直流电路与交流电路【讲解】【解析版】-2023年高考物理二轮复习（新教材新高考）

第四部分电磁感应与电路

专题10直流电路与交流电路【讲】

目录

讲高考真题一一感悟核心素养....................................................................I

【考情研判】...................................................................................1

【考题分析】...................................................................................1

【题后总结】...................................................................................6

二.讲核心问题——提炼主干必备知识................................................................6

核心问题一闭合电路欧姆定律及电路动态分析....................................................6

核心问题二电路中的功率和效率问题............................................................8

核心问题三交流电的产生和描述问题...........................................................11

核心问题四变压器基本关系的应用问题.........................................................13

核心问题五理想变压器的动态电路分析.........................................................16

三.讲重点模型一一远距离输电模型.................................................................18

一.讲高考真题“一感悟核心素养

【考情研判】

本专题主要复习直流电路和交流电路的相关知识和规律应

解决问题

用。

专题闭合电路欧姆定律的应用；电路中的能量问题；交流电的产

高考重点

复习生和描述；变压器和远距离输电。

定位本专题以选择题的形式命题，对•直流电路的考查较少，考查

题型难度重点在于交流电的性质和特点的分析，变压器的原理及规律

的应用。题目考查点单一，难度较小。

【考题分析】

【例1】（2022•浙江6月选考）如图所示，虚线是正弦交流电的图像，实线是另一交流电的图像，它们的周期T

和最大值Um相同，则实线所对应的交流电的有效值U满足（）

AU=将BU=学

C.U粤D.⅛

【试题情境】本题以交流电的图像为素材创设学习问题情境。

【考核要求】本题考核要求属于基础性。

【必备知识】本题考查的知识点为交流电有效值瞬时值。

【关键能力】(1)理解能力：要求能根据题图像准确获取信息。

(2)推理论证能力：根据正弦交流电有效值公式进行计算。

【学科素养】科学思维：本题要求学生能正确理解图像描述交流电的方法并能从交流电的图像中获取基本信息,

根据有效值计算公式，列式推理，得出结论。

【答案】D

【解析】虚线是正弦交流电的图像，其有效值为UC=器=呼21,由图可知，在任意时刻，实线所代表的

交流电的瞬时值都不大于虚线表示的正弦交流电的瞬时值，则实线所代表的交流电的有效值小于虚线表示的正

弦交流电的有效值，则Uq孕，故选D。

【例2】(新高考全国卷Il•河北•第8题)如图，发电机的矩形线圈长为2L、宽为L匝数为M放置在磁

感应强度大小为8的匀强磁场中，理想变压器的原、副线圈匝数分别为4、々和4,两个副线圈分别接有电

阻RI和R2,当发电机线圈以角速度0匀速转动时，理想电流表读数为/，不计线圈电阻，下列说法正确的是

()

π3

nA

A.通过电阻&的电流为‘一B.电阻与两端的电压为

%

应NBI)G)立NB的(％+n)

C.%与Wl的比值为D.发电机的功率为2

火

【试题情境】本题以发电机和理想变压器为素材创设学习探索问题情境。

【考核要求】本题考核要求属于综合性、应用性。

【必备知识】本题考查的知识点为欧姆定律、变压器的变压比和功率、正弦交流电的最大值和有效值。

【关键能力】(1)理解能力：要求能根据题设情境准确进行电路分析。

(2)推理论证能力：根据欧姆定律、变压器的变压比列出方程。

(3)模型构建能力：根据问题情境，建立电路模型、理想变压器模型。

【学科素养】(1)考查物理观念：①物质观，发电机、理想变压器；②能量观，功率。

(2)科学思维：能根据情境建立电路模型、理想变压器模型，能对研究的电路对象进行准确的分析，根据欧姆定

律、变压器的变压比等电学基本规律，列式推理，得出结论。

【答案】BC

【解析】AB.由题知理想电流表读数为/,则根据欧姆定律

Ui=IRi

根据变压器电压与匝数的关系有

■()二Ub/()=UU

n1Ujn2U2

代入数据有

Uo=-IR↑,t∕2=二IRl

%n∖

再由欧姆定律有

U2=hRι

可计算出

h=-T1

邛2

综上可知，A错误、B正确；

C.由于矩形线圈产生的交变电流直接输入原线圈，则有

E

EM=NB2Gω,Uo==垃NBL”

√2

由选项AB知

Uo=-IR↑

»1

则

nυ_42NBl}ω

«i困

C正确；

D.由于变压器为理想变压器则有

Po=PI+P2=U1I+U2l2=FRI+U2I2

代入选项ABC公式有

尸-J1NBI}ωl（〃；&+须'

⅜I%%）

由于矩形线圈产生的交变电流直接输入原线圈，则发电机的功率为例，D错误。

故选BC。

【例3】（新高考全国卷Il•海南•第3题）图甲、乙分别表示两种电流的波形，其中图乙所示电流按正弦

规律变化，分别用4和八表示甲和乙两电流的有效值，则（）

甲

A./,:/,=2:1B.∕l:∕2=1:2

C.Ii:I2-i：y/2D.Il:I2—y/2:1

【试题情境】本题以交流电的图像为素材创设学习问题情境。

【考核要求】本题考核要求属于基础性。

【必备知识】本题考查的知识点为交流电有效值的计算。

【关键能力】（1）理解能力：要求能分析图像识别图像应用图像。

（2）推理论证能力：能根据图像信息及有效值的定义分析解决问题。

【学科素养】科学思维：体会等效思想在求解有效值中的应用。能熟悉正弦式交流电有效值的计算公式，会利

用电流热效应原理计算非正弦式交流电的有效值。

【答案】D

【解析】对图甲的交流电分析，可知一个周期内交流电的电流方向变化，而电流的大小不变，故图甲的电流有

效值为，=/（）：对图乙的交流电分析可知，其为正弦式交流电，故其有效值为4=%，故442=啦:1，

√2

故选D。

【例4】（新高考全国卷Il•广东•第7题）某同学设计了一个充电装置，如图所示，假设永磁铁的往复运动

在螺线管中产生近似正弦式交流电，周期为0.2s,电压最大值为0.05V,理想变压器原线圈接螺线管，副线圈

接充电电路，原、副线圈匝数比为1:60,下列说法正确的是（）

永磁铁IlJ∣Π⅞⅛⅞i⅜

螺线管------

A.交流电的频率为IOHz

B.副线圈两端电压最大值为3V

C.变压器输入电压与永磁铁磁场强弱无关

D.充电电路的输入功率大于变压器的输入功率

【试题情境】本题以充电装置为背景创设生活问题情境。

【考核要求】本题考核要求属于基础性、应用性。

【必备知识】本题考查的知识点为法拉第电磁感应定律、理想变压器原理等。

【关键能力】（1）理解能力、推理论证能力：要求能根据题设情境构建电路模型，准确选取研究对象电路正确使

用法拉第电磁感应定律、理想变压器原理求解问题。

（2）模型构建能力：电路模型、变压器模型。

【学科素养】（1）考查物理观念：①物质观，充电装置；②能量观，功率。

（2）科学思维：能根据情境建立电路模型、理想变压器模型，能对研究的电路对象进行准确的分析，根据法拉第

电磁感应定律、变压器的变压比等电学基本规律，列式推理，得出结论。

【答案】B

【解析】A.周期是T=0.2s,频率是

∕='=5Hz

T

故A错误；

B.由理想变压器原理可知

£L=ZI

U2n2

解得，副线两端的最大电压为

u1=%α=3v

^«1

故B正确;

C.根据法拉第电磁感应定律可知，永磁铁磁场强，线圈中产生的感应电动势越大，变压器的输入电压会越大,

故C错误;

D.由理想变压器原理可知，充电电路的输入功率等于变压器的输入功率，故D错误。

故选B。

【题后总结】

1.交流电的“四值”

⑴最大值Em=NBS3电容器的击穿电压指最大值。

⑵瞬时值(从中性面开始计时)e=NBScusin_ωt<,

(3)有效值：正弦式交流电的有效值E=；非正弦式交流电的有效值必须根据电流的热效应，用等效的思想来

√2

求解。计算交流电路的电功、电功率和测定交流电路的电压、电流都是指有效值。

(4)平均值E=,嗡，常用来计算通过电路的电荷量。

2.理想变压器的基本关系式

(1)功率关系：PA=PHIO

(2)电压关系：%=?。

U2∏2

(3)电流关系：只有一个副线圈时?=张

二.讲核心问题--提炼主干必备知识

核心问题一闭合电路欧姆定律及电路动态分析

1.直流电路动态分析方法

(1)程序法：基本思路是“部分T整体一部分”。即从阻值的变化入手，由串、并联规律判定R般的变化情况，再

由闭合电路欧姆定律判断/怂和。瑞的变化情况，最后由部分电路欧姆定律及串联分压、并联分流等规律判断各

部分的变化情况。

(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）。

【例1】（2022•江西赣州市高三期末）在如图所示的电路中，当闭合开关S后，若将滑动变阻器的滑片尸向下调

节，则下列说法不正确的是（）

A.电路再次稳定时，电源效率减小

B.灯L2变暗，电流表的示数增大，电容器的带电荷量减少

C.灯Ll变亮，电压表的示数减小，电源输出功率减小

D.电源的内部消耗功率增大

【答案】C

【解析】由题可知，滑片P向下调节，滑动变阻器的阻值R减小，即电路中的总电阻R总减小，由闭合电路

欧姆定律可得，电路中的总电流入增大，电源内压。内增大，路端电压U外减小，电源的效率为〃=鲁=冬=

产总El总

U外

-F，即电源效率减小，所以A正确，但不符合题意；通过灯Ll的电流增大，所以Ll两端的电压Ul增大，又

路端电压U«卜减小，所以灯L2和电容器两端的电压S都减小，所以灯L2变暗，通过L2的电流/2也减小，又总

电流增大，所以电流表的示数增大，对于电容器来说，两端电压S减小，由。=CU可得，电容器的带电荷量

减小，所以B正确，但不符合题意；由B选项分析可知，灯通过Ll的电流增大，所以Ll变亮，电压表测的是

电路的路端电压，所以电压表示数减小，电源的输出功率为P加=U路端电压U外减小，总电流入增大，

所以无法判断电源的输出功率变化，所以C错误，符合题意；电源的内部消耗功率为尸内=/小〃由于总电流/

总增大，所以电源的内部消耗功率增大，所以D正确，但不符合题意。

【技巧方法归纳总结】

1.直流电路动态分析方法

（1）程序法。

（2）“串反并同”法。

⑶极限法。

2.电容器的特点

（1）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，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导线，电容器的电压为与之并联的电阻

两端的电压。

【变式训练D[2022•吉林长春市质量监测（二）]在如图所示的电路中，平行板电容器两金属板之间的带电液滴处

于静止状态，电流表和电压表均为理想电表，由于某种原因灯泡L的灯丝突然烧断，其余用电器均未损坏，则

下列说法正确的是（）

A.电流表读数变小，电压表的读数变大

B.电源内阻消耗的功率变大

C.液滴将向下运动

D.电容器带的电荷量变大

【答案】D

【解析】灯泡L的灯丝烧断，电路总电阻增大，干路电流减小，路端电压增大，电压表、电流表读数均变大,

A错误；电源内阻消耗的功率尸=尸，变小，B错误；电容器两极板电

压增大，液滴所受电场力大于重力，所以液滴向上运动；且由于电压增大，电容器的带电量变大，C错误，D

正确。

【变式训练2】（多选）（2022•河南省名校联盟开学考）如图所示，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，当滑动变阻器值的滑片向匕端移动时，则（）

A.电压表读数减小

B.电流表读数减小

C.质点尸将向下运动

D.%上消耗的功率逐渐增大

【答案】AC

【解析】由图可知，&与滑动变阻器以串联后与以并联后，再与R串连接在电源两端，电容器与当并联，当

滑片向b端移动时，滑动变阻褂接入电路的电阻减小，则电路中总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知电流增

大，路端电压减小，尺两端的电压增大，故并联部分的电压减小，由欧姆定律可知流过当的电流减小，则流过

并联部分的电流增大，故电流表示数增大；因并联部分电压减小，而当中电压增大，故电压表示数减小，故A

正确，B错误；因电容器两端电压减小，故带电质点P受到的向上电场力减小，则重力大于电场力，带电质点

ιβ

户向下运动，故C正确；因&两端的电压减小，由尸=∙⅛∙可知，&上消耗的功率减小，故D错误。

A

核心问题二电路中的功率和效率问题

1.纯电阻电路和非纯电阻电路

（1）纯电阻电路：电功W=U〃，电功率P=U/,且电功全部转化为电热,有W=Q=UIt=埠=I2Rt,P=Ul等

=FR。

(2)非纯电阻电路：电功W=U〃，电功率P=U/,电热Q=Z2Rf,电热功率P*s=∕2R,电功率大于电热功率,即

W>Q,故求电功、电功率只能用W=U〃、P=UI,求电热、电热功率只能用O=FRh尸热=区。

2.电源的功率和效率

(1)电源的几个功率

①电源的总功率：P½=EZo

2

②电源内部消耗的功率：PΛ=IΓ.

③电源的输出功率：P；U=口=P总一ρ内。

P中u

(2)电源的效率〃=jxlOO%=下XIOO%。

U总匕

【例2】(2022•江苏盐城市滨海中学一模)交警使用的某型号酒精测试仪如图甲，其工作原理如图乙所示，传感

器电阻R的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小，电源的电动势为E,内阻为r,电路中的电表均为理想电表。

当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，下列说法中正确的是()

A.电压表的示数变大，电流表的示数变小

B.电压表的示数变小，电流表的示数变小

C.酒精气体浓度越大，电源的输出功率越大

D.电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比保持不变

【答案】D

【解析】由于传感器电阻R的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小，而酒驾驾驶员吹气时，酒精浓度大，R

F

变小，由闭合电路的欧姆定律可知/=kK，U=E—/(R1+r),可知电流表示数变大、电压表示数变小，A、

A-rIIKo

B错误；电源的输出功率与外阻R外的关系图象如图所示，山图可看出当R林=r时电源的输出功率最大，而酒

精气体浓度越大导致R+R)减小，若开始时有R+Ro>，则随着R减小电源的输出功率增大，若R+R><r则随着

R减小电源的输出功率减小，C错误；根据闭合电路的欧姆定律有E=U+∕(r+Ro),整理后有［等|=r+R),

则无论R怎么变，但电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比保持不变，D正确。

【方法技巧归纳总结】

1.由PM与外电阻R的关系图象可知

②当R>r时，随着R的增大输出功率越来越小.

③当R<r时，随着R的增大输出功率越来越大.

④当P加VPm时，每个输出功率对应两个外电阻RI和心，且R√⅛=尺

2.解决最大功率问题的两点注意

(1)解决最大功率问题时.，要弄清是定值电阻还是可变电阻的最大功率，定值电阻的最大功率用P=户R=,分析,

可变电阻的最大功率用等效电源法求解.

(2)电源输出功率最大时，效率不是最大，只有50%.

【变式训练1](多选)(2022•浙江长兴余杭缙云三校联考)近几年有轨电车在我国多个城市开通试运营。这种电车

采用超级电容作为电能存储设备，安全环保，反复充电可达100万次以上。给该车充电的充电桩安装在公交站

点，在乘客上下车的时间里可把电容器充满。假设这种电车的质量(含乘客)〃z=20f,电容器的电能转化电车机

械能的效率为80%,以速度IomZS正常匀速行驶时，一次充满可持续正常行驶5km,电车受到的平均阻力为车

重的0.02倍，贝∣J()

ɪ-,-T>-

A.这种电车正常匀速行驶时发动机输出功率为3×104W

B.某次进站从接近没电到充满电，电车从充电桩获得的能量为2.5×107J

C.按电价0.72元/kW∙h来计算，从接近没电到充满电需要电费4.0元

D.若某次进站从接近没电到充满电用时5s,电容器充电的平均功率为5.0×IO6W

【答案】BD

【解析】电车的重力G=∕Mg=20xl03χi0N=2xl05N,所受阻力∕=0.02G=0.02x2xl()5N=4000N,电车匀速

行驶，则牵引力F=f=4000N,电车正常匀速行驶时的功率P=尸v=4xl()3χiow=4xl(y*w,故A错误；电车

每次充满电后持续正常行驶5km,电车做功W=F5=4×1O-'×5×IO3J=2×107J,电车从充电桩所获得的能量E=

W9SxlO7

-^=2.5×107J,故B正确；若按电价0.72元∕kW∙h来计算，从接近没电到充满电需要电费y=0.72x京器元=5

元，故C错误；若某次进站从接近没电到充满电用时5s,则电容器充电的平均功率为尸=9=工平更W=5×106

W,故D正确。

【变式训练2】(多选)(2022∙重庆市巴蜀中学高考适应性考试)某同学在研究微型直流电动机的性能时，采用如

图所示的实验电路。闭合开关，并调节滑动变阻器R的阻值，使电动机不转动，此时电流表和电压表的示数分

别为∕∣和S；重新调节R的阻值，使电动机正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为/2和U2。则下列说

法正确的是(电表均可视为理想电表)()

A.这台电动机的线圈电阻为亍

/ɪ

B.这台电动机正常运转时线圈的发热功率为年

C.电源的内阻为华子1

I∖~h

D.这台电动机正常运转时的输出功率为IhL碎

【答案】ABD

【解析】电动机不转动时满足欧姆定律，电动机的线圈电阻坨=半，故A正确；电动机正常转动时的发热功

率为P=Bro=半，故B正确；若滑动变阻器的阻值R恒定不变，则根据闭合电路欧姆定律可知E=U∣+∕∣(r

+R),E=U2+∕2(r+R),解得r+R=华二"，由于滑动变阻器的阻值变化，且不知道具体是多少，所以电源内

阻不等于9二曰，故C错误；这台电动机正常运转时输入功率为∕>2=S∕2,所以输出功率为2=22—P=SA

1\—12

一乃彳\故D正确。

核心问题三交流电的产生和描述问题

1.正弦交变电流的产生

匀强磁场中线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。

2.线圈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。

【例3］（多选）（2022•内蒙古呼和浩特市3月第一次调研）如图甲所示，单匝矩形线框在匀强磁场B中，绕与磁场

B垂直的轴00,匀速转动。已知线框电阻R,转动周

期T,穿过线框的磁通量力与时间「的关系图，如图乙所示。则下列说法正确的是（）

A.f时刻，线框平面与中性面垂直

B.感应电流的有效值为

C.布碌T过程中，线框中平均感应电动势为零

D.线框转动一周，线框中产生的热量为空等

【答案】ABD

【解析】3寸刻，回路磁通量为零，则线框平面与中性面垂直，故A正确；角速度。=半，感应电动势最大

值E=A‰=Omθ,感应电流/=宗有效值/有=4="⅜*,故B正确；白4T过程中，磁通量变化不是零,

K72A/44

则平均感应电动势不为零，故C错误；线框转动一周，线框中产生的热量为Q=屈RT=4等，故D正确。

【方法技巧归纳总结】1.交变电流“四值”的应用

⑴最大值：Etn="BSs,分析电容器的耐压值。

（2）瞬时值：e=EmSinft√（由中性面开始计时），计算闪光电器的闪光时间、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.

（4）平均值：E=端计算通过电路横截面的电荷量。

2.有效值的计算

（1）正弦式交变电流：有效值是最大值的今。

72

（2）非正弦式交变电流：必须根据电流的热效应来求解。

【变式训练1】（2022•广西柳州市柳江中学高考模拟）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220V,乙图电压的有效值小于220V

C.乙图电压的瞬时值表达式为“=22MSinIoomV

D.甲图电压经过匝数比为1：10的变压器变压后，频率变为原来的10倍

【答案】B

【解析】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

电压大于等于图乙电压，根据有效值的定义可知，图甲有效值要比图乙有效值，图甲是正弦式交流电，所以有

效值U=浅=22OV,故乙小于220V,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。

【变式训练21（2022年惠州模拟）图甲为一台小型发电机构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间

变化的正弦规律图象如图乙所示。发电机线圈内阻为L0C,外接灯泡的电阻为9.0C,贝（1（）

甲乙

A.电压表的示数为6V

B.在r=0.01s的时刻，穿过线圈磁通量为零

C.若线圈转速改为25r∕s,则电动势有效值为3V

D.若线圈转速改为25r∕s,则通过灯泡的电流为1.2A

【答案】C

【解析】电压表的示数是外电路交流电压有效值，U=//?=言7X9V=5.4V,A错误；r=0.0IS时感应电

Rjrr9+1

动势为零，穿过线圈的磁通量最大，B错误；原来线圈的转速为〃=畀=咨=50r∕s,当线圈的转速改为25r/s

2π2π∕

时，感应电动势的最大值为竿V=3√5V,有效值为3V,通过灯泡的电流为0.3A,C正确，D错误.

核心问题四变压器基本关系的应用问题

1.电压关系：由于不计原、副线圈的电阻，因此原线圈两端的电压彷=E∣,副线圈两端的电压仍=员，所以今

-f^~o当有"组线圈时，则有?=华=T=…。

2.功率关系：对于理想变压器，不考虑能量损失，有P入=尸的

3.电流关系：由功率关系，当只有一个副线圈时，有aS=/?。?，得，=普=华。当有多个副线圈时，AU=AS

12Uln∖

+∕3U3+…,得∕∣W1=/2^2+/3^3+...0

【例4］（多选）（2022•河北唐山市高三期末）如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为2：1,在原、副线圈

的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220V的正弦交流电源上，则（）

A.原、副线圈两端的电压之比为2：1

B.原、副线圈中的电流之比为2：1

C.原线圈两端的电压为88V

D.副线圈两端的电压为88V

答案AD

解析根据变压器电压变化规律得存=字=;，A正确；

Ulm1

根据变压器电流变化规律得7=竽B错误：

12n∖2

设原线圈两端的电压为U”则副线圈两端的电压为0.5U”则副线圈中的电流为噜i,根据电流关系得，原线

K

圈中的电流为公，所以有痣∙R+S=U=220V

4/\4/\

解得Ui=176V

则副线圈两端的电压为88V,C错误，D正确。

（方法技巧归纳总结】原线圈含电阻的变压器问题分析技巧

对于一组原、副线圈电路，电流与匝数成反比的规律成立，即夕=牛；但要注意电压与匝数成正比关系成立的条

/2n∖

件，原线圈接有用电器时，皆=F中Ul指的是原线圈两端电压，而不是电源电压。原线圈两端电压和与原线圈

l√2〃2

串联的用电器两端电压之和等于电源电压。

【变式训练1】（多选）（2022•山西朔州市高三期末）如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为1：2,原线圈接

有阻值为1Ω的定值电阻R）,副线圈接有两个阻值均为2Ω的定值电阻吊、&，A、3两端接在w=5√2sin（100πr）V

的电源上，则下列说法正确的是（）

A9-

∙u√li,∖∖Ru

βδ-⅛-II-------------

A.Ro两端的电压为4V

B.RJ两端的电压为4V

C.Ro消耗的电功率为20W

D.&消耗的电功率为2W

【答案】AD

【解析】通过原、副线圈的电流之比为夕=逍=?

<2n↑1

原、副线圈两端的电压之比为

U2∏2，

A

定值电阻用）、尺两端的电压分别为UO=∕∣R）,5=01

又Uo+彷=U=5V

联立解得/i=4A、/2=2A

RO两端的电压和消耗的电功率分别为

Uo=/IRo=4V,PO=用?o=16W,A项正确，C项错误；

Rl两端的电压为（⅛=S=枭=2V

生消耗的电功率为p=（a⅛=2w,

B项错误，D项正确。

【针对训练2】（多选）如图所示，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（）

A.原、副线圈匝数比为9：I

B.原、副线圈匝数比为1:9

C.此时a和b的电功率之比为9：1

D.此时a和b的电功率之比为1:9

【答案】AD

【解析】设灯泡的额定电压为Uo,两灯泡均能正常发光，所以原线圈两端电压为S=9tΛ,副线圈两端电压

为Uz=Uo,故今=*^=77=p选项A正确，B错误；根据公式彳=竽可得，"I，由于小灯泡两端的电压

U2I∏2C∣2\12几］/29

相等，所以根据公式P=U/可得，灯泡a和b的电功率之比为1：9,选项C错误，D正确。

核心问题五理想变压器的动态电路分析

I.制约关系

(1)电压：原决定副

根据变压器的原理可知，输入电压S决定输出电压S,S=竽5。当Ul不变时，不论负载电阻R的阻值变化

“1

与否，5都不会改变。

(2)电流：副决定原

输出电流/2决定输入电流小。当负载电阻R的阻值增大时，/2减小，则/1相应减小；当负载电阻R的阻值减小

时，/2增大，则人相应增大。因此，在使用变压器时不能使变压器副线圈短路。

(3)功率：副决定原

输出功率尸2决定输入功率P1。理想变压器的输出功率与输入功率相等，即&=P|。在输入电压Ul一定的情况

下，当负载电阻R的阻值增大时，/2减小，则P2=∕2U2减小，P也将相应减小；当负载电阻R的阻值减小时，

/2增大，P2=∕202增大，则Pl也将增大。

利用以上关系可解决变压器的电压、电流、功率等问题。

2.常见情况

⑴原、副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是

R→h→P2→P∖→I∖0

⑵负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是小、

n2→U2→h~^P2-^P∖→I∖。

3.特别提醒

(1)理想变压器将电能由原线圈传给副线圈时总是“量出为入”，即用户消耗多少，原线圈就提供多少，因而输出

功率决定输入功率。

(2)可以把理想变压器的副线圈看作给用户供电的无阻电源，对负载电路进行动态分析时，可以参照直流电路动

态的分析方法。

【例5】(2022•浙江北斗星盟适应性联考)如图所示，电源输入端AB之间接一正弦交流电e=EmSin∙,Em恒定。

变压器和电源输入端之间的等效电阻为M副线圈接有如图8所示的电路，C为电容器，交流电压表和交流电

流表都是理想电表，副线圈匝数可以通过调节滑片P来改变。S断开时，灯泡Ll正常发光，S闭合后，以下说

法中正确的是（）

A∙若电源频率和滑片尸位置不变，电压表读数增大

B.若电源频率和滑片P位置不变，电流表读数增大

C.若电源频率不变，为使灯泡Ll正常发光，滑片P应向下滑动

D.若滑片位置P不变，增大电源频率，灯泡Ll变亮

【答案】B

【解析】闭合开关，副线圈总电阻减小，总电流增大，电流表读数增大，变压器输入端电压减小，电压表读

数减小，故A错误，B正确；灯泡Ll亮度减小，要使灯泡正常发光，可以使副线圈匝数增加，P上移，故C

错误；电源频率增大，电容器的容抗减小，总电流增大，变压器输入端电压减小，输出端电压也减小，灯泡Ll

变暗，故D错误。

【变式训练11（2022•河北唐山市高三期末）如图是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。如果变压器的输

入电压不变，变压器上的能量损失可以忽略，当R的滑片向下移时（）

A.电压表V2示数变小B.电压表V3示数变大

C.电流表A2示数变大D.电流表Al示数变小

【答案】C

【解析】原线圈电压不变，匝数比不变，所以副线圈电压不变，即电压表V2示数不变，A错误；当R的滑片

向下移时，有效电阻减小，则副线圈电流变大，电流表Az示数变大，根据原、副线圈电流关系，电流表Al示

数变大，C正确，D错误；副线圈电流变大，则Ko两端的电压增大，而副线圈两端的总电压不变，所以R两

端的电压减小，即电压表V3示数变小，B错误。

【针对训练2】（2022•江苏苏州市高三期末）如图甲所示电路，理想变压器原线圈输入电压如图乙所示，副线圈

电路中RO为定值电阻，R是滑动变阻器，C为耐压值为22V的电容器，所有电表均为理想电表。下列说法正

确的是（）

A.原、副线圈中磁通量变化率的最大值之比等于原、副线圈匝数比

B.原、副线圈匝数比大于10：1时，可保证电容器C不被击穿

C.滑动片P向下移时，电流表Al和A2示数均增大

D.滑动片P向下移时，电压表Vl示数不变，变压器的输出功率也不变

【答案】C

【解析】根据理想变压器的定义，原、副线圈共用同一个磁路，所以原、副线圈中磁通量变化率的最大值相

等，A错误；电容器的耐压值22V指的是最大值，若原、副线圈匝数比等于10：1时，副线圈两端电压最大

值是31.IV,高于电容器的耐压值22V,电容器C一定被击穿，当原、副线圈匝数比大于10：1时，也不能保

证电容器C不被击穿，B错误；滑动片?向下移时，滑动变阻器的阻值减小，而原、副线圈两端的电压Ui、

5保持不变，则副线圈的电流/2增大，而匝数比不变，所以原线圈的电流人也增大，故电流表Al和A2示数均

增大，变压器的输出功率8=S/2增大，C正确，D错误。

三.讲重点模型--远距离输电模型

1.输电过程示意图

电源回路输送回路用户回路

2.高压输电过程的几个电压的区别

⑴输送电压：输电线始端电压，如图中的1/2«

(2)用户电压：最终用户得到的电压，如图中的a。

(3)损失电压

①表示形式：输电线始端电压与末端电压的差值，即

∖U=Ui-Uy=hR

②形成原因：输电线上的电压损失原因是输电导线有电阻，电流通过输电线时，会在线路上产生电势降落，致

使输电线路末端的电压比起始端电压要低。

3.高压输电过程示意图

4.输电过程的几个基本关系

(1)功率关