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專題四 第一講直流電路與交流電路 考點(diǎn)一 直流電路的分析與計(jì)算 1.[考查直流電路中電壓、電流的分析] 在如圖所示電路中，閉合開關(guān)S，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向下滑動(dòng)時(shí)，三個(gè)理想電表的示數(shù)都發(fā)生變化，電表的示數(shù)分別用I、U1、U2表示。下列判斷正確的是(　　) A．I減小，U1增大　　　 　B．I減小，U2增大 C．I增大，U1增大 D．I增大，U2增大 解析：選B　閉合開關(guān)S，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向下滑動(dòng)時(shí)，變阻器接入電路的電阻增大，外電路總電阻R增大，根據(jù)閉合電路歐姆定律分析得知，干路電流I總減小，路端電壓U增大；R3的電壓等于路端電壓，則流過R3的電流I3增大；流過電流表的電流I＝I總－I3，I總減小，I3增大，I減小，R1的電壓減小，即電壓表V1的示數(shù)U1減?。浑妷罕鞻2的示數(shù)U2＝U－U1，U增大，U1減小，則U2增大。所以，I減小，U1減小，U2增大，故B正確。 2．[考查閉合電路中功率的分析] [多選]某種小燈泡的UI圖像如圖甲所示，三個(gè)完全相同的這種小燈泡連接成如圖乙所示的電路，電源的內(nèi)阻為1.0 Ω。現(xiàn)閉合開關(guān)S，理想電壓表V的示數(shù)為4.0 V，則(　　) A．外電路的總電阻為6.7 Ω B．電源的電動(dòng)勢(shì)為5.6 V C．電源消耗的熱功率為3.0 W D．電源的效率為89.3% 解析：選BD　理想電壓表V的示數(shù)為4.0 V，由UI圖像可知通過干路上的小燈泡的電流為0.6 A，通過電源的電流也為0.6 A，通過兩并聯(lián)小燈泡的電流均為0.3 A，兩端電壓為1.0 V，依據(jù)閉合電路歐姆定律可知，電源的電動(dòng)勢(shì)為E＝4.0 V＋1.0 V＋0.6 A1.0 Ω＝5.6 V，B正確；電路的路端電壓為U0＝5.0 V，電流為I0＝0.6 A，依據(jù)部分電路歐姆定律可知外電阻總阻值為R＝ Ω≈8.3 Ω，A錯(cuò)誤；電源消耗的熱功率為Pr＝I02r＝0.36 W，C錯(cuò)誤；輸出功率為P出＝U0I0＝3.0 W，則電源的效率為η＝100%≈89.3%，D正確。 3．[考查含容電路的動(dòng)態(tài)分析] 如圖所示電路中，電流表A和電壓表V均可視為理想電表?，F(xiàn)閉合開關(guān)S后，將滑動(dòng)變阻器滑片P向左移動(dòng)，下列說法正確的是(　　) A．電流表A的示數(shù)變小，電壓表V的示數(shù)變大 B．小燈泡L變亮 C．電容器C上電荷量減少 D．電源的總功率變大 解析：選A　閉合開關(guān)S后，將滑動(dòng)變阻器滑片P向左移動(dòng)時(shí)，變阻器接入電路的電阻增大，根據(jù)閉合電路歐姆定律得知，電路中總電流I減小，則小燈泡L變暗，電流表A的示數(shù)變?。浑妷罕淼氖緮?shù)U＝E－I(RL＋r)，I減小，其他量不變，則U增大，即電壓表V的示數(shù)變大，故A正確，B錯(cuò)誤。電容器的電壓等于變阻器兩端的電壓，即等于電壓表的示數(shù)，U增大，由Q＝CU，知電容器C上的電荷量增大，故C錯(cuò)誤。電源的總功率P＝EI，I減小，則電源的總功率變小，故D錯(cuò)誤。 4．[考查純電阻電路的計(jì)算] 如圖所示電路中，電源電動(dòng)勢(shì)E＝6 V，內(nèi)阻r＝2 Ω，R1＝4 Ω，R2＝6 Ω，R3＝6 Ω。下列說法正確的是(　　) A．電阻R2中電流為 A B．電路中A、B兩點(diǎn)之間的電壓為3 V C．若在C、D間連一個(gè)理想電流表，其讀數(shù)是 A D．若在C、D間連一個(gè)理想電壓表，其讀數(shù)是4 V 解析：選C　根據(jù)閉合電路歐姆定律，電阻R2中的電流為I＝＝0.5 A，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電路中A、B兩點(diǎn)之間的電壓為UAB＝IR1＝0.54 V＝2 V，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；若在C、D間連一個(gè)理想電流表，則外電路總電阻為R＝R1＋＝7 Ω，電阻R1中的電流為I1＝＝ A，電阻R3中的電流為I3＝I1＝ A，理想電流表的讀數(shù)是 A，選項(xiàng)C正確；若在C、D間連一個(gè)理想電壓表，其測(cè)量的電壓為R2兩端的電壓，R2兩端的電壓U2＝IR2＝0.56 V＝3 V，理想電壓表的讀數(shù)是3 V，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 考點(diǎn)二 交變電流的產(chǎn)生及描述 5.[考查交變電流的產(chǎn)生] [多選]在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)匝數(shù)為150匝的閉合矩形金屬線圈，繞與磁感線垂直的固定軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過該線圈的磁通量隨時(shí)間變化規(guī)律如圖所示。設(shè)線圈總電阻為2 Ω，則(　　) A．t＝0時(shí)，線圈平面與磁感線方向垂直 B．t＝0.5 s時(shí)，線圈中的電流改變方向 C．t＝2 s時(shí)，線圈中磁通量的變化率為零 D．在2 s內(nèi)，線圈產(chǎn)生的熱量為18π2 J 解析：選BD　根據(jù)題圖可知，在t＝0時(shí)穿過線圈平面的磁通量為零，所以線圈平面平行于磁感線，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，故A錯(cuò)誤；t＝0.5 s時(shí)，線圈中磁通量最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，此時(shí)的電流改變方向，故B正確；t＝2 s時(shí)，線圈中磁通量為零，此時(shí)磁通量的變化率最大，故C錯(cuò)誤；感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em＝NBSω＝NΦmω＝1500.04 V＝6π V，有效值E＝＝3π V，根據(jù)焦耳定律可得2 s內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q＝T＝2 J＝18π2 J，故D正確。 6．[考查交變電流有效值的計(jì)算] 如圖所示電路，電阻R1與電阻R2阻值相同，都為R，和電阻R1并聯(lián)的D為理想二極管(正向電阻可看成零，反向電阻可看成無窮大)，在A、B間加一正弦交流電，該正弦交流電電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝20sin 100πt(V)，則加在R2上的電壓有效值為(　　) A．10 V　　　　　　　 　B．20 V C．15 V D．5 V 解析：選D　由二極管的單向?qū)щ娦钥芍O管導(dǎo)通時(shí)，加在R2上的電壓為電源電壓，時(shí)長(zhǎng)半個(gè)周期，最大值為20 V，二極管截止時(shí)，R1、R2串聯(lián)，則R2上的電壓為電源電壓的一半，時(shí)長(zhǎng)半個(gè)周期，最大值為10 V。由有效值的定義T＝＋，可得加在R2上的電壓有效值為U＝5 V，選項(xiàng)D正確。 7.[考查交變電流平均值的應(yīng)用] [多選]如圖所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形單匝線圈abcd，電阻為r，外電路的電阻為R，過ab的中點(diǎn)和cd的中點(diǎn)的連線OO′恰好位于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界線上，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，若線圈從圖示位置開始，以角速度ω繞軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，以下判斷正確的是(　　) A．圖示位置線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，其值為Em＝BL2ω B．閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝BL2ωsin ωt C．線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180的過程中，流過電阻R的電荷量為q＝ D．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q＝ 解析：選CD　如題圖所示，圖示位置為中性面，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；線圈的有效面積為正方形面積的一半，故閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝BL2ωsin ωt，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180的過程中，根據(jù)q＝，ΔΦ＝BS有效＋BS有效＝BL2，可得流過電阻R的電荷量為q＝，選項(xiàng)C正確；線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q＝I2RT＝2R＝，選項(xiàng)D正確。 8．[考查交變電流的四值比較] [多選]小型交流發(fā)電機(jī)中，矩形金屬線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與時(shí)間呈正弦函數(shù)關(guān)系，如圖所示。不計(jì)線圈的電阻。下列說法正確的是(　　) A．產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝20sin 8πt(V) B．若與一個(gè)R＝10 Ω的電阻構(gòu)成閉合回路，交變電流的有效值為 A C．若將此電動(dòng)勢(shì)加在電容為C＝1 μF的電容器上，則該電容器的耐壓值應(yīng)不小于10 V D．若該交流發(fā)電機(jī)的線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的速度增大到原來的2倍，則產(chǎn)生的交變電流的電動(dòng)勢(shì)的最大值增大為40 V 解析：選BD　由題圖可知，交變電流的電動(dòng)勢(shì)的最大值Em＝20 V，交變電流的電動(dòng)勢(shì)的周期為T＝0.25 s，頻率為f＝＝4 Hz，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω＝2πf＝8π rad/s，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝Emsin ωt＝20sin 8πt(V)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；交變電流的電動(dòng)勢(shì)的有效值為E＝＝10 V，由閉合電路歐姆定律得交變電流的有效值為I＝＝ A，選項(xiàng)B正確；若將此電動(dòng)勢(shì)加在電容器上，電容器的耐壓值應(yīng)不小于電動(dòng)勢(shì)最大值，即不小于20 V，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由交變電流的電動(dòng)勢(shì)最大值表達(dá)式Em＝NBSω可知，若該交流發(fā)電機(jī)的線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的速度增大到原來的2倍，則產(chǎn)生的交變電流的電動(dòng)勢(shì)的最大值增大到原來的2倍，為40 V，選項(xiàng)D正確。 考點(diǎn)三 理想變壓器的規(guī)律及應(yīng)用 9.[考查負(fù)載變化引起的動(dòng)態(tài)分析問題] [多選]每到夜深人靜的時(shí)候我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)燈泡比睡覺前要亮，其原因在于大家都在用電時(shí)，用電器較多。利用如圖所示電路模擬輸電線路，開關(guān)的閉合或者斷開模擬用戶的變化，原線圈輸入50 Hz的220 V交流電。下列分析正確的是(　　) A．定值電阻相當(dāng)于輸電線電阻 B．開關(guān)閉合，燈泡L1兩端電壓升高 C．開關(guān)閉合，原線圈輸入功率增大 D．開關(guān)斷開，副線圈電壓增大 解析：選AC　原、副線圈匝數(shù)和電壓成正比，由于匝數(shù)比值不變，原線圈輸入電壓也不變，所以副線圈電壓不會(huì)變化，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。家庭電路用電器之間為并聯(lián)關(guān)系，用戶較多時(shí)，并聯(lián)支路增多，相當(dāng)于開關(guān)閉合，而與之串聯(lián)的定值電阻，實(shí)際是等效輸電線的電阻，選項(xiàng)A正確。開關(guān)閉合副線圈總電阻變小，總電流變大，定值電阻分電壓增多，并聯(lián)電壓變小，即燈泡L1兩端電壓減小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。副線圈電壓不變電流增大，副線圈電功率增大，根據(jù)能量守恒，原線圈電功率也增大，選項(xiàng)C正確。 10．[考查原、副線圈匝數(shù)比變化引起的動(dòng)態(tài)分析問題] [多選]如圖所示，可調(diào)理想變壓器原線圈接交流電，副線圈通過滑動(dòng)觸頭P可改變其匝數(shù)。下列說法正確的是(　　) A．僅增大R的阻值，通過燈泡L的電流將變大 B．僅增大R的阻值，通過燈泡L的電流將變小 C．僅將滑動(dòng)觸頭P向下滑動(dòng)，燈泡L兩端的電壓將變大 D．僅將滑動(dòng)觸頭P向下滑動(dòng)，燈泡L兩端的電壓將變小 解析：選BD　僅增大電阻R時(shí)，由于匝數(shù)不變，輸出電壓不變，則由歐姆定律可知，通過燈泡的電流變小，故A錯(cuò)誤，B正確；滑動(dòng)觸頭P向下滑動(dòng)時(shí)，輸出端匝數(shù)減小，則輸出電壓變小，燈泡兩端的電壓變小，故C錯(cuò)誤，D正確。 11．[考查原線圈含負(fù)載的動(dòng)態(tài)分析問題] 一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為3∶1，原線圈與小燈泡D串聯(lián)后，接入一正弦交流電源，電源電壓的有效值恒定；副線圈電路中連接可變電阻R和電流表，電流表內(nèi)阻不計(jì)，如圖所示。若改變R的阻值，使電流表的示數(shù)變?yōu)樵瓉淼膬杀丁t(　　) A．小燈泡D的亮度變暗 B．副線圈的電壓變小 C．R的阻值大于原來的一半 D．變壓器的輸入功率變?yōu)樵瓉淼膬杀? 解析：選B　因電流表的示數(shù)變?yōu)樵瓉淼膬杀?，即副線圈中電流變?yōu)樵瓉淼膬杀?，則原線圈中電流也變?yōu)樵瓉淼膬杀叮葱襞軩的亮度變亮，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；因燈泡D兩端的電壓變大，可知變壓器原線圈中電壓減小，副線圈中電壓也減小，R的阻值小于原來的一半，選項(xiàng)B正確，C錯(cuò)誤；原線圈中電流變?yōu)樵瓉淼膬杀?，但是原線圈中電壓減小，則變壓器的輸入功率小于原來的兩倍，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 考點(diǎn)四 遠(yuǎn)距離輸電問題 12.[考查計(jì)算輸電線路的功率損耗問題] [多選]在遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，輸送的電功率為P，輸電電壓為U，所用輸電導(dǎo)線的電阻率為ρ，橫截面積為S，兩地的距離為L(zhǎng)，輸電線上損耗的電功率為P1，用戶得到的電功率為P2。下列關(guān)于P1和P2的表達(dá)式中正確的是(　　) A．P2＝P B．P2＝P－ C．P1＝ D．P1＝ 解析：選AC　輸電線上的電流I＝，輸電導(dǎo)線的電阻R＝ρ，輸電線上損耗的電功率P1＝I2R＝，用戶得到的電功率P2＝P－P1＝P，選項(xiàng)A、C正確。 13．[考查輸送電壓一定的動(dòng)態(tài)分析問題] 如圖為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，n1、n2和n3、n4分別是升、降壓變壓器的原、副線圈，已知發(fā)電機(jī)的輸出電壓一定。用電高峰時(shí)，某同學(xué)發(fā)現(xiàn)當(dāng)他家的大功率電器開啟后，家中的白熾燈變暗。下列說法正確的是(　　) A．該同學(xué)家開啟大功率電器后，輸電線上損失的功率減小 B．若減小降壓變壓器原線圈n3的匝數(shù)，可能會(huì)使白熾燈正常發(fā)光 C．若減小降壓變壓器副線圈n4的匝數(shù)，可能會(huì)使白熾燈正常發(fā)光 D．若減小升壓變壓器副線圈n2的匝數(shù)，可能會(huì)使白熾燈正常發(fā)光 解析：選B　用電高峰時(shí)，開啟大功率電器，用戶用電的總功率增加，升壓變壓器和降壓變壓器的原、副線圈電流都要增加，輸電線上功率損失P損＝I22R增大，故A錯(cuò)誤；若減小降壓變壓器原線圈n3的匝數(shù)，根據(jù)＝可知U4增大，根據(jù)P＝可知可能會(huì)使白熾燈正常發(fā)光，故B正確；若減小降壓變壓器副線圈n4的匝數(shù)，根據(jù)＝可知U4減小，根據(jù)P＝可知使白熾燈更暗，故C錯(cuò)誤；若減小升壓變壓器副線圈n2的匝數(shù)，根據(jù)＝可知U2減小，根據(jù)I＝可知輸送電流增大，輸電線上損失電壓增大，功率損失增大，降壓變壓器的原、副線圈的電壓減小，使白熾燈更暗，故D錯(cuò)誤。 14．[考查輸送功率一定的動(dòng)態(tài)分析問題] 如圖甲所示為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，變壓器均為理想變壓器，升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶100，其輸入交流電壓的變化規(guī)律如圖乙所示，遠(yuǎn)距離輸電線的總電阻為50 Ω。降壓變壓器右側(cè)部分為火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)原理圖，其中R1為一定值電阻，R2為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器，當(dāng)溫度升高時(shí)其阻值變小，電壓表V可以顯示加在報(bào)警器兩端的電壓(報(bào)警器未畫出)。未出現(xiàn)火警時(shí)，升壓變壓器的輸入功率為660 kW。下列說法中正確的是(　　) A．0.01 s時(shí)刻，電壓表的示數(shù)是0 B．未出現(xiàn)火警時(shí)，遠(yuǎn)距離輸電線路損耗的功率為45 kW C．當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時(shí)，電壓表V的示數(shù)變大 D．當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時(shí)，輸電線上的電流變小 解析：選B　電壓表的讀數(shù)是交流電的有效值，則0.01 s時(shí)刻，電壓表的示數(shù)不為零，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；升壓變壓器輸入端電壓有效值為220 V，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比知，副線圈兩端電壓為22 000 V，所以輸電線中的電流I＝＝ A＝30 A，輸電線損失的電壓ΔU＝IR＝3050 V＝1 500 V，輸電線路損耗功率ΔP＝ΔUI＝1 50030 W＝45 kW，故B正確；當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時(shí)其阻值減小，降壓變壓器副線圈中電流增大，定值電阻的分壓增大，所以電壓表V的示數(shù)減小，故C錯(cuò)誤；當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時(shí)，副線圈電流增大，根據(jù)電流與匝數(shù)成反比知輸電線上的電流增大，故D錯(cuò)誤。 釋疑4大考點(diǎn) 考點(diǎn)一　直流電路的分析與計(jì)算 直流電路中動(dòng)態(tài)變化主要是通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片改變電阻的大小，或者通過開關(guān)閉合與斷開改變電路結(jié)構(gòu)，或者電路中有光敏電阻、熱敏電阻阻值發(fā)生變化時(shí)，電路中各個(gè)部分的電流、電壓和電功率都會(huì)隨之發(fā)生變化，解決此類問題時(shí)注意應(yīng)用程序法分析動(dòng)態(tài)變化，并用好“串反并同”結(jié)論進(jìn)行快速判斷。直流電路的計(jì)算問題，高考很少單獨(dú)考查，常在實(shí)驗(yàn)題中結(jié)合其他知識(shí)考查圖像問題的分析與計(jì)算 。需要考生學(xué)會(huì)靈活變通。 (一)理清直流電路知識(shí)體系 (二)掌握動(dòng)態(tài)變化判斷方法 1．直流電路動(dòng)態(tài)變化的程序判斷法 遵循“局部—整體—部分”的思路，按以下步驟分析： 2．直流電路動(dòng)態(tài)變化的直觀判斷法 利用下面兩個(gè)結(jié)論直觀地得到結(jié)論： (1)任一電阻R阻值增大，必引起該電阻中電流I的減小和該電阻兩端電壓U的增大。 (2)任一電阻R阻值增大，必將引起與之并聯(lián)的支路中電流I并的增大和與之串聯(lián)的各電路電壓U串的減小。 (三)用好兩類元件電學(xué)特性 1．含容電路中，電路穩(wěn)定后，電容器兩極板間的電壓等于該支路兩端的電壓，如診斷卷第3題，電容器并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器兩端，其電壓等于R2兩端的電壓。如果電容器兩端的電壓升高，電容器充電，電壓降低，電容器放電。 2．電路中串聯(lián)理想電流表時(shí)，理想電流表測(cè)的是該支路中的電流；電路中串聯(lián)理想電壓表時(shí)，則與理想電壓表串聯(lián)的電阻中的電流可認(rèn)為等于零，電阻兩端的電壓為零；電路中并聯(lián)理想電壓表時(shí)，理想電壓表測(cè)的是與理想電壓表并聯(lián)的電阻兩端的電壓。如診斷卷第4題，若在C、D間連一個(gè)理想電壓表，可視為開路，電壓表測(cè)量的是R2兩端的電壓。 [題點(diǎn)全練] 1.[多選](2018河北石家莊二模)在如圖所示的電路中，R0為定值電阻，R為光敏電阻(光照減弱時(shí)阻值增大)，C為電容器?，F(xiàn)減弱對(duì)光敏電阻R光照的強(qiáng)度，下列說法正確的是(　　) A．電流表的示數(shù)減小 B．電容器C的電荷量增大 C．電壓表的示數(shù)變小 D．電源內(nèi)部消耗的功率變大 解析：選AB　減弱對(duì)光敏電阻R光照的強(qiáng)度，R阻值增大，根據(jù)閉合電路歐姆定律可得路端電壓增大，即電壓表示數(shù)增大，總電流減小，即電流表示數(shù)減小，電容器兩端的電壓增大，根據(jù)C＝以及C不變，U增大可得Q增大，電源內(nèi)部消耗的電功率P＝I2r，I減小，內(nèi)阻不變，所以P減小，故A、B正確。 2．[多選](2019屆高三湖南師大附中模擬)節(jié)能的LED燈越來越普及，而驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光需要恒流源。如圖所示，電路中的電壓表、電流表都是理想電表，電源是一個(gè)恒流源(該恒流源輸出的電流大小和方向都不變)，在改變R2阻值的過程中，電壓表的讀數(shù)為U，電流表A的讀數(shù)為I，電流表A1的讀數(shù)為I1，電流表A2的讀數(shù)為I2，它們的變化量的絕對(duì)值分別為ΔU、ΔI、ΔI1、ΔI2。以下說法正確的是(　　) A.＝R1，＝R2 B.＝ C.＝ D．當(dāng)R2＝R1時(shí)，滑動(dòng)變阻器R2消耗的電功率最大 解析：選ABD　由部分電路的歐姆定律可知R1＝，R2＝，A正確；因?yàn)镮不變，I1的變化量與I2的變化量絕對(duì)值相等，所以B正確；因?yàn)棣＝0，所以C錯(cuò)誤；I2＝I，滑動(dòng)變阻器R2消耗的電功率P2＝I22R2＝I22，故當(dāng)R2＝R1時(shí)，R2消耗的電功率最大，D正確。 3.[多選](2018山東天成大聯(lián)考)如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，開關(guān)S閉合后，平行板電容器中的帶電液滴M處于靜止?fàn)顟B(tài)，電流表和電壓表均為理想電表，則(　　) A．帶電液滴M一定帶正電 B．R4的滑片向上端移動(dòng)時(shí)，電流表示數(shù)減小，電壓表示數(shù)增大 C．若僅將電容器下極板稍微向上平移，帶電液滴M將向上極板運(yùn)動(dòng) D．若將開關(guān)S斷開，帶電液滴M將向下極板運(yùn)動(dòng) 解析：選BC　電容器的上極板帶正電，板間場(chǎng)強(qiáng)方向向下，帶電液滴M處于平衡狀態(tài)，則知受到的電場(chǎng)力向上，帶電液滴M帶負(fù)電，故A錯(cuò)誤。R4的滑片向上端移動(dòng)時(shí)，其接入電路的電阻增大，根據(jù)“串反并同”知電流表示數(shù)減小，電壓表示數(shù)增大，所以B正確。若僅將電容器下極板稍微向上平移，因?yàn)榘彘g電壓U不變，由E＝可得E增大，所以液滴受到的電場(chǎng)力增大，液滴將向上極板運(yùn)動(dòng)，所以C正確。若將開關(guān)S斷開，電容器板間電壓增大，液滴受到的電場(chǎng)力增大，液滴將向上極板運(yùn)動(dòng)，故D錯(cuò)誤。 考點(diǎn)二　交變電流的產(chǎn)生及描述 本考點(diǎn)是對(duì)交變電流的產(chǎn)生及描述交變電流的物理量等知識(shí)的考查，常以選擇題的形式呈現(xiàn)，四個(gè)選項(xiàng)考查多個(gè)知識(shí)點(diǎn)，考生失分的原因，大多是因知識(shí)或概念的混淆。建議考生自學(xué)為主。 (一)正弦式交變電流“四值”的比較和理解 物理量 表達(dá)式 適用情況及說明 瞬時(shí)值 e＝Emsin ωt u＝Umsin ωt i＝Imsin ωt (1)從線圈位于中性面開始計(jì)時(shí) (2)可用于分析或計(jì)算線圈某時(shí)刻的受力情況 最大值 (峰值) Em＝nBSω Im＝ (1)此時(shí)線圈垂直于中性面 (2)電容器的擊穿電壓指的就是最大值 有效值 E＝ U＝ I＝ (1)計(jì)算與電流的熱效應(yīng)有關(guān)的量(如電功、電功率、電熱等) (2)電表的讀數(shù)為有效值 (3)保險(xiǎn)絲的熔斷電流為有效值 (4)電氣設(shè)備“銘牌”上所標(biāo)的工作電壓、工作電流一般都是有效值 (5)非正弦式交變電流的有效值利用電流的熱效應(yīng)計(jì)算 平均值 ＝BL ＝n ＝ 計(jì)算通過電路截面的電荷量，q＝n (二)交變電流?？嫉乃念悊栴} 1．從磁通量隨時(shí)間變化的圖像來認(rèn)識(shí)交變電流的產(chǎn)生，如診斷卷第5題，明確當(dāng)磁通量最大時(shí)，磁通量的變化率為0，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0，該位置是電流方向改變的轉(zhuǎn)換點(diǎn)；當(dāng)磁通量為零時(shí)，磁通量的變化率最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，該位置是電流強(qiáng)度增大與減小的轉(zhuǎn)換點(diǎn)。 2．求交變電流在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量，如診斷卷第6題中，二極管在導(dǎo)通時(shí)加在R2上的電壓有效值為20 V，二極管在截止時(shí)加在R2上的電壓有效值為10 V，分別求出每半個(gè)周期內(nèi)R2產(chǎn)生的熱量，然后可得到一個(gè)周期內(nèi)R2產(chǎn)生的熱量。 3．在電磁感應(yīng)和交變電流問題中，求解通過導(dǎo)體某橫截面的電荷量時(shí)，可由公式q＝n快速得出，如診斷卷第7題選項(xiàng)C。 4．涉及電容器、保險(xiǎn)絲等元件的問題，在診斷卷第8題中，電容器的耐壓值指最大值，保險(xiǎn)絲的熔斷電流指有效值，轉(zhuǎn)動(dòng)角速度變化，不僅影響交變電流的周期，根據(jù)交變電流的電動(dòng)勢(shì)的最大值表達(dá)式Em＝NBSω可知，也影響交變電流的電動(dòng)勢(shì)的最大值和有效值。 [題點(diǎn)全練] 1．(2018全國(guó)卷Ⅲ)一電阻接到方波交流電源上，在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q方；若該電阻接到正弦交流電源上，在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q正。該電阻上電壓的峰值均為u0，周期均為T，如圖所示。則Q方∶Q正等于(　　) A．1∶　　　　　　　　　 B.∶1 C．1∶2 D．2∶1 解析：選D　由焦耳定律和有效值概念知，一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生熱量Q方＝＋＝T，Q正＝T＝T＝T，故Q方∶Q正＝2∶1。 2．(2018聊城二模)一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的正弦圖像如圖甲所示。已知發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻為5.0 Ω，現(xiàn)外接一只電阻為95.0 Ω的燈泡，如圖乙所示。下列說法正確的是(　　) A．電壓表的示數(shù)為220 V B．電路中的電流方向每秒鐘改變50次 C．燈泡實(shí)際消耗的功率為484 W D．發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為24.2 J 解析：選D　由Em＝220 V，可知有效值E＝220 V，電壓表示數(shù)U＝E＝209 V，故A錯(cuò)誤；周期T＝0.02 s，每個(gè)周期交流電方向改變兩次，則1 s內(nèi)電流方向改變的次數(shù)為n＝2＝100次，故B錯(cuò)誤；燈泡實(shí)際消耗的功率P＝＝ W≠484 W，故C錯(cuò)誤；發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為Q＝t＝1 J＝24.2 J，故D正確。 3.[多選](2018齊魯名校協(xié)作體聯(lián)考)如圖所示，一矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的對(duì)稱軸OO′逆時(shí)針(俯視)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。已知線圈匝數(shù)為n，總電阻為r，ab邊長(zhǎng)為l1，ad邊長(zhǎng)為l2，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω，外電阻阻值為R，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，電流表為理想交流電流表。下列判斷正確的是(　　) A．在圖示位置，ab邊所受的安培力為F＝ B．線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過90的過程中，流過電阻R的電荷量為q＝ C．在圖示時(shí)刻，電流表的讀數(shù)為 D．在圖示位置，穿過線圈的磁通量的變化率為0 解析：選AB　矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的對(duì)稱軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，所以產(chǎn)生正弦式交變電流，圖示位置穿過線圈的磁通量的變化率最大，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)最大，其最大值Em＝nBl1l2ω，又因?yàn)镮＝，F(xiàn)＝nBIl1，所以在圖示位置ab邊所受的安培力為F＝，A正確，D錯(cuò)誤；由q＝Δt，＝，E＝n可得，線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過90的過程中，流過電阻R的電荷量為q＝，B正確；交流電表顯示的是有效值，即I＝＝，C錯(cuò)誤。 考點(diǎn)三　理想變壓器的規(guī)律及應(yīng)用 高考對(duì)本考點(diǎn)進(jìn)行考查時(shí)，常與交變電流的性質(zhì)和電路動(dòng)態(tài)變化的規(guī)律相結(jié)合。對(duì)于這類問題，需通過原、副線圈電路，綜合分析變壓器與電路的關(guān)系。需要考生學(xué)會(huì)遷移應(yīng)用。 (一)明確變壓器各物理量間的制約關(guān)系 (二)謹(jǐn)記交流電路動(dòng)態(tài)分析的注意事項(xiàng) 1．變壓器匝數(shù)不變時(shí)，變壓器的輸入、輸出電壓均不變，但變壓器原、副線圈中的電流均隨負(fù)載的變化而變化。如診斷卷第9題，變壓器輸出電壓不變，但因輸電線電阻R上消耗的電壓變化導(dǎo)致L1兩端電壓變化。 2．變壓器匝數(shù)變化時(shí)，要注意區(qū)分是原線圈還是副線圈匝數(shù)變化。如診斷卷第10題，滑片P向下移動(dòng)，副線圈匝數(shù)減小，U2變小，I2變小，D項(xiàng)正確。 3．處理理想變壓器原線圈串聯(lián)或并聯(lián)負(fù)載時(shí)應(yīng)注意：①變壓器原、副線圈間的電壓關(guān)系、電流關(guān)系與匝數(shù)關(guān)系仍然滿足變壓器原理，原線圈的輸入功率仍然等于副線圈的輸出功率；②首先需要確定原線圈所連接負(fù)載與原線圈的連接關(guān)系，若串聯(lián)，則應(yīng)從電流關(guān)系作為突破口確定匝數(shù)比和電壓關(guān)系；若并聯(lián)，則應(yīng)從電壓關(guān)系作為突破口確定匝數(shù)比和電流關(guān)系。如診斷題第11題，電源電壓等于燈泡D兩端的電壓與原線圈電壓之和。 [題點(diǎn)全練] 1.(2019屆高三江淮十校聯(lián)考)在如圖所示的理想變壓器的電路中，變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為2∶1，電阻R1＝R2，電流表和電壓表均為理想電表，若電流表的示數(shù)為0.5 A，電壓表的示數(shù)為5 V，則電阻R1的大小為(　　) A．10 Ω　　　　　　　　 B．15 Ω C．20 Ω D．25 Ω 解析：選D　設(shè)電阻R1＝R2＝R，由電壓表的示數(shù)為5 V，則副線圈電流I2＝；原線圈電流I1＝I2＝；原線圈電壓U1＝U2＝10 V；通過R1的電流IR1＝；由題意可知：＋＝0.5 A，解得R＝25 Ω，故D正確。 2．[多選](2018唐山五校聯(lián)考)如圖(a)所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝55∶4，原線圈接有交流電流表A1，副線圈電路接有交流電壓表V、交流電流表A2、滑動(dòng)變阻器R等，所有電表都是理想電表，二極管D正向電阻為零，反向電阻無窮大，燈泡L的阻值恒定。原線圈接入的交流電壓的變化規(guī)律如圖(b)所示，下列說法正確的是(　　) A．交流電壓表V的讀數(shù)為32 V B．燈泡L兩端電壓的有效值為16 V C．當(dāng)滑動(dòng)變阻器的觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，電流表A2示數(shù)減小，A1示數(shù)減小 D．由圖(b)可知交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的角速度為100 rad/s 解析：選BC　電壓表的讀數(shù)為副線圈兩端電壓的有效值，原線圈的電壓有效值為440 V，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比可知，副線圈兩端的電壓有效值為32 V，所以電壓表的讀數(shù)為32 V，所以A錯(cuò)誤；設(shè)燈泡L兩端電壓的有效值為UL，根據(jù)電流的熱效應(yīng)，則有＝T，解得UL＝16 V，故B正確；當(dāng)滑動(dòng)變阻器的觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，電阻R的阻值增大，總電阻增大，流過副線圈的電流減小，根據(jù)理想變壓器中原、副線圈的電流與匝數(shù)關(guān)系，可知流過原線圈的電流減小，故電流表A2示數(shù)減小，A1示數(shù)減小，故C正確；由題圖可得T＝0.02 s，交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的角速度為ω＝＝100π rad/s，故D錯(cuò)誤。 3.(2018煙臺(tái)模擬)一含有理想變壓器的電路如圖所示，圖中電阻R1、R2和R3的阻值分別是3 Ω、1 Ω和4 Ω，A為理想交流電流表，u為正弦交流電源，輸出電壓的有效值恒定。已知該變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為3∶1。若開關(guān)S斷開時(shí)，電流表的示數(shù)為I，則當(dāng)S閉合時(shí)，電流表的示數(shù)為(　　) A．I B．3I C．4I D．5I 解析：選C　開關(guān)斷開時(shí)電流表的示數(shù)為I，則原線圈兩端電壓為U－IR1；根據(jù)電流之比等于匝數(shù)反比可得副線圈的電流強(qiáng)度為3I，副線圈兩端電壓為3I(R2＋R3)；理 想變壓器的原、副線圈的電壓比為：(U－IR1)∶3I(R2＋R3)＝3∶1；設(shè)開關(guān)閉合時(shí)電流表的示數(shù)為I′，則原線圈兩端電壓為U－I′R1；根據(jù)電流之比等于匝數(shù)反比可得副線圈的電流強(qiáng)度為3I′，副線圈兩端電壓為3I′R2；理想變壓器的原、副線圈的電壓比為：(U－I′R1)∶3I′R2＝3∶1；聯(lián)立解得I′＝4I，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。 4．(2018天津高考)教學(xué)用發(fā)電機(jī)能夠產(chǎn)生正弦式交變電流。利用該發(fā)電機(jī)(內(nèi)阻可忽略)通過理想變壓器向定值電阻R供電，電路如圖所示，理想交流電流表A、理想交流電壓表V的讀數(shù)分別為I、U，R消耗的功率為P。若發(fā)電機(jī)線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼?，則(　　) A．R消耗的功率變?yōu)镻 B．電壓表V的讀數(shù)變?yōu)閁 C．電流表A的讀數(shù)變?yōu)?I D．通過R的交變電流頻率不變 解析：選B　發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值Em＝NBSω，其中ω＝2πn，理想變壓器的輸入電壓(有效值)U1＝，若線圈的轉(zhuǎn)速n變?yōu)樵瓉淼?，根?jù)＝，則電壓表V的讀數(shù)變?yōu)閁，通過R的電流變?yōu)樵瓉淼模琑消耗的功率變?yōu)镻，根據(jù)＝，電流表A的讀數(shù)變?yōu)镮，故B正確，A、C錯(cuò)誤；交變電流的頻率f等于線圈的轉(zhuǎn)速n，故D錯(cuò)誤。 考點(diǎn)四　遠(yuǎn)距離輸電問題 本考點(diǎn)主要考查變壓器的工作原理及遠(yuǎn)距離輸電過程中的電路計(jì)算問題，此類問題綜合性較強(qiáng)，要求有較高分析解決問題的能力。要順利解決此類問題，需熟知一個(gè)流程，抓住兩個(gè)關(guān)系，掌握兩種損耗。建議考生適當(dāng)關(guān)注。 (一)熟知一個(gè)流程 (二)抓住兩個(gè)關(guān)系 升壓變壓器T1兩端 降壓變壓器T2兩端 ＝，＝，P1＝P2 ＝，＝，P3＝P4 (三)掌握兩種損耗 1．電壓損耗：輸電線路上I2＝IR＝I3，總電阻R導(dǎo)致的電壓損耗UR＝U2－U3＝IRR。 2．功率損耗：輸電線路發(fā)熱導(dǎo)致的功率損耗PR＝P2－P3＝IR2R＝，注意PR≠。 (四)明辨兩類問題 1．輸電線上的損失功率必須與輸電線上的電流和電壓相對(duì)應(yīng)，即P損＝I線2R＝＝ΔUI線，不要把輸電線上的輸電電壓U和輸電導(dǎo)線上損失的電壓ΔU相混淆。如診斷卷第12題，不能用公式P＝計(jì)算輸電線上損失的功率，用戶得到的功率用能量守恒定律計(jì)算。 2．輸送電壓一定時(shí)，如診斷卷第13題，由于用電器增多，可知降壓變壓器的輸出電流變大，輸電線上的電流增大，電壓損耗增大，進(jìn)而分析其他物理量變化；輸送功率一定時(shí)，輸送電壓增大到原來的n倍，輸電導(dǎo)線上損耗的功率就減小到原來的。 [題點(diǎn)全練] 1．(2018江蘇高考)采用220 kV高壓向遠(yuǎn)方的城市輸電。當(dāng)輸送功率一定時(shí)，為使輸電線上損耗的功率減小為原來的，輸電電壓應(yīng)變?yōu)?　　) A．55 kV　　　　　　　　　 B．110 kV C．440 kV D．880 kV 解析：選C　輸送功率P＝UI，輸電線上損耗的功率P損＝I2r＝2r∝。當(dāng)P損減小為原來的時(shí)，輸電電壓應(yīng)變?yōu)樵瓉淼?倍。 2．[多選](2018唐山一中模擬)如圖為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，其中T1、T2為理想變壓器，r是輸電線電阻，燈泡L1、L2相同且阻值不變?，F(xiàn)保持變壓器T1的輸入電壓不變，滑片P位置不變，當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，燈L1正常發(fā)光，則(　　) A．僅閉合S，燈L1會(huì)變亮 B．僅閉合S，r消耗的功率會(huì)變大，變壓器T1的輸入功率會(huì)變大 C．僅將滑片P下移，r消耗的功率會(huì)變小 D．僅將滑片P上移，電流表示數(shù)會(huì)變小 解析：選BD　閉合S，變壓器T2副線圈回路電阻減小，T2副線圈中電流增大，T2原線圈中電流也增大，則T2輸入電壓U3＝U2－Ir減小，燈泡兩端電壓U4減小，故燈泡L1會(huì)變暗，故A錯(cuò)誤。由以上分析知T1的輸入電流增大，電壓不變，根據(jù)P＝UI知輸入功率增大，輸電線路中電流增大，r消耗的功率會(huì)變大，故B正確。僅將滑片P下移，T1副線圈匝數(shù)增大，則輸出電壓增大，T2的輸入電壓增大，燈泡L1電壓也增大，L1中電流增大，則輸電線路中電流增大，故電阻r消耗的功率增大，故C錯(cuò)誤；僅將滑片P上移，T1副線圈匝數(shù)減小，則輸出電壓減小，T2的輸入電壓減小，燈泡電壓也減小，故燈泡L1變暗，消耗功率減小，則T1輸入功率減小，電流減小，故D正確。 一、高考真題集中演練——明規(guī)律 1．(2016全國(guó)卷Ⅱ)阻值相等的四個(gè)電阻、電容器C及電池E(內(nèi)阻可忽略)連接成如圖所示電路。開關(guān)S斷開且電流穩(wěn)定時(shí)，C所帶的電荷量為Q1；閉合開關(guān)S，電流再次穩(wěn)定后，C所帶的電荷量為Q2。Q1與Q2的比值為(　　) A.　　　　　　　　　 B. C. D. 解析：選C　斷開S和閉合S后等效電路分別如圖甲、乙所示。 根據(jù)串聯(lián)電路的電壓與電阻成正比可得甲、乙兩圖中電容器兩極板間的電壓U1＝E，U2＝E，C所帶的電荷量Q＝CU，則Q1∶Q2＝3∶5，選項(xiàng)C正確。 2．[多選](2016全國(guó)卷Ⅲ)如圖，M為半圓形導(dǎo)線框，圓心為OM；N是圓心角為直角的扇形導(dǎo)線框，圓心為ON；兩導(dǎo)線框在同一豎直面(紙面)內(nèi)；兩圓弧半徑相等；過直線OMON的水平面上方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面?，F(xiàn)使線框M、N在t＝0時(shí)從圖示位置開始，分別繞垂直于紙面、且過OM和ON的軸，以相同的周期T逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則(　　) A．兩導(dǎo)線框中均會(huì)產(chǎn)生正弦交流電 B．兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的周期都等于T C．在t＝時(shí)，兩導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等 D．兩導(dǎo)線框的電阻相等時(shí)，兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的有效值也相等 解析：選BC　兩導(dǎo)線框勻速轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小不變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；導(dǎo)線框的轉(zhuǎn)動(dòng)周期為T，則感應(yīng)電流的周期也為T，選項(xiàng)B正確；在t＝時(shí)，切割磁感線的有效長(zhǎng)度相同，兩導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等，選項(xiàng)C正確；M導(dǎo)線框中一直有感應(yīng)電流，N導(dǎo)線框中只有一半時(shí)間內(nèi)有感應(yīng)電流，所以兩導(dǎo)線框的電阻相等時(shí)，感應(yīng)電流的有效值不相等，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 3.(2016全國(guó)卷Ⅰ)一含有理想變壓器的電路如圖所示，圖中電阻R1、R2和R3的阻值分別為3 Ω、1 Ω 和4 Ω，為理想交流電流表，U為正弦交流電壓源，輸出電壓的有效值恒定。當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，電流表的示數(shù)為I；當(dāng)S閉合時(shí)，電流表的示數(shù)為4I。該變壓器原、副線圈匝數(shù)比為(　　) A．2 B．3 C．4 D．5 解析：選B　設(shè)原、副線圈的匝數(shù)比為k，根據(jù)變壓器匝數(shù)比與電流成反比的關(guān)系，則原線圈電流為I時(shí)，副線圈電流為kI；原線圈電流為4I時(shí)，副線圈電流為4kI。 根據(jù)變壓器的輸入功率等于輸出功率得 UI－I2R1＝(kI)2(R2＋R3) 4UI－(4I)2R1＝(4kI)2R2 聯(lián)立兩式代入數(shù)據(jù)解得k＝3 選項(xiàng)B正確。 4.[多選](2016全國(guó)卷Ⅲ)如圖，理想變壓器原、副線圈分別接有額定電壓相同的燈泡a和b。當(dāng)輸入電壓U為燈泡額定電壓的10倍時(shí)，兩燈泡均能正常發(fā)光。下列說法正確的是(　　) A．原、副線圈匝數(shù)比為9∶1 B．原、副線圈匝數(shù)比為1∶9 C．此時(shí)a和b的電功率之比為9∶1 D．此時(shí)a和b的電功率之比為1∶9 解析：選AD　設(shè)燈泡的額定電壓為U0，輸入電壓為燈泡額定電壓的10倍時(shí)燈泡正常發(fā)光，則變壓器原線圈的輸入電壓為9U0，變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為9∶1，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由9U0Ia＝U0Ib得，流過b燈泡的電流是流過a燈泡電流的9倍，根據(jù)P＝UI，a、b燈泡的電功率之比為1∶9，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確。 5.(2015全國(guó)卷Ⅰ)一理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為3∶1，在原、副線圈的回路中分別接有阻值相同的電阻，原線圈一側(cè)接在電壓為220 V的正弦交流電源上，如圖所示。設(shè)副線圈回路中電阻兩端的電壓為U，原、副線圈回路中電阻消耗的功率的比值為k，則(　　) A．U＝66 V，k＝ B．U＝22 V，k＝ C．U＝66 V，k＝ D．U＝22 V，k＝ 解析：選A　設(shè)原、副線圈中的電流分別I1、I2，則＝＝，故k＝＝。設(shè)原線圈兩端的電壓為U1，則＝＝，故U1＝3U，而原線圈上電阻分擔(dān)的電壓為U，故＋3U＝220 V，解得U＝66 V。選項(xiàng)A正確。 二、名校模擬重點(diǎn)演練——知熱點(diǎn) 6.(2018四川綿陽三診)如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為2∶1，原線圈接有定值電阻R0，副線圈接有兩個(gè)阻值均為R的定值電阻，且R0＝2R。輸入穩(wěn)定的正弦交流電U0，下列說法正確的是(　　) A．R0與R的電壓比為2∶1 B．R0與R的電壓比為1∶1 C．R0與R消耗的電功率比為4∶1 D．R0與R消耗的電功率比為1∶4 解析：選A　設(shè)原線圈電流為I，則副線圈中電流I2＝I＝2I，則副線圈中每個(gè)電阻上的電流為I；則R0與R的電壓比為＝＝；R0與R消耗的電功率比為＝＝，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。 7.(2018東北三省四市二模)如圖所示，接于理想變壓器中的四個(gè)規(guī)格相同的燈泡都正常發(fā)光，那么，理想變壓器的匝數(shù)比n1∶n2∶n3為(　　) A．1∶1∶1　　　　　 B．3∶2∶1 C．6∶2∶1 D．2∶2∶1 解析：選B　燈泡規(guī)格相同，且全部正常發(fā)光，可知流經(jīng)每個(gè)燈泡的電流都相等，設(shè)為I，每個(gè)燈泡兩端電壓都相等，設(shè)為u，則U2＝2u，U3＝u；根據(jù)輸入功率等于輸出功率知：U1I＝U2I＋U3I，得U1＝3u，再根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比知n1∶n2∶n3＝U1∶U2∶U3＝3∶2∶1。故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。 8.(2019屆高三衡水中學(xué)模擬)電動(dòng)機(jī)的內(nèi)電阻r＝2 Ω，與R＝8 Ω的電阻串聯(lián)接在發(fā)電機(jī)線圈上，如圖所示，已知線圈面積為 m2，共100匝，線圈的電阻為2 Ω，線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝ T 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直磁感線的軸OO′以轉(zhuǎn)速n＝600 r/min勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在合上開關(guān)S后電動(dòng)機(jī)正常工作，電壓表的示數(shù)為100 V，下列說法正確的是(　　) A．電路中電流的最大值為5 A B．電路中電流的最大值為10 A C．電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率為1 000 W D．電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率為800 W 解析：選B　線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的角速度：ω＝2πn＝2π10 rad/s＝20π rad/s；線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的最大值為：Em＝NBSω＝10020π V＝200 V；有效值為：E＝＝200 V；設(shè)線圈的電阻為r′，則電路中的電流I＝＝ A＝10 A，故電路中最大電流為10 A，故A錯(cuò)誤，B正確。電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率為：P＝UI－I2r＝10010 W－1022 W＝800 W，故C、D錯(cuò)誤。 9．(2018江西重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)如圖所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，匝數(shù)為N，電阻不計(jì)的正方形線圈abcd，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞轉(zhuǎn)軸OO′以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，軸OO′垂直于磁感線，制成一臺(tái)交流發(fā)電機(jī)，它與理想變壓器的原線圈連接，變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為1∶2，二極管的正向電阻為零，反向電阻無窮大，從正方形線圈處于圖示位置開始計(jì)時(shí)，下列判斷正確的是(　　) A．交流發(fā)電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝NBωL2sin ωt B．變壓器的輸入功率與負(fù)載電阻消耗功率之比為1∶2 C．電壓表示數(shù)為NBωL2 D．若將滑動(dòng)變阻器的滑片向下滑動(dòng)，電流表的示數(shù)增大 解析：選C　從垂直于中性面位置開始計(jì)時(shí)，正方形線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝NBL2ωcos ωt，故A錯(cuò)誤；變壓器的輸入與輸出功率之比為1∶1，故B錯(cuò)誤；交流電在一個(gè)周期內(nèi)有半個(gè)周期通過二極管，原線圈交流電壓的最大值等于NBωL2，副線圈電壓最大值為Um2＝2NBωL2，根據(jù)電流的熱效應(yīng)可得＝T，解得U＝ NBωL2，故C正確；當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向下滑動(dòng)時(shí)，R增大，根據(jù)理想變壓器的變壓原理知輸出電壓即電壓表V的示數(shù)不變，電阻消耗的功率變小，故電流表示數(shù)變小，故D錯(cuò)誤。 10.(2019屆高三濟(jì)寧五校聯(lián)考)智能手機(jī)無線充電器的原理類似于變壓器，由發(fā)射器和接收器組成，分別有一發(fā)射線圈和接收線圈?，F(xiàn)將部分電路等效成如圖所示的電路圖，發(fā)射、接收線圈匝數(shù)比n1∶n2＝22∶1，接收線圈右側(cè)連接有4個(gè)理想二極管，若A、B端輸入電壓為u＝311sin 100πt(V)，下列說法中正確的是(　　) A．C端永遠(yuǎn)是負(fù)極 B．C、D端輸出電壓的有效值為10 V C．C、D端輸出的交流電頻率是50 Hz D．當(dāng)A、B端輸入恒定直流電時(shí)，C、D端輸出的也是直流電 解析：選B　當(dāng)A、B端輸入交流電時(shí)，由于二極管的作用是只允許正向的電流通過，所以C端永遠(yuǎn)是正極，D端永遠(yuǎn)是負(fù)極，所以C、D端輸出的是直流電，故A、C錯(cuò)誤。當(dāng)A、B端輸入電壓為u＝311sin 100πt(V)時(shí)，即原線圈電壓的有效值是220 V，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比得副線圈的電壓是10 V，副線圈右側(cè)連接有4個(gè)理想二極管，二極管具有單向?qū)щ娦裕瑘D中四個(gè)二極管左右兩側(cè)的正負(fù)極位置相反，所以不管交變電流方向怎樣，C、D端就相當(dāng)于接了副線圈兩端，所以C、D端輸出電壓的有效值為10 V，故B正確。當(dāng)A、B端輸入恒定直流電時(shí)，變壓器不起作用，C、D端無電流，故D錯(cuò)誤。 11．(2018山東省實(shí)驗(yàn)中學(xué)一模)如圖所示，理想變壓器原線圈接電壓為220 V的正弦交流電，開關(guān)S接1時(shí)，原、副線圈的匝數(shù)比為11∶1，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為10 Ω，電壓表和電流表均為理想電表，下列說法正確的是(　　) A．變壓器輸入功率與輸出功率之比為11∶1 B．1 min內(nèi)滑動(dòng)變阻器上產(chǎn)生的熱量為40 J C．僅將S從1撥到2，電流表示數(shù)變小 D．僅將滑動(dòng)變阻器的滑片向下滑動(dòng)，兩電表示數(shù)均減小 解析：選C　根據(jù)理想變壓器的特點(diǎn)可知，變壓器的輸入功率與輸出功率之比為1∶1，故A錯(cuò)誤；原、副線圈的電壓與匝數(shù)成正比，所以副線圈兩端電壓為U2＝U1＝220 V＝20 V，則1 min內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q＝t＝60 J＝2 400 J，故B錯(cuò)誤；若只將S從1撥到2，副線圈的電壓減小，副線圈中電流減小，原線圈中電流即電流表示數(shù)減小，故C正確；將滑動(dòng)變阻器的滑片向下滑動(dòng)，接入電路中的阻值變大，電流表的讀數(shù)變小，但對(duì)原、副線圈兩端的電壓無影響，即電壓表的讀數(shù)不變，故D錯(cuò)誤。 12.(2018河南南陽一中模擬)如圖所示，一個(gè)匝數(shù)為N＝100匝，電阻不計(jì)的線框以固定轉(zhuǎn)速50 r/s在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)，其產(chǎn)生的交流電通過一匝數(shù)比為n1∶n2＝10∶1的理想變壓器給阻值R＝20 Ω的電阻供電，已知電壓表的示數(shù)為20 V，從圖示位置開始計(jì)時(shí)，下列說法正確的是(　　) A．t＝0時(shí)刻線框內(nèi)的電流最大 B．變壓器原線圈中電流的有效值為10 A C．穿過線框平面的最大磁通量為 Wb D．理想變壓器的輸入功率為10 W 解析：選C　t＝0時(shí)刻線框在中性面位置，故感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，感應(yīng)電流為零，故A錯(cuò)誤；副線圈中的電流I2＝＝ A＝1 A，根據(jù)電流與匝數(shù)成反比，＝ ，原線圈中電流的有效值I1＝I2＝1 A＝0.1 A，故B錯(cuò)誤；根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比，原線圈兩端的電壓U1＝200 V，角速度ω＝2πn＝100π rad/s，線圈產(chǎn)生最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為200 V，由Em＝NBSω，得最大磁通量Φ＝BS＝＝＝ Wb，故C正確；理想變壓器輸出功率P2＝U2I2＝201 W＝20 W，輸入功率等于輸出功率，所以變壓器的輸入功率為20 W，故D錯(cuò)誤。 13．(2018陜西榆林模擬)圖甲為小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，矩形金屬線圈繞與磁場(chǎng)方向垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律為圖乙中的正弦曲線。已知發(fā)電機(jī)線圈的內(nèi)阻為5 Ω，外接燈泡的電阻為95 Ω，其他電阻不計(jì)，則(　　) A．t＝0.005 s時(shí)穿過線圈的磁通量最大 B．1 s內(nèi)線圈中的電流方向改變50次 C．燈泡兩端的電壓為19 V D．0～0.01 s內(nèi)通過燈泡的電荷量為零 解析：選C　由題圖乙可知t＝0.005 s時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，穿過線圈的磁通量為零，故A錯(cuò)誤；由題圖乙可知周期T＝0.02 s，線圈每轉(zhuǎn)一周，電流方向改變兩次，每秒鐘電流方向改變100次，故B錯(cuò)誤；由題圖乙可知交流電電動(dòng)勢(shì)的最大值是Em＝20 V，有效值為：E＝＝20 V，根據(jù)閉合電路的分壓特點(diǎn)得燈泡兩端的電壓為：U＝E＝20 V＝19 V，故C正確；根據(jù)q＝得，0～0.01 s時(shí)間內(nèi)通過燈泡的電荷量為q＝，Em＝BSω＝BS＝100πBS，代入數(shù)據(jù)聯(lián)立得：q＝ C，故D錯(cuò)誤。 14．(2018齊齊哈爾一模)如圖所示的理想變壓器電路中，變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1∶2，在a、b端輸入正弦交流電壓U，甲、乙、丙三個(gè)燈泡均能正常發(fā)光，且三個(gè)燈泡的額定功率相等，則下列說法正確的是(　　) A．乙燈泡的額定電流最大 B．甲燈泡的額定電壓為U C．丙燈泡的電阻最小 D．乙燈泡的額定電壓最小 解析：選B　設(shè)原線圈中電流為I1，根據(jù)電流比與變壓器匝數(shù)成反比可知，副線圈中的電流為I1，即丙燈泡的額定電流為I1，設(shè)原線圈兩端的電壓為U1，則副線圈兩端的電壓為2U1，由于三個(gè)燈泡的額定功率相等，則U甲(I乙＋I(xiàn)1)＝U1I乙＝U1I1，可見乙燈的額定電流為I1，甲燈的額定電流為I甲＝I乙＋I(xiàn)1＝2I1，A錯(cuò)誤；U甲＝U1＝U，B正確；由電阻定義式R甲＝＝，R乙＝，R丙＝＝，C錯(cuò)誤；甲燈的額定電壓最小，D錯(cuò)誤。 第二講楞次定律　法拉第電磁感應(yīng)定律 考點(diǎn)一 常見磁場(chǎng)中的電磁感應(yīng)現(xiàn)象 1.[考查直導(dǎo)線周圍磁場(chǎng)中的電磁感應(yīng)現(xiàn)象] [多選]如圖所示，兩根固定的硬質(zhì)平行直導(dǎo)線及虛線AB在同一平面內(nèi)，兩導(dǎo)線關(guān)于AB對(duì)稱，導(dǎo)線中通有大小相等、方向相同的恒定電流I，將與兩平行直導(dǎo)線位于同一平面內(nèi)的硬質(zhì)矩形金屬線框，從圖中實(shí)線位置向右平移到虛線位置的過程中，下列說法正確的是(　　) A．線框中的感應(yīng)電流先沿順時(shí)針方向后沿逆時(shí)針方向 B．線框中的感應(yīng)電流一直沿順時(shí)針方向 C．線框受到的安培力方向先向左后向右 D．線框受到的安培力方向一直向左 解析：選BD　根據(jù)安培定則和磁場(chǎng)的疊加原理判斷得知，在AB右側(cè)磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，AB左側(cè)磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。當(dāng)導(dǎo)線框位于AB左側(cè)向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)線框中的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，磁通量減小，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向；當(dāng)導(dǎo)線框經(jīng)過AB時(shí)，導(dǎo)線框中的磁場(chǎng)方向先垂直紙面向里，后垂直紙面向外，磁通量先減小，后增大，根據(jù)楞次定律，可知感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向；當(dāng)導(dǎo)線框在AB右側(cè)并向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)線框中的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，磁通量增加，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向，則可知電流方向一直為順時(shí)針方向，B正確，A錯(cuò)誤。根據(jù)楞次定律可知，線框受到的安培力的方向一定與線框的運(yùn)動(dòng)方向相反，故安培力一直向左，C錯(cuò)誤，D正確。 2．[考查地磁場(chǎng)中的電磁感應(yīng)現(xiàn)象] 如圖，沿東西方向站立的兩同學(xué)(左西右東)做“搖繩發(fā)電”實(shí)驗(yàn)：把一條長(zhǎng)導(dǎo)線的兩端連在一個(gè)靈敏電流計(jì)(零刻度在表盤中央)的兩個(gè)接線柱上，形成閉合回路，然后迅速搖動(dòng)MN這段“繩”。假設(shè)圖中情景發(fā)生在赤道處，則下列說法正確的是(　　) A．當(dāng)“繩”搖到最高點(diǎn)時(shí)，“繩”中電流最大 B．當(dāng)“繩”搖到最低點(diǎn)時(shí)，“繩”受到的安培力最大 C．當(dāng)“繩”向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，N點(diǎn)電勢(shì)比M點(diǎn)電勢(shì)高 D．搖“繩”過程中，靈敏電流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)方向不變 解析：選C　當(dāng)“繩”搖到最高點(diǎn)時(shí)，繩轉(zhuǎn)動(dòng)的速度方向與地磁場(chǎng)方向平行，不切割磁感線，感應(yīng)電流最小，故A錯(cuò)誤。當(dāng)“繩”搖到最低點(diǎn)時(shí)，繩轉(zhuǎn)動(dòng)的速度方向與地磁場(chǎng)方向平行，不切割磁感線，感應(yīng)電流最小，繩受到的安培力也最小，故B錯(cuò)誤。當(dāng)“繩”向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，地磁場(chǎng)向北，根據(jù)右手定則判斷可知，“繩”中N點(diǎn)電勢(shì)比M點(diǎn)電勢(shì)高，故C正確。在搖“繩”過程中，當(dāng)“繩”向下運(yùn)動(dòng)和向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，“繩”切割磁感線的方向不同，則感應(yīng)電流的方向不同，即靈敏電流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)方向改變，故D錯(cuò)誤。 3．[考查永磁體周圍磁場(chǎng)中的電磁感應(yīng)現(xiàn)象] [多選]有一個(gè)銅盤，與支架之間的阻力非常小，因此輕輕撥動(dòng)它，就能長(zhǎng)時(shí)間地繞軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)。如果在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)把蹄形磁鐵的兩極放在銅盤邊緣，但并不與銅盤接觸，如圖所示。下列說法正確的是(　　) A．銅盤能夠在較短的時(shí)間內(nèi)停止轉(zhuǎn)動(dòng) B．銅盤在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中磁通量將不斷減小 C．銅盤在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)將不斷減小 D．銅盤邊緣的電勢(shì)高于圓心的電勢(shì) 解析：選ACD　當(dāng)銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由于電路閉合，則有感應(yīng)電流，處于磁場(chǎng)中受到安培力作用，此力阻礙銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)，銅盤能夠在較短的時(shí)間內(nèi)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)A正確；銅盤在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中磁通量不變，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；銅盤在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，由于轉(zhuǎn)動(dòng)速度減小，則產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)將不斷減小，選項(xiàng)C正確；由右手定則可知，銅盤邊緣的電勢(shì)高于圓心的電勢(shì)，選項(xiàng)D正確。 4．[考查電磁鐵周圍磁場(chǎng)中的電磁感應(yīng)現(xiàn)象(二次感應(yīng)問題)] [多選]如圖所示，水平放置的兩光滑軌道上有可自由移動(dòng)的金屬棒PQ、MN，P