1、第10講 恒定電流與交變電流【考綱資訊考綱資訊】電流電源的電動勢和內阻電流電源的電動勢和內阻歐姆定律閉合電路歐姆定律歐姆定律閉合電路歐姆定律電阻定律電阻定律電阻的串聯與并聯電阻的串聯與并聯電功電功率焦耳定律電功電功率焦耳定律交變電流描述交變電流的物理量和圖象交變電流描述交變電流的物理量和圖象正弦交變電流的函數表達式正弦交變電流的函數表達式電感和電容對交變電流的影響電感和電容對交變電流的影響理想變壓器理想變壓器電能的輸送電能的輸送傳感器傳感器 【考情快報考情快報】1.1.高考對該部分的考查題型以選擇題為主。恒定電流常考查電高考對該部分的考查題型以選擇題為主。恒定電流常考查電路的串并聯規律、歐姆定

2、律及電路的動態變化特點等知識；交路的串并聯規律、歐姆定律及電路的動態變化特點等知識；交變電流中交流電的產生及描述和變壓器的原理則是高考的熱點變電流中交流電的產生及描述和變壓器的原理則是高考的熱點問題。最近兩年，計算命題形式有所加強。問題。最近兩年，計算命題形式有所加強。2.2.預計預計20132013年高考仍繼續考查上述知識點。另外，還可能從以年高考仍繼續考查上述知識點。另外，還可能從以下角度組織命題：下角度組織命題：(1)(1)直流電路的能量問題，與其他相關知識結合的力學問題。直流電路的能量問題，與其他相關知識結合的力學問題。(2)(2)電功及電功率的計算問題。電功及電功率的計算問題。(3)

3、(3)遠距離輸電問題。遠距離輸電問題。【體系構建體系構建】【核心自查核心自查】一、閉合電路歐姆定律一、閉合電路歐姆定律1.1.閉合電路的電流閉合電路的電流I= I= 。2.2.閉合電路的路端電壓閉合電路的路端電壓U=_U=_，當外電阻，當外電阻R R增大時，路端電壓增大時，路端電壓U U_，用圖象表示其變化規律：，用圖象表示其變化規律：ERrE-IrE-Ir增大增大二、正弦交流電的二、正弦交流電的“四值四值”1.1.最大值最大值E Em=_=_，電容器的擊穿電壓等于對應交流電的最大值。，電容器的擊穿電壓等于對應交流電的最大值。2.2.瞬時值瞬時值NBSNBS電電 動動 勢勢 e=_ e=_ 電

4、電 壓壓 u=_ u=_ 電電 流流 i=_ i=_ E EmsintsintU UmsintsintI Imsintsint3.3.有效值有效值由電流的由電流的_來定義。計算交流電路的電功、電功率，測定來定義。計算交流電路的電功、電功率，測定交流電路的電壓、電流都是指交流電路的電壓、電流都是指_。4.4.平均值平均值平均電動勢平均電動勢 = = ，常用來計算，常用來計算_。 熱效應熱效應有效值有效值Ent通過電路的電荷量通過電路的電荷量三、變壓器和遠距離輸電三、變壓器和遠距離輸電1.1.理想變壓器的基本關系理想變壓器的基本關系功率關系功率關系 P P入入=P=P出出 頻率關系頻率關系 基基本

5、本關關系系電壓關系電壓關系電流關系電流關系 = = ，與負載、副線圈的個數無關，與負載、副線圈的個數無關 (1)(1)只有一個副線圈：只有一個副線圈： = =(2)(2)多個副線圈多個副線圈I I1n n1=_=_或或U U1I I1=_=_12nn12UU12II21nnI I2 2n n2 2+I+I3 3n n3 3+I+In nn nn nU U2 2I I2 2+U+U3 3I I3 3+U+Un nI In nf f1 1=f=f2 22.2.為減小遠距離輸電的功率損失和電壓損失，遠距離輸電采用為減小遠距離輸電的功率損失和電壓損失，遠距離輸電采用_輸電。輸電。 高壓高壓【熱點考向熱

6、點考向1 1】 直流電路的動態分析直流電路的動態分析【典題訓練典題訓練1 1】(2012(2012黃岡一模黃岡一模) )如圖所示，平行金屬板中帶如圖所示，平行金屬板中帶電質點電質點P P處于靜止狀態，不考慮電流表和電壓表對電路的影處于靜止狀態，不考慮電流表和電壓表對電路的影響，當滑動變阻器響，當滑動變阻器R R4 4的滑片向的滑片向b b端移動時，則端移動時，則( )( )A.A.電壓表讀數減小電壓表讀數減小B.B.電流表讀數減小電流表讀數減小C.C.質點質點P P向上運動向上運動D.RD.R3 3上消耗的功率逐漸增大上消耗的功率逐漸增大【解題指導解題指導】解答本題應注意以下幾點：解答本題應注

7、意以下幾點：(1)(1)明確滑片向明確滑片向b b端移動時滑動變阻器電阻的變化，進而分析總端移動時滑動變阻器電阻的變化，進而分析總電阻、總電流、路端電壓的變化。電阻、總電流、路端電壓的變化。(2)(2)根據串、并聯電路的特點和部分電路歐姆定律確定各部分根據串、并聯電路的特點和部分電路歐姆定律確定各部分電路電壓、電流、功率變化情況。電路電壓、電流、功率變化情況。(3)(3)根據金屬板間電壓的變化判斷電場、電場力的變化，確定根據金屬板間電壓的變化判斷電場、電場力的變化，確定帶電質點帶電質點P P的運動情況。的運動情況。【解析解析】選選A A。當滑動變阻器。當滑動變阻器R R4 4的滑片向的滑片向b

8、 b端移動時，端移動時，R R4 4接入電接入電路的電阻減小，外電路總電阻減小，電源輸出電流增大，平行路的電阻減小，外電路總電阻減小，電源輸出電流增大，平行金屬板兩極電壓減小，帶電質點金屬板兩極電壓減小，帶電質點P P所受電場力減小，質點所受電場力減小，質點P P將向將向下運動，選項下運動，選項C C錯誤；錯誤；R R3 3兩端電壓減小，兩端電壓減小，R R3 3中的電流減小，電流中的電流減小，電流表讀數增大，選項表讀數增大，選項B B錯誤；錯誤；R R3 3上消耗的功率逐漸減小，選項上消耗的功率逐漸減小，選項D D錯錯誤；由于誤；由于R R2 2中電流增大，中電流增大，R R2 2兩端電壓增

9、大，電壓表讀數減小，兩端電壓增大，電壓表讀數減小，所以選項所以選項A A正確。正確。【典題訓練典題訓練2 2】(2012(2012合肥一模合肥一模) )某同學做電學實驗某同學做電學實驗( (電源內阻電源內阻r r不能忽略不能忽略) )，通過改變滑動變阻器電阻大小，觀察到電壓表和，通過改變滑動變阻器電阻大小，觀察到電壓表和電流表的讀數同時變大，則他所連接的電路可能是下圖中的電流表的讀數同時變大，則他所連接的電路可能是下圖中的( )( )【解題指導解題指導】解答本題可以采用假設法和排除法，假設電路中解答本題可以采用假設法和排除法，假設電路中電壓表示數變大，分析電路中電流表示數是否變大，排除錯誤電壓

10、表示數變大，分析電路中電流表示數是否變大，排除錯誤選項，得出正確答案。選項，得出正確答案。【解析解析】選選C C。在。在A A、B B、D D圖中，電路的電壓表讀數變大，表示圖中，電路的電壓表讀數變大，表示電源電源( (或等效電源或等效電源) )的路端電壓變大，則內電壓變小，電流表的的路端電壓變大，則內電壓變小，電流表的讀數一定減小，與題目已知條件相矛盾，可排除。讀數一定減小，與題目已知條件相矛盾，可排除。C C圖中電壓圖中電壓表示數為定值電阻兩端的電壓，由歐姆定律可以判斷電流、電表示數為定值電阻兩端的電壓，由歐姆定律可以判斷電流、電壓可以同時增大，選項壓可以同時增大，選項C C正確。正確。

11、【拓展提升拓展提升】【考題透視考題透視】直流電路的動態變化分析在高考試題中是以選擇直流電路的動態變化分析在高考試題中是以選擇題形式考查的，是近年來高考的重點。往往以下列變化方式探題形式考查的，是近年來高考的重點。往往以下列變化方式探究整個電路的電流、電壓變化情況：究整個電路的電流、電壓變化情況：(1)(1)某一支路的滑動變阻器的阻值變化；某一支路的滑動變阻器的阻值變化；(2)(2)某一支路電鍵閉合、斷開或出現故障；某一支路電鍵閉合、斷開或出現故障；(3)(3)熱敏電阻或光敏電阻的阻值變化。熱敏電阻或光敏電阻的阻值變化。【借題發揮借題發揮】直流電路動態分析問題的解題方法直流電路動態分析問題的解題

12、方法1.1.程序法：閉合電路中，由于局部電阻變化或開關的通斷，引程序法：閉合電路中，由于局部電阻變化或開關的通斷，引起各部分電壓、電流或燈泡明暗發生變化，分析此類問題的基起各部分電壓、電流或燈泡明暗發生變化，分析此類問題的基本步驟：本步驟：2.2.可直接應用可直接應用“部分電路中部分電路中R R、I I、U U的關系的關系”中的兩個結論：中的兩個結論：(1)(1)任一電阻任一電阻R R阻值增大，必引起通過該電阻的電流阻值增大，必引起通過該電阻的電流I I的減小和的減小和該電阻兩端電壓該電阻兩端電壓U U的增大。即的增大。即RR (2)(2)任一電阻任一電阻R R阻值增大，必將引起與之并聯的支路

13、中電流阻值增大，必將引起與之并聯的支路中電流I I并并的增大和與之串聯的各電阻兩端電壓的增大和與之串聯的各電阻兩端電壓U U串串的減小。的減小。即即RR IUIU并串【創新預測創新預測】如圖所示，當滑動變阻器如圖所示，當滑動變阻器R R2 2的滑片的滑片P P向向左滑動時，下列說法不正確的是左滑動時，下列說法不正確的是( )( )A.A.電阻電阻R R3 3消耗的功率變大消耗的功率變大B.B.電容器電容器C C上的電荷量變大上的電荷量變大C.C.燈燈L L變暗變暗D.RD.R1 1兩端的電壓變化量的絕對值小于兩端的電壓變化量的絕對值小于R R2 2兩端的電壓變化量的絕兩端的電壓變化量的絕對值對

14、值【解題指導解題指導】解答本題時可按以下步驟進行求解：解答本題時可按以下步驟進行求解：(1)(1)首先考慮首先考慮R R2滑片向左滑動，滑片向左滑動，R R2阻值變小，電路總電阻變小，阻值變小，電路總電阻變小，總電流變大，路端電壓變小。總電流變大，路端電壓變小。(2)(2)應用串、并聯電路特點對局部電路進行分析，得出應用串、并聯電路特點對局部電路進行分析，得出R R3功率功率變小，變小，R R1電壓變大，燈泡變暗。電壓變大，燈泡變暗。(3)(3)電容器兩端的電壓與電容器兩端的電壓與R R1兩端的電壓相等。兩端的電壓相等。【解析解析】選選A A。滑動變阻器。滑動變阻器R R2 2的滑片的滑片P

15、P向左滑動時，向左滑動時，R R2 2的阻值變的阻值變小，電路中的總電流變大，路端電壓變小，通過小，電路中的總電流變大，路端電壓變小，通過R R3 3的電流變小，的電流變小，故故R R3 3消耗的功率變小，消耗的功率變小，A A錯誤；流過錯誤；流過R R1 1的電流變大，則的電流變大，則R R1 1兩端的兩端的電壓變大，即電容器兩端的電壓也變大，故電容器上電荷量變電壓變大，即電容器兩端的電壓也變大，故電容器上電荷量變大，大，B B正確；而燈正確；而燈L L兩端的電壓變小，故燈兩端的電壓變小，故燈L L變暗，變暗，C C正確；由于正確；由于路端電壓變小，故路端電壓變小，故R R1 1兩端的電壓變

16、化量的絕對值小于兩端的電壓變化量的絕對值小于R R2 2兩端的兩端的電壓變化量的絕對值，電壓變化量的絕對值，D D正確。正確。 【熱點考向熱點考向2 2】 交流電的產生和描述交流電的產生和描述【典題訓練典題訓練3 3】(2012(2012石家莊二模石家莊二模)()(多選多選) )如圖，正方形線框如圖，正方形線框abcdabcd長為長為L L，每邊電阻均為，每邊電阻均為r r，在磁感應強度為，在磁感應強度為B B的勻強磁場中的勻強磁場中繞繞cdcd軸以角速度軸以角速度轉動，轉動，c c、d d兩點與外電路相連，外電路電阻兩點與外電路相連，外電路電阻也為也為r r，則下列說法中正確的是，則下列說法

17、中正確的是( )( )A.SA.S斷開時，電壓表讀數為斷開時，電壓表讀數為B.SB.S斷開時，電壓表讀數為斷開時，電壓表讀數為C.SC.S閉合時，電流表讀數為閉合時，電流表讀數為D.SD.S閉合時，線框從圖示位置轉過過程中流閉合時，線框從圖示位置轉過過程中流 過電流表的電量過電流表的電量為為22B L222B L822B L10r22BL7r【解題指導解題指導】解答此題應明確以下幾點：解答此題應明確以下幾點：(1)(1)線框繞線框繞cdcd軸轉動產生正弦交流電，其電動勢最大值軸轉動產生正弦交流電，其電動勢最大值E Em m=BL=BL2 2。(2)(2)電壓表示數為電路中電壓的有效值，電壓表示

18、數為電路中電壓的有效值，S S斷開時，電壓表兩端斷開時，電壓表兩端的電壓為的電壓為cdcd邊上的電壓有效值。邊上的電壓有效值。(3)S(3)S閉合時，電流表的示數為流過外電路電阻閉合時，電流表的示數為流過外電路電阻r r電流的有效值，電流的有效值，而流過電流表的電量利用電流的平均值計算。而流過電流表的電量利用電流的平均值計算。【解析解析】選選B B、D D。正方形線框在磁感應強度為。正方形線框在磁感應強度為B B的勻強磁場中的勻強磁場中繞繞cdcd軸以角速度軸以角速度轉動，產生的感應電動勢最大值為轉動，產生的感應電動勢最大值為BLBL2 2，電源電動勢有效值為電源電動勢有效值為E= SE= S

19、斷開時，內電路電流斷開時，內電路電流 電壓表讀數等于電壓表讀數等于cdcd兩點之間電壓為兩點之間電壓為 選項選項B B正確，正確，A A錯誤；錯誤； S S閉合時，電路總電阻閉合時，電路總電阻為為 abab中電流為中電流為 電流表讀數為電流表讀數為選項選項C C錯誤。錯誤。S S閉合時，線框從圖示位置轉過閉合時，線框從圖示位置轉過 過程中，磁通量變化過程中，磁通量變化=BL=BL2 2，時間，時間t= t= ，產生感應，產生感應22B L2 ，2E2IB L4r8r。22UIrB L8。r7r3r22，22E2IB L7r7r。2I2B L214r ，22電動勢的平均值為電動勢的平均值為 電流

20、平均值為電流平均值為流過電流表的電流平均值為流過電流表的電流平均值為 電量為電量為q=It=q=It= 選項選項D D正確。正確。 22 BLt，24 BL7r，22 BLI7r，2BL7r，【典題訓練典題訓練4 4】(2012(2012江蘇高考江蘇高考) )某興趣小組設計了一種發電某興趣小組設計了一種發電裝置，如圖所示裝置，如圖所示. .在磁極和圓柱狀鐵芯之間形成的兩磁場區域在磁極和圓柱狀鐵芯之間形成的兩磁場區域的圓心角的圓心角均為均為 ，磁場均沿半徑方向，磁場均沿半徑方向. .匝數為匝數為N N的矩形線圈的矩形線圈abcdabcd的邊長的邊長ab=cd=ab=cd=l、bc=ad=2bc=

21、ad=2l. .線圈以角速度線圈以角速度繞中心軸勻速繞中心軸勻速轉動，轉動，bcbc和和adad邊同時進入磁場邊同時進入磁場. .在磁場中，兩條邊所經過處的在磁場中，兩條邊所經過處的磁感應強度大小均為磁感應強度大小均為B B、方向始終與兩邊的運動方向垂直、方向始終與兩邊的運動方向垂直. .線圈線圈的總電阻為的總電阻為r r，外接電阻為，外接電阻為R.R.求：求：49(1)(1)線圈切割磁感線時，感應電動勢的大小線圈切割磁感線時，感應電動勢的大小E Em m. .(2)(2)線圈切割磁感線時，線圈切割磁感線時，bcbc邊所受安培力的大小邊所受安培力的大小F.F.(3)(3)外接電阻上電流的有效值

22、外接電阻上電流的有效值I.I.【解題指導解題指導】解答本題第解答本題第(2)(2)問時可按以下思路分析：問時可按以下思路分析：【解析解析】(1)bc(1)bc、adad邊的運動速度邊的運動速度v=v=感應電動勢感應電動勢E Em m=4NB=4NBlv v解得解得E Em m=2NB=2NBl2 22l(2)(2)電流電流I Im m= =安培力安培力F=2NBIF=2NBIm ml解得解得F=F=(3)(3)一個周期內，通電時間一個周期內，通電時間t= Tt= TR R上消耗的電能上消耗的電能W= RtW= Rt且且W=IW=I2 2RTRT，解得，解得I=I=答案：答案：見解析見解析 mE

23、rR22 34N BrRl492mI24NB3(rR)l【拓展提升拓展提升】【考題透視考題透視】交變電流的產生與描述是每年高考的熱點，常以交變電流的產生與描述是每年高考的熱點，常以選擇題形式考查；考題主要考查交變電流的兩種表達方式：函選擇題形式考查；考題主要考查交變電流的兩種表達方式：函數表示法與圖象表示法，以及交流電的有效值、最大值等基本數表示法與圖象表示法，以及交流電的有效值、最大值等基本知識。高考命題一般從以下兩方面進行考查：知識。高考命題一般從以下兩方面進行考查：(1)(1)交變電流的產生、圖象、公式及相關物理量。交變電流的產生、圖象、公式及相關物理量。(2)(2)交變電流的交變電流的

24、“四值四值”的物理意義及其不同方面的應用。的物理意義及其不同方面的應用。【借題發揮借題發揮】交流電的產生及交流電的產生及“四值四值”的應用的應用1.1.交變電流的產生交變電流的產生2.2.交流電的交流電的“四值四值”的應用的應用【創新預測創新預測】1.(1.(多選多選) )如圖甲是阻值為如圖甲是阻值為5 5 的線圈與阻值為的線圈與阻值為15 15 的電阻的電阻R R構構成的回路。線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉成的回路。線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉動，產生的電動勢隨時間變化的規律如圖乙所示。則動，產生的電動勢隨時間變化的規律如圖乙所示。則( )( )A.A.電壓表的示數

25、為電壓表的示數為14.14 V14.14 VB.B.通過電阻的電流為通過電阻的電流為0.707 A0.707 AC.C.電阻電阻R R上消耗的功率為上消耗的功率為7.5 W7.5 WD.D.通過電阻的電流方向每秒變化通過電阻的電流方向每秒變化100100次次【解析解析】選選B B、C C。根據題中圖乙可知交流電的電壓有效值為。根據題中圖乙可知交流電的電壓有效值為 電壓表的示數為電壓表的示數為 15 V=7.5 V=15 V=7.5 V=10.6 V10.6 V，A A項錯誤；通過電阻的電流為項錯誤；通過電阻的電流為0.707 A0.707 A，B B項正確；電阻項正確；電阻R R上消耗的功率為

26、上消耗的功率為 C C項正確；根據交流電的特點，線圈每轉一周，項正確；根據交流電的特點，線圈每轉一周，電流方向改變兩次，則電流方向每秒變化電流方向改變兩次，則電流方向每秒變化 2=502=50次，次，D D項項錯誤。錯誤。2210 2PI R()5 1510.0420 EV10 2 V2，10 25 15210 2 2IA A5 15215 W7.5 W，2.(2.(多選多選) )某交流電源的電動勢與時間成正弦函數關系，如圖所某交流電源的電動勢與時間成正弦函數關系，如圖所示，此電源與一個示，此電源與一個R=10 R=10 的電阻構成閉合電路，不計其他電的電阻構成閉合電路，不計其他電阻，下列說法

27、正確的是阻，下列說法正確的是( )( )A.A.交變電流的周期為交變電流的周期為0.02 s0.02 sB.B.交變電流的頻率為交變電流的頻率為0.5 Hz0.5 HzC.C.交變電流的有效值為交變電流的有效值為2 A2 AD.D.交變電流的有效值為交變電流的有效值為2 A2 A【解析解析】選選A A、D D。交變電流的周期為。交變電流的周期為0.02 s0.02 s，頻率為，頻率為50 Hz50 Hz，選項選項A A正確、正確、B B錯誤。交變電流的最大值為錯誤。交變電流的最大值為2 A2 A，有效值為，有效值為2 A2 A，選項，選項C C錯誤、錯誤、D D正確。變壓器和遠距離輸電問題正確

28、。變壓器和遠距離輸電問題22【熱點考向熱點考向3 3】變壓器和遠距離輸電問題變壓器和遠距離輸電問題 【典題訓練典題訓練5 5】(2012(2012山東高考山東高考)()(多選多選) )圖甲是某燃氣爐點火圖甲是某燃氣爐點火裝置的原理圖。轉換器將直流電壓轉換為圖乙所示的正弦交變裝置的原理圖。轉換器將直流電壓轉換為圖乙所示的正弦交變電壓，并加在一理想變壓器的原線圈上，變壓器原、副線圈的電壓，并加在一理想變壓器的原線圈上，變壓器原、副線圈的匝數分別為匝數分別為n n1 1、n n2 2， 為交流電壓表。當變壓器副線圈電壓的為交流電壓表。當變壓器副線圈電壓的瞬時值大于瞬時值大于5 000 V5 000

29、V時，就會在鋼針和金屬板間引發電火花進時，就會在鋼針和金屬板間引發電火花進而點燃氣體。以下判斷正確的是而點燃氣體。以下判斷正確的是( )( )A.A.電壓表的示數等于電壓表的示數等于5 V5 VB.B.電壓表的示數等于電壓表的示數等于 V VC.C.實現點火的條件是實現點火的條件是 1 0001 000D.D.實現點火的條件是實現點火的條件是 1 0005 0005 000，所以，所以 1 0001 000，C C對，對，D D錯。錯。52222111nnUU5nn，21n5n21nn【典題訓練典題訓練6 6】(2012(2012常州二模常州二模)()(多選多選) )有一臺交流發電機有一臺交流

30、發電機E E，通過理想升壓變壓器通過理想升壓變壓器T T1 1和理想降壓變壓器和理想降壓變壓器T T2 2向遠處用戶供電，向遠處用戶供電，輸電線的總電阻為輸電線的總電阻為R R。T T1 1的輸入電壓和輸入功率分別為的輸入電壓和輸入功率分別為U U1 1和和P P1 1，它的輸出電壓和輸出功率分別為它的輸出電壓和輸出功率分別為U U2 2和和P P2 2；T T2 2的輸入電壓和輸入的輸入電壓和輸入功率分別為功率分別為U U3 3和和P P3 3，它的輸出電壓和輸出功率分別為，它的輸出電壓和輸出功率分別為U U4 4和和P P4 4。設設T T1 1的輸入電壓的輸入電壓U U1 1一定，當用戶

31、消耗的電功率變大時，有一定，當用戶消耗的電功率變大時，有( )( )A.UA.U2 2不變，不變，U U3 3變小變小B.UB.U2 2減小，減小，U U4 4變大變大C.PC.P1 1變小，變小，P P2 2變小變小D.PD.P2 2變大，變大，P P3 3變大變大【解題指導解題指導】解答此題應注意以下兩點：解答此題應注意以下兩點：(1)(1)分析電壓關系，從分析電壓關系，從U U1 1保持不變開始，保持不變開始，U U2 2不變，不變，U U3 3=U=U2 2-IR-IR，最，最后由變壓器關系確定后由變壓器關系確定U U4 4。(2)(2)分析功率關系，從分析功率關系，從P P4 4變大

32、開始，變大開始，P P3 3和和P P4 4相同，相同，P P2 2=P=P3 3+I+I2 2R R，P P1 1=P=P2 2。【解析解析】選選A A、D D。因。因U U1 1和兩線圈的匝數不變，根據和兩線圈的匝數不變，根據 得得U U2 2不變，不變，B B錯誤。根據錯誤。根據 U U損損=IR=IR，U U3 3=U=U2 2-U-U損損，因，因P P變大，變大，I I變變大，所以大，所以U U損損變大，所以降壓變壓器初級電壓變大，所以降壓變壓器初級電壓U U3 3變小，故選項變小，故選項A A正確；用戶消耗的電功率變大時，則正確；用戶消耗的電功率變大時，則P P3 3變大，從而變大

33、，從而I I變大，線路變大，線路消耗的電功率變大，由能量守恒得消耗的電功率變大，由能量守恒得P P2 2變大，所以選項變大，所以選項D D正確，正確，C C錯誤。錯誤。 1122UnUnPIU，【拓展提升拓展提升】【考題透視考題透視】本考點為每年高考的重點和熱點，常以選擇題的本考點為每年高考的重點和熱點，常以選擇題的形式考查，命題規律有以下兩點：形式考查，命題規律有以下兩點：(1)(1)多數題目與交變電流的圖象、瞬時值表達式等相結合進行多數題目與交變電流的圖象、瞬時值表達式等相結合進行綜合考查。綜合考查。(2)(2)變壓器電壓、電流及功率關系與遠距離輸電相結合進行綜變壓器電壓、電流及功率關系與

34、遠距離輸電相結合進行綜合考查。合考查。【借題發揮借題發揮】理想變壓器的動態分析技巧理想變壓器的動態分析技巧(1)(1)根據題意弄清變量和不變量。如原線圈電壓不變、原副線根據題意弄清變量和不變量。如原線圈電壓不變、原副線圈的匝數比不變，其他物理量可能隨電路的變化而發生變化。圈的匝數比不變，其他物理量可能隨電路的變化而發生變化。(2)(2)弄清動態變化過程中的決定關系。如弄清動態變化過程中的決定關系。如U U2 2由由U U1 1決定，決定，P P1 1、I I1 1由由P P2 2、I I2 2決定。決定。(3)(3)分析流程如下：分析流程如下：由由 分析分析U U2 2的情況。的情況。由由 分

35、析分析I I2 2的情況。的情況。由由P P1 1=P=P2 2=I=I2 2U U2 2判斷輸入功率的情況。判斷輸入功率的情況。由由P P1 1=I=I1 1U U1 1分析分析I I1 1的變化情況。的變化情況。 1122UnUn22UIR【創新預測創新預測】1.1.如圖所示，匝數為如圖所示，匝數為100100匝的矩形線圈匝的矩形線圈abcdabcd處于磁感應強度處于磁感應強度B= TB= T的水平勻強磁場中，線圈面積的水平勻強磁場中，線圈面積S=0.5 mS=0.5 m2 2，內阻不計。線，內阻不計。線圈繞垂直于磁場的軸以角速度圈繞垂直于磁場的軸以角速度=10 rad/s=10 rad/

36、s勻速轉動。線圈勻速轉動。線圈通過金屬滑環與理想變壓器原線圈相連，變壓器的副線圈接入通過金屬滑環與理想變壓器原線圈相連，變壓器的副線圈接入一只一只“12 V,12 W”12 V,12 W”的燈泡，燈泡正常發光，下列說法中正確的燈泡，燈泡正常發光，下列說法中正確的是的是( )( )6 225A.A.通過燈泡的交變電流的頻率是通過燈泡的交變電流的頻率是50 Hz50 HzB.B.變壓器原、副線圈匝數之比為變壓器原、副線圈匝數之比為101101C.C.矩形線圈中產生的電動勢的最大值為矩形線圈中產生的電動勢的最大值為120 V120 VD.D.若將燈泡更換為若將燈泡更換為“12 V12 V，24 W”

37、24 W”且保證其正常發光，需要增且保證其正常發光，需要增大矩形線圈的轉速大矩形線圈的轉速【解析解析】選選B B。由。由=2f=2f可得通過燈泡的交變電流的頻率是可得通過燈泡的交變電流的頻率是5 Hz5 Hz，選項，選項A A錯誤；矩形線圈在水平勻強磁場中轉動產生感應錯誤；矩形線圈在水平勻強磁場中轉動產生感應電動勢的最大值為電動勢的最大值為NBS=100NBS=100 0.50.510V=120 V10V=120 V，變壓器輸入電壓為變壓器輸入電壓為120 V120 V，由變壓器變壓公式可知，變壓器原、，由變壓器變壓公式可知，變壓器原、副線圈匝數之比為副線圈匝數之比為101101，選項，選項B

38、 B正確、正確、C C錯誤；若將燈泡更換錯誤；若將燈泡更換為為“12 V12 V，24 W24 W”且保證其正常發光，不需要增大矩形線圈且保證其正常發光，不需要增大矩形線圈的轉速，選項的轉速，選項D D錯誤。錯誤。6 22522.2.如圖所示為某小型水電站的電能輸送示意圖，如圖所示為某小型水電站的電能輸送示意圖，A A為升壓變壓為升壓變壓器，其輸入功率為器，其輸入功率為P P1 1，輸出功率為，輸出功率為P P2 2，輸出電壓為，輸出電壓為U U2 2；B B為降壓為降壓變壓器，其輸入功率為變壓器，其輸入功率為P P3 3，輸入電壓為，輸入電壓為U U3 3。A A、B B均為理想變壓均為理想

39、變壓器，輸入電流為器，輸入電流為I I，輸電線的總電阻為，輸電線的總電阻為r r，則下列關系正確的是，則下列關系正確的是 ( )( )A.UA.U2 2=U=U3 3B.UB.U2 2=U=U3 3+Ir+IrC.PC.P1 1PP2 2D.PD.P2 2=P=P3 3【解析解析】選選B B。根據高壓電路輸電的電壓關系和功率關系可知，。根據高壓電路輸電的電壓關系和功率關系可知，U U2 2=U=U3 3+Ir+Ir，P P1 1=P=P2 2，P P2 2=P=P3 3+I+I2 2r r，故，故B B項正確。項正確。 交變電流的綜合問題交變電流的綜合問題交變電流的綜合問題，涉及交流電路最大值

40、、有效值、平均值、交變電流的綜合問題，涉及交流電路最大值、有效值、平均值、瞬時值的計算，與電磁感應、安培力、閉合電路歐姆定律的綜瞬時值的計算，與電磁感應、安培力、閉合電路歐姆定律的綜合應用等。解答時應注意以下幾點：合應用等。解答時應注意以下幾點：1.1.分清交流電路最大值、有效值、平均值、瞬時值的不同計算分清交流電路最大值、有效值、平均值、瞬時值的不同計算方法和物理意義。方法和物理意義。2.2.學會將直流電路、閉合電路歐姆定律的知識應用在交流電路學會將直流電路、閉合電路歐姆定律的知識應用在交流電路中。中。3.3.掌握交流發電機問題中安培力問題、能量轉化問題的分析方掌握交流發電機問題中安培力問題

41、、能量轉化問題的分析方法。法。 【典題例證典題例證】【典例典例】(2012(2012海淀區一模海淀區一模)(15)(15分分) )如圖甲所示，長、寬分別如圖甲所示，長、寬分別為為L L1 1、L L2 2的矩形金屬線框位于豎直平面內，其匝數為的矩形金屬線框位于豎直平面內，其匝數為n n，總電阻，總電阻為為r r，可繞其豎直中心軸，可繞其豎直中心軸O O1 1O O2 2轉動。線框的兩個末端分別與兩個轉動。線框的兩個末端分別與兩個彼此絕緣的銅環彼此絕緣的銅環C C、D D焊接在一起，并通過電刷和定值電阻焊接在一起，并通過電刷和定值電阻R R相相連。線框所在空間有水平向右均勻分布的磁場，磁感應強度

42、連。線框所在空間有水平向右均勻分布的磁場，磁感應強度B B的大小隨時間的大小隨時間t t的變化關系如圖乙所示，其中的變化關系如圖乙所示，其中B B0 0、B B1 1和和t t1 1均為已均為已知。在知。在0 0t t1 1的時間內，線框保持靜止，且線框平面和磁場垂的時間內，線框保持靜止，且線框平面和磁場垂直；直；t t1 1時刻后線框在外力的驅動下開始繞其豎直中心軸以角速時刻后線框在外力的驅動下開始繞其豎直中心軸以角速度度勻速轉動。求：勻速轉動。求：(1)0(1)0t t1 1時間內通過電阻時間內通過電阻R R的電流大小；的電流大小；(2)(2)線框勻速轉動后，在轉動一周的過程中電流通過電阻

43、線框勻速轉動后，在轉動一周的過程中電流通過電阻R R產生產生的熱量；的熱量；(3)(3)線框勻速轉動后，從圖甲所示位置轉過線框勻速轉動后，從圖甲所示位置轉過9090的過程中，通的過程中，通過電阻過電阻R R的電荷量。的電荷量。【解題關鍵解題關鍵】(1)0(1)0t t1 1時間內磁場均勻變化。時間內磁場均勻變化。(2)t(2)t1 1之后線框產生正弦交變電流，根據電流的有效值計算熱之后線框產生正弦交變電流，根據電流的有效值計算熱量。量。(3)(3)根據磁通量的變化計算通過根據磁通量的變化計算通過R R的電荷量。的電荷量。【規范解答規范解答】(1)0(1)0t t1 1時間內，線框中的感應電動勢

44、時間內，線框中的感應電動勢E=E=(2(2分分) )根據閉合電路歐姆定律可知，通過電阻根據閉合電路歐姆定律可知，通過電阻R R的電流的電流I=I=(2(2分分) )12101nL LBBntt12101nL LBBERrRr t(2)(2)線框產生感應電動勢的最大值線框產生感應電動勢的最大值E Em m=nB=nB1 1L L1 1L L2 2(1(1分分) )感應電動勢的有效值感應電動勢的有效值E= nBE= nB1 1L L1 1L L2 2(1(1分分) )通過電阻通過電阻R R的電流的有效值的電流的有效值I= I= (1(1分分) )線框轉過一周所需的時間線框轉過一周所需的時間t=t=

45、(1(1分分) )此過程中，電阻此過程中，電阻R R產生的熱量產生的熱量Q=Q=(1(1分分) )221122nB L L2(Rr)222112nB L LI RtR ()Rr (3)(3)線框從圖甲所示位置轉過線框從圖甲所示位置轉過9090的過程中，的過程中，平均感應電動勢平均感應電動勢(2(2分分) )平均感應電流平均感應電流(2(2分分) )通過電阻通過電阻R R的電荷量的電荷量q=q=(2(2分分) )112nB L LEntt112nB L LIt(Rr)112nB L LI tRr 答案答案：(1)(1)(2)(2)(3) (3) 12101nL LBBRr t2112nB L L

46、R ()Rr 112nB L LRr【拓展訓練拓展訓練】1.(20121.(2012衡水二模衡水二模) )圖甲是線圈繞垂直于磁場的軸在勻強磁場圖甲是線圈繞垂直于磁場的軸在勻強磁場中勻速轉動時所產生的正弦交流電壓隨時間變化的圖象，把該中勻速轉動時所產生的正弦交流電壓隨時間變化的圖象，把該交流電壓加在圖乙中變壓器的交流電壓加在圖乙中變壓器的A A、B B兩端，已知理想變壓器原線兩端，已知理想變壓器原線圈圈和副線圈和副線圈的匝數比為的匝數比為5151，交流電流表和交流電壓表均，交流電流表和交流電壓表均為理想電表，電阻為理想電表，電阻R=1 R=1 ，其他各處電阻不計，以下說法正確，其他各處電阻不計，

47、以下說法正確的是的是( )( )A.A.在在t=0.1 st=0.1 s、0.5 s0.5 s時，穿過線圈的磁通量最大時，穿過線圈的磁通量最大B.B.線圈轉動的角速度為線圈轉動的角速度為10 rad/s10 rad/sC.C.電壓表的示數為電壓表的示數為 V VD.D.電流表的示數為電流表的示數為0.40 A0.40 A2【解析解析】選選D D。在。在t=0.1 st=0.1 s、0.5 s0.5 s時，電壓達到最大值，此時時，電壓達到最大值，此時線圈平面與磁場平行，線圈平面與磁場平行，A A錯誤；由圖甲知錯誤；由圖甲知T=0.4 sT=0.4 s，角速度，角速度 rad/srad/s，B B

48、錯誤；由錯誤；由 得輸出電壓的最大得輸出電壓的最大值為值為2 V2 V，所以電壓表示數應為，所以電壓表示數應為2 V2 V，C C錯誤；錯誤；R R中電流中電流=2 A=2 A，由變壓器的電流與匝數關系知電流表示數為，由變壓器的電流與匝數關系知電流表示數為0.40 A,D0.40 A,D正正確。確。225T0.4 s 1122UnUn2R2 VI1 2.(20122.(2012天津高考天津高考) )通過一理想變壓器通過一理想變壓器, ,經同一線路輸送相同經同一線路輸送相同的電功率的電功率P,P,原線圈的電壓原線圈的電壓U U保持不變保持不變, ,輸電線路的總電阻為輸電線路的總電阻為R R。當副

49、線圈與原線圈的匝數比為當副線圈與原線圈的匝數比為k k時時, ,線路損耗的電功率為線路損耗的電功率為P P1, ,若將若將副線圈與原線圈的匝數比提高到副線圈與原線圈的匝數比提高到nk,nk,線路損耗的電功率為線路損耗的電功率為P P2 2, ,則則P P1 1和和 分別為分別為( )( )A. A. B.B.C. C. D.D.21PPPR 1,kU n2P1() R,kUn2PR1,kU n22P1() R,kUn【解題指導解題指導】解答本題時首先計算原線圈的電流，再根據原、解答本題時首先計算原線圈的電流，再根據原、副線圈電流與匝數的關系及功率的公式計算出線路損耗的功副線圈電流與匝數的關系及

50、功率的公式計算出線路損耗的功率，并進一步求出副線圈匝數變化前后線路損耗功率的比值。率，并進一步求出副線圈匝數變化前后線路損耗功率的比值。【解析解析】選選D D。原線圈的電流為。原線圈的電流為I I1 1= = ，由于，由于P P、U U不變，故不變，故I I1 1不不變，由變，由 =k=k得得 由由 =nk=nk得得 則則 故選項故選項D D正確。正確。 PU1221InIn2212PPI R() RkU；1221InIn2222PPI R() RnkU ，221P1Pn，1.(20121.(2012成都一模成都一模) )一學校物理興趣小組用蓄電池、電動機、一學校物理興趣小組用蓄電池、電動機、

51、皮帶、自行車組裝了一輛電動車，人騎上后總質量為皮帶、自行車組裝了一輛電動車，人騎上后總質量為50 kg50 kg，假定蓄電池能提供的電壓為假定蓄電池能提供的電壓為24 V24 V，內電阻不計。當電動車在水，內電阻不計。當電動車在水平地面上以平地面上以0.8 m/s0.8 m/s的速度勻速行駛時，通過電動機的電流為的速度勻速行駛時，通過電動機的電流為5 A5 A，設車所受的阻力恒為車重的，設車所受的阻力恒為車重的0.20.2倍，忽略電動車自身的倍，忽略電動車自身的摩擦，則電動機的阻值是摩擦，則電動機的阻值是(g(g取取10 m/s10 m/s2 2)( )( )A.4.8 A.4.8 B.3.2

52、 B.3.2 C.1.6 C.1.6 D.0.4 D.0.4 【解析解析】選選C C。電動機的輸入功率。電動機的輸入功率P=UI=120 WP=UI=120 W。由于電動車勻。由于電動車勻速行駛，故電動機的輸出功率速行駛，故電動機的輸出功率P P出出=mg=mgv=80 Wv=80 W，根據，根據P-PP-P出出=I=I2 2r r，解得，解得r=1.6 ,r=1.6 ,故故C C正確。正確。2.(20122.(2012寧波二模寧波二模) )電動勢為電動勢為E E、內阻為、內阻為r r的電源與定值電阻的電源與定值電阻R R1 1、R R2 2及滑動變阻器及滑動變阻器R R連接成如圖所示的電路。

53、當滑動變阻器的連接成如圖所示的電路。當滑動變阻器的滑片由中點滑向滑片由中點滑向b b端時，下列說法正確的是端時，下列說法正確的是( )( )A.A.電壓表和電流表讀數都增大電壓表和電流表讀數都增大B.B.電壓表和電流表讀數都減小電壓表和電流表讀數都減小C.C.電壓表讀數增大，電流表讀數減小電壓表讀數增大，電流表讀數減小D.D.電壓表讀數減小，電流表讀數增大電壓表讀數減小，電流表讀數增大【解析解析】選選A A。滑片滑向。滑片滑向b b時，電阻時，電阻R R增大，回路的總電阻增大，增大，回路的總電阻增大，所以回路的總電流減小，路端電壓增大，所以電壓表的示數增所以回路的總電流減小，路端電壓增大，所以

54、電壓表的示數增大，大，R R1 1兩端電壓減小，兩端電壓減小，R R2 2兩端的電壓增大，故兩端的電壓增大，故R R2 2中的電流增大，中的電流增大，電流表示數增大，故電流表示數增大，故A A對。對。3.(20123.(2012蘇北四市二模蘇北四市二模) )如圖所示，矩形線圈如圖所示，矩形線圈abcdabcd與可變電容與可變電容器器C C、理想電流表、理想電流表A A組成閉合電路。線圈在有界勻強磁場中繞垂組成閉合電路。線圈在有界勻強磁場中繞垂直于磁場的直于磁場的bcbc邊勻速轉動，轉動的角速度邊勻速轉動，轉動的角速度=100 rad/s=100 rad/s，線圈的匝數線圈的匝數N=100N=100，邊長，邊長ab=0.2 mab=0.2 m、ad=0.4 m,ad=0.4 m,電阻不計。磁場電阻不計。磁場只分布在只分布在bcbc邊的左側，磁感應強度大小邊的左側，磁感應強度大小B= TB= T。電容器放電。電容器放電時間不計。下列說法正確的是時間不計。下列說法正確的是( )( )A.A.該線圈產生的交流電動勢峰值為該線圈產生的交流電動勢峰值為50 V50 VB.B.該線圈產生的交流電動勢有效值為該線圈產生的交流電動勢有效值為C.C.電容器的耐壓值至少為電容