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专题四 第15课时 直流电路与交流电路课件PPT
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这是一份专题四 第15课时 直流电路与交流电路课件PPT，共60页。PPT课件主要包含了知识体系，命题规律，专题强化练，高考预测，高考题型1，直流电路的分析与计算，考向一电路基本规律，考向二电路动态分析，高考题型2，交变电流的产生等内容，欢迎下载使用。
第15课时 直流电路与交流电路
1.命题角度：(1)直流电路的分析与计算； (2)交变电流的产生与描述； (3)变压器与远距离输电.2.常考题型：选择题.
高考题型1 直流电路的分析与计算
高考题型2 交变电流的产生
高考题型3 变压器与远距离输电
直流电路动态分析的三种常用方法
例1 (多选)(2021·广东高三二模)离地面高度5.0×104 m以下的大气层可视为电阻率较大的漏电介质，假设由于雷暴对大气层的“电击”，使得离地面高度5.0×104 m处的大气层与带负电的地球表面之间形成稳定的电场，其电势差约为3×105 V.已知雷暴每秒给地球充电的电荷量约为1.8×103 C，地球表面积近似为5.0×1014 m2，则 A.该大气层的等效电阻约为600 ΩB.该大气层的平均漏电电流约为1.8×103 AC.该大气层的平均电阻率约为1.7×1012 Ω·mD.该大气层的平均电阻率约为1.7×108 Ω·m
例2 (2021·山东济宁市高三期末)如图1所示，R1、R2和R3都是定值电阻，R是滑动变阻器，V1和V2是两理想电压表，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片自图示位置向左缓慢滑动时，下列说法中正确的是 A.电压表V1示数减小B.电压表V2示数增大C.电阻R2消耗的电功率增大D.电压表V1示数的变化量ΔU1的绝对值小于电压表 V2示数的变化量ΔU2的绝对值
解析 当滑动变阻器的滑片自题图所示位置向左缓慢滑动时，R接入电路的阻值减小，总电阻减小，所以总电流变大，则内电压和R1两端的电压增大，所以R2两端的电压减小，通过R2的电流减小，根据并联电路电流的特点，通过R3这部分支路的电流变大，则R3两端的电压变大，电压表V1示数变大，R两端的电压减小，电压表V2示数减小，故A、B错误；由A、B的分析可知，通过R2的电流减小，所以电阻R2消耗的电功率减小，故C错误；
通过以上分析可知，R2两端的电压等于R3两端的电压与R两端的电压之和，R2两端的电压减小，即R3两端的电压与R两端的电压之和减小，而R3两端的电压增大，所以R两端的电压减少的值大于R3两端电压增大的值，即电压表V1示数的变化量ΔU1的绝对值小于电压表V2示数的变化量ΔU2的绝对值，故D正确.
例3 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2所示电路.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
考向三 含容电路的分析与计算
解析 S断开时等效电路图如图甲所示.
S闭合时等效电路图如图乙所示.
1.线圈通过中性面时的特点(1)穿过线圈的磁通量最大.(2)线圈中的感应电动势为零.(3)线圈每经过中性面一次，感应电流的方向改变一次.
(2)非正弦式交变电流：计算有效值时，要根据电流的热效应，即“一个周期”内“相同电阻”上产生“相同热量”，然后分段求和列式，求得有效值.
3.正弦式交流电“四值”的应用
例4 (多选)(2019·天津卷·8)单匝闭合矩形线框电阻为R，在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，穿过线框的磁通量Ф与时间t的关系图像如图3所示.下列说法正确的是
考向一 交变电流的产生及四值
例5 (2018·全国卷Ⅲ·16)一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q方；若该电阻接到正弦交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q正.该电阻上电压的峰值均为u0，周期均为T，如图4所示.则Q方∶Q正等于
1.变压器中的制约关系
2.远距离输电问题(1)理清三个回路
(3)掌握一个守恒：能量守恒关系式P1＝P损＋P3.
3.输电线路功率损失的四个表达式(1)输送功率是指升压变压器输出的功率，损失功率是指由于输电线发热而消耗的功率.两者关系是P损＝P－P′(P为输送功率，P′为用户所得功率).(2)P损＝I线2R线＝ ，I线为输电线路上的电流，ΔU为输电线路上损失的电压，R线为输电线路电阻.(3)P损＝ΔU·I线.
例6 (多选)(2020·全国卷Ⅲ·20)在图5(a)所示的交流电路中，电源电压的有效值为220 V，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R1、R2、R3均为固定电阻，R2＝10 Ω，R3＝20 Ω，各电表均为理想电表.已知电阻R2中电流i2随时间t变化的正弦曲线如图(b)所示.下列说法正确的是A.所用交流电的频率为50 Hz B.电压表的示数为100 VC.电流表的示数为1.0 AD.变压器传输的电功率为15.0 W
考向一 变压器的分析和计算
解析 根据i2－t图像可知T＝0.02 s，则所用交流电的频率f＝ ＝50 Hz，故A正确；
变压器传输的电功率P＝I22R2＋I2R3＝15.0 W，故D正确.
例7 如图6所示，理想变压器的原、副线圈匝数分别为n1、n2，且n1
向下调节滑动变阻器R3的滑动端P时，滑动变阻器的有效电阻增大，在副线圈回路中，副线圈电压U＝I(R2＋R3)，可得电压表示数将变大，故B错误；
根据 ，及变压器匝数的关系n1
1.(2021·北京市顺义区高三期末)图8甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为交流电流表.线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动.从图甲所示位置(线圈平面与磁感线平行)开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示，以下说法正确的是 A.电流表的示数为B.t＝0.02 s时，R两端的电压为零C.线圈转动的角速度为100π rad/sD.t＝0.02 s时，穿过线圈的磁通量最大
t＝0.02 s时，R两端的电压为瞬时电压，电流最大则电压也是最大，所以B错误；由题图乙可知周期T＝0.02 s，则ω＝ ＝100π rad/s，所以C正确；t＝0.02 s时，线圈平面刚好转到与磁感线平行，穿过线圈的磁通量为0，所以D错误.
2.某通信公司准备的应急供电系统如图9所示，图中T1、T2分别为理想的升压变压器和降压变压器，R表示输电线电阻，I表示电流，U表示线圈两端电压，n表示线圈的匝数，下列说法正确的是 A.如果发电机的输出功率为P， 则P＝U1I1＝U2I2＝U4I4B.若n1∶n2＝n4∶n3，则有U1＝U4C.用户消耗的功率越大，输电线 上消耗的功率越小
解析 由于输电线上损耗一部分电能，故如果发电机的输出功率为P，则P＝U1I1＝U2I2>U4I4，选项A错误；
3.(2021·山西朔州市怀仁市高三期末)一含有理想变压器的电路如图10甲所示，图中理想变压器原、副线圈匝数之比为2∶1，电阻R1和R2的阻值分别为3 Ω和10 Ω，电流表、电压表都是理想交流电表，a、b输入端输入的电流如图乙所示(t轴上方的曲线为正弦曲线的一部分)，下列说法正确的是 s时，通过电阻R1的电流为0B.电流表的示数为 AC.电压表的示数为 VD.0～0.04 s内，电阻R1产生的 焦耳热为0.48 J
解析 由题图乙可知，在0.03 s的前后，原线圈中的电流不变化，则副线圈中没有感应电流，所以通过电阻R1的瞬时电流为0，故A正确；
4.(多选)(2021·山东济南市高三期末)恒流源是一种特殊的电源，其输出的电流能始终保持不变；恒压源也是一种特殊的电源，其输出的电压能始终保持不变.如图11甲所示的电路中电源是恒流源，如图乙所示的电路中电源是恒压源，两图中的滑动变阻器滑动触头P均从最右端向最左端移动时，下列说法中正确的是A.图甲中R1的电压减小B.图乙中R1的电压减小C.图甲中流过R2的电流保持不变D.图乙中流过R2的电流保持不变
解析 题图甲中两个支路的电压始终相等，所以支路电流与电阻成反比，即I2R2＝I1(R1＋R0)且I1＋I2＝I是定值，滑动变阻器滑动触头P从最右端向最左端移动时，R0增大，可知I1减小，I2增大，R1的电压U1＝I1R1减小，故A正确，C错误；题图乙中两个支路的电压始终相等且为定值，支路电流与电阻成反比，即I2R2＝I1(R1＋R0)＝U(定值)，滑动变阻器滑动触头P从最右端向最左端移动时，R0增大，可知I1减小，I2不变，R1的电压U1＝I1R1减小，故B、D正确.
1.(多选)(2020·全国卷Ⅱ·19)特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低.我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术.假设从A处采用550 kV的超高压向B处输电，输电线上损耗的电功率为ΔP，到达B处时电压下降了ΔU.在保持A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用1 100 kV特高压输电.输电线上损耗的电功率变为ΔP′，到达B处时电压下降了ΔU′.不考虑其他因素的影响，则
2.(多选)(2021·山西吕梁市高三一模)如图1所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r.闭合开关S，将滑动变阻器R的滑片P稍向下移动，下列说法正确的是A.电压表的示数一定变大B.电流表的示数一定变大C.R2消耗的电功率一定变大D.电源的输出功率一定变小
解析 将滑动变阻器R的滑片P稍向下移动，则R接入电路的电阻阻值变大，总电阻变大，总电流减小，路端电压变大，即电压表示数变大；R1及内阻r上的电压减小，则并联支路的电压变大，通过R2的电流变大，则通过R支路的电流减小，即电流表示数减小，根据P＝I22R2可知，R2消耗的电功率一定变大；因不知道外电阻和内阻的大小关系，不能确定电源的输出功率的变化情况，故选项A、C正确，B、D错误.
3.(2021·广西桂林市秀峰区高三第一次联合调研)某交流发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动时，磁通量Φ随时间t变化的关系如图2所示，则下列说法正确的是 A.t＝0时刻，线圈平面与中性面平行B.1 s内线圈中感应电流方向改变50次C.t＝0.015 s时刻，线圈中的感应电流最大D.t＝0.01 s时刻，图像的切线斜率为40π Wb/s
解析 t＝0时刻，磁通量为0，则线圈平面与中性面垂直，所以A错误；由题图可得周期为0.02 s，一个周期内感应电流方向改变两次，则1 s内线圈中感应电流方向改变100次，所以B错误；t＝0.015 s时刻，线圈中的磁通量最大，感应电流为0，所以C错误；
4.(2021·山东德州市高三期末)如图3所示，L1和L2是不计电阻的输电线，电压互感器原、副线圈匝数比 为k1，电流互感器原、副线圈匝数比 为k2，电压表V的示数为U，电流表A的示数为I，则输电线的输送功率为
5.(2020·福建福州市3月质检)如图4甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，b是原线圈的中心抽头，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c、d两端加上如图乙所示的正弦交变电压.则下列说法中正确的是 A.当单刀双掷开关与a连接时， 电压表的示数为31.1 VB.当单刀双掷开关与b连接时， 在t＝0.01 s时刻，电流表示数为4.4 AC.当单刀双掷开关由a拨向b时，副线圈输出电压的频率变为25 HzD.当单刀双掷开关由a拨向b时，原线圈的输入功率变小
由题图乙可知，电压的最大值为311 V，交流电的周期为2×10－2 s，所以交流电的频率为f＝50 Hz，当单刀双掷开关由a拨向b时，变压器不会改变交流电的频率，所以副线圈输出电压的频率为50 Hz，故C错误；当单刀双掷开关由a拨向b时，根据变压比公式，输出电压增加，输出电流增加，故输入电流也增加，则原线圈的输入功率变大，故D错误.
6.(2020·湖北宜昌市高三年级3月统一调研测试)两个完全相同的电热器，分别通以如图5甲、乙所示的交变电流(甲图曲线为正弦曲线的一部分)，在一段相同且较长时间内，它们的发热量之比为Q1∶Q2＝4∶1，则I1∶I2等于
7.(2020·全国卷Ⅰ·17)图6(a)所示的电路中，K与L间接一智能电源，用以控制电容器C两端的电压UC.如果UC随时间t的变化如图(b)所示，则下列描述电阻R两端电压UR随时间t变化的图像中，正确的是
8.(多选)如图7甲所示，电动势为E、内阻为r的电源与R＝8 Ω的定值电阻、滑动变阻器RP、开关S组成闭合电路，已知滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路的有效阻值RP的关系如图乙所示.下列说法正确的是 B.图乙中Rx＝25 ΩC.当滑动变阻器的滑片向左移动时，R上消 耗的功率先增大后减小D.调整滑动变阻器RP的阻值可以得到该电源的最大输出功率为1.28 W
滑动变阻器的阻值为4 Ω和阻值为Rx时消耗的功率相等，则有代入数据解得Rx＝25 Ω，B项正确；
当滑动变阻器的滑片向左滑动时，其接入电路的电阻增大，则电路中电流减小，R上消耗的功率减小，C项错误；由于负载电阻大于内阻r，故当RP＝0时，电源的输出功率最大，为＝1.28 W，D项正确.
9.(多选)(2021·辽宁葫芦岛市高三期末)如图8，电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r.将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3，理想电流表A示数变化量的绝对值为ΔI，则 A.A的示数增大B.V2的示数增大C.ΔU3与ΔI的比值大于rD.ΔU1大于ΔU2
解析 滑动变阻器的滑片向下滑动，导致滑动变阻器阻值变小，由于电压表断路，定值电阻和滑动变阻器为串联，滑动变阻器阻值变小，总电阻变小，电源电动势不变，总电流变大，即电流表示数变大，选项A对.电压表V1测量定值电阻R的电压，电阻R阻值不变，总电流变大，所以电压变大即V1的示数增大；电压表V2测量定值电阻和滑动变阻器的总电压即路端电压，示数变小，选项B错.因理想电流表A示数变化量的绝对值为ΔI，则ΔU1＝ΔI×R，ΔU2＝ΔI×r，又R>r，所以ΔU1>ΔU2，选项D对.
10.(多选)(2021·山东卷·9)输电能耗演示电路如图9所示.左侧变压器原、副线圈匝数比为1∶3，输入电压为7.5 V的正弦交流电.连接两理想变压器的导线总电阻为r，负载R的阻值为10 Ω.开关S接1时，右侧变压器原、副线圈匝数比为2∶1，R上的功率为10 W；接2时，匝数比为1∶2，R上的功率为P.以下判断正确的是 A.r＝10 Ω B.r＝5 ΩC.P＝45 W D.P＝22.5 W
解析 当开关S接1时，左侧变压器副线圈两端电压U2＝3×7.5 V＝22.5 V
则右侧变压器原线圈两端的电压U3＝2U4＝2×10 V＝20 V
当开关S接2时，设右侧变压器的输电电流为I，则右侧变压器副线圈中的电流为0.5I；根据右侧变压器两边电压与匝数的关系可知
解得I＝3 A则R上的功率P＝(0.5I)2R＝22.5 W故选B、D.
11.(多选)(2021·山东德州市高三期末)如图10所示，水平向左的匀强磁场的磁感应强度大小为B，磁场中固定着两个水平放置的相同金属圆环，两金属圆环通过导线与阻值为R的电阻和理想电压表相连，两金属圆环的圆心在同一竖直线上.现有一导体棒在外力作用下以大小为ω的角速度沿金属圆环内侧逆时针(俯视)匀速转动，转动过程中导体棒始终处于竖直状态并且上下两端始终与金属圆环接触良好，导体棒的长度为L，电阻为r，金属圆环的半径为 金属圆环与导线的电阻不计，初始时导体棒在图示位置，速度与磁感线垂直.
以下说法正确的是A.导体棒每转动一周电流方向改变一次
解析 导体棒在金属圆环上转动时切割磁感线产生的瞬时感应电动势为e＝ BL2ωcs ωt，则一个周期电流方向改变两次，所以A错误；
12.(多选)(2021·河北卷·8)如图11，发电机的矩形线圈长为2L、宽为L，匝数为N，放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，理想变压器的原、副线圈匝数分别为n0、n1和n2，两个副线圈分别接有电阻R1和R2，当发电机线圈以角速度ω匀速转动时，理想电流表读数为I，不计线圈电阻，
再由欧姆定律有U2＝I2R2
解析 由题知理想电流表读数为I，则根据欧姆定律有U1＝IR1根据变压器原、副线圈电压与匝数的关系有
由于变压器为理想变压器，则有P0＝P1＋P2＝U1I＋U2I2＝I2R1＋U2I2
由于矩形线圈产生的交变电流直接输入原线圈，则有Emax＝2NBL2ω，
由于矩形线圈产生的交变电流直接输入原线圈，则发电机的功率为P0，D错误.
13.如图12所示理想变压器原、副线圈匝数比为1∶2，两端分别接有四个相同的灯泡(其电阻不随温度变化)，已知4盏灯均能发光，则L1灯实际消耗功率与其他三盏灯实际消耗功率之和的比值为 A.1∶1 B.1∶3 C.9∶1 D.3∶1
可知流过原线圈的电流为2I，因此流过灯L1的电流为3I，根据P＝I2R
第15课时 直流电路与交流电路
1.命题角度：(1)直流电路的分析与计算； (2)交变电流的产生与描述； (3)变压器与远距离输电.2.常考题型：选择题.
高考题型1 直流电路的分析与计算
高考题型2 交变电流的产生
高考题型3 变压器与远距离输电
直流电路动态分析的三种常用方法
例1 (多选)(2021·广东高三二模)离地面高度5.0×104 m以下的大气层可视为电阻率较大的漏电介质，假设由于雷暴对大气层的“电击”，使得离地面高度5.0×104 m处的大气层与带负电的地球表面之间形成稳定的电场，其电势差约为3×105 V.已知雷暴每秒给地球充电的电荷量约为1.8×103 C，地球表面积近似为5.0×1014 m2，则 A.该大气层的等效电阻约为600 ΩB.该大气层的平均漏电电流约为1.8×103 AC.该大气层的平均电阻率约为1.7×1012 Ω·mD.该大气层的平均电阻率约为1.7×108 Ω·m
例2 (2021·山东济宁市高三期末)如图1所示，R1、R2和R3都是定值电阻，R是滑动变阻器，V1和V2是两理想电压表，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片自图示位置向左缓慢滑动时，下列说法中正确的是 A.电压表V1示数减小B.电压表V2示数增大C.电阻R2消耗的电功率增大D.电压表V1示数的变化量ΔU1的绝对值小于电压表 V2示数的变化量ΔU2的绝对值
解析 当滑动变阻器的滑片自题图所示位置向左缓慢滑动时，R接入电路的阻值减小，总电阻减小，所以总电流变大，则内电压和R1两端的电压增大，所以R2两端的电压减小，通过R2的电流减小，根据并联电路电流的特点，通过R3这部分支路的电流变大，则R3两端的电压变大，电压表V1示数变大，R两端的电压减小，电压表V2示数减小，故A、B错误；由A、B的分析可知，通过R2的电流减小，所以电阻R2消耗的电功率减小，故C错误；
通过以上分析可知，R2两端的电压等于R3两端的电压与R两端的电压之和，R2两端的电压减小，即R3两端的电压与R两端的电压之和减小，而R3两端的电压增大，所以R两端的电压减少的值大于R3两端电压增大的值，即电压表V1示数的变化量ΔU1的绝对值小于电压表V2示数的变化量ΔU2的绝对值，故D正确.
例3 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2所示电路.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
考向三 含容电路的分析与计算
解析 S断开时等效电路图如图甲所示.
S闭合时等效电路图如图乙所示.
1.线圈通过中性面时的特点(1)穿过线圈的磁通量最大.(2)线圈中的感应电动势为零.(3)线圈每经过中性面一次，感应电流的方向改变一次.
(2)非正弦式交变电流：计算有效值时，要根据电流的热效应，即“一个周期”内“相同电阻”上产生“相同热量”，然后分段求和列式，求得有效值.
3.正弦式交流电“四值”的应用
例4 (多选)(2019·天津卷·8)单匝闭合矩形线框电阻为R，在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，穿过线框的磁通量Ф与时间t的关系图像如图3所示.下列说法正确的是
考向一 交变电流的产生及四值
例5 (2018·全国卷Ⅲ·16)一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q方；若该电阻接到正弦交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q正.该电阻上电压的峰值均为u0，周期均为T，如图4所示.则Q方∶Q正等于
1.变压器中的制约关系
2.远距离输电问题(1)理清三个回路
(3)掌握一个守恒：能量守恒关系式P1＝P损＋P3.
3.输电线路功率损失的四个表达式(1)输送功率是指升压变压器输出的功率，损失功率是指由于输电线发热而消耗的功率.两者关系是P损＝P－P′(P为输送功率，P′为用户所得功率).(2)P损＝I线2R线＝ ，I线为输电线路上的电流，ΔU为输电线路上损失的电压，R线为输电线路电阻.(3)P损＝ΔU·I线.
例6 (多选)(2020·全国卷Ⅲ·20)在图5(a)所示的交流电路中，电源电压的有效值为220 V，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R1、R2、R3均为固定电阻，R2＝10 Ω，R3＝20 Ω，各电表均为理想电表.已知电阻R2中电流i2随时间t变化的正弦曲线如图(b)所示.下列说法正确的是A.所用交流电的频率为50 Hz B.电压表的示数为100 VC.电流表的示数为1.0 AD.变压器传输的电功率为15.0 W
考向一 变压器的分析和计算
解析 根据i2－t图像可知T＝0.02 s，则所用交流电的频率f＝ ＝50 Hz，故A正确；
变压器传输的电功率P＝I22R2＋I2R3＝15.0 W，故D正确.
例7 如图6所示，理想变压器的原、副线圈匝数分别为n1、n2，且n1
向下调节滑动变阻器R3的滑动端P时，滑动变阻器的有效电阻增大，在副线圈回路中，副线圈电压U＝I(R2＋R3)，可得电压表示数将变大，故B错误；
根据 ，及变压器匝数的关系n1
1.(2021·北京市顺义区高三期末)图8甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为交流电流表.线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动.从图甲所示位置(线圈平面与磁感线平行)开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示，以下说法正确的是 A.电流表的示数为B.t＝0.02 s时，R两端的电压为零C.线圈转动的角速度为100π rad/sD.t＝0.02 s时，穿过线圈的磁通量最大
t＝0.02 s时，R两端的电压为瞬时电压，电流最大则电压也是最大，所以B错误；由题图乙可知周期T＝0.02 s，则ω＝ ＝100π rad/s，所以C正确；t＝0.02 s时，线圈平面刚好转到与磁感线平行，穿过线圈的磁通量为0，所以D错误.
2.某通信公司准备的应急供电系统如图9所示，图中T1、T2分别为理想的升压变压器和降压变压器，R表示输电线电阻，I表示电流，U表示线圈两端电压，n表示线圈的匝数，下列说法正确的是 A.如果发电机的输出功率为P， 则P＝U1I1＝U2I2＝U4I4B.若n1∶n2＝n4∶n3，则有U1＝U4C.用户消耗的功率越大，输电线 上消耗的功率越小
解析 由于输电线上损耗一部分电能，故如果发电机的输出功率为P，则P＝U1I1＝U2I2>U4I4，选项A错误；
3.(2021·山西朔州市怀仁市高三期末)一含有理想变压器的电路如图10甲所示，图中理想变压器原、副线圈匝数之比为2∶1，电阻R1和R2的阻值分别为3 Ω和10 Ω，电流表、电压表都是理想交流电表，a、b输入端输入的电流如图乙所示(t轴上方的曲线为正弦曲线的一部分)，下列说法正确的是 s时，通过电阻R1的电流为0B.电流表的示数为 AC.电压表的示数为 VD.0～0.04 s内，电阻R1产生的 焦耳热为0.48 J
解析 由题图乙可知，在0.03 s的前后，原线圈中的电流不变化，则副线圈中没有感应电流，所以通过电阻R1的瞬时电流为0，故A正确；
4.(多选)(2021·山东济南市高三期末)恒流源是一种特殊的电源，其输出的电流能始终保持不变；恒压源也是一种特殊的电源，其输出的电压能始终保持不变.如图11甲所示的电路中电源是恒流源，如图乙所示的电路中电源是恒压源，两图中的滑动变阻器滑动触头P均从最右端向最左端移动时，下列说法中正确的是A.图甲中R1的电压减小B.图乙中R1的电压减小C.图甲中流过R2的电流保持不变D.图乙中流过R2的电流保持不变
解析 题图甲中两个支路的电压始终相等，所以支路电流与电阻成反比，即I2R2＝I1(R1＋R0)且I1＋I2＝I是定值，滑动变阻器滑动触头P从最右端向最左端移动时，R0增大，可知I1减小，I2增大，R1的电压U1＝I1R1减小，故A正确，C错误；题图乙中两个支路的电压始终相等且为定值，支路电流与电阻成反比，即I2R2＝I1(R1＋R0)＝U(定值)，滑动变阻器滑动触头P从最右端向最左端移动时，R0增大，可知I1减小，I2不变，R1的电压U1＝I1R1减小，故B、D正确.
1.(多选)(2020·全国卷Ⅱ·19)特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低.我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术.假设从A处采用550 kV的超高压向B处输电，输电线上损耗的电功率为ΔP，到达B处时电压下降了ΔU.在保持A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用1 100 kV特高压输电.输电线上损耗的电功率变为ΔP′，到达B处时电压下降了ΔU′.不考虑其他因素的影响，则
2.(多选)(2021·山西吕梁市高三一模)如图1所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r.闭合开关S，将滑动变阻器R的滑片P稍向下移动，下列说法正确的是A.电压表的示数一定变大B.电流表的示数一定变大C.R2消耗的电功率一定变大D.电源的输出功率一定变小
解析 将滑动变阻器R的滑片P稍向下移动，则R接入电路的电阻阻值变大，总电阻变大，总电流减小，路端电压变大，即电压表示数变大；R1及内阻r上的电压减小，则并联支路的电压变大，通过R2的电流变大，则通过R支路的电流减小，即电流表示数减小，根据P＝I22R2可知，R2消耗的电功率一定变大；因不知道外电阻和内阻的大小关系，不能确定电源的输出功率的变化情况，故选项A、C正确，B、D错误.
3.(2021·广西桂林市秀峰区高三第一次联合调研)某交流发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动时，磁通量Φ随时间t变化的关系如图2所示，则下列说法正确的是 A.t＝0时刻，线圈平面与中性面平行B.1 s内线圈中感应电流方向改变50次C.t＝0.015 s时刻，线圈中的感应电流最大D.t＝0.01 s时刻，图像的切线斜率为40π Wb/s
解析 t＝0时刻，磁通量为0，则线圈平面与中性面垂直，所以A错误；由题图可得周期为0.02 s，一个周期内感应电流方向改变两次，则1 s内线圈中感应电流方向改变100次，所以B错误；t＝0.015 s时刻，线圈中的磁通量最大，感应电流为0，所以C错误；
4.(2021·山东德州市高三期末)如图3所示，L1和L2是不计电阻的输电线，电压互感器原、副线圈匝数比 为k1，电流互感器原、副线圈匝数比 为k2，电压表V的示数为U，电流表A的示数为I，则输电线的输送功率为
5.(2020·福建福州市3月质检)如图4甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，b是原线圈的中心抽头，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c、d两端加上如图乙所示的正弦交变电压.则下列说法中正确的是 A.当单刀双掷开关与a连接时， 电压表的示数为31.1 VB.当单刀双掷开关与b连接时， 在t＝0.01 s时刻，电流表示数为4.4 AC.当单刀双掷开关由a拨向b时，副线圈输出电压的频率变为25 HzD.当单刀双掷开关由a拨向b时，原线圈的输入功率变小
由题图乙可知，电压的最大值为311 V，交流电的周期为2×10－2 s，所以交流电的频率为f＝50 Hz，当单刀双掷开关由a拨向b时，变压器不会改变交流电的频率，所以副线圈输出电压的频率为50 Hz，故C错误；当单刀双掷开关由a拨向b时，根据变压比公式，输出电压增加，输出电流增加，故输入电流也增加，则原线圈的输入功率变大，故D错误.
6.(2020·湖北宜昌市高三年级3月统一调研测试)两个完全相同的电热器，分别通以如图5甲、乙所示的交变电流(甲图曲线为正弦曲线的一部分)，在一段相同且较长时间内，它们的发热量之比为Q1∶Q2＝4∶1，则I1∶I2等于
7.(2020·全国卷Ⅰ·17)图6(a)所示的电路中，K与L间接一智能电源，用以控制电容器C两端的电压UC.如果UC随时间t的变化如图(b)所示，则下列描述电阻R两端电压UR随时间t变化的图像中，正确的是
8.(多选)如图7甲所示，电动势为E、内阻为r的电源与R＝8 Ω的定值电阻、滑动变阻器RP、开关S组成闭合电路，已知滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路的有效阻值RP的关系如图乙所示.下列说法正确的是 B.图乙中Rx＝25 ΩC.当滑动变阻器的滑片向左移动时，R上消 耗的功率先增大后减小D.调整滑动变阻器RP的阻值可以得到该电源的最大输出功率为1.28 W
滑动变阻器的阻值为4 Ω和阻值为Rx时消耗的功率相等，则有代入数据解得Rx＝25 Ω，B项正确；
当滑动变阻器的滑片向左滑动时，其接入电路的电阻增大，则电路中电流减小，R上消耗的功率减小，C项错误；由于负载电阻大于内阻r，故当RP＝0时，电源的输出功率最大，为＝1.28 W，D项正确.
9.(多选)(2021·辽宁葫芦岛市高三期末)如图8，电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r.将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3，理想电流表A示数变化量的绝对值为ΔI，则 A.A的示数增大B.V2的示数增大C.ΔU3与ΔI的比值大于rD.ΔU1大于ΔU2
解析 滑动变阻器的滑片向下滑动，导致滑动变阻器阻值变小，由于电压表断路，定值电阻和滑动变阻器为串联，滑动变阻器阻值变小，总电阻变小，电源电动势不变，总电流变大，即电流表示数变大，选项A对.电压表V1测量定值电阻R的电压，电阻R阻值不变，总电流变大，所以电压变大即V1的示数增大；电压表V2测量定值电阻和滑动变阻器的总电压即路端电压，示数变小，选项B错.因理想电流表A示数变化量的绝对值为ΔI，则ΔU1＝ΔI×R，ΔU2＝ΔI×r，又R>r，所以ΔU1>ΔU2，选项D对.
10.(多选)(2021·山东卷·9)输电能耗演示电路如图9所示.左侧变压器原、副线圈匝数比为1∶3，输入电压为7.5 V的正弦交流电.连接两理想变压器的导线总电阻为r，负载R的阻值为10 Ω.开关S接1时，右侧变压器原、副线圈匝数比为2∶1，R上的功率为10 W；接2时，匝数比为1∶2，R上的功率为P.以下判断正确的是 A.r＝10 Ω B.r＝5 ΩC.P＝45 W D.P＝22.5 W
解析 当开关S接1时，左侧变压器副线圈两端电压U2＝3×7.5 V＝22.5 V
则右侧变压器原线圈两端的电压U3＝2U4＝2×10 V＝20 V
当开关S接2时，设右侧变压器的输电电流为I，则右侧变压器副线圈中的电流为0.5I；根据右侧变压器两边电压与匝数的关系可知
解得I＝3 A则R上的功率P＝(0.5I)2R＝22.5 W故选B、D.
11.(多选)(2021·山东德州市高三期末)如图10所示，水平向左的匀强磁场的磁感应强度大小为B，磁场中固定着两个水平放置的相同金属圆环，两金属圆环通过导线与阻值为R的电阻和理想电压表相连，两金属圆环的圆心在同一竖直线上.现有一导体棒在外力作用下以大小为ω的角速度沿金属圆环内侧逆时针(俯视)匀速转动，转动过程中导体棒始终处于竖直状态并且上下两端始终与金属圆环接触良好，导体棒的长度为L，电阻为r，金属圆环的半径为 金属圆环与导线的电阻不计，初始时导体棒在图示位置，速度与磁感线垂直.
以下说法正确的是A.导体棒每转动一周电流方向改变一次
解析 导体棒在金属圆环上转动时切割磁感线产生的瞬时感应电动势为e＝ BL2ωcs ωt，则一个周期电流方向改变两次，所以A错误；
12.(多选)(2021·河北卷·8)如图11，发电机的矩形线圈长为2L、宽为L，匝数为N，放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，理想变压器的原、副线圈匝数分别为n0、n1和n2，两个副线圈分别接有电阻R1和R2，当发电机线圈以角速度ω匀速转动时，理想电流表读数为I，不计线圈电阻，
再由欧姆定律有U2＝I2R2
解析 由题知理想电流表读数为I，则根据欧姆定律有U1＝IR1根据变压器原、副线圈电压与匝数的关系有
由于变压器为理想变压器，则有P0＝P1＋P2＝U1I＋U2I2＝I2R1＋U2I2
由于矩形线圈产生的交变电流直接输入原线圈，则有Emax＝2NBL2ω，
由于矩形线圈产生的交变电流直接输入原线圈，则发电机的功率为P0，D错误.
13.如图12所示理想变压器原、副线圈匝数比为1∶2，两端分别接有四个相同的灯泡(其电阻不随温度变化)，已知4盏灯均能发光，则L1灯实际消耗功率与其他三盏灯实际消耗功率之和的比值为 A.1∶1 B.1∶3 C.9∶1 D.3∶1
可知流过原线圈的电流为2I，因此流过灯L1的电流为3I，根据P＝I2R
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