1、1电路与电磁感应第一讲直流电路与交流电路考点一 交流电的产生及描述1.考查两种交流电的比较甲、乙图分别表示两种电压的波形，其中甲图所示的电压按正弦规律变化。下列说法正确的是( )A甲图表示交流电，乙图表示直流电B甲图电压的有效值为 220 V，乙图电压的有效值小于 220 VC乙图电压的瞬时值表达式为 u220 sin 100 t(V)2D甲图电压经过匝数比为 110 的变压器变压后，频率变为原来的 10 倍解析：选 B 由于两图中表示的电流方向都随时间变化，因此都为交流电，故 A 错误；由于对应相同时刻，图甲电压比图乙电压大，根据有效值的定义可知，图甲有效值要比图乙有效值大，图甲是正弦式交流
2、电，所以有效值 U 220 V，故乙图电压小于 220 V，Um2则 B 正确；图乙不是正弦式交流电，所以表达式不是正弦函数，故 C 错误；理想变压器变压后，频率不发生变化，故 D 错误。2考查交流电的产生及瞬时值、有效值如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图像如图乙中曲线 a、 b 所示，则( )A两次 t0 时刻线圈平面均与中性面垂直B曲线 a 表示的交变电动势瞬时值为 15cos 50 t(V)C曲线 a、 b 对应的线圈转速之比为 32D曲线 b 表示的交变电动势有效值为 10 V2解析：选 C 在 t0 时刻，线圈
3、一定处在中性面上，故 A 错误；由题图乙可知， a 的周期为 4102 s， 50 rad/s；曲线 a 表示的交变电动势瞬时值为 15sin 2T50 t(V)，B 错误； b 的周期为 6102 s，则由 n 可知，转速与周期成反比，故转速之1T比为 32，故 C 正确； a b n1 n232， a 交流电的最大值为 15 V，则根据Em nBS 得曲线 b 表示的交变电动势最大值是 10 V，则有效值为 U V5 V，故 D102 2错误。3考查交流电的四值及应用多选如图所示，匀强磁场的磁感应强度 B0.5 T，边长 L10 cm 的正方形线圈共100 匝，线圈总电阻 r1 ，线圈绕垂
4、直于磁感线的对称轴 OO匀速转动，角速度 2 rad/s，外电路中的电阻 R4 ， 取 3.14，则( )A线圈转动一周产生的总热量为 0.99 JB感应电动势的最大值为 314 VC由图示位置转过 60的过程中产生的平均感应电动势为 2.6 VD从图示位置开始的 周期内通过 R 的电荷量为 0.87 C16解析：选 AC 感应电动势的最大值为： Em nBS 1000.50.1 22 V V，故 B 错误；周期为： T 1 s，线圈转动一周产生的总热量为： Q 2 T2 (Em2) 1R r2 1 J J0.99 J，故 A 正确；转过 60的过程中产生的平均感应电动势( 2) 14 1 2
5、10E n 100 V V2.6 V，故 C 正确；平均电动势： n t32 0.50.1216 332 E，平均电流： ，在 周期内通过电阻 R 的电荷量为： q t，即为： t I ER r 16 Iq C0.087 C，故 D 错误。n R r nBSsin 60 R r 320考点二 直流电路的动态分析4.考查含容电路的动态问题分析3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
6、 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 上的电荷量增多，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。5考查电路中平行极板间带电粒子的运动问题如图所示， A、 B 是两块水平放置的平行金属板，一带电小球垂直于电场线
7、方向射入板间，小球将向 A 极板偏转。为了使小球沿射入方向做直线运动，可采用的方法是( )A将原来带正电的小球改为带负电B将滑动变阻器滑片 P 适当向左滑动C适当增大小球所带电荷量D将极板间距适当增大解析：选 D 一带电小球垂直于电场线方向射入极板区域后，向 A 极板偏转，则小球所受电场力向上且电场力大于重力，小球原来就带负电，选项 A 错误；为使小球沿直线运动，应减小小球所受电场力，将滑动变阻器滑片 P 适当向左滑动，滑动变阻器接入电路的电阻变小，电路中总电阻减小，总电流增大， R 两端电压增大，电容器两端电压增大，板间场强增大，电场力增大，选项 B 错误；适当增大小球所带电荷量，小球所受电
8、场力增大，选项 C 错误；将极板间距适当增大，板间场强减小，小球所受电场力减小，可使电场力等于重力，选项 D 正确。6.考查电表示数变化量大小的比较多选在如图所示电路中，闭合开关 S，当滑动变阻器的滑动触头 P 向下滑动时， 四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用 I、 U1、 U2和 U3表示，电表示数的变化量分别用 I、 U1、 U2和 U3表示。下列说法正确的是( )A. 变大， 变小U2I | U2 I|4B. 变大， 不变U3I | U3 I|C I0， U10， U20D I0， U30解析：选 BD 当滑动变阻器的滑动触头 P 向下滑动时， R2变大，根据欧姆定律 R2，
9、可知 将变大；由 U2 E I(R1 r)，可得 R1 r，则 不变，故 A 错误。U2I U2I U2 I U2 I由 R2 R1，可知 变大；由 U3 E Ir，可得 r，则 不变，故 B 正确。 R2变U3I U3I U3 I U3 I大时，外电路总电阻变大，由闭合电路欧姆定律，可知 I 变小，所以 I0，因 U3 U1 U2， U1减小，则 U2增大，所以 U20，故 C 错误，D 正确。考点三 交流电路的动态分析7.考查由滑动变阻器引起的动态变化问题如图所示为一理想变压器，原线圈接在输出电压为 u U0sin t 的交流电源两端。电路中 R0为定值电阻，V 1、V 2为理想交流电压表
10、，A 1、A 2为理想交流电流表。现使滑动变阻器 R 的滑动触头 P 向上滑动，下列说法正确的是( )A电压表 V1与 V2示数的比值将变大B电流表 A1与 A2示数的比值将变小C电压表 V1与电流表 A1示数的比值变大D电压表 V2与电流表 A2示数的比值变小解析：选 C 由于变压器原、副线圈电压之比等于线圈匝数之比，因此电压表示数之比一定等于线圈匝数之比，故 A 错误； 由于只有一个副线圈，因此电流之比等于线圈匝数的反比，故两电流表的比值不变，故 B 错误；滑动变阻器 R 的滑动触头 P 向上滑动，则滑动变阻器接入电阻增大，由欧姆定律可知，电流表 A2示数减小，电流表 A1示数也减小，而电
11、压表 V1和 V2示数不变，电压表 V1与电流表 A1示数的比值变大，电压表 V2与电流表 A2示数的比值也变大，故 C 正确，D 错误。8考查变压器负载变化引起的动态变化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，原线圈输入电压恒定的交流电。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5C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、副线圈匝数之比等于电压之比，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
12、，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。9考查变压器原线圈匝数变化引起的动态变化多选如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比为 445， b 是原线圈的抽头，且其恰好位于原线圈的中心，S 为单刀双掷开关，负载电阻 R25 ，电表均为理想电表，在原线圈 c、 d 两端接入如图乙所示
13、的正弦交流电。下列说法中正确的是( )A当 S 与 a 连接， t110 2 s 时，电流表的示数为 0B当 S 与 a 连接，电压表示数为 50 V2C将 S 与 b 连接，电阻 R 消耗的功率为 100 WD将 S 与 b 连接，1 s 内电阻 R 上电流方向改变 100 次解析：选 CD 由题图乙可知，交流电的周期为 2102 s，所以交流电的频率为f50 Hz，交流电的有效值为 V220 V，当 S 与 a 连接时，根据电压与匝数成正比22022可知，副线圈的电压为 25 V，电压表示数为 25 V，根据欧姆定律知通过副线圈的电流I2 A1 A，原、副线圈中电流与匝数成反比， ，可得电
14、流表示数为 0.11 U2R 2525 I1I2 n2n1A，故 A、B 错误。S 与 b 连接时，副线圈两端的电压 U2 U1 220 V50 V，电n2n1 522阻 R 消耗的功率为 P2 W100 W，故 C 正确。变压器不会改变电流的频率，U2 2R 50225所以副线圈输出电压的频率为 50 Hz，1 s 内电流方向改变 100 次，故 D 正确。10考查自耦变压器负载含电容器的动态变化多选一自耦变压器如图所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在 a、 b 间作为原线圈，通过滑动触头取该线圈的一部分，接在 c、 d 间作为副线圈。在 a、 b 间输入6u220 sin 100 t(
15、V)交变电流，滑动触头处于图示 M 位置时，灯泡 L 能正常发光。下列2说法正确的是( )A交流电源的频率变为 100 Hz 时，可使灯泡变亮B减小电容器 C 的电容，可使灯泡变亮C将滑动触头从 M 点顺时针旋转到 N 点的过程中，电压表示数变小且小于 220 VD将滑动触头从 N 点逆时针旋转到 M 点的过程中，电压表示数变大且大于 220 V解析：选 AC 在 a、 b 间输入电压 u220 sin 100 t(V)，可知交变电流的频率为250 Hz，当交流电源的频率变为 100 Hz 时，由于电容器对交变电流的阻碍作用减小，可使灯泡变亮，故 A 正确；减小电容器 C 的电容，则对交变电流
16、的阻碍作用增大，灯泡变暗，故 B 错误；自耦变压器的原线圈匝数大于副线圈匝数，根据变压器原理 ，可知输出U1U2 n1n2电压小于 220 V，将滑动触头从 M 点顺时针旋转到 N 点的过程中，自耦变压器的副线圈匝数减小，电压表示数变小，故 C 正确，D 错误。11考查变压器副线圈含二极管的动态问题如图所示，一理想变压器的原、副线圈的匝数比是 101，原线圈接入电压 u311sin 100 t(V)的交流电，一理想二极管和一滑动变阻器 R 串联接在副线圈上，电压表和电流表均为理想交流电表。下列说法正确的是( )A电压表的读数为 22 VB原线圈中交流电的频率为 25 HzC若将滑动变阻器的滑片
17、向下滑动，电压表读数增大D若滑动变阻器接入电路的阻值为 10 ，则理想变压器的输入功率为 24.2 W解析：选 D 原、副线圈的电压与匝数成正比，所以副线圈两端电压为 22 V，由于副线圈接着二极管，它具有单向导电性，根据电流的热效应知 T，解得 22 V 2R T2 U2RU11 V，故 A 错误；原线圈中交流电的频率为 f 50 Hz，故 B 错误；将滑动变阻22器滑片向下滑动，接入电路中的阻值变大，副线圈电流变小，但对原、副线圈两端的电压无影响，即电压表的读数不变，故 C 错误；由 B 项分析求得电压表两端电压有效值为U11 V，则理想变压器的输出功率为 P 出 W24.2 W，理想变压
18、器的2U2R 112 210输入功率为 24.2 W，故 D 正确。考点四 变压器与远距离输电问题12.考查变压器的工作原理与感抗、容抗如图甲所示电路中，A 1、A 2、A 3为相同的电流表， C 为电容器，电阻 R1、 R2、 R3的阻值7相同，线圈 L 的电阻不计。在某段时间内理想变压器原线圈内磁场的变化如图乙所示，则在 t1 t2时间内( )A电流表 A1的示数比 A3的小B电流表 A2的示数比 A1的小C电流表 A1和 A2的示数相同D电流表的示数都不为零解析：选 C 原线圈中磁场如题图乙所示变化，则原线圈中的磁通量均匀变化，故副线圈中产生恒定的电流，因线圈电阻不计，故线圈 L 对恒定
19、电流没有阻碍作用，所以电流表 A1和 A2的示数相同，而电容器“通交流、隔直流” ，所以电流表 A3的示数为 0。只有 C正确。13考查远距离输电功率分配多选如图所示，在远距离输电时，发电厂发电机的输送电功率为P1，输出电压为 U1，发电厂至用户的输电导线的总电阻为 R，通过输电导线的电流为 I，输电线损失的电功率为 P，输电线末端的电压为 U2，用户得到的电功率为 P2。下列关系式正确的是( )A P B PU12R U1 U2 2RC P I2R D P2 P1P12RU12解析：选 BCD 根据公式 P I2R ，故 A 错误，B、C 正确；根据总功 U1 U2 2R率相等可以知道 P2
20、 P1 I2R P1 ，故 D 正确。P12RU1214考查远距离输电的相关计算多选某大型光伏电站的功率是 500 kW，电压为 12 V，送往外地时，先通过逆变器(作用是将直流电压转变为高频的高压交流电)转化为 220 V 的交流电(转化效率为 80%)，然后经变压器升压为 20 000 V，通过总电阻为 R20 的输电线路送往某地，再经变压器降为220 V 电压供用户使用。下列说法正确的是( )8A变压器的原、副线圈匝数比为 1 00011B变压器的原、副线圈匝数比为 111 000C用户最多可使用的功率为 392 kWD用户负载越多，线路上损耗的功率越小解析：选 BC 直流电转变为交流电
21、后的功率为P5000.8 kW400 kW根据 可得： U1U2 n1n2 n1n2 22020 000 111 000电线上损失的电压为 U I2R R 20 V400 VPU2 40010320 000则 U3 U2 U20 000 V400 V19 600 V由 得： ，故 A 错误，B 正确；U3U4 n3n4 n3n4 19 600220 98011回路中损失的功率为 P I22R 2R 220 W8 kW，(PU2) (40010320 000 )所以用户得到的功率为 P 用 P P 损 400 kW8 kW392 kW，故 C 正确；用户负载越多，输电线上的电流越大，线路上损耗的
22、功率越大，故 D 错误。释疑 4 大考点考点一 交流电的产生及描述本考点是对交流电的产生及描述交流电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 tu Umsin t(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9i Imsin t最大值(峰值)Em nBSImEmR 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EEm2UUm2IIm2(1)计算与电流的热效应有关的量(
23、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平均值 BLE v nE tIER r计算通过电路截面的电荷量， q n R r(二)交变电流问题的三点提醒1正弦式交变电流不只局限于由线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动而产生。2电压表、电流表的示数对应交流电的有效值，计算用电器的电热(或功率)时，也应利用电流或电压的有效值，如诊断卷第 3 题 A 选项。3对于有电动机的回路，要注意欧姆定律的适用条件。题点全练1.多选如图所示，电阻为 r 的单匝矩形
24、线圈面积为 S，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以角速度 匀速转动。匀强磁场的磁感应强度为B， t0 时刻线圈平面与磁场垂直，各电表均为理想交流电表，则( )A滑片 P 向下滑动时，电压表的读数变大B图示位置线圈中的感应电动势最大C线圈从图示位置转过 180的过程中，电阻 R 上产生的焦耳热为 B2S2 R2 R r 2D1 s 内流过 R 的电流方向改变 次解析：选 ACD 滑片 P 向下滑动时外电阻变大，电流变小，内电压变小，外电压变大，则电压表的读数变大，则 A 正确；图示位置为中性面，电动势为 0，故 B 错误；电动势最10大值 Em BS ，则由图示位置转过 180电阻 R 上产生的焦耳
25、热为 Q 2R Em2 R r ，故 C 正确；1 s 内所完成的周期数是 ，每个周期电流方向改变 2 次，1 B2S2 R2 R r 2 1T 2s 内流过 R 的电流方向改变 次，故 D 正确。2.如图所示， N 匝矩形导线框以角速度 绕对称轴 OO匀速转动，线框面积为 S，线框电阻、电感均不计。在 OO左侧有磁感应强度为 B 的匀强磁场，外电路接有电阻 R 和理想电流表 A。下列说法正确的是( )A从图示时刻起，线框产生的瞬时电动势为 e NBS sin tB电流表的示数 I NBS24RC R 两端电压有效值 U NBS 2D一个周期内电阻 R 的发热量为 Q NBS 2R解析：选 B
26、 由题图可知，线框只有一半在磁场中，故产生的电动势的最大值为Em NB ，故瞬时值表达式为 e sin t ，故 A 错误；电流表的示数为：S2 NBS2 NBS2I NBS，故 B 正确；电阻 R 两端电压的有效值 U E NBS，故 C 错误；Em2R 24R Em2 24一个周期内电阻 R 的发热量 Q I2RT 2R ，故 D 错误。(24RNBS) 2 NBS 24R考点二 直流电路的动态分析高考对本考点的考查较为简单，考生失分主要原因是不按正确程序进行分析，只关注局部，不考虑整体。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。需要考生学会灵活变通。(
27、一)理清直流电路知识体系11(二)掌握动态变化判断方法1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。如诊断卷第 4 题，滑动变阻器滑片 P 向左移动3注意某些特殊公式的含义如诊断卷第 6 题，由 U2 E I(R1 r)，可得 R1 r，又 U3 E Ir，则有 U2 I r。 U3 I题点全练1.如图所示电路中，电动势为 E、内阻为 r
28、的电源与一滑动变阻器构成闭合电路。闭合开关 S，当滑片移动时，滑动变阻器两端的电压和电路中电流的关系图像为( )解析：选 D 由闭合电路欧姆定律 E U Ir，得 U E Ir， U 与 I 为一次函数关系，且随电流 I 增大，电压 U 减小。2.多选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12B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，根据闭合回路欧姆定律可得路端电压增大，即电压
29、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 可得 Q 增大，电源内部消耗的电功率 P I2r， I 减小，内阻不变，所以QUP 减小，故 A、B 正确。考点三 交流电路的动态分析本考点是高考的热点，考查的知识交汇点较多，常与交变电流的性质和变压器的规律相结合。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 11 题，电压表示数不随触头 P 的移动而
30、改变；诊断卷第 8 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 9 题，将 S 与 b 连接时，原线圈匝数减半；诊断卷第 10 题，将滑动触头从 M 点顺时针旋转到 N 点的过程，副线圈匝数减小。3当变压器输出电压一定时，移动变阻器的滑动触头或改变接入的用电器多少时，引起的各物理量的变化分析方法同直流电路的动态分析方法。如诊断卷第 11 题，由于二极管具有单向导电性，根据电流的热效应 T，解得 U11 V，电压表的示 22 V 2R T2 U2R 2数并不等于副线圈电压。题点全练1.多
31、选如图所示，矩形线圈 abcd 与理想变压器原线圈组成闭13合电路。线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的 bc 边匀速转动，磁场只分布在 bc 边的左侧，磁感应强度大小为 B，线圈面积为 S，转动角速度为 ，匝数为 N，线圈电阻不计。下列说法正确的是( )A电容器的电容 C 变大时，灯泡变暗B图示位置时，矩形线圈中瞬时感应电动势最大C将原线圈抽头 P 向上滑动时，灯泡变暗D若线圈 abcd 转动的角速度变为 2 ，则变压器原线圈电压的有效值为 NBS解析：选 CD 电容器的电容 C 变大时，容抗减小，副线圈电流增大，灯泡变亮，故 A错误；线圈处于图示位置时，是中性面位置，感应电动势的瞬时值为零，
32、故 B 错误；矩形线圈 abcd 中产生交变电流，将原线圈抽头 P 向上滑动时，原线圈匝数变大，根据变压比公式 ，输出电压减小，灯泡会变暗，故 C 正确；若线圈转动角速度变为 2 ，线圈产U1U2 n1n2生的电动势最大值增加为原来的 2 倍； Em2 NBS ，根据有效值的定义有： (2NBS2 )2R T2T，解得： E NBS ，故 D 正确。E2R2多选如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为 101，图中电表均为理想电表， R、 L 和 D 分别是光敏电阻(其阻值随光照增强而减小)、电感线圈和灯泡。原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压 u，下列说法正确的是( )A电压 u 的频
33、率为 50 HzB电压表的示数为 22 V2C有光照射 R 时，电流表的示数变大D抽出 L 中的铁芯，D 变暗解析：选 AC 原线圈接入题图乙所示的正弦交流电压， T0.02 s，所以频率为f 50 Hz，故 A 正确；原线圈接入电压的最大值是 220 V，有效值是 220 V，理想变1T 2压器原、副线圈匝数比为 101，所以电压表的示数 U22 V，故 B 错误；有光照射 R 时，R 阻值随光照增强而减小，根据 P ，得副线圈输出功率增大，所以原线圈输入功率增U2R总大，所以电流表的示数变大，故 C 正确；抽出 L 中的铁芯，电感线圈自感系数减小，电感线圈对电流的阻碍减小，所以 D 变亮，
34、故 D 错误。143.多选(2018南通一模)如图所示，理想变压器原线圈接电压为 220 V 的正弦交流电，开关 S 接 1 时，原、副线圈的匝数比为111，滑动变阻器接入电路的阻值为 10 ，电压表和电流表均为理想电表。下列说法正确的是( )A变压器输入功率与输出功率之比为 11B1 min 内滑动变阻器产生的热量为 40 JC仅将 S 从 1 拨到 2，电流表示数减小D仅将滑动变阻器的滑片向下滑动，两电表示数均减小解析：选 AC 根据理想变压器的特点可知，变压器的输入功率与输出功率之比为11，故 A 正确；原、副线圈的电压与匝数成正比，所以副线圈两端电压为U2 U1 220 V20 V，则
35、 1 min 内滑动变阻器产生的热量为 Q t 60 n2n1 111 U22R 20210J2 400 J，B 错误；若只将 S 从 1 拨到 2，副线圈的电压减小，副线圈电流减小，原线圈电流即电流表示数减小，故 C 正确；将滑动变阻器滑片向下滑动，接入电路中的阻值变大，副线圈电流减小，原线圈电流即电流表的示数减小，但对原、副线圈两端的电压无影响，即电压表的读数不变，故 D 错误。考点四 变压器与远距离输电问题本考点是高考命题的热点，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
36、握两种损耗。建议考生适当关注。(一)熟知一个流程(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 PRUR2R U22R15。(或U32R)(四)注意一种特殊情况交流电源与变压器原线圈间接有用电器，或它们之间的连接导线阻值不能忽略时，电源的输出电压与变压器的输入电压不相等。如图甲所示
37、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、典 例 副线圈匝数比为 1100，其原线圈输入电压如图乙所示，远距离输电线的总电阻为 50 。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 t0.01 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
38、电线上的电流变小解析 电压表的示数是交流电的有效值，则 t0.01 s 时刻，电压表的示数不为0，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 A30 A，输电线损失的PU 66010322 000电压 U IR3050 V1 500 V，输电线路损耗功率 P UI1 50030 W45 kW，故 B 正确；当传感器 R2所在处出现火警时其阻值减小，电路中电流增大，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，降压变压器副线圈中电流增大，根据电流与匝数
39、成反比知输电线上的电流增大，故 D 错误。答案 B题点全练1多选如图所示， MN 和 PQ 为处于同一水平面内的两根平行的光滑金属导轨，导轨的电阻不计。垂直导轨放置一根电阻不变的导体棒 ab，导体棒与导轨接触良好。 N、Q 端接理想变压器的原线圈，理想变压器的输出端有三组副线圈，分别接电阻元件 R 和小灯泡、16电感元件 L(电阻不为零)和小灯泡、电容元件 C 和小灯泡。在水平金属导轨之间加磁感应强度方向竖直向下、大小随时间均匀增加的匀强磁场，则下列判断正确的是( )A若 ab 棒静止，则 a、 b 间没有电流流过B在 ab 棒向左匀速运动过程中，三个灯泡都亮C在 ab 棒向左匀速运动过程中，
40、灯泡 1、2 亮，3 不亮D在 ab 棒向左匀加速运动过程中，三个灯泡都亮解析：选 CD 若 ab 棒静止，由于磁感应强度随时间均匀增加，原线圈中产生恒定的感应电动势和感应电流，则 a、 b 间有电流流过，故 A 错误。在 ab 棒向左匀速运动的过程中，磁感应强度方向竖直向下，大小随时间均匀增加，根据 E BLv 知： ab 棒产生随时间均匀增大的感应电动势，原线圈中产生随时间均匀增大的电流，穿过右侧的三个副线圈的磁通量均匀增大，则副线圈中产生恒定的感应电动势和感应电流，所以 IR0、 IL0，由于电容器有隔直流的特性， IC0，故 B 错误，C 正确。若 ab 棒匀加速运动，则导体棒的速度为
41、 v v0 at，又磁感应强度大小随时间均匀增加，即 B kt，原线圈中感应电动势为E BLv ktL(v0 at) kLv0t kLat2，所以副线圈中产生变化的感应电动势，由于电容器有通交流的特性， IC0， IL0， IR0，即三盏灯都亮，故 D 正确。2多选某小型水电站的电能输送示意图如图甲所示。发电机通过升压变压器 T1和降压变压器 T2向用户供电。用户用电器(均看作纯电阻元件)的总电阻为 R，变压器均为理想变压器，图乙是发电机输出电压随时间变化的图像，则( )A发电机输出交流电压的有效值为 220 VB用电器上交流电的频率是 50 HzC当 R 减小时，输电线上的电流减小D当 R
42、减小时，输电线上损失的功率增大解析：选 ABD 由题图乙可知交流电压的最大值为 Um220 V，因此其有效值为217U220 V，选项 A 正确；由题图乙知交流电的周期 T210 2 s，则 f 50 Hz，选项1TB 正确；当用户用电器的总电阻减小时，用户的功率增大，降压变压器的输出功率增大，则输入的功率增大，输电线上的电流增大，输电线上损失的功率增大，选项 C 错误，选项D 正确。3如图所示为远距离输电的原理图，升压变压器的变压比为 m，降压变压器的变压比为 n，输电线的电阻为 R，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电机输出的电压恒为 U。若由于用户的负载变化，使电压表 V2的示数减
43、小了 U，则下列判断正确的是( )A电流表 A2的示数增大了 URB电流表 A1的示数增大了n URC电压表 V1的示数减小了 UD输电线损失的功率增加了 2R(n UR )解析：选 B 电压表 V2的示数减小了 U，根据变压器的变压比可知降压变压器输入电压减小了 U3 n U，由于升压变压器输入电压不变，因此输电线上的电压增大了n U，因此电流表 A1的示数增大了 ，B 正确；根据变流比，电流表 A2的示数增大了n UR，A 错误；由于发电机的输出电压不变，因此升压变压器的输出电压不变，电压表 V1n2 UR的示数不变，C 错误；设原来输电线上的电流为 I，则输电线损失的功率增加了2R I2
44、R，不等于 2R，D 错误。(In UR ) (n UR )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( )14A55 kV B110 kVC440 kV D880 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。14182.(2018南京一模)变压器线圈中的电流越大，所用的导线应当越粗。如图所示是降压变压器，假设它只有一个原线圈和一个副线圈，匝数分别为 n1 和n2。下列说法中正确的是( )A
45、 n1n2，原线圈比副线圈的导线粗B n1n2，原线圈比副线圈的导线细C n1n2，故C、D 错误；输入功率等于输出功率，所以副线圈的电流大于原线圈的电流，则较粗导线的线圈应该作为副线圈，故 B 正确，A 错误。3多选(2018南京三模)如图甲所示，不计电阻的矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴在匀强磁场中匀速转动，输出交流电的电动势图像如图乙所示，经原、副线圈匝数比为 110 的理想变压器给一灯泡供电，灯泡上标有“220 V 22 W”字样，如图丙所示，则( )A t0.01 s 时刻穿过线框回路的磁通量为零B灯泡中的电流方向每秒钟改变 100 次C灯泡正常发光D电流表示数为 A2解析：选 BC
46、 由题图乙可知，当 t0.01 s 时，感应电动势为零，则此时穿过线框回路的磁通量最大，故 A 错误；由题图乙可知，交流电的周期 T0.02 s，则 f 50 Hz，1T所以灯泡中的电流方向每秒钟改变 100 次，故 B 正确；原线圈输入电压的有效值为 22 V，则副线圈的电压为 2210 V220 V，由 P UI 可知，副线圈电流 I20.1 A，则电流表示数 I11 A，灯泡正常发光，故 C 正确，D 错误。4.多选(2018镇江一模)如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比 n1 n2225，电阻 R1 R225 ， D 为理想二极管，原线圈接 u220 sin(100 t)V 的交流电
47、，则( )2A此交流电的频率为 100 HzB电阻 R1两端的电压为 50 VC通过电阻 R2的电流为 A2D变压器的输入功率为 150 W19解析：选 BCD 根据表达式可知 100 rad/s，根据 2 f 得：交流电的频率为 f Hz50 Hz，故 A 错误；原线圈电压有效值为 U1 220 V，则根据变2 1002 Um2压器匝数比可得副线圈电压为 U2 U1 220 V50 V，选项 B 正确；二极管具有单向n2n1 522导电性，流过二极管中的交流电只有半个周期可以通过，根据电流的热效应得： U22R2 T2T，解得： U25 V，根据欧姆定律得通过 R2的电流为： IR2 A U 2R2 2 UR2 25225 2A，故 C 正确；电阻 R1消耗功率为 PR1 W100 W，电阻 R2消耗功率为U
