的电阻大约为 B.当小电动机的电压为时，其发热功率为 C.当小电动机的电压为时，其电功率为 D.当小电动机的电压为时，其对外做功的功率为 【教法备注】 难度：易 考察内容 ：非纯电阻电路分析 【答案】 B 【解析】 A．将电压表当作理想电压表，当小电动机的电压为时，电动机卡住未转动，电功率等于内阻发热功率 将第一组数据代入可解得 故A为错误选项；B．当小电动机的电压为时，电流是0.50A，由 P=I2r得其发热功率为，故B为正确选项；C．当小电动机的电压为时，其电功率 故C为错误选项；D．当小电动机的电压为时，其对外做功的功率 故D为错误选项．故答案为B． 5 .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 【教法备注】 难度：中 考察内容 ：非纯电阻电路分析以及机车启动知识 【答案】 C 【解析】 【详解】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 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．汽车牵引力为 根据牛顿第二定律 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，则加速度减小，故D错误。故选C。 6 .图是测定甲、乙两个直流电源的电动势 E与内阻 r时，得到的路端电压 U与干路电流 I的图象。若将这两个直流电源分别与同一定值电阻 R串联，下列说法正确的是（　　） A.甲电源内阻是乙电源内阻的2倍 B.电源的效率一定有 C.电源总功率一定有 D.电源的输出功率一定有 【教法备注】 难度：中 考察内容 ：闭合电路欧姆定律的图像问题 【答案】 B 【解析】 A．由图象可知，甲电源电动势是乙电源电动势的2倍，即 图像的斜率等于内阻，则甲电源内阻是乙电源内阻的4倍，即 选项A为错误选项；B．电源的效率 可得 选项B为正确选项：C．电源总功率 可得 选项C为错误选项；D．电源的输出功率 可知，不能确定两电源的输出功率的大小关系，选项D为错误选项。故答案为B。 学生总结     真题演练 7 . 如图所示，电路中灯泡均正常发光，阻值分别为，，，，电源电动势，内阻不计，四个灯泡中消耗功率最大的是（    ） A. B. C. D. 【教法备注】 难度：易 考察内容 ：闭合电路欧姆定律的串并联考察 【答案】 A 【解析】 由电路图可知与串联后与并联，再与串联．并联电路部分的等效电阻为 由闭合电路欧姆定律可知，干路电流即经过的电流为 并联部分各支路电流大小与电阻成反比，则 四个灯泡的实际功率分别为 ，，， 故四个灯泡中功率最大的是．故选A． 8 .某节水喷灌系统如图所示，水以的速度水平喷出，每秒喷出水的质量为．喷出的水是从井下抽取的，喷口离水面的高度保持不变．水泵由电动机带动，电动机正常工作时，输入电压为，输入电流为．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，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 B.每秒水泵对水做功为 C.水泵输入功率为 D.电动机线圈的电阻为 【教法备注】 难度：中 考察内容 ：非纯电阻电路的功率与效率计算问题 【答案】 D 【解析】 AB．每秒喷出水的质量,抽水增加了水的重力势能和动能，则每秒水泵对水做功 故AB错误； C．水泵的输出能量转化为水的机械能，则 而水泵的抽水效率（水泵的输出功率与输入功率之比）为，则 故C错误； D．电动机的输出功率等于水泵所需要的输入功率，则电动机的机械功率为 而电动机的电功率为 由能量守恒定律可知 联立解得 故D正确； 故选D． （二）电路动态分析 （1）分析方法： 程序法： 遵循“局部—整体—局部”的思路。 电路结构的变化→ 的变化→ 的变化→ 的变化→ 的变化→固定支路(串联分流、并联分压 )的变化→其他变化支路的变化。（2）含容电路分析： ①电路简化：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 ②电容器的电压： 电容器所在的支路中没有电流，与之串联的电阻 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 ③电容器的电荷量及变化 经动态分析， 若电容器两端电压升高，电容器将 充电 ；若电压降低，电容器将通过与它连接的电路 放电 如果变化前后极板带电的电性相同，通过所连导线的电荷量为 如果变化前后极板带电的电性相反，通过所连导线的电荷量为 （3）等效电源： 要学会适时将外电路电阻等效为电源内阻，如下： 经典例题 9 .在如图所示的电路中，电源内阻和定值电阻的阻值均为 r，滑动变阻器的最大阻值为2 r。闭合开关，将滑动变阻器的滑片 P由 a端向 b端滑动的过程中，下列选项正确的是（　　） A.电压表的示数变大 B.电流表的示数变小 C.电源的效率变小 D.滑动变阻器消耗功率变大 【教法备注】 难度：中 考察内容 ：电路动态分析、效率问题、等效电源问题、最大功率问题 【答案】 C 【解析】 AB．将滑动变阻器的滑片 P由 a端向 b端滑动的过程中，滑动变阻器的阻值减小，总电阻减小，总电流变大，即电流表的读数变大，内阻上的电压变大，则路端电压减小，即电压表示数减小，则选项AB为错误选项；C．根据 可知，外电阻减小，则电源的效率变小，选项C为正确选项； D．将定值电阻等效为电源的内阻，则当滑动变阻器电阻等于2 r时消耗的功率最大，因滑动变阻器的阻值从2 r处减小，可知滑动变阻器消耗的功率减小，选项D为错误选项。故答案为C。 10 .如图所示，电源电动势为 E，内阻为 r，电路中 C为电容器的电容，电流表、电压表均为理想表。闭合开关S至电路稳定后，调节滑动变阻器滑片P向左移动一小段距离，结果发现电压表V1的示数改变量大小为Δ U1，电压表V 2的示数改变量大小为Δ U2，电流表A的示数改变量大小为Δ I， U1、 U2分别是电压表V 1、V 2示数， I为电流表A的示数，则下列判断正确的有（　　） A.Δ U2等于Δ U1 B.大于 C.的值变大，的值不变 D.在滑片向左移动的过程中，电容器所带的电荷量不断增加 【教法备注】 难度：难 考察内容 ：含容电路动态分析、电荷量变化问题、变化量比值问题 【答案】 C 【解析】 A．滑动变阻器滑片P向左移动一小段距离， R接入电路的阻值增大，回路总电阻增大，总电流减小，电源内电压减小，路端电压 U2增大， R1两端电压 U R 1减小， R两端电压 U1增大，根据串联电路电压规律有 设 R1两端电压的改变量大小为，则 故A为错误选项；B．根据闭合电路欧姆定律有 所以 即 故B为错误选项；C．根据欧姆定律可知 因为 R增大，所以的值变大；根据B项分析可知的值不变，故C为正确选项；D．根据A项分析，滑片向左移动的过程中， R1两端电压 U R 1不断减小，则电容器两端电压不断减小，根据可知电容器所带的电荷量不断减少，故D为错误选项。故答案为C。 题型总结 变化量比值问题解题技巧： ①在电路图明确变化的 物理量：一般为 某个电压 和 流过它的电流 的变化量 的 比值 ②用 两个物理量根据 闭合电路欧姆定律 构建函数表达式 ③此时 为该函数的 斜率 （一般为电阻），根据电路的变化分析斜率的变化即可 巩固练习 11 .(多选)在如图所示电路中，电源内阻不可忽略，电表均为理想电表，当滑动变阻器的滑片向左移动时，下列判断正确的是（　　） A.A 1示数变大 B.A 2示数变大 C.V 1示数变大 D.V 2示数变大 【教法备注】 难度：易 考察内容 ：电路动态分析 【答案】 BD 【解析】 A．当滑动变阻器的滑片向左移动时，滑动变阻器接入电路的电阻增大，电路中的总电阻增大，总电流减小，A 1示数减小，A为错误选项；B．V 2示数增大，V 1示数减小，故 R1两端的电压增大，A 2示数增大，B为正确选项；C．通过 R2的电流减小，V 1示数减小，C为错误选项；D．总电流减小，内电压减小，外电压增大，V 2示数增大，D为正确选项。故答案为BD。 12 .A、B两块正对的金属板竖直放置，在金属板A的内侧表面系一绝缘细线，细线下端系一带电小球（可视为点电荷）．两块金属板接在如图所示的电路中，电路中的R 1为光敏电阻（其阻值随所受光照强度的增大而减小），R 2为滑动变阻器，R 3为定值电阻．当R 2的滑片P在中间时闭合电键S，此时电流表和电压表的示数分别为I和U，带电小球静止时绝缘细线与金属板A的夹角为θ．电源电动势E和内阻r一定，下列说法中错误的是（　　） A.若将R 2的滑动触头P向a端移动，则θ不变 B.若将R 2的滑动触头P向b端移动，则I减小，U减小 C.保持滑动触头P不动，用较强的光照射R 1，则小球重新达到稳定后θ变小 D.保持滑动触头P不动，用较强的光照射R 1，则U变化量的绝对值与I变化量的绝对值的比值不变 【教法备注】 难度：中 考察内容 ：含容电路动态分析、 变化量比值问题、结合力学分析 【答案】 B 【解析】 略 13 .(多选)如图所示的电路中，电源电动势为，内阻，电阻，电阻，电阻，滑动变阻器接入电路的阻值为，电容器的电容，电阻与电容器间的导线记为 d，单刀双掷开关与触点连接，下列说法正确的是（　　） A.如果仅将的滑片向上滑动，消耗的功率减少 B.如果仅将的滑片向上滑动，电源的输出功率增加 C.如果仅将的滑片向上滑动，电容器两极板间的电势差减小 D.若仅将开关由触点拨向触点，流过导线 d的横截面的电荷量为 【教法备注】 难度：难 考察内容 ：含容电路动态分析、电荷量计算问题 【答案】 BD 【解析】 A．如果仅将的滑片向上滑动，接入电路电阻变小，根据闭合电路欧姆定律可知 则电流变大，所以消耗的功率 变大，A为错误选项；B．电源输出功率和外电阻关系图像如图所示由题中已知数据可知在滑动变阻器滑片向上滑动过程中外电阻始终大于内阻，分析图片可以知当外电阻减小时，电源输出功率增加，B为正确选项；C．电容器两端的电压为 故电容器两极板间的电势差变大，C为错误选项；D．开关与触点接通 电容器两端电压 开关与触点接通 电容器两端电压 但电容器两极板电性发生改变，所以流过导线的横截面的电荷量 D为正确选项。故答案为BD。 变式训练 14 .如图所示电路，电源内阻为，两相同灯泡 电阻均为，为理想二极管（具有单向导电性），电表均为理想电表．闭合后，一带电油滴恰好在平行板电容器中央静止不动．现把滑动变阻器滑片向上滑动，电压表 示数变化量绝对值分别为 ，电流表示数变化量为，则下列说法中错误的是（    ） A.两灯泡逐渐变亮 B.油滴将向下运动 C. D. 【教法备注】 难度：中 考察内容 ：含容电路动态分析、含二极管问题 【答案】 B 【解析】 无解析 学生总结     真题演练 15 .(多选)黑箱外有编号为 、、、 的四个接线柱，接线柱 和 、 和 、 和 之间各接有一个电阻，在接线柱间还接有另外一个电阻 和一个直流电源．测得接线柱之间的电压 ，，．符合上述测量结果的可能接法是（    ） A.电源接在 、 之间， 接在 、 之间 B.电源接在 、 之间， 接在 、 之间 C.电源接在 、 之间， 接在 、 之间 D.电源接在 、 之间， 接在 、 之间 【教法备注】 难度：易 考察内容 ：电路的动态分析、电路串并联 【答案】 CD 【解析】 无解析 二、交变电流 （一）交变电流的产生及描述 1.产生原理 ： 在匀强磁场中，线圈绕垂直 于磁场方向的轴 匀速转动 产生的电流是正弦式交变电流。 2.交变电流的描述   中性面（开始计时） 峰值面 （开始计时） 含义 线圈平面与磁场方向 垂直 线圈平面与磁场方向 平行 磁通量 最大 0 磁通量的变化率 0 最大 感应电动势 0 最大 电流方向 方向 改变 方向 不变 图像 正弦曲线 余弦曲线 函数表达式 ＝ ＝ 电流方向改变 一个周期内改变 2 次 【教法备注】 注意表格中磁通量的值与感应电动势的值是相反的，变化过程也是相反的 3.交变电流的四值 四值 定义 算法 瞬时值 交变电流的电动势、电流或电压在 某一时刻 的值，是时间的函数 峰值 交变电流的电动势、电流或电压所能达到的 最大值 ，图像中表现为极值点 = 有效值 让交流和直流通过 相同阻值 的电阻，如果它们在 相同的时间 内产生的 热量 相等 ，就把这一 直流 的数值叫做这一交流的 有效值 = （适用于正弦交流电） 平均值 一般用于计算电荷量 经典例题 16 .(多选)发电机的示意图如图甲所示，边长为的正方形金属框，在磁感应强度为的匀强磁场中以恒定角速度绕轴转动，阻值为的电阻两端的电压如图乙所示．其它电阻不计，图乙中的为已知量．则金属框转动一周（    ） A.框内电流方向不变 B.电动势的最大值为 C.流过电阻的电荷 D.电阻产生的焦耳热 【教法备注】 难度：中 考察内容 ：交变电流的产生以及四值计算 【答案】 BD 【解析】 无解析 题型总结 名称 电压图像 有效值 正弦式半波电流 正弦单向脉冲电流 矩形脉冲电流 非对称交变电流 【教法备注】 正弦式半波电流有效值求法： 一直正弦式交流电有效值为 ，那么根据能量关系可列 ，即得 其他图像求法流同理 巩固练习 17 .如图所示，虚线是正弦交流电的图像，实线是另一交流电的图像，它们的周期和最大值相同，则实线所对应的交流电的有效值满足（    ） A. B. C. D. 【教法备注】 难度：易 考察内容 ：交变电流的有效值 【答案】 D 【解析】 因虚线是正弦交流电的图像，则该交流电的有效值为： ， 由图可知，在任意时刻，实线所代表的交流电的瞬时值都不大于虚线表示的正弦交流电的瞬时值，则实线所代表的交流电的有效值小于虚线表示的正弦交流电的有效值，则： ，故D正确； 故选D． 18 .图甲为一交流发电机的示意图，磁极中间区域磁场近似为匀强磁场，磁感应强度为．匝数为，面积为，总电阻为的矩形线圈绕轴做角速度为的匀速转动，矩形线圈在转动中始终保持和外电路电阻R形成闭合电路，回路中接有一理想交流电流表．图乙是线圈转动过程中产生的感应电动势e随时间t变化的图像，下列说法中正确的是（    ） A.时刻穿过线圈的磁通量最大 B.电流表的示数为 C.图乙中的时刻线圈所处位置可能对应甲图中所示位置 D.从0到这段时间穿过线圈磁通量的变化量大小为 【教法备注】 难度：易 考察内容 ：交变电流的产生以及四值计算 【答案】 B 【解析】 A．分析图片乙可知时刻感应电动势最大，此时线圈位于中性面的垂面位置，线圈的磁通量为0，故A为错误选项； B．感应电动势最大值为 感应电动势有效值为 电路中电流为 电流表的读数为，故B为正确选项； C．图乙中的时刻感应电动势最大，穿过线圈的磁通量为0，线圈处于中性面的垂直面，故不可能对应甲图中所示位置，故C为错误选项； D．0时刻电动势为0，线圈位于中性面位置，磁通量为 时刻磁通量为 从0到这段时间穿过线圈磁通量的变化量大小为 故D为错误选项. 故答案为B. 学生总结     真题演练 19 .(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，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的正方形，共匝，总阻值为．磁体间磁场可视为磁感应强度大小为的匀强磁场．大轮以角速度匀速转动，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（    ） A.线圈转动的角速度为 B.灯泡两端电压有效值为 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 【教法备注】 难度：中 考察内容 ：交变电流的产生以及四值计算 【答案】 AC 【解析】 A．大轮和小轮通过皮带传动，线速度相等，小轮和线圈同轴转动，角速度相等，根据，大轮与小轮半径之比为，则小轮转动的角速度为，即线圈转动的角速度为，故A正确； B．线圈产生感应电动势的最大值，因为，可得，则线圈产生感应电动势的有效值，根据串联电路分压原理可知灯泡两端电压有效值为，故B错误； 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的多匝正方形线圈，则线圈的匝数变为原来的倍，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 根据电阻定律，可以知道线圈电阻变为原来的倍，即为，根据串联电路分压原理可得灯泡两端电压有效值，故C正确； D．若仅将小轮半径变为原来的两倍，根据可以知道小轮和线圈的角速度都在变小，根据可以知道线圈产生的感应电动势有效值变小，则灯泡会变暗，故D错误． 故选AC． （二）理想变压器的动态分析 1.匝数比不变的情况： ① 不变，根据 ，输入电压 决定输出电压 ，故 不变 ． ②当负载电阻发生变化时， 变化， 输出电流 决定 输入电流 ，故 发生变化． ③ 变化引起 变化 ， ，故 发生变化． 2.负载电阻不变的情况： ① 不变， 发生变化，故 变化 ． ② 不变， 变化，故 发生变化． ③根据 ， 发生变化，再根据 ，故 变化， ， 不变 ，故 发生变化 ． 经典例题 20 .如图，理想变压器原、副线圈总匝数相同，滑动触头 初始位置在副线圈正中间，输入端接入电压有效值恒定的交变电源．定值电阻 的阻值为 ，滑动变阻器 的最大阻值为 ，滑片 初始位置在最右端．理想电压表 的示数为 ，理想电流表 的示数为 ．下列说法正确的是（    ） A.保持 位置不变， 向左缓慢滑动的过程中， 减小， 不变 B.保持 位置不变， 向左缓慢滑动的过程中， 消耗的功率增大 C.保持 位置不变， 向下缓慢滑动的过程中， 减小， 增大 D.保持 位置不变， 向下缓慢滑动的过程中， 消耗的功率减小 【教法备注】 难度：中 考察内容 ：理想变压器的动态分析（原线圈带负载） 【答案】 B 【解析】 AB．由题意可知，原副线圈的匝数比为 ，则副线圈的电流为 ，根据欧姆定律可得副线圈的电压有效值为 则变压器原线圈的电压有效值为 设输入交流电的电压有效值为 ，则 可得 保持 位置不变， 向左缓慢滑动的过程中， 不断变大，根据欧姆定律 可知变压器原线圈的电压有效值变大，输入电压有效值不变，则 两端的电压不断变小，则电压表示数 变小，原线圈的电压电流都变大，则功率变大，根据原副线圈的功率相等，可知 消耗的功率增大，故 B 正确，A 错误； CD．设原副线圈的匝数比为，同理可得 则 整理可得 保持 位置不变， 向下缓慢滑动的过程中， 不断变大，则 变小，对 由欧姆定律可知 可知 不断变小，根据原副线圈的功率相等可知 消耗的功率 整理可得 可知 时， 消耗的功率有最大值，可知 消耗的功率先增大，后减小，故 CD 错误． 故选 B． 题型总结 有多个副线圈时： ①电压之比： ②电流值比： 由 得 或 巩固练习 21 .(多选)如图所示，理想变压器原副线圈的匝数比，原线圈回路中串联一个阻值为的定值电阻， a、 b端与一正弦交流电源连接，副线圈接有两个阻值均为 R的定值电阻，电流表A和电压表V均为理想电表，电源电压保持不变，开关S闭合后，下列说法正确的是（        ） A.电流表A的示数减小 B.电流表A的示数增大 C.电压表V的示数减小 D.电压表V的示数增大 【教法备注】 难度：中 考察内容 ：理想变压器的动态分析（原线圈带负载） 【答案】 BC 【解析】 设 a、 b两端电压为，变压器原、副线圈两端的电压分别为、，原、副线圈中的电流分别为、 I，副线圈中的两个电阻并联后的阻值为，则有 ，，， 联立得 ， 所以电流表示数增大，电压表示数减小。故答案为BC。 22 .如图所示电路中，理想自耦变压器接在输出电压有效值恒定的正弦交流电源上，为变压器上的滑动触头，为滑动变阻器的滑片，电压表和电流表均为理想电表，下列说法正确的是（    ） A.若仅将从位置逆时针转到位置，则电压表示数增大 B.若仅将从位置逆时针转到位置，则电压表示数增大 C.若仅将向左滑动，则定值电阻消耗的电功率减小 D.若仅将向左滑动，则电流表示数减小 【教法备注】 难度：中 考察内容 ：自耦变压器的动态分析 【答案】 B 【解析】 AB．若仅将从位置逆时针转到位置，副线圈匝数变大；原线圈电压不变，则电压表示数不变，根据 可知副线圈电压增大，则副线圈中的电流增大，两端的电压增大，电压表示数增大，故A错误，B正确； CD．若仅将向左滑动，根据 可知副线圈电压不变，由于滑动变阻器接入电路的阻值变小，则副线圈中的电流增大，电流表示数增大，根据 可知定值电阻消耗的电功率增大，故CD错误． 故选B． 23 .(多选)某车床供电示意图如图所示，理想变压器原线圈两端连接有效值为350V的交流电源，两副线圈分别连接电机和两个相同的指示灯（连接电机的副线圈简称副线圈1，连接指示灯的副线圈简称副线圈2），电机的电压为118V，指示灯的电压为22V，S为指示灯中的一条支路的开关。下列说法正确的是（　　）    A.S闭合后，副线圈2两端的电压减小 B.S闭合后，电源的输出功率增大 C.S闭合后，副线圈1中的电流比副线圈2中的电流增加得多 D.原线圈和副线圈1的匝数之比 n1： n2=175：59 【教法备注】 难度：中 考察内容 ：理想变压器的动态分析（多个副线圈） 【答案】 BD 【解析】 【详解】AB．S闭合后，由于是理想变压器，副线圈2两端的电压不变，副线圈2消耗的功率增加，则电源的输出功率增大，A项错误，B项正确；C．S闭合后，由于副线圈1两端的电压不变，因此副线圈1中的电流不变，C项错误；D．已知，，根据可得，原线圈和副线圈1的匝数之比 n1： n2=175：59 D项正确。故选BD。 变式训练 24 .(多选)如图是某型号发电机给外电路供电的工作示意图，已知线圈 a在均匀的辐向磁场中运动时会切割磁感线，产生足够大感应电动势，两灯泡、完全相同，变压器可视为理想变压器，匝数，不考虑线圈 a的自感现象。下列说法正确的是（　　）    A.若线圈 a做匀速运动，只有发光 B.若线圈 a做匀速运动，和均发光 C.若线圈 a做简谐运动，和均发光，且更亮 D.若线圈 a做简谐运动，和均发光，且更亮 【教法备注】 难度：中 考察内容 ：理解交变电流的产生原理 【答案】 AD 【解析】 AB．若线圈 a做匀速运动，根据法拉第电磁感应定律可知，线圈中产生恒定电流，所以发光，但由于电流不变，所以变压器副线圈磁通量不变，副线圈中没有感应电流，所以不发光，故A为正确选项，B为错误选项；CD．若线圈 a做简谐运动，线圈中产生交流电，所以副线圈中有感应电流，因为，所以副线圈中电流小于原线圈电流，所以更亮，故C为错误选项，D为正确选项。故答案为AD。 25 .如图甲所示，虚线（磁场边界）左侧有一竖直向下的匀强磁场（磁感应强度为 B），一正方形线框（边长为 L，匝数为 N，不计线框内阻）从图示位置绕水平上边 O为轴顺时针匀速转动，以角速度为进入磁场区域。现将该线框产生的交流电接入图乙电路的 CD端，定值电阻阻值为 R，电阻为，忽略灯丝电阻随温度的变化，为理想交流电流表，K为理想二极管，P为理想自耦变压器上的滑动触头，为滑动变阻器上的滑片。下列说法正确的是（　　） A.线框转动切割产生的电动势最大值为 B.电流表的读数为 C.不动，向下滑动时，减小 D.顺时针转动一个小角度，同时向下滑动时，小灯泡的亮度可以不变 【教法备注】 难度：难 考察内容 ：交变电流的产生、原副线圈的关系、动态分析、含二极管电路 【答案】 D 【解析】 A．线框转动切割产生的电动势最大值为 故A为错误选项；B．分析图片甲可知线框运动的半个周期内产生交变电流，分析图片乙可知由于二极管的存在，流过灯泡的电流只有正弦式电流流过；电流表的读数为流过电流表的有效值，根据有效值的定义有 其中 解得 故B为错误选项；C．不动，向下滑动时，由于变压器的匝数比不变，可知电压不变，故C为错误选项；D．由欧姆定律知流过灯泡的电流 顺时针转动一个小角度，副线圈匝数减小，电压减小；同时向下滑动时，接入电路的电阻减小，所以小灯泡的亮度可能不变，故D为正确选项。故答案为D。 学生总结     真题演练 26 .如图所示，理想变压器原线圈接入电压恒定的正弦交流电，副线圈接入最大阻值为 的滑动变阻器和阻值为 的定值电阻．在滑动变阻器滑片从 端向 端缓慢移动的过程中（    ） A.电流表 示数减小 B.电流表 示数增大 C.原线圈输入功率先增大后减小 D.定值电阻 消耗的功率先减小后增大 【教法备注】 难度：中 考察内容 ：理想变压器的动态分析 【答案】 A 【解析】 AB选项：分析右端电路可知，与滑动变阻器右半部分并联后，再与左半部分串联接入电路，当滑片从向滑动时，并联部分总电阻减小，滑动变阻器左半部分电阻增大，故电路中总电阻增大，副线圈输出电压不变，则减小，示数减小，故A正确，B错误； C选项：减小，不变，则减小，故C错误； D选项：减小，并联部分总电阻减小，并联部分分压减小，阻值不变，消耗功率减小，故D错误； （三）远距离输电 1.三个回路  ①电源回路：该回路中，通过线圈1的电流 等于 发电机中的电流 ； 线圈1两端的电压 等于 发电机的路端电压 ；线圈1输入的电功率 等于 发电机输出的电功率 ．②输送回路：电流关系   ，电压关系 ，功率关系 ③用户回路：电流 ,电压  ,功率 【教法备注】 这部分更加偏向于动态分析，难度中档偏上 2. 两个损失 ①电压损失：   ②功率损失：  【教法备注】 效率 3.掌握一个守恒 能量守恒关系式： 经典例题 27 .(多选)北京冬奥会期间，大赛区个场馆将全部使用绿电，这意味着奥运历史上首次实现全部场馆绿色电能供应，其中延庆赛区全部用电是通过张北柔直工程将张北坝上的太阳能和风能进行转化而来的．如图所示为张北坝上风力发电后电能输送的简易模型，假设风力发电输送的功率恒定不变，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，且图中已经标出了各部分的电流和电压，输电线的总电阻为，则下列关系式正确的是（    ） A. B. C.输电线上损失的功率为 D.输电线上损失的功率为 【教法备注】 难度：易 考察内容 ：远距离输电的匝数分析以及损耗功率分析 【答案】 BC 【解析】 A．由理想变压器的原、副线圈的电流与匝数成反比关系，可得 ， A错误；         B．由理想变压器的原、副线圈的电压与匝数成正比关系，可得 ， B正确； CD．由电功率公式，可得输电线上损失的功率是 ， C正确，D错误． 故答案为BC． 题型总结 易错点：（1）功率损失 ， 为输电线上损耗 的电压,而不是输电电压。（2）电网送电遵循“用多少送多少”的原则,而不是“送多少用多少”,说明原线圈电流由副线圈 电流决定 巩固练习 28 .(多选)远距离输电采用高压输电，可有效降低输电线上的电能损耗．远距离输电的示意图如图所示，变压器和变压器均视为理想变压器，线圈匝数比为，，发电厂的输出电压为，输送功率为，用户端得到的电压刚好为，则下列说法正确的是（    ） A.输电线上的电流为 B.输电线的总电阻阻值为 C.用户端消耗的总功率为 D.若发电厂输出电压不变，用户端消耗总功率变大，则输电线上消耗的电功率减小 【教法备注】 难度：中 考察内容 ： 远距离输电的计算 【答案】 BC 【解析】 A．已知发电厂的输出电压为，根据变压器的变压比 求得变压器的输出电压为 发电厂输送功率为，则变压器的输出功率为 输电线上的电流为 故A错误； B．用户端得到的电压刚好为,根据变压比 求得变压器的输入电压为 所以输电线损失的电压为 输电线的总电阻阻值为 故B正确； C．输电线损失的功率为 用户端消耗的总功率为 故C正确； D．若发电厂输出电压不变，则不变，用户德到的电压不变，则不变，变压器变压比不变则、均不变，用户端消耗总功率变大，则均增大，根据 可知，输电线上的电流增大，根据 可知，则输电线上消耗的电功率增大，故D错误. 故选BC. 29 .近些年中国研发出多项独有的先进技术，其中特高压输电技术让中国标准成为了国际标准，该技术可使输电线电压高达1000千伏及以上等级．某电厂对用户进行供电的原理如图所示．发电机的输出电压为，输电线的总电阻，为了减小输电线路上的损耗采用了高压输电技术．变压器视为理想变压器，其中升压变压器的匝数比为，用户获得的电压为．若在某一段时间内，发电厂的输出功率恒为，则下列说法中正确的是（        ）     A.输电线上的电流为300A B.降压变压器的匝数比为 C.输电线上损失的功率为 D.若改用1000千伏超高压输电，则输电线路上可减少损失的电功率为4050W 【教法备注】 难度：中 考察内容 ： 远距离输电的计算 【答案】 B 【解析】 【详解】A．由得升压变压器的输入电流为 由升压变压器原副线圈电流与线圈匝数的关系为 可得输电线上的电流为 故A错误；B．由题意可得 可得 因为 所以 所以降压变压器的匝数比为 故B正确；C．输电线上损失的功率为 故C错误；B．若改用1000千伏超高压输电，则升压变压器原副线圈的匝数值比为 所以输电线上的电流为 此时输电线上损失的功率为 即输电线路上可减少损失的电功率为 故D错误。故选B。 30 .如图所示为某小型发电站高压输电示意图，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，两互感器原、副线圈的匝数比分别为200:1和1:20，电压表的示数为220V，电流表的示数为4A，输电线路总电阻 r=20Ω，则下列说法正确的是（　　）    A.甲是电流互感器，乙是电压互感器 B.线路上损耗的功率为320W C.用户得到的电功率为3392kW D.用电设备增多，降压变压器输出电压 U4变大 【教法备注】 难度：中 考察内容 ：电流电压互感器的应用 【答案】 C 【解析】 A．互感器甲的原线圈并联在升压变压器副线圈两端，是电压互感器，互感器乙的原线圈串联在输电线电路中，是电流互感器，故A为错误选项；B．电流表的读数为，电流互感器乙原、副线圈的匝数比为，可知输电线上的电流为 I2=80A，输电线路总电阻，则有输电线路上损耗的功率为 故B为错误选项；C．电压表的读数为，电压互感器A的原、副线圈的匝数比为，可知升压变压器副线圈两端电压为 U2=44000V，则升压变压器的输出功率为 则有升压变压器的输入功率为3520kW，用户得到的功率为3392kW，故C为正确选项；D．用电设备增多，降压变压器副线圈回路的电流增大，则输电线上的电流增大，输电线上的电压降增大，降压变压器的输入电压 U3变小，降压变压器输出电压 U4变小，D为错误选项。故答案为C。 学生总结     真题演练 31 .某节能储能输电网络如图所示，发电机的输出电压，输出功率．降压变压器的匝数比，输电线总电阻．其余线路电阻不计，用户端电压，功率，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 B.输电线上损失的功率为 C.输送给储能站的功率为 D.升压变压器的匝数比 【教法备注】 难度：中 考察内容 ：远距离输电多个副线圈的计算问题 【答案】 C 【解析】 A．由题知，发电机的输出电压，输出功率，则有 A错误； BD．由题知，用户端电压，功率，则有 联立解得 ，， 则输电线上损失的功率为 且 再根据，解得 BD错误； C．根据理想变压器无功率损失有 代入数据有 C正确． 故选C． 三、课堂总结 四、出门测 32 . 四个相同的灯泡如图连接在电路中，调节变阻器 和 ，使四个灯泡都正常发光，设此时 和 消耗的功率分别为 和 ，则有（       ） A. B. C. D. 【教法备注】  【答案】 D 【解析】 【详解】试题分析：设灯泡的额定电流为，额定电压为，则，，故；故选D. 33 . 下表是某共享电动汽车的主要参数，根据信息，下列说法正确的是（    ） 空车质量 电池能量 标准承载 标准承载下的最大续航 所受阻力与汽车总重比值 A.工作时，电动汽车的电动机是将机械能转化成电池的化学能 B.标准承载下，该电池在使用时的能量转化效率为 C.标准承载下，电动汽车以72km/h的速度匀速行驶，所消耗电能为 D.标准承载下，汽车以速度匀速行驶，汽车电动机输出功率为 【答案】 D 【解析】 无解析 34 .某小组用如图所示的风速仪研究交流电，风杯在风力作用下带动与其连在一起的永磁铁转动；某一风速时，线圈中产生的交变电流如图所示，已知风杯转速与风速成正比，则（    ）     A.该交变电流的周期为 B.该交变电流的峰值为 C.风速增大，产生的交变电流周期增大 D.风速增大，产生的交变电流峰值增大 【答案】 D 【解析】 A．从图像可以看出该交变电流的周期为，A为错误选项；   B．结合图像可知该交变电流的峰值为，B为错误选项；   C．已知风杯转速与风速成正比，风速增大，风杯转速就越大，由 ， 知产生的交变电流周期减小，C为错误选项； D．已知风杯转速与风速成正比，风速增大，风杯转速就越大，由 ， 可知产生的交变电流峰值增大，D为正确选项． 故答案为D． 35 .如图为远距离输电过程的示意图，已知某个小型发电机的输出功率为，发电机的电压为，通过升压变压器升高电压后向远处输电，输电线总电阻为．在用户端用一降压变压器把电压降为，要求在输电线上损失的功率控制为（即用户得到的功率为），求： ( 1 )降压变压器输出的电流和输电线上通过的电流． ( 2 )输电线上损失的电压和升压变压器输出的电压． ( 3 )两个变压器各自的匝数比． 【答案】 (1)降压变压器输出的电流为，输电线上通过的电流为 (2)输电线上损失的电压为，升压变压器输出的电压为 (3)和 【解析】 (1)由于用户获得的电压与降压变压器输出电压相同，根据功率：， 解得降压变压器输出电流为：， 根据输电导线消耗的功率：， 解得：． (2)由欧姆定律可知输电导线损耗电压为： ， 根据升压变压器功率守恒可得升压变压器输出电压，即： ． (3)由输电导线上两端电压的关系可知降压变压器原线圈两端的电压为：， 根据理想变压器原副线圈电压与匝数的关系可知： 升压变压器：， 降压变压器． 学科网（北京）股份有限公司 $$