1、专题四 电路与电磁感应 第1讲 直流电路与交流电路 建体系论要点_知识串联_熟记核心要点 思维导图思维导图 考情分析考情分析 1.明确明确“1 个定律、个定律、2 个关系个关系” (1)闭合电路的欧姆定律：闭合电路的欧姆定律：I E Rr。 。 (2)路端电压与电流的关系：路端电压与电流的关系：UEIr。 (3)路端电压与负载的关系路端电压与负载的关系 UIR R RrE 1 1 r R E，路端电压随外电阻的增大而增大，随外电阻的路端电压随外电阻的增大而增大，随外电阻的 减小而减小减小而减小。 2.掌握电容器的掌握电容器的“两特点两特点” (1)只有当电容器充、放电时，电容器支路中才会有电流
2、，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，当电路稳定时， 电容器所在的支路相当于断路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，导线，电容器的电压为与之并联的电阻两端的电压电容器的电压为与之并联的电阻两端的电压。 3.区分交变电流的区分交变电流的“四值四值” (1)最大值：最大值：EmnBS。 (2)瞬时值：瞬时值：enBSsin t(从中性面开始计时从中性面开始计时)。 (3)有效值：正弦式交变电流的有效值有效值：正弦式交变电流的有效值 EEm 2；非
3、正弦式交变电流的有效 ；非正弦式交变电流的有效 值必须根据电流的值必须根据电流的热效应，用等效的思想来求解热效应，用等效的思想来求解。 (4)平均值：平均值：E n t ，常用来计算通过电路的电荷量，常用来计算通过电路的电荷量。 4.熟记理想变压器的熟记理想变压器的“四个关系式四个关系式” (1)功率关系：功率关系：P 入入P出出。 (2)电压关系：电压关系：U1 U2 n1 n2。 。 (3)电流关系：电流关系：只有一个副线圈只有一个副线圈时，时，I1 I2 n2 n1。 。 (4)频率关系：频率关系：f1f2。 考向一 直流电路的动态分析 直流电路动态分析的3种常用方法 (1)程序法 遵循
4、“局部整体部分”的思路，按以下步骤分析： 研考向提能力_考向研析_掌握应试技能 (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)。 (3)极限法 因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑片分别滑至两个极端，使电阻最大或电阻为零去讨论。 典例1 (多选)在如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，D 为理想二极管(具有单向导通作用)，R1为定值电阻，C为电容器，电 压表和电流表均为理想电表，S1、
5、S2均断开，则下列说法正确的是 ( ) A仅闭合S1，将滑动变阻器的滑片向右移，电压表、电流表示数均变大 B仅闭合S1，将滑动变阻器的滑片向右移，电容器的带电荷量不变 C先闭合S1，将滑动变阻器的滑片向右移，再闭合S2，电容器有放电现象 D同时闭合S1、S2，将滑动变阻器的滑片向右移，定值电阻R1两端的电压增大 解析 仅闭合S1，回路中只有R1与R2串联，当滑动变阻器的滑片向右移时，R2的有效阻值减小，故总电阻减小， 根据闭合电路的欧姆定律得，总电流增大，路端电压减小，即电压表示数减小，电流表示数增大，因电容器与 二极管串联，电容器不能放电，故电容器的带电荷量不变，故A错误，B正确；先闭合S1
6、，将滑动变阻器的滑片 向右移，路端电压减小，故电容器所带的电荷量减小，再闭合S2，电容器与R2形成闭合回路，电容器对外放电， 故C正确；同时闭合S1、S2，二极管与R1并联，而二极管的正向导电的电阻为零，故此时R1被短接，故D错误。 答案 BC 规律总结 闭合电路动态分析的三点注意 (1)引起电路变化的原因：电阻变化、电键的通断。 (2)电容器的特点：电路稳定后，电容器所在支路电阻无电压降，因此电容器两极板间的电压就等于该支路两端 的电压。电路中的电流、电压变化时，将会引起电容器的充、放电。 (3)二极管的特点：具有单向导电性。 1. (2020百校二联)如图所示的电路中，R1和R2是两个阻值
7、相等的定值电阻，R是滑动变阻器，电源电动势为E、 内电阻为r，当滑动变阻器的滑 动触头从右向左移动的过程中，下列说法正确的是( ) AR1、R2消耗的电功率均逐渐变小 BR1消耗的功率逐渐变小，R2消耗的功率逐渐变大 C电源内阻r消耗的热功率逐渐减小 DR和R1消耗的总功率逐渐增大 B 解析：解析：在滑动触头从右向左移动的过程中，滑动变阻器接入电路的阻值在滑动触头从右向左移动的过程中，滑动变阻器接入电路的阻值 减小，所以电路的总电阻减小，总电流减小，所以电路的总电阻减小，总电流 I 增大，根据增大，根据 P2I2R2，可知，可知 R2 消耗的功率逐渐变大；由消耗的功率逐渐变大；由 UEIr，可
8、知路端电压减小，可知路端电压减小，R2两端的电压两端的电压 增大，则增大，则 R1两端的电压减小，根据两端的电压减小，根据 P1U 2 R1，可知 ，可知 R1消耗的功率逐渐变消耗的功率逐渐变 小，故小，故 A 错误，错误，B 正确。总电流增大，由正确。总电流增大，由 PI2r，知，知电源内电阻消耗热电源内电阻消耗热 功率逐渐增大，故功率逐渐增大，故 C 错误。将错误。将 R2看成电源内电路的一部分，看成电源内电路的一部分，R 和和 R1消消 耗的总功率是等效电源的输出功率，由于等效电源的内阻大于外电阻，耗的总功率是等效电源的输出功率，由于等效电源的内阻大于外电阻， 所以当外电阻减小时，输出功
9、率减小，则电阻所以当外电阻减小时，输出功率减小，则电阻 R 和和 R1消耗的总功率逐消耗的总功率逐渐渐 减小，故减小，故 D 错误。错误。 2(2020河北石家庄模拟)在如图所示的电路中，电源的负极接地，其电动势为E、内电阻为r，R1、R2为定值电 阻，R3为滑动变阻器，C为电容器，A、V为理想电流表和电压表。在滑动变阻器滑动头P自a端向b端 滑动的过程中，下列说法正确的是( ) A电压表示数变小 B电流表示数变小 C电容器C所带电荷量增多 Da点的电势降低 D 解析：在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中，变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，干路 电流I增大，电阻R1两端电压增
10、大，则电压表示数变大。电阻R2两端的电压U2EI(R1r)，I增大，则U2变小，电 容器两板间电压变小，其带电荷量减小。根据外电路中顺着电流方向，电势降低，可知a点的电势大于零，a点 的电势等于R2两端的电压，U2变小，则a点的电势降低。通过R2的电流I2减小，通过电流表的电流IAII2，I增大， I2减小，则IA增大，即电流表示数变大。综上所述，A、B、C错误，D正确。 3(多选)(2020河南开封高三5月调研)如图所示，R0为热敏电阻(温度降低电阻增大)，D为理想二极管(正向电阻 为零，反向电阻无穷大)，C为平行板电容器，M点接地，在开关S闭合后，C中央有一带电液滴刚好静 止。下列各项单独
11、操作可能使带电液滴向上运动的是( ) A将热敏电阻R0加热 B滑动变阻器R的滑片P向上移动 C开关S断开 D电容器C的上极板向上移动 AC 解析：要使液滴向上运动，则应增大液滴受到的电场力，即应增大两板间的电势差。热敏电阻加热时，热敏电阻 阻值减小，由闭合电路欧姆定律可知，滑动变阻器两端的电压增大，故电容器两端的电压增大，液滴向上运动， A正确；当滑动变阻器的滑片P向上移动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，则总电流增大，电源的内电压及R0 两端的电压增大，则滑动变阻器两端的电压减小，但由于二极管具有单向导电性，电容器两极板所带电荷量不变， 故电容器两端的电势差不变，B错误；开关S断开时，电容器
12、直接接在电源两端，电容器两端电压增大，则液滴向 上 运动，运动，C 正确；电容器正确；电容器 C 的上极板向上移动，的上极板向上移动，d 增大，则电容器的电容增大，则电容器的电容 C 减小，由于二极管具有单向导电性，所以电容器两极板所带电荷量不变，减小，由于二极管具有单向导电性，所以电容器两极板所带电荷量不变， 由于由于 UQ C， ，C rS 4kd， ，EU d ，所以，所以 E4kQ rS ，由于极板上的电荷量不，由于极板上的电荷量不 变，而场强变，而场强 E 与极板之间的距离无关，所以电场强度与极板之间的距离无关，所以电场强度 E 不变，液滴仍然不变，液滴仍然 静止，静止，D 错误。错
13、误。 4(2020高考全国卷)图(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( ) A 解析：解析：电阻电阻 R 两端的电压两端的电压 URIR，其中，其中 I 为线路上的充电电流或放电电为线路上的充电电流或放电电 流。流。 对电容器，对电容器，QCUC，而，而 IQ t CUC t 由由 UC- t 图像知，图像知， 12 s 内，电容器充电，令内，电容器充电，令 I 充充I； 23 s 内，电容器电压不变，则内，电容器电压不变，则 I0； 35 s 内，电容器放电
14、，则内，电容器放电，则 I 放放 I 2。 。 联系联系 URIR 可知，电阻可知，电阻 R 两端的电压随时间的变化图像与两端的电压随时间的变化图像与 A 对应。对应。 考向二 交变电流的产生和描述 1中性面的特点 (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计算有效值的三点注意计算有效值的三点注意 (1)计算有效值时，要根据串联电路中计算有效值时，要根据串联电路中“相同时间相同时间”内内“相同电阻相同电阻”上产上产 生生“相同热量相同热量”列式求解。列式求解。 (2)分段计算电热，求和得出一个周期内产生的总热量。分段计
15、算电热，求和得出一个周期内产生的总热量。 (3)利用两个公式利用两个公式 QI2Rt 和和 QU 2 R t 可分别求得电流有效值和电压有效可分别求得电流有效值和电压有效 值。值。 3交变电流交变电流“四值四值”的应用的应用 (1)最大值：最大值：EmnBS，分析电容器的耐压值。，分析电容器的耐压值。 (2)瞬时值：瞬时值：EEmsin t(由中性面开始计时由中性面开始计时)，计算闪光电器的闪光时，计算闪光电器的闪光时 间、线圈某时刻的受力情况。间、线圈某时刻的受力情况。 (3)有效值：电表的读数及计算电热、电功、电功率及保险丝的熔断电流。有效值：电表的读数及计算电热、电功、电功率及保险丝的熔
16、断电流。 (4)平均值：平均值：E n t ，计算通过电路截面的电荷量。，计算通过电路截面的电荷量。 典例2 (2020山东滨州二模)如图所示为 线圈匝数为n的小型旋转电枢式交流发电 机的原理图，其矩形线圈面积为S，在磁感 应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向 的固定轴OO匀速转动。矩形线圈电阻为 r，矩形线圈通过两刷环接电阻R，伏特表 接在R两端。当线圈以角速度匀速转动时，下列说法正确的是( ) A从线圈与磁场平行位置开始计时，瞬时电动势为从线圈与磁场平行位置开始计时，瞬时电动势为 enBSsin t B当线圈平面转到与磁场垂直时，电压表示数为零当线圈平面转到与磁场垂直时，电压表示数为零
17、C线圈从与磁场平行位置开始转过线圈从与磁场平行位置开始转过 90 的过程中，通过电阻的过程中，通过电阻 R 的电荷量的电荷量 为为nBS R D线圈转一周的过程中回路产生的焦耳热为线圈转一周的过程中回路产生的焦耳热为n 2B2S2 Rr 解析解析 交流发电机产生电动势的最大值为交流发电机产生电动势的最大值为 EmnBS， 从线圈与磁场平， 从线圈与磁场平 行位置开始计时，瞬时电动势为行位置开始计时，瞬时电动势为 enBScos t，故，故 A 错误；交流电压错误；交流电压 表测量的是电阻表测量的是电阻 R 两端电压的有效值，电动势的有效值为两端电压的有效值，电动势的有效值为 EEm 2 nBS
18、 2 ，电流为，电流为 I E Rr nBS 2（Rr），交流 ，交流电压表的示数为电压表的示数为 UIR nBSR 2（Rr） 2nRBS 2（Rr），故 ，故 B 错误；线圈从与磁场平行位置开始转过错误；线圈从与磁场平行位置开始转过 90 的过程中，线圈转动的过程中，线圈转动T 4 ，E n t ，平均电流，平均电流I E Rr，电荷量 ，电荷量 qI t n Rr nBS Rr， 故 ， 故 C 错误； 线圈转一周的过程中回路产生的焦耳热为错误； 线圈转一周的过程中回路产生的焦耳热为 Q I2(Rr)T nBS 2（Rr） 2(R r)2 n 2B2S2 Rr ，故，故 D 正确。正确。
19、 答案 D 易错警示易错警示 理解交变电流理解交变电流的三点注意的三点注意 (1)注意区分交变电流的最大值、瞬时值、有效值和平均值，其中最大注意区分交变电流的最大值、瞬时值、有效值和平均值，其中最大值值 是瞬时值中的最大值，有效值是以电流的热效应来定义的。是瞬时值中的最大值，有效值是以电流的热效应来定义的。 (2)交变电流瞬时值表达式书写的基本思路交变电流瞬时值表达式书写的基本思路(如典例中的如典例中的 A 选项选项) 确定正弦式交变电流的峰值，根据已知图像或由公式确定正弦式交变电流的峰值，根据已知图像或由公式 EmNBS 求出求出 相应峰值，其中相应峰值，其中 2 T 2f2n。 明确线圈的
20、初始位置，找出对应的函数关系式。 a若线圈从中性面开始计时，则et图像为正弦函数，eEmsin t； b若线圈从垂直中性面开始计时，则et图像为余弦函数，eEmcos t。 (3)与电磁感应问题一样，求解与电能、电热相关的问题时，要用有效值，如典例中的D选项；而求解通过导体某 横截面的电荷量时，要用平均值，如典例中的C选项。 5若一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为若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 方方；若；若 该电该电阻接到正弦交流电源上， 在一个周期内产生的热量为阻接到正弦交流电源上， 在一个周期内产生的热量为 Q 正正。 该电阻上。 该电阻上 电压的
21、峰值均为电压的峰值均为 u0，周期均为，周期均为 T，如图所示，则，如图所示，则 Q 方方Q正正等于等于( ) A1 2 B 21 C12 D21 D 解析：解析：根据焦耳定律知产生的热量与方波中的电流方向的变化无关，故根据焦耳定律知产生的热量与方波中的电流方向的变化无关，故 Q 方方u 2 0 R T，而正弦交流，而正弦交流电电压的有效值等于峰值的电电压的有效值等于峰值的 1 2，故 ，故 Q 正正 （ u0 2） ）2 R T1 2 u2 0 R T，所以，所以Q 方方 Q正 正 2 1， ，D 正确。正确。 6(多选多选)单匝闭合矩形线框电阻为单匝闭合矩形线框电阻为 R，在匀强磁场中绕与
22、磁感线垂直的，在匀强磁场中绕与磁感线垂直的 轴匀速转动，穿过线框的磁通量轴匀速转动，穿过线框的磁通量 与时间与时间 t 的关系图像如图所示。下列的关系图像如图所示。下列 说法正说法正确的是确的是( ) A.T 2 时刻线框平面与中性面垂直时刻线框平面与中性面垂直 B线框的感应电动势有效值为线框的感应电动势有效值为 2m T C线框转一周外力所做的功为线框转一周外力所做的功为2 22 m RT D从从 t0 到到 tT 4过程中线框的平均感应电动势为 过程中线框的平均感应电动势为m T BC 解析：解析：中性面的特点是与磁场垂直，穿过的磁通中性面的特点是与磁场垂直，穿过的磁通量最大，磁通量变化率
23、量最大，磁通量变化率 最小， 则最小， 则T 2 时刻线框在中性面上，时刻线框在中性面上， A错； 电动势最大值为错； 电动势最大值为Emmm2 T ， 对正弦交流电，对正弦交流电，E 有有E m 2 2m T ，B 对；由功能关系知，线框转一周外对；由功能关系知，线框转一周外 力做的功等于产生的电能，力做的功等于产生的电能，WE 电电E 2 有有 R T2 22 m RT ，C 对；对；由法拉第电由法拉第电 磁感应定律知，磁感应定律知，E t m T 4 4m T ，D 错。错。 7(多选)(2020安徽六安3月模拟)如图所示，边长为L0.2 m的正方形线圈abcd，其 匝数为n100、总电
24、阻为r2 ，外电路的电阻为R8 ，ab的中点和cd的中点的连 线OO恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度B1 T。若线圈从图示位置开 始以角速度2 rad/s绕OO轴匀速转动，则以下判断正确的是( ) A在在 t 4时刻，磁场穿过线圈的磁通量为 时刻，磁场穿过线圈的磁通量为 0，故此时磁通量变化率为，故此时磁通量变化率为 0 B闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式 e4sin 2t V C从从 t0 时刻到时刻到 t 4时刻，电阻 时刻，电阻 R 上产生的热量为上产生的热量为 Q0.16 J D从从 t0 时刻到时刻到 t 4时刻，通 时刻，通过过 R
25、的电荷量的电荷量 q0.2 C 解析：解析：在在 t 4时刻，线圈从图示位置转过 时刻，线圈从图示位置转过 90 ，磁场穿过线圈的磁通量为，磁场穿过线圈的磁通量为 0，线圈中磁通量变化率最大，故，线圈中磁通量变化率最大，故 A 项错误；线圈中产生感应电动势的最项错误；线圈中产生感应电动势的最 大值大值 EmnB L2 2 10010.2 2 2 2 V4 V，开始计时时，线圈中磁通，开始计时时，线圈中磁通 量最大，感应电动势为量最大，感应电动势为 0，则闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式，则闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式 e Emsin t4sin 2t V，故，故 B 项正确；线圈转动的
26、周期项正确；线圈转动的周期 T2 2 2 s s， 回回路中感应电流的最大值路中感应电流的最大值 Im Em rR 0.4 A，回路中电流的有效值，回路中电流的有效值 I Im 2 0.2 2 A，从，从 t0 时刻到时刻到 t 4时刻，电阻 时刻，电阻 R 上产生的热量上产生的热量 QI2R T 4 (0.2 2)28 4 J 0.16 J，故，故 C 项正确；从项正确；从 t0 时刻到时刻到 t 4时刻， 时刻， 电路中的平均感应电动势电路中的平均感应电动势E n t ，电路，电路中的平均电流中的平均电流I E rR，线框中 ，线框中 磁通量的变化量磁通量的变化量B L2 2 ， 通过，
27、通过R的电荷量的电荷量qI t， 解得 ， 解得qn BL2 2（rR） 1001 0.22 210 C0.2 C，故，故 D 项正确。项正确。 答案：BCD 考向三 变压器与远距离输电 1分析技巧 (1)根据题意分清变量和不变量。 (2)弄清“谁决定谁”的制约关系。对电压而言，输入决定输出；对电流、电功(率)而言，输出决定输入。 2动态分析的“两不变” (1)负载电阻不变，讨论变压器原、副线圈两端的电压、电流、电功率等随匝数比的变化情况。 (2)匝数比不变，讨论变压器原、副线圈两端的电压、电流、电功率等随负载电阻的变化情况。 3远距离输电的远距离输电的“两损耗两损耗” (1)电压损耗：输电线
28、上的电阻导致电压损耗：输电线上的电阻导致的电压损耗，的电压损耗，URU2U3IRR。 (2)功率损耗：输电线上的电阻发热导致的功率损耗，功率损耗：输电线上的电阻发热导致的功率损耗，PRP2P3I2 RR， ， 输电线上的能量损耗是热损耗，计算功率损耗时用公式输电线上的能量损耗是热损耗，计算功率损耗时用公式 PRI2 RR 或 或 PR U2 R R 。 典例3 (2020山东青岛高三下学期统一质检)某实验小组模拟远距离输电的原理图如图所示，A、B为理想变压 器，R为输电线路的电阻，灯泡L1、L2规格相同，保持变压器A的输入电压不变。下列说法正确的是( ) A断开S，A的输入功率减小 B断开S，
29、L1不受影响 C将滑片P下移，灯泡L1变暗 D将滑片P上移，A的输入功率增大 解析 断开S，B变压器副线圈电路中电阻变大，则电路中电流变小，变压器B输出功率减小，则变压器A输入功 率减小，输电线上的电流减小，输电线上损失的电压变小，则变压器B的输入电压变大，输出电压也变大，L1变 亮，故A正确，B错误；将滑片P下移，A变压器副线圈匝数变大，副线圈电压变大，电流变大，则B变压器副线圈 电流变大，灯泡L1变亮，故C错误；将滑片P上移，A变压器副线圈匝数变小，副线圈电压变小，电流变小，原线 圈中电流变小，A的输入功率变小，故D错误。 答案 A 8(多选)如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为12，
30、正弦交流电源电压为U12 V，电阻R11 ，R2 2 ，滑动变阻器R3最大阻值 为20 ，滑片P处于中间位置，则( ) AR1与R2消耗的电功率相等 B通过R1的电流为3 A C若向上移动P，电源输出功率将变大 D若向上移动P，电压表读数将变大 BC 解析：解析：由理想变压器电流与匝数关系式由理想变压器电流与匝数关系式I1 I2 n2 n1得 得I1 I2 2 1，电阻消耗功率 ，电阻消耗功率 P I2R，电阻，电阻 R1与与 R2消耗的电功率是消耗的电功率是 2 倍关系，倍关系，A 错误；设通过电阻错误；设通过电阻 R1 的电流为的电流为 I， 副线圈中的电流为， 副线圈中的电流为 I 2，
31、 由功率关系得 ， 由功率关系得 UII2R1(I 2) 2(R 2 R3 2 )， 解得解得 I3 A，B 正确；若向上移动滑片正确；若向上移动滑片 P，滑动变阻，滑动变阻器连入电路中的阻器连入电路中的阻 值减小，变压器值减小，变压器输出功率变大，则电源输出功率增大，原线圈中电流增输出功率变大，则电源输出功率增大，原线圈中电流增 大，电阻大，电阻 R1两端电压增大，原线圈两端电压减小，则副线圈两端电压也两端电压增大，原线圈两端电压减小，则副线圈两端电压也 减小，即电压表读数变小，减小，即电压表读数变小，C 正确，正确，D 错误。错误。 9(2020浙江7月选考)如图所示，某小型水电站发电机的
32、输出功率P100 kW，发电机的电压U1250 V，经变 压器升压后向远处输电，输电线总电阻R线8 ，在用户端用降压变压器把电压降为U4220 V。已知输电线上 损失的功率P线5 kW，假设两个变压器均是理想变压器， 下列说法正确的是( ) A发电机输出的电流I140 A B输电线上的电流I线625 A C降压变压器的匝数比n3n419011 D用户得到的电流I4455 A C 解析：解析：发电机输出电流发电机输出电流 I1 P U1 100 103 250 A400 A，A 错误；输电线上错误；输电线上 损失的功率损失的功率 P 线线I2线线R线线5 000 W，所以，所以 I线线 P线 线
33、 R线 线 5 000 8 A25 A， B 错误； 用户得到的功率错误； 用户得到的功率 P4PP 线线(1005)kW95 kW， 则， 则 I4 P4 U4 95103 220 A4 750 11 A432 A， 即用户得到的电流为， 即用户得到的电流为 432 A， 故， 故n3 n4 I4 I线 线 190 11 ， 故故 C 正确，正确，D 错误。错误。 10(多选)如图所示，理想变压器副线圈1、2之间的匝数是总匝数的一半，二极管D具有单向导电性(正向电阻为 零，反向电阻为无穷大)，R是可变电阻，K是单刀双掷开关，原线圈接在电压不变的正弦交流电源上。下列说法 正确的是( ) A若若
34、 R 阻值不变，当阻值不变，当 K 分别接分别接 1 和和 2 时，电压表读数之比为时，电压表读数之比为 21 B若若 R 阻值不变，当阻值不变，当 K 分别接分别接 1 和和 2 时，电压表读数之比为时，电压表读数之比为 21 C 若 若 K 分别接分别接 1 和和 2 时， 要使时， 要使 R 消耗的功率相等， 则消耗的功率相等， 则 R 阻值之比为阻值之比为 21 D 若 若 K 分别接分别接 1 和和 2 时， 要使时， 要使 R 消耗的功率相等， 则消耗的功率相等， 则 R 阻值之比为阻值之比为 21 解析：解析：设原线设原线圈与副线圈的匝数分别为圈与副线圈的匝数分别为 n1、n2，
35、当，当 K 接接 2 时，时，n1 n2 2 U1 U22， ， 此时电压表示数与副线圈两端的电压相等，即此时电压表示数与副线圈两端的电压相等，即 U2U22 n2 2n1U1，功率为 ，功率为 P2U 2 2 R2；当 ；当 K 接接 1 时，时，n1 n2 U1 U21，设此时电压表的示数为 ，设此时电压表的示数为 U2，则，则U 2 21 R T 2 U22 R T，得，得 U2 n2U1 2n1，此时的功率为 ，此时的功率为 P1U2 2 R1 。由上分析知，电压表的。由上分析知，电压表的 示数之比为示数之比为 21，要使，要使 R 消耗的功率相等，则电阻值之比为消耗的功率相等，则电阻
36、值之比为 21，B、 C 对。对。 答案：BC 考向四 交变电流的综合问题 交变电流综合问题一般会与变压器问题相结合，常涉及交变电流最大值、有效值、平均值、瞬时值的计算，交 变电流的图像及与电磁感应、安培力、闭合电路欧姆定律的综合应用等。解答时应注意以下两点： (1)分清交流电路中“四值”的不同计算方法及瞬时值表达式的书写和图像的物理意义。 (2)学会将直流电路、闭合电路欧姆定律及变压器分析的知识应用在交流电路中。 典例4 (2020河北保定4月检测)矩形线框与理想电流表、理想变压器、灯泡连接电路如图甲所示。灯泡标有 “36 V 40 W”的字样且阻值可以视作不变，变压器原、副线圈的匝数之比为
37、21。线框产生的电动势随时间 变化的规律如图乙所示。下列说法正确的是( ) A图乙电动势的瞬时值表达式为图乙电动势的瞬时值表达式为 e36 2sin t V B变压器副线圈中的电流方向每秒改变变压器副线圈中的电流方向每秒改变 50 次次 C灯泡灯泡 L 恰好正常发光恰好正常发光 D理想变压器输入功率为理想变压器输入功率为 20 W 解析解析 由题图乙知周期由题图乙知周期 T210 2 s，角速度 ，角速度 2 T 100 rad/s，电，电 动势的瞬时值表达式为动势的瞬时值表达式为 e72sin 100t V，A 错误；线框转一圈电流方向错误；线框转一圈电流方向 改变改变 2 次，线框每秒转次
38、，线框每秒转 50 圈，电流方向改变圈，电流方向改变 100 次，变压器不会改变电次，变压器不会改变电 流方向改变的次数，即副线圈中电流方向每秒改变流方向改变的次数，即副线圈中电流方向每秒改变 100 次，次，B 错误；副错误；副 线圈两端电压最大值是线圈两端电压最大值是 36 V，有效值是，有效值是 36 2 V，小于灯泡额定电压 ，小于灯泡额定电压 36 V， 灯泡灯泡 L 不能正常发光，不能正常发光，C 错误；灯泡的电阻错误；灯泡的电阻 RLU 2 P 32.4 ，变压器的，变压器的 输出功率为输出功率为 P 出出 （ 36 2） ）2 32.4 W20 W，所以理想变压器的输入功率为，
39、所以理想变压器的输入功率为 20 W，D 正确。正确。 答案 D 11如图所示，矩形闭合导线框如图所示，矩形闭合导线框 ABCD 处于可视为水平方向的匀处于可视为水平方向的匀强磁场强磁场 中，线框绕垂直于磁场的轴中，线框绕垂直于磁场的轴 OO匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，匀速转动，并与理想变压器原线圈相连， 副线圈接有一只副线圈接有一只“11 V 33 W”的灯泡。当灯泡正常发光时，变压器输的灯泡。当灯泡正常发光时，变压器输 入电压入电压 u33 2cos 10t V。下列说法正确的是。下列说法正确的是( ) A图示位置可能是计时起点图示位置可能是计时起点 B图示位置线框中磁通量变化率最
40、小图示位置线框中磁通量变化率最小 C变压器原、副变压器原、副线圈匝数之比为线圈匝数之比为 3 21 D通过电流表通过电流表 A 的电流为的电流为 2 A 解析：解析：根据瞬时值表达式可知，线框转动的计时起点是线框平面与磁感根据瞬时值表达式可知，线框转动的计时起点是线框平面与磁感 线平行的位置，不是图示的位置，选项线平行的位置，不是图示的位置，选项 A 错误；图示位置线框中的磁通错误；图示位置线框中的磁通 量最大，磁通量的变化率最小，选项量最大，磁通量的变化率最小，选项 B 正确；变压器原线圈的电压有效正确；变压器原线圈的电压有效 值为值为 33 V，副线圈电压为，副线圈电压为 11 V，根据，
41、根据U1 U2 n1 n2，知变压器原、副线圈匝数 ，知变压器原、副线圈匝数 之比为之比为 31，选项，选项 C 错误；根据输入功率与输出功率相等可知，通过电错误；根据输入功率与输出功率相等可知，通过电 流表流表 A 的电流为的电流为 I P U1 33 33 A 1 A，选项，选项 D 错误。错误。 答案：B 12(多选多选)(2020 湖北八校高三第二次联考湖北八校高三第二次联考)如图所示，如图所示，10 匝矩形线框处匝矩形线框处 在磁感应强度在磁感应强度 B 2 T 的匀强磁场中， 绕垂直磁场的轴以恒定角速度的匀强磁场中， 绕垂直磁场的轴以恒定角速度 10 rad/s 在匀强磁场中转动，
42、线框电阻不计，面积为在匀强磁场中转动，线框电阻不计，面积为 0.4 m2，线框通过，线框通过 滑环与一理想自耦变压器的原线圈相连，副线圈接有一只灯滑环与一理想自耦变压器的原线圈相连，副线圈接有一只灯泡泡 L(规格为规格为 “4 W 100 ”)和滑动变阻器，电流表视为理想电表，则下列说法正确和滑动变阻器，电流表视为理想电表，则下列说法正确 的是的是( ) A 若从图示位置开始计时， 线框中感应电动势的瞬时值为 若从图示位置开始计时， 线框中感应电动势的瞬时值为 40 2cos 10t V B当灯泡正常发光时，原、副线圈的匝数比为当灯泡正常发光时，原、副线圈的匝数比为 12 C若将滑动变阻器滑片
43、向上移动，则电流表示数增大若将滑动变阻器滑片向上移动，则电流表示数增大 D若将自耦变压器触头向下滑动，灯泡会变暗若将自耦变压器触头向下滑动，灯泡会变暗 解析：解析：输入电压的最大值为输入电压的最大值为 UmNBS10 20.410 V40 2 V， 图示时刻感应电动势最大，从图示位置开始计时，线框中感应电动势的图示时刻感应电动势最大，从图示位置开始计时，线框中感应电动势的 瞬时值为瞬时值为 40 2cos 10t V， 故， 故 A 正确； 变压器输入电压的有效值为正确； 变压器输入电压的有效值为 U1Um 2 40 2 2 V40 V，灯泡正常发光时，灯泡正常发光时，U2 PR 4100 V
44、20 V，此，此 时原、副线圈的匝数比为时原、副线圈的匝数比为 n1n2U1U2402021，故，故 B 错误；错误； 线圈匝数不变，根据线圈匝数不变，根据 U1U2n1n2可知输出电压不变，若将滑动变阻可知输出电压不变，若将滑动变阻 器滑片向上移动， 连入电路电阻变大， 负载等效电阻变大，器滑片向上移动， 连入电路电阻变大， 负载等效电阻变大，P1P2U 2 2 R 变变 小，又小，又 P1U1I1，可知电流表示数变小，故可知电流表示数变小，故 C 错误；若将自耦变压器触错误；若将自耦变压器触 头向下滑动， 副线圈匝数变小， 根据头向下滑动， 副线圈匝数变小， 根据 U1U2n1n2可知输出可知输出电压减小，电压减小， 所以灯泡变暗，故所以灯泡变暗，故 D 正确。正确。 答案：答案：AD
