專題12恒定電流與交變電流

目錄

01考情透視?目標(biāo)導(dǎo)航............................................................................3

02知識(shí)導(dǎo)圖思維引航............................................................................4

03核心精講題型突破............................................................................5

題型一直流電路的分析與計(jì)算................................................................5

【核心精講】...............................................................................5

一、閉合電路的功率和效率....................................................................5

二、直流閉合電路中的動(dòng)態(tài)分析的三種方法.....................................................6

三、直流含容電路問題分析方法...............................................................6

【真題研析】...............................................................................7

【命題預(yù)測(cè)】...............................................................................8

考向一直流閉合電路中的功率問題.............................................................8

考向二直流閉合電路中的動(dòng)態(tài)分析問題.........................................................9

考向三直流含容電路問題....................................................................11

題型二交流電流的四值和變壓器的分析與計(jì)算..................................................12

【核心精講】..............................................................................12

一、交變電流的四值問題.....................................................................12

二、理想變壓器的基本關(guān)系...................................................................13

三、理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析...................................................................13

【真題研析】..............................................................................14

考向二理想變壓器的基本關(guān)系應(yīng)用............................................................17

考向三理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析................................................................18

1/25

題型三遠(yuǎn)距離輸電...........................................................................20

【核心精講】..............................................................................20

一、遠(yuǎn)距離輸電問題中的“三二一”........................................................20

二、遠(yuǎn)距離輸電問題中的電壓和功率損失.......................................................20

【真題研析】..............................................................................21

【命題預(yù)測(cè)】..............................................................................22

考向一遠(yuǎn)距離輸電問題中的功率計(jì)算.........................................................22

考向二遠(yuǎn)距離輸電問題中的動(dòng)態(tài)分析23

2/25

命題統(tǒng)計(jì)

2024年2023年2022年

命題要點(diǎn)

2024?全國(guó)甲卷-T122023?海南卷?T72022,浙江6月卷?T12

直流閉合電路

2022?浙江1月卷?T12

的分析與計(jì)算

2024?河北卷142023?湖南卷192022?山東卷14

2024?新課標(biāo)卷172023?河北卷152022?湖南卷16

交變電流的四2024?廣東卷11、2023?北京卷一T72022?廣東卷?T4

熱值和變壓器的

考分析與計(jì)算2024?遼寧卷1132023?廣東卷162022?河北卷13

角2024?山東卷?T82022?海南卷?T5

度

2024?浙江1月卷一T5

2024?湖南卷162023?山東卷17

2023?浙江卷?T7

遠(yuǎn)距離輸電

高考對(duì)直流閉合電路的以選擇題的形式考查較少，對(duì)交變電流的產(chǎn)生和描述

命題規(guī)律的單獨(dú)考查也不是特別的頻繁，大多與變壓器類的高考題相結(jié)合，一并考查，難

度上不是太大。

從近幾年各省命題來(lái)看，2025年大概率還是圍繞變壓器來(lái)命題，多數(shù)以選

考向預(yù)測(cè)

擇題為主，題目難度不會(huì)太大。

命題情景多以變壓器、新型應(yīng)用技術(shù)為情景

常用方法閉合電路動(dòng)態(tài)分析法、等效法

3/25

閉合電路歐姆定律:

4/25

0

盎心精潴￡題型突破

題型一直流電路的分析與計(jì)算

核心精講U

一、

1.閉合電路的功率和效率

任意電路：P總=EI=P出+P內(nèi)

電源總功率"2

純電阻電路：P=F(R+r)=--

&R+r

電源內(nèi)部

P內(nèi)=尸尸=尸總一P出

消耗的功率

任意電路：P出=UI=P總—P內(nèi)

電源的

降R

輸出功率純電阻電路：PTR—I,

R+r2

Pm型E2

P出與外電阻

p

R的關(guān)系

ORlR2R

DTT

任意電路：〃=3><100%=**100%

P總E

電源的效率

純電阻電路：〃=&-xlOO%

R+r

2.輸出功率與外電阻的關(guān)系

由P出與外電阻R的關(guān)系圖像可知：

(1)當(dāng)R=r時(shí)，電源的輸出功率最大為尸m=8。

(2)當(dāng)時(shí)，隨著R的增大輸出功率越來(lái)越小。

(3)當(dāng)時(shí)，隨著R的增大輸出功率越來(lái)越大。

5/25

(4)當(dāng)產(chǎn)出＜Pm時(shí)，每個(gè)輸出功率對(duì)應(yīng)兩個(gè)外電阻后和尺2,且4尺2=兒

1.程序法

確定局分析總分析總電流、固并聯(lián)分流

定

部電阻—>電阻的—>路端電壓的支變化支路

路

的變化變化變化串聯(lián)分壓

2.結(jié)論法

用口訣表述為“串反并同”：

⑴所謂“串反”，即某一電阻增大時(shí)，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、消耗的電功率都

將減小，反之則增大。

(2)所謂“并同”，即某一電阻增大時(shí)，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、消耗的電功率都

將增大，反之則減小。

3.極限法

因滑動(dòng)變阻器滑片滑動(dòng)引起電路變化的問題，可將滑動(dòng)變阻器的滑片分別滑至兩個(gè)極端，讓電阻最大或

電阻為零進(jìn)行討論。

三、直流含容電路問題分析方法

1.電路的簡(jiǎn)化：不分析電容器的充、放電過程時(shí)，把電容器所在的電路視為斷路，簡(jiǎn)化電路時(shí)可以去掉，求

電荷量時(shí)再在相應(yīng)位置補(bǔ)上。

2.電路穩(wěn)定時(shí)電容器的處理方法：電路穩(wěn)定后，與電容器串聯(lián)的電路中沒有電流，同支路的電阻相當(dāng)于導(dǎo)線,,

即電阻不起降低電壓的作用，電容器兩端的電壓與其并聯(lián)用電器兩端電壓相等。

3.電壓變化帶來(lái)的電容器變化：電路中電流、電壓的變化可能會(huì)引起電容器的充、放電。若電容器兩端電壓

升高，電容器將充電；若電容器兩端電壓降低，電容器將通過與它連接的電路放電，可由A0=CAU計(jì)算電容

器上電荷量的變化量。

4.含容電路動(dòng)態(tài)分析的三個(gè)步驟：

第一步理清電路的串、并聯(lián)關(guān)系

確定電容器兩極板間的電壓。在電容器充電和放電的過程中，歐姆定律等電路規(guī)律不適用，但

第二步對(duì)于充電或放電完畢的電路，電容器的存在與否不再影響原電路，電容器接在某一支路兩端，

可根據(jù)歐姆定律及串、并聯(lián)規(guī)律求解該支路兩端的電壓U

分析電容器所帶的電荷量。針對(duì)某一狀態(tài)，根據(jù)。=CU,由電容器兩端的電壓U求電容器所帶

第三步

的電荷量0,由電路規(guī)律分析兩極板電勢(shì)的高低，高電勢(shì)板帶正電，低電勢(shì)板帶負(fù)電

6/25

真題研析

1.（2023?海南?高考真題）如圖所示電路，已知電源電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻不計(jì)，電容器電容為C,閉合開關(guān)K,

待電路穩(wěn)定后，電容器上電荷量為（）

A.CEB.—CEC.-CED.-CE

【答案】c

【詳解】電路穩(wěn)定后，由于電源內(nèi)阻不計(jì)，則整個(gè)回路可看成3R、2R的串聯(lián)部分與&、4R的串聯(lián)部分并

聯(lián)，若取電源負(fù)極為零電勢(shì)點(diǎn)，則電容器上極板的電勢(shì)為R卜=,-2R=含電容器下極板的電勢(shì)為@下=,?

5n5?5H

4R=冷則電容兩端的電壓U下上=卷則電容器上的電荷量為Q=CU上下=|CE故選C。

【技巧點(diǎn)撥】

（1）明確電容器電量計(jì)算公式；

（2）利用串聯(lián)分壓的規(guī)律，求出電容器兩極板的電壓。

2.（2022?北京?高考真題）某同學(xué)利用壓力傳感器設(shè)計(jì)水庫(kù)水位預(yù)警系統(tǒng)。如圖所示，電路中的％和R2，

其中一個(gè)是定值電阻，另一個(gè)是壓力傳感器（可等效為可變電阻）。水位越高，對(duì)壓力傳感器的壓力越大,

壓力傳感器的電阻值越小。當(dāng)。、6兩端的電壓大于Ui時(shí)，控制開關(guān)自動(dòng)開啟低水位預(yù)警；當(dāng)a、b兩端的

電壓小于內(nèi)（%、&為定值）時(shí)，控制開關(guān)自動(dòng)開啟高水位預(yù)警。下列說法正確的是（）

預(yù)警系統(tǒng)

控制開關(guān)

A.%<U2

B.此為壓力傳感器

7/25

C.若定值電阻的阻值越大，開啟高水位預(yù)警時(shí)的水位越低

D.若定值電阻的阻值越大，開啟低水位預(yù)警時(shí)的水位越高

【答案】C

【詳解】AB.題意可知水位越高，對(duì)壓力傳感器的壓力越大，壓力傳感器的電阻值越小?？刂崎_關(guān)自動(dòng)開

啟低水位預(yù)警，此時(shí)水位較低，壓力傳感器的電阻值較大，由于。、6兩端此時(shí)的電壓大于Ui，根據(jù)串聯(lián)電

路電壓分部特點(diǎn)可知，％為壓力傳感器，故高水位時(shí)壓力傳感器的電阻值越小，N壓力傳感器兩端電壓變

小，AB錯(cuò)誤；

CD.根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，a、6兩端的電壓為U=f%若定值電阻的阻值越大，當(dāng)開啟低

水位預(yù)警時(shí)。、6兩端的電壓大于0時(shí)，燈壓力傳感器阻值需要越大，則水位越低；當(dāng)°、6兩端的電壓小

于出時(shí)開啟高水位預(yù)警時(shí)，&壓壓力傳感器阻值需要越大，則水位越低。C正確，D錯(cuò)誤。故選C。

【技巧點(diǎn)撥】

(1)明確水位高低與壓力傳感器所受壓力大小的關(guān)系；

(2)利用閉合電路歐姆定律，結(jié)合水位變化時(shí)阻值的變化做出判斷。

1命題預(yù)測(cè)l

考向一直流閉合電路中的功率問題

3.(2024?北京朝陽(yáng)?模擬預(yù)測(cè))如圖甲所示的電路中，定值電阻％=氏2。白熾燈泡L的伏安特性曲線如圖

乙所示。電源電動(dòng)勢(shì)E=100V,內(nèi)阻不計(jì)。當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，燈泡消耗的實(shí)際電功率為24W,則開關(guān)閉合

后，燈泡消耗的實(shí)際功率約為()

A.20WB.15WC.12WD.9W

【答案】C

【詳解】當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，燈泡消耗的實(shí)際電功率為24W,即電壓電流的乘積為24W,根據(jù)乙圖可知，電

壓為％=40V,電流為h=0.60A,根據(jù)閉合電路歐姆定律Ui=E-匕匕解得%=100。據(jù)題意，定值電阻

/?!=R2,故&=100Q開關(guān)閉合后，電源和七、&構(gòu)成一個(gè)新電源，此新電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻分別為％=

8/25

（同片）&=層磊）X100V=50V,勺==50。此新電源短路電流為/短=黑=1.0A圖中畫出此新

電源的U-/圖像，圖像與白熾燈泡的伏安特性曲線交點(diǎn)即為燈泡的電壓電流，分別為g=26V,%=0.46A

燈泡消耗的實(shí)際功率「2=U2I2=26x0,46W=11.96W?12W故選Co

4.（2024?全國(guó)?模擬預(yù)測(cè)）在如圖甲所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)保持不變，不計(jì)內(nèi)阻，％為定值電阻，移

動(dòng)滑動(dòng)變阻器&的滑片尸，電壓表和電流表均為理想電表，兩者示數(shù)的U-/關(guān)系圖線如圖乙所示，則（)

A.電源電動(dòng)勢(shì)為15VB.定值電阻的阻值為10。

C.長(zhǎng)的電功率最大為3WD.%的電功率最大為25W

【答案】B

【詳解】AB.設(shè)Pa間電阻為心，則Pb間電阻為（/?2-仆），滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻記作R2,則

=髻萼？=生字國(guó)當(dāng)心=*2時(shí)，達(dá)到最大值，即=法解得&=24Q當(dāng)滑片尸位于中點(diǎn)時(shí),

乙—RQ?2NaLU.5A

干路電流為1.0A,此時(shí)有E=6V+1.0%當(dāng)R；的電壓為4.0V時(shí)，滑片兩邊電流為0.2A和1.0A,此時(shí)有E=

4V+1.2%聯(lián)立兩式解得&=10OE=16V選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；

CD.電阻7?2的阻值范圍為0到6Q,因此滑片位于中點(diǎn)時(shí)，R2=6。，/?2的電功率最大為PR2=6.0Vx（0.5A+

n2

0.5A）=6W滑片P位于。或b時(shí)，接入電阻為零，&的電功率最大，為PRI=?=25,6W選項(xiàng)CD錯(cuò)誤。

故選Bo

考向二直流閉合電路中的動(dòng)態(tài)分析問題

5.（2024?遼寧朝陽(yáng)?三模）在如圖所示的電路中，電源電壓不變，內(nèi)阻為r,R為定值電阻，閉合開關(guān)S,

9/25

電路正常工作，在滑片P向右移動(dòng)的過程中，不考慮溫度對(duì)燈絲電阻的影響，下列說法正確的是（）

A.R兩端的電壓變大B.電壓表V2的示數(shù)變大

C.燈泡的亮度變亮D.電壓表V］的示數(shù)和電流表示數(shù)的比值變小

【答案】B

【詳解】C.定值電阻尺、滑動(dòng)變阻器、燈泡、電源、電流表、開關(guān)串聯(lián)，當(dāng)滑片P向右移動(dòng)的過程中，整

個(gè)回路總電阻增大，電流減小，故等泡亮度變暗，C錯(cuò)誤；

A.由［/=用可知電流減小，定值電阻尺兩端電壓減小，A錯(cuò)誤；

B.電壓表V2測(cè)量定值電阻、滑動(dòng)變阻器兩端總電壓，由閉合電路歐姆定律力=E-/（&+「）可知電流減小,

電壓表丫2示數(shù)變大，B正確；

D.電壓表Vi測(cè)量燈泡、滑動(dòng)變阻器兩端總電壓，由閉合電路歐姆定律氏=E-/（R+r）可知券=R+r故

電壓表Vi的示數(shù)和電流表示數(shù)的比值不變，D錯(cuò)誤。故選B。

6.（2024?河北?一模）如圖所示的電路中，a為定值電阻，電壓表和電流表均為理想電表，閉合開關(guān)S,

滑動(dòng)變阻器的滑片從6端向。端緩慢滑動(dòng)的過程中，下列說法正確的是（）

A.電壓表V示數(shù)先變小后變大B.電壓表V示數(shù)一直變大

C.電流表A示數(shù)一直變小D.電流表A示數(shù)先變小后變大

【答案】C

【詳解】AB.滑片緩慢從6端向。端滑動(dòng)的過程中，滑動(dòng)變阻器上下兩部分、電壓表并聯(lián)，滑動(dòng)變阻器滑

片上、下兩部分并聯(lián)后的阻值先增大后減小，干路電流先減小后增大，路端電壓先增大后減小，根據(jù)閉合

電路歐姆定律可得電壓表的示數(shù)U=E-+r）則電壓表V示數(shù)先變大后變小。故AB錯(cuò)誤；

CD.滑動(dòng)變阻器滑片從6滑到正中間的過程，回路總電阻增加，干路電流減小，滑動(dòng)變阻器上半部分所在

支路分配的電壓增大，通過滑動(dòng)變阻器上半部分的電流增大，可知電流表A示數(shù)變小，滑片從正中間滑到

。的過程，上、下兩部分并聯(lián)電阻減小，電壓表示數(shù)減小，滑動(dòng)變阻器下半部分電阻增加，可知電流表A

示數(shù)繼續(xù)變小。故C正確；D錯(cuò)誤。

10/25

故選Co

考向三直流含容電路問題

7.（2024?河北石家莊?三模）如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)E=1.5V,內(nèi)阻不計(jì)，滑動(dòng)變阻器燈的最大阻值為2C,

兩定值電阻&、色的阻值均為1。，電容器C的電容為3/zFo初始時(shí)燈的滑片置于最上端，開關(guān)S擲于a端。

下列說法正確的是（）

A.當(dāng)&的滑片向下移動(dòng)時(shí)，先兩端的電壓減小

B.移動(dòng)￡的滑片過程中，&消耗的最大功率為1.125W

C.開關(guān)從。擲向6,流過心的電流方向由d到c

D.開關(guān)從。擲向6,流過的電荷量為4.5x10-6c

【答案】D

【詳解】A.開關(guān)S擲于a端，公與夫2串聯(lián)，R2兩端的電壓&=鼻山2當(dāng)％的滑片向下滑動(dòng)時(shí)，飛接入電

路中的電阻值變小，取兩端電壓變大，A錯(cuò)誤；

B.%消耗的功率P=E/—/2/?2電流/=三丁解得當(dāng)%=a=1。時(shí)，R1消耗的功率最大為0.5625W,B錯(cuò)

及1+?2

誤；

C.開關(guān)擲于a端時(shí)，電容器C右極板帶正電，開關(guān)從a擲向b,電容器C左極板帶正電，所以電容器先放電

后充電，電流方向?yàn)閏—d,C錯(cuò)誤；

D.流過/?3的電荷量Q=C4U=C（加片,夫2+肅京,RI）=4.5X10-6CD正確。故選D。

8.（2024?四川德陽(yáng)?二模）如圖所示的電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)E=12V,內(nèi)阻不計(jì)，電阻％=10Q,R2=2011,

滑動(dòng)變阻器的最大阻值R=30Q,電容器MN的電容C=12四，現(xiàn)將滑動(dòng)觸頭￡置于最左端。點(diǎn)，合上開

關(guān)S,經(jīng)過一段時(shí)間電路處于穩(wěn)定，此時(shí)一帶電油滴恰好靜止在MN之間的P點(diǎn)，下列說法正確的是（）

11/25

A.油滴帶負(fù)電

B.若斷開開關(guān)S,則通過必的電荷量為4xl0-5c

C.若滑動(dòng)觸頭向右滑動(dòng)，則油滴將向上加速運(yùn)動(dòng)

D.若從。點(diǎn)向右移動(dòng)滑動(dòng)觸頭3至〃間電阻為20。時(shí)，則下極板N的電勢(shì)降低了4V

【答案】B

【詳解】A.分析電路知N板電勢(shì)高，M板電勢(shì)低，一帶電油滴恰好靜止在MN之間的尸點(diǎn)，根據(jù)平衡條件

知，電場(chǎng)力豎直向上，故油滴帶正電，故A錯(cuò)誤；

B.電容器兩端的電壓等于電阻七兩端電壓，有0=35=4丫電容器所帶的電量為。=。%=4.8*

10-5。S斷開后電容器的電量通過兩個(gè)支路放電，一是電阻區(qū)支路，另一條是電阻7?2和滑動(dòng)變阻器R的串

聯(lián)支路，根據(jù)并聯(lián)電路的電流關(guān)系可知，兩支路的電阻之比為10:50,則電流之比為5:1?？芍ㄟ^公的電

量為=乎=4x10-5C故B正確；

C.若滑動(dòng)觸頭向右滑動(dòng)，電容器兩板間電壓先減少后增大，電容器所帶的電量先減少后增大，但N板先帶

正電荷后帶負(fù)電荷，電場(chǎng)力先向上（小于重力）后向下，合力始終向下，則油滴將向下加速運(yùn)動(dòng)，C錯(cuò)誤;

D.若從。點(diǎn)向右移動(dòng)滑動(dòng)觸頭3至〃間電阻為20。時(shí)，U”=0a—的2=|^xl2V=8V滑動(dòng)觸頭在。

點(diǎn)時(shí)，N板電勢(shì)為以=%i=4V聯(lián)立解得%2=-4V故下極板N的電勢(shì)降低了8V,故D錯(cuò)誤。故選B。

題型二交流電流的四值和變壓器的分析與計(jì)算

核心精講

一、交

物理含義重要關(guān)系適用情況

e=Emsincot正弦形式，從中性面開始

瞬時(shí)值交變電流某一時(shí)刻的值

e=EmCOScot余弦形式，從垂直中性面開始

EmnBSco

峰值交變電流最大的瞬時(shí)值Em確定用電器的耐壓值、電容器的擊穿電壓

IT=

mR-\~r

12/25

（1）計(jì)算與電流熱效應(yīng)相關(guān)的量（如功率、

廳―Em熱量）

跟交變電流的熱效應(yīng)等效的E=J

有效值（2）交流電表的測(cè)量值

恒定電流值u=牛

A/2（3）電器設(shè)備的額定電壓、額定電流

⑷保險(xiǎn)絲的熔斷電流

Fc=卜n①----

i-t圖像中圖線與時(shí)間軸所圍△t

平均值計(jì)算通過電路某截面的電荷量

面積與時(shí)間的比值7,

R+r

注意：求解有效值的兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn):

1.計(jì)算有效值的根據(jù)是電流的熱效應(yīng)，抓住“三同”：“相同時(shí)間”內(nèi)“相同電阻”上產(chǎn)生“相同熱量”列式求解。

2.利用公式。=產(chǎn)必和0=^/可分別求得電流有效值和電壓有效值。

R

二、

理想變壓器沒有能量損失（銅損、鐵損），沒有磁通量損失（磁通量全部集中在鐵芯中）

功率關(guān)系原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率，尸入=產(chǎn)出

電壓關(guān)系原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比，。1：仍=〃1：〃2,與負(fù)載的多少無(wú)關(guān)

基本關(guān)系

只有一個(gè)副線圈時(shí)，/1：/2=煙：〃1；有多個(gè)副線圈時(shí)，由尸入=尸出即/1。1=/2。2

電流關(guān)系

+/3S+…/1H1=/2〃2+，3〃3+…

~\~InUn得+/，〃

頻率關(guān)系力可（變壓器不改變交流電的頻率）

_C1"___________1

--1——1

blR

處理技巧等效電阻

-4-」

i1

R衿

匝數(shù)比不變的情況負(fù)載電阻不變的情況

13/25

U1由

器變化，負(fù)載R不變

(1)5不變,輸入電壓U1決定輸出電壓

m(1)5不變，電發(fā)生變化，。2變化。

可以得出不論負(fù)載電阻R如何變化，5不變。(2)R不變，。2變化，/2發(fā)生變化。

(2)當(dāng)負(fù)載電阻發(fā)生變化時(shí)，/2變化，根據(jù)輸出電流/2決

⑶根據(jù)尸2="和Pt=P2,可以判斷尸2變化時(shí),

定輸入電流/1，可以判斷/1的變化。

(3)/2變化引起尸2變化，根據(jù)尸1=尸2,可以判斷尸1的變化。P發(fā)生變化，5不變時(shí)，人發(fā)生變化。

真題研析

9.(2024?北京?高考真題)如圖甲所示，理想變壓器原線圈接在正弦式交流電源上，輸入電壓〃隨時(shí)間1

變化的圖像如圖乙所示，副線圈接規(guī)格為“6V,3W”的燈泡。若燈泡正常發(fā)光，下列說法正確的是()

A.原線圈兩端電壓的有效值為24近V

B.副線圈中電流的有效值為0.5A

C.原、副線圈匝數(shù)之比為1：4

D.原線圈的輸入功率為12W

【答案】B

【詳解】A.由題圖知，原線圈電壓最大值為Um=24&V,則原線圈兩端電壓的有效值為Ui=舞=24V

故A錯(cuò)誤；

B.燈泡正常發(fā)光，由尸=S得，副線圈中電流有效值為/=今=噂=0.5人故8正確；

U26V

C.由理想變壓器電壓與匝數(shù)關(guān)系可知%=*=4故C錯(cuò)誤；

nzU2

D.理想變壓器沒有能量損失，原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率，則原線圈的輸入功率P=Pz=3W

故D錯(cuò)誤。故選B。

14/25

【技巧點(diǎn)撥】

(1)利用正弦交流電有效值的公式對(duì)電壓求有效值;

(2)利用理想變壓器基本電壓關(guān)系和功率關(guān)系求匝數(shù)比和功率。

10.(2024?山東?高考真題)如圖甲所示，在-(7±區(qū)4的區(qū)域中存在垂直O(jiān)xy平面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度

大小為2的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(用陰影表示磁場(chǎng)的區(qū)域)，邊長(zhǎng)為2d的正方形線圈與磁場(chǎng)邊界重合。線圈以了軸為

轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈中產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)如圖乙所示。若僅磁場(chǎng)的區(qū)域發(fā)生了變化，線圈中產(chǎn)生的電動(dòng)

勢(shì)變?yōu)閳D丙所示實(shí)線部分，則變化后磁場(chǎng)的區(qū)域可能為()

V

【詳解】根據(jù)題意可知，磁場(chǎng)區(qū)域變化前線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e=Esin3t由題圖丙可知，磁場(chǎng)區(qū)域變化

后，當(dāng)Esinst=苧時(shí)，線圈的側(cè)邊開始切割磁感線，即當(dāng)線圈旋轉(zhuǎn)削寸開始切割磁感線，由幾何關(guān)系可知

磁場(chǎng)區(qū)域平行于x軸的邊長(zhǎng)變?yōu)閐'=2dcos^=d,C正確。故選C。

【技巧點(diǎn)撥】

(1)明確線圈產(chǎn)生正弦交流電的瞬時(shí)變化規(guī)律；

(2)當(dāng)Esinst=早時(shí)，線圈從中性面轉(zhuǎn)過了多少度。

15/25

命題預(yù)測(cè)r

考向一交變電流的四值問題

11.（2024?浙江金華?二模）如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為工T的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有兩半徑為0.2m的金屬圓環(huán)

n

豎直放置且相互平行，金屬環(huán)的間距為1m,一根長(zhǎng)為1m,電阻為1。的金屬棒在圓環(huán)內(nèi)側(cè)以角速度10OTad/s

勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，金屬棒與圓環(huán)始終接觸良好，圖示金屬棒在圓環(huán)最高點(diǎn)，電路中的電阻R=4（1,其余電阻不計(jì),

電壓表為交流電壓表，則（）

A.金屬棒從圖示位置轉(zhuǎn)過180。的過程中，流過電阻R的電流先從。流向6,后從6流向。

B.電壓表的示數(shù)為0.2V

C.電阻R的功率為0.64W

D.金屬棒在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，通過電路的磁通量變化率最大值為2Wb/s

【答案】D

【詳解】A.根據(jù)右手定則可知，若金屬棒順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，金屬棒從圖示位置轉(zhuǎn)過180。的過程中，流過電阻R

的電流從。流向6,若金屬棒逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，金屬棒從圖示位置轉(zhuǎn)過180。的過程中，流過電阻尺的電流從6

流向°,故A錯(cuò)誤；

B.若經(jīng)歷時(shí)間t,金屬棒轉(zhuǎn)過夾角為0,則有8=3t感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值為e=Bdvsma）t=Bdwsin3t則電

動(dòng)勢(shì)的有效值E=需根據(jù)閉合電路歐姆定律有U=贏解得U=殍故B錯(cuò)誤；

C.回路中的感應(yīng)電流/=-電阻R的功率P=/;?結(jié)合上述解得P=0.32W故C錯(cuò)誤；

H+ro

D.結(jié)合上述可知，當(dāng)金屬棒轉(zhuǎn)過90。，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為emax=Bdt"=2V即金屬棒在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，

通過電路的磁通量變化率最大值為2Wb/s,故D正確。故選D。

12.（2024?浙江溫州?一模）如圖為手動(dòng)發(fā)電式手電筒的原理圖，固定在圓盤邊緣處的小圓柱隨圓盤繞軸心

O,按順時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，小圓柱通過豎槽帶動(dòng)T形絕緣支架運(yùn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)導(dǎo)體棒在光滑的水平導(dǎo)軌上

運(yùn)動(dòng)。已知導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)的速度隨時(shí)間變化的關(guān)系為u=0.2sin2t（m/s）,導(dǎo)軌間距L=0.2m,導(dǎo)軌間存在垂

直導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T,定值電阻RI=R2=1。。導(dǎo)體棒與軌道接觸良好，且不

計(jì)導(dǎo)體棒和軌道的電阻，電壓表為理想交流電表，D為理想二極管，則（）

16/25

A.圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速為2r/s

B.電壓表的示數(shù)為0.08V

C.小圓柱圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為0.2m

D.電阻燈和/?2的總功率為4.8x10-3W

【答案】D

【詳解】A.根據(jù)題中數(shù)據(jù)可得3=2m=2rad/s可得TI=（r/s故A錯(cuò)誤；

B.導(dǎo)體棒切割磁感線，最大的電壓為Um=8L%=0.08V電壓表的電壓為交流電的有效值，則電壓表的示

數(shù)為U=染=0.04V2V故B錯(cuò)誤；

C.根據(jù)題意可知轉(zhuǎn)盤的線速度為0.2m/s,角速度為2rad/s,則小圓柱圓周運(yùn)動(dòng)的半徑丁=?=0.1m

吆.T佇工

2

D.根據(jù)功率的定義式P=,R]/?2=4.8xl0-3w故D正確。故選D。

T

考向二理想變壓器的基本關(guān)系應(yīng)用

13.（2024?北京朝陽(yáng)?模擬預(yù)測(cè)）我們一般把變壓器分成左右兩個(gè)電路來(lái)看待，使得在分析時(shí)將問題變得復(fù)

雜?，F(xiàn)在我們將變壓器與負(fù)載視為一個(gè)整體，等效為一個(gè)新的電阻變成一個(gè)單一的回路。若已知原、副

線圈的匝數(shù)比為匕副線圈所接電阻為R,則R'等于（）

3

D.k~R

【答案】B

【詳解】設(shè)原線圈的輸入電壓為6,則副線圈的輸出電壓為g=￡%=與則電阻R消耗的功率為P=9=

圣將變壓器與負(fù)載視為一個(gè)整體，等效為一個(gè)新的電阻R',則R消耗的功率為P'="又P=P'聯(lián)立可得R'=

k'RR

IR故選B。

14.（2024?四川遂寧?模擬預(yù)測(cè)）如圖甲所示“日”字形理想變壓器，當(dāng)原線圈仍通以交變電流時(shí)，線圈中

17/25

的磁通量只有3通過右側(cè)鐵芯，剩余部分通過中間的“鐵芯橋”。當(dāng)原線圈仍通以如圖乙所示的交變電流時(shí)，

電壓表V與電流表A2的示數(shù)分別為1IV、5Ao已知圖甲中定值電阻R=2211,電表均為理想電表。則()

C.原線圈中的輸入電壓虱=220魚sin50兀t(V)D.電流表Ai的示數(shù)為2.5A

【答案】D

【詳解】A.根據(jù)題圖甲可知，穿過血線圈的磁通量與穿過勾線圈的磁通量相等，則出=的=焉=!故A

錯(cuò)誤；

3

B.根據(jù)題意有g(shù)=〃=11OV，%=%多出=的J聯(lián)立解得出=3故B錯(cuò)誤；

At九32

C.由圖乙可知Em=220V2V,7=2x10-2s,3若=100rad/s由題圖乙可知原線圈M中的輸入電壓U=

emsinyt=220應(yīng)sinlOO7rt(V)故C錯(cuò)誤；

D.由理想變壓器輸入功率等于輸出功率有U/i=U3/2解得h=2.5A故D正確。故選D。

考向三理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析

15.(2024?全國(guó)?模擬預(yù)測(cè))如圖所示，變壓器為理想變壓器，原、副線圈的匝數(shù)比為:電=1：2;%、R2

為定值電阻，RI=R#2=16R,滑動(dòng)P可以改變接入電路的線圈匝數(shù)，在a、6兩端接入電壓最大值為U的

A.P從上向下滑的過程中電阻燈的功率先增大后減小

B.P從上向下滑的過程中變壓器的輸出功率先減小后增大

C.P下滑到線圈的中點(diǎn)時(shí)，變壓器的輸出功率最大，為身

OA

D.P下滑到線圈的中點(diǎn)時(shí)，%消耗的功率為9

18/25

【答案】c

【詳解】A.等效電路如圖所示

2

由/泳'=/熟2嬴=低可得等效電阻為R'=（3%所以通過%的電流為/1=4萬(wàn)，P從上向下滑的過程中R'

變小，。變大，所以電阻％的功率一直變大，故A錯(cuò)誤；

B.由等效電路可知，當(dāng)R'=七時(shí)，解得最=抑「下滑到線圈的中點(diǎn)時(shí)7?2的功率最大，最大功率Pm=^~=

身此時(shí)R1消耗的功率與R2相同，則P從上向下滑的過程中變壓器的輸出功率先增大后減小，故B錯(cuò)誤；

OA

C.由上述分析可知，P下滑到線圈的中點(diǎn)時(shí)，變壓器的輸出功率最大，為《，C正確；

D.由上述分析可知，P下滑到線圈的中點(diǎn)時(shí)，%消耗的功率為號(hào)，D錯(cuò)誤。故選C。

16.（2024?全國(guó)?模擬預(yù)測(cè)）如圖甲所示，理想變壓器原線圈連接定值電阻品,副線圈連接滑動(dòng)變阻器R,

滑動(dòng)變阻器最大阻值足夠大，M、N端輸入正弦式交變電流。將滑動(dòng)變阻器的滑片從a端緩慢向下滑動(dòng)，記

錄理想電壓表V的示數(shù)0與理想電流表A的示數(shù)描繪出Ui-0圖像，如圖乙所示。當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入

電路的阻值為9&時(shí)，滑動(dòng)變阻器消耗的功率達(dá)到最大，則下列說法正確的是（）

A.定值電阻&的阻值為10Q

B.滑動(dòng)變阻器消耗的最大功率為400W

C.理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比如:電=1:3

D.交變電壓的峰值為100位丫

【答案】C

【詳解】A.設(shè)交變電壓的有效值為E,將定值電阻品等效為交流電源的內(nèi)阻，根據(jù)閉合電路歐姆定律有

%=E-/14）結(jié)合題圖乙可知E=200V,R（）=^Q=20Q,A錯(cuò)誤；

D.根據(jù)E=舞解得Em=200&V,D錯(cuò)誤；

19/25

BC.將理想變壓器與滑動(dòng)變阻器整體等效為一個(gè)電阻，等效電阻&=?=妻=仁丫/?滑動(dòng)變阻器消耗的

1葭122

功率P==前3—當(dāng)Rx=&時(shí)，滑動(dòng)變阻器消耗的功率最大，最大功率Pm=捺=500W由

\Ro+R〃轡&+2Ro4R0

（K）2.9Ro=Ro解得的：物=1:3,B錯(cuò)誤，C正確。故選C。

題型三遠(yuǎn)距離輸電

核心精講H

一'遠(yuǎn)距離輸電問題中的“三二一"

1.理清三個(gè)回路

2.抓住兩個(gè)聯(lián)系

⑴理想的升壓變壓器聯(lián)系著回路1和回路2,由變壓器原理可得：線圈1（匝數(shù)為”1）和線圈2（匝數(shù)為〃2）中各

個(gè)量間的關(guān)系是3=處，?=垣，馬=尸2。

（2）理想的降壓變壓器聯(lián)系著回路2和回路3,由變壓器原理可得：線圈3（匝數(shù)為“3）和線圈4（匝數(shù)為“4）中各

個(gè)量間的關(guān)系是2=追，打=螞，P3=P4o

UAn414n3

3.掌握一個(gè)守恒

能量守恒關(guān)系式Pl=尸攪+尸4。

1.電壓損失：輸電線路上/2=/線=/3,總電阻R線導(dǎo)致的電壓損失AU=02—。3=/線尺線。

2.功率損失：

①尸損=馬一尸4

②尸損=/線線=

20/25

注意：（1）當(dāng)輸送功率一定時(shí)，輸電電壓增大到原來(lái)的〃倍，輸電線上損耗的功率減小到原來(lái)的4。