第一篇　专题四　第10讲　直流电路与交变电流-2025高考物理二轮复习

电路与电磁感应专题四知识体系知识体系1.会用闭合电路欧姆定律分析电路各部分之间的相互关系。2.能利用能量守恒定律和焦耳定律分析电学中的能量转化问题。3.掌握交变电流的产生和描述、四值的特点和相关计算。4.理解变压器的原理，会分析交流电路的动态变化以及远距离输电问题。目标要求第10讲直流电路与交变电流内容索引考点三理想变压器及远距离输电问题考点二交变电流的产生与描述考点一直流电路的分析与计算专题强化练考点一直流电路的分析与计算1.闭合电路欧姆定律的三个公式(1)E=U外+U内(任意电路)；(2)E=U外+Ir(任意电路)；(3)E=I(R+r)(纯电阻电路)。2.动态电路分析的三种方法程序法串反并同法所谓“串反”，即某一电阻阻值增大(减小)时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端的电压、电功率都减小(增大)。所谓“并同”，即某一电阻阻值增大(减小)时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端的电压、电功率都增大(减小)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，使滑动变阻器接入电路的电阻最大或电阻为零去讨论3.电容器的特点(1)只有当电容器充、放电时，电容器所在支路中才会有电流，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，电容器两端的电压等于与之并联的电阻两端的电压。

(2022·江苏卷·2)如图所示，电路中灯泡均正常发光，阻值分别为R1=2Ω，R2=3Ω，R3=2Ω，R4=4Ω，电源电动势E=12V，内阻不计，四个灯泡中消耗功率最大的是A.R1

B.R2

C.R3

D.R4例1√

(多选)(2024·辽宁辽阳市一模)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R4的滑片向a端移动时，则A.电压表读数减小B.电流表读数减小C.质点P将向上运动D.R3上消耗的功率逐渐增大例2√√√由题图可知，R2与滑动变阻器R4串联后与R3并联，再与R1串联接在电源两端；电容器与R3并联；当R4的滑片向a端移动时，滑动变阻器接入电路的电阻增大，则电路中总电阻增大；由闭合电路欧姆定律可知，电路中总电流减小，路端电压增大；电路中总电流减小，则R1两端的电压减小，又路端电压增大，则并联部分的电压增大，据欧姆定律可知流过R3的电流增大；电路中总电流减小，流过R3的电流增大，则流过R2的电流减小，电流表读数减小；流过R2的电流减小，R2的电压减小，又并联部分的电压增大，则R4的电压增大，电压表读数增大，故A错误，B正确；

(2024·山东滨州市期末)如图甲所示电路，电源内阻r=1.0Ω，R1为一定值电阻，R2为一滑动变阻器，电流表、电压表均为理想电表。闭合开关，将滑动变阻器的滑片从A端逐渐滑到B端的过程中，得到R2的功率随电压表示数的变化规律如图乙，电压表示数与电流表示数的关系图像如图丙。下列说法正确的是A.电源的电动势大小为4.5VB.定值电阻R1的大小为3ΩC.图乙中Px的值为1.5WD.图丙中Ux的值为4.5V例3√

根据I-U的关系式可知R1=2

Ω，故B错误；根据I-U的关系式可知当I=0.5

A时，Ux=4.5

V则Px=UxI=2.25

W，故C错误，D正确。提炼·总结直流电路的最大功率1.当R一定时，由P=I2R知，I越大，P越大。2.当r一定、R变化时，P出随R的变化情况可通过下面两个图像进行分析。P出-R图像P出-I图像P出=EI-I2rP出-R图像P出-I图像

考点二交变电流的产生与描述

2.正弦式交流电“四值”的应用

表达式应用最大值Em=nBSω计算电容器的耐压值瞬时值e=Emsinωt计算某时刻所受安培力有效值电表的读数及计算电热、电功及保险丝的熔断电流平均值计算通过导体的电荷量

(2024·山东卷·8)如图甲所示，在-d≤x≤d，-d≤y≤d的区域中存在垂直Oxy平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场(用阴影表示磁场的区域)，边长为2d的正方形线圈与磁场边界重合。线圈以y轴为转轴匀速转动时，线圈中产生的交变电动势如图乙所示。若仅磁场的区域发生了变化，线圈中产生的电动势变为图丙所示实线部分，则变化后磁场的区域可能为例4√

√变式

考点三理想变压器及远距离输电问题1.理想变压器问题(1)三个不变：功率不变；磁通量的变化率不变；周期和频率不变。(2)决定关系：输出功率决定输入功率；输入电压决定输出电压；输出电流决定输入电流。2.远距离输电问题(1)理清三个回路

3.输电线路功率损失的四种计算方法P损=P1-P4P1为输送的功率，P4为用户得到的功率I线为输电线路上的电流，R线为输电线路总电阻ΔU为输电线路上损失的电压，不要与U2、U3相混P损=ΔU·I线

√例5√

(2024·四川泸州市二模)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3Ω、1Ω和4Ω，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、副线圈匝数的比值为A.2 B.3

C.4

D.5√例6解法一设原、副线圈的匝数比为k，原线圈的电流为I原，则有副线圈的电流为I副=kI原U副=kI原R副原线圈的电压U原=k2I原R副因为电源电压的有效值恒定，所以有IR1+k2I(R2+R3)=4R1I+4k2IR2代入数据，有3I+5k2I=12I+4k2I解得k=3，故选B。

提炼·总结

(2024·广西南宁市模拟)如图所示为某小型发电站高压输电示意图。发电机输出功率恒定，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(均为理想器材)，两互感器原、副线圈的匝数比分别为200∶1和1∶20，降压变压器原、副线圈的匝数比为200∶1，电压表的示数为220V，电流表的示数为5A，输电线路总电阻r=20Ω，则下列说法正确的是A.互感器甲是电流互感器，乙是电

压互感器B.输电线路上损耗的功率约占输电

总功率的4.5%C.用户端的电压U4为200VD.用户使用的用电设备增多，流过电流互感器的电流减小√例7互感器甲并联接入电路，所以是电压互感器，互感器乙串联接入电路中，是电流互感器，故A错误；电流表的示数为5

A，互感器乙原、副线圈的匝数比1∶20，则线路上电流I=100

A，线路上损耗的功率P损=I2r=200

kW电压表的示数为220

V，互感器甲原、副线圈的匝数比为200∶1，所以输送电压U=44

000

V，功率P=UI=4

400

kW

专题强化练题号12345678答案BDBBBBBDDC题号910答案BDA对一对答案123456789101.(多选)(2024·新课标卷·20)电动汽车制动时可利用车轮转动将其动能转换成电能储存起来。车轮转动时带动磁极绕固定的线圈旋转，在线圈中产生电流。磁极匀速转动的某瞬间，磁场方向恰与线圈平面垂直，如图所示。将两磁极间的磁场视为匀强磁场，则磁极再转过90°时，线圈中A.电流最小B.电流最大C.电流方向由P指向QD.电流方向由Q指向P√123456789保分基础练答案10√123456789答案题图中线圈处于中性面位置，当磁极再转过90°时，此时穿过线圈的磁通量为0，磁通量变化率最大，感应电动势最大，故可知电流最大；磁极转过90°时，相当于PQ逆时针转90°向下运动，由右手定则知，此时感应电流方向由Q指向P。故选B、D。102.(2024·广西卷·6)将横截面相同、材料不同的两段导体L1、L2无缝连接成一段导体，总长度为1.00m，接入图甲电路。闭合开关S，滑片P从M端滑到N端，理想电压表读数U随滑片P的滑动距离x的变化关系如图乙，则导体L1、L2的电阻率之比约为A.2∶3 B.2∶1 C.5∶3 D.1∶3√123456789答案10

123456789答案10123456789答案

√10123456789答案

10

√123456789答案10

123456789答案10理想变压器没有能量损失，原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，则原线圈的输入功率P1=PL=3

W，故D错误。123456789答案105.(2024·河北省一模)如图所示电路中，理想自耦变压器接在输出电压有效值恒定的正弦交流电源上，P1为变压器上的滑动触头，P2为滑动变阻器R的滑片，电压表和电流表均为理想电表，下列说法正确的是A.若仅将P1从M位置逆时针转到N位置，

则电压表V1示数增大B.若仅将P1从M位置逆时针转到N位置，

则电压表V2示数增大C.若仅将P2向左滑动，定值电阻R0消耗的电功率减小D.若仅将P2向左滑动，则电流表示数减小√123456789答案10123456789答案

10

123456789答案10√√123456789答案10滑动变阻器滑片向右滑动，接入电路的电阻变大，电路总电阻变大，根据闭合电路的欧姆定律可知，干路电流减小，而电流表接在干路，则电流表示数减小，故A错误；

7.(2024·广东汕头市一模)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、副线圈匝数之比为n1∶n2=1∶10，其输入电压如图乙所示，输电功率为200kW，输电线总电阻为R线=8Ω，则下列说法正确的是123456789答案10争分提能练

123456789答案√10123456789答案

10123456789答案

10

123456789答案√10

123456789答案

10√√123456789答案10

123456789答案10

123456789答案尖子生选练10.(2024·湖南卷·6)根据国家能源局统计，截止到2023年9月，我国风电装机4亿千瓦，连续13年居世界第一位，湖南在国内风电设备制造领域居于领先地位。某实验小组模拟风力发电厂输电网络供电的装置如图所示。已知发电机转子以角速度ω匀速转动，升、降压变压器均为理想变压器，输电线路上的总电阻可简化为一个定值电阻R0。当用户端接一个定值电阻