2017届高考物理二轮专题突破专题七电磁感应和电路(2)直流电路和交流电路导学案

2017年高考物理试题分类汇编及答案解析《电磁感应》(word版可编辑修改)编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（2017年高考物理试题分类汇编及答案解析《电磁感应》(word版可编辑修改)）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

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电磁感应1．【2017·新课标Ⅰ卷】扫描隧道显微镜（STM）可用来探测样品表面原子尺度上的形貌。

为了有效隔离外界振动对STM的扰动,在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图所示。

无扰动时,按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是【答案】A【解析】感应电流产生的条件是闭合回路中的磁通量发上变化.在A图中系统振动时在磁场中的部分有时多有时少，磁通量发生变化，产生感应电流，受到安培力,阻碍系统的振动，故A 正确；而BCD三个图均无此现象,故错误.【考点定位】感应电流产生的条件【名师点睛】本题不要被题目的情景所干扰,抓住考查的基本规律，即产生感应电流的条件，有感应电流产生,才会产生阻尼阻碍振动。

2．【2017·新课标Ⅲ卷】如图,在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨,导轨平面与磁场垂直。

金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS,一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内，线框与导轨共面.现让金属杆PQ突然向右运动，在运动开始的瞬间,关于感应电流的方向，下列说法正确的是A．PQRS中沿顺时针方向,T中沿逆时针方向B．PQRS中沿顺时针方向,T中沿顺时针方向C．PQRS中沿逆时针方向,T中沿逆时针方向D．PQRS中沿逆时针方向,T中沿顺时针方向【答案】D【考点定位】电磁感应、右手定则、楞次定律【名师点睛】解题关键是掌握右手定则、楞次定律判断感应电流的方向，还要理解PQRS中感应电流产生的磁场会使T中的磁通量变化，又会使T中产生感应电流。

2021-4-29 20XX年复习资料教学复习资料班级：科目：直流电路与交流电路[题组一] 直流电路的分析1.(2020·长沙长郡中学模拟)如图为直流电动机提升重物的装置，重物的重量G ＝500 N ，电源电动势E ＝90 V ，电源内阻r ＝2 Ω，不计各处摩擦，当电动机以v ＝0.6 m/s 的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流I ＝5 A ，下列判断不正确的是( )A ．电动机消耗的总功率为400 WB ．电动机线圈的电阻为0.4 ΩC ．电源的效率约为88.9%D ．电动机的效率为75%解析：B [重物被提升的功率P 重＝Fv ＝Gv ＝500×0.6 W＝300 W ，此时电路中的电流I ＝5 A ，则电源的总功率P 总＝EI ＝90×5 W＝450 W ，设电动机线圈的电阻为R ，根据能量守恒定律得P 总＝P 重＋I 2r ＋I 2R ，则得R ＝P 总－P 重－I 2r I 2＝450－300－52×252 Ω＝4 Ω，电动机消耗的总功率P 电＝P 重＋I 2R ＝400 W ，电源的效率η1＝P 总－I 2r P 总×100%＝450－52×2450×100%≈88.9%，电动机的效率η2＝P 重P 重＋I 2R ×100%＝300300＋52×4×100%＝75%，故选项B 符合题意．] 2．(2020·广州模拟)在如图所示的电路中，E 为电源电动势，r 为电源内阻，R 1和R 3均为定值电阻，R 2为滑动变阻器．当R 2的滑动触点在a 端时合上开关S ，此时三个电表A 1、A 2和V 的示数分别为I 1、I 2和U .现将R 2的滑动触点向b 端移动，则三个电表示数的变化情况是( )A ．I 1增大，I 2不变，U 增大B ．I 1减小，I 2增大，U 减小C ．I 1增大，I 2减小，U 增大D ．I 1减小，I 2不变，U 减小解析：B [由题图知电压表测量路端电压，电流表A 1测量流过R 1的电流，电流表A 2测量流过R 2的电流．R 2的滑动触点向b 端移动时，R 2减小，整个电路的总电阻减小，总电流增大，电源的内电压增大，则路端电压减小，即电压表示数U 减小，R 3电压增大，R 1、R 2并联电压减小，通过R 1的电流I 1减小，而总电流I 增大，则流过R 2的电流I 2增大．故A 、C 、D 错误，B 正确．]3．(2020·孝义市一模)如图所示的电路中，电源电动势E ＝8 V ，内阻r ＝2 Ω，电阻R 2＝6 Ω，电容为1μF 的平行板电容器水平放置且下极板接地．当滑动变阻器R 1的滑片处于b 端时，有一带电油滴位于板间正中央P 点且恰好处于静止状态．下列说法正确的是( )A ．此时P 点电势为6 VB ．电容器上极板所带电荷量为6×10－6 CC ．若仅将电容器上极板缓慢上移少许，则P 点电势不变D ．若仅将滑片P 从b 端向a 端缓慢移动少许，则油滴将向下移动解析：B [由闭合电路的欧姆定律可知：路端电压U ＝R 2R 2＋r E ＝6 V ，那么电容器两极的电势差为6 V ，又有下端接地，故电势为零，那么P 点电势为12U ＝3 V ，故A 错误；电容器上极板所带电荷量Q ＝CU ＝1×10－6×6 C＝6×10－6C ，故B 正确；移动电容器上极板，电容器两端电势差不变；又有两极板间距离增大，故电场强度减小；又有P 点到下极板的距离不变，故电势差减小，那么，P 点电势减小，故C 错误；滑片P 从b 端向a 端移动，那么外电路电阻增大，所以路端电压增大，故两极板电势差增大，极板间场强增大，那么，油滴受到的电场力增大；油滴受重力和电场力作用，故有开始时油滴静止可知：电场力方向向上，那么，移动滑片后油滴合外力向上，故油滴向上运动，故D 错误．][题组二] 交变电流的产生及描述4．(2020·河南模拟)(多选)如图1所示，在匀强磁场中，一电阻均匀的金属正方形线圈abcd 以垂直磁感线的cd 边为转动轴匀速转动，线圈产生的交变电动势图像如图2所示，则下列说法正确的是( )A ．t ＝3 s 时刻通过线圈的磁通量为零B ．ab 边两端的电压大小等于dc 边两端的电压大小C ．此交变电动势的频率为50 HzD ．dc 边两端电压的有效值为2 2 V 解析：ABD [由图乙可知，当t ＝3 s 时，感应电动势最大，则此时穿过线框回路的磁通量变化率最大，磁通量为零．故A 正确；由图可知，线框中的ab 边与dc 边切割磁感线，产生电动势，由E ＝BLv 可知二者产生的电动势是相等的；由于线框各部分的电阻串联，所以ab 边与dc 边电压降U ＝IR 也相等，所以ab 边两端的电压大小等于dc 边两端的电压大小．故B 正确；由图可知，交流电的周期为0.04 s ，则此交变电动势的频率为：f ＝1T ＝10.04Hz ＝25 Hz ；故C 错误；由图可知，交流电压的最大值为16 V ，则有效值为8 2 V ，该电路的等效电路如图 设ab 边与dc 边产生的电动势都是E ，每一条边的电阻都是r ，则E ＝4 2 V电路中的电流：I ＝2E 4rdc 边两侧的电压：U dc ＝E －Ir ＝E －2E 4r ·r ＝12E ＝2 2 V ．故D 正确．] 5．(多选)如图所示，图线a 是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦交流电的图像，当调整线圈转速后，所产生的正弦交流电的图像如图线b 所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是( )A ．在图中t ＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零B ．线圈先后两次转速之比为3∶2C ．交流电a 的瞬时值表达式为u ＝10sin 5πt (V)D ．交流电b 的最大值为203 V 解析：BCD [在图中t ＝0时刻，感应电动势为零，穿过线圈的磁通量最大，A 错误；a 的周期为0.4 s ，b 的周期为0.6 s ，转速与周期成反比，所以转速之比为3∶2，B 正确；交流电的瞬时值表达式为u ＝U m sin ωt ，所以a 的瞬时值表达式为u ＝10sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2π0.4t ＝10sin 5πt (V)，C 正确；由U m ＝NBSω，可知角速度变为原来的23，则最大值变为原来的23，交流电b 的最大值为203V ，D 正确．]6．图1中，单匝矩形线圈abcd 在匀强磁场中绕垂直磁场的轴转动．改变线圈的转速，穿过该线圈的磁通量随时间分别按图2中图线甲、乙的规律变化．设线圈的电阻为1.0 Ω，则( )A ．图线甲对应线圈在t ＝0时产生的感应电动势最大B ．图线甲、乙对应的线圈在t ＝2.0 s 时，线圈平面均平行于磁感线C ．图线甲、乙对应的线圈转速之比为4∶5D ．图线甲对应的线圈中交变电流的峰值为2.5π A解析：B [在t ＝0时，Φ甲最大，则产生的感应电动势最小，故A 错误；因为在t ＝0.2 s×10＝2.0 s 时，Φ甲＝Φ乙＝0，所以线圈平面均平行于磁感线，故B 正确；由图可知甲、乙图线对应的周期之比为4∶5，而线圈的转速n ＝1T，所以图线甲、乙对应的线圈转速之比为5∶4，故C 错误；甲图线对应的线圈中交流电压的峰值E m ＝BSω＝Φm ω＝0.4×2π0.16V ＝5π V，电流的峰值I m ＝E m R＝5π A，故D 项错误．][题组三] 变压器及远距离输电7．(2019·山西四模)如图甲所示，一阻值为R 的电阻接在电动势为E 、内阻为r 的直流电源两端，电源的效率为94.1%；如图乙所示，当该阻值为R 的电阻通过理想变压器接在电压有效值为E 、内阻为r 的交流电源上时，变压器原线圈两端的电压为E 2，则该变压器的原、副线圈匝数比为( ) A ．4∶1B ．1∶4C ．16∶1D ．1∶16 解析：B [当接直流电源时，有：η＝R R ＋r ＝94.1%解得：R ＝16r 根据原副线圈的电压比等于匝数比可知：n 1n 2＝U 1U 2＝E2U 2解得：U 2＝En 22n 1根据原副线圈的功率相等可知：I 1U 1＝I 2U 2 即为：E 2r ×E 2＝⎝ ⎛⎭⎪⎫En 22n 12R 解得：n 1n 2＝14故B 正确，A 、C 、D 错误．]8．(2020·安徽一模)有一理想变压器，副线圈所接电路如图所示，灯L 1、L 2为规格相同的两只小灯泡．当S 断开时，灯L 1正常发光．保持原线圈输入电压不变，S 闭合后，下列说法正确的是( )A ．电阻R 消耗的功率增大B ．原线圈的输入电流减小C ．原、副线圈的电压比增大D ．灯L 1、L 2都能正常发光解析：A [当S 闭开后，电路的电阻减小，副线圈的电流增大，所以电阻R 两端的电压增大，故R 消耗的功率增大，故A 正确；变压器原副线圈的匝数不变，故原副线圈中电流之比不变，副线圈中电流增大，故原线圈中电流也增大，故B 错误；因线圈匝数之比不变，故原副线圈中电压比不变，故C 错误；当S 闭合后，电路的电阻减小，副线圈的电流增大，所以通过电阻R 的电压增大，灯泡两端的电压减小，灯L 1、L 2都不能正常发光，故D 错误．]9．(2020·河南郑州检测)如图所示的电路中，R 为光敏电阻(增大照射光的强度电阻会减小)、C 为电容器，灯泡L 的额定电压为50 V ，理想变压器原、副线圈的匝数之比为2∶1.闭合开关S ，在a 、b 两端输入正弦式交变电流u ＝1002sin 10πt (V)，则下列说法正确的是( )A ．灯泡会正常发光B ．光敏电阻中的电流和灯泡中的电流相等C ．增大照射光的强度照射光敏电阻，灯泡会变亮D ．断开开关S ，灯泡会熄灭解析：C [由题可知，理想变压器原、副线圈的匝数之比为2∶1，原线圈两端的电压的有效值为100 V ，根据U 1U 2＝n 1n 2，可知副线圈两端的电压的有效值为50 V ，由于电容器和光敏电阻都会阻碍交变电流的通过，因此灯泡两端的电压小于50 V ，不会正常发光，A 错误；由于电容器能通交流，因此光敏电阻R 中的电流小于灯泡中的电流，B 错误；增大照射光的强度照射光敏电阻，光敏电阻的阻值减小，因此灯泡中的电流增大，灯泡会变亮，C 正确；断开开关S ，由于电容器能通交流，因此灯泡不会熄灭，D 错误．]10.(2020·资阳模拟)如图所示，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a 和b .当输入电压U 为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光．下列说法正确的是( )A ．原、副线圈匝数之比为1∶9B ．原、副线圈匝数之比为9∶1C ．此时a 和b 的电功率之比为10∶1D ．此时a 和b 的电功率之比为1∶10解析：B [灯泡正常发光，则其电压均为额定电压U ，则说明原线圈输入电压为9U ，输出电压为U ；则可知，原副线圈匝数之比为9∶1，故A 错误，B 正确；根据公式I 1I 2＝n 2n 1可得I 1I 2＝19，由于小灯泡两端的电压相等，所以根据公式P ＝UI 可得两者的电功率之比为1∶9；故C 错误，D 错误．][B 级－综合练]11．(2019·江苏南京三模，5)如图所示为远距离输电的原理图，升压变压器的原副线圈匝数比为m ，降压变压器的原副线圈匝数比为n ，输电线的电阻为R ，升压变压器和降压变压器均为一理想变压器，发电机输出的电压恒为U ，若由于用户的负载变化，使电压表V 2的示数减小了ΔU ，则下列判断正确的是( )A ．电流表A 2的示数增大了ΔU RB ．电流表A 1的示数增大了n ΔU RC ．电压表V 1的示数减小了ΔUD ．输电线损失的功率增加了⎝ ⎛⎭⎪⎫n ΔU R 2R 解析：B [由U U 1＝m 得U 1＝U m ，由于U 、m 不变，故U 1不变，故C 错．设降压变压器的输入电压为U ′，则U ′＝U 1－I 1R ，由U ′U 2＝n 得，U 2＝1n ⎝ ⎛⎭⎪⎫U m －I 1R ，则ΔU ＝－R n ΔI 1，由此可见，电流表A 1的示数增大了n ΔU R ，即B 正确．由I 1I 2＝1n 得I 2＝nI 1，由此可知，I 2增大了n 2ΔU R，故A 错．输电线损失的功率增加量ΔP ＝(I 1＋ΔI 1)2R －I 21R ＝2I 1ΔI 1·R ＋ΔI 21R ≠⎝⎛⎭⎪⎫n ΔU R 2R ，故D 错．]12.(2020·新课标Ⅱ卷一模)如图所示，直角三角形导线框OPQ 放置在磁感应强度大小为B ，方向垂直于OQ 向右的匀强磁场中，且OP 边的长度为L ，∠POQ ＝θ.当导线框绕OQ 边以角速度ω逆时针转动(从O 向Q 观察)时，下列说法正确的是( )A ．导线框OPQ 内无感应电流B ．导线框OPQ 内产生大小恒定，方向周期性变化的交变电流C ．P 点的电势始终大于O 点的电势D ．如果截去导线PQ ，则P 、O 两点的电势差的最大值为12BL 2ωsin θcos θ 解析：D [导线框OPQ 内，只有边长OP 做切割磁感线运动，产生感应电动势，根据法拉第电磁感应定律可求得感应电动势的大小为E ＝BL ·L sin θ2·ωcos θsin ωt ＝12BL 2ωsin θcos θsin ωt ，故导线框OPQ 内产生正弦式交变电流，故A 、B 错误；由于导体框OPQ 内产生正弦式交变电流，P 点的电动势与O 点的电动势大小成周期性变化，故C 错误；如果截取导线PQ ，则没有感应电流，但PQ 两点的电势差U ＝BL L sin θ2ωcos θsin ωt ＝12BL 2ωsin θcos θsin ωt ，故最大值为12BL 2ωsin θcos θ，故D 正确．] 13．(2020·衡水模拟)(多选)如图所示，面积S ＝0.5 m 2、n ＝50匝、电阻不计的矩形闭合导线圈ABCD 处于磁感应强度大小为B ＝210 T 的水平匀强磁场中，线框绕垂直于磁场的轴OO ′以角速度ω＝200 rad/s 匀速转动，并与理想变压器原线圈1相连，副线圈2接入一只“220 V 100 W”的灯泡甲，副线圈3接入一只“110 V 60 W”的灯泡乙与滑动变阻器，已知当滑动变阻器的滑片处于最左端时两灯均正常发光，交流电流表的量程为0～0.6 A ，且为理想电表．下列说法正确的是( )A ．从图示位置计时，线框中交变电压瞬时值的表达式为e ＝5002sin 200t VB ．当两灯正常发光时，交流电流表的示数为0.30 AC ．变压器线圈的匝数之比为n 1∶n 2∶n 3＝50∶22∶11D ．当滑动变阻器的滑片向右滑动时，电流表的示数增大解析：AC [图示位置穿过线框的磁通量最大，电动势的最大值E m ＝NBSω＝50×210×0.5×200 V＝500 2 V ．图示位置穿过线框的磁通量最大，导线框中产生交变电压的表达式为u ＝5002sin 200t V ．故A 正确；变压器副线圈2中的电功率为100 W ，变压器副线圈3中电功率为60 W ，则变压器原线圈中的电功率为160 W ，所以变压器原线圈中电流强度I 1＝P 1U 1＝160500 A ＝825A ．故B 错误；电动势的最大值为500 2 V ，则交流电压的有效值500 V ．滑动变阻器的滑片处于最左端时接入电路中的电阻值为0；根据电压之比等于匝数比，则原副线圈的匝数比＝500∶220∶110＝50∶22∶11，故C 正确，当滑动变阻器的滑片向右滑动时，接入副线圈的电阻值增大，所以副线圈3中的电流值减小，输出功率与输入功率都减小，所以电流表的示数减小，故D错误．]14．(多选)如图所示的电路中，E为电源，内电阻为r，V为理想电压表，L为阻值恒为2r的小灯泡，定值电阻R1的阻值恒为r，R3为半导体材料制成的光敏电阻(其阻值随光照的增强而减小)．电容器两极板处于水平状态，闭合开关S，电容器中心P点有一带电小球处于静止状态，电源负极接地，则下列说法正确的是( )A．若将R2的滑片上移，则电压表的示数变小B．若突然将电容器上极板上移，则小球在P点的电势能增大C．若光照变强，则小球会向上运动D．若光照变强，则A、B间电路的功率变大解析：BD [R2与电容器C串联，若只是将R2的滑片上移，对电路没有影响，电压表示数不变，A项错误；若只是将电容器上极板上移，则电容器两端电压U C不变，两极板间距d 增大，场强E减小，P点的电势减小，由题分析可知小球带负电，则小球在P点的电势能增大，B项正确；若光照变强，则光敏电阻R3的阻值减小，灯L和R3两端电压减小，电容器两端电压减小，两极板间场强E减小，小球所受电场力减小，球会向下运动，C项错误；将R1视为电源一部分，则等效电源内阻阻值为2r，而A、B间L和R3的总电阻为R L＋R3＝2r＋R3＞2r，若光照变强，则R3的阻值减小，A、B间电路的功率变大，故D项正确．]高考物理二轮复习专题四电路与电磁感应1直流电路与交流电路课时作业含解析结束语同学们，相信梦想是价值的源泉，相信成功的信念比成功本身更重要，相信人生有挫折没有失败，相信生命的质量来自决不妥协的信念。

第1讲直流电路与交流电路[限训练·通高考] 科学设题拿下高考高分(45分钟)一、单项选择题1．如图所示为一种变压器的实物图，根据其铭牌上所提供的信息，以下判断正确的是( )A．这是一个升压变压器B．原线圈的匝数比副线圈的匝数多C．当原线圈输入交流电压220 V时，副线圈输出直流电压12 VD．当原线圈输入交流电压220 V、副线圈接负载时，副线圈中电流比原线圈中电流小解析：根据铭牌信息，输入电压为220 V，输出电压为12 V，这是一个降压变压器，原线圈的匝数比副线圈的匝数多，选项A错误，B正确；当原线圈输入交流电压220 V时，副线圈输出交流电压12 V，选项C错误；当原线圈输入交流电压220 V、副线圈接负载时，根据变压器功率关系，副线圈中电流比原线圈中电流大，选项D错误．答案：B2.在如图所示的电路中，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P缓慢向右移动，则下列说法正确的是( )A．灯泡L变暗B．电源内部消耗的功率先变大后变小C．电容器C上的电荷量增加D．流过R1的电流方向由左向右解析：滑片P右移，滑动变阻器接入电路的电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知，电路中总电流增大，故灯泡L变亮，选项A错误；电源内部消耗的电功率P内＝I2r，随电流的增大，电源内部消耗功率一直变大，选项B错误；由U＝IR可知，灯泡两端电压和电源内电压均增大，所以滑动变阻器两端电压减小，故与滑动变阻器并联的电容器C两端电压减小，由Q＝CU可知，电容器C上的电荷量减少，选项C错误；电容器C带电荷量减少，故电容器C处于放电状态，流过R1的电流方向由左向右，D项正确．答案：D3.某交流发电机产生的感应电动势随时间变化的关系如图所示，下列说法正确的是( )A ．t ＝0时刻发电机的转动线圈位于中性面B ．在1 s 内发电机的线圈绕轴转动50圈C ．将此交流电接到匝数比是1∶10的升压变压器上，副线圈的电压有效值为2 200 2 VD ．将此交流电与耐压值是220 V 的电容器相连，电容器不会被击穿解析：由题图知t ＝0时刻，感应电动势最大，线圈位于与中性面垂直的平面，选项A 错误；交流电的周期是0.02 s ，一个周期内线圈转动1圈，1 s 内有50个周期，所以线圈转动50圈，选项B 正确；原线圈电压的有效值U 1＝Um2＝220 V ，由U1U2＝n1n2可得，副线圈电压的有效值为2 200 V ，选项C 错误；此交流电电压的最大值为220 2 V ，大于220 V ，所以耐压值为220 V 的电容器会被击穿，选项D 错误． 答案：B4.如图所示，电阻不计的单匝矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，产生的交流电压瞬时值表达式为u ＝1002cos 100πt (V)．下列说法正确的是( )A ．当线圈平面与磁感线平行时，磁通量变化率最大B ．该交流电压的频率为100 HzC ．穿过线圈的磁通量最大值是 2 WbD ．用理想电压表测量该电压，其示数约为141 V解析：当线圈平面与磁感线平行时，产生的感应电动势最大，此时磁通量变化率最大，A 项正确；频率f ＝100π2π Hz ＝50 Hz ，B 项错误；感应电动势的最大值E m ＝100 2 V ，根据E m＝NBS ω可知，BS ＝Em ω＝1002100π Wb ＝2π Wb ，C 项错误；电压表测量的是有效值，则E ＝Em2＝100 V ，D 项错误． 答案：A5．(2018·高考天津卷)教学用发电机能够产生正弦式交变电流．利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R 供电，电路如图所示，理想交流电流表A 、理想交流电压表V 的读数分别为I 、U ，R 消耗的功率为P .若发电机线圈的转速变为原来的12，则( )A ．R 消耗的功率变为12PB ．电压表V 的读数变为12UC ．电流表A 的读数变为2ID ．通过R 的交变电流频率不变解析：由正弦交流电的产生原理可知，其电动势的最大值E m ＝NBS ω，而ω＝2πn ，有效值E ＝22E m ，线圈转速变为原来的12，则U 1＝E 变为原来的12.由U1U2＝n1n2知U 2变为原来的12，电压表读数变为原来的12，选项B 正确；R 消耗的功率P ＝U22R ，故R 消耗的功率变为原来的14，选项A 错误；由P 入＝P 出得，U 1I 1＝U22R ，故I 1变为原来的12，即电流表读数变为原来的12，选项C 错误；变压器不改变交变电流的频率，故通过R 的交变电流频率变为原来的12，选项D 错误． 答案：B6.(2015·高考全国卷Ⅰ)一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3∶1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220 V 的正弦交流电源上，如图所示．设副线圈回路中电阻两端的电压为U ，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k ，则( )A ．U ＝66 V ，k ＝19B.U ＝22 V ，k ＝19C ．U ＝66 V ，k ＝13D ．U ＝22 V ，k ＝13解析：设原线圈中电流为I ，由I1I2＝n2n1知，副线圈中的电流I 2＝3I ，由题意知副线圈中电阻两端的电压U ＝3IR ，则原线圈回路中R 两端的电压U ′＝IR ＝U3，原线圈两端的电压U 1＝3U ，由闭合电路中电压关系可知U 1＋U ′＝220 V ，即3U ＋U3＝220 V ，U ＝66 V ，原线圈回路中电阻消耗的功率P 1＝I 2R ，副线圈回路中电阻消耗的功率P 2＝(3I )2R ，P1P2＝k ＝I2R＝19，选项A 正确． 答案：A7．(2018·四川雅安高三第三次诊断)如图甲所示，矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴在匀强磁场中匀速转动，输出交变电流的电压随时间变化的图象如图乙所示，经原、副线圈匝数比为1∶10的理想变压器给一灯泡供电如图丙所示，灯泡的额定功率为22 W ．闭合开关后，灯泡正常发光，下列说法正确的是( )A ．t ＝0.01 s 时穿过线框的磁通量为零B ．变压器原线圈中电流表示数为1 AC ．交流发电机的转速为100 r/sD ．灯泡的额定电压为220 2 V解析：由题图乙可知，当t ＝0.01 s 时，感应电动势为零，则此时穿过线框回路的磁通量最大，故A 错误；原线圈输入电压为有效值为22 V ，则副线圈的电压为220 V ，由P ＝UI 可知，副线圈电流I 2＝P U ＝22220 A ＝0.1 A ，则由I1I2＝101，求得I 1＝1 A ，故B 正确；由题图乙可知，交流电的周期为0.02 s ，则转速为n ＝1T＝50 r/s ，故C 错误；灯泡正常发光，故额定电压为220 V ，故D 错误． 答案：B 二、多项选择题8．(2018·贵州普通高等学校招生适应性考试)如图所示，L 1、L 2、L 3为三只完全相同的小灯泡，其中L 1接在理想变压器的原线圈上，L 2、L 3并联在副线圈两端，三只灯泡均正常发光．已知输入端电压为U ，则( )A ．理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶2B ．理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1C ．小灯泡额定电压为U 2D ．小灯泡额定电压为U3解析：设每只小灯泡的额定电流为I ，因并联在副线圈两端的两只小灯泡均正常发光，所以副线圈中的总电流为2I ，原、副线圈电流之比为1∶2，所以原、副线圈的匝数之比为2∶1，则有原、副线圈两端的电压之比为2∶1，故B 正确，A 错误；设小灯泡的额定电压为U 1，则有副线圈电压为U 1，所以原线圈电压为2U 1，又因为原线圈与灯泡串联，所以U ＝2U 1＋U 1，解得U 1＝U3，故D 正确，C 错误．答案：BD9．某温度检测、光电控制加热装置原理图如图所示．图中R T 为热敏电阻(随温度升高，阻值减小)，用来探测加热电阻丝R 的温度，R G 为光敏电阻(随光照强度增大，阻值减小)，接收小灯泡L 的光照，除R T 、R G 外，其他电阻均为定值电阻．当R 处温度升高时( )A ．L 变亮B ．流过R 3的电流减小C ．E 2的路端电压增大D ．R 的功率减小解析：当R 处温度升高时，R T 阻值变小，左侧回路中的电流变大，L 消耗的功率变大，所以L 变亮，L 的光照强度增大，R G 阻值变小，通过R 2的电流变大，E 2的路端电压变小，R 两端电压变小，通过R 的电流也变小，所以R 消耗的电功率变小，通过R 3的电流变大，选项A 、D 正确． 答案：AD10．(2018·河北衡水一中测试)如图所示，理想变压器原线圈接入正弦交流电，副线圈的匝数可以通过滑动触头P 调节．R T 为热敏电阻，当环境温度升高时，R T 的阻值变小．下列说法正确的有( )A ．P 向下滑动时，电压表读数变大B ．P 向下滑动时，电流表读数变小C ．若环境温度升高，变压器的输入功率变大D ．若环境温度升高，灯泡消耗的功率变小解析：根据理想变压器的电压与匝数成正比可知，当P 向下滑动时，副线圈的匝数变小，变压器的输出电压变小，电压表读数变小，选项A 错误；根据理想变压器的电压与匝数成正比可知，当P 向下滑动时，副线圈的匝数变小，变压器的输出电压变小，副线圈电流减小，输出功率变小，根据输入功率等于输出功率可知，原线圈电流也减小，所以电流表读数变小，选项B 正确；当环境温度升高时，R T 的阻值会变小，在电压不变的情况下，副线圈的电流就会变大，变压器的输出功率变大，变压器的输入功率也变大，选项C 正确；当环境温度升高时，R T 的阻值会变小，在电压不变的情况下，副线圈的电流就会变大，根据P ＝I 2R 可知灯泡消耗的功率变大，选项D 错误． 答案：BC11．(2018·湖南张家界高三第三次模拟)如图甲所示，理想变压器原线圈匝数n 1＝200匝，副线圈匝数n 2＝100匝，交流电压表和交流电流表均为理想电表，两个电阻R 的阻值均为125 Ω，图乙为原线圈两端的输入电压与时间的关系图象，下列说法正确的是( )A ．通过电阻的交流电频率为50 HzB ．电压表的示数为250 VC ．电流表的示数为0.25 AD ．每个电阻R 两端电压最大值为125 2 V解析：由题图乙知T ＝0.02 s ，则f ＝1T ＝50 Hz ，变压器不改变交流电的频率，所以输出交流电的频率仍为50 Hz ，A 正确；由U1U2＝n1n2可知，电压表的示数U 2＝n2n1U 1＝125 V ，B 错误；根据欧姆定律可得副线圈中的电流I 2＝U22R ＝0.5 A ，又I1I2＝n2n1，则电流表的示数I 1＝n2n1I 2＝0.25 A ，C 正确；因为副线圈两端电压有效值为125 V ，故副线圈两端最大电压为125 2 V ，故副线圈中每个电阻R 两端电压最大值为12522 V ，D 错误．答案：AC12．如图所示，n 匝矩形闭合导线框ABCD 处于磁感应强度大小为B 的水平匀强磁场中，线框面积为S ，电阻不计．线框绕垂直于磁场的轴OO ′以角速度ω匀速转动，并与理想变压器的原线圈相连，变压器副线圈接入一只额定电压为U 的灯泡，灯泡正常发光．从线圈通过中性面开始计时，下列说法正确的是( )A ．图示位置穿过线框的磁通量变化率最大B ．灯泡中的电流方向每秒改变ω2π次C ．线框中产生感应电动势的表达式为e ＝nBS ωsin ωtD ．变压器原、副线圈匝数之比为nBS ω2U解析：图示位置线框位于中性面，穿过线框的磁通量最大，但是磁通量的变化率为零，A 错误；交流电的周期为T ＝2πω，一个周期内电流方向改变两次，则灯泡中的电流方向每秒改变ωπ次，B 错误；交流电的电动势最大值E max ＝nBS ω，则线框中产生感应电动势的表达式为e ＝nBS ωsin ωt ，C 正确；交流电的有效值为U 1＝nBS ω2，则n1n2＝U1U2＝nBS ω2U，D 正确．答案：CD13.如图所示为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器T 1的原、副线圈匝数之比为n 1∶n 2＝1∶10，在T 1的原线圈两端接入一正弦交流电，输电线的总电阻为2r ＝2Ω，降压变压器T 2的原、副线圈匝数之比为n 3∶n 4＝10∶1.若T 2的用电设备两端的电压为U 4＝200 V ，用电设备消耗的电功率为10 kW ，不考虑其他因素的影响，则( )A ．T 1的副线圈两端电压的最大值为2 010 2 VB ．T 2的原线圈两端的电压为2 000 VC ．输电线上损失的电功率为50 WD ．T 1的原线圈输入的电功率为10.1 kW解析：因为用电设备消耗的电功率为10 kW ，T 2副线圈两端的电压为U 4＝200 V ，则流过T 2副线圈的电流为I 4＝P U4＝10 kW200 V ＝50 A ，由变压器原、副线圈的电流与线圈匝数的关系I3I4＝n4n3，可得I 3＝5 A ，由U3U4＝n3n4，可知T 2原线圈两端的电压为U 3＝2 000 V ，B 正确；输电线的电阻分得的电压为U 线＝I 3·2r ＝5×2 V＝10 V ，所以T 1副线圈两端的电压为U 2＝U 3＋U 线＝(2 000＋10)V ＝2 010 V ，其最大值为U 2m ＝2 010 2 V ，A 正确；输电线上损失的电功率为P 损＝I 23·2r ＝50 W ，C 正确；由能量守恒定律可知T 1副线圈的输出功率为P 出＝(10 000＋50)W ＝10 050 W ，因此T 1原线圈的输入功率为10 050 W ，D 错误． 答案：ABC14．如图所示，电阻不计的金属导轨PQ 、MN 水平平行放置，间距为L ，导轨的P 、M 端接到匝数比为n 1∶n 2＝1∶2的理想变压器的原线圈两端，变压器的副线圈接有阻值为R 的电阻．在两导轨间x ≥0区域有垂直导轨平面的磁场，磁场的磁感应强度B ＝B 0sin 2k πx (T)，一阻值不计的导体棒ab 垂直导轨放置且与导轨接触良好．开始时导体棒处于x ＝0处，从t ＝0时刻起，导体棒ab 在沿x 正方向的力F 作用下做速度为v 的匀速运动，则( )A ．导体棒ab 中产生的交变电流的频率为kvB ．交流电压表的示数为2B 0LvC ．交流电流表的示数为4B0Lv RD ．在t 时间内力F 做的功为2B20L2v2tR解析：导体棒ab 切割磁感线，产生的感应电动势E ＝BLv ＝B 0Lv sin 2k πvt (V)，则产生的交变电流的频率为kv ，A 正确；由E ＝B 0Lv sin 2k πvt (V)可知，原线圈所加交变电压的有效值为U 1＝B0Lv 2，由U1U2＝n1n2得U 2＝2B 0Lv ，B 错误；因U 2＝2B 0Lv ，I 2＝U2R ，由I1I2＝n2n1得I 1＝22B0Lv R ，C 错误；依据能量守恒定律，得W F ＝Q R ＝I 2Rt ＝2B20L2v2tR ，D 正确． 答案：AD。

第1讲 直流电路与交流电路的分析知识必备 1.恒定电流(1)闭合电路中的电压、电流关系：E ＝U 外＋U 内，I ＝ER ＋r ，U ＝E －Ir 。

(2)闭合电路中的功率关系：P 总＝EI ，P 内＝I 2r ，P 出＝IU ＝I 2R ＝P 总－P 内。

(3)直流电路中的能量关系：电功W ＝qU ＝UIt ，电热Q ＝I 2Rt 。

纯电阻电路中W ＝Q ，非纯电阻电路中W>Q 。

2.交变电流(1)交变电流的“四值” ①最大值：E m ＝NBSω。

②瞬时值：反映交变电流各瞬间的值，如e ＝E m sin ωt。

③有效值：正弦式交变电流的有效值与最大值之间的关系为E ＝E m 2、U ＝U m 2、I ＝I m 2；非正弦式交变电流的有效值必须根据电流的热效应，用等效的思想来求解。

计算交变电流的电功、电功率和测定交流电路的电压、电流都是指有效值。

④平均值：反映交变电流的某物理量在t 时间内的平均大小，如平均电动势E ＝n ΔΦΔt。

(2)理想变压器的基本关系式 ①功率关系：P 入＝P 出； ②电压关系：U 1U 2＝n 1n 2；③电流关系：I 1I 2＝n 2n 1。

(3)远距离输电常用关系式(如图1所示)图1①功率关系：P 1＝P 2，P 3＝P 4，P 2＝P 线＋P 3。

②输电导线上损耗的电功率：P 损＝I 线U 损＝I 2线R 线＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P 2U 22R 线。

备考策略1.直流电路的分析与计算是高考的不常考点，一般考查串、并联电路、功率计算、动态过程分析等。

2.交流电路部分由于与工农业生产和日常生活紧密结合，在近几年的高考中考查的频率较高(2020年三个全国卷都没出考题，2020年出考题几率很大)，重点考查交变电流的“四值”、变压器的有关知识。

题型一般以选择为主，有时也与电磁感应结合在计算题中进行考查，难度不大。

3.复习时要理解串、并联电路的特点，闭合电路欧姆定律的含义，交变电流的“四值”含义和变压器、远距离输电的原理。

第1讲直流电路和交流电路[选考考点分布]章知识内容考试要求历次选考统计必考加试2020/12020/042020/10 2020/04 2020/11恒定电流电源和电流 b c 22 11 22电动势 b c 22 22欧姆定律、U－I图象及I－U图象c c串联电路和并联电路c c 22 焦耳定律 c c 10 12 11 12 导体的电阻 c c 21(2) 9闭合电路的欧姆定律c d多用电表的原理 a交变电流交变电流 c描述交变电流的物理量c电感和电容对交变电流的影响b变压器 c 21(1) 21(2) 21(1) 电能的输送 c考点一有关电路基本概念的辨析1．(2020·浙江10月学考·9)一根细橡胶管中灌满盐水，两端用短粗铜丝塞住管口．管中盐水柱长为40 cm时测得电阻为R.若溶液的电阻随长度、横截面积的变化规律与金属导体相同．现将管中盐水柱均匀拉长至50 cm(盐水体积不变，仍充满橡胶管)．则盐水柱电阻变为( )A.45R B.54RC.1625R D.2516R答案 D解析 由于总体积不变，设40 cm 长时的横截面积为S.所以长度变为50 cm 后，横截面积S′＝45S ，根据电阻定律R ＝ρ40S ，R′＝ρ5045S ，联立两式则R′＝2516R ，选项D 正确．2．(人教版选修3－1P58“思考与讨论”改编)如图1所示，A 、B 是材料相同、厚度相同、表面为正方形的导体，但A 的边长大于B ，通过两导体的电流方向如图所示，此时A 、B 的电阻分别为R 1、R 2，则两个导体的电阻关系是( )图1 A ．R 1>R 2 B ．R 1＝R 2 C ．R 1＜R 2 D ．无法判断答案 B3．(人教版选修3－1P52第3题改编)如图2所示，两个电阻串联后接在电路中a 、b 两点，已知a 、b 两点间电压不变．某同学把一个实验室里的电压表并联在R 1两端时，读数为5 V ；将该电压表并联在R 2两端时，读数为4 V ，则a 、b 两点间电压 ( )图2A ．大于9 VB ．等于9 VC ．小于9 VD ．无法确定答案 A4．(人教版选修3－1P63第3题改编)太阳能电池由许多片电池板组成．某电池板不接负载时两极间电压是6.0×10－4V ，短路电流是3.0×10－5A ，则这块电池板的内阻为( ) A ．20 ΩB ．5 ΩC ．0.2 ΩD ．0.05 Ω答案 A解析 电池板不接负载时两极间电压是6.0×10－4 V ，说明电池的电动势为6.0×10－4 V ，由I 短＝E r 可得r ＝20Ω.故A 项正确．5. (2020·湖州市高二上期末)如图3所示为两节某品牌的不同型号干电池，其上均标有“1.5 V”字样，下列说法正确的是( )图3A．两种型号的电池都有内阻而且一定相同B．两种型号的电池储存的能量一定一样多C．“1.5 V”表示电池供电时正负极之间的电压为1.5 VD．“1.5 V”表示电池供电时每通过1 C的电量，有1.5 J的化学能转化为电能答案 D考点二直流电路的动态分析1．如图4所示的闭合电路中，R是半导体光敏电阻，R1为滑动变阻器．现用一束光照射光敏电阻，则下列说法错误的是( )图4A．电压表读数变小B．电流表读数变小C．电源的总功率变大D．电源内阻的功率变大答案 B解析半导体光敏电阻的阻值随光照增加而减小，故用一束光照射光敏电阻时其阻值减小，则由闭合电路欧姆定律可知，电流增大，故电流表示数增大；则由P＝EI可知，电源的总功率变大，由P＝I2r可知，电源内阻的功率变大；因电流增大，则内电压和滑动变阻器两端电压增大，故电压表示数减小，故A、C、D正确，B错误．2．(人教版选修3－1P61演示改编)如图5所示电路中，电源内阻为r，当滑动变阻器R2的滑片P向右滑动时，电流表A及电压表V的示数的变化情况是( )图5A ．电流表A 示数增大，电压表V 示数增大B ．电流表A 示数增大，电压表V 示数减小C ．电流表A 示数减小，电压表V 示数增大D ．电流表A 示数减小，电压表V 示数减小 答案 B解析 P 向右滑动，R 2减小，由I ＝ER 1＋R 2＋r知I 增大，又U ＝E －Ir 知U 减小．3．小吴同学设计了一种烟雾警报装置，其设计原理如图6所示．M 为烟雾传感器，其阻值R M 随着烟雾浓度的变化而变化，R 为定值电阻．当装置所在区域出现烟雾且浓度增大时，将导致a 、b 两端电压减小，触发警报装置发出警报．则烟雾浓度增大时( )图6A ．R M 增大，电流表示数增大B ．R M 增大，电流表示数减小C ．R M 减小，电流表示数增大D ．R M 减小，电流表示数减小 答案 C解析 U ＝E －Ir ，U 减小，E 、r 不变，故I 增大，由I ＝ER ＋R M ＋r得R M 减小，故C 项正确．电路动态分析的两种方法1．程序法：电路结构的变化→R 的变化→R 总的变化→I 总的变化→U 端的变化→固定支路⎩⎪⎨⎪⎧并联分流I串联分压U →变化支路.2．极限法：即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端去讨论．考点三闭合电路的功率和效率问题1．(2020·浙江11月选考·12)小明同学家里部分电器的消耗功率及每天工作时间如下表所示，则这些电器一天消耗的电能约为( )电器消耗功率/W 工作时间/h电茶壶 2 000 1空调 1 200 3电视机100 2节能灯16 4路由器9 24A.6.1×103 W B．6.1×102 JC．2.2×104 W D．2.2×107 J答案 D解析根据题表数据可知，每天消耗的电能为W＝2 kW×1 h＋1.2 kW×3 h＋0.1 kW×2 h＋0.016 kW×4 h＋0.009 kW×24 h＝6.08 kW·h≈2.2×107 J，故D正确．2. (2020·浙江10月学考·11)如图7为一种服务型机器人，其额定功率为48 W，额定工作电压为24 V．机器人的锂电池容量为20 A·h.则机器人( )图7A．额定工作电流为20 AB．充满电后最长工作时间为2 hC．电池充满电后总电量为7.2×104 CD．以额定电流工作时每秒消耗能量为20 J答案 C解析根据P＝UI 可知，额定工作电流为2 A，选项A错．电池的容量为20 A·h，即在额定电流为2 A 的情况下工作时，能够工作的最长时间为10 h，选项B错误．电池充满电后的总电量为Q＝It＝20×3 600 C＝7.2×104C，选项C正确．在额定电流下，机器人功率为48 W，即每秒消耗能量为48 J，选项D错误．3. (2020·浙江4月学考·12)如图8所示的路灯为太阳能路灯，每只路灯的光伏电池板的有效采光面积约0.3 m2.晴天时电池板上每平方米每小时接收到的太阳辐射能约为3×106 J．如果每天等效日照时间约为6 h，光电池一天产生的电能可供30 W的路灯工作8 h．光电池的光电转换效率为( )图8 A ．4.8% B ．9.6% C ．16% D ．44%答案 C解析 太阳能电池板每天(6 h)吸收的太阳能：W 总＝0.3×3×106×6 J＝5.4×106J ，路灯正常工作，P ＝P 额＝30 W ，路灯正常工作8 h 消耗的电能：W 有＝Pt ＝30 W×8×3 600 s＝8.64×105J ，太阳能路灯利用太阳能的效率：η＝W 有W 总＝8.64×1055.4×106×100%＝16%.4．(2020·浙江名校协作体联考)如图9是某品牌吊扇的相关参数，假设吊扇的吊杆下方的转盘与扇叶的总质量为7 kg ，则吊扇(g ＝10 m/s 2)( )图9A ．吊扇的内电阻为880 ΩB ．以额定功率工作时通过吊扇的电流为0.25 AC ．正常工作时吊扇机械功率等于55 WD ．正常工作时吊杆对转盘的拉力大于70 N 答案 B解析 据P ＝UI 可知以额定功率工作时通过吊扇的电流为0.25 A ，吊扇的内电阻、正常工作时吊扇机械功率无法计算；由于扇叶受到空气向上的反作用力，故正常工作时吊杆对转盘的拉力小于70 N. 5．(2020·温州市9月选考)电动平衡车如今非常受年轻人的喜爱，已慢慢成为街头的一种时尚，如图10为某款电动平衡车，其部分参数见下表，工作时将电池内部化学能转化为电能的效率为60%，则该电动平衡车( )图10产品名称骑客充电方式有线充电电池容量 5 000 mAh 充电器输出直流24 V/1 000 mA续航里程40 km 额定功率40 W行驶速度≤20 km/h工作电压24 VA.电池从完全没电到充满电所需时间约为8.3 hB．最多能储存的能量为4.32×105 JC．充满电后能工作5 hD．充满电后能工作3 h答案 B6．(2020·浙江“七彩阳光”联考)电饭锅给我们的生活带来方便．电饭锅工作时有两种状态，一种是锅内水烧开前的加热状态，另一种是烧开后的保温状态．如图11是电饭锅的电路图，其中R1＝(2－1)R2，则下列判断正确的是( )图11A．自动开关S接通后，电饭锅处于保温状态B．保温时的电流是加热时的一半C．在保温状态下R2的功率是加热时的一半D．电饭锅在保温状态下的功率是加热时的一半答案 C考点四交变电流的产生和描述1．(多选)(2020·浙江名校协作体模拟)一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图12所示，已知发电机线圈内阻为5.0 Ω，现外接一只电阻为95.0 Ω的灯泡，则( )图12A ．电压表V 的示数为220 VB ．电路中的电流方向每秒改变100次C ．通过灯泡电流的最大值为2.2 2 AD ．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为48.4 J 答案 BC解析 由题图知电压峰值为220 2 V ，周期为2×10－2s ，所以有效值为220 V ，角速度ω＝2πT ＝2π2×10－2rad/s ＝100π rad/s.电压表测的是路端电压U ＝E R ＋r R ＝22095＋5×95 V＝209 V ，故A 错误；因周期T ＝2×10－2s ，所以频率f ＝1T ＝12×10－2 Hz ＝50 Hz ，电流方向每秒钟改变100次，故B 正确；通过灯泡电流的最大值为I m ＝220295＋5 A ＝2.2 2 A 故C 正确；发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Q ＝(E －U )2r t ＝1125×1 J＝24.2 J ，故D 错误．2．(多选)(人教版选修3－2P33第1题改编)为了培养学生的创造性，小郭老师让学生设计一个实验方案，检验出放在讲台上一只正在发光的白炽灯中通的是交流电(电流大小和方向随时间周期性变化)，还是直流电．同学们设计出许多方案，其中一种是：拿一个蹄形磁铁靠近白炽灯，观察灯丝，通过现象进行判断．一位同学说“快拿磁铁来试一下”，关于这个实验，下列说法正确的是( ) A ．如果发现灯丝弯曲，通的是交流电 B ．如果发现灯丝颤动，通的是交流电C ．就“快拿磁铁来试一下”这一过程而言，属于科学探究中的“实验验证”D ．通过灯丝所发生的现象来判断白炽灯中电流特征，学生们使用了“等效替代法”这种研究问题的方法 答案 BC3．(多选)如图13所示，在水平向右的匀强磁场中，一线框绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线框通过电刷、圆环、导线等与定值电阻组成闭合回路．t 1、t 2时刻线框分别转到图甲(线框水平)、乙(线框与磁感线垂直)所示的位置，下列说法正确的是( )图13A ．t 1时刻穿过线框的磁通量最大B ．t 1时刻电阻中的电流最大，方向从右向左C ．t 2时刻穿过线框的磁通量变化率为0D ．t 2时刻电阻中的电流最大，方向从右向左 答案 BC解析 t 1时刻，穿过线框的磁通量为零，线框产生的感应电动势最大，电阻中的电流最大，根据楞次定律，通过电阻的电流方向从右向左，A 错误，B 正确；t 2时刻，穿过线框的磁通量最大，而磁通量的变化率为零，线框产生的感应电动势为零，电阻中的电流为零，C 正确，D 错误．4．(多选) 小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中绕轴匀速转动，产生的感应电动势与时间成正弦函数关系，如图14所示．此线圈与一个R ＝9 Ω的电阻构成闭合电路，线圈自身的电阻r ＝1 Ω，下列说法正确的是( )图14A ．交变电流的周期为0.2 sB ．交变电流的频率为2.5 HzC ．发电机输出电压的有效值为9 2 VD ．发电机输出的电功率为18 W 答案 BCD解析 根据u －t 图可知此交流电的周期为T ＝0.4 s ，选项A 错误；交变电流的频率为f ＝1T ＝2.5 Hz ，选项B 正确；发电机输入电压的有效值为U 有效＝U m 2＝202V ＝10 2 V ，输出电压的有效值为U 有效′＝U 有效RR ＋r ＝1029＋1×9 V ＝9 2 V ，选项C 正确；发电机输出的电功率为P ＝U 有效′2R ＝(92)29W ＝18 W ，选项D 正确．1.中性面及其特点(1)线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ最大，ΔΦΔt ＝0，e ＝0，i ＝0，电流方向将发生改变．(2)线圈平面与中性面垂直时，S∥B，Φ＝0，ΔΦΔt最大，e 最大，i 最大，电流方向不改变．(3)电流方向的改变：线圈通过中性面时，电流方向发生改变，一个周期内线圈两次通过中性面，因此电流的方向改变两次．2．正弦式交变电流图象(从中性面位置开始计时，如图15)图15考点五变压器和远距离输电1．(多选)如图16所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，b是原线圈的中心接头，电压表V和电流表A均为理想电表，除滑动变阻器电阻R、定值电阻R0以外的其余电阻不计，从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u1＝2202sin 100πt(V)．下列说法中正确的是 ( )图16A．t＝1600s时刻，c、d两点间的电压瞬时值为110 2 VB．当单刀双掷开关与a连接时，副线圈电压的有效值为22 2 VC．单刀双掷开关与a连接时，在滑动变阻器滑片P向上移动的过程中，电压表和电流表的示数均变小D．当单刀双掷开关由a扳向b时，电压表和电流表的示数均变大答案AD解析由c、d两点间的电压瞬时值表达式u1＝2202sin 100πt(V)知，当t＝1600s时，u1＝2202sinπ6 V＝110 2 V，选项A正确；由U1U2＝n1n2得U2＝U1n2n1＝220×110V＝22 V，选项B错误；单刀双掷开关与a连接，滑片P向上移动时，电压表示数变大，选项C错误；当单刀双掷开关由a扳向b时，原线圈匝数变少，由U1U2＝n1n2可知副线圈输出总电压变大，根据闭合电路欧姆定律，副线圈的电流变大，电压表测量滑动变阻器的电压，所以电压表示数变大，D正确．2．(多选)(人教版选修3－2P50第2题改编)某发电站采用高压输电向外输送电能．若输送的总功率为P0，输电电压为U，输电导线的总电阻为R线．则下列说法正确的是( )A．输电线上的电流I线＝UR线B ．输电线上的电流I 线＝P 0UC ．输电线上损失的功率P 损＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P 0U 2·R 线D ．输电线上损失的功率P 损＝U2R 线答案 BC3．(多选)(人教版选修3－2P44第5题改编)如图17是街头变压器通过降压给用户供电的示意图．变压器的输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压不会有大的波动(可视为不变)．输出电压通过输电线输送给用户，两条输电线的总电阻用R 1表示，变阻器R 代表用户用电器的总电阻，当用电器增加时，相当于R 的阻值减小(滑动片向下移)．如果变压器上的能量损失可忽略，当用户的用电器增加时，图中各表的读数变化正确的是( )图17A ．电流表A 1的读数变小B ．电流表A 2的读数变大C ．电压表V 3的读数变小D ．电压表V 2的读数变小 答案 BC4．(多选)如图18所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，原线圈接入正弦式交变电流，电流表A 、电压表V 均为理想电表，R 是光敏电阻(其阻值随光的强度增大而减小)、L 是理想线圈、D 是灯泡．下列说法正确的是( )图18A ．若电压表V 的示数为6 V ，则输入电压的峰值为60 VB ．有光照射R 时，电流表A 的示数变大C ．若抽出L 中的铁芯，灯D 变亮D ．若输入电压的峰值保持不变，频率变大，则灯D 变亮 答案 BC解析 根据公式U 1U 2＝n 1n 2可以得到输入端电压为U 1＝60 V ，则最大值U m ＝60 2 V ，故选项A 错误；根据题意，有光照射时，电阻R 减小，则副线圈电流增大，根据I 1I 2＝n 2n 1，原线圈电流增大，故电流表A 示数增大，故选项B正确；抽出L 中的铁芯，理想线圈自感系数减小，对电流的阻碍减小，所以灯D 变亮，故选项C 正确；若输入电压的峰值保持不变，则有效值不变，匝数不变，则副线圈电压不变，频率变大，L的阻碍作用变大，故灯D 变暗，故选项D错误．1.关于理想变压器的四点说明(1)变压器不能改变直流电压．(2)变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变交变电流的频率．(3)理想变压器本身不消耗能量．(4)理想变压器基本关系中的U1、U2、I1、I2均为有效值．2．基本关系式中物理量之间的决定关系电压副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定，即U2＝n2n1U1(原制约副)功率副线圈中的功率P2由用户负载决定，原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定，即P1＝P2(副制约原)电流原线圈的电流I1由副线圈的电流I2和匝数比决定，即I1＝n2n1I2(副制约原)3.远距离输电问题(1)远距离输电示意图(如图19所示)图19(2)输电线路功率损失的计算方法①P损＝P－P′，P为输送的功率，P′为用户所得功率．②P损＝I线 2R线，I线为输电线路上的电流，R线为线路电阻．③P损＝(ΔU)2R线，ΔU为在输电线路上损失的电压，R线为线路电阻．④P损＝ΔU·I线，ΔU为在输电线路上损失的电压，I线为输电线路上的电流．专题强化练(限时：25分钟)1．(2020·湖州市高三上学期期末)现象一：傍晚用电多的时候，灯光发暗，而当夜深人静时，灯光特别明亮；现象二：在插上电炉等大功率电器时，灯光会变暗，拔掉后灯光马上亮了起来．下列说法正确的是( )A．现象一是因为夜深人静时，周围比较黑，突显出灯光特别明亮B ．现象二是因为电炉等大功率电器的电阻都比较大引起的C ．两个现象都可以用电阻定律R ＝ρLS 来解释D ．两个现象都可以用闭合电路欧姆定律来解释 答案 D解析 由于大多数用电器都是并联的，当傍晚用电多的时候或者插上电炉等功率大的用电器时，干路上的总电流会变大，这时候导线上的电压损失就会增加，当变压器输出电压一定的情况下，会使得用户得到的电压减小，所以电灯就会发暗；而当夜深人静时，用户用电器减少或者拔掉电炉等功率大的用电器时，干路上的总电流会减小，这时候导线上的电压损失就会减小，用户得到的电压增大，所以电灯就会明亮，所以两个现象都可以用闭合电路欧姆定律来解释，故D 正确，A 、B 、C 错误．2．(2020·杭州市四校联考)我国已经成为亚州最大的电动车市场，电动车的工作效率和续航问题成为电动车研究的主要方向．现在市场上常见的电动车由4个12 V 蓄电池串联供电，续航里程在40～50 km.某品牌电池标注“12 V，20 A·h”，采用这种电池的电动车充电一次大约耗电( ) A ．0.1度 B ．0.25度 C ．1度 D ．5度 答案 C解析 电动车由4个12 V 蓄电池串联供电，则充满一次电所消耗的电能W ＝nUIt ＝4×12×20×10－3kWh ＝0.96 kWh≈1度．3．一个标有“220 V,60 W”的白炽灯泡，加上的电压U 由零逐渐增大到220 V ，在此过程中，电压(U)和电流(I)的关系可用图线表示．图中给出的四个图线中，比较符合实际的是( )答案 B4．(2020·温岭市联考)如图1所示，直线OAC 为某一直流电源的总功率P 总随电流I 变化的图线，抛物线OBC 为同一直流电源内部热功率P 内随电流I 变化的图线．若A 、B 对应的横坐标为2 A ，那么线段AB 表示的功率及此时对应的外电阻是( )图1A ．2 W,0.5 ΩB ．4 W,2 ΩC ．2 W,1 ΩD ．6 W,2 Ω答案 A解析 C 点表示电源总功率，也等于电源内部的热功率，此时电路中只有内阻，由P 总＝EI ，可得E ＝3 V ，由P 内＝I 2r ，可得r ＝1 Ω，当电路电流等于2 A 时，由E ＝I(R ＋r)可得R ＝0.5 Ω，P 出＝I 2R＝2 W ，选项A 正确．5．(2020·台州市9月选考)如图2为某品牌的扫地机器人，其内部电机的电阻为0.5 Ω，额定功率为24 W ，额定工作电压为8 V ，扫地机器人的锂电池容量为9 A·h，则该机器人正常工作时( )图2A ．额定工作电流为3 AB ．额定工作电流为16 AC ．充满电后最长工作时间约为9 hD ．每秒消耗能量为128 J 答案 A6．(2020·浙江名校协作体模拟)如图3所示，有两个同种材料制成的导体，两导体为横截面为正方形的柱体，柱体高均为h ，大柱体柱截面边长为a ，小柱体柱截面边长为b ，则( )图3A ．从图示电流方向看大柱体与小柱体的电阻之比为a∶bB ．从图示电流方向看大柱体与小柱体的电阻之比为1∶1C ．若电流方向竖直向下，大柱体与小柱体的电阻之比为a∶bD ．若电流方向竖直向下，大柱体与小柱体的电阻之比为a 2∶b 2答案 B解析 从图示方向看，则根据电阻定律可知，R 1＝ρa ah ＝ρh ，R 2＝ρb bh ＝ρh ，故两电阻相等，比为1∶1，故A 错误，B 正确．若电流竖直向下，则根据电阻定律有：R 1＝ρh a 2，R 2＝ρh b 2，故R 1∶R 2＝b 2∶a 2，故C 、D 错误．7．(2020·台州市9月选考)竖直放置的一对平行金属板A 和B ，在A 极板上用绝缘线悬挂了一个带正电的小球，将平行金属板按图4所示的电路图连接．当滑动变阻器R 的滑片在a 、b 位置时，电流表的读数分别为I 1、I 2，稳定后绝缘线与左极板的夹角分别为θ1、θ2，则( )图4A ．θ1<θ2，I 1<I 2B ．θ1>θ2，I 1>I 2C ．θ1<θ2，I 1＝I 2D ．θ1＝θ2，I 1＝I 2答案 C8．(2020·浙江温州中学选考)智能手机耗电量大，移动充电宝应运而生，它是能直接给移动设备充电的储能装置，充电宝的转化率是指电源放电总量占电源容量的比值，一般在0.60～0.70之间(包括移动电源和被充电池的线路板、接头和连线的损耗)．如图5为某一款移动充电宝，其参数见下表，下列说法正确的是( )图5容量 20 000 mAh 兼容性 所有智能手机 边充边放 否保护电路 是输入 DC 5 V 2 A MAX 输出 DC 5 V 0.1 A ～2.5 A 尺寸 156*82*22mm 转换率 0.60 产品名称索扬SY10－200重量约430 gA ．充电宝充电时将电能转化为内能B ．该充电宝最多能储存能量为3.6×106J C ．该充电宝电量从零到完全充满电的时间约为2 hD ．该充电宝给电量为零、容量为3 000 mAh 的手机充电，则理论上能充满4次 答案 D解析 充电宝充电时将电能转化为化学能，不是内能，故A 错误；该充电宝的容量为q ＝20 000 mAh ＝20 000×10－3×3 600 C＝7.2×104C ，该电池的电动势为5 V ，所以充电宝储存的能量E ＝E 电动势·q＝5×7.2×104J ＝3.6×105J ，故B 错误；以2 A 的电流为用电器供电，则供电时间t ＝q I ＝7.2×1042s ＝3.6×104s ＝10 h ，故C 错误；由于充电宝的转化率是0.60，所以可释放的电能为20 000 mAh×0.6＝12 000 mAh ，给容量为3 000 mAh 的手机充电次数n ＝12 0003 000＝4次，故D 正确，故选D.9．(多选) (2020·湖州市高二上期末)如图6所示，一理想变压器的原、副线圈匝数分别为n 1＝1 400匝、n 2＝700匝，并接有一负载电阻R(阻值可变)．变压器的输入功率为P 1、输入电压为U 1、输入电流为I 1，输出功率为P 2、输出电压为U 2、输出电流为I 2，下面说法正确的是( )图6A ．P 1∶P 2＝2∶1B ．U 1∶U 2＝2∶1C ．I 1∶I 2＝2∶1D ．若R 减小，输入功率P 1增大 答案 BD解析 由于输出功率决定了输入功率，因此变压器功率关系为P 1∶P 2＝1∶1，故A 错误；电压之比等于线圈匝数之比，故U 1∶U 2＝1 400∶700＝2∶1，故B 正确；电流之比等于线圈匝数的反比，故I 1∶I 2＝1∶2，故C 错误；若R 减小，则输出电流变大，由P ＝UI 可知，输出功率变大，则输入功率一定变大，故D 正确． 10．(多选)(2020·湖州市高二上期末)发生冰冻灾害时，高压电线上会凝结成冰层，非常容易造成高压输电线压断或铁塔倾覆．为清除高压输电线上的冰层，可利用电流的热效应．若在正常供电时，高压线上输电电压为U ，输电电流为I ，热损耗功率为P ；除冰时，输电线上的热损耗功率需变为9P ，则除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变)( ) A ．输电电流为3I B ．输电电流为9I C ．输电电压为3U D ．输电电压为U3答案 AD解析 根据P 损＝I 2R 知，输电线上的热损耗功率需变为9P ，输电线的电阻不变，则输电电流变为3I ，故A 正确，B 错误．根据P ＝UI 知，输电功率不变，输电电流变为3I ，则输电电压为U3，故C 错误，D 正确．11．(多选)(2020·诸暨市期末)松下负离子电吹风机在日本国内使用时，电压为110 V ，电流为10 A ．现在把这个电吹风机带到我国来使用，因我国电压为220 V ，需要购买如图7所示的电源变压器，将220 V 电压转换成110 V 电压，变压器常用VA 或kVA 作单位来量度它的功率．假设该变压器为理想变压器，则以下说法正确的是( )图7A ．电源变压器为升压变压器B ．电源变压器的匝数比为2∶1C ．此时电源变压器的输入电流为20 AD ．此时电源变压器的输出功率为1.1 kVA 答案 BD12．(多选)仅采取下列中的某一个措施，能使如图8所示的理想变压器输出功率增加的是( )图8A ．增加负载电阻R 的阻值B ．减小负载电阻R 的阻值C ．增加副线圈的匝数n 2D ．减少原线圈的匝数n 1 答案 BCD解析 由P 出＝U 2 2R 知U 2一定时，R 减小，P 出增大，A 错误，B 正确；又U 2＝U 1n 2n 1知U 1、R 一定时，n 1减少或n 2增加，均引起U 2增加，P 出增加，C 、D 正确．13. (多选)在如图9所示的电路中，T 为一降压式自耦调压变压器，开始时灯泡L 正常发光，现在电源电压U 略降低，为使灯L 仍能正常发光，可采取的措施是( )图9A ．将自耦调压变压器的滑片P 适当上滑B ．将自耦调压变压器的滑片P 适当下滑C ．适当增大滑动变阻器R 2的阻值D ．适当减小滑动变阻器R 2的阻值 答案 AC解析 根据U U 2＝n 1n 2可得U 2＝n 2n 1·U，所以应增大n 2，故A 正确；匝数比不变，应使R 1两端电压减小，则总电流减小，所以使R 2阻值增大，故C 正确．14．(多选)如图10所示，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图象，则( )图10A ．用户用电器上交流电的频率是50 HzB ．发电机输出交流电的电压有效值是500 VC ．输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定D ．当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小 答案 AD15．(多选)(2020·嘉兴市高二上期末)如图11甲所示，在直铁棒上有两个线圈，线圈n 1＝20匝，n 2＝400匝，原线圈输入电压u 1随时间变化的图象如图乙所示，则( )图11A ．电压表读数为200 2 VB ．电压表读数为200 VC ．副线圈交流电的周期为0.02 sD ．滑动变阻器滑片向下滑动，则电路输入功率变大 答案 BCD解析 原线圈电压的有效值U 1＝1022 V ＝10 V ，根据U 1U 2＝n 1n 2，得U 2＝n 2n 1U 1＝40020×10 V ＝200 V ，故A 错误，B正确；根据图乙知原线圈交流电的周期T ＝0.02 s ，副线圈交流电的周期也为0.02 s ，故C 正确；滑动变阻器滑片向下滑动，变阻器电阻变小，根据P 2＝U 22R ，输出功率变大，输入功率等于输出功率，则电路输入功率变大，故D 正确．16．(多选)如图12甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为4∶1，b 是原线圈的中心触头，图中电表均为理想的交流电表，定值电阻R ＝10 Ω，其余电阻均不计，从某时刻开始在原线圈c 、d 两端加上如图乙所示的交变电压，则下列说法正确的是( )图12A ．当单刀双掷开关与a 连接时，电压表的示数为55 VB ．当单刀双掷开关与a 连接且t ＝0.01 s 时，电流表示数为零C ．当单刀双掷开关由a 拨向b 时，原线圈的输入功率增大D ．当单刀双掷开关由a 拨向b 时，副线圈输出电压的频率为25 Hz 答案 AC解析 原线圈电压的有效值为U 1＝U m2＝220 V ，当单刀双掷开关与a 连接时，根据U 1U 2＝n 1n 2可得副线圈的电压为U 2＝55 V ，电压表示数为55 V ，选项A 正确；在任何时刻电流表的示数都是电流的有效值，所以电流表的示数不是零，选项B 错误；当单刀双掷开关由a 拨向b 时，根据U 1U 2＝n 1n 2可得副线圈的电压为U 2＝110 V ，输出功。

直流电路与交流电路第1讲直流电路与交流电路[高考统计·定方向] (教师授课资源)(2016·全国卷Ⅱ·T17)阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E(内阻可忽略)连接成如图所示的电路。

开关S断开且电流稳定时，C所带的电荷量为Q1；闭合开关S，电流再次稳定后，C所带的电荷量为Q2。

Q1与Q2的比值为( )A.25B.12C.35D.23C[断开S和闭合S后等效电路分别如图甲、乙所示。

甲乙根据串联电路的电压与电阻成正比可得甲、乙两图中电容器两极板间的电压U1＝15E，U2＝13E，C所带的电荷量Q＝CU，则Q1∶Q2＝3∶5，选项C正确。

]1．直流电路动态分析方法(1)程序法R 局――→增大减小I 总＝ER ＋r――→减小增大U 内＝I 总r ――→减小增大U 外＝E －U 内――→增大减小确定U 支、I 支。

(2)结论法——“串反并同”(电源内阻不能忽略)“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)(如下T 1)。

(3)极限法因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑片分别滑至两个极端，使电阻最大或电阻为零去讨论。

2．功率的最值问题(1)定值电阻的功率：P 定＝I 2RR 为定值电阻，P 定只与电流有关系，当R 外最大时，I 最小，P 定最小，当R 外最小时，I最大，P 定最大。

(2)电源的输出功率：P ＝E 2R 外r ＋R 外2＝E 2R 外－r 2R 外＋4r 。

当R 外＝r 时，P 出功率最大。

(3)变化电阻的功率的最大值：利用等效思想，把除变化电阻之外的其他的定值电阻等效成电源的内阻r ′。

考向1 直流电路的动态分析1．(多选)(2019·衡水中学二模)如图所示的电路中，电源电动势为E ，内阻为r ，开关S 闭合后，平行板电容器中的带电液滴M 处于静止状态，电流表和电压表均为理想电表，则( )A ．带电液滴M 一定带正电B ．R 4的滑片向上端移动时，电流表示数减小，电压表示数增大C ．若仅将电容器下极板稍微向上平移，带电液滴M 将向上极板运动D ．若将开关S 断开，带电液滴M 将向下极板运动BC [电容器的上极板带正电，板间场强方向向下，带电液滴M 处于平衡状态，则知受到的电场力向上，带电液滴M 带负电，故A 错误。

第一部分专题四第1讲基础题——知识基础打牢1. (2022·四川自贡三诊)如图甲所示为一种自耦变压器(可视为理想变压器)的结构示意图．线圈均匀绕在圆环型铁芯上，滑动触头P在某一位置，在BC间接一个交流电压表和一个电阻R.若AB间输入图乙所示的交变电压，则( C )A．t＝2×10－2 s时，电压表的示数为零B．电阻R中电流方向每秒钟改变50次C．滑动触头P逆时针转动时，R两端的电压增大D．滑动触头P顺时针转动时，AB间输入功率增大【解析】电压表的示数是交流电的有效值，则t＝2×10－2 s时，电压表的示数不为零，选项A错误；交流电的周期为0.02 s，一个周期内电流方向改变2次，则电阻R中电流方向每秒钟改变100次，选项B错误；滑动触头P逆时针转动时，次级匝数变大，则次级电压变大，即R两端的电压增大，选项C正确；滑动触头P顺时针转动时，次级匝数减小，次级电压减小，次级消耗的功率减小，则AB间输入功率减小，选项D错误．2. (2022·四川成都三诊)发电站通过升压变压器和降压变压器给某用户端供电，发电机组输出交变电压的有效值恒定，输电线总电阻r保持不变．当用户端用电器增加后( A )A．若滑片P位置不变，则输电线上损失的功率变大B．若滑片P位置不变，则用户端电压升高C．若将滑片P上移，则用户端电压可能不变D．若将滑片P上移，则输电线上损失的功率可能减小【解析】若滑片P位置不变，当用户端用电器增加后，用户端总功率变大，发电机的输出功率增大，输电线的电流变大，ΔU＝Ir，输电线两端承担的电压变大，损耗的功率增大；发电机的输入电压不变，升压变压器、降压变压器的匝数不变，故用户端电压降低，A正确，B 错误；若将滑片P 上移，升压变压器的副线圈与原线圈的匝数比变小，发电机组输出交变电压的有效值恒定，则副线圈两端电压变小．用户端用电器使用相同功率，则输电线上的电流会更大，输电线两端承担的电压更大，损耗的功率更大，则用户端的电压更小，故C 、D 错误．3. (多选)(2022·河南押题卷)图甲是一种振动式发电机的截面图，半径r ＝0.1 m 、匝数n ＝30的线圈位于辐射状分布的磁场中，磁场的磁感线沿半径方向均匀分布，线圈所在位置的磁感应强度大小均为B ＝12πT .如图乙，施加外力使线圈沿轴线做往复运动，线圈运动的速度随时间变化的规律如图丙中正弦曲线所示．发电机通过灯泡L 后接入理想变压器，对图乙中电路供电，三个完全相同的小灯泡均正常发光，灯泡的阻值R L ＝1 Ω，电压表为理想电压表，线圈及导线电阻均不计．下列说法正确的是( AC )A ．发电机产生电动势的瞬时值为e ＝6sin 5πt (V)B ．变压器原、副线圈的匝数之比为1∶3C ．每个小灯泡正常发光时的功率为2 WD ．t ＝0.1 s 时电压表的示数为6 V【解析】 由图丙可知，线圈运动的速度最大值v m ＝2 m/s ，速度变化周期为T ＝0.4 s ，则线圈运动的速度瞬时值v ＝v m sin 2πTt ＝2sin 5πt (m/s)，发电机产生电动势的瞬时值为e ＝nB ·2πr ·v ＝6sin 5πt (V)，A 正确；设灯泡正常发光时通过灯泡的电流为I ，则通过原线圈的电流I 1＝I ，通过副线圈的电流I 2＝2I ，变压器原、副线圈的匝数之比为n 1n 2＝I 2I 1＝21，B 错误；根据能量关系可知，U 出I 1＝3I 2R L ，其中U 出＝E m 2＝62 V ＝3 2 V ，I 1＝I ，解得I ＝ 2 A ，每个小灯泡正常发光时的功率为P L ＝I 2R L ＝2 W ，C 正确；电压表示数为发电机两端电压的有效值，即电压表示数为U ＝E 2＝62V ＝3 2 V ，D 错误．故选AC. 4. (多选)(2022·四川巴中一诊)在如图所示的电路中，定值电阻R 1＝R 4＝3 kΩ，R 2＝2 kΩ，R 3＝R 5＝12 kΩ，电容器的电容C ＝6 μF，电源的电动势E ＝10 V ，内阻不计，当开关S 1闭合电流达到稳定时，处在电容器中间带电量q ＝2×10－3C 的油滴恰好保持静止，当开关S 2闭合后，则以下判断正确的是( BD )A ．电容器上极板是高电势点B ．带电油滴加速向下运动C ．a 、b 两点的电势差U ab ＝8 VD ．通过R 3的电量Q ＝4.8×10－5C【解析】 当开关S 2闭合后，由电路图可知，电容器上极板是低电势点，A 错误；当开关S 1闭合电流达到稳定时，处在电容器中油滴保持静止，而开关S 2闭合后，电容器上极板是低电势点，油滴受到的电场力方向发生变化，故可得带电油滴加速向下运动，B 正确；由电路图可知，a 、b 两点的电势差为U R 5－U R 2＝8 V －4 V ＝4 V ，C 错误；由开关S 1闭合电流达到稳定时，再到当开关S 2闭合后的过程中，通过R 3的电量为Q ＝Q 1＋Q 2＝4×6×10－6 C ＋(8－4)×6×10－6 C ＝4.8×10－5 C ，D 正确．5. (多选)(2022·天津南开二模)如图甲所示电路中，L 1为标有“4 V,2 W”字样的小灯泡，L 2、L 3为两只标有“8 V，6 W”字样的相同灯泡，变压器为理想变压器，各电表为理想电表，当ab 端接如图乙所示的交变电压时，三只灯泡均正常发光．下列说法正确的是( ACD )A ．电流表的示数为1.5 AB ．交变电压的最大值U m ＝28 VC ．变压器原、副线圈的匝数之比为3∶1D ．电压表的示数为24 V【解析】 L 2、L 3的额定电流为I 23＝P 23U 23＝34A ，所以电流表的示数为I 2＝2I 23＝1.5 A ，故A 正确；通过原线圈的电流等于L 1的额定电流，为I 1＝P 1U 1′＝0.5 A ，所以变压器原、副线圈的匝数之比为n 1n 2＝I 2I 1＝31，故C 正确；副线圈两端电压等于L 2和L 3的额定电压，为U 2＝8 V ，所以电压表的示数，即原线圈两端电压为U 1＝n 1n 2U 2＝24 V ，故D 正确；根据闭合电路的欧姆定律可得U m2－U 1′＝U 1，解得U m ＝28 2 V ，故B 错误．故选ACD.6. (多选)(2022·广西桂林模拟)在一小型交流发电机中，矩形金属线圈abcd 的面积为S ，匝数为n ，线圈总电阻为r ，在磁感应强度为B 的匀强磁场中，绕轴OO ′(从上往下看逆时针转动)以角速度ω匀速转动，从如图甲所示的位置作为计时的起点，产生的感应电动势随时间的变化关系如图乙所示，矩形线圈与阻值为R 的电阻构成闭合电路，下列说法中正确的是( AD )A ．在t 1～t 3时间内，穿过线圈的磁通量的变化量大小为2BSB ．在t 1～t 3时间内，通过电阻R 电流方向先向上然后向下C ．t 4时刻穿过线圈的磁通量的变化率大小为E 0D ．在t 1～t 3时间内，通过电阻R 的电荷量为2E 0R ＋r ω【解析】 由图乙可知t 1和t 3时刻，线圈的感应电动势都为0，可知这两个时刻穿过线圈的磁通量一正一负，大小均为BS ，故此过程穿过线圈的磁通量的变化量大小为ΔΦ＝BS －(－BS )＝2BS ，A 正确；由图乙可知，在t 1～t 3时间内，线圈中的电流方向不变，根据右手定则可知通过电阻R 电流方向始终向上，B 错误；由图乙可知，t 4时刻的感应电动势为E 0，根据法拉第电磁感应定律可得E 0＝n ΔΦΔt 可得穿过线圈的磁通量的变化率大小为ΔΦΔt ＝E 0n，C 错误；在t 1～t 3时间内，通过电阻R 的电荷量为q ＝n ΔΦR ＋r ＝2nBS R ＋r，又E 0＝nBSω，联立可得q ＝2E 0R ＋r ω，D 正确．故选AD. 7. (多选)(2022·河北秦皇岛三模)如图所示，变压器为理想变压器，原、副线圈的匝数比为2∶1，原线圈的输入端接有正弦交变电流，开关S 闭合．已知L 1、L 2、L 3是相同的电灯且灯丝的电阻不随温度变化，灯丝不会被烧断．下列说法正确的是( BD )A ．L 1、L 2中的电流之比为1∶2B ．L 1两端的电压与原线圈两端的电压之比为1∶2C ．开关S 断开后，L 1、L 2中的电流之比为1∶1D ．开关S 断开后，L 1两端的电压与原线圈两端的电压之比为1∶4【解析】 原、副线圈中的电流之比为1∶2，由于开关S 闭合时L 2与L 3并联，因此L 1、L 2中的电流之比I 1∶I 2＝1∶1，A 错误；设电灯的电阻为R ，由于原、副线圈两端的电压之比为2∶1，因此原线圈两端的电压U ＝2I 2R ，L 1两端的电压U 1＝I 1R ，结合I 1∶I 2＝1∶1，解得U 1U＝12，B 正确；开关S 断开后，L 1、L 2中的电流与线圈匝数成反比I 1′∶I 2′＝1∶2，C 错误；开关S 断开后，原线圈两端的电压U ′＝2I 2′R ，L 1两端的电压U 1′＝I 1′R ，结合I 1′∶I 2′＝1∶2解得U 1′U ′＝14，D 正确．故选BD. 8. (多选)(2022·辽宁鞍山预测)如图甲所示，理想变压器的原副线圈匝数之比n 1∶n 2＝2∶1，定值电阻R 1和R 2的阻值分别为5 Ω和3 Ω，电表均为理想交流电表，电源输出的电流如图乙所示，图中的前半周期是正弦交流的一部分，后半周期是稳恒直流的一部分，则( BD )A ．电流表示数为2 AB ．电压表示数为6 VC ．R 1的功率为10 WD ．R 2的功率为12 W【解析】 设电源输出电流的有效值即电流表示数为I 1，根据等效热值法可得I 21RT ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫i m 22RT 2＋i 2m ·RT 2，解得I 1＝ 3 A ，故A 错误；由于变压器不能对稳恒直流电进行变压，所以每个周期内有半个周期副线圈无电流，设副线圈中电流的有效值为I 2，根据等效热值法有⎝⎛⎭⎪⎫n 1n 2·i m 22RT 2＝I 22RT ，解得I 2＝2 A ，电压表示数为U 2＝I 2R 2＝6 V ，故B 正确；R 1的功率为P 1＝I 21R 1＝15 W ，故C 错误；R 2的功率为P 2＝I 22R 2＝12 W ，故D 正确．故选BD.9. (多选)(2022·湖南押题卷)如图所示在竖直平面的电路，闭合开关S 1和S 2后，带电油滴在电容器内部处于静止状态，R 1为滑动变阻器，R 2为定值电阻，二极管为理想二极管，电容器的下极板接地，则下列说法正确的是( AC )A ．滑动变阻器的滑动头P 向右滑动，油滴向上运动B ．滑动变阻器的滑动头P 向左滑动，油滴向下运动C ．极板M 向上运动，M 板的电势升高D ．断开S 2，油滴不动【解析】 滑动变阻器的滑动头P 向右滑动，则R 1阻值减小，回路电流变大，则R 2两端电压变大，则电容器要充电，此时电容器两板电压变大，场强变大，则油滴向上运动，选项A 正确；滑动变阻器的滑动头P 向左滑动，则R 1阻值变大，回路电流变小，则R 2两端电压变小，则电容器要放电，但是由于二极管的单向导电性使得电容器不能放电，则使得电容器两板电压不变，则油滴仍静止，选项B 错误；极板M 向上运动，根据C ＝εr S 4πkd可知电容器电容减小，则带电量应该减小，但是由于二极管的单向导电性使得电容器不能放电，则两板间电量不变，结合E ＝U d ＝Q Cd ＝Q εr S 4πkdd ＝4πkQ εr S 可知两板间场强不变，则根据U ＝Ed 可知，两板电势差变大，则M 板的电势升高，选项C 正确；断开S 2，则电容器两板间的电压等于电源的电动势，即电压变大，电容器充电，两板间场强变大，则油滴向上运动，选项D 错误．故选AC.10. (多选)(2022·山东威海二模)如图所示为远距离输电的原理图，升压变压器T 1、降压变压器T 2均为理想变压器，T 1、T 2的原、副线圈匝数比分别为k 1、k 2.输电线间的总电阻为R 0，可变电阻R 为用户端负载．U 1、I 1分别表示电压表V 1、电流表A 1的示数，输入电压U 保持不变，当负载电阻R 减小时，理想电压表V 2的示数变化的绝对值为ΔU ，理想电流表A 2的示数变化的绝对值为ΔI ，下列说法正确的是( BD )A ．R 0＝U 1I 1B ．R 0＝ΔU ΔI k 22C ．电压表V 1示数增大D ．电流表A 1的示数增加了ΔI k 2【解析】 设降压变压器T 2原线圈电压为U 3，副线圈电压为U 2，根据题意可知，电阻R 0两端的电压等于U R 0＝U 1－U 3，则R 0＝U 1－U 3I 1，故A 错误；设降压变压器T 2原线圈电压变化为ΔU 3，则ΔU 3ΔU ＝k 2，设降压变压器T 2原线圈电流变化为ΔI 3，则ΔI 3ΔI ＝1k 2，可得ΔI 3＝ΔI k 2，根据欧姆定律得ΔU 3＝ΔI 3R 0，即k 2ΔU ＝ΔI k 2R 0，解得R 0＝ΔU ΔIk 22，故B 、D 正确；输入电压不变，升压变压器T 1原副线圈匝数比不变，则升压变压器T 1副线圈的电压不变，电压表V 1示数不变，故C 错误．故选BD.应用题——强化学以致用11. (多选)(2022·安徽合肥预测)如图所示，理想变压器的原、副线圈分别接有R 1＝250 Ω与R 2＝10 Ω的电阻．当原线圈一侧接入u ＝311sin 100πt (V)的交流电时，两电阻消耗的功率相等，则有( AC )A ．原、副线圈的匝数比为5∶1B ．电阻R 1两端电压有效值是电阻R 2两端电压有效值的2倍C ．电阻R 2消耗的功率为48.4 WD ．1 s 内流过电阻R 2的电流方向改变200次【解析】 设原线圈电流为I 1，副线圈电流为I 2，由题意可知I 21R 1＝I 22R 2，故n 1n 2＝I 2I 1＝R 1R 2＝5，A 正确；电阻R 1两端电压有效值和电阻R 2两端电压有效值之比为U R 1U R 2＝I 1R 1I 2R 2＝5，B 错误；设原线圈输入电压为U 1，副线圈输出电压为U 2，故U 1U 2＝n 1n 2＝5，解得U 1＝5U 2，又U R 1＝I 1R 1，U 2＝I 2R 2，又因为U ＝U R 1＋U 1，外接交流电压有效值为220 V ，联立代入数据解得U 2＝110U ＝22 V ，电阻R 2消耗的功率为P ＝U 22R 2＝48.4 W ，C 正确；由题意可知，交流电的频率为f ＝ω2π＝50 Hz ，变压器不改变交流电的频率，一个周期内电流方向改变2次，故1 s 内流过电阻R 2的电流方向改变100次，D 错误．故选AC.12. (多选)(2022·湖北恩施预测)为了适应特高压输电以实现地区间电力资源的有效配置，需要对原来线路中的变压器进行调换．某输电线路可简化为如图所示，变压器均为理想变压器，调换前后发电机输出电压、输电线电阻、用户得到的电压均不变，改造后输送电压提升为原来的5倍，假设特高压输电前后输送的功率不变，下列说法正确的是( AB )A ．线路改造后升压变压器原、副线圈的匝数比改变B ．线路上电阻的功率变为原来的125C ．特高压输电后，电压损失变为原来的125D ．线路改造后用户端降压变压器匝数比不变【解析】 发电机输出电压不变，应改变升压变压器原、副线圈的匝数比，故A 项正确；根据线路上功率的损失ΔP ＝I 22r ，输送功率不变，电压提升为原来的5倍，输送的电流变为原来的15，线路电阻不变，损失的功率变为原来的125，故B 项正确；输电线上的电压损失为ΔU ＝I 2r ，输送功率为P 2＝U 2I 2则输送功率不变，电压增为原来的5倍，电流变为原来的15，损失的电压变为原来的15，故C 项错误；用户端的降压变压器改造前后输出端电压U 4不变，输入端电压U 3变大，根据U 3U 4＝n 3n 4，可得原、副线圈的匝数比一定变化，故D 项错误．故选AB.13. (多选)(2022·湖北襄阳模拟)如图所示，矩形线圈abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO ′匀速转动，线圈的电阻为R ，线圈共N 匝，理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶2，定值电阻R 1＝R ，当线圈转动的转速为n 时，电压表的示数为U ，则( ACD )A ．电流表的示数为2U RB ．从线圈转动到图示位置开始计时，线圈中产生的电动势的瞬时表达式为e ＝52U cos2πntC ．线圈在转动过程中通过线圈磁通量的最大值为52U 4Nn πD ．当线圈转动的转速为2n 时，电压表的示数为2U 【解析】 依题意有I 2＝U R 1＝U R ，I 1∶I 2＝2∶1则有I 1＝2I 2＝2U R，故A 正确；根据欧姆定律，发电机产生的感应电动势的最大值为E m ，有E m 2＝R ×I 1＋U 1，U 1U ＝12，ω＝2n π rad/s，从线圈转动到图示位置开始计时，线圈中产生的电动势的瞬时表达式为e ＝E m cos ωt ＝52U 2cos 2n πt (V)，故B 错误；依题意有，线圈在转动过程中通过线圈磁通量的最大值为Φm ，则有52U 2＝NΦm 2n π，解得Φm ＝52U 4Nn π，故C 正确；当线圈转动的转速为2n 时，线圈中产生的电动势的最大值为E m ′＝NΦm 4n π，因52U 2＝NΦm 2n π＝E m ，所以E m ′＝52U ，其有效值为5U ，假定电压表示数为U 2′，则有5U ＝I 1′R ＋U 1′＝2U 2′R 1×R ＋U 1′＝12U 2′＋2U 2′＝52U 2′，解得U 2′＝2U ，当线圈转动的转速为2n 时，电压表的示数为2U ，故D 正确．故选ACD.。

二轮复习 电磁感应中的电路和图象问题目标：1. 掌握电磁感应中的电路问题2. 掌握电磁感应中的图象问题 题型：热点题型一 电磁感应中的电路问题 例1、【2017·江苏卷】（15分）如图所示，两条相距d 的平行金属导轨位于同一水平面内，其右端接一阻值为R 的电阻．质量为m 的金属杆静置在导轨上，其左侧的矩形匀强磁场区域MNPQ 的磁感应强度大小为B 、方向竖直向下．当该磁场区域以速度v 0匀速地向右扫过金属杆后，金属杆的速度变为v ．导轨和金属杆的电阻不计，导轨光滑且足够长，杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触．求：（1）MN 刚扫过金属杆时，杆中感应电流的大小l ； （2）MN 刚扫过金属杆时，杆的加速度大小a ； （3）PQ 刚要离开金属杆时，感应电流的功率P ．【答案】（1）0Bdv I R=；（2）220B d v a mR=；（3）【变式探究】(多选)如图所示，边长为L 、不可形变的正方形导线框内有半径为r 的圆形磁场区域，其磁感应强度B 随时间t 的变化关系为B ＝kt(常量k>0)．回路中滑动变阻器R 的最大阻值为R 0，滑动片P 位于滑动变阻器中央，定值电阻R 1＝R 0、R 2＝R 02.闭合开关S ，电压表的示数为U ，不考虑虚线MN 右侧导体的感应电动势，则( )A ．R 2两端的电压为U7B ．电容器的a 极板带正电C ．滑动变阻器R 的热功率为电阻R 2的5倍D ．正方形导线框中的感应电动势为kL 2【答案】AC 【提分秘籍】1.对电源的理解：电源是将其他形式的能转化为电能的装置．在电磁感应现象里，通过导体切割磁感线和线圈磁通量的变化而使其他形式的能转化为电能．2．对电路的理解：内电路是切割磁感线的导体或磁通量发生变化的线圈，外电路由电阻、电容等电学元件组成．3．问题分类(1)确定等效电源的正负极、感应电流的方向、电势高低、电容器极板带电性质等问题． (2)根据闭合电路求解电路中的总电阻、路端电压、电功率等问题．(3)根据电磁感应中的平均感应电动势求解电路中通过的电荷量：E ＝n ΔΦΔt ，I ＝E R 总，q ＝I Δt ＝nΔΦR 总.4．解决电磁感应中的电路问题的基本步骤(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律或右手定则确定感应电动势的大小和方向及感应电流方向． (2)根据“等效电源”和电路中其他各元件的连接方式画出等效电路．(3)根据E ＝BLv 或E ＝n ΔΦΔt 结合闭合电路欧姆定律、串并联电路知识和电功率、焦耳定律等关系式联立求解．【举一反三】如图所示，在光滑水平桌面上有一边长为L 、电阻为R 的正方形导线框；在导线框右侧有一宽度为d(d>L)的条形匀强磁场区域，磁场的边界与导线框的一边平行，磁场方向竖直向下．导线框以某一初速度向右运动．t ＝0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合，随后导线框进入并通过磁场区域．下列v －t 图象中，可能正确描述上述过程的是( )【答案】D热点题型三 图象的转换例3．将一段导线绕成图甲所示的闭合回路，并固定在水平面(纸面)内．回路的ab 边置于垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ中．回路的圆环区域内有垂直纸面的磁场Ⅱ，以向里为磁场Ⅱ的正方向，其磁感应强度B 随时间t 变化的图象如图乙所示．用F 表示ab 边受到的安培力，以水平向右为F 的正方向，能正确反映F 随时间t 变化的图象是( )【解析】根据B －t 图象可知，在0～T2时间内，B －t 图线的斜率为负且为定值，根据法拉第电磁感应定律E ＝n ΔBΔt S 可知，该段时间圆环区域内感应电动势和感应电流是恒定的，由楞次定律可知，ab 中电流方向为b→a ，再由左手定则可判断ab 边受到向左的安培力，且0～T2时间内安培力恒定不变，方向与规定的正方向相反；在T2～T 时间内，B －t 图线的斜率为正且为定值，故ab 边所受安培力仍恒定不变，但方向与规定的正方向相同，综上可知，B 正确．【答案】B 【提分秘籍】1．由一种电磁感应的图象分析求解出对应的另一种电磁感应图象的问题． 2．解题关键：(1)要明确已知图象表示的物理规律和物理过程．(2)根据所求的图象和已知图象的联系，对另一图象作出正确的判断进行图象间的转换． 【举一反三】如图甲所示，在周期性变化的匀强磁场区域内有一垂直于磁场、半径为r ＝1 m 、电阻为R ＝3.14 Ω的单匝金属圆线圈，若规定逆时针方向为电流的正方向，当磁场按图乙所示的规律变化时，线圈中产生的感应电流与时间的关系图像正确的是( )【答案】B1. （2018年全国II卷）如图，在同一平面内有两根平行长导轨，导轨间存在依次相邻的矩形匀强磁场区域，区域宽度均为l,左匀速运动，线框中感应电流i随时间t变化的正确图线可能是（）A.B.C.D.【答案】D【解析】找到线框在移动过程中谁切割磁感线，并根据右手定则判断电流的方向，从而判断整个回路中总电流的方向。

第2课时 直流电路和交流电路1．纯电阻电路和非纯电阻电路的电功、电功率的比较(1)纯电阻电路：电功W ＝UIt ，电功率P ＝UI ，且电功全部转化为电热，有W ＝Q ＝UIt ＝U 2R t＝I 2Rt ，P ＝UI ＝U 2R＝I 2R . (2)非纯电阻电路：电功W ＝UIt ，电功率P ＝UI ，电热Q ＝I 2Rt ，电热功率P 热＝I 2R ，电功率大于电热功率，即W >Q ，故求电功、电功率只能用W ＝UIt 、P ＝UI ，求电热、电热功率只能用Q ＝I 2Rt 、P 热＝I 2R . 2．电源的功率和效率 (1)电源的几个功率 ①电源的总功率：P 总＝EI . ②电源内部消耗的功率：P 内＝I 2r . ③电源的输出功率：P 出＝UI ＝P 总－P 内. (2)电源的效率η＝P 出P 总×100%＝UE ×100%.3．交流电的“四值”(1)最大值E m ＝NBSω，电容器的击穿电压指最大值． (2)瞬时值(从中性面开始计时)e ＝NBSωsin ωt . (3)有效值：正弦式交流电的有效值E ＝E m2；非正弦式交流电的有效值必须根据电流的热效应，用等效的思想来求解．计算交流电路的电功、电功率和测定交流电路的电压、电流都是指有效值．(4)平均值：E ＝n ΔΦΔt ，常用来计算通过电路的电荷量．4．理想变压器的基本关系式 (1)功率关系：P 入＝P 出． (2)电压关系：U 1U 2＝n 1n 2.(3)电流关系：只有一个副线圈时I 1I 2＝n 2n 1.1．直流电路动态分析方法(1)程序法：基本思路是“部分→整体→部分”．即从阻值的变化入手，由串、并联规律判定R 总的变化情况，再由闭合电路欧姆定律判断I 总和U 端的变化情况，最后由部分电路欧姆定律及串联分压、并联分流等规律判断各部分的变化情况． (2)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)．2．变压器和远距离输电的分析技巧(1)变压器副线圈的电流和功率决定原线圈的电流和功率； (2)远距离输电问题分析的关键是求中间回路电流的大小．1．直流电路动态分析方法(1)程序法；(2)“串反并同”法；(3)极限法． 2．电容器的特点(1)只有当电容器充、放电时，电容器支路中才会有电流，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，电容器的电压为与之并联的电阻两端的电压．例1 如图1所示，汽车蓄电池与车灯、启动电动机组成的电路，蓄电池内阻为0.05 Ω，电表可视为理想电表．只接通S 1时，电流表示数为10 A ，电压表示数为12 V ，再接通S 2，启动电动机时，电流表示数变为8 A ，则此时通过启动电动机的电流是( )图1A ．2 AB ．8 AC ．50 AD ．58 A 答案 C解析 只接通S 1时，由闭合电路欧姆定律得：E ＝U ＋Ir ＝12 V ＋10×0.05 V ＝12.5 V ，R 灯＝1210 Ω＝1.2 Ω，再接通S 2后，流过电动机的电流为：I 电动机＝12.5－8×1.20.05A －8 A ＝50 A ，故选C.拓展训练1 2019年3月19日，复旦大学科研团队宣称已成功制备出具有较高电导率的砷化铌纳米带材料，据介绍该材料的电导率是石墨烯的1 000倍．电导率σ就是电阻率ρ的倒数，即σ＝1ρ.下列说法正确的是( )A ．材料的电导率越小，其导电性能越强B ．材料的电导率与材料的形状有关C ．电导率的单位是1Ω·mD ．电导率大小与温度无关 答案 C解析 材料的电导率越小，电阻率越大，则其导电性能越弱，选项A 错误；材料的电导率与材料的形状无关，选项B 错误；根据R ＝ρL S ，则σ＝1ρ＝L RS ，则电导率的单位是m Ω·m 2＝1Ω·m ，选项C 正确；导体的电阻率与温度有关，则电导率大小与温度有关，选项D 错误． 拓展训练2 (多选)如图2所示，直流电路中，R 1、R 2是定值电阻，R 3是光敏电阻，其阻值随光照增强而减小．当开关S 闭合，电容器两板间的M 点的带电液滴恰好能保持静止．现用强光照射电阻R 3时( )图2A ．电源的总功率减小B ．A 板的电势降低C ．液滴向上运动D ．电容器所带电荷量增加答案 CD解析 电路稳定时电容器两板间的电压等于R 1两端的电压，当用强光照射光敏电阻R 3时，光敏电阻的阻值变小，电路中电流增大，电源的总功率P ＝EI 变大，R 1两端间的电压增大，电容器的电压增大，板间场强增大，带电液滴所受的电场力增大，液滴向上运动，故A 错误，C 正确；电容器的电压增大，电容不变，由Q ＝CU 知，电容器所带电荷量增加，故D 正确；由于电路中的电流增大，R 1两端的电势差增大，又因为R 1下端接地，电势为零，所以R 1上端电势升高，A 板的电势也升高，故B 错误．例2如图3甲所示，一个简单的闭合电路由内、外两部分电路构成．已知内电路的电源是一个化学电池，电池的正、负极附近分别存在着化学反应层，反应层中非静电力(化学作用)把正电荷从电势低处移到电势高处，在这两个地方，电势会沿电流方向“跃升”．这样整个闭合电路的电势高低变化情况如图乙所示，图乙中各点位置的高低表示电路中相应各点电势的高低，D点的高度略低于C点．若减小外电路电阻R，则下列说法正确的是()图3A．C、D两点之间的高度差将变大B．A、D两点之间的高度差和C、B两点之间的高度差之和将变小C．A、B两点之间的高度差不变D．在电子从A点经D、C移动至B点的过程中，非静电力做功将变大答案 A解析因电动势不变，减小外电路电阻R，电路中的电流增大，内电压变大，外电压减小，A、B两点的高度差为外电压，减小；C、D两点高度差类似于内电压，变大，故A正确，C错误；A与D，C与B高度差的总和为电动势，故应不变，故B错误；电子从A处经D、C至B处，非静电力做功W＝Eq，不变，故D错误．拓展训练3小雷同学家里购买了一款扫地机器人，如图4所示，小雷同学仔细检查了这个新扫地机器人，发现铭牌上标有如表所示数据，则该扫地机器人()图4主机基本参数产品尺寸345 mm*345 mm*96 mm电池14.4 V/5 200 mA·h锂电池产品质量约3.8 kg无线连接WiFi智能快连额定电压14.4 V额定功率55 WA.额定工作电流为0.25 AB．充满电后正常工作的时间为2.5 hC．电池充满电后储存的总电荷量为18 720 CD．以额定电流工作时每小时消耗能量为55 J答案 C解析由铭牌知，扫地机器人工作的额定电压为14.4 V，额定功率为55 W，则额定电流I＝5514.4A ≈3.82 A，每秒钟消耗能量W＝Pt＝55 J，A、D错误；根据电池容量5 200 mA·h知，电池充满电后储存的总电荷量Q＝5.2 A×3 600 s＝18 720 C，充满电后正常工作的时间t＝5 200×10－3 A·h3.82 A≈1.36 h，B错误，C正确．例3(多选))风电是一种清洁、绿色的可再生能源，中国的风电装机容量，目前处于世界领先地位．图5甲为风力发电的简易模型，在风力作用下，风叶带动与杆固连的永磁铁转动，磁铁下方的线圈与电压传感器相连．在某一风速时，传感器显示如图乙所示，则()图5A．磁铁的转速为10 r/sB．线圈两端电压的有效值为6 2 VC．交变电流的电压表达式为u＝12sin 5πt (V)D．该交变电流的频率为50 Hz答案BC解析电压的周期为T＝0.4 s，故磁铁的转速为n＝1T＝2.5 r/s＝f＝2.5 Hz，故A、D均错误；由题图乙可知线圈两端电压的最大值为12 V，故有效值U＝U m2＝122V＝6 2 V，故B正确；周期T＝0.4 s，故ω＝2πT＝2π0.4rad/s＝5π rad/s，故电压的表达式为u＝12sin 5πt (V)，故C正确．拓展训练4(多选)图6甲为一台小型发电机构造示意图，内阻r＝5 Ω，外电路电阻R＝95 Ω，电路中其余电阻不计．发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数n＝100.转动过程中穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按正弦规律变化，如图乙所示，(π＝3.14，2＝1.4)则()图6A．该小型发电机的电动势的最大值为200 VB．t＝3.14×10－2 s时，磁通量的变化率为2 Wb/sC．t＝3.14×10－2 s时，串联在外电路中的交流电流表的读数为2 AD．t＝3.14×10－2 s时，串联在外电路中的交流电流表的读数为1.4 A答案ABD解析从Φ－t图线可以看出，Φmax＝1.0×10－2 Wb，T＝3.14×10－2 s，ω＝2πT，感应电动势的最大值E max＝nωΦmax＝100×2π3.14×10－2×1.0×10－2 V＝200 V，故A正确；t＝3.14×10－2 s时，磁通量Φ的变化率最大，最大值为ΔΦΔt＝E maxn＝200100Wb/s＝2 Wb/s，选项B正确；串联在外电路中的交流电流表的读数为I＝E max2R＋r＝1.4 A，故C错误，D正确.1．理想变压器动态分析的两种情况(1)负载电阻不变，讨论变压器原、副线圈两端的电压、电流、电功率等随匝数比的变化情况．(2)匝数比不变，讨论变压器原、副线圈两端的电压、电流、电功率等随负载电阻的变化情况．2．理想变压器问题分析技巧(1)根据题意分清变量和不变量；(2)弄清“谁决定谁”的制约关系．对电压而言，输入决定输出；对电流、电功(率)而言，输出决定输入．3．远距离输电问题的解题关键(1)整个输电线路由三个回路组成，回路间通过变压器建立联系． (2)关键是通过分析，利用题目条件，首先求出中间回路的电流．例4 (多选)如图7甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，原线圈的输入电压u 随时间t 变化图象如图乙所示，D 为理想二极管，R 为电阻箱，当电阻箱阻值R ＝11 Ω时，下列说法正确的是( )图7A ．原线圈的输入电压频率为50 HzB ．电阻箱R 两端电压的有效值为11 VC ．电阻箱R 消耗的功率为22 WD ．若电阻箱R 阻值变小，原线圈中的电流减小 答案 AC解析 由题图可知，T ＝0.02 s ，f ＝1T ＝10.02 Hz ＝50 Hz ，故A 正确；原线圈电压的有效值为：U 1＝22022 V ＝220 V ，由变压比可知，副线圈两端的电压U 2＝22 V ，由于二极管具有单向导电性，由电流的热效应可知，U R 2R T ＝222R ·T2，解得：U R ＝11 2 V ，故B 错误；由热功率P＝U R 2R ＝(112)211 W ＝22 W 可知，电阻箱R 消耗的功率为22 W ，故C 正确；若电阻箱R 阻值变小，由于原线圈电压不变和变压器匝数比不变，所以副线圈的电压不变，所以副线圈电流变大，则原线圈电流变大，故D 错误．拓展训练5 如图8甲所示的电路中，L 1、L 2为两只“3 V 3 W ”的灯泡，变压器为理想变压器，电流表和电压表均为理想电表．当a 、b 端接如图乙所示的交变电压时，两只灯泡均正常发光．则( )图8A ．电压表的示数为3 VB ．电压表的示数为6 VC ．电流表的示数为0.2 AD ．电流表的示数为0.5 A 答案 C解析 根据题图乙可知，该正弦交变电压有效值为U 1＝3022 V ＝30 V ，电压表测的是有效值，所以电压表示数为30 V ，A 、B 错误；两灯泡均正常发光，根据串联电路功率关系，副线圈功率P 2＝2P L ＝6 W ，根据变压器输入功率等于输出功率，所以P 1＝P 2＝6 W ，且P 1＝I 1U 1，所以I 1＝P 1U 1＝630A ＝0.2 A ，所以电流表的示数为0.2 A ，C 正确，D 错误． 拓展训练6 )如图9所示，变压器为理想变压器，电流表A 1内阻不可忽略，其余的均为理想的电流表和电压表．a 、b 接在电压有效值不变的交流电源两端，R 0为定值电阻，R 为滑动变阻器．现将滑动变阻器的滑片沿c →d 的方向滑动时，则下列说法正确的是( )图9A ．电压表V 1、V 2示数不变，V 3示数变小B ．电压表V 1、V 2示数变小，V 3示数变大C ．电流表A 1、A 2的示数都增大D ．电流表A 1的示数变小，A 2的示数增大 答案 C解析 当滑动变阻器滑片从c 向d 滑动的时候，滑动变阻器接入电路的电阻减小，副线圈的总电阻减小，假设副线圈的总电压不变，则副线圈的总电流I 2＝U 2R 总增大，变压器的电流关系I 1I 2＝n 2n 1可知原线圈的总电流I 1增大，则原线圈两端的电压U 1＝U 0－I 1R A1减小，又U 1U 2＝n 1n 2可知副线圈两端的电压U 2减小，滑动变阻器两端的电压U 3＝U 2－I 2R 0减小，而电压表V 1测量的是U 1，电压表V 2测量的是U 2，电压表V 3测量的是U 3，电流表A 1测量的是I 1，电流表A 2测量的是I 2，故A 、B 、D 错误，C 正确．例5 (多选))如图10所示为远距离输电示意图，发电机的输出电压U 1及输电线的电阻、理想变压器的匝数均不变，夜幕降临当用户开启的用电器越来越多时，下列表述正确的是()图10A．升压变压器副线圈电压U2降低B．降压变压器原线圈电压U3降低C．输电线消耗的功率增大D．发电机的输出功率不变答案BC解析当用电器增多时，功率增大，降压变压器的输出电流增大，则降压变压器原线圈电流变大，输电线上的电流增大，可知输电线上的功率损失增大，C正确；发电机的输出电压U1不变，升压变压器匝数比不变，则副线圈电压U2不变，由输电线上的电压损失增大，可知降压变压器的输入电压U3减小，故A错误，B正确；发电机输出功率随用户开启的用电器增多而增加，D错误．拓展训练7(多选)某同学模拟“远距离输电”电路，将实验室提供的器材连接成了如图11所示电路．A、B为理想变压器，灯L1、L2相同且阻值不变，输电线路等效电阻为R.现保持A的输入电压不变，当开关S断开时，灯L1正常发光，则()图11A．仅闭合S，L1变暗B．仅闭合S，输电线路的发热功率变小C．仅将滑片P上移，L1变亮D．仅将滑片P上移，输电线路的发热功率变小答案AD解析闭合S，则B副线圈回路消耗功率增大，B副线圈中电流增大，B原线圈电流也增大，则R上损失的电压和功率增大，则B输入电压U B1＝U A2－IR减小，灯泡两端电压U B2减小，故灯泡会变暗，故A正确，B错误；仅将滑片P上移，A副线圈匝数减小，则A的输出电压减小，B的输入电压减小，灯泡两端电压也减小，故L1变暗，消耗功率减小，流过灯泡的电流减小，则B副线圈中电流减小，B原线圈中电流也减小，流过R的电流减小，输电线路的发热功率变小，故C错误，D正确．拓展训练8(多选)如图12所示为远距离输电的原理图，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压恒定、输电线上的电阻不变，假设用户所用用电器都是纯电阻用电器，若发现发电厂发电机输出的电流增大了，则可以判定()图12A．通过用户的电流减小了B．用户接入电路的总电阻减小了C．用户消耗的电功率减小了D．加在用户两端的电压变小了答案BD解析如果发电机输出电流增大，根据变流比可知，输送电流增大，通过用户的电流增大，A项错误；由于输电线上损失的电压增大，因此降压变压器输入、输出电压均减小，即加在用户两端的电压变小了，D项正确；由I2U2＝I22R＋(n32R用户可知，输送电流增大，是由于n4I2)R用户减小引起的，B项正确；当用户总电阻减小时，即用户所用用电器增多，用户消耗的电功率增大，C项错误．专题强化练(限时15分钟)1.在图1所示电路中，R1、R2是定值电阻，当滑动变阻器滑片向上移动时()图1A．电压表示数变大，电流表示数变小B．电压表示数变小，电流表示数变大C ．电压表示数变大，电流表示数变大D ．电压表示数变小，电流表示数变小答案 B解析 根据题意，由题图可知，电流表与滑动变阻器串联而电压表与滑动变阻器并联，当向上移动滑片时滑动变阻器接入电路的阻值变小，再根据结论“串反并同”，可知电流表示数变大而电压表示数变小，B 选项正确．2.(多选)如图2所示，曲线C 1、C 2分别是纯电阻电路中，内、外电路消耗的电功率随电流变化的图线．由该图可知下列说法中正确的是( )图2A ．两条图线的交点表示内、外电路消耗的总功率为4 WB ．电源的内电阻为1 ΩC ．电源输出功率最大值为4 WD ．电源的效率最大可达50%答案 BC解析 根据题图可以知道，曲线C 1、C 2的交点的位置，此时内、外电路的功率相等，由于内、外电路的电流是相等的，所以此时电源的内阻和外电路总电阻大小是相等的，内、外电路消耗的功率相等，总功率为8 W ，即此时电源的输出功率是最大的，由题图可知电源输出功率最大值为4 W ，所以A 错误，C 正确；根据P ＝I 2R ＝I 2r 可知，当输出功率最大时，P ＝4 W ，I ＝2 A ，所以R ＝r ＝1 Ω，所以B 正确；电源的效率η＝IU IE ×100%＝U E ×100%＝IR I (R ＋r )×100%＝R R ＋r ×100%＝11＋r R×100%，R 越大，效率越大，只当r ＝R 时，电源的效率才是50%，但不是效率的最大值，选项D 错误．3.(多选)如图3为一种直流发电机的结构示意图，直流发电机由两块永磁体、线圈和换向器组线缠绕而成．永磁体N 、S 极相对，中间区域视为匀强磁场，磁感应强度为B .线圈由N 匝导线缠绕而成，面积为S ，可绕如图所示的轴线匀速转动，角速度为ω.换向器由两个半铜环和两个电刷构成，半铜环分别与线圈中导线的两端固连，线圈和半铜环绕着轴线以相同角速度转动．电刷位置固定，作为输出端与外电路相连(图中未画出)．每当线圈转到中性面位置时，半铜环和电刷会交换接触，以保持输出电流方向不变，且交换时间极短可忽略．下列说法正确的是( )图3A ．当线圈按照图示的方向转动时，电刷a 的电势比b 的电势高B ．当线圈转到图示位置时，线圈中产生的电动势为零C ．该发电机产生电动势的最大值为NBSωD ．该发电机产生电动势的最大值是有效值的2倍答案 CD解析 线圈为等效电源，当线圈按照题图所示的方向转动时，根据右手定则知电刷a 的电势比b 的电势低，故A 错误；当线圈转到题图所示位置时，磁通量为零，但磁通量的变化率达到了最大，所以线圈中产生的电动势也达到了最大，故B 错误；发电机产生的电动势随时间变化图象如图所示，其中最大值为NBSω，且是有效值的2倍，故C 、D 正确．4．(多选)如图4所示，电路中的变压器为理想变压器，U 为正弦式交变电压，R 为变阻器，R 1、R 2是两个定值电阻，A 、V 分别是理想电流表和理想电压表，则下列说法正确的是( )图4 A ．闭合开关S ，电流表示数变大、电压表示数变小B ．闭合开关S ，电流表示数变小、电压表示数变大C ．开关S 闭合时，变阻器滑片向左移动的过程中，电流表、电压表示数均变小D ．开关S 闭合时，变阻器滑片向左移动的过程中，电流表、电压表示数均变大答案 AC解析 闭合开关S ，负载总电阻变小，变压器的输出功率增大，副线圈的电流增大，根据I 1I 2＝n 2n 1可知变压器的输入电流增大，即电流表示数变大，变阻器R 两端电压增大，根据串联分压可知变压器的输入电压减小，根据U 1U 2＝n 1n 2可知变压器的输出电压减小，电压表示数变小，故A 正确，B 错误；开关S 闭合时，变阻器滑片向左移动的过程中，变阻器R 的阻值增大，两端电压增大，根据串联分压可知变压器的输入电压减小，根据U 1U 2＝n 1n 2可知变压器的输出电压减小，电压表示数变小，根据欧姆定律可知副线圈的电流减小，根据I 1I 2＝n 2n 1可知变压器的输入电流减小，即电流表示数变小，故C 正确，D 错误．5．(多选)如图5甲所示，一理想变压器原线圈匝数n 1，副线圈匝数n 2，电流表和电压表是理想电表，副线圈接有“220 V 220 W ”的抽油烟机和“220 V 40 W ”的白炽灯，如果原线圈电压按图乙所示规律变化，抽油烟机正常工作，则下列说法正确的是( )图5A ．理想变压器原、副线圈的匝数比n 1n 2＝101B ．电流表A 2的读数为1 A ，电压表的示数为220 VC ．抽油烟机的内阻为220 ΩD ．变压器的输入功率为260 W答案 AD解析 原线圈两端电压为：U 1＝2 20022V ＝2 200 V ，抽油烟机正常工作，则副线圈两端电压U 2＝220 V ，理想变压器原、副线圈的匝数比n 1n 2＝U 1U 2＝101，故A 正确；电流表A 2的读数为：I 2＝P M U 2＋P L U 2＝220220 A ＋40220A ≈1.18 A ，电压表的示数为220 V ，故B 错误；抽油烟机正常工作时不符合欧姆定律，所以根据题中条件无法计算其内阻，故C 错误；变压器的输入功率等于输出功率，即为：P 入＝P 出＝220 W ＋40 W ＝260 W ，故D 正确．6．钳形电流表由电流互感器和电流表组合而成，常用来测量电流强度很大的电流，其原理如图6.若原线圈与副线圈的匝数比为1∶500，电流表A 的示数为1 A ，则( )图6A ．钳形电流表的钳口是电流互感器的铁芯B ．钳形电流表能够用来测量直流电的电流C ．被测电路电流的平均值为500 AD ．被测电路电流的最大值为500 A答案 A解析 钳形电流表的钳口是电流互感器的铁芯，A 正确；互感器利用的是电磁感应的互感原理，不能用于测量直流电，故B 错误；由I 2I 1＝n 1n 2得：I 1＝n 2I 2n 1＝500×11A ＝500 A ，因为电流表测的是有效值，故C 、D 错误．7．如图7甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为5∶1，电流表和电压表均为理想电表，R 是光敏电阻(其阻值随光强增大而减小)，L 是理想线圈，C 是耐压值和电容都足够大的电容器，D 是灯泡，K 是单刀双掷开关．当原线圈接入如图乙所示的正弦交流电时，下列说法正确的是( )图7A ．开关K 连通1时，电压表的示数为44 VB ．开关K 连通1时，若光照增强，电流表的示数变小C ．开关K 连通2时，灯泡D 不亮D ．开关K 连通2时，若光照增强，电压表的示数减小答案 A解析 开关K 接通1时，根据题图乙可知原线圈电压有效值为：U 1＝22022V ＝220 V ，则根据U 1U 2＝n 1n 2可以得到：U 2＝n 2n 1U 1＝15×220 V ＝44 V ，即电压表的示数为44 V ，故选项A 正确；开关K 连通1时，若光照增强，则电阻R 阻值减小，则副线圈总电阻减小，而U 2不变，则副线圈电流I 2增大，根据I 1I 2＝n 2n 1可知，原线圈电流I 1增大，即电流表的示数变大，故选项B 错误；开关K 连通2时，由于交变电流可以“通过”电容器，故灯泡D 发光，故选项C 错误；开关K 连通2时，若光照增强，则电阻R 阻值减小，但是由于原、副线圈两端的电压之间关系为U 1U 2＝n 1n 2与副线圈总电阻无关，故电压表的示数不变，故选项D 错误．。