高考物理二輪復(fù)習(xí)精講精練專題09 恒定電流與交變電流（精講）

專題09恒定電流與交變電流（精講）精講考點(diǎn)精講內(nèi)容考點(diǎn)1直流閉合電路中的功率問題考點(diǎn)2直流閉合電路中的動(dòng)態(tài)分析問題考點(diǎn)3直流含容電路問題考點(diǎn)4交變電流的四值問題考點(diǎn)5理想變壓器的工作原理考點(diǎn)6理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析問題考點(diǎn)7遠(yuǎn)距離輸電問題【知識(shí)體系構(gòu)建】【典例方法突破】直流閉合電路中的功率問題【例1】（2022年浙江卷）某節(jié)水噴灌系統(tǒng)如圖所示，水以SKIPIF1<0的速度水平噴出，每秒噴出水的質(zhì)量為2.0kg。噴出的水是從井下抽取的，噴口離水面的高度保持H=3.75m不變。水泵由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，輸入電壓為220V，輸入電流為2.0A。不計(jì)電動(dòng)機(jī)的摩擦損耗，電動(dòng)機(jī)的輸出功率等于水泵所需要的輸入功率。已知水泵的抽水效率（水泵的輸出功率與輸入功率之比）為75%，忽略水在管道中運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能損失，則（）A．每秒水泵對(duì)水做功為75JB．每秒水泵對(duì)水做功為225JC．水泵輸入功率為440WD．電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為10SKIPIF1<0【答案】D【詳解】AB．每秒噴出水的質(zhì)量為SKIPIF1<0,抽水增加了水的重力勢能和動(dòng)能，則每秒水泵對(duì)水做功為SKIPIF1<0故AB錯(cuò)誤；C．水泵的輸出能量轉(zhuǎn)化為水的機(jī)械能，則SKIPIF1<0而水泵的抽水效率（水泵的輸出功率與輸入功率之比）為75%，則SKIPIF1<0故C錯(cuò)誤；D．電動(dòng)機(jī)的輸出功率等于水泵所需要的輸入功率，則電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率為SKIPIF1<0而電動(dòng)機(jī)的電功率為SKIPIF1<0由能量守恒可知SKIPIF1<0聯(lián)立解得SKIPIF1<0故D正確；故選D?！纠?】（2022年北京順義模擬預(yù)測）在如圖所示的U-I圖中，直線a為某電源的路端電壓與電流的關(guān)系，直線b為某電阻R的電壓與電流的關(guān)系。現(xiàn)用該電源直接與電阻R連接成閉合電路，由圖可知（）A．電源的輸出功率為6.0WB．電源的路端電壓為4.0V，電源的效率為66.7%C．該電源的電動(dòng)勢為6.0V，電源內(nèi)阻因發(fā)熱損耗功率3.0WD．用比R阻值大的電阻與該電源組成閉合回路，電源的輸出功率可能增大【答案】B【詳解】A．交點(diǎn)坐標(biāo)表示回路電流和電壓，其對(duì)應(yīng)的面積表示電源的輸出功率，電源的輸出功率為SKIPIF1<0，A錯(cuò)誤；B．電源的路端電壓為4.0V，電源的效率為SKIPIF1<0，B正確；C．該電源的電動(dòng)勢為6.0V，電源內(nèi)阻為SKIPIF1<0因發(fā)熱損耗功率為SKIPIF1<0，C錯(cuò)誤；D．根據(jù)圖像，外電阻為SKIPIF1<0內(nèi)電阻為SKIPIF1<0用比R阻值大的電阻與該電源組成閉合回路，外電阻遠(yuǎn)離電源的內(nèi)阻，電源的輸出功率減小，D錯(cuò)誤。故選B?！痉椒ㄒ?guī)律歸納】1．純電阻電路與非純電阻電路的比較純電阻電路非純電阻電路實(shí)例白熾燈、電爐、電飯鍋、電熱毯、電熨斗等工作中的電動(dòng)機(jī)、電解槽、日光燈等能量轉(zhuǎn)化電路中消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能W＝Q電路中消耗的電能除轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外，還轉(zhuǎn)化為其他形式的能W>Q電功的計(jì)算W＝UIt＝I2Rt＝eq\f(U2,R)tW＝UIt電熱的計(jì)算Q＝UIt＝I2Rt＝eq\f(U2,R)tQ＝I2Rt電功率的計(jì)算P＝UI＝I2R＝eq\f(U2,R)P＝UI電熱功率的計(jì)算P熱＝UI＝I2R＝eq\f(U2,R)P熱＝I2R注意：在非純電阻電路中，eq\f(U2,R)t既不能表示電功，也不能表示電熱；eq\f(U2,R)既不能表示電功率，也不能表示電熱功率。(因?yàn)闅W姆定律不成立)2．電動(dòng)機(jī)(或電解槽)的功率關(guān)系P入＝P出＋P熱或IU＝P出＋I(xiàn)2r。[r為電動(dòng)機(jī)線圈(或電解液)的電阻]注意：電動(dòng)機(jī)在通電但是卡住不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)相當(dāng)于純電阻電路。3．閉合電路的功率和效率電源總功率任意電路：P總＝EI＝P出＋P內(nèi)純電阻電路：P總＝I2(R＋r)＝eq\f(E2,R＋r)電源內(nèi)部消耗的功率P內(nèi)＝I2r＝P總－P出電源的輸出功率任意電路：P出＝UI＝P總－P內(nèi)純電阻電路：P出＝I2R＝eq\f(E2R,R＋r2)P出與外電阻R的關(guān)系電源的效率任意電路：η＝eq\f(P出,P總)×100%＝eq\f(U,E)×100%純電阻電路：η＝eq\f(R,R＋r)×100%4．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Pm＝eq\f(E2,4r)。(2)當(dāng)R＞r時(shí)，隨著R的增大輸出功率越來越小。(3)當(dāng)R＜r時(shí)，隨著R的增大輸出功率越來越大。(4)當(dāng)P出＜Pm時(shí)，每個(gè)輸出功率對(duì)應(yīng)兩個(gè)外電阻R1和R2，且R1R2＝r2。直流閉合電路中的動(dòng)態(tài)分析問題【例3】（2022年河北衡水模擬預(yù)測）在如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢恒定、內(nèi)阻為SKIPIF1<0，SKIPIF1<0為定值電阻。閉合開關(guān)SKIPIF1<0，理想電流表SKIPIF1<0、理想電壓表SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0的示數(shù)分別用SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0和SKIPIF1<0表示。當(dāng)滑動(dòng)變阻器SKIPIF1<0的滑動(dòng)觸頭SKIPIF1<0向上滑動(dòng)時(shí)，四個(gè)理想電表的示數(shù)都發(fā)生變化，電表示數(shù)變化量的絕對(duì)值分別用SKIPIF1<0和SKIPIF1<0表示，下列說法正確的是（）A．SKIPIF1<0不變，SKIPIF1<0變大 B．SKIPIF1<0變小，SKIPIF1<0變小 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0【答案】BD【詳解】ABC．根據(jù)部分電路歐姆定律可得SKIPIF1<0；SKIPIF1<0；SKIPIF1<0當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，R2減小，則SKIPIF1<0不變，SKIPIF1<0和SKIPIF1<0均變小，故AC錯(cuò)誤，B正確；D．根據(jù)閉合電路歐姆定律可得SKIPIF1<0所以SKIPIF1<0故D正確。故選BD。【例4】（2022年上海二模）如圖，電源電動(dòng)勢為E、內(nèi)阻為r，定值電阻為R0。初始電流表示數(shù)為I1，電壓表的示數(shù)為U。將滑動(dòng)變阻器滑片P向b端移動(dòng)至某處，電流表的示數(shù)為I2，電壓表的示數(shù)同為U，下列判斷正確的是（）A．電流表的示數(shù)先增大后減小B．定值電阻R0消耗的功率先增大后減小C．電壓表示數(shù)為U時(shí)，電源的輸出功率等于（I1＋I(xiàn)2）UD．電源的效率先減小后增大【答案】C【詳解】A．畫出等效電路圖如圖，滑動(dòng)變阻器a端部分電阻Ra與b端部分電阻Rb并聯(lián)，并聯(lián)后的總電阻為SKIPIF1<0當(dāng)Ra與Rb相等時(shí)，取等號(hào)，即滑動(dòng)變阻器兩部分電阻并聯(lián)后的總電阻達(dá)到最大。由滑動(dòng)變阻器滑片P由初位置向b端移動(dòng)過程，兩處電壓表示數(shù)相同知，R并先增大后減小，干路電流I先減小后增大，由閉合電路歐姆定律SKIPIF1<0可知滑動(dòng)變阻器兩部分并聯(lián)后的電壓U并先增加后減小。當(dāng)U并增加時(shí)，因Rb一直減小，則其電流Ib增加，因干路電流I減小，則電流表示數(shù)減小；當(dāng)U并減小時(shí)，因Ra一直增加，則電流表示數(shù)減小。故電流表的示數(shù)一直減小，故A錯(cuò)誤；B．由上述分析R并先增大后減小，則干路電流先減小后增加，即定值電阻R0的電流先減小后增加，R0消耗的功率先減小后增大，故B錯(cuò)誤；C．初始電流表示數(shù)為I1，電壓表的示數(shù)為U時(shí)，若滑動(dòng)變阻器a端部分電阻為Ra、b端部分電阻為Rb，當(dāng)電壓表示數(shù)再次為U時(shí)，電流表的示數(shù)為I2，由兩次R并相等，此時(shí)滑動(dòng)變阻器a端部分電阻等于Rb、b端部分電阻等于Ra，兩次U并相等，則兩次干路電流為SKIPIF1<0電源的輸出功率等于SKIPIF1<0故C正確；D．電源的效率為SKIPIF1<0由上述分析U先增大后減小，則電源效率先增大后減小，故D錯(cuò)誤。故選C?！痉椒ㄒ?guī)律歸納】常規(guī)電路動(dòng)態(tài)分析的三種方法1．程序法2．結(jié)論法 用口訣表述為“串反并同”： (1)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。直流含容電路問題【例5】（2022年四川巴中一模）在如圖所示的電路中，定值電阻R1=R4=3kΩ，R2=2kΩ，R3=R5=12kΩ，電容器的電容C=6μF，電源的電動(dòng)勢E=10V，內(nèi)阻不計(jì)，當(dāng)開關(guān)S1閉合電流達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，處在電容器中間帶電量q=2×10-3C的油滴恰好保持靜止，當(dāng)開關(guān)S2，閉合后，則以下判斷正確的是（）A．電容器上極板是高電勢點(diǎn) B．帶電油滴加速向下運(yùn)動(dòng)C．a(chǎn)、b兩點(diǎn)的電勢差Uab=8V D．通過R3的電量Q=4.8×10-5C【答案】BD【詳解】A．當(dāng)開關(guān)S2閉合后，由電路圖可知，電容器上極板是低電勢點(diǎn)，A錯(cuò)誤；B．當(dāng)開關(guān)S1閉合電流達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，處在電容器中油滴保持靜止，而開關(guān)S2閉合后，電容器上極板是低電勢點(diǎn)，油滴受到的電場力方向發(fā)生變化，故可得帶電油滴加速向下運(yùn)動(dòng)，B正確；C．由電路圖可知，a、b兩點(diǎn)的電勢差為SKIPIF1<0，C錯(cuò)誤；D．由開關(guān)S1閉合電流達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，再到當(dāng)開關(guān)S2閉合后的過程中，通過R3的電量為SKIPIF1<0，D正確。故選BD?！纠?】（2022年河南鄭州調(diào)研）如圖所示電路，電源內(nèi)阻為r，兩相同燈泡SKIPIF1<0電阻均為R，D為理想二極管（具有單向?qū)щ娦裕?，電表均為理想電表。閉合S后，一帶電油滴恰好在平行板電容器中央靜止不動(dòng)?，F(xiàn)把滑動(dòng)變阻器滑片向上滑動(dòng)，電壓表SKIPIF1<0示數(shù)變化量絕對(duì)值分別為SKIPIF1<0，電流表示數(shù)變化量為SKIPIF1<0，則下列說法中錯(cuò)誤的是（）A．兩燈泡逐漸變亮 B．油滴將向下運(yùn)動(dòng)C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0【答案】B【詳解】A．滑片向上滑動(dòng)，其阻值減小，總電阻減小，回路中電流變大，兩燈變亮，選項(xiàng)A正確；B．總電流增大，故內(nèi)電壓增大，所以外電壓減小，即V1的示數(shù)減小，而L1的電壓變大，所以并聯(lián)部分L2的電壓減小，所以V2的示數(shù)及電容器板間電壓變小，應(yīng)放電，但二極管的單向?qū)щ娦允闺姾刹荒芊懦?，由于Q不變，則由SKIPIF1<0；SKIPIF1<0得SKIPIF1<0可知E不變，油滴靜止不動(dòng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．把SKIPIF1<0電阻R看作電源內(nèi)阻一部分，SKIPIF1<0就是SKIPIF1<0兩端電壓的增加量，也是電容器兩板間電壓減少量，則SKIPIF1<0選項(xiàng)C正確；D．由閉合電路歐姆定律可得SKIPIF1<0所以SKIPIF1<0選項(xiàng)D正確。本題選錯(cuò)誤的，故選B。【方法規(guī)律歸納】含電容器電路的分析是一個(gè)難點(diǎn),電路中出現(xiàn)電容器，學(xué)生往往難以確定電容器與電路的串、并聯(lián)關(guān)系及電壓關(guān)系等，給分析解決問題帶來很大的障礙。1.電路的簡化：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ΔQ=C·ΔU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)系第二步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第三步分析電容器所帶的電荷量。針對(duì)某一狀態(tài)，根據(jù)Q＝CU，由電容器兩端的電壓U求電容器所帶的電荷量Q，由電路規(guī)律分析兩極板電勢的高低，高電勢板帶正電，低電勢板帶負(fù)電交變電流的四值問題【例7】（2022年吉林市第四次調(diào)研）如圖所示，矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場中繞垂直磁場方向的OO′軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。線圈abcd的匝數(shù)為N，電阻不計(jì)，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為1∶2，定值電阻R1與R2的阻值均為R，所用電表均為理想交流電表。當(dāng)線圈abcd轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度大小為ω時(shí)，電壓表的示數(shù)為U，則（）A．此時(shí)電流表的示數(shù)為SKIPIF1<0B．從圖示位置（線圈abcd與磁場方向平行）開始計(jì)時(shí)，線圈abcd中產(chǎn)生的電動(dòng)勢的瞬時(shí)表達(dá)式為SKIPIF1<0C．在線圈abcd轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，穿過線圈的磁通量的最大值為SKIPIF1<0D．當(dāng)線圈abcd轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度大小為SKIPIF1<0時(shí)，電壓表的示數(shù)為4U【答案】C【詳解】A．流過副線圈的電流SKIPIF1<0根據(jù)SKIPIF1<0可知,電流表的示數(shù)SKIPIF1<0故A錯(cuò)誤；B．變壓器中原線圈的電壓為U1，根據(jù)SKIPIF1<0可知SKIPIF1<0電阻R分得的電壓SKIPIF1<0故線圈abcd產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的有效值為SKIPIF1<0最大值SKIPIF1<0故從圖示位置開始計(jì)時(shí)，線圈abcd中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)表達(dá)式為SKIPIF1<0故B錯(cuò)誤；C．根據(jù)SKIPIF1<0可知SKIPIF1<0故C正確；D．根據(jù)SKIPIF1<0可知，轉(zhuǎn)動(dòng)角速度加倍，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢加倍,故電壓表的示數(shù)為2U，故D錯(cuò)誤。故選C。【例8】（2022年河北石家莊模擬）如圖所示的電路中，電流表為理想交流電表，定值電阻的阻值為R，長度為l的金屬棒OM可繞O點(diǎn)在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，M端固定一金屬小環(huán)，長度略大于2l的金屬棒PQ穿過小環(huán)，可在小環(huán)的帶動(dòng)下繞P點(diǎn)在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。SKIPIF1<0時(shí)，金屬棒OM在外界控制下以角速度SKIPIF1<0繞O端逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，且金屬棒OM每次轉(zhuǎn)至水平時(shí)立即以大小相等的角速度返回，整個(gè)裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場中。兩金屬棒電阻不計(jì)，金屬環(huán)與金屬棒接觸良好。下列說法正確的是（）A．該裝置產(chǎn)生交流電的周期為SKIPIF1<0B．SKIPIF1<0時(shí)，電流表的示數(shù)為SKIPIF1<0C．OM運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期的過程中，流過定值電阻的電荷量為SKIPIF1<0D．OM運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期的過程中，定值電阻產(chǎn)生的焦耳熱為SKIPIF1<0【答案】AD【詳解】A．由圖可知，閉合回路中能改變磁通量的區(qū)域?yàn)椤鱋PM的面積，根據(jù)幾何知識(shí)可得該區(qū)域SKIPIF1<0由于角速度相同，因此金屬棒OM從右側(cè)往左側(cè)運(yùn)動(dòng)與從左側(cè)往右側(cè)運(yùn)動(dòng)，電場通量的變化情況相同，因此金屬棒OM移動(dòng)半圓的時(shí)間即為一個(gè)周期，即SKIPIF1<0故A正確；B．感應(yīng)電動(dòng)勢為SKIPIF1<0交流電流表讀數(shù)SKIPIF1<0故B錯(cuò)誤；C．由于電流會(huì)在SKIPIF1<0時(shí)改變方向，根據(jù)對(duì)稱性，一個(gè)周期內(nèi)流過定值電阻的電荷量為半個(gè)周期的兩倍，因此半個(gè)周期內(nèi)流過定值電阻的電荷量為SKIPIF1<0因此一個(gè)周期內(nèi)流過定值電阻的電荷量為SKIPIF1<0故C錯(cuò)誤；D．感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值為SKIPIF1<0由于是余弦交流電，因此感應(yīng)電動(dòng)勢的有效值為SKIPIF1<0電流有效值為SKIPIF1<0因此一個(gè)周期內(nèi)定值電阻產(chǎn)生的焦耳熱為SKIPIF1<0故D正確。故選AD。【方法規(guī)律歸納】1．正弦式交變電流的產(chǎn)生(1)線圈繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。(2)兩個(gè)特殊位置的特點(diǎn)：①線圈平面與中性面重合時(shí)，S⊥B，Φ最大，eq\f(ΔΦ,Δt)＝0，e＝0，i＝0，電流方向?qū)l(fā)生改變。②線圈平面與中性面垂直時(shí)，S∥B，Φ＝0，eq\f(ΔΦ,Δt)最大，e最大，i最大，電流方向不改變。(3)電流方向的改變：線圈通過中性面時(shí)，電流方向發(fā)生改變，一個(gè)周期內(nèi)線圈兩次通過中性面，因此電流的方向改變兩次。(4)交變電動(dòng)勢的最大值Em＝nBSω，與轉(zhuǎn)軸位置無關(guān)，與線圈形狀無關(guān)。2．產(chǎn)生正弦交流電的四種其他方式(1)線圈不動(dòng)，勻強(qiáng)磁場勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。(2)導(dǎo)體棒在勻強(qiáng)磁場中做簡諧運(yùn)動(dòng)。(3)線圈不動(dòng)，磁場按正弦規(guī)律變化。(4)在勻強(qiáng)磁場中導(dǎo)體棒的長度與時(shí)間成正弦規(guī)律變化。3.交變電流的四值問題物理含義重要關(guān)系適用情況瞬時(shí)值交變電流某一時(shí)刻的值e＝Emsinωte＝Emcosωt正弦形式，從中性面開始余弦形式，從垂直中性面開始峰值交變電流最大的瞬時(shí)值Em＝nBSωIm＝eq\f(Em,R＋r)確定用電器的耐壓值、電容器的擊穿電壓有效值跟交變電流的熱效應(yīng)等效的恒定電流值E＝eq\f(Em,\r(2))U＝eq\f(Um,\r(2))(1)計(jì)算與電流熱效應(yīng)相關(guān)的量(如功率、熱量)(2)交流電表的測量值(3)電器設(shè)備的額定電壓、額定電流(4)保險(xiǎn)絲的熔斷電流平均值i-t圖像中圖線與時(shí)間軸所圍面積與時(shí)間的比值eq\x\to(E)＝neq\f(ΔΦ,Δt)eq\x\to(I)＝eq\f(\x\to(E),R＋r)計(jì)算通過電路某截面的電荷量注意：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Q＝I2Rt和Q＝eq\f(U2,R)t可分別求得電流有效值和電壓有效值。理想變壓器的工作原理【例9】（2023年浙江校聯(lián)考）在如圖所示的電路中，理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為SKIPIF1<0，在a、b端輸入電壓為U0的正弦交流電，R1為定值電阻，調(diào)節(jié)電阻箱R2，當(dāng)R2=8R1時(shí)，電壓表、電流表的示數(shù)分別為U、I，則下列說法正確的是（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0【答案】B【詳解】根據(jù)原、副線圈電壓、電流的關(guān)系有SKIPIF1<0；SKIPIF1<0在原線圈回路中，有SKIPIF1<0在原線圈回路中，有SKIPIF1<0；SKIPIF1<0聯(lián)立解得SKIPIF1<0，SKIPIF1<0故選B?！纠?0】（2023年天津模擬預(yù)測）如圖甲為家用燃?xì)庠铧c(diǎn)火裝置的電路原理圖，轉(zhuǎn)換器將直流電壓轉(zhuǎn)換為圖乙所示的正弦交變電壓，并加在理想變壓器的原線圈上，電壓表為理想交流電表，設(shè)變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0。當(dāng)變壓器副線圈輸出電壓的瞬時(shí)值大于SKIPIF1<0時(shí)，就會(huì)在點(diǎn)火針兩端間引發(fā)火花進(jìn)而點(diǎn)燃燃?xì)猓瑒t（）A．閉合SKIPIF1<0，加在變壓器原線圈上的正弦交變電壓的有效值為SKIPIF1<0B．某交流發(fā)電機(jī)要產(chǎn)生與右圖相同頻率的交變電流，其線圈在磁場中的轉(zhuǎn)速應(yīng)為SKIPIF1<0C．閉合開關(guān)SKIPIF1<0，電壓表的示數(shù)為SKIPIF1<0D．變壓器原、副線圈的匝數(shù)SKIPIF1<0、SKIPIF1<0滿足SKIPIF1<0時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火【答案】D【詳解】AC．根據(jù)右圖得到原線圈電壓的最大值為SKIPIF1<0，加在變壓器原線圈上正弦交流電壓的有效值為SKIPIF1<0電壓表的示數(shù)為SKIPIF1<0，故AC錯(cuò)誤；B．根據(jù)右圖得到原線圈電流周期為SKIPIF1<0，轉(zhuǎn)速SKIPIF1<0某交流發(fā)電機(jī)要產(chǎn)生與右圖相同頻率的交流電，其線圈在磁場中的轉(zhuǎn)速為SKIPIF1<0，故B錯(cuò)誤；D．瞬時(shí)電壓大于SKIPIF1<0即火花放電；根據(jù)SKIPIF1<0且SKIPIF1<0，SKIPIF1<0得到實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火的條件是:變壓器原、副線圈的匝數(shù)SKIPIF1<0、SKIPIF1<0須滿足SKIPIF1<0，故D正確。故選D?！纠?1】（2022年甘肅張掖第四次調(diào)考）如圖所示，某交流發(fā)電機(jī)內(nèi)有一邊長為SKIPIF1<0、匝數(shù)為SKIPIF1<0、電阻不計(jì)的正方形線圈SKIPIF1<0，在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為SKIPIF1<0的勻強(qiáng)磁場中繞轉(zhuǎn)軸SKIPIF1<0以角速度SKIPIF1<0勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，軸SKIPIF1<0垂直于磁感線。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SKIPIF1<0，二極管的正向電阻為零，反向電阻無窮大，定值電阻的阻值為SKIPIF1<0，滑動(dòng)變阻器SKIPIF1<0的接入電路的阻值為SKIPIF1<0且最大阻值與定值電阻的阻值相等，滑片SKIPIF1<0置于滑動(dòng)變阻器的中間，電表均為理想電表。從正方形線圈轉(zhuǎn)到圖示位置開始計(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)勢的瞬時(shí)值表達(dá)式為SKIPIF1<0B．電壓表V的示數(shù)為SKIPIF1<0C．電流表SKIPIF1<0與電流表SKIPIF1<0的示數(shù)之比為SKIPIF1<0D．若將滑動(dòng)變阻器的滑片向下滑動(dòng)，滑動(dòng)變阻器SKIPIF1<0消耗的功率一直減小【答案】C【詳解】A．從垂直于中性面時(shí)開始計(jì)時(shí)，正方形線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值表達(dá)式應(yīng)為SKIPIF1<0，A錯(cuò)誤；B．交流電在一個(gè)周期內(nèi)有半個(gè)周期通過二極管，原線圈兩端的電壓的最大值等于SKIPIF1<0由于變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為1：3，所以副線圈兩端電壓的最大值為SKIPIF1<0根據(jù)電的熱效應(yīng)可得SKIPIF1<0解得通過二管后電壓的有效值為SKIPIF1<0電壓表測量的是滑動(dòng)變阻器兩端電壓的有效值，即SKIPIF1<0，B錯(cuò)誤；C．理想變壓器的輸入功率與輸出功率相等，由此可得SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0，C正確；D．當(dāng)滑片P向下滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器SKIPIF1<0連入電路的電阻增大，由于SKIPIF1<0不變，則滑動(dòng)變阻器消耗的功率為SKIPIF1<0當(dāng)R增加且小于SKIPIF1<0時(shí)，滑動(dòng)變阻器SKIPIF1<0消耗的功率增加，D錯(cuò)誤。故選C?！痉椒ㄒ?guī)律歸納】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)基本關(guān)系功率關(guān)系原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率，P入＝P出電壓關(guān)系原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比，U1∶U2＝n1∶n2，與負(fù)載的多少無關(guān)電流關(guān)系只有一個(gè)副線圈時(shí)，I1∶I2＝n2∶n1；有多個(gè)副線圈時(shí)，由P入＝P出即I1U1＝I2U2＋I(xiàn)3U3＋…＋I(xiàn)nUn得I1n1＝I2n2＋I(xiàn)3n3＋…＋I(xiàn)nnn頻率關(guān)系f1＝f2(變壓器不改變交流電的頻率)處理技巧等效電阻理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析問題【例12】（2023年河北名校聯(lián)考）如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為SKIPIF1<0，正弦交流電源電壓為SKIPIF1<0，電阻SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，滑動(dòng)變阻器SKIPIF1<0最大阻值為SKIPIF1<0，滑片P處于正中間位置，則下列說法中正確的是（）A．通過SKIPIF1<0的電流為SKIPIF1<0B．電壓表讀數(shù)為SKIPIF1<0C．若向上移動(dòng)P，電壓表讀數(shù)將變大D．若向上移動(dòng)P，變壓器副線圈輸出功率將變大【答案】B【詳解】AB．理想變壓器原副線圈匝數(shù)之比為SKIPIF1<0，可知原副線圈的電流之比為SKIPIF1<0，設(shè)通過R1的電流為I，則副線圈電流為0.25I，原線圈電壓SKIPIF1<0根據(jù)匝數(shù)比可知副線圈電壓為SKIPIF1<0由歐姆定律知SKIPIF1<0聯(lián)立解得SKIPIF1<0，SKIPIF1<0故A錯(cuò)誤，B正確；C．若向上移動(dòng)P，則R3電阻減小，副線圈電流變大，原線圈電流也變大，電阻R1的電壓變大，變壓器原線圈電壓變小，副線圈電壓變小，故電壓表示數(shù)變小，故C錯(cuò)誤；D．變壓器副線圈輸出功率為SKIPIF1<0若向上移動(dòng)P，原線圈電流I>16A，故功率P減小，故D錯(cuò)誤。故選B?！纠?3】（2022年黑龍江佳木斯?？迹┤鐖D所示，面積為S、匝數(shù)為N、內(nèi)阻不計(jì)的矩形線圈，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，從圖示位置開始計(jì)時(shí)，繞水平軸SKIPIF1<0以角速度SKIPIF1<0勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。矩形線圈通過滑環(huán)連接理想變壓器。理想變壓器原線圈上的滑動(dòng)觸頭P上下移動(dòng)可改變副線圈的輸出電壓，副線圈接有可變電阻R，電表均為理想交流電表。下列判斷正確的是（）A．矩形線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值表達(dá)式為SKIPIF1<0B．當(dāng)P位置不變，R阻值不變，增大矩形線圈轉(zhuǎn)動(dòng)角速度SKIPIF1<0時(shí)，電壓表示數(shù)和電流表示數(shù)都變大C．當(dāng)P位置不變，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)角速度SKIPIF1<0不變，R阻值增大時(shí)，電壓表示數(shù)增大D．當(dāng)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)角速度SKIPIF1<0不變，R阻值不變，P位置向下移動(dòng)時(shí)，電流表示數(shù)變大【答案】AB【詳解】A．矩形線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢最大值為SKIPIF1<0從圖示位置開始計(jì)時(shí)，線圈的磁通量為零，線圈的磁通量變化量最大，感應(yīng)電動(dòng)勢最大，則感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值表達(dá)式為SKIPIF1<0故A正確；B．當(dāng)P位置不變，R阻值不變，增大矩形線圈轉(zhuǎn)動(dòng)角速度SKIPIF1<0時(shí)，線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢增大，則電壓表示數(shù)SKIPIF1<0變大，根據(jù)原副線圈電壓表等于匝數(shù)比SKIPIF1<0可知副線圈的輸出電壓SKIPIF1<0變大，根據(jù)歐姆定律可知通過R電流SKIPIF1<0變大，根據(jù)變壓器電流與匝數(shù)關(guān)系SKIPIF1<0可知電流表示數(shù)SKIPIF1<0變大，故B正確；C．當(dāng)P位置不變，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)角速度SKIPIF1<0不變，R阻值增大時(shí)，線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢不變，則電壓表示數(shù)不變，故C錯(cuò)誤；D．當(dāng)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)角速度SKIPIF1<0不變，R阻值不變，P位置向下移動(dòng)時(shí)，線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢不變，原線圈輸入電壓SKIPIF1<0不變，根據(jù)原副線圈電壓表等于匝數(shù)比SKIPIF1<0由于原線圈匝數(shù)SKIPIF1<0變大，可知副線圈的輸出電壓SKIPIF1<0變小，根據(jù)歐姆定律可知通過R電流SKIPIF1<0變小，根據(jù)變壓器電流與匝數(shù)關(guān)系SKIPIF1<0可知電流表示數(shù)SKIPIF1<0變小，故D錯(cuò)誤。故選AB?！痉椒ㄒ?guī)律歸納】匝數(shù)比不變的情況負(fù)載電阻不變的情況(1)U1不變，根據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，輸入電壓U1決定輸出電壓U2，可以得出不論負(fù)載電阻R如何變化，U2不變。(2)當(dāng)負(fù)載電阻發(fā)生變化時(shí)，I2變化，根據(jù)輸出電流I2決定輸入電流I1，可以判斷I1的變化。(3)I2變化引起P2變化，根據(jù)P1＝P2，可以判斷P1的變化。(1)U1不變，eq\f(n1,n2)發(fā)生變化，U2變化。(2)R不變，U2變化，I2發(fā)生變化。(3)根據(jù)P2＝eq\f(U\o\al(2,2),R)和P1＝P2，可以判斷P2變化時(shí)，P1發(fā)生變化，U1不變時(shí)，I1發(fā)生變化。遠(yuǎn)距離輸電問題【例14】（2022年福建卷）某同學(xué)利用如圖所示電路模擬遠(yuǎn)距離輸電．圖中交流電源電壓為SKIPIF1<0，定值電阻SKIPIF1<0，小燈泡SKIPIF1<0、SKIPIF1<0的規(guī)格均為“SKIPIF1<0

SKIPIF1<0”，理想變壓器SKIPIF1<0、SKIPIF1<0原副線圈的匝數(shù)比分別為1∶3和3∶1．分別接通電路Ⅰ和電路Ⅱ，兩電路都穩(wěn)定工作時(shí)，（）A．SKIPIF1<0與SKIPIF1<0一樣亮 B．SKIPIF1<0比SKIPIF1<0更亮C．SKIPIF1<0上消耗的功率比SKIPIF1<0的大 D．SKIPIF1<0上消耗的功率比SKIPIF1<0的小【答案】BC【詳解】若開關(guān)接cd端，則若電源電壓為SKIPIF1<0，理想變壓器SKIPIF1<0、SKIPIF1<0的匝數(shù)比為SKIPIF1<0用戶電阻為SKIPIF1<0，輸電線電阻為SKIPIF1<0，由變壓器工作原理和歐姆定律。升壓變壓器次級(jí)電壓SKIPIF1<0降壓變壓器初級(jí)電壓SKIPIF1<0降壓變壓器次級(jí)電壓SKIPIF1<0