2019届高考物理二轮复习 第一部分 专题四 电路与电磁感应（课件+学案+练习）（打包7套）.zip

1专题四 电 路 与 电 磁 感 应第一讲 直流电路与交流电路考点一 直流电路的分析与计算1.[考查直流电路中电压、电流的分析]在如图所示电路中，闭合开关 S，当滑动变阻器的滑动触头 P向下滑动时，三个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、 U1、 U2表示。下列判断正确的是( )A． I减小， U1增大 B． I减小， U2增大C． I增大， U1增大 D． I增大， U2增大解析：选 B 闭合开关 S，当滑动变阻器的滑动触头 P向下滑动时，变阻器接入电路的电阻增大，外电路总电阻 R增大，根据闭合电路欧姆定律分析得知，干路电流 I 总 减小，路端电压 U增大； R3的电压等于路端电压，则流过 R3的电流 I3增大；流过电流表的电流I＝ I 总 － I3， I 总 减小， I3增大， I减小， R1的电压减小，即电压表 V1的示数 U1减小；电压表 V2的示数 U2＝ U－ U1， U增大， U1减小，则 U2增大。所以， I减小， U1减小， U2增大，故B正确。2．[考查闭合电路中功率的分析][多选]某种小灯泡的 U­I图像如图甲所示，三个完全相同的这种小灯泡连接成如图乙所示的电路，电源的内阻为 1.0 Ω。现闭合开关 S，理想电压表 V的示数为 4.0 V，则( )A．外电路的总电阻为 6.7 Ω B．电源的电动势为 5.6 VC．电源消耗的热功率为 3.0 W D．电源的效率为 89.3%解析：选 BD 理想电压表 V的示数为 4.0 V，由 U­I图像可知通过干路上的小灯泡的电流为 0.6 A，通过电源的电流也为 0.6 A，通过两并联小灯泡的电流均为 0.3 A，两端电压为 1.0 V，依据闭合电路欧姆定律可知，电源的电动势为 E＝4.0 V＋1.0 V＋0.6 A×1.0 Ω＝5.6 V，B 正确；电路的路端电压为 U0＝5.0 V，电流为 I0＝0.6 A，依据部分电路欧姆2定律可知外电阻总阻值为 R＝ Ω≈8.3 Ω，A 错误；电源消耗的热功率为50.6Pr＝ I02r＝0.36 W，C 错误；输出功率为 P 出 ＝ U0I0＝3.0 W，则电源的效率为η ＝ ×100%≈89.3%，D 正确。P出Pr＋ P出3．[考查含容电路的动态分析]如图所示电路中，电流表 A和电压表 V均可视为理想电表。现闭合开关 S后，将滑动变阻器滑片 P向左移动，下列说法正确的是( )A．电流表 A的示数变小，电压表 V的示数变大B．小灯泡 L变亮C．电容器 C上电荷量减少D．电源的总功率变大解析：选 A 闭合开关 S后，将滑动变阻器滑片 P向左移动时，变阻器接入电路的电阻增大，根据闭合电路欧姆定律得知，电路中总电流 I减小，则小灯泡 L变暗，电流表 A的示数变小；电压表的示数 U＝ E－ I(RL＋ r)， I减小，其他量不变，则 U增大，即电压表V的示数变大，故 A正确，B 错误。电容器的电压等于变阻器两端的电压，即等于电压表的示数， U增大，由 Q＝ CU，知电容器 C上的电荷量增大，故 C错误。电源的总功率P＝ EI， I减小，则电源的总功率变小，故 D错误。4．[考查纯电阻电路的计算]如图所示电路中，电源电动势 E＝6 V，内阻 r＝2 Ω， R1＝4 Ω， R2＝6 Ω， R3＝6 Ω。下列说法正确的是( )A．电阻 R2中电流为 A13B．电路中 A、 B两点之间的电压为 3 VC．若在 C、 D间连一个理想电流表，其读数是 A13D．若在 C、 D间连一个理想电压表，其读数是 4 V解析：选 C 根据闭合电路欧姆定律，电阻 R2中的电流为 I＝ ＝0.5 A，选ER1＋ R2＋ r项 A错误；电路中 A、 B两点之间的电压为 UAB＝ IR1＝0.5×4 V＝2 V，选项 B错误；若在C、 D间连一个理想电流表，则外电路总电阻为 R＝ R1＋ ＝7 Ω，电阻 R1中的电流为R2R3R2＋ R3I1＝ ＝ A，电阻 R3中的电流为 I3＝ I1＝ A，理想电流表的读数是 A，选项 C正确；ER＋ r 23 12 13 13若在 C、 D间连一个理想电压表，其测量的电压为 R2两端的电压， R2两端的电压U2＝ IR2＝0.5×6 V＝3 V，理想电压表的读数是 3 V，选项 D错误。3考点二 交变电流的产生及描述5.[考查交变电流的产生][多选]在匀强磁场中，一个匝数为 150匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间变化规律如图所示。设线圈总电阻为 2 Ω，则( )A． t＝0 时，线圈平面与磁感线方向垂直B． t＝0.5 s 时，线圈中的电流改变方向C． t＝2 s 时，线圈中磁通量的变化率为零D．在 2 s内，线圈产生的热量为 18π 2 J解析：选 BD 根据题图可知，在 t＝0 时穿过线圈平面的磁通量为零，所以线圈平面平行于磁感线，感应电动势最大，故 A错误； t＝0.5 s时，线圈中磁通量最大，感应电动势为零，此时的电流改变方向，故 B正确； t＝2 s时，线圈中磁通量为零，此时磁通量的变化率最大，故 C错误；感应电动势的最大值为 Em＝ NBSω ＝ NΦ mω ＝150×0.04× 2π2V＝6π V，有效值 E＝ ＝ 3 π V，根据焦耳定律可得 2 s内产生的热量为 Q＝ T＝Em2 2 E2R×2 J＝18π 2 J，故 D正确。18π 226．[考查交变电流有效值的计算]如图所示电路，电阻 R1与电阻 R2阻值相同，都为 R，和电阻 R1并联的 D为理想二极管(正向电阻可看成零，反向电阻可看成无穷大)，在 A、 B间加一正弦交流电，该正弦交流电电压的瞬时值表达式为 u＝20 sin 100π t(V)，则2加在 R2上的电压有效值为( )A．10 V B．20 VC．15 V D．5 V10解析：选 D 由二极管的单向导电性可知，二极管导通时，加在 R2上的电压为电源电压，时长半个周期，最大值为 20 V，二极管截止时， R1、 R2串联，则 R2上的电压为电源2电压的一半，时长半个周期，最大值为 10 V。由有效值的定义 ·T＝ · ＋2U2R  20 V 2R T2· ，可得加在 R2上的电压有效值为 U＝5 V，选项 D正确。 10 V 2R T2 107.[考查交变电流平均值的应用][多选]如图所示，边长为 L的正方形单匝线圈 abcd，电阻为 r，外电路的电阻为 R，过 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，磁场的磁感应强度为 B，若线圈从图示位置开始，以角4速度 ω 绕轴 OO′匀速转动，以下判断正确的是( )A．图示位置线圈中的感应电动势最大，其值为 Em＝ BL2ωB．闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为 e＝ BL2ω sin ωtC．线圈从图示位置转过 180°的过程中，流过电阻 R的电荷量为 q＝BL2R＋ rD．线圈转动一周的过程中，电阻 R上产生的热量为 Q＝π B2ω L4R4 R＋ r 2解析：选 CD 如题图所示，图示位置为中性面，线圈中的感应电动势为 0，选项 A错误；线圈的有效面积为正方形面积的一半，故闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为e＝ BL2ω sin ωt ，选项 B错误；线圈从图示位置转过 180°的过程中，根据12q＝ ，Δ Φ ＝ BS 有效 ＋ BS 有效 ＝ BL2，可得流过电阻 R的电荷量为 q＝ ，选项 C正确；Δ ΦR＋ r BL2R＋ r线圈转动一周的过程中，电阻 R上产生的热量为 Q＝ I2RT＝ 2R ＝[Bω L222 R＋ r ] 2πω，选项 D正确。π B2ω L4R4 R＋ r 28．[考查交变电流的四值比较][多选]小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图所示。不计线圈的电阻。下列说法正确的是( )A．产生的感应电动势瞬时值表达式为 e＝20 sin 8π t(V)2B．若与一个 R＝10 Ω 的电阻构成闭合回路，交变电流的有效值为 A2C．若将此电动势加在电容为 C＝1 μF 的电容器上，则该电容器的耐压值应不小于 10V2D．若该交流发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动的速度增大到原来的 2倍，则产生的交变电流的电动势的最大值增大为 40 V解析：选 BD 由题图可知，交变电流的电动势的最大值 Em＝20 V，交变电流的电动势的周期为 T＝0.25 s，频率为 f＝ ＝4 Hz，线圈转动的角速度 ω ＝2π f＝8π rad/s，产1T生的感应电动势瞬时值表达式为 e＝ Emsin ωt ＝20sin 8π t(V)，选项 A错误；交变电流的电动势的有效值为 E＝ ＝ 10 V，由闭合电路欧姆定律得交变电流的有效值为 I＝ ＝Em2 2 ERA，选项 B正确；若将此电动势加在电容器上，电容器的耐压值应不小于电动势最大值，2即不小于 20 V，选项 C错误；由交变电流的电动势最大值表达式 Em＝ NBSω 可知，若该交流发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动的速度增大到原来的 2倍，则产生的交变电流的电5动势的最大值增大到原来的 2倍，为 40 V，选项 D正确。考点三 理想变压器的规律及应用9.[考查负载变化引起的动态分析问题][多选]每到夜深人静的时候我们就会发现灯泡比睡觉前要亮，其原因在于大家都在用电时，用电器较多。利用如图所示电路模拟输电线路，开关的闭合或者断开模拟用户的变化，原线圈输入 50 Hz的 220 V交流电。下列分析正确的是( )A．定值电阻相当于输电线电阻B．开关闭合，灯泡 L1两端电压升高C．开关闭合，原线圈输入功率增大D．开关断开，副线圈电压增大解析：选 AC 原、副线圈匝数和电压成正比，由于匝数比值不变，原线圈输入电压也不变，所以副线圈电压不会变化，选项 D错误。家庭电路用电器之间为并联关系，用户较多时，并联支路增多，相当于开关闭合，而与之串联的定值电阻，实际是等效输电线的电阻，选项 A正确。开关闭合副线圈总电阻变小，总电流变大，定值电阻分电压增多，并联电压变小，即灯泡 L1两端电压减小，选项 B错误。副线圈电压不变电流增大，副线圈电功率增大，根据能量守恒，原线圈电功率也增大，选项 C正确。10．[考查原、副线圈匝数比变化引起的动态分析问题][多选]如图所示，可调理想变压器原线圈接交流电，副线圈通过滑动触头 P可改变其匝数。下列说法正确的是( )A．仅增大 R的阻值，通过灯泡 L的电流将变大B．仅增大 R的阻值，通过灯泡 L的电流将变小C．仅将滑动触头 P向下滑动，灯泡 L两端的电压将变大D．仅将滑动触头 P向下滑动，灯泡 L两端的电压将变小解析：选 BD 仅增大电阻 R时，由于匝数不变，输出电压不变，则由欧姆定律可知，通过灯泡的电流变小，故 A错误，B 正确；滑动触头 P向下滑动时，输出端匝数减小，则输出电压变小，灯泡两端的电压变小，故 C错误，D 正确。11．[考查原线圈含负载的动态分析问题]一理想变压器原、副线圈匝数比为 3∶1，原线圈与小灯泡 D串联后，接入一正弦交流电源，电源电压的有效值恒定；副线圈电路中连接可变电阻 R和电流表，电流表内阻不计，如图所示。若改变 R的阻值，使电流表的示数变为原来的两倍。则( )A．小灯泡 D的亮度变暗6B．副线圈的电压变小C． R的阻值大于原来的一半D．变压器的输入功率变为原来的两倍解析：选 B 因电流表的示数变为原来的两倍，即副线圈中电流变为原来的两倍，则原线圈中电流也变为原来的两倍，即小灯泡 D的亮度变亮，选项 A错误；因灯泡 D两端的电压变大，可知变压器原线圈中电压减小，副线圈中电压也减小， R的阻值小于原来的一半，选项 B正确，C 错误；原线圈中电流变为原来的两倍，但是原线圈中电压减小，则变压器的输入功率小于原来的两倍，选项 D错误。考点四 远距离输电问题12.[考查计算输电线路的功率损耗问题][多选]在远距离输电时，输送的电功率为 P，输电电压为 U，所用输电导线的电阻率为ρ ，横截面积为 S，两地的距离为 L，输电线上损耗的电功率为 P1，用户得到的电功率为P2。下列关于 P1和 P2的表达式中正确的是( )A． P2＝ P B． P2＝ P－(1－2Pρ LU2S) U2S2ρ LC． P1＝ D． P1＝2P2ρ LU2S U2Sρ L解析：选 AC 输电线上的电流 I＝ ，输电导线的电阻 R＝ ρ ，输电线上损耗的电功PU 2LS率 P1＝ I2R＝ ，用户得到的电功率 P2＝ P－ P1＝ P ，选项 A、C 正确。2P2ρ LU2S (1－ 2Pρ LU2S)13．[考查输送电压一定的动态分析问题]如图为远距离输电示意图， n1、 n2和 n3、 n4分别是升、降压变压器的原、副线圈，已知发电机的输出电压一定。用电高峰时，某同学发现当他家的大功率电器开启后，家中的白炽灯变暗。下列说法正确的是( )A．该同学家开启大功率电器后，输电线上损失的功率减小B．若减小降压变压器原线圈 n3的匝数，可能会使白炽灯正常发光C．若减小降压变压器副线圈 n4的匝数，可能会使白炽灯正常发光D．若减小升压变压器副线圈 n2的匝数，可能会使白炽灯正常发光解析：选 B 用电高峰时，开启大功率电器，用户用电的总功率增加，升压变压器和降压变压器的原、副线圈电流都要增加，输电线上功率损失 P 损 ＝ I22R增大，故 A错误；若减小降压变压器原线圈 n3的匝数，根据 ＝ 可知 U4增大，根据 P＝ 可知可能会使白U3U4 n3n4 U2R7炽灯正常发光，故 B正确；若减小降压变压器副线圈 n4的匝数，根据 ＝ 可知 U4减小，U3U4 n3n4根据 P＝ 可知使白炽灯更暗，故 C错误；若减小升压变压器副线圈 n2的匝数，根据 ＝U2R U1U2可知 U2减小，根据 I＝ 可知输送电流增大，输电线上损失电压增大，功率损失增大，降n1n2 PU压变压器的原、副线圈的电压减小，使白炽灯更暗，故 D错误。14．[考查输送功率一定的动态分析问题]如图甲所示为远距离输电示意图，变压器均为理想变压器，升压变压器原、副线圈匝数比为 1∶100，其输入交流电压的变化规律如图乙所示，远距离输电线的总电阻为 50 Ω。降压变压器右侧部分为火灾报警系统原理图，其中 R1为一定值电阻， R2为用半导体热敏材料制成的传感器，当温度升高时其阻值变小，电压表 V可以显示加在报警器两端的电压(报警器未画出)。未出现火警时，升压变压器的输入功率为 660 kW。下列说法中正确的是( )A．0.01 s 时刻，电压表的示数是 0B．未出现火警时，远距离输电线路损耗的功率为 45 kWC．当传感器 R2所在处出现火警时，电压表 V的示数变大D．当传感器 R2所在处出现火警时，输电线上的电流变小解析：选 B 电压表的读数是交流电的有效值，则 0.01 s时刻，电压表的示数不为零，选项 A错误；升压变压器输入端电压有效值为 220 V，根据电压与匝数成正比知，副线圈两端电压为 22 000 V，所以输电线中的电流 I＝ ＝ A＝30 A，输电线损失的电PU 660×10322 000压 Δ U＝ IR＝30×50 V＝1 500 V，输电线路损耗功率 Δ P＝Δ UI＝1 500×30 W＝45 kW，故 B正确；当传感器 R2所在处出现火警时其阻值减小，降压变压器副线圈中电流增大，定值电阻的分压增大，所以电压表 V的示数减小，故 C错误；当传感器 R2所在处出现火警时，副线圈电流增大，根据电流与匝数成反比知输电线上的电流增大，故 D错误。释疑 4大考点8考点一 直流电路的分析与计算直流电路中动态变化主要是通过调节滑动变阻器的滑片改变电阻的大小，或者通过开关闭合与断开改变电路结构，或者电路中有光敏电阻、热敏电阻阻值发生变化时，电路中各个部分的电流、电压和电功率都会随之发生变化，解决此类问题时注意应用程序法分析动态变化，并用好“串反并同”结论进行快速判断。直流电路的计算问题，高考很少单独考查，常在实验题中结合其他知识考查图像问题的分析与计算 。需要考生学会灵活变通。(一)理清直流电路知识体系(二)掌握动态变化判断方法1．直流电路动态变化的程序判断法遵循“局部—整体—部分”的思路，按以下步骤分析：2．直流电路动态变化的直观判断法利用下面两个结论直观地得到结论：(1)任一电阻 R阻值增大，必引起该电阻中电流 I的减小和该电阻两端电压 U的增大。(2)任一电阻 R阻值增大，必将引起与之并联的支路中电流 I 并 的增大和与之串联的各电路电压 U 串 的减小。(三)用好两类元件电学特性1．含容电路中，电路稳定后，电容器两极板间的电压等于该支路两端的电压，如诊断卷第 3题，电容器并联在滑动变阻器两端，其电压等于 R2两端的电压。如果电容器两端的电压升高，电容器充电，电压降低，电容器放电。2．电路中串联理想电流表时，理想电流表测的是该支路中的电流；电路中串联理想电压表时，则与理想电压表串联的电阻中的电流可认为等于零，电阻两端的电压为零；电路中并联理想电压表时，理想电压表测的是与理想电压表并联的电阻两端的电压。如诊断卷9第 4题，若在 C、 D间连一个理想电压表，可视为开路，电压表测量的是 R2两端的电压。[题点全练]1.[多选](2018·河北石家庄二模)在如图所示的电路中， R0为定值电阻， R为光敏电阻(光照减弱时阻值增大)， C为电容器。现减弱对光敏电阻 R光照的强度，下列说法正确的是( )A．电流表的示数减小B．电容器 C的电荷量增大C．电压表的示数变小D．电源内部消耗的功率变大解析：选 AB 减弱对光敏电阻 R光照的强度， R阻值增大，根据闭合电路欧姆定律可得路端电压增大，即电压表示数增大，总电流减小，即电流表示数减小，电容器两端的电压增大，根据 C＝ 以及 C不变， U增大可得 Q增大，电源内部消耗的电功率 P＝ I2r， I减QU小，内阻不变，所以 P减小，故 A、B 正确。2．[多选](2019 届高三·湖南师大附中模拟)节能的 LED灯越来越普及，而驱动 LED发光需要恒流源。如图所示，电路中的电压表、电流表都是理想电表，电源是一个恒流源(该恒流源输出的电流大小和方向都不变)，在改变 R2阻值的过程中，电压表的读数为 U，电流表 A的读数为 I，电流表 A1的读数为 I1，电流表 A2的读数为 I2，它们的变化量的绝对值分别为Δ U、Δ I、Δ I1、Δ I2。以下说法正确的是( )A. ＝ R1， ＝ R2UI1 UI2B. ＝Δ UΔ I1 Δ UΔ I2C. ＝Δ UΔ I Δ UΔ I2D．当 R2＝ R1时，滑动变阻器 R2消耗的电功率最大解析：选 ABD 由部分电路的欧姆定律可知 R1＝ ， R2＝ ，A 正确；因为 I不变， I1UI1 UI2的变化量与 I2的变化量绝对值相等，所以 B正确；因为 Δ I＝0，所以 C错误；I2＝ I，滑动变阻器 R2消耗的电功率 P2＝ I22R2＝ I2 2，故当 R2＝ R1时， R2R1R1＋ R2 ( R1R1R2＋ R2)消耗的电功率最大，D 正确。103.[多选](2018·山东天成大联考)如图所示的电路中，电源电动势为 E，内阻为 r，开关 S闭合后，平行板电容器中的带电液滴 M处于静止状态，电流表和电压表均为理想电表，则( )A．带电液滴 M一定带正电B． R4的滑片向上端移动时，电流表示数减小，电压表示数增大C．若仅将电容器下极板稍微向上平移，带电液滴 M将向上极板运动D．若将开关 S断开，带电液滴 M将向下极板运动解析：选 BC 电容器的上极板带正电，板间场强方向向下，带电液滴 M处于平衡状态，则知受到的电场力向上，带电液滴 M带负电，故 A错误。 R4的滑片向上端移动时，其接入电路的电阻增大，根据“串反并同”知电流表示数减小，电压表示数增大，所以 B正确。若仅将电容器下极板稍微向上平移，因为板间电压 U不变，由 E＝ 可得 E增大，所以液滴Ud受到的电场力增大，液滴将向上极板运动，所以 C正确。若将开关 S断开，电容器板间电压增大，液滴受到的电场力增大，液滴将向上极板运动，故 D错误。考点二 交变电流的产生及描述本考点是对交变电流的产生及描述交变电流的物理量等知识的考查，常以选择题的形式呈现，四个选项考查多个知识点，考生失分的原因，大多是因知识或概念的混淆。建议考生自学为主。(一)正弦式交变电流“四值”的比较和理解物理量 表达式 适用情况及说明瞬时值e＝ Emsin ωtu＝ Umsin ωti＝ Imsin ωt(1)从线圈位于中性面开始计时(2)可用于分析或计算线圈某时刻的受力情况最大值(峰值)Em＝ nBSωIm＝EmR＋ r (1)此时线圈垂直于中性面(2)电容器的击穿电压指的就是最大值有效值E＝Em2U＝Um2I＝Im2(1)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热等)(2)电表的读数为有效值(3)保险丝的熔断电流为有效值(4)电气设备“铭牌”上所标的工作电压、工作电流一般都是有效值(5)非正弦式交变电流的有效值利用电流的热效应计算11平均值＝ BLE v＝ nEΔ ΦΔ t＝IER＋ r计算通过电路截面的电荷量， q＝ nΔ ΦR＋ r(二)交变电流常考的四类问题1．从磁通量随时间变化的图像来认识交变电流的产生，如诊断卷第 5题，明确当磁通量最大时，磁通量的变化率为 0，感应电动势为 0，该位置是电流方向改变的转换点；当磁通量为零时，磁通量的变化率最大，感应电动势最大，该位置是电流强度增大与减小的转换点。2．求交变电流在一个周期内产生的热量，如诊断卷第 6题中，二极管在导通时加在R2上的电压有效值为 20 V，二极管在截止时加在 R2上的电压有效值为 10 V，分别求出每半个周期内 R2产生的热量，然后可得到一个周期内 R2产生的热量。3．在电磁感应和交变电流问题中，求解通过导体某横截面的电荷量时，可由公式q＝ n 快速得出，如诊断卷第 7题选项 C。Δ ΦR4．涉及电容器、保险丝等元件的问题，在诊断卷第 8题中，电容器的耐压值指最大值，保险丝的熔断电流指有效值，转动角速度变化，不仅影响交变电流的周期，根据交变电流的电动势的最大值表达式 Em＝ NBSω 可知，也影响交变电流的电动势的最大值和有效值。[题点全练]1．(2018·全国卷Ⅲ)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 ；若该电阻接到正弦交流电源上，在一个周期内产生的热量为 Q 正 。该电阻上电压的峰值均为 u0，周期均为 T，如图所示。则 Q 方 ∶ Q 正 等于( )A．1∶ B. ∶12 2C．1∶2 D．2∶1解析：选 D 由焦耳定律和有效值概念知，一个周期内产生热量 Q 方＝ · ＋ · ＝ T， Q 正 ＝ T＝ T＝ · T，故 Q 方 ∶ Q 正 ＝2∶1。u02R T2 u02R T2 u02R U有 效 2R (u02)2R 12 u02R2．(2018·聊城二模)一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦图像如图甲所示。已知发电机线圈内阻为 5.0 Ω，现外接一只电阻为 95.0 Ω 的灯泡，如图乙所示。下列说法正确的是( )12A．电压表的示数为 220 VB．电路中的电流方向每秒钟改变 50次C．灯泡实际消耗的功率为 484 WD．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为 24.2 J解析：选 D 由 Em＝220 V，可知有效值 E＝220 V，电压表示数 U＝ E＝209 V，2RR＋ r故 A错误；周期 T＝0.02 s，每个周期交流电方向改变两次，则 1 s内电流方向改变的次数为 n＝2· ＝100 次，故 B错误；灯泡实际消耗的功率 P＝ ＝ W≠484 W，故 C错1T U2R 209295误；发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为 Q＝ t＝ ×1 J＝24.2 J，故 D正 E－ U 2r 1125确。3.[多选](2018·齐鲁名校协作体联考)如图所示，一矩形线圈 abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴 OO′逆时针(俯视)匀速转动。已知线圈匝数为 n，总电阻为 r， ab边长为 l1， ad边长为 l2，线圈转动的角速度为 ω ，外电阻阻值为 R，匀强磁场的磁感应强度为 B，电流表为理想交流电流表。下列判断正确的是( )A．在图示位置， ab边所受的安培力为 F＝n2B2l12l2ωR＋ rB．线圈从图示位置转过 90°的过程中，流过电阻 R的电荷量为 q＝nBl1l2R＋ rC．在图示时刻，电流表的读数为nBl1l2ωR＋ rD．在图示位置，穿过线圈的磁通量的变化率为 0解析：选 AB 矩形线圈 abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴 OO′匀速转动，所以产生正弦式交变电流，图示位置穿过线圈的磁通量的变化率最大，产生的电动势最大，其最大值 Em＝ nBl1l2ω ，又因为 I＝ ， F＝ nBIl1，所以在图示位置 ab边所受的安培力ER＋ r为 F＝ ，A 正确，D 错误；由 q＝ Δ t， ＝ ， E＝ n 可得，线圈从图示n2B2l12l2ωR＋ r I I ER＋ r BΔ SΔ t位置转过 90°的过程中，流过电阻 R的电荷量为 q＝ ，B 正确；交流电表显示的是nBl1l2R＋ r13有效值，即 I＝ ＝ ，C 错误。Em2R＋ r 2nBl1l2ω2 R＋ r考点三 理想变压器的规律及应用高考对本考点进行考查时，常与交变电流的性质和电路动态变化的规律相结合。对于这类问题，需通过原、副线圈电路，综合分析变压器与电路的关系。需要考生学会迁移应用。(一)明确变压器各物理量间的制约关系(二)谨记交流电路动态分析的注意事项1．变压器匝数不变时，变压器的输入、输出电压均不变，但变压器原、副线圈中的电流均随负载的变化而变化。如诊断卷第 9题，变压器输出电压不变，但因输电线电阻 R上消耗的电压变化导致 L1两端电压变化。2．变压器匝数变化时，要注意区分是原线圈还是副线圈匝数变化。如诊断卷第 10题，滑片 P向下移动，副线圈匝数减小， U2变小， I2变小，D 项正确。3．处理理想变压器原线圈串联或并联负载时应注意：①变压器原、副线圈间的电压关系、电流关系与匝数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首先需要确定原线圈所连接负载与原线圈的连接关系，若串联，则应从电流关系作为突破口确定匝数比和电压关系；若并联，则应从电压关系作为突破口确定匝数比和电流关系。如诊断题第 11题，电源电压等于灯泡 D两端的电压与原线圈电压之和。[题点全练]1.(2019届高三·江淮十校联考)在如图所示的理想变压器的电路中，变压器原、副线圈的匝数比为 2∶1，电阻 R1＝ R2，电流表和电压表均为理想电表，若电流表的示数为 0.5 A，电压表的示数为 5 V，则电阻 R1的大小为( )A．10 Ω B．15 ΩC．20 Ω D．25 Ω14解析：选 D 设电阻 R1＝ R2＝ R，由电压表的示数为 5 V，则副线圈电流 I2＝ ；原线5 VR圈电流 I1＝ I2＝ ；原线圈电压 U1＝ U2＝10 V；通过 R1的电流 IR1＝ ；由题意可知：12 5 V2R n1n2 10 VR＋ ＝0.5 A，解得 R＝25 Ω，故 D正确。10 VR 5 V2R2．[多选](2018·唐山五校联考)如图(a)所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶ n2＝55∶4，原线圈接有交流电流表 A1，副线圈电路接有交流电压表 V、交流电流表A2、滑动变阻器 R等，所有电表都是理想电表，二极管 D正向电阻为零，反向电阻无穷大，灯泡 L的阻值恒定。原线圈接入的交流电压的变化规律如图(b)所示，下列说法正确的是( )A．交流电压表 V的读数为 32 V2B．灯泡 L两端电压的有效值为 16 V2C．当滑动变阻器的触头 P向上滑动时，电流表 A2示数减小，A 1示数减小D．由图(b)可知交流发电机转子的角速度为 100 rad/s解析：选 BC 电压表的读数为副线圈两端电压的有效值，原线圈的电压有效值为 440 V，根据电压与匝数成正比可知，副线圈两端的电压有效值为 32 V，所以电压表的读数为32 V，所以 A错误；设灯泡 L两端电压的有效值为 UL，根据电流的热效应，则有 · ＝U22R T2T，解得 UL＝16 V，故 B正确；当滑动变阻器的触头 P向上滑动时，电阻 R的阻值增UL2R 2大，总电阻增大，流过副线圈的电流减小，根据理想变压器中原、副线圈的电流与匝数关系，可知流过原线圈的电流减小，故电流表 A2示数减小，A 1示数减小，故 C正确；由题图可得 T＝0.02 s，交流发电机转子的角速度为 ω ＝ ＝100π rad/s，故 D错误。2πT3.(2018·烟台模拟)一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻 R1、 R2和 R3的阻值分别是 3 Ω、1 Ω 和 4 Ω，A 为理想交流电流表， u为正弦交流电源，输出电压的有效值恒定。已知该变压器原、副线圈的匝数比为 3∶1。若开关 S断开时，电流表的示数为 I，则当 S闭合时，电流表的15示数为( )A． I B．3 IC．4 I D．5 I解析：选 C 开关断开时电流表的示数为 I，则原线圈两端电压为 U－ IR1；根据电流之比等于匝数反比可得副线圈的电流强度为 3I，副线圈两端电压为 3I(R2＋ R3)；理想变压器的原、副线圈的电压比为：( U－ IR1)∶3 I(R2＋ R3)＝3∶1；设开关闭合时电流表的示数为 I′，则原线圈两端电压为 U－ I′ R1；根据电流之比等于匝数反比可得副线圈的电流强度为 3I′，副线圈两端电压为 3I′ R2；理想变压器的原、副线圈的电压比为：(U－ I′ R1)∶3 I′ R2＝3∶1；联立解得 I′＝4 I，故 C正确，A、B、D 错误。4．(2018·天津高考)教学用发电机能够产生正弦式交变电流。利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻 R供电，电路如图所示，理想交流电流表 A、理想交流电压表 V的读数分别为 I、 U， R消耗的功率为P。若发电机线圈的转速变为原来的 ，则( )12A． R消耗的功率变为 P12B．电压表 V的读数变为 U12C．电流表 A的读数变为 2ID．通过 R的交变电流频率不变解析：选 B 发电机产生的感应电动势最大值 Em＝ NBSω ，其中 ω ＝2π n，理想变压器的输入电压(有效值) U1＝ ，若线圈的转速 n变为原来的 ，根据 ＝ ，则电压表 V的Em2 12 U1U2 n1n2读数变为 U，通过 R的电流变为原来的 ， R消耗的功率变为 P，根据 ＝ ，电流表 A12 12 14 I1I2 n2n1的读数变为 I，故 B正确，A、C 错误；交变电流的频率 f等于线圈的转速 n，故 D错误。12考点四 远距离输电问题本考点主要考查变压器的工作原理及远距离输电过程中的电路计算问题，此类问题综合性较强，要求有较高分析解决问题的能力。要顺利解决此类问题，需熟知一个流程，抓住两个关系，掌握两种损耗。建议考生适当关注。(一)熟知一个流程16(二)抓住两个关系升压变压器 T1两端 降压变压器 T2两端＝ ， ＝ ， P1＝ P2U1U2 n1n2 I1I2 n2n1＝ ， ＝ ， P3＝ P4U3U4 n3n4 I3I4 n4n3(三)掌握两种损耗1．电压损耗：输电线路上 I2＝ IR＝ I3，总电阻 R导致的电压损耗 UR＝ U2－ U3＝ IRR。2．功率损耗：输电线路发热导致的功率损耗 PR＝ P2－ P3＝ IR2R＝ ，注意 PR≠UR2R U22R。(或U32R)(四)明辨两类问题1．输电线上的损失功率必须与输电线上的电流和电压相对应，即 P 损 ＝ I 线2R＝ ＝Δ UI 线 ，不要把输电线上的输电电压 U和输电导线上损失的电压 Δ U相混淆。Δ U2R如诊断卷第 12题，不能用公式 P＝ 计算输电线上损失的功率，用户得到的功率用能量守U2R恒定律计算。2．输送电压一定时，如诊断卷第 13题，由于用电器增多，可知降压变压器的输出电流变大，输电线上的电流增大，电压损耗增大，进而分析其他物理量变化；输送功率一定时，输送电压增大到原来的 n倍，输电导线上损耗的功率就减小到原来的 。1n2[题点全练]1．(2018·江苏高考)采用 220 kV高压向远方的城市输电。当输送功率一定时，为使输电线上损耗的功率减小为原来的 ，输电电压应变为( )14A．55 kV B．110 kVC．440 kV D．880 kV解析：选 C 输送功率 P＝ UI，输电线上损耗的功率 P 损 ＝ I2r＝ 2r∝ 。当 P 损 减小(PU) 1U2为原来的 时，输电电压应变为原来的 2倍。142．[多选](2018·唐山一中模拟)如图为远距离输电示意图，其中 T1、 T2为理想变压器， r是输电线电阻，灯泡 L1、L 2相同且阻值不变。现保持变压器 T1的输入电压不变，滑片 P位置不变，当开关 S断开时，灯 L1正常发光，则( )17A．仅闭合 S，灯 L1会变亮B．仅闭合 S， r消耗的功率会变大，变压器 T1的输入功率会变大C．仅将滑片 P下移， r消耗的功率会变小D．仅将滑片 P上移，电流表示数会变小解析：选 BD 闭合 S，变压器 T2副线圈回路电阻减小， T2副线圈中电流增大， T2原线圈中电流也增大，则 T2输入电压 U3＝ U2－ Ir减小，灯泡两端电压 U4减小，故灯泡 L1会变暗，故 A错误。由以上分析知 T1的输入电流增大，电压不变，根据 P＝ UI知输入功率增大，输电线路中电流增大， r消耗的功率会变大，故 B正确。仅将滑片 P下移， T1副线圈匝数增大，则输出电压增大， T2的输入电压增大，灯泡 L1电压也增大，L 1中电流增大，则输电线路中电流增大，故电阻 r消耗的功率增大，故 C错误；仅将滑片 P上移， T1副线圈匝数减小，则输出电压减小， T2的输入电压减小，灯泡电压也减小，故灯泡 L1变暗，消耗功率减小，则 T1输入功率减小，电流减小，故 D正确。一、高考真题集中演练——明规律1．(2016·全国卷Ⅱ)阻值相等的四个电阻、电容器 C及电池 E(内阻可忽略)连接成如图所示电路。开关 S断开且电流稳定时， C所带的电荷量为 Q1；闭合开关 S，电流再次稳定后， C所带的电荷量为 Q2。 Q1与Q2的比值为( )A. B.25 12C. D.35 23解析：选 C 断开 S和闭合 S后等效电路分别如图甲、乙所示。根据串联电路的电压与电阻成正比可得甲、乙两图中电容器两极板间的电压U1＝ E， U2＝ E， C所带的电荷量 Q＝ CU，则 Q1∶ Q2＝3∶5，选项 C正确。15 132．[多选](2016·全国卷Ⅲ)如图， M为半圆形导线框，圆心为18OM； N是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为 ON；两导线框在同一竖直面(纸面)内；两圆弧半径相等；过直线 OMON的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面。现使线框M、 N在 t＝0 时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面、且过 OM和 ON的轴，以相同的周期 T逆时针匀速转动，则( )A．两导线框中均会产生正弦交流电B．两导线框中感应电流的周期都等于 TC．在 t＝ 时，两导线框中产生的感应电动势相等T8D．两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等解析：选 BC 两导线框匀速转动切割磁感线产生感应电动势的大小不变，选项 A错误；导线框的转动周期为 T，则感应电流的周期也为 T，选项 B正确；在 t＝ 时，切割磁感线T8的有效长度相同，两导线框中产生的感应电动势相等，选项 C正确； M导线框中一直有感应电流， N导线框中只有一半时间内有感应电流，所以两导线框的电阻相等时，感应电流的有效值不相等，选项 D错误。 3.(2016·全国卷Ⅰ)一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻 R1、 R2和 R3的阻值分别为 3 Ω、1 Ω 和 4 Ω， 为理想交流电流表， U为正弦交流电压源，输出电压