專題12 恒定電流與交變電流（講義）（解析版）-2025年高考物理二輪復(fù)習(xí)講練測(cè)（新高考用）

2/35專題12恒定電流與交變電流目錄TOC\o"1-3"\h\u01考情透視·目標(biāo)導(dǎo)航 302知識(shí)導(dǎo)圖·思維引航 403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(wèn)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(wèn)題 8考向二直流閉合電路中的動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題 9考向三直流含容電路問(wèn)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(wèn)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題型三遠(yuǎn)距離輸電 20【核心精講】 20一、遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題中的“三二一” 20二、遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)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(wèn)題中的功率計(jì)算 22考向二遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題中的動(dòng)態(tài)分析 23命題統(tǒng)計(jì)命題要點(diǎn)2024年2023年2022年熱考角度直流閉合電路的分析與計(jì)算2024·全國(guó)甲卷·T12 2023·海南卷·T72022·浙江6月卷·T122022·浙江1月卷·T12交變電流的四值和變壓器的分析與計(jì)算2024·河北卷·T42024·新課標(biāo)卷·T72024·廣東卷·T1、2024·遼寧卷·T132024·山東卷·T82024·浙江1月卷·T52023·湖南卷·T9 2023·河北卷·T52023·北京卷·T72023·廣東卷·T62022·山東卷·T42022·湖南卷·T62022·廣東卷·T42022·河北卷·T32022·海南卷·T5遠(yuǎn)距離輸電2024·湖南卷·T62023·山東卷·T72023·浙江卷·T7命題規(guī)律高考對(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。考向預(yù)測(cè)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、等效法恒定電流與交變電流直流電路交流電路交流電的四值變壓器閉合電路歐姆定律：恒定電流與交變電流直流電路交流電路交流電的四值變壓器閉合電路歐姆定律：閉合電路的功率計(jì)算：瞬時(shí)值：平均值：峰值：基本關(guān)系：動(dòng)態(tài)分析：閉合電路歐姆定律和制約關(guān)系閉合電路歐姆定律的應(yīng)用P總=EI，P出=UI，動(dòng)態(tài)分析含容電路能量分析遠(yuǎn)距離輸電：有效值：根據(jù)電流的熱效應(yīng)計(jì)算題型一直流電路的分析與計(jì)算閉合電路的功率和效率1．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%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Pm＝eq\f(E2,4r)。(2)當(dāng)R＞r時(shí)，隨著R的增大輸出功率越來(lái)越小。(3)當(dāng)R＜r時(shí)，隨著R的增大輸出功率越來(lái)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(wèn)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(wèn)題分析方法1.電路的簡(jiǎn)化：不分析電容器的充、放電過(guò)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(méi)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(guò)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(guò)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(shì)的高低，高電勢(shì)板帶正電，低電勢(shì)板帶負(fù)電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(kāi)關(guān)K，待電路穩(wěn)定后，電容器上電荷量為（

）

A．CE B．12CE C．25【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R、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φ上=E5R?2R=2E5【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R1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)a、b兩端的電壓大于U1時(shí)，控制開(kāi)關(guān)自動(dòng)開(kāi)啟低水位預(yù)警；當(dāng)a、b兩端的電壓小于U2（A．UB．R2C．若定值電阻的阻值越大，開(kāi)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(kāi)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。控制開(kāi)關(guān)自動(dòng)開(kāi)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a、b兩端此時(shí)的電壓大于U1，根據(jù)串聯(lián)電路電壓分部特點(diǎn)可知，R1為壓力傳感器，故高水位時(shí)壓力傳感器的電阻值越小，R1CD．根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，a、b兩端的電壓為U=ER1+R2R1=E1+R2R1若定值電阻的阻值越大，當(dāng)開(kāi)啟低水位預(yù)警時(shí)a【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?？枷蛞恢绷鏖]合電路中的功率問(wèn)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R1=R2。白熾燈泡L的伏安特性曲線如圖乙所示。電源電動(dòng)勢(shì)A．20W B．15W C．12W【答案】C【詳解】當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)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U1=40V，電流為I1=0.60A，根據(jù)閉合電路歐姆定律U1=E?I1R1解得R1=100Ω據(jù)題意，定值電阻R1=R2，故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，R1為定值電阻，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器R2的滑片P，電壓表和電流表均為理想電表，兩者示數(shù)的U?I關(guān)系圖線如圖乙所示，則（A．電源電動(dòng)勢(shì)為15V B．定值電阻的阻值為C．R2的電功率最大為3W D．R【答案】B【詳解】AB．設(shè)Pa間電阻為Rx，則Pb間電阻為R2?R2′=RxR2?RxRx+R2?Rx=RxR2?RxRCD．電阻R2的阻值范圍為0到6Ω，因此滑片位于中點(diǎn)時(shí)，R2′=6Ω，R2的電功率最大為PR2=6.0V×(0.5考向二直流閉合電路中的動(dòng)態(tài)分析問(wèn)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(kāi)關(guān)S，電路正常工作，在滑片P向右移動(dòng)的過(guò)程中，不考慮溫度對(duì)燈絲電阻的影響，下列說(shuō)法正確的是（

）A．R兩端的電壓變大 B．電壓表V2C．燈泡的亮度變亮 D．電壓表V1【答案】B【詳解】C．定值電阻R、滑動(dòng)變阻器、燈泡、電源、電流表、開(kāi)關(guān)串聯(lián)，當(dāng)滑片P向右移動(dòng)的過(guò)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U=IR可知電流減小，定值電阻R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U2=E?ID．電壓表V1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U1=E?IR+r可知6．（2024·河北·一模）如圖所示的電路中，R0為定值電阻，電壓表和電流表均為理想電表，閉合開(kāi)關(guān)S，滑動(dòng)變阻器的滑片從b端向a端緩慢滑動(dòng)的過(guò)程中，下列說(shuō)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b端向a端滑動(dòng)的過(guò)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?I(RCD．滑動(dòng)變阻器滑片從b滑到正中間的過(guò)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(guò)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a的過(guò)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。故選C?？枷蛉绷骱蓦娐穯?wèn)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R1的最大阻值為2Ω，兩定值電阻R2、R3的阻值均為1Ω，電容器C的電容為3μFA．當(dāng)R1的滑片向下移動(dòng)時(shí)，RB．移動(dòng)R1的滑片過(guò)程中，R1C．開(kāi)關(guān)從a擲向b，流過(guò)R3的電流方向由d到D．開(kāi)關(guān)從a擲向b，流過(guò)R3的電荷量為【答案】D【詳解】A．開(kāi)關(guān)S擲于a端，R1與R2串聯(lián)，R2兩端的電壓U2=ERB．R1消耗的功率P=EI?I2R2電流I=ERC．開(kāi)關(guān)擲于a端時(shí)，電容器C右極板帶正電，開(kāi)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(guò)R3的電荷量Q=C·ΔU=C8．（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R1=10Ω，R2=20Ω，滑動(dòng)變阻器的最大阻值R=30Ω，電容器MN的電容A．油滴帶負(fù)電B．若斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，則通過(guò)R1的電荷量為4×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a點(diǎn)向右移動(dòng)滑動(dòng)觸頭L，至aL間電阻為20Ω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P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R1兩端電壓，有U1=R1R1+R2E=4V電容器所帶的電量為Q=CU1=4.8×10C．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a點(diǎn)向右移動(dòng)滑動(dòng)觸頭L，至aL間電阻為20Ω時(shí)，UaL=φa?φL2=20題型二交流電流的四值和變壓器的分析與計(jì)算交變電流的四值問(wèn)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(kāi)始余弦形式，從垂直中性面開(kāi)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(cè)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(guò)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。理想變壓器的基本關(guān)系理想變壓器沒(méi)有能量損失(銅損、鐵損)，沒(méi)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(wú)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)處理技巧等效電阻三、理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析匝數(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。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u隨時(shí)間t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(shuō)法正確的是（

）A．原線圈兩端電壓的有效值為24B．副線圈中電流的有效值為0.5AC．原、副線圈匝數(shù)之比為1∶4D．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=242V，則B．燈泡正常發(fā)光，由P=UI得，副線圈中電流有效值為I=PC．由理想變壓器電壓與匝數(shù)關(guān)系可知n1D．理想變壓器沒(méi)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P1=PL=3W故D錯(cuò)誤。故選B?！炯记牲c(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-d≤x≤d，-d≤y≤d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B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y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（）A． B．C． D．【答案】C【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=Esinωt由題圖丙可知，磁場(chǎng)區(qū)域變化后，當(dāng)Esinωt=3E2時(shí)，線圈的側(cè)邊開(kāi)始切割磁感線，即當(dāng)線圈旋轉(zhuǎn)【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)Esinωt=考向一交變電流的四值問(wèn)題11．（2024·浙江金華·二模）如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為1πT的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有兩半徑為0.2m的金屬圓環(huán)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1Ω的金屬棒在圓環(huán)內(nèi)側(cè)以角速度10πrad/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A．金屬棒從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)180°的過(guò)程中，流過(guò)電阻R的電流先從a流向b，后從b流向aB．電壓表的示數(shù)為0.2VC．電阻R的功率為0.64WD．金屬棒在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)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(guò)180°的過(guò)程中，流過(guò)電阻R的電流從a流向b，若金屬棒逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，金屬棒從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)180°的過(guò)程中，流過(guò)電阻R的電流從b流向a，故A錯(cuò)誤；B．若經(jīng)歷時(shí)間t，金屬棒轉(zhuǎn)過(guò)夾角為θ，則有θ=ωt感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值為e=Bdvsinωt=Bdωrsinωt則電動(dòng)勢(shì)的有效值E=BdωrC．回路中的感應(yīng)電流I=ER+r0電阻R的功率D．結(jié)合上述可知，當(dāng)金屬棒轉(zhuǎn)過(guò)90°，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為emax12．（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?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，小圓柱通過(guò)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v=0.2sin2tms，導(dǎo)軌間距L=0.2mA．圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速為2B．電壓表的示數(shù)為0.08C．小圓柱圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為0.2D．電阻R1和R2【答案】D【詳解】A．根據(jù)題中數(shù)據(jù)可得ω=2πn=2rad/sB．導(dǎo)體棒切割磁感線，最大的電壓為Um=BLvC．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r=D．根據(jù)功率的定義式P=W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(wèn)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R′，變成一個(gè)單一的回路。若已知原、副線圈的匝數(shù)比為k，副線圈所接電阻為R，則RA．kR B．k2R C．k3【答案】B【詳解】設(shè)原線圈的輸入電壓為U1，則副線圈的輸出電壓為U2=n2n1U1=U1k則電阻R14．（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ab通以交變電流時(shí)，線圈中的磁通量只有34通過(guò)右側(cè)鐵芯，剩余部分通過(guò)中間的“鐵芯橋”。當(dāng)原線圈ab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11V、5A。已知圖甲中定值電阻R=22A．n2n1C．原線圈ab中的輸入電壓u=2202sin50πt(V)【答案】D【詳解】A．根據(jù)題圖甲可知，穿過(guò)n1線圈的磁通量與穿過(guò)n2線圈的磁通量相等，則B．根據(jù)題意有U3=I2R=110V，C．由圖乙可知Em=2202V，T=2×10?2sD．由理想變壓器輸入功率等于輸出功率有U1I1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n1:n2=1:2；R1、R2為定值電阻，RA．P從上向下滑的過(guò)程中電阻R1B．P從上向下滑的過(guò)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UD．P下滑到線圈的中點(diǎn)時(shí)，R1消耗的功率為【答案】C【詳解】A．等效電路如圖所示由I12R′=I22R2I1I2B．由等效電路可知，當(dāng)R′=R1時(shí)，解得n1n2=14即P下滑到線圈的中點(diǎn)時(shí)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U2D．由上述分析可知，P下滑到線圈的中點(diǎn)時(shí)，R1消耗的功率為U16．（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R0，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)U1與理想電流表A的示數(shù)I1，描繪出U1?A．定值電阻R0的阻值為B．滑動(dòng)變阻器消耗的最大功率為400WC．理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比nD．交變電壓的峰值為100【答案】C【詳解】A．設(shè)交變電壓的有效值為E，將定值電阻R0U1=E?I1R0D．根據(jù)E=Em2解得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Rx=U1I1=n1n2U2n2n題型三遠(yuǎn)距離輸電遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題中的“三二一”1．理清三個(gè)回路2．抓住兩個(gè)聯(lián)系(1)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n1)和線圈2(匝數(shù)為n2)中各個(gè)量間的關(guān)系是eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，P1＝P2。(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n3)和線圈4(匝數(shù)為n4)中各個(gè)量間的關(guān)系是eq\f(U3,U4)＝eq\f(n3,n4)，eq\f(I3,I4)＝eq\f(n4,n3)，P3＝P4。3．掌握一個(gè)守恒 能量守恒關(guān)系式P1＝P損＋P4。二、遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題中的電壓和功率損失1.電壓損失：輸電線路上I2＝I線＝I3，總電阻R線導(dǎo)致的電壓損失ΔU＝U2－U3＝I線R線。2.功率損失： ①P損＝P1－P4 ②P損＝I線·ΔU＝Ieq\o\al(2,線)R線＝注意：(1)當(dāng)輸送功率一定時(shí)，輸電電壓增大到原來(lái)的n倍，輸電線上損耗的功率減小到原來(lái)的eq\f(1,n2)。(2)不要把輸電線上的輸電電壓U2和輸電線上損失的電壓ΔU相混淆。17．（2024·湖南·高考真題）根據(jù)國(guó)家能源局統(tǒng)計(jì)，截止到2023年9月，我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)4億千瓦，連續(xù)13年居世界第一位，湖南在國(guó)內(nèi)風(fēng)電設(shè)備制造領(lǐng)域居于領(lǐng)先地位。某實(shí)驗(yàn)小組模擬風(fēng)力發(fā)電廠輸電網(wǎng)絡(luò)供電的裝置如圖所示。已知發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，升、降壓變壓器均為理想變壓器，輸電線路上的總電阻可簡(jiǎn)化為一個(gè)定值電阻R0。當(dāng)用戶端接一個(gè)定值電阻R時(shí)，R0上消耗的功率為P。不計(jì)其余電阻，下列說(shuō)法正確的是（A．風(fēng)速增加，若轉(zhuǎn)子角速度增加一倍，則R0上消耗的功率為4B．輸電線路距離增加，若R0阻值增加一倍，則R0C．若升壓變壓器的副線圈匝數(shù)增加一倍，則R0上消耗的功率為8D．若在用戶端再并聯(lián)一個(gè)完全相同的電阻R，則R0上消耗的功率為6【答案】A【詳解】如圖為等效電路圖，設(shè)降壓變壓器的原副線圈匝數(shù)比為k:1，則輸電線上的電流為I2=A．當(dāng)轉(zhuǎn)子角速度增加一倍時(shí)，升壓變壓器原副線圈兩端電壓都增加一倍，輸電線上的電流變?yōu)镮2′=2C．升壓變壓器副線圈匝數(shù)增加一倍，副線圈兩端電壓增加一倍，輸電線上的電流增加一倍，故R0B．若R0阻值增加一倍，輸電線路上的電流I″2=UD．若在用戶端并聯(lián)一個(gè)完全相同的電阻R，用戶端電阻減為原來(lái)的一半，輸電線上的電流為I′′′2=U2【技巧點(diǎn)撥】（1）明確輸電線上消耗功率P的計(jì)算公式；（2）畫出等效電路圖，求出等效電阻，結(jié)合閉合電路歐姆定律。18．（2023·山東·高考真題）某節(jié)能儲(chǔ)能輸電網(wǎng)絡(luò)如圖所示，發(fā)電機(jī)的輸出電壓U1=250V，輸出功率500kW。降壓變壓器的匝數(shù)比n3：n4=50：1，輸電線總電阻R=62.5Ω。其余線路電阻不計(jì)，用戶端電壓U4=220V，功率88kW，所有變壓器均為理想變壓器。下列說(shuō)法正確的是（

）

A．發(fā)電機(jī)的輸出電流為368A B．輸電線上損失的功率為4.8kWC．輸送給儲(chǔ)能站的功率為408kW D．升壓變壓器的匝數(shù)比n1：n2=1：44【答案】C【詳解】A．由題知，發(fā)電機(jī)的輸出電壓U1=250V，輸出功率500kW，則有I1=BD．由題知，用戶端電壓U4=220V，功率88kW，則有U3U4=I4I3=n3n4P′=U4I4聯(lián)立解得I4=400A，I3=8A，U3=11000V則輸電線上損失的功率為P損=I32R=4kW且U2=UC．根據(jù)理想變壓器無(wú)功率損失有P=U2I3＋P儲(chǔ)代入數(shù)據(jù)有P儲(chǔ)=408kW，C正確。故選C?！炯记牲c(diǎn)撥】明確遠(yuǎn)距離輸電過(guò)程中的功率關(guān)系；明確遠(yuǎn)距離輸電過(guò)程中電壓和電流關(guān)系?？枷蛞贿h(yuǎn)距離輸電問(wèn)題中的功率計(jì)算19．（2024·安徽·一模）我國(guó)在電力輸送領(lǐng)域是世界上首屈一指的科技霸主，目前已研制成功了全套關(guān)鍵設(shè)備，建成了世界電壓等級(jí)最高、輸電能力最強(qiáng)的交直流輸電網(wǎng)絡(luò)。如圖為遠(yuǎn)距離輸電系統(tǒng)簡(jiǎn)化情景圖，已知發(fā)電廠輸出的交流電壓為U1，理想升壓變壓器的原副線圈匝數(shù)比為k1，理想降壓變壓器的原副線圈匝數(shù)比為k2，高壓輸電線的總阻值為r。設(shè)用戶(負(fù)載)是純電阻，且阻值為RA．k22Rk22R+r×100%【答案】A【詳解】設(shè)降壓變壓器副線圈的端電壓為U4，由歐姆定律可得用戶的電流為I0=U4R對(duì)降壓變壓器，由理想變壓器的原理可得I0I=20．（2024·山西運(yùn)城·二模）如圖所示為遠(yuǎn)距離輸電的原理圖，已知升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1和n2，降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n3和n4，輸電線上的電阻為R，變壓器均為理想變壓器，若保持發(fā)電廠的輸出電壓U1A．n3n4ΔIR B．n4【答案】B【