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新高考物理二轮复习讲义11讲 恒定电流与交变电流（含解析）
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这是一份新高考物理二轮复习讲义11讲 恒定电流与交变电流（含解析），共23页。试卷主要包含了熟练运用楞次定律解决实际问题，熟练电磁感应定律，熟悉单杆切割磁感线的解题思路，2s内与0，远距离输电问题的解题关键等内容，欢迎下载使用。
高考考点分析--电路与电磁感应之间的联系十分紧密，在新高考中也一定是考察的重点。此部分试题的出题形式较为灵活，对学生能力的考察较为严格。高考命题突出闭合电路欧姆定律的应用、交变电流的产生及图像、理想变压器的动态分析、楞次定律的应用、单杆切割磁感线运动等。题型一般为单项选择题、不定项选择题和计算题。
知识框架
学习目标
1.能够熟练运用欧姆定律解决电路问题。
2.准确记忆交变电流的图像及“四值”。
3.熟练运用楞次定律解决实际问题。
4.熟练电磁感应定律。
5.熟悉单杆切割磁感线的解题思路。
11讲 恒定电流与交变电流
恒定电流与交变电流的思维导图
重难点突破-
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．电容器仅在充放电时有充放电电流，稳定时相当于断路。
3．交流电有效值的求法
(1)正弦式交流电的峰值是有效值的“ eq \r(2)”倍。
(2)非正弦式交流电的有效值根据定义求解，即有效值与一个周期通过相同电阻产生相同热量的恒定电流的值相同。
4．交流电四值的用法
(1)求电功、电热用有效值。
(2)求通过导体横截面的电荷量用平均值。
(3)判断二极管、电容器是否被击穿，将耐压值与峰值比较。
(4)判断保险丝是否被熔断，将熔断值同有效值比较。
5．含变压器电路的动态分析
(1)决定关系：变压器原线圈输入电压决定副线圈输出电压；副线圈回路电流或输出功率决定原线圈电流或输入功率。
(2)动态分析：从电源到用户分析电压，从用户到电源分析电流或功率。副线圈回路的动态分析同直流电路的动态分析类似。
考点应用
处理直流电路问题的核心规律是欧姆定律，恰当选取研究对象，研究对象可以是部分电路，也可以是整个回路。
例1：（2022秋·重庆沙坪坝·高一重庆八中校考阶段练习）如图甲所示，正方形硬质金属框abcd放置在磁场中，金属框平面与磁场方向垂直。磁感应强度B随时间t变化规律如图乙所示。在0~0.2s内与0.2s~0.6s内（ ）
A．通过金属框的电流之比为 SKIPIF 1 < 0 B．通过金属框横截面的电荷量之比为 SKIPIF 1 < 0
C．金属框中电动势之比为 SKIPIF 1 < 0 D．金属框中产生的焦耳热之比为 SKIPIF 1 < 0
【答案】C
【详解】设金属框面积为s，在0~0.2s内金属框上产生的感生电动势为 SKIPIF 1 < 0
在0.2s-0.6s内金属框上产生的感生电动势为 SKIPIF 1 < 0
在0-0.2s内与0.2s-0.6s内金属框中电动势之比为 SKIPIF 1 < 0 ，金属框电阻R固定，则通过金属框的电流之比为
SKIPIF 1 < 0
通过金属框横截面的电荷量之比为 SKIPIF 1 < 0
金属框中产生的焦耳热之比为 SKIPIF 1 < 0
C正确，ABD错误。
故选C。
跟踪训练1：（2022秋·新疆阿克苏·高二校考阶段练习）如图所示， SKIPIF 1 < 0 ， SKIPIF 1 < 0 ， SKIPIF 1 < 0 ，AB两端接在电压恒定的电源上，则（ ）
A．S断开时，通过 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 的电流之比为 SKIPIF 1 < 0
B．S闭合时，通过 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 的电流之比为2∶1
C．S断开与闭合两情况下，电阻 SKIPIF 1 < 0 两端的电压之比为 SKIPIF 1 < 0
D．S断开与闭合两情况下，电路中的总电阻之比为 SKIPIF 1 < 0
【答案】B
【详解】A．S断开时，电阻 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 串联，通过电阻的电流相等，则通过 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 的电流之比为 SKIPIF 1 < 0 ，A错误；
B．S闭合时，电阻 SKIPIF 1 < 0 处在干路， SKIPIF 1 < 0 处在支路，电阻 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 并联，根据 SKIPIF 1 < 0 ， SKIPIF 1 < 0
B正确；
C．S断开时，有 SKIPIF 1 < 0
S闭合时，有 SKIPIF 1 < 0
解得，S断开与闭合两情况下，电阻 SKIPIF 1 < 0 两端的电压之比为 SKIPIF 1 < 0 ，C错误；
D．S断开电路中的总电阻为 SKIPIF 1 < 0
S闭合电路中的总电阻为 SKIPIF 1 < 0
解得，S断开与闭合两情况下，电路中的总电阻之比为 SKIPIF 1 < 0 ，D错误。
故选B。
电路动态分析最基本的方法是程序法,常用方法是结论法-串反并同。
例2：（2022秋·福建泉州·高二福建省永春第一中学校考学业考试）如图所示，电源电动势为E，内阻为r，闭合开关S，当滑动变阻器滑片P向B移动时（ ）
A．电流表示数增大，电压表示数增大
B．电流表示数增大，电压表示数减小
C．电流表示数减小，电压表示数减小
D．电流表示数减小，电压表示数增大
【答案】B
【详解】ABCD．由电路图可知，滑动变阻器与R串联；滑片向B端移动时，滑动变阻器接入电阻减小，总电阻减小；则根据闭合电路欧姆定律 SKIPIF 1 < 0 可知，电流增大；由 SKIPIF 1 < 0
可知，路端电压减小；故电流表示数增大，电压表示数减小。
故选B。
跟踪训练2：（2022秋·四川泸州·高二期中）如图所示，当R3的触头向右移动时，电压表V1和电压表V2的示数的变化量分别为U1和U2（均取绝对值），则下列说法中正确的是（ ）
A．U1 > U2
B．路端电压增大
C．电压表V1的示数变大
D．电压表V2的示数变小
【答案】A
【详解】当R3的触头向右移动时，外电路总电阻减小，干路电流增大，则知电压表V2示数U2增大。电压表V1示数U1 = E－I(R2＋r)
I增大，U1减小，由于路端电压随外电阻减小而减小，则知路端电压减小，即U1＋U2减小，则知
U1 > U2
故选A。
3.直流电路中电容器的分析
(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。
例3：（2022秋·江苏南京·高三南京市第十三中学阶段练习）如图所示电路，R1是定值电阻，R2是滑动变阻器，L是小灯泡，C是电容器，电源内阻为r。开关S闭合后，在滑动变阻器的滑片向上滑动过程中（ ）
A．小灯泡变暗B．电压表示数变小
C．电容器所带电荷量增大D．电源的输出功率一定先变大后变小
【答案】B
【详解】AB．闭合开关S后，当滑动变阻器触头向上移动时，R2减小，外电路总电阻减小，干路中电流增大，则小灯泡亮度变亮。电源的内电压增大，路端电压减小，则电压表的示数减小。故A错误；B正确；
C．电路稳定时电容器的电压等于R2的电压，根据串联电路电压分配规律可知，R2减小，电容器的电压减小，则电容器所带电荷量减小。故C错误；
D．当R外=r电源输出功率最大，当移动滑动变阻器使R外在R外 r范围变化，电源的输出功率一直减小或者一直增大。故D错误。
故选B。
跟踪训练3：（2023秋·北京西城·高二北京四中校考期末）在如图所示的电路中，S断开，电容器已经充电。现将S闭合，则以下判断正确的是（ ）
A．电容器带电量将减少 B．电容器带电量将不变
C．电容器两极间电压将增大D．电容器为断路， SKIPIF 1 < 0 中始终无电流通过
【答案】A
【详解】ABC．根据题意可知，S断开，电容器已经充电，此时，电容器两端电压等于电源电动势，将S闭合，电容器两端电压等于 SKIPIF 1 < 0 两端电压，小于电源的电动势，则电容器两极间电压将减小，由 SKIPIF 1 < 0 可知，电容器带电量将减少，故BC错误，A正确；
D．由上述分析可知，电容器带电量将减少，电容器放电，则 SKIPIF 1 < 0 中有电流通过，故D错误。
故选A。
4.求解正弦式交变电流瞬时值表达式的方法
书写交变电流瞬时值表达式时要注意是从线圈位于中性面的位置开始计时，还是从线圈位于与中性面垂直的位置开始计时。具体步骤如下：
确定正弦式交变电流的峰值。根据已知图象或由公式Em＝NBSω求出相应峰值，
其中ω＝ eq \f(2π,T)＝2πf＝2πn。
注意：正弦式交流电的峰值Em＝NBSω，与线圈形状无关。
(2)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式。
①若从线圈位于中性面的位置开始计时，则e t图象为正弦函数图象，e＝Emsinωt；
②若从线圈位于垂直中性面的位置开始计时，则e t图象为余弦函数图象，e＝Emcsωt。
例4：（2023秋·江苏南通·高三统考期末）如图所示，ab边长为 SKIPIF 1 < 0 、ad边长为 SKIPIF 1 < 0 的N匝矩形线圈abcd处于匀强磁场中，线圈绕垂直于磁感线的OO′轴以角速度 SKIPIF 1 < 0 匀速转动，t＝0时线圈平面与磁感线平行。已知磁感应强度为B，线圈电阻为r，外电路电阻为R。则（ ）
A．电流表的示数为 SKIPIF 1 < 0
B．感应电动势的瞬时表达式 SKIPIF 1 < 0
C． SKIPIF 1 < 0 时，ab边所受的安培力为 SKIPIF 1 < 0
D．从图示位置转过90°过程中，通过外电路电阻的电荷量为 SKIPIF 1 < 0
【答案】C
【详解】AB．根据正弦式交变电流的产生规律可知，感应电动势的最大值为 SKIPIF 1 < 0
t＝0时线圈平面与磁感线平行，感应电动势的瞬时表达式 SKIPIF 1 < 0
电动势有效值 SKIPIF 1 < 0
根据闭合电路欧姆定律可知 SKIPIF 1 < 0
故AB错误；
C． SKIPIF 1 < 0 时，转一圈，电流最大，ab边所受的安培力为 SKIPIF 1 < 0
故C正确；
D．从图示位置转过90°过程中，通过外电路电阻的电荷量为 SKIPIF 1 < 0
故D错误。
故选C。
跟踪训练4：（2023秋·北京顺义·高三统考期末）某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．该交流电的周期为2s
B．该交流电的频率为50Hz
C．该交变电动势的有效值为 SKIPIF 1 < 0
D．该电动势的瞬时值与时间的关系为 SKIPIF 1 < 0
【答案】B
【详解】A．从图中可知交流电的周期为 SKIPIF 1 < 0 。故A错误；
B．交流电的频率 SKIPIF 1 < 0
故B正确；
C．有效值 SKIPIF 1 < 0
故C错误；
D．电动势瞬时表达式为 SKIPIF 1 < 0
故D错误。
故选B。
5.求解交变电流有效值的两种方法
公式法:对于按正弦(余弦)规律变化的电流，可先根据Em＝NBSω求出最大值，再根据E＝ eq \f(Em,\r(2))求出有效值，然后结合欧姆定律求得I＝ eq \f(Im,\r(2))、U＝ eq \f(Um,\r(2))
定义法:
设阻值、定时间：设将交变电流加在阻值为R的电阻上，时间取t＝T
求热量：Q＝Q1＋Q2＋…(分段法)
求解有效值：根据Q＝I2Rt＝ eq \f(U2,R)t求解有效值I、U
例5：（2022秋·吉林白城·高二校考期末）在一阻值为 SKIPIF 1 < 0 的定值电阻中通入如图所示的电流，则（ ）
A．此电流为交流电
B．此电流的频率为 SKIPIF 1 < 0
C．此电流的有效值约为 SKIPIF 1 < 0
D．在 SKIPIF 1 < 0 内电阻产生的焦耳热为 SKIPIF 1 < 0
【答案】AB
【详解】A．根据交流电的定义，此电流为交流电，选项A正确；
B．由图可知该交流电的周期为 SKIPIF 1 < 0 ，此电流的频率为 SKIPIF 1 < 0 ，选项B正确；
C．根据交流电有效值的定义有 SKIPIF 1 < 0
代入数据解得此电流的有效值为 SKIPIF 1 < 0
选项C错误；
D．根据焦耳定律，在 SKIPIF 1 < 0 内电阻产生的焦耳热为 SKIPIF 1 < 0
选项D错误。
故选AB。
跟踪训练5：（2022春·吉林·高二期末）一理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的滑片，下列说法正确的是（ ）
A．副线圈输出电压的有效值为31V
B．副线圈输出电压的频率为50Hz
C．P向右移动时变压器的输出功率增加
D．P向右移动时原、副线圈的电流比减小
【答案】BC
【分析】根据题中“理想变压器”可知，本题考查变压器，根据变压器各物理量的规律，运用电压与匝数正比关系、频率周期关系式、欧姆定律、电功率等，进行分析推断。
【详解】A．由图像可知，原线圈的电压的最大值为311V，根据电压与匝数成正比 SKIPIF 1 < 0
可得副线圈的电压最大值为31.1V，有效值为 SKIPIF 1 < 0 ,故A错误；
B．由图像可知交流电的周期为0.02s,根据周期频率关系式 SKIPIF 1 < 0
可得交流电的频率为50Hz，故B正确；
C．P向右移动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，副线圈的电压不变，所以电路消耗的电功率增加，变压器的输出功率也增加，故C正确；
D．原副线圈的电流比和匝数成反比，匝数比不变，电流比也不变，故D错误。
故选BC。
6.原线圈串联或并联负载的变压器问题的解题策略
(1)变压器原、副线圈间的电压关系、电流关系仍然满足变压器原理，原线圈的输入功率仍然等于副线圈的输出功率。
(2)原线圈端串联分压电阻时，输入端前端电压等于分压电阻的电压和变压器输入电压之和；原线圈端并联分流电阻时，输入端前端电流等于分流电阻的电流与原线圈电流之和。
(3)理想变压器改变的是电压和电流，不能改变频率和功率。
例6：（2022秋·山东济宁·高三统考期末）如图所示的理想变压器，原、副线圈上接有完全相同的五个灯泡，A、B两点间输入有效值恒为UAB的正弦交流电压。当开关S断开时，L1、L2、L3和L4四个灯泡的亮度相同。假定原、副线圈匝数分别为n1、n2，灯泡的阻值恒定，副线圈两端电压用UCD表示，开关S闭合后五个灯泡均不损坏，下列说法正确的是（ ）
A．n1：n2=1:3
B．开关S断开时，UAB：UCD=3:1
C．开关S闭合时，UAB：UCD=13:3
D．开关S闭合时，灯泡L1的亮度比S断开时暗
【答案】C
【详解】A．当开关S断开，A、B两点间输入有效值为UAB的交流电压时，接通的4盏灯亮度相同，设灯的电流为I，则原线圈的电流为I，副线圈的电流为3I，所以匝数比为 SKIPIF 1 < 0
故A错误；
B．当开关S断开时，设副线圈的电压为U，则原线圈的电压为 SKIPIF 1 < 0
原线圈灯泡的电压为U，则UAB：UCD=4：1
故B错误；
C．当开关S闭合时，设副线圈的电压为U4，则原线圈的电压为 SKIPIF 1 < 0
则U3=3U4
此时设副线圈每个灯的电流为 SKIPIF 1 < 0 ，则副线圈的电流为 SKIPIF 1 < 0 ，则原线圈的电流为 SKIPIF 1 < 0
则原线圈的电流为 SKIPIF 1 < 0 ，原线圈电压为 SKIPIF 1 < 0
则 SKIPIF 1 < 0
故C正确；
D．开关S闭合后，副线圈的功率变大，则原线圈的功率也变大，即原线圈中的电流变大，所以灯泡L1将变亮，故D错误；
故选C。
跟踪训练6：（2023·全国·高三专题练习）一个含有理想变压器的电路如图所示，图中L1、L2和L3是完全相同的三个灯泡，灯泡的额定电压为U0，U为正弦交流电源。当开关S闭合时，电路中的灯泡均能正常发光。下列说法正确的是（ ）
A．理想变压器原、副线圈匝数比为1∶2
B．交流电源电压有效值为2U0
C．交流电源电压最大值为 SKIPIF 1 < 0 U0
D．若开关S断开稳定后，灯泡L2变暗
【答案】C
【详解】A．三个灯泡均正常发光，副线圈回路中的电流是原线圈中电流的2倍，因此原副线圈的匝数比为 SKIPIF 1 < 0
故A错误；
B．因为副线圈回路两个灯泡的并联，电压为 SKIPIF 1 < 0 ，根据 SKIPIF 1 < 0
解处原线圈两端的电压为 SKIPIF 1 < 0 ，则交流电源的电压 SKIPIF 1 < 0
故B错误；
C．最大值 SKIPIF 1 < 0 ，故C正确；
D．若断开S，副线圈回路的总电阻变大，输出功率变小，输出电流变小，输入电流变小。灯泡L1两端的电压减小，原线圈两端的电压升高，所以副线圈两端的电压增大，灯泡L2变亮，故D错误。
故选C。
7.远距离输电问题的解题关键
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(如图所示)。
关键是通过分析，利用题目条件，首先求出中间回路的电流I2，
则ΔU＝I2R，ΔP＝Ieq \\al(2,2)·R＝ΔU·I2＝eq \f(ΔU2,R)。
例7：图甲中的理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝22∶3，输入端a、b所接电压u随时间t的变化关系如图乙所示。灯泡L的电阻恒为15 Ω，额定电压为24 V。定值电阻R1＝10 Ω、R2＝5 Ω，滑动变阻器R的最大阻值为10 Ω。为使灯泡正常工作，滑动变阻器接入电路的电阻应调节为( )
A．1 Ω B．5 Ω C．6 Ω D．8 Ω
答案：A 解析：由图乙可知理想变压器输入电压U1＝220 V，应用理想变压器变压公式eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)＝eq \f(22,3)，可得副线圈输出电压U2＝30 V。灯泡正常工作时，灯泡两端电压为UL＝24 V，电流IL＝eq \f(UL,RL)＝1.6 A。设R1两端电压为U，由U2＝UL＋U，可得U＝6 V。由eq \f(U,R1)＋eq \f(U,R2＋R)＝IL，解得R＝1 Ω，选项A正确。
跟踪训练7：（2022·高三课时练习）如图所示为远距离输电示意图，其中水电站发电机的输出功率为100 kW，发电机的电压为250 V。通过升压变压器升高电压后向远处输电，输电线总电阻为8 Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220 V。要求在输电线上损失的功率控制为5 kW（即用户得到的功率为95 kW）。下列说法正确的是（ ）
A．输电线上通过的电流为25 AB．降压变压器的输入电压为4000 V
C．升压变压器的匝数比为 SKIPIF 1 < 0 D．降压变压器的匝数比为 SKIPIF 1 < 0
【答案】AC
【详解】A．输电线上通过的电流 SKIPIF 1 < 0
故A正确；
B．输电线上损失的电压 SKIPIF 1 < 0
升压变压器的输出电压 SKIPIF 1 < 0
则降压变压器的输入电压 SKIPIF 1 < 0
故B错误；
C．升压变压器的匝数比 SKIPIF 1 < 0
故C正确；
D．降压变压器的匝数比 SKIPIF 1 < 0
故D错误。
故选AC。
基础训练
1.（2022秋·重庆沙坪坝·高一重庆八中校考阶段练习）用一根横截面积为S、电阻率为ρ的硬质导线做成一个半径为r的圆环，ab为圆环的一条直径。如图所示，在ab的左侧存在一个匀强磁场，磁场垂直圆环所在平面，方向如图，磁感应强度大小随时间均匀增加，其变化率为 SKIPIF 1 < 0 。则（ ）
A．圆环具有扩张的趋势B．圆环中产生逆时针方向的感应电流
C．圆环中感应电流的大小为 SKIPIF 1 < 0 D．图中a、b两点间电势差的大小为 SKIPIF 1 < 0
【答案】BD
【详解】A．由楞次定律的“增缩减扩”可知，为了阻碍磁通量的增加，线圈有收缩的趋势，A错误；
B．磁通量向里减小，由楞次定律“增反减同”可知，线圈中的感应电流方向为逆时针，B正确；
C．由法拉第电磁感应定律可知 SKIPIF 1 < 0
圆环的电阻为 SKIPIF 1 < 0
感应电流 SKIPIF 1 < 0
C错误；
D．由闭合电路欧姆定律可知，ab两点间的电势差大小为 SKIPIF 1 < 0
D正确。
故选BD。
2.．（2023秋·黑龙江大庆·高三铁人中学校考期末）如图所示，电源电动势 SKIPIF 1 < 0 、内阻 SKIPIF 1 < 0 ，电动机 SKIPIF 1 < 0 的内阻 SKIPIF 1 < 0 ，闭合开关 SKIPIF 1 < 0 后，标有“ SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ”的灯泡恰能正常发光，则（ ）
A．图中理想电流表示数为 SKIPIF 1 < 0
B．电源的输出功率为 SKIPIF 1 < 0
C． SKIPIF 1 < 0 内电动机产生的热量为 SKIPIF 1 < 0
D．电动机的机械功率为 SKIPIF 1 < 0
【答案】BC
【详解】A．标有“ SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ”的灯泡恰能正常发光，则外电路并联部分的电压为8V，由闭合电路的欧姆定律有 SKIPIF 1 < 0
即干路电流为2A，理想电流表的示数为2A，故A错误；
B．电源的输出功率为 SKIPIF 1 < 0
故B正确；
D．正常发光的灯泡电流为 SKIPIF 1 < 0
故流过电动机的电流为 SKIPIF 1 < 0
则电动机的机械功率为 SKIPIF 1 < 0
故D错误；
C． SKIPIF 1 < 0 内电动机产生的热量为 SKIPIF 1 < 0
故C正确。
故选BC。
3.（2023秋·山东济宁·高二校考期末）如图所示电路中，电源电动势为E，内阻为r。开关S闭合后，平行金属板中的带电液滴处于静止状态，电流表和电压表均为理想电表， SKIPIF 1 < 0 为光敏电阻（阻值随光照强度的增大而减小），当光照强度减小时，下列说法正确的是（ ）
A． SKIPIF 1 < 0 的功率减小
B．电压表示数增大
C．电流表示数减小
D．电容器C所带电荷量增加，液滴向上加速运动
【答案】CD
【详解】A．当光照强度减小时，光敏电阻R2增大，则R2和R3并联的电阻变大，根据串联分压规律可知，R2和R3并联的电压增大，由 SKIPIF 1 < 0
可知R3的电功率变大，A错误；
BC．当光照强度减小时，光敏电阻R2增大，则R2和R3并联的电阻变大，根据串联分压规律可知，R2和R3并联的电压增大，R1的电压变小，故电压表示数变小，总电阻变大，则总电流变小，并联部分电压增大，则R3电流增大，故R2电流变小，电流表示数变小，B错误，C正确；
D．并联部分电压增大，C所带电荷量 SKIPIF 1 < 0
增大，板间场强 SKIPIF 1 < 0
增大，电场力增大，则重力小于电场力，液滴向上加速运动，D正确；
故选CD。
4.（2023秋·福建宁德·高三校考期末）如图，交流发电机的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴OO′匀速转动，转动周期T = 0.02s，理想变压器原、副线圈的匝数比为6：1，副线圈并联两灯泡a、b，电压表示数为36V，不计发电机线圈的电阻，电表均为理想电表。下列说法正确的是（ ）
A．灯泡两端电压的最大值为 SKIPIF 1 < 0
B．当发电机线圈平面与磁场垂直时，电压表示数为0
C．若灯泡a烧断，电流表示数将变小
D．从图示时刻开始计时，线圈产生交流电的表达式为 SKIPIF 1 < 0
【答案】AC
【详解】A．根据理想变压器电压关系有 SKIPIF 1 < 0
解得 SKIPIF 1 < 0
所以灯泡两端电压的最大值为 SKIPIF 1 < 0
则A正确；
B．电压表示数为电压的有效值，所以不为0，所以B错误；
C．若灯泡a烧断，但是根据理想变压器的电压关系，副线圈两端的电压保持不变，所以副线圈的总电流减小了，根据原副线圈总功率不变的关系，所以电流表示数将变小，C正确；
D．从图示时刻开始计时，时从题图可看出此时线圈磁通量为零，则磁通量的变化率最大，其中
SKIPIF 1 < 0 ， SKIPIF 1 < 0
再根据交变电流的瞬时值表达式有 SKIPIF 1 < 0
D错误。
故选AC。
5.（2022春·云南文山·高二统考期末）夏天由于用电器的增多，每年都会出现“用电荒”，只好拉闸限电。云南某公司为了不耽误工期，利用小型发电机（内阻可忽略）通过理想变压器进行供电，其原理如图甲所示，公司的所有用电设备可等效为电阻R，变压器原、副线圈的匝数比为10：38，发电机产生的交变电压u随时间t变化的图像如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．发电机频率改变时，副线圈中电流频率保持不变
B． SKIPIF 1 < 0 时发电机线圈平面与磁场方向垂直
C．发电机两端电压瞬时值表达式为 SKIPIF 1 < 0
D．若电阻R增大，电压表的示数不变
【答案】CD
【详解】A．变压器不会改变交流电的频率，发电机频率改变时，副线圈中电流频率也要随之改变，故 A错误；
B．t=0.01s时刻电动势瞬时值 e 最大，此时线圈与磁场方向平行，故B 错误；
C．由图像可知 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0
故 SKIPIF 1 < 0
故 C 正确；
D．因为变压器原副线圈的匝数比为 10∶38，则副线圈两端电压为 380V，副线圈两端电压不变，故D 正确。
故选CD。
能力提升
6.（2022·重庆·模拟预测）某光控开关控制电路如图所示，R1为光敏电阻（电阻值随光照强度的减弱而增大），R2为滑动变阻器，电源内阻忽略不计。当光控开关两端电压升高到一定值时，照明系统打开，以下操作能使傍晚时照明系统更早打开的是（ ）
A．电源不变，R2的滑片P向下滑动
B．电源不变，R2的滑片P向上滑动
C．R2的滑片位置不变，换电动势更大的电源
D．R2的滑片位置不变，换电动势更小的电源
【答案】AC
【详解】要使系统更早打开，即在 SKIPIF 1 < 0 阻值不变时增加R1两端电压，而R1两端电压 SKIPIF 1 < 0
可知应减小 SKIPIF 1 < 0 或增大E，故AC正确，BD错误。
故选AC。
7.（2022秋·广东广州·高三西关外国语学校阶段练习）如图所示的电路，水平放置的平行板电容器中有一个带电液滴恰好处于静止状态。现将滑动变阻器的滑片向上移动一段距离，电压表示数变化量的绝对值为 SKIPIF 1 < 0 ，电流表示数变化量的绝对值为 SKIPIF 1 < 0 ，电压表和电流表均视为理想电表，定值电阻 SKIPIF 1 < 0 ，和电池内阻r阻值相等，则（ ）
A．电压表示数变小B．液滴将向上运动
C． SKIPIF 1 < 0 保持不变D．电源的输出功率增大
【答案】BC
【详解】A．滑动变阻器的滑片向上移动一段距离，则滑动变阻器阻值增大，总电阻增大，总电流减小，所以电压表的示数根据 SKIPIF 1 < 0
电压表示数变大，故A错误；
B．电压表示数变大，则电容器两极板电压增大，根据 SKIPIF 1 < 0
可知电场强度变大，液滴受到向上的电场力变大，合力向上，液滴向上运动，故B正确；
C．根据 SKIPIF 1 < 0
可知 SKIPIF 1 < 0
故C正确；
D．当内外电阻相同时，电源输出功率最大，因为 SKIPIF 1 < 0
可知滑动变阻器阻值增大，电源的输出功率减小，故D错误。
故选BC。
8.（2023秋·河北邯郸·高二校考期末）如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为 SKIPIF 1 < 0 ，电压表和电流表均为理想电表，R为热敏电阻（温度升高时其电阻减小），R0为定值电阻。当原线圈接如图乙所示的正弦交流电时，下列说法正确的是（ ）
A．电压表V2的示数为110V
B．R温度升高时，变压器原线圈的输入功率不变
C．R温度降低时，电流表的示数变小，电压表V1的示数不变
D．原线圈输入电压瞬时值的表达式为 SKIPIF 1 < 0
【答案】ACD
【详解】A．由图乙可知原线圈的输入电压有效值为 SKIPIF 1 < 0
根据理想变压器电压比等于匝数比，可知副线圈的输出电压有效值为 SKIPIF 1 < 0
可知电压表V2的示数为110V，故A正确；
B．R温度升高时，热敏电阻阻值减小，副线圈的输出电压不变，根据欧姆定律可知，副线圈电流增大，副线圈的输出功率增大，则原线圈的输入功率增大，故B错误；
C．R温度降低时，热敏电阻阻值增大，副线圈的输出电压不变，根据欧姆定律可知，副线圈电流减小，电流表的示数变小，电压表V1的示数不变，故C正确；
D．根据图乙可知，周期为 SKIPIF 1 < 0
则有 SKIPIF 1 < 0
则原线圈输入电压瞬时值的表达式为 SKIPIF 1 < 0
故D正确。
故选ACD。
9.（2022秋·广西来宾·高二忻城县高级中学校考期末）如图为由电源、电阻箱、电流表、开关等连接的成的电路。闭合并关S，当电阻箱接入电路的阻值 SKIPIF 1 < 0 时，电流表示数 SKIPIF 1 < 0 。已知电源的内阻 SKIPIF 1 < 0 ，电流表的内阻不计。求：
（1）电源的电动势；
（2）当R取什么值电阻箱消耗的电功率最大，最大值为多少？
【答案】（1） SKIPIF 1 < 0 ；（2） SKIPIF 1 < 0 ， SKIPIF 1 < 0
【详解】（1）根据题意，由闭合电路欧姆定律可得
SKIPIF 1 < 0
（2）根据题意可知，电阻箱消耗的功率即电源的输出功率，由公式可得
SKIPIF 1 < 0
可知，当 SKIPIF 1 < 0
时， SKIPIF 1 < 0 有最大值，又有 SKIPIF 1 < 0
可知，电阻箱消耗的电功率最大时，电阻箱的阻值为 SKIPIF 1 < 0
最大功率为 SKIPIF 1 < 0
高考考点分析--电路与电磁感应之间的联系十分紧密，在新高考中也一定是考察的重点。此部分试题的出题形式较为灵活，对学生能力的考察较为严格。高考命题突出闭合电路欧姆定律的应用、交变电流的产生及图像、理想变压器的动态分析、楞次定律的应用、单杆切割磁感线运动等。题型一般为单项选择题、不定项选择题和计算题。
知识框架
学习目标
1.能够熟练运用欧姆定律解决电路问题。
2.准确记忆交变电流的图像及“四值”。
3.熟练运用楞次定律解决实际问题。
4.熟练电磁感应定律。
5.熟悉单杆切割磁感线的解题思路。
11讲 恒定电流与交变电流
恒定电流与交变电流的思维导图
重难点突破-
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．电容器仅在充放电时有充放电电流，稳定时相当于断路。
3．交流电有效值的求法
(1)正弦式交流电的峰值是有效值的“ eq \r(2)”倍。
(2)非正弦式交流电的有效值根据定义求解，即有效值与一个周期通过相同电阻产生相同热量的恒定电流的值相同。
4．交流电四值的用法
(1)求电功、电热用有效值。
(2)求通过导体横截面的电荷量用平均值。
(3)判断二极管、电容器是否被击穿，将耐压值与峰值比较。
(4)判断保险丝是否被熔断，将熔断值同有效值比较。
5．含变压器电路的动态分析
(1)决定关系：变压器原线圈输入电压决定副线圈输出电压；副线圈回路电流或输出功率决定原线圈电流或输入功率。
(2)动态分析：从电源到用户分析电压，从用户到电源分析电流或功率。副线圈回路的动态分析同直流电路的动态分析类似。
考点应用
处理直流电路问题的核心规律是欧姆定律，恰当选取研究对象，研究对象可以是部分电路，也可以是整个回路。
例1：（2022秋·重庆沙坪坝·高一重庆八中校考阶段练习）如图甲所示，正方形硬质金属框abcd放置在磁场中，金属框平面与磁场方向垂直。磁感应强度B随时间t变化规律如图乙所示。在0~0.2s内与0.2s~0.6s内（ ）
A．通过金属框的电流之比为 SKIPIF 1 < 0 B．通过金属框横截面的电荷量之比为 SKIPIF 1 < 0
C．金属框中电动势之比为 SKIPIF 1 < 0 D．金属框中产生的焦耳热之比为 SKIPIF 1 < 0
【答案】C
【详解】设金属框面积为s，在0~0.2s内金属框上产生的感生电动势为 SKIPIF 1 < 0
在0.2s-0.6s内金属框上产生的感生电动势为 SKIPIF 1 < 0
在0-0.2s内与0.2s-0.6s内金属框中电动势之比为 SKIPIF 1 < 0 ，金属框电阻R固定，则通过金属框的电流之比为
SKIPIF 1 < 0
通过金属框横截面的电荷量之比为 SKIPIF 1 < 0
金属框中产生的焦耳热之比为 SKIPIF 1 < 0
C正确，ABD错误。
故选C。
跟踪训练1：（2022秋·新疆阿克苏·高二校考阶段练习）如图所示， SKIPIF 1 < 0 ， SKIPIF 1 < 0 ， SKIPIF 1 < 0 ，AB两端接在电压恒定的电源上，则（ ）
A．S断开时，通过 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 的电流之比为 SKIPIF 1 < 0
B．S闭合时，通过 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 的电流之比为2∶1
C．S断开与闭合两情况下，电阻 SKIPIF 1 < 0 两端的电压之比为 SKIPIF 1 < 0
D．S断开与闭合两情况下，电路中的总电阻之比为 SKIPIF 1 < 0
【答案】B
【详解】A．S断开时，电阻 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 串联，通过电阻的电流相等，则通过 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 的电流之比为 SKIPIF 1 < 0 ，A错误；
B．S闭合时，电阻 SKIPIF 1 < 0 处在干路， SKIPIF 1 < 0 处在支路，电阻 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 并联，根据 SKIPIF 1 < 0 ， SKIPIF 1 < 0
B正确；
C．S断开时，有 SKIPIF 1 < 0
S闭合时，有 SKIPIF 1 < 0
解得，S断开与闭合两情况下，电阻 SKIPIF 1 < 0 两端的电压之比为 SKIPIF 1 < 0 ，C错误；
D．S断开电路中的总电阻为 SKIPIF 1 < 0
S闭合电路中的总电阻为 SKIPIF 1 < 0
解得，S断开与闭合两情况下，电路中的总电阻之比为 SKIPIF 1 < 0 ，D错误。
故选B。
电路动态分析最基本的方法是程序法,常用方法是结论法-串反并同。
例2：（2022秋·福建泉州·高二福建省永春第一中学校考学业考试）如图所示，电源电动势为E，内阻为r，闭合开关S，当滑动变阻器滑片P向B移动时（ ）
A．电流表示数增大，电压表示数增大
B．电流表示数增大，电压表示数减小
C．电流表示数减小，电压表示数减小
D．电流表示数减小，电压表示数增大
【答案】B
【详解】ABCD．由电路图可知，滑动变阻器与R串联；滑片向B端移动时，滑动变阻器接入电阻减小，总电阻减小；则根据闭合电路欧姆定律 SKIPIF 1 < 0 可知，电流增大；由 SKIPIF 1 < 0
可知，路端电压减小；故电流表示数增大，电压表示数减小。
故选B。
跟踪训练2：（2022秋·四川泸州·高二期中）如图所示，当R3的触头向右移动时，电压表V1和电压表V2的示数的变化量分别为U1和U2（均取绝对值），则下列说法中正确的是（ ）
A．U1 > U2
B．路端电压增大
C．电压表V1的示数变大
D．电压表V2的示数变小
【答案】A
【详解】当R3的触头向右移动时，外电路总电阻减小，干路电流增大，则知电压表V2示数U2增大。电压表V1示数U1 = E－I(R2＋r)
I增大，U1减小，由于路端电压随外电阻减小而减小，则知路端电压减小，即U1＋U2减小，则知
U1 > U2
故选A。
3.直流电路中电容器的分析
(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。
例3：（2022秋·江苏南京·高三南京市第十三中学阶段练习）如图所示电路，R1是定值电阻，R2是滑动变阻器，L是小灯泡，C是电容器，电源内阻为r。开关S闭合后，在滑动变阻器的滑片向上滑动过程中（ ）
A．小灯泡变暗B．电压表示数变小
C．电容器所带电荷量增大D．电源的输出功率一定先变大后变小
【答案】B
【详解】AB．闭合开关S后，当滑动变阻器触头向上移动时，R2减小，外电路总电阻减小，干路中电流增大，则小灯泡亮度变亮。电源的内电压增大，路端电压减小，则电压表的示数减小。故A错误；B正确；
C．电路稳定时电容器的电压等于R2的电压，根据串联电路电压分配规律可知，R2减小，电容器的电压减小，则电容器所带电荷量减小。故C错误；
D．当R外=r电源输出功率最大，当移动滑动变阻器使R外在R外
故选B。
跟踪训练3：（2023秋·北京西城·高二北京四中校考期末）在如图所示的电路中，S断开，电容器已经充电。现将S闭合，则以下判断正确的是（ ）
A．电容器带电量将减少 B．电容器带电量将不变
C．电容器两极间电压将增大D．电容器为断路， SKIPIF 1 < 0 中始终无电流通过
【答案】A
【详解】ABC．根据题意可知，S断开，电容器已经充电，此时，电容器两端电压等于电源电动势，将S闭合，电容器两端电压等于 SKIPIF 1 < 0 两端电压，小于电源的电动势，则电容器两极间电压将减小，由 SKIPIF 1 < 0 可知，电容器带电量将减少，故BC错误，A正确；
D．由上述分析可知，电容器带电量将减少，电容器放电，则 SKIPIF 1 < 0 中有电流通过，故D错误。
故选A。
4.求解正弦式交变电流瞬时值表达式的方法
书写交变电流瞬时值表达式时要注意是从线圈位于中性面的位置开始计时，还是从线圈位于与中性面垂直的位置开始计时。具体步骤如下：
确定正弦式交变电流的峰值。根据已知图象或由公式Em＝NBSω求出相应峰值，
其中ω＝ eq \f(2π,T)＝2πf＝2πn。
注意：正弦式交流电的峰值Em＝NBSω，与线圈形状无关。
(2)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式。
①若从线圈位于中性面的位置开始计时，则e t图象为正弦函数图象，e＝Emsinωt；
②若从线圈位于垂直中性面的位置开始计时，则e t图象为余弦函数图象，e＝Emcsωt。
例4：（2023秋·江苏南通·高三统考期末）如图所示，ab边长为 SKIPIF 1 < 0 、ad边长为 SKIPIF 1 < 0 的N匝矩形线圈abcd处于匀强磁场中，线圈绕垂直于磁感线的OO′轴以角速度 SKIPIF 1 < 0 匀速转动，t＝0时线圈平面与磁感线平行。已知磁感应强度为B，线圈电阻为r，外电路电阻为R。则（ ）
A．电流表的示数为 SKIPIF 1 < 0
B．感应电动势的瞬时表达式 SKIPIF 1 < 0
C． SKIPIF 1 < 0 时，ab边所受的安培力为 SKIPIF 1 < 0
D．从图示位置转过90°过程中，通过外电路电阻的电荷量为 SKIPIF 1 < 0
【答案】C
【详解】AB．根据正弦式交变电流的产生规律可知，感应电动势的最大值为 SKIPIF 1 < 0
t＝0时线圈平面与磁感线平行，感应电动势的瞬时表达式 SKIPIF 1 < 0
电动势有效值 SKIPIF 1 < 0
根据闭合电路欧姆定律可知 SKIPIF 1 < 0
故AB错误；
C． SKIPIF 1 < 0 时，转一圈，电流最大，ab边所受的安培力为 SKIPIF 1 < 0
故C正确；
D．从图示位置转过90°过程中，通过外电路电阻的电荷量为 SKIPIF 1 < 0
故D错误。
故选C。
跟踪训练4：（2023秋·北京顺义·高三统考期末）某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．该交流电的周期为2s
B．该交流电的频率为50Hz
C．该交变电动势的有效值为 SKIPIF 1 < 0
D．该电动势的瞬时值与时间的关系为 SKIPIF 1 < 0
【答案】B
【详解】A．从图中可知交流电的周期为 SKIPIF 1 < 0 。故A错误；
B．交流电的频率 SKIPIF 1 < 0
故B正确；
C．有效值 SKIPIF 1 < 0
故C错误；
D．电动势瞬时表达式为 SKIPIF 1 < 0
故D错误。
故选B。
5.求解交变电流有效值的两种方法
公式法:对于按正弦(余弦)规律变化的电流，可先根据Em＝NBSω求出最大值，再根据E＝ eq \f(Em,\r(2))求出有效值，然后结合欧姆定律求得I＝ eq \f(Im,\r(2))、U＝ eq \f(Um,\r(2))
定义法:
设阻值、定时间：设将交变电流加在阻值为R的电阻上，时间取t＝T
求热量：Q＝Q1＋Q2＋…(分段法)
求解有效值：根据Q＝I2Rt＝ eq \f(U2,R)t求解有效值I、U
例5：（2022秋·吉林白城·高二校考期末）在一阻值为 SKIPIF 1 < 0 的定值电阻中通入如图所示的电流，则（ ）
A．此电流为交流电
B．此电流的频率为 SKIPIF 1 < 0
C．此电流的有效值约为 SKIPIF 1 < 0
D．在 SKIPIF 1 < 0 内电阻产生的焦耳热为 SKIPIF 1 < 0
【答案】AB
【详解】A．根据交流电的定义，此电流为交流电，选项A正确；
B．由图可知该交流电的周期为 SKIPIF 1 < 0 ，此电流的频率为 SKIPIF 1 < 0 ，选项B正确；
C．根据交流电有效值的定义有 SKIPIF 1 < 0
代入数据解得此电流的有效值为 SKIPIF 1 < 0
选项C错误；
D．根据焦耳定律，在 SKIPIF 1 < 0 内电阻产生的焦耳热为 SKIPIF 1 < 0
选项D错误。
故选AB。
跟踪训练5：（2022春·吉林·高二期末）一理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的滑片，下列说法正确的是（ ）
A．副线圈输出电压的有效值为31V
B．副线圈输出电压的频率为50Hz
C．P向右移动时变压器的输出功率增加
D．P向右移动时原、副线圈的电流比减小
【答案】BC
【分析】根据题中“理想变压器”可知，本题考查变压器，根据变压器各物理量的规律，运用电压与匝数正比关系、频率周期关系式、欧姆定律、电功率等，进行分析推断。
【详解】A．由图像可知，原线圈的电压的最大值为311V，根据电压与匝数成正比 SKIPIF 1 < 0
可得副线圈的电压最大值为31.1V，有效值为 SKIPIF 1 < 0 ,故A错误；
B．由图像可知交流电的周期为0.02s,根据周期频率关系式 SKIPIF 1 < 0
可得交流电的频率为50Hz，故B正确；
C．P向右移动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，副线圈的电压不变，所以电路消耗的电功率增加，变压器的输出功率也增加，故C正确；
D．原副线圈的电流比和匝数成反比，匝数比不变，电流比也不变，故D错误。
故选BC。
6.原线圈串联或并联负载的变压器问题的解题策略
(1)变压器原、副线圈间的电压关系、电流关系仍然满足变压器原理，原线圈的输入功率仍然等于副线圈的输出功率。
(2)原线圈端串联分压电阻时，输入端前端电压等于分压电阻的电压和变压器输入电压之和；原线圈端并联分流电阻时，输入端前端电流等于分流电阻的电流与原线圈电流之和。
(3)理想变压器改变的是电压和电流，不能改变频率和功率。
例6：（2022秋·山东济宁·高三统考期末）如图所示的理想变压器，原、副线圈上接有完全相同的五个灯泡，A、B两点间输入有效值恒为UAB的正弦交流电压。当开关S断开时，L1、L2、L3和L4四个灯泡的亮度相同。假定原、副线圈匝数分别为n1、n2，灯泡的阻值恒定，副线圈两端电压用UCD表示，开关S闭合后五个灯泡均不损坏，下列说法正确的是（ ）
A．n1：n2=1:3
B．开关S断开时，UAB：UCD=3:1
C．开关S闭合时，UAB：UCD=13:3
D．开关S闭合时，灯泡L1的亮度比S断开时暗
【答案】C
【详解】A．当开关S断开，A、B两点间输入有效值为UAB的交流电压时，接通的4盏灯亮度相同，设灯的电流为I，则原线圈的电流为I，副线圈的电流为3I，所以匝数比为 SKIPIF 1 < 0
故A错误；
B．当开关S断开时，设副线圈的电压为U，则原线圈的电压为 SKIPIF 1 < 0
原线圈灯泡的电压为U，则UAB：UCD=4：1
故B错误；
C．当开关S闭合时，设副线圈的电压为U4，则原线圈的电压为 SKIPIF 1 < 0
则U3=3U4
此时设副线圈每个灯的电流为 SKIPIF 1 < 0 ，则副线圈的电流为 SKIPIF 1 < 0 ，则原线圈的电流为 SKIPIF 1 < 0
则原线圈的电流为 SKIPIF 1 < 0 ，原线圈电压为 SKIPIF 1 < 0
则 SKIPIF 1 < 0
故C正确；
D．开关S闭合后，副线圈的功率变大，则原线圈的功率也变大，即原线圈中的电流变大，所以灯泡L1将变亮，故D错误；
故选C。
跟踪训练6：（2023·全国·高三专题练习）一个含有理想变压器的电路如图所示，图中L1、L2和L3是完全相同的三个灯泡，灯泡的额定电压为U0，U为正弦交流电源。当开关S闭合时，电路中的灯泡均能正常发光。下列说法正确的是（ ）
A．理想变压器原、副线圈匝数比为1∶2
B．交流电源电压有效值为2U0
C．交流电源电压最大值为 SKIPIF 1 < 0 U0
D．若开关S断开稳定后，灯泡L2变暗
【答案】C
【详解】A．三个灯泡均正常发光，副线圈回路中的电流是原线圈中电流的2倍，因此原副线圈的匝数比为 SKIPIF 1 < 0
故A错误；
B．因为副线圈回路两个灯泡的并联，电压为 SKIPIF 1 < 0 ，根据 SKIPIF 1 < 0
解处原线圈两端的电压为 SKIPIF 1 < 0 ，则交流电源的电压 SKIPIF 1 < 0
故B错误；
C．最大值 SKIPIF 1 < 0 ，故C正确；
D．若断开S，副线圈回路的总电阻变大，输出功率变小，输出电流变小，输入电流变小。灯泡L1两端的电压减小，原线圈两端的电压升高，所以副线圈两端的电压增大，灯泡L2变亮，故D错误。
故选C。
7.远距离输电问题的解题关键
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(如图所示)。
关键是通过分析，利用题目条件，首先求出中间回路的电流I2，
则ΔU＝I2R，ΔP＝Ieq \\al(2,2)·R＝ΔU·I2＝eq \f(ΔU2,R)。
例7：图甲中的理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝22∶3，输入端a、b所接电压u随时间t的变化关系如图乙所示。灯泡L的电阻恒为15 Ω，额定电压为24 V。定值电阻R1＝10 Ω、R2＝5 Ω，滑动变阻器R的最大阻值为10 Ω。为使灯泡正常工作，滑动变阻器接入电路的电阻应调节为( )
A．1 Ω B．5 Ω C．6 Ω D．8 Ω
答案：A 解析：由图乙可知理想变压器输入电压U1＝220 V，应用理想变压器变压公式eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)＝eq \f(22,3)，可得副线圈输出电压U2＝30 V。灯泡正常工作时，灯泡两端电压为UL＝24 V，电流IL＝eq \f(UL,RL)＝1.6 A。设R1两端电压为U，由U2＝UL＋U，可得U＝6 V。由eq \f(U,R1)＋eq \f(U,R2＋R)＝IL，解得R＝1 Ω，选项A正确。
跟踪训练7：（2022·高三课时练习）如图所示为远距离输电示意图，其中水电站发电机的输出功率为100 kW，发电机的电压为250 V。通过升压变压器升高电压后向远处输电，输电线总电阻为8 Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220 V。要求在输电线上损失的功率控制为5 kW（即用户得到的功率为95 kW）。下列说法正确的是（ ）
A．输电线上通过的电流为25 AB．降压变压器的输入电压为4000 V
C．升压变压器的匝数比为 SKIPIF 1 < 0 D．降压变压器的匝数比为 SKIPIF 1 < 0
【答案】AC
【详解】A．输电线上通过的电流 SKIPIF 1 < 0
故A正确；
B．输电线上损失的电压 SKIPIF 1 < 0
升压变压器的输出电压 SKIPIF 1 < 0
则降压变压器的输入电压 SKIPIF 1 < 0
故B错误；
C．升压变压器的匝数比 SKIPIF 1 < 0
故C正确；
D．降压变压器的匝数比 SKIPIF 1 < 0
故D错误。
故选AC。
基础训练
1.（2022秋·重庆沙坪坝·高一重庆八中校考阶段练习）用一根横截面积为S、电阻率为ρ的硬质导线做成一个半径为r的圆环，ab为圆环的一条直径。如图所示，在ab的左侧存在一个匀强磁场，磁场垂直圆环所在平面，方向如图，磁感应强度大小随时间均匀增加，其变化率为 SKIPIF 1 < 0 。则（ ）
A．圆环具有扩张的趋势B．圆环中产生逆时针方向的感应电流
C．圆环中感应电流的大小为 SKIPIF 1 < 0 D．图中a、b两点间电势差的大小为 SKIPIF 1 < 0
【答案】BD
【详解】A．由楞次定律的“增缩减扩”可知，为了阻碍磁通量的增加，线圈有收缩的趋势，A错误；
B．磁通量向里减小，由楞次定律“增反减同”可知，线圈中的感应电流方向为逆时针，B正确；
C．由法拉第电磁感应定律可知 SKIPIF 1 < 0
圆环的电阻为 SKIPIF 1 < 0
感应电流 SKIPIF 1 < 0
C错误；
D．由闭合电路欧姆定律可知，ab两点间的电势差大小为 SKIPIF 1 < 0
D正确。
故选BD。
2.．（2023秋·黑龙江大庆·高三铁人中学校考期末）如图所示，电源电动势 SKIPIF 1 < 0 、内阻 SKIPIF 1 < 0 ，电动机 SKIPIF 1 < 0 的内阻 SKIPIF 1 < 0 ，闭合开关 SKIPIF 1 < 0 后，标有“ SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ”的灯泡恰能正常发光，则（ ）
A．图中理想电流表示数为 SKIPIF 1 < 0
B．电源的输出功率为 SKIPIF 1 < 0
C． SKIPIF 1 < 0 内电动机产生的热量为 SKIPIF 1 < 0
D．电动机的机械功率为 SKIPIF 1 < 0
【答案】BC
【详解】A．标有“ SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ”的灯泡恰能正常发光，则外电路并联部分的电压为8V，由闭合电路的欧姆定律有 SKIPIF 1 < 0
即干路电流为2A，理想电流表的示数为2A，故A错误；
B．电源的输出功率为 SKIPIF 1 < 0
故B正确；
D．正常发光的灯泡电流为 SKIPIF 1 < 0
故流过电动机的电流为 SKIPIF 1 < 0
则电动机的机械功率为 SKIPIF 1 < 0
故D错误；
C． SKIPIF 1 < 0 内电动机产生的热量为 SKIPIF 1 < 0
故C正确。
故选BC。
3.（2023秋·山东济宁·高二校考期末）如图所示电路中，电源电动势为E，内阻为r。开关S闭合后，平行金属板中的带电液滴处于静止状态，电流表和电压表均为理想电表， SKIPIF 1 < 0 为光敏电阻（阻值随光照强度的增大而减小），当光照强度减小时，下列说法正确的是（ ）
A． SKIPIF 1 < 0 的功率减小
B．电压表示数增大
C．电流表示数减小
D．电容器C所带电荷量增加，液滴向上加速运动
【答案】CD
【详解】A．当光照强度减小时，光敏电阻R2增大，则R2和R3并联的电阻变大，根据串联分压规律可知，R2和R3并联的电压增大，由 SKIPIF 1 < 0
可知R3的电功率变大，A错误；
BC．当光照强度减小时，光敏电阻R2增大，则R2和R3并联的电阻变大，根据串联分压规律可知，R2和R3并联的电压增大，R1的电压变小，故电压表示数变小，总电阻变大，则总电流变小，并联部分电压增大，则R3电流增大，故R2电流变小，电流表示数变小，B错误，C正确；
D．并联部分电压增大，C所带电荷量 SKIPIF 1 < 0
增大，板间场强 SKIPIF 1 < 0
增大，电场力增大，则重力小于电场力，液滴向上加速运动，D正确；
故选CD。
4.（2023秋·福建宁德·高三校考期末）如图，交流发电机的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴OO′匀速转动，转动周期T = 0.02s，理想变压器原、副线圈的匝数比为6：1，副线圈并联两灯泡a、b，电压表示数为36V，不计发电机线圈的电阻，电表均为理想电表。下列说法正确的是（ ）
A．灯泡两端电压的最大值为 SKIPIF 1 < 0
B．当发电机线圈平面与磁场垂直时，电压表示数为0
C．若灯泡a烧断，电流表示数将变小
D．从图示时刻开始计时，线圈产生交流电的表达式为 SKIPIF 1 < 0
【答案】AC
【详解】A．根据理想变压器电压关系有 SKIPIF 1 < 0
解得 SKIPIF 1 < 0
所以灯泡两端电压的最大值为 SKIPIF 1 < 0
则A正确；
B．电压表示数为电压的有效值，所以不为0，所以B错误；
C．若灯泡a烧断，但是根据理想变压器的电压关系，副线圈两端的电压保持不变，所以副线圈的总电流减小了，根据原副线圈总功率不变的关系，所以电流表示数将变小，C正确；
D．从图示时刻开始计时，时从题图可看出此时线圈磁通量为零，则磁通量的变化率最大，其中
SKIPIF 1 < 0 ， SKIPIF 1 < 0
再根据交变电流的瞬时值表达式有 SKIPIF 1 < 0
D错误。
故选AC。
5.（2022春·云南文山·高二统考期末）夏天由于用电器的增多，每年都会出现“用电荒”，只好拉闸限电。云南某公司为了不耽误工期，利用小型发电机（内阻可忽略）通过理想变压器进行供电，其原理如图甲所示，公司的所有用电设备可等效为电阻R，变压器原、副线圈的匝数比为10：38，发电机产生的交变电压u随时间t变化的图像如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．发电机频率改变时，副线圈中电流频率保持不变
B． SKIPIF 1 < 0 时发电机线圈平面与磁场方向垂直
C．发电机两端电压瞬时值表达式为 SKIPIF 1 < 0
D．若电阻R增大，电压表的示数不变
【答案】CD
【详解】A．变压器不会改变交流电的频率，发电机频率改变时，副线圈中电流频率也要随之改变，故 A错误；
B．t=0.01s时刻电动势瞬时值 e 最大，此时线圈与磁场方向平行，故B 错误；
C．由图像可知 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0
故 SKIPIF 1 < 0
故 C 正确；
D．因为变压器原副线圈的匝数比为 10∶38，则副线圈两端电压为 380V，副线圈两端电压不变，故D 正确。
故选CD。
能力提升
6.（2022·重庆·模拟预测）某光控开关控制电路如图所示，R1为光敏电阻（电阻值随光照强度的减弱而增大），R2为滑动变阻器，电源内阻忽略不计。当光控开关两端电压升高到一定值时，照明系统打开，以下操作能使傍晚时照明系统更早打开的是（ ）
A．电源不变，R2的滑片P向下滑动
B．电源不变，R2的滑片P向上滑动
C．R2的滑片位置不变，换电动势更大的电源
D．R2的滑片位置不变，换电动势更小的电源
【答案】AC
【详解】要使系统更早打开，即在 SKIPIF 1 < 0 阻值不变时增加R1两端电压，而R1两端电压 SKIPIF 1 < 0
可知应减小 SKIPIF 1 < 0 或增大E，故AC正确，BD错误。
故选AC。
7.（2022秋·广东广州·高三西关外国语学校阶段练习）如图所示的电路，水平放置的平行板电容器中有一个带电液滴恰好处于静止状态。现将滑动变阻器的滑片向上移动一段距离，电压表示数变化量的绝对值为 SKIPIF 1 < 0 ，电流表示数变化量的绝对值为 SKIPIF 1 < 0 ，电压表和电流表均视为理想电表，定值电阻 SKIPIF 1 < 0 ，和电池内阻r阻值相等，则（ ）
A．电压表示数变小B．液滴将向上运动
C． SKIPIF 1 < 0 保持不变D．电源的输出功率增大
【答案】BC
【详解】A．滑动变阻器的滑片向上移动一段距离，则滑动变阻器阻值增大，总电阻增大，总电流减小，所以电压表的示数根据 SKIPIF 1 < 0
电压表示数变大，故A错误；
B．电压表示数变大，则电容器两极板电压增大，根据 SKIPIF 1 < 0
可知电场强度变大，液滴受到向上的电场力变大，合力向上，液滴向上运动，故B正确；
C．根据 SKIPIF 1 < 0
可知 SKIPIF 1 < 0
故C正确；
D．当内外电阻相同时，电源输出功率最大，因为 SKIPIF 1 < 0
可知滑动变阻器阻值增大，电源的输出功率减小，故D错误。
故选BC。
8.（2023秋·河北邯郸·高二校考期末）如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为 SKIPIF 1 < 0 ，电压表和电流表均为理想电表，R为热敏电阻（温度升高时其电阻减小），R0为定值电阻。当原线圈接如图乙所示的正弦交流电时，下列说法正确的是（ ）
A．电压表V2的示数为110V
B．R温度升高时，变压器原线圈的输入功率不变
C．R温度降低时，电流表的示数变小，电压表V1的示数不变
D．原线圈输入电压瞬时值的表达式为 SKIPIF 1 < 0
【答案】ACD
【详解】A．由图乙可知原线圈的输入电压有效值为 SKIPIF 1 < 0
根据理想变压器电压比等于匝数比，可知副线圈的输出电压有效值为 SKIPIF 1 < 0
可知电压表V2的示数为110V，故A正确；
B．R温度升高时，热敏电阻阻值减小，副线圈的输出电压不变，根据欧姆定律可知，副线圈电流增大，副线圈的输出功率增大，则原线圈的输入功率增大，故B错误；
C．R温度降低时，热敏电阻阻值增大，副线圈的输出电压不变，根据欧姆定律可知，副线圈电流减小，电流表的示数变小，电压表V1的示数不变，故C正确；
D．根据图乙可知，周期为 SKIPIF 1 < 0
则有 SKIPIF 1 < 0
则原线圈输入电压瞬时值的表达式为 SKIPIF 1 < 0
故D正确。
故选ACD。
9.（2022秋·广西来宾·高二忻城县高级中学校考期末）如图为由电源、电阻箱、电流表、开关等连接的成的电路。闭合并关S，当电阻箱接入电路的阻值 SKIPIF 1 < 0 时，电流表示数 SKIPIF 1 < 0 。已知电源的内阻 SKIPIF 1 < 0 ，电流表的内阻不计。求：
（1）电源的电动势；
（2）当R取什么值电阻箱消耗的电功率最大，最大值为多少？
【答案】（1） SKIPIF 1 < 0 ；（2） SKIPIF 1 < 0 ， SKIPIF 1 < 0
【详解】（1）根据题意，由闭合电路欧姆定律可得
SKIPIF 1 < 0
（2）根据题意可知，电阻箱消耗的功率即电源的输出功率，由公式可得
SKIPIF 1 < 0
可知，当 SKIPIF 1 < 0
时， SKIPIF 1 < 0 有最大值，又有 SKIPIF 1 < 0
可知，电阻箱消耗的电功率最大时，电阻箱的阻值为 SKIPIF 1 < 0
最大功率为 SKIPIF 1 < 0
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