1、1第 1 讲 恒定电流与交变电流真题再现 1(2016全国卷)一含有理想变压器的电路如图 411 所示，图中电阻 R1、 R2和 R3的阻值分别为 3、1 和 4，A 为理想交流电流表， U 为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定。当开关 S 断开时，电流表的示数为 I；当 S 闭合时，电流表的示数为4I。该变压器原、副线圈匝数比为图 411A2 B3 C4 D5解析 设原、副线圈匝数比为 n，根据能量守恒，当 S 断开时， UI I2R1( nI)2(R2 R3)；当 S 闭合时，4 UI(4 I)2R1(4 nI)2R2，联立解得 n3，所以 B 正确。答案 B2(2016全国卷)阻值相等
2、的四个电阻、电容器 C 及电池 E(内阻可忽略)连接成如图 412 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的比值为图 412A. B. C. D.25 12 35 23解析 电路中四个电阻阻值相等，开关 S 断开时，外电路的连接等效为图甲，由于不计电池的内阻，设每个定值电阻的阻值为 R，根据串并联电路的特点可知，电容器两端的电压为 U1 E E；当开关 S 闭合后，外电路的连接等效为图乙，则电容器两端1223R23R R 15的电压为 U2 E E，由 Q CU 可知， ，C 项正确。12R12
3、R R 13 Q1Q2 U1U2 352答案 C3(多选)(2016全国卷)如图 413，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡 a 和 b。当输入电压 U 为灯泡额定电压的 10 倍时，两灯泡均能正常发光。下列说法正确的是图 413A原、副线圈匝数比为 91B原、副线圈匝数比为 19C此时 a 和 b 的电功率之比为 91D此时 a 和 b 的电功率之比为 19解析 因为两灯泡额定电压相同且均正常发光，且输入电压为灯泡额定电压的 10 倍，所以理想变压器的输入、输出电压比为 91，由理想变压器变压规律可知，原、副线圈的匝数比为 91，A 项正确，B 项错误；由理想变压器变流规律可知，
4、原、副线圈的电流比为 19，由功率 P UI 可知， a 和 b 的电功率之比为 19，C 项错误，D 项正确。答案 AD4.(2018全国卷)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 414 所示。则 Q 方 ： Q 正 等于图 414A1 B. 12 2C12 D21解析 根据焦耳定律知热量与方波中的电流方向的变化无关，故 Q 方 T；而正弦交u20R流电电压的有效值等于峰值的 ，故 Q 正 T T，所以 ，D 正确。12 (u02)2R 12 u20R Q
5、方Q正 21答案 D3考情分析分值 06 分题型 以选择题为主命题热点(1)电路的动态分析(2)交变电流的产生及“四值”的应用(3)理想变压器和远距离输电考点一 直流电路的动态分析直流电路动态分析的三种常用方法(1)程序法R 局 I 总 U 内 I 总 r U 外 E U 内 确定 U 支 、 I 支 。 增 大 减 小 ER r 减 小 增 大 减 小 增 大 增 大 减 小(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
6、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。(2018 洛阳模拟)在如图 415 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。下列判断正确的是图 415A 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 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
7、 增大， R3两端电压等于路端电压，则流过 R3的电流 I3增大。流过电流表的电流4I I 总 I3， I 总 减小， I3增大，则 I 减小， R1两端电压减小，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。故选 B。答案 B【题组突破】1.(2018天津五区县高三联考)如图 416 所示，L 1、L 2、L 3、L 4为四个完全相同的灯泡。在变阻器 R 的滑片 P 向下移动过程中，下列判断中正确的是图 416AL 1变暗 BL 2变暗CL 3变亮 DL 4变暗解析 当滑动变阻器的滑片 P
8、向下滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值增大，外电路总电阻增大，由闭合电路欧姆定律得知，干路电流 I 减小，电源的内电压减小，则路端电压增大，通过 L4的电流增大，L 4变亮，且通过 L3的电流减小，L 3的电压减小，L 3变暗，故L2的电压增大，L 2变亮，L 1的电流减小，L 1变暗。故 A 正确。答案 A2(2018河南九校联考)如图 417 所示，平行金属板中带电质点 P 原处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，当滑动变阻器 R2的滑片向 b 端移动时，则图 417A电压表示数增大B电流表示数减小C质点 P 将向下运动D R1上消耗的功率逐渐减小解析 由题图可知，滑动变阻器 R2
9、与 R3并联后与 R1串联，电容器与 R3并联。当滑动变阻器 R2的滑片向 b 端移动时， R2接入电路的阻值减小，则电路中总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知，电路中总电流增大，路端电压减小， R1两端的电压增大，可知并联部分的电压减小，电压表读数减小，A 错误；并联部分电压减小，流过 R3的电流减小，而电路中总电流增大，故流过 R2的电流增大，即电流表示增大，B 错误；因电容器两端电压减小，5板间场强减小。质点受到的向上电场力，故质点 P 将向下运动，故 C 正确；因 R1电流增大，由 P I2R 可知， R1上消耗的功率增大，故 D 错误。答案 C考点二 交变电流的产生和“四值”问题1线圈
10、通过中性面时的特点(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正弦交流电“四值”的应用(多选)(2018 商丘模拟)如图 418 甲为小型旋转电枢式交流发电机，电阻为 r2 的矩形线圈在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与右侧电路连接，右侧电路中滑动变阻器 R 的最大阻值为 R0 ，滑动片 P 位于滑动变阻器中央，定值电阻 R1 R0、 R2 ，其他电407 R02阻不计。从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，闭合开关 S，线圈转动过程中理想交流电压表示数是 10 V，
11、图乙是矩形线圈磁通量 随时间 t 变化的图像，则下列说法正确的是图 418A电阻 R2上的热功率为 W57B0.02 s 时滑动变阻器 R 两端的电压瞬时值为零C线圈产生的感应电动势随时间 t 变化的规律是 e10 cos 100 t(V)26D线圈开始转动到 t s 的过程中，通过 R1的电荷量为 C1600 2200解析 根据串联电路分压关系，可求得 R2两端的电压为 V，故 P 107 (f(10,7)2207W W，A 正确； 0.02 s 时穿过线圈的磁通量为零，此时线圈中电动势最大， R 两端电压57最大，B 错误；因线圈有内阻 r，故电动势最大值 Em10 V，C 错误；由 R
12、外 10 2， r2 ， U10 V 可得 Em NBS 12 V，又 q N N ，以上各2 R外 r BSsin 30R外 r式联立可得： q C，D 正确。2200答案 AD【题组突破】1(多选)(2018湖北八校联考)如图 419 所示，矩形单匝线圈 abcd，放置在磁感应强度大小为 B 的匀强磁场中，绕 OO轴匀速转动，转动的周期为 T， ab 的中点和 cd的中点的连线恰好位于转轴所在直线上，且转轴 OO位于匀强磁场的边界线上，转轴 OO垂直于磁场方向，线圈电阻阻值为 R，外电阻的阻值也为 R，从图示位置开始计时，线圈转过 30时的瞬时感应电流为 I，则以下判断正确的是图 419A
13、线圈的面积为4IRT BB线圈消耗的电功率为 4I2RC t 时刻线圈中的感应电动势为 e2 IR sin t22TD t 时刻穿过线圈的磁通量为 cos t2IRT 2T解析 设线圈面积为 S，从图示位置开始计时时感应电动势的表达式为 e B sin S2t sin ，转过 30时的瞬时电流 I sin 30 ，故 S ， BST E302R BS2RT BS4RT 4RTI B7则 e4 IR sin t，A 正确， C 错误。线圈消耗的电功率为 P 2R2 I2R，B 错2T Em2(R R)误。 t 时刻穿过线圈的磁通量为 B cos t cos t，D 正确。S2 2IRT 2T答案
14、 AD2.(2018潍坊第三次检测)如图 4110 所示是某小型交流发电机的示意图，其矩形线圈 abcd 的面积为 S0.03 m2，共有 10 匝，线圈总电阻为 r1 ，线圈处于磁感应强度大小为 T 的匀强磁场中，可绕与磁场方向垂直的固定对称轴 OO转动，线圈在转动22时可以通过滑环和电刷保持与外电路电阻 R9 的连接。在外力作用下线圈以角速度10 rad/s 绕轴 OO匀速转动时，下列说法中正确的是图 4110A电阻 R 的发热功率是 3.6 WB交流电流表的示数是 0.6 AC用该交流发电机给电磁打点计时器供电时，打点的时间间隔一定为 0.02 sD如果将电阻 R 换成标有“6 V 3
15、W”字样的小灯泡，小灯泡能正常工作解析 感应电动势最大值 Em nBS 10 100.03 V6 V，电动势有效22 2值 E 6 V，电路中的电流 I A0.6 A，则交流电流表的示数是 0.6 A，Em2 ER r 69 1选项 B 正确；电阻 R 的发热功率是 PR I2R3.24 W，选项 A 错误；交流电的周期T s0.2 s，则用该交流发电机给电磁打点计时器供电时，打点的时间间隔一2 210定为 0.2 s，选项 C 错误；如果将电阻 R 换成有“6 V 3 W”字样的小灯泡，灯泡的电阻UL RL 12 V5.54 V，故小灯泡不能正常工作，选项 D 错误。ERL r 612 1答
16、案 B 考点三 变压器与远距离输电1理想变压器问题中的两个“弄清”(1)弄清变量和不变量。如原线圈电压不变，原、副线圈的匝数比不变，其他物理量可随电路的变化而发生变化。(2)弄清动态变化过程中的决定关系，如 U2由 U1决定， P1、 I1由 P2、 I2决定。2理想变压器问题的分析流程8(1)由 分析 U2的情况；U1U2 n1n2(2)由 I2 分析 I2的情况；U2R(3)由 P1 P2 I2U2判断输入功率的情况；(4)由 P1 I1U1分析 I1的变化情况。3远距离输电过程中功率的关系(1)变压器输出功率： P 出 P 损 P 用 。(2)输电线上的电流： I 。P出U出(3)输电线
17、上损失的功率： P 损 I2R 线 2R 线 U 损 I。(P出U出 ) U2损R线(2018 河南联考)如图 4111 所示，变压器输入有效值恒定的电压，副线圈匝数可调，输出电压通过输电线送给用户(电灯等用电器)， R 表示输电线的电阻，则图 4111A用电器增加时，变压器输出电压增大B要提高用户的电压，滑动触头 P 应向上滑C用电器增加时，输电线的热损耗减少D用电器增加时，变压器的输入功率减小解析 由于变压器原、副线圈的匝数不变，而且输入电压不变，因此增加负载不会影响输出电压，故 A 错误；根据变压器原理可知输出电压 U2 U1，当滑动触头 P 向上滑n2n1时， n2增大，所以输出电压增
18、大，用户两端电压增大，故 B 正确；由于用电器是并联的，因此用电器增加时总电阻变小，输出电压不变，总电流增大，故输电线上热损耗增大，故C 错误；用电器增加时总电阻变小，总电流增大，输出功率增大，所以输入功率增大，故D 错误。答案 B【题组突破】1原线圈串联电阻如图 4112 所示的理想变压器中原、副线圈的匝数比为 51，其中 R1100 、 R24 分别代表输电线的电阻。在副线圈上接有两盏“8 V、4 W”的灯泡，若在a、 b 端输入 e60 sin 100 t(V)的交流电，当开关 S 断开时，灯泡 L1正常发光，则29图 4112A开关闭合后，灯泡 L1会变亮B开关闭合后， a、 b 端输
19、入功率变小C开关闭合前， R1、 R2消耗的功率相等D开关闭合前，电源的输出功率为 5 W解析 开关闭合后，副线圈电路中总电阻变小，副线圈中的电流 I2变大，根据n1I1 n2I2可知，原线圈中的电流 I1也变大，所以 R1、 R2上的电压都变大，灯泡 L1上的电压变小，亮度变暗，选项 A 错误；原线圈中的电流 I1变大， a、 b 端输入功率变大，选项 B错误；开关闭合前，通过灯泡的电流 I2 0.5 A， R2上消耗的功率为 P2 I R21 W，根PU 2据 n1I1 n2I2求得 I10.1 A， R1上消耗的功率为 P1 I R11 W，选项 C 正确；开关闭合21前，电源的输出功率
20、为 P 总 1 W1 W4 W6 W，选项 D 错误。答案 C2理想变压器的动态分析问题(2016天津卷)如图 4113 所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表。下列说法正确的是图 4113A当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时， R1消耗的功率变大B当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，电压表 V 示数变大C当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，电流表 A1示数变大D若闭合开关 S，则电流表 A1示数变大，A 2示数变大解析 当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻增大，变压器副线圈的总负载的等效电阻增大， R1中电流减小， R1两端电压减
21、小，电压表示数变大，R1消耗的电功率变小，选项 A 错误，B 正确。当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，变压器副线圈输出电流减小，输出功率减小，根据变压器输入功率等于输出功率，变压器输入功率变小，电流表 A1示数变小，选项 C 错误。若闭合开关 S，变压器副线圈的总负载的等效电阻减小，则 R1中电流增大， R1两端电压增大，电压表示数减小，电流表 A2示数减小，10电流表 A1示数变大，选项 D 错误。答案 B3远距离输电如图 4114 甲为远距离输电示意图，升压变压器原、副线圈匝数比为 1100，降压变压器原、副线圈匝数比为 1001，远距离输电线的总电阻为 100 。若升压变压器的输入
22、电压如图乙所示，输入功率为 750 kW。下列说法中正确的是图 4114A用户端交流电的频率为 100 HzB输电线中的电流为 30 AC用户端电压为 250 VD输电线路损耗功率为 180 kW解析 由图乙知交流电的周期 T0.02 s，所以频率 f Hz50 Hz，A 错误；1T 10.02由图乙知升压变压器输入端电压最大值为 250 V，有效值为 250 V，由 得2U1U2 n1n2U2 U125 000 V，根据 P UI 得输电线中的电流为 I2 30 A，故 B 正确；输电线n2n1 P2U2上损失的电压为 U I2R3 000 V，降压变压输入端电压为 U3 U2 U22 000 V，根据 知用户端电压为 U4 U3220 V，故 C 错误；输电线路损耗功率为U3U4 n3n4 n4n3 P UI290 kW，故 D 错误。答案 B
