第1部分 专题4 第11节 直流电路和交变电流-【金版教程】2026年高考物理大二轮大考试题精选重组课件PPT

该高中物理高考复习课件聚焦“电路与电磁感应”专题，覆盖直流电路分析、交变电流规律、变压器原理、远距离输电等高考核心考点，对接新课标物理观念与科学思维素养要求，通过2023-2025年北京、福建等多地高考真题统计，明确交变电流有效值计算（占比30%）、变压器动态分析（占比25%）等高频考点，归纳选择、计算等常考题型，构建系统备考框架。 课件亮点在于“真题精讲+素养落地”的复习策略，如以2025北京卷交变电流题为例，运用科学思维中的模型建构法推导电动势公式，结合2025福建卷变压器题设计“变压规律+电路动态分析”解题步骤，同步梳理有效值计算误区、变压器匝数比应用等易错点，帮助学生掌握得分技巧。教师可依托课件实施专题突破，提升复习针对性与学生应试能力。

第一部分　专题特训 专题四　电路与电磁感应 第11节　直流电路和交变电流 目录 1 2 A组 基础题组 B组 提升题组 A组 基础题组 高考体验 A组 基础题组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 4 A组 基础题组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 5 2．(2025·福建卷，2)如图甲所示，理想变压器原、副线圈匝数比为4∶1，在副线圈的回路中接有理想交流电压表和阻值分别为R1、R2 的电阻，其中R1＝2R2，原线圈接到如图乙所示的正弦式 交流电路中，则(　　) A．交流电的周期为2.5 s B．电压表示数为12 V C．副线圈干路中的电流为R1中电流的2倍 D．原、副线圈功率之比为4∶1 A组 基础题组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 6 A组 基础题组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 7 A组 基础题组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 8 A组 基础题组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 9 4．(2025·广东卷，2)如图所示，某光伏电站输出功率1000 kW、电压400 V的交流电，经理想变压器升压至10 kV后，通过输电线输送到变电站，输电线的等效电阻R为5 Ω。下列说法正确的是(　　) A．变压器原、副线圈匝数比为1∶100 B．输电线上由R造成的电压损失为500 V C．交压器原线圈中的电流为100 A D．变压器原、副线圈中电流的频率不同 A组 基础题组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 10 A组 基础题组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 11 A组 基础题组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 12 A组 基础题组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 7．(2025·云南卷，8)(多选)电动汽车充电桩的供电变压器(视为理想变压器)示意图如图所示。变压器原线圈的匝数为n1，输入电压U1＝1.1 kV；两副线圈的匝数分别为n2和n3，输出电压U2＝U3＝220 V。当Ⅰ、Ⅱ区充电桩同时工作时，两副线圈的输出功率分别为7.0 kW和3.5 kW，下列说法正确的是(　　) A．n1∶n2＝5∶1 B．n1∶n3＝1∶5 C．变压器的输入功率为10.5 kW D．两副线圈输出电压最大值均为220 V A组 基础题组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 A组 基础题组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 15 好题精选 A组 基础题组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 16 A组 基础题组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 17 9．(2025·山东省临沂市高三下一模)如图所示，匀强磁场方向与水平面成60°角斜向右下方，矩形线圈以恒定角速度ω绕水平面内的OO′轴按图示方向转动，线圈通过换向器与电阻R相连。以图中时刻为计时起点，规定电流由a通过R流向b方向为电流正方向，则通过R的电流i随时间变化的图像正确的是(　　) A组 基础题组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 18 A组 基础题组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 19 10．如图所示的电路中，R0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．电容器C一直处于充电状态 C．电流表A示数一直变小 D．电源的输出功率先变大后变小 A组 基础题组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 20 A组 基础题组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 21 A组 基础题组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 22 11．(2025·天津市滨海新区高三下三模)(多选)2023年华为发布全液冷超级充电桩，可实现“一秒一公里”的充电速度。已知总电源输出频率为50 Hz的正弦式交流电，升压变压器输入电压U1＝500 V，输电线总电阻r＝25 Ω，降压变压器匝数比为n3∶n4＝15∶1，均为理想变压器。快充时充电桩电压为1000 V，功率为600 kW，充电即将完成时，为保证充电安全，会自动降低充电功率。下列说法正确的是(　　) A．1 s内电流的方向变化50次 B．快充过程中电阻r损耗的功率为40 kW C．升压变压器的匝数比为n1∶n2＝1∶30 D．充电即将完成时，充电桩电压会增大 A组 基础题组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 23 A组 基础题组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 24 A组 基础题组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 25 A组 基础题组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 26 A组 基础题组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 27 B组 提升题组 高考体验 B组 提升题组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 29 B组 提升题组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 30 2．(2025·广西卷，6)如图电路中，材质相同的金属导体a和b，横截面积分别为S1、S2，长度分别为l1、l2。闭合开关后，a和b中自由电子定向 移动的平均速率之比为(　　) A．l1∶2l2 B．2l2∶l1 C．l2S1∶2l1S2 D．2l2S2∶l1S1 B组 提升题组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 31 B组 提升题组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 32 B组 提升题组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 33 4．(2025·湖北卷，8)(多选)在如图所示的输电线路中，交流发电机的输出电压一定，两变压器均为理想变压器，左侧升压变压器的原、副线圈匝数分别为n1、n2，两变压器间输电线路电阻为r。下列说法正确的是(　　) A．仅增加用户数，r消耗的功率增大 B．仅增加用户数，用户端的电压增大 C．仅适当增加n2，用户端的电压增大 D．仅适当增加n2，整个电路消耗的电功率减小 B组 提升题组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 34 B组 提升题组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 35 B组 提升题组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 36 B组 提升题组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 37 B组 提升题组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 38 B组 提升题组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 39 好题精选 B组 提升题组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 40 B组 提升题组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 41 7．(2025·广东省潮州市高三下二模冲刺)如图所示为锯齿形交变电压，下列说法正确的是(　　) A．该交变电压的频率为25 Hz B．该交变电压的有效值为20 V C．将该交变电压接到阻值为R的定值电阻两端，可求 出0.01～0.02 s内流过定值电阻的电荷量 D．将该交变电压接到阻值为R的定值电阻两端，0～0.02 s内定值电阻产生的热量为零 B组 提升题组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 42 B组 提升题组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 43 B组 提升题组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 44 B组 提升题组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 45 9．(2025·浙江省金华市义乌市高三下三模)如图的电路广泛的存在于收音机、电子琴等用电器中，如果我们在电路左侧的输入端输入正弦交流电，在AB端和CD端分别用示波器监测电路的输出信号。下列同学对示波器监测到的信号判断正确的是(　　) B组 提升题组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 46 A．电路正常工作时，AB端监测到的信号图样如丁所示，CD端监测到的信号图样如甲所示 B．电路正常工作时，AB端监测到的信号图样如乙所示，CD端监测到的信号图样如丙所示 C．如果电路中的某个二极管虚焊断路，AB和CD端监测到的信号图样可能如乙和丙所示 D．改变电感的自感系数和电容器的电容都可以改变CD端输出信号的频率 B组 提升题组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 47 解析：当输入端上端电势较高时，右上、左下两个二极管导通，A端电势较高，当输入端下端电势较高时，右下、左上两个二极管导通，A端电势较高，则电路正常工作时，AB端监测到的信号图样如甲所示；因线圈“通直流、阻交流”，电容器“通交流、阻直流”，则CD端监测到的信号是稳恒直流电压，即图样如丁所示，故A、B错误。如果电路中的某个二极管虚焊断路，则只能有半个周期的信号，则AB和CD端监测到的信号图样可能如乙和丙所示，故C正确。由以上分析可知，改变电感的自感系数和电容器的电容不能改变CD端输出信号的频率，故D错误。 B组 提升题组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 48 B组 提升题组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 49 B组 提升题组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 50 B组 提升题组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 51 B组 提升题组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 52 B组 提升题组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 53 　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　 R 1．(2025·北京卷，4)如图所示，交流发电机中的线圈ABCD沿逆时针方向匀速转动，产生的电动势随时间变化的规律为e＝10sin(100πt)V。下列说法正确的是(　　) A．该交流电的频率为100 Hz B．线圈转到图示位置时，产生的电动势为0 C．线圈转到图示位置时，AB边受到的安培力方向向上 D．仅线圈转速加倍，电动势的最大值变为10eq \r(2) V 解析：根据电动势随时间变化的规律可知，该交流电的频率为f＝eq \f(ω,2π)＝50 Hz，故A错误；线圈转到图示位置时，磁感线与线圈平面平行，AB、CD边切割磁感线的速度最大，根据E＝Blv，可知产生的感应电动势最大，故B错误；线圈转到图示位置时，由右手定则可知，AB边中电流方向由B→A，由左手定则可知，AB边受到的安培力方向向上，故C正确；由公式Em＝NBSω可知，仅线圈转速加倍，则电动势的最大值变为原来的2倍，为20 V，故D错误。 解析：由题图乙可知，交流电的周期为T＝2.5 s－0.25 s＝2.25 s，A错误；由题图乙可知，原线圈两端电压的有效值为U1＝eq \f(um,\r(2))＝48 V，由理想变压器的变压规律有eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，可得副线圈两端电压的有效值U2＝12 V，又电压表测的是副线圈两端电压的有效值，所以电压表示数为12 V，B正确；设通过R1的电流为I1，通过R2的电流为I2，则由并联电路规律有I1R1＝I2R2，可得I2＝2I1，则副线圈干路中的电流为 I干＝I1＋I2＝3I1，即副线圈干路中的电流为R1中电流的3倍，C错误；由于该变压器为理想变压器，所以原、副线圈的功率之比为1∶1，D错误。 3．(2025·重庆卷，9)(多选)2025年1月“疆电入渝”工程重庆段全线贯通，助力重庆形成特高压输电新格局，该工程计划将输电站提供的1.6×106 V直流电由新疆输送至重庆，多次转换后变为1.0×104 V的交流电，再经配电房中的变压器(视为理想变压器)降为220eq \r(2)sin(100πt) V的家用交流电，若输电线路输送功率为8.0×109 W，且直流输电过程中导线电阻产生的电功率损耗不超过输送功率的5%，则(　　) A．直流输电导线中的电流为250 A B．直流输电导线总阻值不超过16 Ω C．家用交流电的电压最大值为220 V，频率为50 Hz D．配电房中变压器原、副线圈中电流比为11∶500 解析：直流输电导线中的电流I＝eq \f(P,U)＝eq \f(8.0×109 W,1.6×106 V)＝5000 A，故A错误；直流输电导线允许的最大功率损耗为P损＝8.0×109×5% W＝4×108 W，由P损＝I2R得，导线总阻值不得超过R＝eq \f(P损,I2)＝eq \f(4×108,（5000）2) Ω＝16 Ω，故B正确；家用交流电表达式为220eq \r(2)sin(100πt) V，其电压最大值为220eq \r(2) V，频率为f＝eq \f(ω,2π)＝eq \f(100π,2π) Hz＝50 Hz，故C错误；配电房中变压器原线圈两端电压U1＝1.0×104 V，副线圈两端电压U2＝220 V，由理想变压器变压规律知，该变压器匝数比为eq \f(n1,n2)＝eq \f(U1,U2)＝eq \f(10000 V,220 V)＝eq \f(500,11)，则电流比为eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)＝eq \f(11,500)，故D正确。 解析：根据理想变压器变压规律可得，变压器原、副线圈匝数比为eq \f(n1,n2)＝eq \f(U1,U2)＝eq \f(400 V,10×103 V)＝eq \f(1,25)，A错误；理想变压器原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，则变压器副线圈中的电流I2＝eq \f(P,U2)＝eq \f(1000×103,10×103) A＝100 A，输电线上由R造成的电压损失为ΔU＝I2R＝100×5 V＝500 V，B正确；变压器原线圈中的电流为I1＝eq \f(P,U1)＝eq \f(1000×103,400) A＝2500 A，C错误；变压器不改变交变电流的频率，所以变压器原、副线圈中电流的频率相同，D错误。 解析：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的串联部分并联在电源E两端，若取电源负极为零电势点，则电容器上极板的电势为φ上＝eq \f(E,5R)·2R＝eq \f(2E,5)，电容器下极板的电势为φ下＝eq \f(E,5R)·4R＝eq \f(4E,5)，则电容器两极板间的电压U＝φ下－φ上＝eq \f(2E,5)，电容器上的电荷量为Q＝CU＝eq \f(2,5)CE，故选C。 5．(2023·海南卷，7)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．eq \f(1,2)CE C．eq \f(2,5)CE D．eq \f(3,5)CE 解析：由题可知，Q1＝eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(U0,\r(3))))\s\up12(2),R1)×eq \f(T,2)＋2,0)eq \f(U,R1) ×eq \f(T,2)＝2,0)eq \f(2UT,3R1) ，Q2＝eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(U0,\r(2))))\s\up12(2),R2)T＝2,0)eq \f(UT,2R2) ，且R1＝R2，联立可得Q1∶Q2＝4∶3，故选B。 6．(2024·河北卷，4)R1、R2为两个完全相同的定值电阻，R1两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eq \r(3)倍)，R2两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Q1∶Q2为(　　) A．2∶3 B．4∶3 C．2∶eq \r(3) D．5∶4 解析：根据理想变压器原、副线圈两端电压之比等于匝数之比，有U1∶U2∶U3＝n1∶n2∶n3，可得n1∶n2∶n3＝5∶1∶1，A正确，B错误；理想变压器的输入功率等于输出功率，为P1＝P2＋P3＝7.0 kW＋3.5 kW＝10.5 kW，C正确；两副线圈输出电压的最大值均为Um＝eq \r(2)U2＝220eq \r(2) V，D错误。 8．(2025·黑龙江省龙东十校联盟高三下二模联考)(多选)某地区有一风力发电机，其叶片转动时可形成截面积为400 m2的圆面，某时间内该地的风速为10 m/s，空气密度为 1.2 kg/m3，假设这个风力发电机能将圆内10%的空气动能转化为电能。如图所示，发电机产生的交流电通过变压器升压后，经输电线给储电站供电，已知发电机输出电压为200 V，不计发电机内阻，输电线的电阻R＝5 Ω，输电线损失的功率为2 kW，则(　　) A．发电机的发电功率为48 kW B．输电线的电流为20 A C．变压器原、副线圈的匝数比eq \f(n1,n2)＝eq \f(1,6) D．储电站两端的电压为1300 V 解析：Δt时间内通过圆面的空气质量Δm＝ρSvΔt，产生的电能E电＝η× eq \f(1,2)Δmv2，则发电机的发电功率P电＝eq \f(E电,Δt)＝eq \f(1,2)ηρSv3＝24 kW，A错误；输电线损失的功率为发热功率，有P线＝Ieq \o\al(2,线)R，其中P线＝2 kW，解得输电线的电流I线＝20 A，B正确；变压器输入功率和输出功率P1＝P2＝P电＝24 kW，变压器副线圈两端电压U2＝eq \f(P2,I线)＝eq \f(24000,20) V＝1200 V，则变压器原、副线圈的匝数比eq \f(n1,n2)＝eq \f(U1,U2)＝eq \f(200 V,1200 V)＝eq \f(1,6)，C正确；储电站两端的电压U储＝U2－I线R＝1200 V－100 V＝ 1100 V，D错误。 解析：由题图可知，0～eq \f(π,2ω)时间内，外电路电流与线圈中电流方向相同，通过线圈的磁通量先变小后变大，则电流i先变大后变小，根据楞次定律可知，线圈及外电路中电流始终为负，eq \f(π,2ω)时刻，由于换向器的作用，通过R的电流将会突变为等大的正值，故A正确，B、C、D错误。 解析：题图所示电路简化后如图所示，其中Ra、Rb分别为滑动变 阻器a端与滑片之间的电阻、b端与滑片之间的电阻，滑片从b端向a 端缓慢滑动的过程中，Ra、Rb并联后的阻值R并先增大后减小，干路电 流先减小后增大，根据闭合电路欧姆定律可得，电压表的示数U＝E－ I干(R0＋r)，则电压表V示数先变大后变小，电容器C极板间电压变化情况与电压表示数变化情况相同，由Q＝CU可知，电容器C所带电荷量先增大后减小，即电容器C先充电后放电，故A、B错误； 由A、B项分析知，滑动变阻器滑片从b端滑到正中间的过程，干路电流减小，电压表示数增大，又Ra减小，可知Ra中电流增大，则Rb中电流即电流表示数减小，滑动变阻器滑片从正中间向a端滑动过程中，电压表示数减小，Rb增大，则Rb中电流即电流表示数减小，综上可知，整个过程中电流表A示数一直变小，故C正确；电源的输出功率P出＝Ieq \o\al(2,干)(R并＋R0)＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E,R0＋r＋R并)))eq \s\up12(2)·(R并＋R0)＝eq \f(E2,\f(r2,R并＋R0)＋R并＋R0＋2r)，因不知R并＋R0与r的大小关系，故不能判断电源输出功率的变化，D错误。 解析：总电源输出频率为50 Hz的正弦式交流电，又一个周期内电流方向改变2次，则1 s内电流的方向变化100次，故A错误；快充时充电桩电压为U4＝1000 V，功率为P4＝600 kW，则流过充电桩的电流I4＝eq \f(P4,U4)＝eq \f(600×103,1000) A＝600 A，根据eq \f(I3,I4)＝eq \f(n4,n3)，可得输电线中的电流为I3＝eq \f(n4,n3)I4＝eq \f(1,15)×600 A＝40 A，则快充过程中电阻r损耗的功率为P损＝Ieq \o\al(2,3)r＝402×25 W＝40 kW，故B正确； 快充过程，降压变压器原线圈两端的电压为U3＝eq \f(n3,n4)U4＝eq \f(15,1)×1000 V＝15000 V，升压变压器副线圈两端的电压为U2＝U3＋I3r＝15000 V＋40×25 V＝16000 V，则升压变压器的匝数比为eq \f(n1,n2)＝eq \f(U1,U2)＝eq \f(500 V,16000 V)＝eq \f(1,32)，故C错误；充电即将完成时，由题知升压变压器输入电压仍为U1＝500 V，为保证充电安全，会自动降低充电功率，则P＝U1I1减小，则I1减小，U2不变，I3减小，U3＝U2－I3r增大，充电桩电压U4会增大，故D正确。 12．(2025·河南省新乡市高三下模拟)如图所示，理想变压器原、副线圈接入定值电阻和电阻箱，定值电阻R1＝4 Ω，R2＝5 Ω，电阻箱R0的调节范围足够大，电流表为理想交流电表，所接交流电源电压为u＝44eq \r(2)sin(100πt) V。当电阻箱的阻值调节为67 Ω时，电流表的示数为2 A，原、副线圈的匝数分别用n1、n2表示。下列说法正确的是(　　) A．n1∶n2＝1∶4 B．当电阻箱的阻值为67 Ω时，副线圈的输出电压为80 V C．当电阻箱的阻值为11 Ω时，变压器的输出功率最大，功率为121 W D．电阻箱R0的阻值逐渐增大时，电流表的示数逐渐增大 解析：交流电源电压有效值为U＝eq \f(44\r(2),\r(2)) V＝44 V，当电阻箱的阻值为67 Ω时，变压器输入电压U1＝U－I1R1＝(44－2×4) V＝36 V，由eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)知，副线圈中电流I2＝eq \f(n1,n2)I1，则副线圈两端电压U2＝I2(R2＋67 Ω)，又eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，联立解得eq \f(n1,n2)＝eq \f(1,2)，U2＝72 V，故A、B错误；将变压器及其负载等效为电阻Rx，则Ieq \o\al(2,1)Rx＝Ieq \o\al(2,2)(R0＋R2)，因为I2＝eq \f(n1,n2)I1，可得Rx＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n1,n2)))eq \s\up12(2)·(R0＋R2)＝eq \f(R0＋R2,4)，变压器的输出功率最大时，有Rx＝R1，解得R0＝11 Ω，最大功率Pm＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(U,2R1)))eq \s\up12(2)R1＝121 W，故C正确；电流表的示数I＝eq \f(U,Rx＋R1)＝eq \f(U,\f(R0＋R2,4)＋R1)，可知电阻箱R0的阻值逐渐增大时，电流表的示数逐渐减小，故D错误。 1．(2025·山东卷，7)如图为一种交流发电装置的示意图，长度为2L、间距为L的两平行金属电极固定在同一水平面内，两电极之间的区域Ⅰ和区域Ⅱ有竖直方向的磁场，磁感应强度大小均为B、方向相反，区域Ⅰ边界是边长为L的正方形，区域Ⅱ边界是长为L、宽为0.5L的矩形。传送带从两电极之间以速度v匀速通过，传送带上每隔2L固定一根垂直运动方向、长度为L的导体棒，导体棒通过磁场区域过程中与电极接触良好。该装置产生电动势的有效值为(　　) A．BLv B．eq \f(\r(2)BLv,2) C．eq \f(3BLv,2) D．eq \f(\r(10)BLv,4) 解析：由于导体棒间距均为2L，则任意时刻均为单棒切割磁感线，该装置产生的交流电的周期为T＝eq \f(2L,v)，以导体棒刚进入区域Ⅱ时为计时起点，则0～eq \f(L,v)时间内该装置产生的电动势为EⅡ＝eq \f(BLv,2)，eq \f(L,v)～eq \f(2L,v)时间内该装置产生的电动势为EⅠ＝BLv，对定值电阻R，该装置产生的电动势的有效值E满足eq \f(E2,R)·eq \f(2L,v)＝2,Ⅰ)eq \f(E,R) ·eq \f(L,v)＋2,Ⅱ)eq \f(E,R) ·eq \f(L,v)，解得E＝eq \f(\r(10)BLv,4)，D正确。 解析：设该材质导体自由电子数密度为n，电阻率为ρ，电子电荷量为e，a和b中自由电子定向移动的平均速率分别为va、vb，根据电流的微观表达式可得，a中电流Ia＝nevaS1，b中电流Ib＝nevbS2，根据电阻定律可得，a的阻值Ra＝ρeq \f(l1,S1)，b的阻值Rb＝ρeq \f(l2,S2)，根据欧姆定律及串、并联电路的规律有IaRa＝2IbRb，联立可得eq \f(va,vb)＝eq \f(2l2,l1)，故B正确。 3．(2025·安徽卷，8)某理想变压器的实验电路如图所示，原、副线圈总匝数之比n1∶n2＝1∶3， 12eq \r(2)sin(100πt) V的正弦式交流电，变压器的滑动触头P位于副线圈的正中间，电阻箱R的阻值调为6 Ω。要使电流表的示数变为2.0 A，下列操作正确的是(　　) A．电阻箱R的阻值调为18 Ω B．副线圈接入电路的匝数调为其总匝数的eq \f(1,3) C．输入端电压调为u＝12eq \r(2)sin(50πt) V D．输入端电压调为u＝6eq \r(2)sin(100πt) V 解析：由题意可知，变压器原来输入电压的峰值为Um＝12eq \r(2) V，则其有效值为U1＝eq \f(Um,\r(2))＝12 V，滑动触头P在正中间，则有eq \f(U1,n1)＝eq \f(U2,0.5n2)，可得输出电压U2＝18 V，则电流表原来的示数为I＝eq \f(U2,R)＝3.0 A。要使电流表的示数变为2.0 A，根据欧姆定律，可将电阻箱的阻值调为R′＝eq \f(3,2)R＝9 Ω，A错误；也可将副线圈两端电压调为U2′＝eq \f(2,3)U2，根据理想变压器的变压规律，可知B正确；根据交变电流有效值与峰值的关系可知，输入端电压的峰值应调为Um′＝eq \f(2,3)Um＝ 8eq \r(2) V，C、D错误。 解析：可将降压变压器和用户端等效为一个电阻R等，设用户端的总电阻为R，右侧降压变压器的匝数比为k，降压变压器原线圈两端电压为U3，副线圈两端电压为U4，原线圈中的电流为I3，副线圈中的电流为I4，则有eq \f(U3,U4)＝k，eq \f(I3,I4)＝eq \f(1,k)，由欧姆定律有R等＝eq \f(U3,I3)，R＝eq \f(U4,I4)，联立可得R等＝k2R。仅增加用户数，则R减小，R等减小，又交流发电机的输出电压即升压变压器的输入电压U1不变，eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，所以升压变压器的输出电压U2不变，则输电线路上的电流I2＝eq \f(U2,R等＋r)增大，r消耗的功率Pr＝Ieq \o\al(2,2)r增大，右侧降压变压器的输入电压U3＝U2－I2r减小，又eq \f(U3,U4)＝k，可知用户端的电压U4减小，A正确，B错误。 仅适当增加n2，因U1不变，eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，则左侧升压变压器的输出电压U2增大，U3＝U2eq \f(R等,R等＋r)增大，又eq \f(U3,U4)＝k，则用户端的电压U4增大，整个电路消耗的电功率P总＝2,2)eq \f(U,R等＋r) 增大，C正确，D错误。 5．(2025·湖南卷，6)如图，某小组设计了灯泡亮度可调的电路，a、b、c为固定的三个触点，理想变压器原、副线圈匝数比为k，灯泡L和三个电阻的阻值均恒为R，交变电源输出电压的有效值恒为U。开关S与不同触点相连，下列说法正确的是(　　) A．S与a相连，灯泡的电功率最大 B．S与a相连，灯泡两端的电压为eq \f(kU,k2＋3) C．S与b相连，流过灯泡的电流为eq \f(U,（k2＋2）R) D．S与c相连，灯泡的电功率为eq \f(U2,（k2＋1）R) 解析：将理想变压器与副线圈电路等效为一个电阻R′，则有R′＝eq \f(U1,I1)，根据理想变压器的规律可知eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)＝k，eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)＝eq \f(1,k)，又R＝eq \f(U2,I2)，联立解得R′＝k2R，等效电路如图所示，又R′的电功率等于灯泡的电功率，则S与a相连时，回路中总电阻最大，电流最小，R′的电功率最小，灯泡的电功率最小，A错误；当S与a相连时，根据串联分压规律可知，R′两端的电压U1＝eq \f(R′,R′＋3R)U＝eq \f(k2,k2＋3)U，则灯泡两端的电压U2＝eq \f(U1,k)＝eq \f(kU,k2＋3)，B正确； 当S与b相连时，等效电路中的电流I1＝eq \f(U,R′＋2R)＝eq \f(U,（k2＋2）R)，则流过灯泡的电流I2＝kI1＝eq \f(kU,（k2＋2）R)，C错误；当S与c相连时，等效电路中的电流I1＝eq \f(U,R′＋R)＝eq \f(U,（k2＋1）R)，则灯泡的电功率即R′的电功率PL＝Ieq \o\al(2,1)R′＝eq \f(k2U2,（k2＋1）2R)，D错误。 6．(2025·浙江省Z20名校联盟高三下第三次联考)新能源汽车越来越得到推广。某电动汽车自重2 t，其营销广告如下：电池额定容量为50 kW·h，电池瞬时功率最高可达90 kW，车行驶受到的阻力约为车重的eq \f(1,10)，理论续航里程400 km。现有国家电网的充电桩可在电池额定容量的30%～80%之间应用快充技术(500 V，50 A)充电，而便携式充电器(220 V，16 A)可以将电池容量从0充到100%。不计充电损耗，当汽车电池剩余电量为额定值的30%时，下列说法正确的是(　　) A．汽车还能行驶180 km B．用国家电网充电桩将电池容量充到其额定值的80%，理论上需要50 min C．用便携式充电器将电池容量充到其额定值的80%，理论上需要7 h以上 D．此电动汽车的最高行驶速度可超过180 km/h 解析：由题意可知，汽车还能够行驶的距离为x＝400 km×30%＝120 km，故A错误；用国家电网充电桩将电池容量充到其额定值的80%，理论上需要t1＝eq \f(ΔE,P1)＝eq \f(50×103×3.6×103×（80%－30%）,500×50) s＝3600 s＝60 min，故B错误；用便携式充电器将电池容量充到其额定值的80%，理论上需要t2＝eq \f(ΔE,P2)＝eq \f(50×103×3.6×103×（80%－30%）,220×16) s≈426 min＝7.1 h，故C正确；此电动汽车以最高速度行驶时，牵引力等于阻力，所以最高行驶速度为vm＝eq \f(Pm,f)＝eq \f(90×103,\f(1,10)×2×103×10) m/s＝45 m/s＝162 km/h，故D错误。 解析：由u­t图像可知，该交变电压的周期为0.02 s，频率为50 Hz，故A错误；根据i＝eq \f(u,R)可以求出流过定值电阻的瞬时电流i，作出i­t图像，由I＝eq \f(q,t)可知，i­t图像中图线与t轴所围面积表示流过定值电阻的电荷量，故C正确；作出0～0.02 s的电压最大值为20eq \r(2) V的正弦电压的图线如图所示，可知锯齿形交变电压的有效值小于该正弦电压的有效值，即小于20 V，故B错误；将此电压接到定值电阻两端，由Q＝eq \f(U2,R)t可知，定值电阻一定会产生热量，故D错误。 8．(2025·湖南省郴州市高三下第三次教学质量监测)(多选)如图所示的电路，电源内阻不计，电源电动势为E，定值电阻R1＝R，滑动变阻器R2的总阻值为4R，电容器的电容为C，闭合开关，当滑动变阻器的滑动头从最左端a滑到最右端b时，下列说法正确的是(　　) A．电容器上的最大带电量为eq \f(2,3)CE B．电阻R1的功率先增大后减小 C．电阻R2的功率先增大后减小 D．电流表的示数一直在增大 解析：滑动头在a端和b端时，R2接入电路的电阻均为零，在中间位置时，R2接入电路的电阻最大，为R2max＝eq \f(2R×2R,2R＋2R)＝R，则滑动头从a滑到b的过程，滑动变阻器接入电路的电阻从零增大到R，再从R减小到零，可知电容器两端最大电压Um＝eq \f(E,R＋R)R＝eq \f(E,2)，最大带电量Qm＝CUm＝eq \f(CE,2)；由I1＝eq \f(E,R＋R2)可知，通过电阻R1的电流先减小后增大，则电阻R1的功率先减小后增大；R2＝R时，电阻R2的功率达到最大，即电阻R2的功率先增大后减小，故A、B错误，C正确。滑动头从a滑到变阻器的中央的过程，变阻器上的电压逐渐增大，变阻器滑动头右侧部分电阻R右逐渐减小，根据I右＝eq \f(U,R右)，电流表的示数逐渐增大，滑动头从变阻器的中央滑到b的过程，变阻器上的电压逐渐减小，变阻器滑动头左侧部分的电阻R左逐渐增大，电流I左＝eq \f(U,R左)逐渐减小，而干路电流在增大，故变阻器右侧部分的电流即电流表的示数仍在增大，D正确。 10．(2025·吉林省白城市高三下模拟)(多选)如图所示，矩形线框的匝数为N＝100，面积为S＝0.02 m2，线框所处磁场可视为匀强磁场，磁感应强度大小为B＝1 T。线框从图示位置开始绕轴OO′以恒定的角速度ω＝100 rad/s沿逆时针方向转动，线框一端接换向器，通过电刷和外电路连接。理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，定值电阻R1＝10 Ω、R2＝2.5 Ω，线框内阻r＝5 Ω，忽略导线的电阻。下列说法正确的是(　　) A．线框经过图示位置时，产生的感应电动势为200 V B．流过电阻R1的电流是交流电 C．线框转动一圈，通过电阻R1的电荷量为0.4 C D．通过电阻R1的电流有效值为5eq \r(2) A 解析：矩形线框转到图示位置时，通过线框的磁通量最大，磁通量变化率为0，则此时线框产生的感应电动势为0，故A错误；由于线框接换向器，每当线框中电流方向改变时，对外输出的电流方向不变，所以流过电阻R1的电流是直流电，故B错误；设变压器及其负载的等效电阻为R等，则回路总电阻R总＝r＋eq \f(R等R1,R等＋R1)，其中R等＝2,1)eq \f(n,neq \o\al(2,2)) R2＝10 Ω，可得R总＝10 Ω，线框从开始位置转过半圈，通过r的电荷量q＝eq \f(NΔΦ,R总)，R1＝R等，则通过R1的电荷量是eq \f(q,2)，线框转动一圈，通过电阻R1的电荷量为Q＝2×eq \f(q,2)＝q＝eq \f(2NBS,R总)＝0.4 C，故C正确； 矩形线框转动时产生的感应电动势的有效值为E＝eq \f(Em,\r(2))＝eq \f(NBSω,\r(2))＝100eq \r(2) V，根据闭合电路欧姆定律可知，总电流为I＝eq \f(E,R总)＝10eq \r(2) A，且R1＝R等，所以通过电阻R1的电流有效值为I1＝eq \f(1,2)I＝5eq \r(2) A，故D正确。 11．(2025·河南省TOP20名校高三下猜题大联考)导体中通有交流电时会存在趋肤效应，趋肤效应是指当交变电流在导体中流动时，电流主要分布在导体的表层区域。若某次远距离输电中，输电导线采用6根相同且相互绝缘的导线组合而成，用户恰能正常用电，如图所示。若使用单根粗导线代替6根组合导线，且单根粗导线的横截面积与6根组合导线横截面积之和相等。假设趋肤深度恒定不变，并且远小于导线的半径，电流几乎完全在导线的最外层表面流动。在保证用户功率不变的条件下，前后两种情况，输送电压之比(　　) A．等于1 B．大于eq \f(\r(6),6) C．大于eq \r(6) D．小于eq \f(\r(6),6) 解析：设组合导线每根的截面半径为r1，单根粗导线的截面半径为r2，则有6πreq \o\al(2,1)＝πreq \o\al(2,2)，设趋肤深度为h，根据电阻定律，6根组合导线的总电阻为R1＝eq \f(1,6)×eq \f(ρL,2πr1h)，单根粗导线的电阻为R2＝eq \f(ρL,2πr2h)，可解得R2＝eq \r(6)R1。因用户功率不变，故两次远距离输电中输电电流相同，根据功率关系有U1I＝I2R1＋P用户，U2I＝I2R2＋P用户，整理可得eq \f(U1,U2)＝eq \f(I2R1＋P用户,I2×\r(6)R1＋P用户)>eq \f(I2R1＋P用户,I2×\r(6)R1＋\r(6)P用户)＝eq \f(\r(6),6)，且eq \f(U1,U2)<1，故选B。 $