高考物理二轮复习热点题型专题13 直流电路与交流电路（2份打包，解析版+原卷版，可预览）

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高考物理二轮复习热点题型与提分秘籍
专题13 直流电路与交流电路
题型一 直流电路的动态分析
【题型解码】
(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直流电路中，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，电容器两端的电压等于与之并联的电阻(或电路)两端的电压。
【典例分析1】(2020·四川自贡高三一诊)(多选)如图所示的电路中，R1、R2为定值电阻，R3为可变电阻，C为电容器，电源电动势为E，内阻为r，电压表与电流表均为理想电表。在可变电阻R3的滑片由a端向b端滑动的过程中，下列说法中正确的是(　　)

A．电流表的示数减小 B．电压表的示数减小
C．电容器的电荷量逐渐减少 D．电源的输出功率一定增大
【参考答案】　BC
【名师解析】
关键点突破：
(1)电路外电阻如何变化变小。
(2)电源的输出功率与电源内阻和外电路电阻有关。
可变电阻R3的滑片由a端向b端滑动的过程中，R3的阻值减小，电路总电阻减小，总电流变大，即电流表的示数变大，电源内阻及R1两端的电压变大，可知电压表示数减小，A错误，B正确；电容器两端的电压逐渐变小，可知电容器带电量逐渐减小，C正确；因不明确电源内阻与外电阻的关系，则不能确定电源输出功率的变化情况，D错误。
【提分秘籍】
1.直流电路的动态分析方法
(1)程序法：部分电路阻值变化→电路总电阻R总变化→干路电流I变化→路端电压U变化→各分量变化，
即R局→R总→I总→U端→。
(2)串反并同法：所谓“串反”，即某一电阻阻值增大(减小)时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端的电压、电功率都减小(增大)。所谓“并同”，即某一电阻阻值增大(减小)时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端的电压、电功率都增大(减小)。
2．直流电路中的功率变化的判断
(1)定值电阻的功率随其电压或电流的增大而增大。
(2)外电阻越接近电源的内阻，电源输出功率越大，等于内阻时电源的输出功率最大。
(3)判断变化电阻的功率时，可以将其他电路等效到电源内部，当变化电阻等于等效电阻时其功率最大，若不能等于则越接近越大。

【突破训练】
1.(多选)(2020·上海杨浦区模拟)如图所示的电路中，E为电源电动势，r为电源内阻，R1和R3均为定值电阻，R2为滑动变阻器．当R2的滑片在ab的中点时合上开关S，此时三个电表A1、A2和V的示数分别为I1、I2和U.现将R2的滑片向a端移动，则下列说法正确的是(　　)

A．电源的总功率减小 B．R3消耗的功率增大
C．I1增大，I2减小，U增大 D．I1减小，I2不变，U减小
【答案】AC
【解析】：.法一：程序法
将滑动变阻器的滑片向a端移动，滑动变阻器接入电路中的电阻增大，电路中的总电阻增大，电路中的总电流I减小，电源的总功率P＝EI减小，R3消耗的功率P3＝I2R3减小，A正确，B错误；电路中的总电流减小，由U＝E－Ir知电源的路端电压U增大，R1、R2并联部分的总电阻增大，电压增大，通过R1的电流I1增大，而总电流I减小，则通过R2的电流I2减小，C正确，D错误．
法二：串反并同法
将滑动变阻器的滑片向a端移动，滑动变阻器接入电路中的电阻增大，与其串联的电流表A2的示数减小，与其间接串联的电源的总功率、R3消耗的功率均减小，A正确，B错误；与其间接并联的电流表A1、电压表V的示数均增大，C正确，D错误．
2.(多选)(2020·安徽黄山模拟)某温度检测、光电控制加热装置原理如图所示．图中RT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，RG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RT、RG外，其他电阻均为定值电阻．当R处温度降低时(　　)

A．L变亮 B．通过R3的电流减小
C．E2的路端电压增大 D．R消耗的功率减小
【答案】BC.
【解析】：当R处温度降低时，热敏电阻RT阻值变大，由闭合电路欧姆定律可知，左侧电路中的电流减小，通过小灯泡L的电流减小，小灯泡L的光照强度减小，光敏电阻RG的阻值变大，对右侧电路，由闭合电路欧姆定律可知，通过R2的电流变小，右侧电路中的电源E2的路端电压变大，R两端电压变大，通过R的电流也变大，R消耗的功率变大，通过R3的电流变小，B、C正确．
3.(2019·四川泸州泸县一中三诊)如图所示电路中的电源为恒流源或恒压源(不管外电路的电阻如何变化，它都能够提供持续的定值电流或定值电压)。当滑动变阻器的滑动触头向上滑动时，电压表的示数变化量的绝对值为ΔU，电流表的示数变化量的绝对值为ΔI，则下列说法正确的是(　　)

A．若电源为恒压源时，V示数增大，A示数减小
B．若电源为恒压源时，V示数不变，A示数增大
C．若电源为恒流源时，V示数增大，A示数减小，＝R1
D．若电源为恒流源时，V示数增大，A示数增大，＝R2
【答案】　C
【解析】　滑动变阻器的滑动触头向上滑动时，变阻器R0接入电路的阻值增大。若电源为恒压源时，电压表示数不变，电阻增大，干路电流变小，电阻R2两端的电压减小，并联部分的电压增大，流过电阻R1的电流增大，因干路电流减小，所以电流表示数减小，故A、B错误；若电源为恒流源时，电路中总电流不变，变阻器向上滑动，总电阻增大，电压表示数增大，因干路电流不变，电阻R2两端的电压不变，所以并联部分的电压增大，电阻R1中的电流增大，干路电流不变，所以电流表示数减小，电阻R2两端电压不变，电阻R1两端电压的变化量等于电压表的示数变化量ΔU，因总电流不变，所以电流表示数的变化量等于电阻R1的电流的变化量，所以有＝R1，故C正确，D错误。
4.(2019·江苏省丹阳市丹阳高级中学三模)如图所示电路中，R为某种半导体气敏元件，其阻值随周围环境一氧化碳气体浓度的增大而减小。当一氧化碳气体浓度增大时，下列说法中正确的是(　　)

A．电压表V示数增大 B．电流表A示数减小
C．电路的总功率减小 D．变阻器R1的取值越大，电表示数变化越明显
【答案】　D
【解析】　当一氧化碳气体浓度增大时，R减小，总电阻减小，则总电流增大，内电压增大，路端电压减小，可知电压表V示数减小，通过变阻器的电流减小，则电流表A示数增大，故A、B错误；电路的总功率为P＝EI，E不变，I增大，则P增大，故C错误；变阻器R1的取值越大，R1与R并联的阻值越接近R，R对电路的影响越大，则知变阻器R1的取值越大，电表示数变化越明显，故D正确。
题型二 交流电的产生和描述
【题型解码】交变电流的产生往往与交变电流图象结合出题，要能将交变电流的图象与线圈的转动过程一一对应起来，分析电流、电动势、磁通量的变化规律．
【典例分析1】(2020·江苏南京、盐城模拟)图甲是小型交流发电机的示意图，在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁场方向垂直的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图乙所示．发电机线圈内阻为10 Ω，外接一只电阻为 90 Ω 的灯泡，不计电路的其他电阻，则(　　)

A．t＝0时刻线圈平面与中性面垂直 B．每秒钟内电流方向改变100次
C．灯泡两端的电压为22 V D．0～0.01 s时间内通过灯泡的电荷量为0
【参考答案】B.
【名师解析】：由题图乙电动势随时间变化的正弦规律图象可知：计时起点e＝0，即从中性面开始计时，A错误；由图象可知：电动势周期为0.02 s，所以频率为50 Hz，即每秒钟内电流方向改变100次，B正确；由图象可知：电动势的有效值为22 V，所以灯泡两端的电压为U＝×22 V＝19.8 V，C错误；0～0.01 s时间内通过灯泡的电流均为正方向，所以电荷量不为0，D错误．
【提分秘籍】
解决交变电流问题要注意的几点
(1)理解几个特殊位置的磁通量、磁通量的变化率、感应电动势及感应电流的特点。
①线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ最大，＝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，最大，e最大，i最大，电流方向不变。
(2)区分交变电流的峰值、瞬时值、有效值和平均值。
(3)确定交变电流中电动势、电压、电流的有效值后就可以运用直流电路的规律处理交流电路中的能量问题。
(4)交变电流瞬时值表达式书写的基本思路
①根据已知图象或由公式Em＝NBSω确定正、余弦交变电流的峰值，其中ω＝＝2πf＝2πn(n为转速)。
②明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式。
a．若线圈从中性面位置开始计时，则e­t图象为正弦函数，e＝Emsinωt;
b．若线圈从垂直中性面位置开始计时，则e­t图象为余弦函数，e＝Emcosωt。
【突破训练】
1.(2020·贵州贵阳高三适应性考试)有一种自行车，它有能向自行车车头灯泡供电的小型发电机，其原理示意图如图甲所示；图中N、S是一对固定的磁极，磁极间有一固定在绝缘转轴上的矩形线圈，转轴的一端有一个与自行车后轮边缘接触的摩擦轮．如图乙所示，当车轮转动时，因摩擦而带动摩擦轮转动，从而使线圈在磁场中转动而产生电流给车头灯泡供电．关于此装置，下列说法正确的是　(　　)

A．自行车匀速行驶时线圈中产生的是交流电
B．小灯泡亮度与自行车的行驶速度无关
C．知道摩擦轮和后轮的半径，就可以知道后轮转一周的时间里摩擦轮转动的圈数
D．线圈匝数越多，穿过线圈的磁通量的变化率越大
【答案】AC.
【解析】：摩擦轮带动线圈在磁场中绕垂直于磁感线的轴转动，产生交流电，故A正确；行驶速度会影响感应电动势的大小，所以影响灯泡的亮度，故B错误；摩擦轮和后轮属于皮带传动，具有相同的线速度，如果知道了半径关系，就能知道角速度关系，也就能知道转速关系，故C正确；线圈匝数不影响穿过线圈的磁通量的变化率的大小，故D错误．
2.(2019·保定一模)(多选)如图甲所示，一个100匝的正方形线圈，边长a＝1 m，电阻R＝1 Ω，线圈有一半的面积处在有理想边界的匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直，磁场的磁感应强度与时间的变化关系如图乙所示，图甲所示的磁感应强度方向为正方向，下列说法中正确的是(　　)

A．在t＝0.01 s时线圈中的电流为零 B．在t＝0到t＝0.005 s内线圈中有顺时针方向的电流
C．线圈中电动势的最大值为 V D．一个周期内线圈产生的热量为25π2 J
【答案】　BD
【解析】　在t＝0.01 s时线圈中的磁通量的变化率最大，此时感应电流最大，A错误；在t＝0到t＝0.005 s时间内，线圈中磁通量向外增加，根据楞次定律可知，线圈中有顺时针方向的电流，B正确；因线圈中产生的感应电流变化的周期与磁场变化的周期相同，所以由图象可知T＝2×10－2 s，ω＝＝100π rad/s，Em＝NBmωS＝50π V，故C错误；电动势的有效值E＝ V＝25π V，则一个周期内线圈产生的热量为Q＝T＝25π2 J，D正确。
3．(2019·东北三省三校二模)图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为理想交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，产生的电动势随时间变化的图象如图乙所示。已知发电机线圈电阻为10 Ω，外接一只阻值为90 Ω的电阻，不计电路的其他电阻，则(　　)

A．电流表的示数为0.31 A B．线圈转动的角速度为50π rad/s
C．0.01 s时线圈平面与磁场方向平行 D．在线圈转动一周过程中，外电阻发热约为0.087 J
【答案】　D
【解析】　在交流电路中电流表的示数为有效值，E有效＝＝22 V，电流表的示数I＝＝ A＝0.22 A，A错误；从图象可知线圈转动的周期为0.02 s，则线圈转动的角速度ω＝＝100π rad/s，B错误；0.01 s时线圈的电压为0，因此线圈在中性面处，线圈平面与磁场方向垂直，C错误；线圈发热应用电流的有效值进行计算，则发热量Q＝I2Rt＝(0.22)2×90×0.02 J≈0.087 J，D正确。
题型三 非正弦式交流电有效值的计算
【题型解码】（1）定义有效值时要注意“三同”，即电阻相同、时间相同、产生热量相同。
（2）在计算交变电流通过导体产生的热量和电功率以及确定保险丝的熔断电流时，只能用交变电池的有效值。如电功率的计算式：中，均为有效值。
（3）在交流电路中，电压表、电流表、功率表等电子仪表的示数均为交变电流的有效值。在没有具体说明的情况下，所给出的交变电流的电压、电流及电功率指的都是有效值。
（4）我国民用交变电流：照明电压和动力电压都是有效值。
【典例分析1】(2020·辽宁沈阳质检)如图所示为一交流电压随时间变化的图象．每个周期内，前三分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定．根据图中数据可得，此交流电压的有效值为(　　)

A．7.5 V B．8 V
C．2 V D．3 V
【答案】选C
【解析】：.根据电流的热效应有··＋·＝T，解得U2＝60 V2，所以U＝2 V，C正确．


【提分秘籍】
1.求解正弦式交变电流的三点注意
(1)只有当线圈从中性面位置开始计时，电流的瞬时值表达式才是正弦形式．
(2)注意峰值公式Em＝nBSω中的S为有效面积．
(3)转轴相对线圈的位置改变，或线圈的形状改变时，电动势的最大值仍可由Em＝nBSω计算．
2.计算交变电流有效值的方法
(1)分段计算电热，然后求和得出一个周期内产生的总热量．
(2)利用两个公式Q＝I2Rt和Q＝t可分别求得电流有效值和电压有效值．
(3)若图象部分是正弦(或余弦)式交变电流，其中的(但必须是从零至最大值或从最大值至零)和周期部分可直接应用正弦式交变电流有效值与最大值间的关系I＝、U＝求解．
【突破训练】
1.(2020·云南重点中学联考)一个U形金属线框在匀强磁场中绕OO′轴以相同的角速度匀速转动，通过导线给同一电阻R供电，如图甲、乙所示．其中甲图中OO′轴右侧有磁场，乙图中整个空间均有磁场，两磁场磁感应强度相同．则甲、乙两图中交流电流表的示数之比为(　　)

A．1∶　　　　　　　　 B．1∶2 C．1∶4 D．1∶1
【答案】A.
【解析】：题图甲中的磁场只在OO′轴的右侧，所以线框只在半周期内有感应电流产生，如图(a)，电流表测的是有效值，所以I＝；题图乙中的磁场布满整个空间，线框中产生的感应电流如图(b)，所以I′＝，则I∶I′＝1∶，即A正确．

2.(2018·高考全国卷Ⅲ)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，如图所示．则Q方∶Q正等于(　　)
　
A．1∶　　 B．∶1
C．1∶2 D．2∶1
【答案】D
【解析】：.根据焦耳定律知热量与方波中的电流方向的变化无关，故Q方＝T；而正弦交流电电压的有效值等于峰值的，故Q正＝T＝·T，所以＝，D正确．
3.(2019·河北“五个一名校联盟”第一次诊断)图所示为一交流电电流随时间变化的图象，此交流电电流的有效值为(　　)

A．7 A B．5 A C．3.5 A D．3.5 A
【答案】　B
【解析】　根据有效值的定义有：(4)2R×0.01×2＋(3)2 R×0.01×2＝I2R×0.04，解得I＝5 A，故选B.
4.(2019·山西省三模)现代社会是数字化社会，需要把模拟信号转换为数字信号。如甲图中的正弦交流电通过乙图数字触发器后会输出丙图的数字信号，丙图中数字信号对应两种电压状态0 V和2 V，触发器的转换规则是：交流电压数值小于时输出为0 V，交流电压数值大于等于时输出为2 V。丙图中电压的有效值约为(　　)

A．2.0 V B．1.6 V C．1.4 V D．1.3 V
【答案】　B
【解析】　半个周期内，交流电压数值为时，对应甲图中正弦交流电的时刻为和T，如图a：

画出转换后的U­t图，如图b，一个周期对应电压为2 V的时间为T，根据有效值定义有：×T＝×T，U1＝2 V，代入数据得U≈1.63 V，故B正确，A、C、D错误。
题型四 变压器和远距离输电问题
(1)变压器联系着两个电路：原线圈电路、副线圈电路．原线圈在原线圈电路中相当于一用电器．副线圈在副线圈电路中相当于电源．
(2)远距离输电示意图中涉及三个电路，在中间的远距离输电线路中升压变压器的副线圈、导线、降压变压器的原线圈相当于闭合回路的电源、电阻、用电器．
【典例分析1】(2020·江西萍乡模拟)如图所示为汽车的点火装置，此装置的核心是一个变压器，该变压器的原线圈通过开关连接到12 V的蓄电池上，副线圈连接到火花塞的两端，开关由机械控制，当开关由闭合变为断开时，副线圈中产生10 000 V以上的电压，火花塞中产生火花．下列说法中正确的是(　　)

A．变压器的原线圈要用粗导线绕制，而副线圈可以用细导线绕制
B．若该点火装置的开关始终闭合，火花塞的两端会持续产生高压
C．变压器原线圈输入的12 V电压必须是交流电，否则就不能在副线圈中产生高压
D．该点火装置中变压器的副线圈匝数必须小于原线圈的匝数
【参考答案】A
【名师解析】：.由题意知，此为升压变压器，且原线圈所过电流大，需用粗线导体，故A正确；汽车的点火装置是利用变压器原理工作的，当开关始终闭合时，通过原线圈的电流恒定，原线圈中产生的磁场恒定，则在副线圈上不会产生电压，故B错误；由题可知原线圈处接12 V的直流电源，当断开开关瞬间原线圈中电流迅速变化，会产生变化的磁场，则在副线圈中可能产生高压，故C错误；由＝可知，要在副线圈中产生高压，则原线圈匝数必须小于副线圈的匝数，故D错误．
【典例分析2】(2020·湖北恩施州2月教学质量检测)在如图所示的电路中，变压器为理想变压器，原、副线圈的匝数比为1︰2，三个定值电阻的阻值相同，电压表为理想交流电表．现在a、b端输入正弦式交变电流，电键S断开时，电压表的示数为U1，电键S闭合后，电压表的示数为U2，则的值为(　　)

A. B. C. D.
【参考答案】　D
【名师解析】　设ab端输入的电压有效值为U，当电键S断开时，原线圈两端的电压为，副线圈中的电流为；原线圈中的电流为，则U＝＋U1＝；当电键S闭合时，原线圈两端的电压为，副线圈中的电流为，原线圈中的电流为，则U＝＋2U2＝；解得＝，故选D.
【典例分析3】(2020·江西八校联考)有一种调压变压器的构造如图所示．线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，C、D之间加上输入电压，转动滑动触头P就可以调节输出电压．图中A为交流电流表，V为交流电压表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，C、D两端接正弦交流电源，变压器可视为理想变压器，则下列说法正确的是(　　)

A．当R3不变，滑动触头P顺时针转动时，电流表读数变小，电压表读数变小
B．当R3不变，滑动触头P逆时针转动时，电流表读数变小，电压表读数变小
C．当P不动，滑动变阻器滑动触头向上滑动时，电流表读数变小，电压表读数变小
D．当P不动，滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电流表读数变大，电压表读数变大
【参考答案】A.
【名师解析】：当R3不变，P顺时针转动时，nMN减小，由＝，知UMN减小，则电压表、电流表读数均减小，A项正确，同理知B项错误；当P不动时，匝数nMN不变，输出电压UMN不变，滑片向上滑动，根据串反并同，得电压表示数变大，电流表示数变小，C项错误，同理知D项也错误．
【典例分析4】(2019·广东汕头高三一模)如图所示为远距离输电的原理图。发电厂输出的电压恒定，升压、降压变压器均为理想变压器。由于用户负载的变化会造成其得到的电压变化，供电部门要实时监控，监控电表为理想电表。若某次监测发现V2表的示数减小，则下列判断正确的是(　　)

A．电流表A1的示数增大 B．电流表A2的示数减少
C．电压表V1的示数增大 D．输电线损失的功率减小
【参考答案】　A
【名师解析】根据题意知，发电厂的输出电压恒为U，升压变压器的变压比不变，所以电压表V1的示数不变，故C错误；某次监测发现V2表的示数减小，根据降压变压器变压比不变可知，降压变压器的输入电压U20减小，又由U1＝U20＋I1R可知，电流表A1的示数增大，故A正确；电流表A1的示数增大，根据降压变压器电流比：＝可知，电流表A2的示数增大，故B错误；输电线上损失功率为P损＝IR，由于电流表A1的示数增大，故输电线损失的功率增大，故D错误。
【提分秘籍】
1.变压器动态变化分析方法
(1)变压器动态分析常见的两种情况
①负载不变，匝数比变化；
②匝数比不变，负载变化。
(2)处理此类问题应注意三点
①根据题意分清变量和不变量；
②要弄清“谁决定谁”的制约关系——电压是输入决定输出，电流和功率是输出决定输入；
③动态分析顺序：
a．由U1和决定U2；
b．由负载电阻R和U2决定I2；
c．由P2＝U2I2确定P1；
d．由P1＝U1I1确定I1。
2．解决远距离输电问题的一般思路
(1)电路分析：远距离输电线路由升压变压器、输电线、降压变压器和负载四部分组成。
(2)电压关系：升压变压器输入电压U1是不变的，根据＝可以确定升压变压器的输出电压U2，输电线上有一定的电压损失，ΔU＝I2R。降压变压器输入端电压U3＝U2－ΔU，降压变压器输出电压U4由＝确定。
(3)功率关系：升压变压器输入功率为P1，输电线上损失功率为ΔP＝IR，降压变压器输出功率为P4，则P1＝P4＋ΔP＝P4＋IR。
(4)电流关系：用户电路的电流由I4＝确定，降压变压器的电流由＝确定，升压变压器的输出电流I2＝I3，升压变压器的输入电流由＝确定。
【突破训练】
1.(2019·四川达州高三二诊)如图所示，一自耦变压器接在交流电源上，V1、V2为理想电压表。下列说法正确的是(　　)

A．若P不动，滑片F向下滑动时，V1示数不变，V2示数变小
B．若P不动，滑片F向下滑动时，灯泡消耗的功率变大
C．若F不动，滑片P向上滑动时，V1示数不变，V2示数变大
D．若F不动，滑片P向上滑动时，灯泡消耗的功率变小
【答案】　A
【解析】　设变压器的输入电压为U1，输出电压为U2；若P不动，滑片F向下移动时，输入电压U1不变，根据变压比公式＝，由于n2减小，故输出电压U2也减小，故灯泡消耗的功率变小，V2的示数也变小，故A正确，B错误；若F不动，根据变压比公式＝，输入电压U1不变，则输出电压U2也不变，滑片P向上滑动时，电阻R减小，根据闭合电路欧姆定律，电路中电流增大，小灯泡两端电压也增大，由PL＝ULI可知，灯泡消耗的功率变大，由U＝U2－UL可知，电压表V2示数变小，故C、D错误。
2.(2019·江西高三九校3月联考)如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为2∶3，两端共接有六只相同的小灯泡L1、L2、L3、L4、L5和L6(电阻恒定不变)，变压器的原线圈接有输出电压U恒定的交流电源，六只小灯泡均发光。下列说法正确的是(　　)

A．L1、L2、L3三只灯泡亮度一定相同
B．小灯泡L2一定比L4亮
C．交流电源输出电压U是小灯泡L4两端电压的4.5倍
D．L1消耗的功率是L2消耗灯泡的2.25倍
【答案】　C
【解析】　设小灯泡L4两端电压为U′，则副线圈的输出电压为U2＝3U′，根据电压与匝数成正比，原线圈的输入电压为U1＝2U′，L2、L3两只灯泡串联后的总电压为2U′；设通过小灯泡L4的电流为I，根据电流与匝数成反比，则原线圈电流为I，根据欧姆定律可得通过L2、L3两只灯泡的电流为I，根据并联分流可得通过灯泡L1的电流为I，则小灯泡L1两端电压为U′，根据串联分压可知交流电源输出电压U＝U′＋2U′＝4.5U′，根据电功率公式可知P1＝U′I＝P2＝P3＝P4，故C正确，A、B、D错误。
3.(2019·湖南衡阳三模)(多选)如图所示为某小型水电站的电能输送示意图，输电线总电阻为r，升压变压器、降压变压器均为理想变压器。假设发电机的输出电压不变。则下列说法正确的是(　　)

A．若使用的电灯减少，则发电机的输出功率不变
B．若使用的电灯减少，则发电机的输出功率将减小
C．若使用的电灯增多，则降压变压器的输出电压不变
D．若使用的电灯增多，则降压变压器的输出电压减小
【答案】　BD
【解析】　输入的功率的大小是由输出功率的大小决定的，当使用的电灯减少时，输出功率减小，则输入功率也减小，即发电机的输出功率减小，故A错误，B正确；当使用的电灯增多时，输出功率增大，降压变压器的输出电流增大，则降压变压器的输入电流变大，输电线上的电流增大；输电线上的电压损失Ur增大，发电机的输出电压U1不变，升压变压器匝数比不变，则升压变压器输出电压U2不变，由U2＝U3＋Ur可知降压变压器的输入电压U3减小，又降压变压器的匝数比不变，故降压变压器的输出电压U4减小，故D正确，C错误。
4.(2019·山东省“评价大联考”三模)如图，理想变压器T的原线圈接在电压为U的交流电源两端，P为滑动变阻器的滑片，RT为热敏电阻，其阻值随温度升高而减小，则(　　)

A．P向左滑动时，变压器的输出电压变大
B．P向左滑动时，变压器的输入功率变大
C．RT温度升高时，灯L变亮
D．RT温度升高时，适当向右滑动P可保持灯L亮度不变
【答案】　D
【解析】　P向左滑动时，变压器原线圈电压和原、副线圈的匝数比均不变，输出电压不变，故A错误；P向左滑动时，滑动变阻器电阻变大，副线圈回路总电阻增大，输出功率减小，所以变压器的输入功率也变小，故B错误；RT温度升高时，其阻值减小，副线圈回路总电阻减小，总电流增大，滑动变阻器的分压增大，灯L两端电压减小，灯L变暗，故C错误；RT温度升高时，其阻值减小，只有适当向右滑动P，才能使灯L分压不变，从而保持灯L的亮度不变，故D正确。
5．(2019·重庆南开中学高三4月模拟)如图所示，接在理想变压器回路中的四个规格完全相同的灯泡均正常发光，则该理想变压器的匝数比n1∶n2∶n3为(　　)

A．3∶2∶1 B．3∶1∶1
C．1∶1∶1 D．4∶2∶1
【答案】　B
【解析】　设每个灯泡正常发光时的电流为I，由灯泡正常发光和输入功率等于输出功率知，U1I＝U2·2I＋U3I，所以U1＝2U2＋U3，设灯泡的额定电压为U，则U2＝U，U3＝U，U1＝3U，所以原、副线圈的匝数比n1∶n2∶n3＝3∶1∶1，故B正确。