专题11恒定电流和交变电流（讲义）

专题11恒定电流与交变电流TOC\o"13"\h\u01专题网络·思维脑图 102考情分析·解密高考 103高频考点·以考定法 2 2一、直流电路的分析 2二、交流电的产生和描述 4三、变压器和远距离输电问题 4 6 8考向1：直流电路的综合分析 8考向2：交变电流的“四值”综合计算 11考向3：含变压器类问题 1304核心素养·难点突破 1405创新好题·轻松练 24新情境：与生产生活相关类 24新情境：科技创新类 28考点内容要求学习目标直流电路的分析II掌握纯电阻和非纯电阻电路的计算方法；掌握电源效率和最大输出功率的分析方法；掌握动态电路的分析方法；掌握交流电的产生和正弦电路的四值的计算方法；掌握变压器的工作原理和电能的传输能量损耗问题的分析和计算。交流电的产生和描述II变压器和远距离输电问题II一、直流电路的分析1．纯电阻电路与非纯电阻电路的比较2．电源的功率和效率问题电源总功率任意电路：P总＝EI＝P出＋P内纯电阻电路：P总＝I2（R＋r）＝eq\f(E2,R＋r)电源内部消耗的功率P内＝I2r＝P总－P出电源的输出功率任意电路：P出＝UI＝P总－P内＝EI－I2r纯电阻电路：P出＝I2R＝eq\f(E2R,（R＋r）2)＝eq\f(E2,\f(（R－r）2,R)＋4r)P出与外电阻R的关系（纯电阻电路）电源的效率任意电路：η＝eq\f(P出,P总)×100%＝eq\f(U,E)×100%纯电阻电路：η＝eq\f(R,R＋r)×100%4．直流电路动态分析的三种常用方法（1）程序法注：串联电路注意分析各部分的电压关系，并联电路注意分析各部分的电流关系。（2）“串反并同”结论法“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）。（3）极限法因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端，使所接入的电阻最大或为零去讨论。5．含容电路的分析注：一般含容电路分析的关键是用电流的定义式I＝eq\f(ΔQ,Δt)将电容的相关公式Q＝CUC和欧姆定律UR＝IR联系起来，然后结合闭合电路的知识分析。6．两点注意（1）分析闭合电路中变化电阻的功率时，可以将其他电路等效到电源内部，当变化电阻等于等效电源内阻时其功率最大，若不能等于等效电源内阻，则越接近等效电源的内阻功率越大。（2）分析非纯电阻元件（非线性元件）电路的一般方法是：先根据部分电路欧姆定律分析其他线性纯电阻电路部分的电流、电压，然后根据闭合电路欧姆定律或串并联电路的电流、电压关系分析非纯电阻元件（非线性元件）的电流、电压，或者结合题目给出的非线性元件的伏安特性曲线，通过作图法分析求解。二、交流电的产生和描述1.交流发电机线圈平面两个特殊位置的特点（1）线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ最大，eq\f(ΔΦ,Δt)＝0，e＝0，i＝0，电流方向将发生改变。（2）线圈平面与中性面垂直时，S∥B，Φ＝0，eq\f(ΔΦ,Δt)最大，e最大，i最大，电流方向不变。2．有效值的计算（1）正弦式交变电流：有效值是最大值的eq\f(1,\r(2))，即E＝eq\f(Em,\r(2))，I＝eq\f(Im,\r(2))，U＝eq\f(Um,\r(2))。（2）非正弦式交变电流有效值的计算①分段求出交变电流在一个周期内产生的热量Q交。②设交变电流的有效值为I或电压的有效值为U（也可设为直流电相应的物理量），写出同样时间内产生的焦耳热Q＝I2RT或Q＝eq\f(U2,R)T。③根据Q交＝Q列等式，计算I或U。3．正弦式交流电“四值”的应用三、变压器和远距离输电问题1．理想变压器原、副线圈基本量的关系功率关系原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，即P入＝P出电压关系原、副线圈的电压比等于匝数比，即eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，与副线圈的个数无关电流关系①只有一个副线圈时：eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)；②有多个副线圈时：由P入＝P出得U1I1＝U2I2＋U3I3＋…＋UnIn或I1n1＝I2n2＋I3n3＋…＋Innn频率关系f1＝f2，变压器不改变交流电的频率2.一般变压器动态变化问题的分析方法（1）变压器动态分析常见的两种情况①负载电阻不变，匝数比变化；②匝数比不变，负载电阻变化。（2）处理变压器动态变化问题应注意的两点①根据题意分清变量和不变量；②弄清“谁决定谁”的制约关系——电压是输入决定输出，电流和功率是输出决定输入。3．原线圈接电阻的变压器问题的分析方法（1）若原线圈与定值电阻串联，则由变压器的电流关系作为突破口确定两线圈的匝数比和线圈两端的电压关系；若原线圈与定值电阻并联，则由变压器的电压关系作为突破口确定两线圈的匝数比和线圈中的电流关系。（2）分析原线圈接电阻的变压器电路动态变化问题时，可以将变压器及副线圈两端的电路整体等效成一个电阻，然后用直流电路的规律分析原线圈电路各量的变化，进而分析副线圈电路各量的变化。定量计算时常用的二级结论为：R等效＝eq\f(U1,I1)＝eq\f(\f(n1U2,n2),\f(n2I2,n1))＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n1,n2)))eq\s\up12(2)R负载。4．解决远距离输电问题的一般思路（1）理清三个回路（2）抓住两个联系①理想的升压变压器中线圈1（匝数为n1）和线圈2（匝数为n2）中各个量间的关系是eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，P1＝P2。②理想的降压变压器中线圈3（匝数为n3）和线圈4（匝数为n4）中各个量间的关系是eq\f(U3,U4)＝eq\f(n3,n4)，eq\f(I3,I4)＝eq\f(n4,n3)，P3＝P4。（3）掌握一个守恒：能量守恒关系式P1＝P损＋P3。5．输电线路功率损失的几个表达式（1）输送功率是指升压变压器输出的功率，损失功率是指由于输电线发热而消耗的功率。两者关系：P损＝P－P′（P为输送功率，P′为用户所得功率）。（2）P损＝Ieq\o\al(2,线)R线＝eq\f(（ΔU）2,R线)，I线为输电线路上的电流，ΔU为输电线路上损失的电压，R线为输电线路电阻。（3）P损＝ΔU·I线。【典例1】（2023·北京·统考高考真题）如图所示，在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场中，固定一内部真空且内壁光滑的圆柱形薄壁绝缘管道，其轴线与磁场垂直。管道横截面半径为a，长度为l（）。带电粒子束持续以某一速度v沿轴线进入管道，粒子在磁场力作用下经过一段圆弧垂直打到管壁上，与管壁发生弹性碰撞，多次碰撞后从另一端射出，单位时间进入管道的粒子数为n，粒子电荷量为，不计粒子的重力、粒子间的相互作用，下列说法不正确的是（）A．粒子在磁场中运动的圆弧半径为a B．粒子质量为C．管道内的等效电流为 D．粒子束对管道的平均作用力大小为【答案】C【详解】A．带正电的粒子沿轴线射入，然后垂直打到管壁上，可知粒子运动的圆弧半径为r=a，故A正确，不符合题意；B．根据，可得粒子的质量，故B正确，不符合题意；，C．管道内的等效电流为，单位体积内电荷数为，则，故C错误，符合题意；D．由动量定理可得，,粒子束对管道的平均作用力大小，联立解得，故D正确，不符合题意。故选C。【典例2】（2022·江苏·高考真题）如图所示，电路中灯泡均正常发光，阻值分别为，，，，电源电动势，内阻不计，四个灯泡中消耗功率最大的是（）A． B． C． D．【答案】A【详解】由电路图可知R3与R4串联后与R2并联，再与R1串联。并联电路部分的等效电阻为由闭合电路欧姆定律可知，干路电流即经过R1的电流为并联部分各支路电流大小与电阻成反比，则，四个灯泡的实际功率分别为，，，，故四个灯泡中功率最大的是R1。故选A。【典例3】（2023·海南·统考高考真题）如图所示电路，已知电源电动势为E，内阻不计，电容器电容为C，闭合开关K，待电路稳定后，电容器上电荷量为（

）A．CE B． C． D．【答案】C【详解】电路稳定后，由于电源内阻不计，则整个回路可看成3R、2R的串联部分与R、4R的串联部分并联，若取电源负极为零电势点，则电容器上极板的电势为电容器下极板的电势为,则电容两端的电压，则电容器上的电荷量为故选C。【典例4】（2023·山东·统考高考真题）某节能储能输电网络如图所示，发电机的输出电压U1=250V，输出功率500kW。降压变压器的匝数比n3：n4=50：1，输电线总电阻R=62.5Ω。其余线路电阻不计，用户端电压U4=220V，功率88kW，所有变压器均为理想变压器。下列说法正确的是（

）A．发电机的输出电流为368A B．输电线上损失的功率为4.8kWC．输送给储能站的功率为408kW D．升压变压器的匝数比n1：n2=1：44【答案】C【详解】A．由题知，发电机的输出电压U1=250V，输出功率500kW，则有，A错误；BD．由题知，用户端电压U4=220V，功率88kW，则有，P′=U4I4，联立解得：I4=400A，I3=8A，U3=11000V则输电线上损失的功率为P损=I32R=4kW，且U2=U3＋I3R=11500V，再根据，解得，，BD错误；C．根据理想变压器无功率损失有P=U2I3＋P储，代入数据有：P储=408kW,C正确。故选C。考向1：直流电路的综合分析1．（2023·江苏徐州·校考模拟预测）如图所示，固定在水平面上的足够长的光滑平行直导轨处于垂直平面向下的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B。一端连接着一个电容器和电源，电容为C，电源电动势为E。导轨上放着一根质量为m，长度为L与导轨间距相同，有固定阻值的均匀导体棒。与电容器连接的单刀双掷开关先与左边闭合，待充电结束后，某时刻与右边闭合，随后导体棒在运动的过程中始终与导轨接触良好，不计其他位置的电阻，求：（1）判断导体棒运动规律，求出稳定后的最大速度v；（2）稳定后电容器所带电量Q。【答案】（1）；（2）【详解】（1）电容器充电完毕，稳定时，电容器极板间电压由电容的定义式，，解得，所以金属棒ab先做加速运动，接着做匀速运动，由法拉第电磁感应定律得，此时电容器两极板间电压为电容器带电量为Q，电容器电量减少，Δt时间内流经金属棒电流，对金属棒ab，由动量定理得，，解得（2）由（1）代入可得，2．（2023·湖北·模拟预测）如图所示，半径为r=1m的光滑金属圆环固定在水平面内，垂直于环面的匀强磁场的磁感应强度大小为B=4.0T，一金属棒OA在外力作用下绕O轴以角速度ω=8rad/s沿逆时针方向匀速转动，金属环和导线电阻均不计，金属棒OA的电阻r0=2Ω，电阻R1=20Ω，R2=40Ω，R3=10Ω，R4=60Ω电容器的电容C=4μF。闭合开关S，电路稳定后，求：（1）通过金属棒OA的电流大小和方向；（2）从断开开关S到电路稳定这一过程中通过R3的电荷量。（结果保留两位有效数字）【答案】（1）0.5A，方向由O到A；（2）【详解】（1）由右手定则判定通过金属棒OA的电流方向是由O到A，金属棒OA中产生的感应电动势大小为，解得E＝16VS闭合时的等效电路如图所示由闭合电路欧姆定律，得联立解得（2）S断开前，电路路端电压为电阻R1两端电压为电容器的电荷量为上极板带正电，下极板带负电，S断开时的等效电路如图所示，电容器两端的电压为电阻R2两端的电压U2，则电容器的电荷量为上极板带负电，下极板带正电通过电流表的电荷量为联立解得考向2：交变电流的“四值”综合计算3．（2024·湖北十堰·统考一模）图甲所示的装置是斯特林发电机，其工作原理图可以简化为图乙。已知矩形导线框的匝数为N，面积为S，处在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，矩形导线框以角速度ω绕垂直磁场方向的轴匀速转动，线框与理想变压器原线圈相连。理想变压器原、副线圈的匝数比为1：4，图示时刻线框平面与磁感线垂直并以此时刻为计时起点，为定值电阻，R为滑动变阻器，交流电压表①、②均视为理想电表，不计线框的电阻。下列说法正确的是（）A．线框从图示位置开始转过的过程中，产生的平均电动势为B．线框从图示位置开始转过时，电压表V1的示数为C．滑动变阻器的滑片向d端滑动的过程中，电压表V2的示数始终为2NBSωD．滑动变阻器的滑片向c端滑动的过程中，的发热功率增大【答案】B【详解】A．线框从题中图示位置开始转过的过程中，磁通量的变化量而产生的平均电动势，又因为，解得，故A错误；BC．矩形线框在转动过程中产生的感应电动势的最大值则原线圈的电压即电压表V1的示数再根据原、副线圈电压比与匝数比的关系有则副线圈的电压即电压表V2的示数，与副线圈中电阻的变化无关。故B正确，C错误；D．根据以上分析知，原线圈的电压没有发生改变，则副线圈的电压也不会改变，在滑动变阻器的滑片向c端滑动的过程中，接入电路中的电阻增大，根据副线圈回路的电流减小，的发热功率，可知R1的发热功率减小。故D错误。故选B。4．（2023·浙江·慈溪中学校联考模拟预测）在匀强磁场中有一不计电阻的矩形线圈，绕垂直磁场的轴匀速转动，产生如图甲所示的正弦交流电，把该交流电接在图乙中理想变压器的A、B两端，电压表和电流表均为理想电表，为热敏电阻（温度升高，阻值减小），R为定值电阻。下列说法正确的是（）A．变压器原线圈两端电压的瞬时表达式为B．在t=0.01s时，穿过该矩形线圈的磁通量为零C．Rt处温度升高时，电压表V1、V2的示数之比不变D．Rt处温度升高时，电流表示数变大，变压器输入功率变大【答案】D【详解】A．矩形线圈绕垂直磁场的轴匀速转动的周期为，则角速度为变压器原线圈两端电压的瞬时表达式为，故A错误；B．在t=0.01s时，线圈内磁通量变化率为零，穿过该矩形线圈的磁通量最大，不为零，故B错误；C．Rt处温度升高时，Rt阻值减小，总电阻减小，变压器原副线圈匝数比不变，则副线圈两端电压不变，副线圈总电流增大，电阻两端电压增大，热敏电阻Rt两端的电压减小，电压表V2的示数减小，电压表V1为原线圈两端电压，保持不变，则Rt处温度升高时，电压表V1、V2的示数之比增大，故C错误；D．Rt处温度升高时，Rt阻值减小，总电阻减小，副线圈总电流增大，电流表示数变大，变压器输出功率变大，由于变压器输入功率等于输出功率，则变压器输入功率变大，故D正确。故选D。考向3：含变压器类问题5．（2024·广西南宁·南宁三中校联考模拟预测）如图为某小型发电站高压输电示意图，变压器均为理想变压器。在输电线路的起始端接入甲、乙两个互感器，两互感器原、副线圈的匝数比分别为100：1和1：10.互感器中，电压表的示数为220V，电流表的示数为4A，输电线路总电阻r=20Ω，则下列说法正确的是（）A．甲是电流互感器，乙是电压互感器B．输电线路上损耗的功率为32kWC．用户得到的电功率为858kWD．若用户用电设备增多，则升压变压器输出电压U2和降压变压器输入电压U3均变大【答案】B【详解】A．由图示可知，甲并联在电路中是电压互感器，乙串联在电路中是电流互感器，故A错误；B．由变压器的变压比可知，，代入数据解得U2=22000V由变压器的电流比可知，代入数据解得输电电流，I=40A线路上损耗的电功率P损=I2r=402×20W=32000W=32kW理想变压器输入功率等于输出功率，发电机的输出功率P发电机=P输电=U2I=22000×40W=880000W=880kW用户得到的电功率为848kW，故C错误，B正确；D．用户使用的用电设备越多，用户电流增大，输电电流变大，输电导线损失的电压增大，降压变压器输入电压减小，降压变压器输入电压U3变小，故D错误。故选B。6．（2024·重庆沙坪坝·重庆八中校考一模）如图，矩形线框ABCD的匝数为N，面积为S，线框所处匀强磁场的磁感应强度大小为B。线框从图示位置开始绕轴OO以恒定的角速度沿逆时针方向转动，线框通过两个电刷与外电路连接。外电路中理想变压器原、副线圈的匝数比为k：1，定值电阻R1＝R，R2＝2R，忽略其余电阻。则（）A．图示位置，线框的磁通量大小为NBS B．图示位置，线框的感应电动势大小为NBSωC．流过R1、R2的电流之比为2k：1 D．线框的输出功率为【答案】C【详解】A．图示位置，线框的磁通量大小为BS，选项A错误；B．图示位置，线框的磁通量最大，则磁通量的变化率为零，则此时的感应电动势大小为零，选项B错误；C．根据，则流过R1、R2的电流之比为，选项C正确；D．线框产生的感应电动势最大值，有效值则电阻R1的电流，则R2的电流为线框的输出功率等于两电阻消耗的功率之和为，选项D错误。故选C。一、单选题1．（2024·四川甘孜·统考一模）在如图所示的电路中，定值电阻，，电容器的电容，电源的电动势，内阻不计，当开关闭合电流达到稳定时，处在电容器中间带电量的油滴恰好保持静止，当开关闭合后，则以下判断正确的是（）A．电容器上极板是高电势点 B．带电油滴加速向上运动C．两点的电势差 D．通过的电量【答案】D【详解】AB．设电源负极电势为零，当开关闭合前，电阻R5中没有电流，电容器两端的电压等于电阻R2两端的电压，可知，且a端电势高，电容器内部的粒子带负电荷，当开关闭合后，a端电势b端电势，电容器下极板电势高，上极板电势低，由于液滴带负电，将加速向下运动，A、B错误；C．开关闭合后，a、b两点间的电势差，C错误；D．开关闭合前，电容器的带电量开关闭合后，电容器的带电量由于开关闭合前上极板电势高，开关闭合后，下极板电势高，因此通过的电量D正确。故选D。2．（2023·福建厦门·厦门一中校考三模）在如图所示电路中，电压表和电流表均视为理想电表，电源内阻不可忽略。闭合电键S，将滑动变阻器滑片P缓慢向左移动过程中，灯泡的电阻恒定不变，电压表示数变化量的绝对值为，电流表示数变化量的绝对值为，则下列判断正确的是（）A．灯泡变亮 B．电容器的带电量变大C．电源的效率可能减小 D．变大【答案】B【详解】A．滑片P左移，滑动变阻器的阻值变大，电路中总电阻变大，由闭合电路欧姆定律可知，即干路电流变小，灯泡位于干路上，通过的电流变小，则，小灯泡的功率变小，亮度变暗，故A错误；B．电容器直接连在电源两端，电压等于路端电压，由闭合电路欧姆定律可知，即路端电压变大，对电容器有，故电容器的带电量增大，故B正确；C．电源的效率与外电路电阻成正比，滑动变阻器电阻变大，外电路总电阻变大，故电源效率提高，故C错误；D．由闭合电路欧姆定律可知，变化前后分别满足，联立可知，即的值不变，故D错误。故选B。3．（2023·山东青岛·统考模拟预测）如图所示电路图，电源电动势E=3V，内阻r=1Ω，电阻箱初始电阻值R1=3Ω，定值电阻R2=2Ω，R3=1Ω，电容器电容C=6μF。当开关S闭合时，电容器内的带电微粒恰好处于静止状态。下列说法正确的是（）A．当电阻箱R1变大时，带电微粒将向下加速运动B．当开关S由闭合到断开时，电容器上的电荷量增加了C．将电容器两极板距离增大时，流过电流表的电流方向从b到aD．R1增大时，R1上的功率一定减小【答案】D【详解】A．当开关S闭合时，电容器内的带电微粒恰好处于静止状态，则当电阻箱R1变大时,根据“串反并同”，两端的电压变大，电容器的电压变大，根据，可知增大，粒子向上加速运动，A错误；B．开关S闭合时，干路电流为路端电压为流过电阻的电流为电容器两端的电压为电容器所带电荷量为开关S断开时，流过电阻的电流为电容器两端的电压为电容器所带电荷量为电容器上的电荷量增加量为，B错误；C．将电容器两极板距离增大时，根据可知，电容器的电容减小，根据可知电容器带电量减小，电容器放电，又因为下极板带负电，所以流过电流表的电流方向从a到b，C错误；D．电路的外电阻为因为，根据电源的输出功率与外电阻的关系，如图可知，当增大时，电源的输出功率减小，根据根据“串反并同”，可知路端电压是增大的，、串联支路的功率在增大，所以R1上的功率一定减小，D正确。故选D。4．（2024·广东茂名·统考一模）如图（a）所示的智能机器人广泛应用于酒店、医院等场所.机器人内电池的容量为，负载时正常工作电流约为，电池容量低于20%时不能正常工作，此时需要用充电器对其进行充电，充电器的输入电压如图（b）所示.下列说法正确的是（

）A．充电器的输入电流频率为B．充电器的输入电压瞬时表达式为C．机器人充满电后电池的电量为D．机器人充满电后，负载时大约可以持续正常工作【答案】D【详解】A．由图可知交变电压的周期为，根据，可知电流频率为，故A错误；B．由图可知周期为0.02s，则角频率为，充电器的输入电压的瞬时值表达式为，故B错误；CD．机器人充满电后电池的电量，正常工作可用电量为，由，可知负载时大约可以持续工作4h，故C错误，D正确。故选D。二、多选题5．（2023·四川成都·石室中学校考模拟预测）很多人喜欢到健身房骑车锻炼，某同学根据所学知识设计了一个发电测速装置，如图所示，自行车后轮置于垂直车身平面向里的匀强磁场中，后轮圆形金属盘在磁场中转动时，可等效成一导体棒绕圆盘中心O转动。已知磁感应强度，圆盘半径圆盘电阻不计，导线通过电刷分别与后轮外边缘和圆心O相连，导线两端a、b间接一阻值的小灯泡。后轮匀速转动时，用电压表测得a、b间电压，则（）A．每小时经过小灯泡的电荷量为7.200C B．电压表的负接线柱应与b相接C．该自行车后轮边缘的线速度大小为4m/s D．后轮匀速转动10min产生的电能为120J【答案】CD【详解】A．经过小灯泡的电流每小时经过小灯泡的电荷量，故A错误；B．由右手定则可知，圆盘中心是等效电源的正极，b点应与电压表的正接线柱连接，故B错误；C．由，得该自行车后轮边缘的线速度大小，故C正确；D．电能，故D正确。故选CD。6．（2023·湖南永州·统考二模）如图所示，发电机矩形线框面积为S，线框匝数为N，线框所处磁场可视为匀强磁场，磁感应强度大小为B，线框从图示位置开始绕轴以恒定的角速度ω沿顺时针方向转动，线框输出端接有换向器（换向器的作用是当线框转过平衡位置时，会自动改变电路中电流方向，将交流电变为直流电），通过电刷和外电路连接。定值电阻、的阻值均为R，两电阻间接有理想变压器，原、副线圈的匝数比为2:1，忽略线框以及导线电阻。下列说法正确的是（）A．图示位置线框产生的电动势为 B．两端电压的有效值为C．发电机的输出功率为 D．转动一圈过程，通过的电荷量为【答案】BC【详解】A．图示位置，线框平面与磁场垂直，磁通量最大，磁通量变化率最小，线框产生的电动势0，故A错误；B．线框转动产生的感应电动势的最大值为R1与原线圈并联，两端电压相同，则有效值为所以两端电压的有效值为，故B正确；C．发电机的输出功率为，故C正确；D．通过副线圈的电流则通过原线圈的电流则原线圈的电阻4R，总电阻为转动一圈过程，产生的平均感应电动势平均感应电流穿过线框的电量通过的电荷量为，故D错误。故选BC。7．（2024·安徽·校联考模拟预测）如图所示，理想变压器原线圈、端接入电压恒定的正弦交流电，为定值电阻，，滑动变阻器的最大阻值为，电流表和电压表均为理想电表.在变阻器滑片从左端向右端缓慢移动的过程中，下列说法正确的是（

）A．电流表A1示数减小 B．电流表A2示数增大C．电压表表V1示数增大 D．电压表V2示数减小【答案】AC【详解】A．设滑动变阻器右侧阻值为，则副线圈两端总电阻为变阻器滑片从左端向右端缓慢移动的过程中，减小，即副线圈两端总电阻增大，由原线圈两端等效电阻，可知等效电阻也增大，由闭合电路欧姆定律知原线圈中电流减小，故A正确；B．由于，则副线圈电流也减小，故B错误；C．原线圈输入电压，则电压表V1示数增大，故C正确；D．由于，可知电压表V2示数变大，故D错误。故选AC。8．（2023·云南昭通·统考模拟预测）如图所示，理想变压器原副线圈匝数比为，原线圈两端的电压随时间的变化规律为，、、均为理想电流表，为理想二极管，是滑动变阻器，定值电阻，，则（）A．电流表的示数为B．电流表的示数为C．滑动变阻器的滑片向上滑动时，电流表的示数将变小D．滑动变阻器的滑片向下滑动时，变压器输入功率减小【答案】AC【详解】A．原线圈两端电压的有效值为根据电压匝数关系有，解得因为与理想二极管串联，由于理想二极管的单向导电性，导致正弦波形只有一半通过，根据有效值定义有，解得电流表的示数为，故正确；B．结合上述可知，电流表的示数为，故错误；C．滑动变阻器的滑片向上滑动，其接入电阻值变大，由于副线圈两端的电压不变，则副线圈总电流变小，根据，可知，原线圈中电流减小，即，电流表的示数变小，故正确；D．滑动变阻器的滑片向下滑动，其接入电阻值变小，由于副线圈两端的电压不变，则副线圈总电流变大，即理想变压器的输出功率变大，可知变压器输入功率变大，故D错误。故选AC。9．（2024·河南·项城市第一高级中学校考模拟预测）某节能储能输电网络如图所示，发电机的输出电压，输出功率。降压变压器的匝数比，输电线总电阻。其余线路电阻不计，用户端电压，功率，所有变压器均为理想变压器。则下列数值正确的是（）A．发电机的输出电流为 B．输电线上损失的功率为C．输送给储能站的功率为 D．升压变压器的匝数比【答案】AD【详解】A．由题知，发电机的输出电压因为输出功率，则有，故A正确；BD．由题知，用户端电压因为功率，则有，解得，则输电线上损失的功率为且再根据，解得故B错误，D正确；C．根据理想变压器无功率损失有，解得，故C错误。故选AD。三、解答题10．（2023·浙江·校联考一模）现有一种利用电磁感应原理测血栓的传感器，该传感器部分的构成如下图，激励线圈和反馈线圈分别装在两个圆盘上，两圆盘圆心在同一竖直线上，如图甲。转盘固定，其边缘围绕一组环形的激励线圈，内部铺装有许多点状磁感应强度传感器。转盘可转动，内部单匝反馈线圈为“三叶式”，如图乙所示。该传感器工作原理：当检测部位放入两圆盘之间时，有血栓部位将导致反馈线圈所在圆盘对应区域磁感应强度发生变化，反馈线圈以角速度转动时将产生感应电流，感应电流产生的磁场将导致磁传感器所在处的耦合磁场磁感应强度发生变化，从而确定血栓所在位置和大小。某次模拟测试时，放入半径为的扇形模拟血栓块，使得两圆盘之间对应区域磁感应强度为零。若反馈线圈处磁感应强度与激励线圈的电流关系为，反馈线圈单位长度的电阻为，线圈内圈半径为，外圈半径（相关数学知识：，当时，）（1）若激励线圈接的恒定电流，取，求转动过程中反馈线圈所产生的电流大小；（2）若反馈线圈不转动，模拟血栓块恰好与其中一叶片重叠，当激励线圈接的交流电时，反馈线圈所产生的感应电动势；（3）求（2）中单位时间内反馈线圈产生的热量。【答案】（1）1A；（2）；（3）【详解】（1）反馈线圈产生的电动势为反馈线圈的电阻为，则（2）由题可知反馈线圈有磁场覆盖的面积为则由法拉第电磁感应定律可得，其中故可得反馈线圈产生的感应电动势为（3）由第二小问可知，励磁线圈在反馈线圈产生感应电动势为分析可知其为交流电，则有效值为，则反馈线圈的电阻为根据，联立解得单位时间内反馈线圈产生的热量为新情境：与生产生活相关类1．（多选）（2024·广东佛山·统考一模）有“海上充电宝”之称的南鲲号是一个利用海浪发电的大型海上电站，其发电原理是海浪带动浪板上下摆动，从而驱动发电机转子转动，其中浪板和转子的链接装置使转子只能单方向转动。若转子带动线圈如下图逆时针转动，并向外输出电流，则下列说法正确的是（）A．线圈转动到如图所示位置时穿过线圈的磁通量最大B．线圈转动到如图所示位置时端电势低于端电势C．线圈转动到如图所示位置时其靠近极的导线框受到的安培力方向向上D．该发电机单位时间内能输出的最大电能与浪板面积的大小有关【答案】CD【详解】A．线圈转动到如图所示位置时穿过线圈的磁通量最小，故A错误；B．根据右手定则可知此时线圈内部电流从b到a，则线圈转动到如图所示位置时端电势高于端电势，故B错误；C．线圈转动到如图所示位置时其靠近N极的导线框的电流流向a端，则根据左手定则可知，线圈转动到如图所示位置时其靠近极的导线框受到的安培力方向向上，故C正确；D．浪板面积越大，则带动线圈转动的角速度越大，则发电机单位时间内能输出的最大电能越大，故D正确。故选CD。2．（2023·四川眉山·统考一模）某同学设计的水量计原理如图（a）所示：电源（E＝3V，r＝0.5Ω）；电压表V（量程3V，内阻约3kΩ）；定值电阻（）；滑动变阻器R（用长3m、横截面积且涂有绝缘漆的金属丝紧密缠绕在圆柱形瓷筒上，使用前刮掉与滑片P接触部分的绝缘漆），图（b）所示为备选金属丝及其参数。两根相同弹簧的形变始终在弹性限度内，容器中无水时，滑片P在上端a。下列分析正确的是（

）三种材料在20℃时的电阻率材料铜铝镍铬合金图（b）A．金属丝可选铜丝 B．V表的示数范围约为0～2.7VC．V表的示数U与水的质量m成正比D．若将V表刻度盘转换为水的质量刻度盘，则刻度是不均匀的【答案】C【详解】A．根据电阻定律，铜丝的电阻为，可知铜丝的电阻过小，电压表示数变化不明显，金属丝不可选用铜丝，故A错误；B．由A分析可知，金属丝应选用镍铬合金，镍铬合金的电阻为V表的示数最大值为，故V表的示数范围约为0～2.5V，故B错误；CD．设容器中加水后，每根弹簧的下降的距离为，根据平衡条件可得，V表的示数为，则，故V表的示数U与水的质量m成正比，若将V表刻度盘转换为水的质量刻度盘，则刻度是均匀的，故C正确，D错误。故选C。3．（多选）（2023·河北衡水·河北武邑中学校考三模）交警部门所用酒驾检测仪中的“电子鼻子”是氧化锡半导体，它是一种气敏电阻，吸附酒精气体后表面能态会发生改变，从而引起电阻率发生变化。的阻值随酒精气体浓度的变化曲线如图甲，图乙是含有气敏电阻的电路。图中电源内阻很小，可忽略不计。当吸附酒精气体浓度升高时（）A．灯泡L两端电压增大 B．中的电流增大C．电源E的总功率增大 D．消耗的功率减小【答案】AD【详解】由图可知，当吸附酒精气体浓度升高时阻值变大，电路总电阻变大，总电流减小，中的电流减小；根据P=EI可知，电源总功率减小；电阻R1和R2上电压减小，灯泡L上电压和电流均变大，则R0上电流减小，则消耗的功率减小，选项AD正确，BC错误。故选AD。4．（2023·四川成都·统考一模）图示为一种自动测定油箱内油面高度的装置，装置中金属杠杆的一端接浮标（浮标与杠杆绝缘），另一端的触点P接滑动变阻器R，油量表由电流表改装而成。当汽车加油时，油箱内油面上升过程中，下列说法正确的是（）A．电路中电流减小 B．两端电压减小C．整个电路消耗的功率增大 D．电源输出功率一定增大【答案】C【详解】A．当汽车加油时油箱内油面上升时，通过浮球和杠杆使触点P向下滑动，滑动变阻器R接入电路的电阻变小，整个电路的总电阻变小，电路中的电流变大，故A错误；B．两端电压，由于电路中的电流变大，所以两端电压升高，故B错误；C．整个电路消耗的功率，由于电路中的电流变大，所以整个电路消耗的功率增大，故C正确；D．电源输出功率，当时，电源输出功率最大，因不知道电路中各个电阻的大小关系，所以无法判断电源输出功率的变化，故D错误。故选C。5．（多选）（2024·陕西商洛·统考二模）我国远距离特高压输电技术日趋成熟，因其能减少损耗、效能高，所以日渐成为经济、安全、高效的送电方式。某远距离输电示意图如图所示，发电机输出的正弦交流电压的有效值、输电线的电阻和理想变压器的匝数均不变，且，当用户数量增加后，下列表述正确的是（）A．用户的总电阻减小B．输电线的损耗功率减小C．升压变压器原线圈电压的有效值大于降压变压器副线圈电压的有效值D．用户端变化的功率等于升压变压器变化的功率【答案】AC【详解】A．因为用户是并联关系，所以用户数量增加后，根据并联电阻的特点可知，用户的总电阻减小，故A正确；B．用户数量增加后，用户消耗的总电功率增加，所以降压变压器副线圈中的电流增加，根据可知输电线中的电流增大，所以输电线的损耗功率，增大，故B错误；C．根据变压器的匝数与电压的关系有，可得由，，联立可得，所以，故C正确；D．由于用户消耗的总电功率增加，输电线路上的电流增大，输电线损失的功率变大，所以用户端变化的功率小于升压变压器变化的功率，故D错误。故选AC。。新情境：科技创新类6．（2023·全国·校联考一模）如图所示，一块均匀的长方体金属导体，上下厚度为，当给导体的上下表面加上电压时，流过导体的电流为，当给导体的前后表面加上电压时，流过导体的电流为，当给导体的左右表面加上电压时，流过导体的电流为，下列说法正确的是（）A．AC的长度为4L B．AD的长度为6LC．导体的体积为 D．导体的电阻率为【答案】D【详解】AB．设AC的长度为x、AD的长度为y，设导体的电阻率为，根据电阻定律以及欧姆定律，，联立可得则有，，，解得，，故AB错误；C．导体的体积为，故C错误；D．由，，，解得，故D正确。故选D。7．（2024·重庆沙坪坝·重庆八中校考一模）如图甲是我国自行研制的CPU“龙芯”系列。图乙中，R1和R2是两个材料相同、厚度相同、表面为正方形的芯片内部电阻，R1的表面边长为R2的两倍。现给R1、R2通以相同的电流I，则R1与R2相比（）A．两端电压 B．电功率 C．电阻率 D．相同时间内产生的焦耳热【答案】B【详解】设电阻的厚度为，其正方形的边长为，根据电阻定律可得由于材料相同，电阻率相同，且厚度相同，可见电阻值的大小仅与材料和厚度有关，与尺寸大小无关，则有，给、通以相同的电流，根据，，可得，，根据，可知、在相同时间内产生的焦耳热，，故选B。8．（多选）（2024·福建·统考一模）如图甲所示，位于敦煌的“超级镜子电站”是全球最高、聚光面积最大的熔盐塔式光热电站，吸收光能后利用熔盐储换热系统实现24小时连续发电。发电站输出正弦交流电的功率为，电压为，利用图乙所示电路进行远距离输电，均为理想变压器。已知输电线总电阻为，输电线上损失的功率为，次级变电站两端的电压为，则（

）A．该发电站每天接收到的光能为 B．输电线上的电流C．变压器原副线圈的匝数比为 D．变压器原副线圈的匝数比为【答案】BC【详解】A．该发电站每天发出的电能为，光能转化成电能的效率等未知，无法求出接收的光能，故A错误；B．由，可得输电线上的电流，故B正确；C．发电站输出正弦交流电的电流为由，可得，故C正确；D．变压器的输出功率，可得所以变压器原副