專題11恒定電流與交變電流TOC\o"13"\h\u01專題網(wǎng)絡(luò)·思維腦圖 102考情分析·解密高考 103高頻考點·以考定法 2 2一、直流電路的分析 2二、交流電的產(chǎn)生和描述 4三、變壓器和遠(yuǎn)距離輸電問題 4 6 8考向1：直流電路的綜合分析 8考向2：交變電流的“四值”綜合計算 11考向3：含變壓器類問題 1304核心素養(yǎng)·難點突破 1405創(chuàng)新好題·輕松練 24新情境：與生產(chǎn)生活相關(guān)類 24新情境：科技創(chuàng)新類 28考點內(nèi)容要求學(xué)習(xí)目標(biāo)直流電路的分析II掌握純電阻和非純電阻電路的計算方法；掌握電源效率和最大輸出功率的分析方法；掌握動態(tài)電路的分析方法；掌握交流電的產(chǎn)生和正弦電路的四值的計算方法；掌握變壓器的工作原理和電能的傳輸能量損耗問題的分析和計算。交流電的產(chǎn)生和描述II變壓器和遠(yuǎn)距離輸電問題II一、直流電路的分析1．純電阻電路與非純電阻電路的比較2．電源的功率和效率問題電源總功率任意電路：P總＝EI＝P出＋P內(nèi)純電阻電路：P總＝I2（R＋r）＝eq\f(E2,R＋r)電源內(nèi)部消耗的功率P內(nèi)＝I2r＝P總－P出電源的輸出功率任意電路：P出＝UI＝P總－P內(nèi)＝EI－I2r純電阻電路：P出＝I2R＝eq\f(E2R,（R＋r）2)＝eq\f(E2,\f(（R－r）2,R)＋4r)P出與外電阻R的關(guān)系（純電阻電路）電源的效率任意電路：η＝eq\f(P出,P總)×100%＝eq\f(U,E)×100%純電阻電路：η＝eq\f(R,R＋r)×100%4．直流電路動態(tài)分析的三種常用方法（1）程序法注：串聯(lián)電路注意分析各部分的電壓關(guān)系，并聯(lián)電路注意分析各部分的電流關(guān)系。（2）“串反并同”結(jié)論法“串反”：指某一電阻增大（減小）時，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小（增大）。“并同”：指某一電阻增大（減小）時，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大（減小）。（3）極限法因滑動變阻器滑片滑動引起電路變化的問題，可將滑動變阻器的滑片分別滑至兩個極端，使所接入的電阻最大或為零去討論。5．含容電路的分析注：一般含容電路分析的關(guān)鍵是用電流的定義式I＝eq\f(ΔQ,Δt)將電容的相關(guān)公式Q＝CUC和歐姆定律UR＝IR聯(lián)系起來，然后結(jié)合閉合電路的知識分析。6．兩點注意（1）分析閉合電路中變化電阻的功率時，可以將其他電路等效到電源內(nèi)部，當(dāng)變化電阻等于等效電源內(nèi)阻時其功率最大，若不能等于等效電源內(nèi)阻，則越接近等效電源的內(nèi)阻功率越大。（2）分析非純電阻元件（非線性元件）電路的一般方法是：先根據(jù)部分電路歐姆定律分析其他線性純電阻電路部分的電流、電壓，然后根據(jù)閉合電路歐姆定律或串并聯(lián)電路的電流、電壓關(guān)系分析非純電阻元件（非線性元件）的電流、電壓，或者結(jié)合題目給出的非線性元件的伏安特性曲線，通過作圖法分析求解。二、交流電的產(chǎn)生和描述1.交流發(fā)電機線圈平面兩個特殊位置的特點（1）線圈平面與中性面重合時，S⊥B，Φ最大，eq\f(ΔΦ,Δt)＝0，e＝0，i＝0，電流方向?qū)l(fā)生改變。（2）線圈平面與中性面垂直時，S∥B，Φ＝0，eq\f(ΔΦ,Δt)最大，e最大，i最大，電流方向不變。2．有效值的計算（1）正弦式交變電流：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）非正弦式交變電流有效值的計算①分段求出交變電流在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q交。②設(shè)交變電流的有效值為I或電壓的有效值為U（也可設(shè)為直流電相應(yīng)的物理量），寫出同樣時間內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱Q＝I2RT或Q＝eq\f(U2,R)T。③根據(jù)Q交＝Q列等式，計算I或U。3．正弦式交流電“四值”的應(yīng)用三、變壓器和遠(yuǎn)距離輸電問題1．理想變壓器原、副線圈基本量的關(guān)系功率關(guān)系原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率，即P入＝P出電壓關(guān)系原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比，即eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，與副線圈的個數(shù)無關(guān)電流關(guān)系①只有一個副線圈時：eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)；②有多個副線圈時：由P入＝P出得U1I1＝U2I2＋U3I3＋…＋UnIn或I1n1＝I2n2＋I(xiàn)3n3＋…＋I(xiàn)nnn頻率關(guān)系f1＝f2，變壓器不改變交流電的頻率2.一般變壓器動態(tài)變化問題的分析方法（1）變壓器動態(tài)分析常見的兩種情況①負(fù)載電阻不變，匝數(shù)比變化；②匝數(shù)比不變，負(fù)載電阻變化。（2）處理變壓器動態(tài)變化問題應(yīng)注意的兩點①根據(jù)題意分清變量和不變量；②弄清“誰決定誰”的制約關(guān)系——電壓是輸入決定輸出，電流和功率是輸出決定輸入。3．原線圈接電阻的變壓器問題的分析方法（1）若原線圈與定值電阻串聯(lián)，則由變壓器的電流關(guān)系作為突破口確定兩線圈的匝數(shù)比和線圈兩端的電壓關(guān)系；若原線圈與定值電阻并聯(lián)，則由變壓器的電壓關(guān)系作為突破口確定兩線圈的匝數(shù)比和線圈中的電流關(guān)系。（2）分析原線圈接電阻的變壓器電路動態(tài)變化問題時，可以將變壓器及副線圈兩端的電路整體等效成一個電阻，然后用直流電路的規(guī)律分析原線圈電路各量的變化，進(jìn)而分析副線圈電路各量的變化。定量計算時常用的二級結(jié)論為：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負(fù)載。4．解決遠(yuǎn)距離輸電問題的一般思路（1）理清三個回路（2）抓住兩個聯(lián)系①理想的升壓變壓器中線圈1（匝數(shù)為n1）和線圈2（匝數(shù)為n2）中各個量間的關(guān)系是eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，P1＝P2。②理想的降壓變壓器中線圈3（匝數(shù)為n3）和線圈4（匝數(shù)為n4）中各個量間的關(guān)系是eq\f(U3,U4)＝eq\f(n3,n4)，eq\f(I3,I4)＝eq\f(n4,n3)，P3＝P4。（3）掌握一個守恒：能量守恒關(guān)系式P1＝P損＋P3。5．輸電線路功率損失的幾個表達(dá)式（1）輸送功率是指升壓變壓器輸出的功率，損失功率是指由于輸電線發(fā)熱而消耗的功率。兩者關(guān)系：P損＝P－P′（P為輸送功率，P′為用戶所得功率）。（2）P損＝Ieq\o\al(2,線)R線＝eq\f(（ΔU）2,R線)，I線為輸電線路上的電流，ΔU為輸電線路上損失的電壓，R線為輸電線路電阻。（3）P損＝ΔU·I線。【典例1】（2023·北京·統(tǒng)考高考真題）如圖所示，在磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直紙面向外的勻強磁場中，固定一內(nèi)部真空且內(nèi)壁光滑的圓柱形薄壁絕緣管道，其軸線與磁場垂直。管道橫截面半徑為a，長度為l（）。帶電粒子束持續(xù)以某一速度v沿軸線進(jìn)入管道，粒子在磁場力作用下經(jīng)過一段圓弧垂直打到管壁上，與管壁發(fā)生彈性碰撞，多次碰撞后從另一端射出，單位時間進(jìn)入管道的粒子數(shù)為n，粒子電荷量為，不計粒子的重力、粒子間的相互作用，下列說法不正確的是（）A．粒子在磁場中運動的圓弧半徑為a B．粒子質(zhì)量為C．管道內(nèi)的等效電流為 D．粒子束對管道的平均作用力大小為【答案】C【詳解】A．帶正電的粒子沿軸線射入，然后垂直打到管壁上，可知粒子運動的圓弧半徑為r=a，故A正確，不符合題意；B．根據(jù)，可得粒子的質(zhì)量，故B正確，不符合題意；，C．管道內(nèi)的等效電流為，單位體積內(nèi)電荷數(shù)為，則，故C錯誤，符合題意；D．由動量定理可得，,粒子束對管道的平均作用力大小，聯(lián)立解得，故D正確，不符合題意。故選C。【典例2】（2022·江蘇·高考真題）如圖所示，電路中燈泡均正常發(fā)光，阻值分別為，，，，電源電動勢，內(nèi)阻不計，四個燈泡中消耗功率最大的是（）A． B． C． D．【答案】A【詳解】由電路圖可知R3與R4串聯(lián)后與R2并聯(lián)，再與R1串聯(lián)。并聯(lián)電路部分的等效電阻為由閉合電路歐姆定律可知，干路電流即經(jīng)過R1的電流為并聯(lián)部分各支路電流大小與電阻成反比，則，四個燈泡的實際功率分別為，，，，故四個燈泡中功率最大的是R1。故選A。【典例3】（2023·海南·統(tǒng)考高考真題）如圖所示電路，已知電源電動勢為E，內(nèi)阻不計，電容器電容為C，閉合開關(guān)K，待電路穩(wěn)定后，電容器上電荷量為（

）A．CE B． C． D．【答案】C【詳解】電路穩(wěn)定后，由于電源內(nèi)阻不計，則整個回路可看成3R、2R的串聯(lián)部分與R、4R的串聯(lián)部分并聯(lián)，若取電源負(fù)極為零電勢點，則電容器上極板的電勢為電容器下極板的電勢為,則電容兩端的電壓，則電容器上的電荷量為故選C。【典例4】（2023·山東·統(tǒng)考高考真題）某節(jié)能儲能輸電網(wǎng)絡(luò)如圖所示，發(fā)電機的輸出電壓U1=250V，輸出功率500kW。降壓變壓器的匝數(shù)比n3：n4=50：1，輸電線總電阻R=62.5Ω。其余線路電阻不計，用戶端電壓U4=220V，功率88kW，所有變壓器均為理想變壓器。下列說法正確的是（

）A．發(fā)電機的輸出電流為368A B．輸電線上損失的功率為4.8kWC．輸送給儲能站的功率為408kW D．升壓變壓器的匝數(shù)比n1：n2=1：44【答案】C【詳解】A．由題知，發(fā)電機的輸出電壓U1=250V，輸出功率500kW，則有，A錯誤；BD．由題知，用戶端電壓U4=220V，功率88kW，則有，P′=U4I4，聯(lián)立解得：I4=400A，I3=8A，U3=11000V則輸電線上損失的功率為P損=I32R=4kW，且U2=U3＋I(xiàn)3R=11500V，再根據(jù)，解得，，BD錯誤；C．根據(jù)理想變壓器無功率損失有P=U2I3＋P儲，代入數(shù)據(jù)有：P儲=408kW,C正確。故選C。考向1：直流電路的綜合分析1．（2023·江蘇徐州·校考模擬預(yù)測）如圖所示，固定在水平面上的足夠長的光滑平行直導(dǎo)軌處于垂直平面向下的勻強磁場中，磁場的磁感應(yīng)強度為B。一端連接著一個電容器和電源，電容為C，電源電動勢為E。導(dǎo)軌上放著一根質(zhì)量為m，長度為L與導(dǎo)軌間距相同，有固定阻值的均勻?qū)w棒。與電容器連接的單刀雙擲開關(guān)先與左邊閉合，待充電結(jié)束后，某時刻與右邊閉合，隨后導(dǎo)體棒在運動的過程中始終與導(dǎo)軌接觸良好，不計其他位置的電阻，求：（1）判斷導(dǎo)體棒運動規(guī)律，求出穩(wěn)定后的最大速度v；（2）穩(wěn)定后電容器所帶電量Q。【答案】（1）；（2）【詳解】（1）電容器充電完畢，穩(wěn)定時，電容器極板間電壓由電容的定義式，，解得，所以金屬棒ab先做加速運動，接著做勻速運動，由法拉第電磁感應(yīng)定律得，此時電容器兩極板間電壓為電容器帶電量為Q，電容器電量減少，Δt時間內(nèi)流經(jīng)金屬棒電流，對金屬棒ab，由動量定理得，，解得（2）由（1）代入可得，2．（2023·湖北·模擬預(yù)測）如圖所示，半徑為r=1m的光滑金屬圓環(huán)固定在水平面內(nèi)，垂直于環(huán)面的勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小為B=4.0T，一金屬棒OA在外力作用下繞O軸以角速度ω=8rad/s沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，金屬環(huán)和導(dǎo)線電阻均不計，金屬棒OA的電阻r0=2Ω，電阻R1=20Ω，R2=40Ω，R3=10Ω，R4=60Ω電容器的電容C=4μF。閉合開關(guān)S，電路穩(wěn)定后，求：（1）通過金屬棒OA的電流大小和方向；（2）從斷開開關(guān)S到電路穩(wěn)定這一過程中通過R3的電荷量。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）【答案】（1）0.5A，方向由O到A；（2）【詳解】（1）由右手定則判定通過金屬棒OA的電流方向是由O到A，金屬棒OA中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小為，解得E＝16VS閉合時的等效電路如圖所示由閉合電路歐姆定律，得聯(lián)立解得（2）S斷開前，電路路端電壓為電阻R1兩端電壓為電容器的電荷量為上極板帶正電，下極板帶負(fù)電，S斷開時的等效電路如圖所示，電容器兩端的電壓為電阻R2兩端的電壓U2，則電容器的電荷量為上極板帶負(fù)電，下極板帶正電通過電流表的電荷量為聯(lián)立解得考向2：交變電流的“四值”綜合計算3．（2024·湖北十堰·統(tǒng)考一模）圖甲所示的裝置是斯特林發(fā)電機，其工作原理圖可以簡化為圖乙。已知矩形導(dǎo)線框的匝數(shù)為N，面積為S，處在磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場中，矩形導(dǎo)線框以角速度ω繞垂直磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動，線框與理想變壓器原線圈相連。理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1：4，圖示時刻線框平面與磁感線垂直并以此時刻為計時起點，為定值電阻，R為滑動變阻器，交流電壓表①、②均視為理想電表，不計線框的電阻。下列說法正確的是（）A．線框從圖示位置開始轉(zhuǎn)過的過程中，產(chǎn)生的平均電動勢為B．線框從圖示位置開始轉(zhuǎn)過時，電壓表V1的示數(shù)為C．滑動變阻器的滑片向d端滑動的過程中，電壓表V2的示數(shù)始終為2NBSωD．滑動變阻器的滑片向c端滑動的過程中，的發(fā)熱功率增大【答案】B【詳解】A．線框從題中圖示位置開始轉(zhuǎn)過的過程中，磁通量的變化量而產(chǎn)生的平均電動勢，又因為，解得，故A錯誤；BC．矩形線框在轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值則原線圈的電壓即電壓表V1的示數(shù)再根據(jù)原、副線圈電壓比與匝數(shù)比的關(guān)系有則副線圈的電壓即電壓表V2的示數(shù)，與副線圈中電阻的變化無關(guān)。故B正確，C錯誤；D．根據(jù)以上分析知，原線圈的電壓沒有發(fā)生改變，則副線圈的電壓也不會改變，在滑動變阻器的滑片向c端滑動的過程中，接入電路中的電阻增大，根據(jù)副線圈回路的電流減小，的發(fā)熱功率，可知R1的發(fā)熱功率減小。故D錯誤。故選B。4．（2023·浙江·慈溪中學(xué)校聯(lián)考模擬預(yù)測）在勻強磁場中有一不計電阻的矩形線圈，繞垂直磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生如圖甲所示的正弦交流電，把該交流電接在圖乙中理想變壓器的A、B兩端，電壓表和電流表均為理想電表，為熱敏電阻（溫度升高，阻值減小），R為定值電阻。下列說法正確的是（）A．變壓器原線圈兩端電壓的瞬時表達(dá)式為B．在t=0.01s時，穿過該矩形線圈的磁通量為零C．Rt處溫度升高時，電壓表V1、V2的示數(shù)之比不變D．Rt處溫度升高時，電流表示數(shù)變大，變壓器輸入功率變大【答案】D【詳解】A．矩形線圈繞垂直磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動的周期為，則角速度為變壓器原線圈兩端電壓的瞬時表達(dá)式為，故A錯誤；B．在t=0.01s時，線圈內(nèi)磁通量變化率為零，穿過該矩形線圈的磁通量最大，不為零，故B錯誤；C．Rt處溫度升高時，Rt阻值減小，總電阻減小，變壓器原副線圈匝數(shù)比不變，則副線圈兩端電壓不變，副線圈總電流增大，電阻兩端電壓增大，熱敏電阻Rt兩端的電壓減小，電壓表V2的示數(shù)減小，電壓表V1為原線圈兩端電壓，保持不變，則Rt處溫度升高時，電壓表V1、V2的示數(shù)之比增大，故C錯誤；D．Rt處溫度升高時，Rt阻值減小，總電阻減小，副線圈總電流增大，電流表示數(shù)變大，變壓器輸出功率變大，由于變壓器輸入功率等于輸出功率，則變壓器輸入功率變大，故D正確。故選D。考向3：含變壓器類問題5．（2024·廣西南寧·南寧三中校聯(lián)考模擬預(yù)測）如圖為某小型發(fā)電站高壓輸電示意圖，變壓器均為理想變壓器。在輸電線路的起始端接入甲、乙兩個互感器，兩互感器原、副線圈的匝數(shù)比分別為100：1和1：10.互感器中，電壓表的示數(shù)為220V，電流表的示數(shù)為4A，輸電線路總電阻r=20Ω，則下列說法正確的是（）A．甲是電流互感器，乙是電壓互感器B．輸電線路上損耗的功率為32kWC．用戶得到的電功率為858kWD．若用戶用電設(shè)備增多，則升壓變壓器輸出電壓U2和降壓變壓器輸入電壓U3均變大【答案】B【詳解】A．由圖示可知，甲并聯(lián)在電路中是電壓互感器，乙串聯(lián)在電路中是電流互感器，故A錯誤；B．由變壓器的變壓比可知，，代入數(shù)據(jù)解得U2=22000V由變壓器的電流比可知，代入數(shù)據(jù)解得輸電電流，I=40A線路上損耗的電功率P損=I2r=402×20W=32000W=32kW理想變壓器輸入功率等于輸出功率，發(fā)電機的輸出功率P發(fā)電機=P輸電=U2I=22000×40W=880000W=880kW用戶得到的電功率為848kW，故C錯誤，B正確；D．用戶使用的用電設(shè)備越多，用戶電流增大，輸電電流變大，輸電導(dǎo)線損失的電壓增大，降壓變壓器輸入電壓減小，降壓變壓器輸入電壓U3變小，故D錯誤。故選B。6．（2024·重慶沙坪壩·重慶八中校考一模）如圖，矩形線框ABCD的匝數(shù)為N，面積為S，線框所處勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小為B。線框從圖示位置開始繞軸OO以恒定的角速度沿逆時針方向轉(zhuǎn)動，線框通過兩個電刷與外電路連接。外電路中理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為k：1，定值電阻R1＝R，R2＝2R，忽略其余電阻。則（）A．圖示位置，線框的磁通量大小為NBS B．圖示位置，線框的感應(yīng)電動勢大小為NBSωC．流過R1、R2的電流之比為2k：1 D．線框的輸出功率為【答案】C【詳解】A．圖示位置，線框的磁通量大小為BS，選項A錯誤；B．圖示位置，線框的磁通量最大，則磁通量的變化率為零，則此時的感應(yīng)電動勢大小為零，選項B錯誤；C．根據(jù)，則流過R1、R2的電流之比為，選項C正確；D．線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大值，有效值則電阻R1的電流，則R2的電流為線框的輸出功率等于兩電阻消耗的功率之和為，選項D錯誤。故選C。一、單選題1．（2024·四川甘孜·統(tǒng)考一模）在如圖所示的電路中，定值電阻，，電容器的電容，電源的電動勢，內(nèi)阻不計，當(dāng)開關(guān)閉合電流達(dá)到穩(wěn)定時，處在電容器中間帶電量的油滴恰好保持靜止，當(dāng)開關(guān)閉合后，則以下判斷正確的是（）A．電容器上極板是高電勢點 B．帶電油滴加速向上運動C．兩點的電勢差 D．通過的電量【答案】D【詳解】AB．設(shè)電源負(fù)極電勢為零，當(dāng)開關(guān)閉合前，電阻R5中沒有電流，電容器兩端的電壓等于電阻R2兩端的電壓，可知，且a端電勢高，電容器內(nèi)部的粒子帶負(fù)電荷，當(dāng)開關(guān)閉合后，a端電勢b端電勢，電容器下極板電勢高，上極板電勢低，由于液滴帶負(fù)電，將加速向下運動，A、B錯誤；C．開關(guān)閉合后，a、b兩點間的電勢差，C錯誤；D．開關(guān)閉合前，電容器的帶電量開關(guān)閉合后，電容器的帶電量由于開關(guān)閉合前上極板電勢高，開關(guān)閉合后，下極板電勢高，因此通過的電量D正確。故選D。2．（2023·福建廈門·廈門一中校考三模）在如圖所示電路中，電壓表和電流表均視為理想電表，電源內(nèi)阻不可忽略。閉合電鍵S，將滑動變阻器滑片P緩慢向左移動過程中，燈泡的電阻恒定不變，電壓表示數(shù)變化量的絕對值為，電流表示數(shù)變化量的絕對值為，則下列判斷正確的是（）A．燈泡變亮 B．電容器的帶電量變大C．電源的效率可能減小 D．變大【答案】B【詳解】A．滑片P左移，滑動變阻器的阻值變大，電路中總電阻變大，由閉合電路歐姆定律可知，即干路電流變小，燈泡位于干路上，通過的電流變小，則，小燈泡的功率變小，亮度變暗，故A錯誤；B．電容器直接連在電源兩端，電壓等于路端電壓，由閉合電路歐姆定律可知，即路端電壓變大，對電容器有，故電容器的帶電量增大，故B正確；C．電源的效率與外電路電阻成正比，滑動變阻器電阻變大，外電路總電阻變大，故電源效率提高，故C錯誤；D．由閉合電路歐姆定律可知，變化前后分別滿足，聯(lián)立可知，即的值不變，故D錯誤。故選B。3．（2023·山東青島·統(tǒng)考模擬預(yù)測）如圖所示電路圖，電源電動勢E=3V，內(nèi)阻r=1Ω，電阻箱初始電阻值R1=3Ω，定值電阻R2=2Ω，R3=1Ω，電容器電容C=6μF。當(dāng)開關(guān)S閉合時，電容器內(nèi)的帶電微粒恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列說法正確的是（）A．當(dāng)電阻箱R1變大時，帶電微粒將向下加速運動B．當(dāng)開關(guān)S由閉合到斷開時，電容器上的電荷量增加了C．將電容器兩極板距離增大時，流過電流表的電流方向從b到aD．R1增大時，R1上的功率一定減小【答案】D【詳解】A．當(dāng)開關(guān)S閉合時，電容器內(nèi)的帶電微粒恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，則當(dāng)電阻箱R1變大時,根據(jù)“串反并同”，兩端的電壓變大，電容器的電壓變大，根據(jù)，可知增大，粒子向上加速運動，A錯誤；B．開關(guān)S閉合時，干路電流為路端電壓為流過電阻的電流為電容器兩端的電壓為電容器所帶電荷量為開關(guān)S斷開時，流過電阻的電流為電容器兩端的電壓為電容器所帶電荷量為電容器上的電荷量增加量為，B錯誤；C．將電容器兩極板距離增大時，根據(jù)可知，電容器的電容減小，根據(jù)可知電容器帶電量減小，電容器放電，又因為下極板帶負(fù)電，所以流過電流表的電流方向從a到b，C錯誤；D．電路的外電阻為因為，根據(jù)電源的輸出功率與外電阻的關(guān)系，如圖可知，當(dāng)增大時，電源的輸出功率減小，根據(jù)根據(jù)“串反并同”，可知路端電壓是增大的，、串聯(lián)支路的功率在增大，所以R1上的功率一定減小，D正確。故選D。4．（2024·廣東茂名·統(tǒng)考一模）如圖（a）所示的智能機器人廣泛應(yīng)用于酒店、醫(yī)院等場所.機器人內(nèi)電池的容量為，負(fù)載時正常工作電流約為，電池容量低于20%時不能正常工作，此時需要用充電器對其進(jìn)行充電，充電器的輸入電壓如圖（b）所示.下列說法正確的是（

）A．充電器的輸入電流頻率為B．充電器的輸入電壓瞬時表達(dá)式為C．機器人充滿電后電池的電量為D．機器人充滿電后，負(fù)載時大約可以持續(xù)正常工作【答案】D【詳解】A．由圖可知交變電壓的周期為，根據(jù)，可知電流頻率為，故A錯誤；B．由圖可知周期為0.02s，則角頻率為，充電器的輸入電壓的瞬時值表達(dá)式為，故B錯誤；CD．機器人充滿電后電池的電量，正常工作可用電量為，由，可知負(fù)載時大約可以持續(xù)工作4h，故C錯誤，D正確。故選D。二、多選題5．（2023·四川成都·石室中學(xué)校考模擬預(yù)測）很多人喜歡到健身房騎車鍛煉，某同學(xué)根據(jù)所學(xué)知識設(shè)計了一個發(fā)電測速裝置，如圖所示，自行車后輪置于垂直車身平面向里的勻強磁場中，后輪圓形金屬盤在磁場中轉(zhuǎn)動時，可等效成一導(dǎo)體棒繞圓盤中心O轉(zhuǎn)動。已知磁感應(yīng)強度，圓盤半徑圓盤電阻不計，導(dǎo)線通過電刷分別與后輪外邊緣和圓心O相連，導(dǎo)線兩端a、b間接一阻值的小燈泡。后輪勻速轉(zhuǎn)動時，用電壓表測得a、b間電壓，則（）A．每小時經(jīng)過小燈泡的電荷量為7.200C B．電壓表的負(fù)接線柱應(yīng)與b相接C．該自行車后輪邊緣的線速度大小為4m/s D．后輪勻速轉(zhuǎn)動10min產(chǎn)生的電能為120J【答案】CD【詳解】A．經(jīng)過小燈泡的電流每小時經(jīng)過小燈泡的電荷量，故A錯誤；B．由右手定則可知，圓盤中心是等效電源的正極，b點應(yīng)與電壓表的正接線柱連接，故B錯誤；C．由，得該自行車后輪邊緣的線速度大小，故C正確；D．電能，故D正確。故選CD。6．（2023·湖南永州·統(tǒng)考二模）如圖所示，發(fā)電機矩形線框面積為S，線框匝數(shù)為N，線框所處磁場可視為勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B，線框從圖示位置開始繞軸以恒定的角速度ω沿順時針方向轉(zhuǎn)動，線框輸出端接有換向器（換向器的作用是當(dāng)線框轉(zhuǎn)過平衡位置時，會自動改變電路中電流方向，將交流電變?yōu)橹绷麟姡ㄟ^電刷和外電路連接。定值電阻、的阻值均為R，兩電阻間接有理想變壓器，原、副線圈的匝數(shù)比為2:1，忽略線框以及導(dǎo)線電阻。下列說法正確的是（）A．圖示位置線框產(chǎn)生的電動勢為 B．兩端電壓的有效值為C．發(fā)電機的輸出功率為 D．轉(zhuǎn)動一圈過程，通過的電荷量為【答案】BC【詳解】A．圖示位置，線框平面與磁場垂直，磁通量最大，磁通量變化率最小，線框產(chǎn)生的電動勢0，故A錯誤；B．線框轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值為R1與原線圈并聯(lián)，兩端電壓相同，則有效值為所以兩端電壓的有效值為，故B正確；C．發(fā)電機的輸出功率為，故C正確；D．通過副線圈的電流則通過原線圈的電流則原線圈的電阻4R，總電阻為轉(zhuǎn)動一圈過程，產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢平均感應(yīng)電流穿過線框的電量通過的電荷量為，故D錯誤。故選BC。7．（2024·安徽·校聯(lián)考模擬預(yù)測）如圖所示，理想變壓器原線圈、端接入電壓恒定的正弦交流電，為定值電阻，，滑動變阻器的最大阻值為，電流表和電壓表均為理想電表.在變阻器滑片從左端向右端緩慢移動的過程中，下列說法正確的是（

）A．電流表A1示數(shù)減小 B．電流表A2示數(shù)增大C．電壓表表V1示數(shù)增大 D．電壓表V2示數(shù)減小【答案】AC【詳解】A．設(shè)滑動變阻器右側(cè)阻值為，則副線圈兩端總電阻為變阻器滑片從左端向右端緩慢移動的過程中，減小，即副線圈兩端總電阻增大，由原線圈兩端等效電阻，可知等效電阻也增大，由閉合電路歐姆定律知原線圈中電流減小，故A正確；B．由于，則副線圈電流也減小，故B錯誤；C．原線圈輸入電壓，則電壓表V1示數(shù)增大，故C正確；D．由于，可知電壓表V2示數(shù)變大，故D錯誤。故選AC。8．（2023·云南昭通·統(tǒng)考模擬預(yù)測）如圖所示，理想變壓器原副線圈匝數(shù)比為，原線圈兩端的電壓隨時間的變化規(guī)律為，、、均為理想電流表，為理想二極管，是滑動變阻器，定值電阻，，則（）A．電流表的示數(shù)為B．電流表的示數(shù)為C．滑動變阻器的滑片向上滑動時，電流表的示數(shù)將變小D．滑動變阻器的滑片向下滑動時，變壓器輸入功率減小【答案】AC【詳解】A．原線圈兩端電壓的有效值為根據(jù)電壓匝數(shù)關(guān)系有，解得因為與理想二極管串聯(lián)，由于理想二極管的單向?qū)щ娦裕瑢?dǎo)致正弦波形只有一半通過，根據(jù)有效值定義有，解得電流表的示數(shù)為，故正確；B．結(jié)合上述可知，電流表的示數(shù)為，故錯誤；C．滑動變阻器的滑片向上滑動，其接入電阻值變大，由于副線圈兩端的電壓不變，則副線圈總電流變小，根據(jù)，可知，原線圈中電流減小，即，電流表的示數(shù)變小，故正確；D．滑動變阻器的滑片向下滑動，其接入電阻值變小，由于副線圈兩端的電壓不變，則副線圈總電流變大，即理想變壓器的輸出功率變大，可知變壓器輸入功率變大，故D錯誤。故選AC。9．（2024·河南·項城市第一高級中學(xué)校考模擬預(yù)測）某節(jié)能儲能輸電網(wǎng)絡(luò)如圖所示，發(fā)電機的輸出電壓，輸出功率。降壓變壓器的匝數(shù)比，輸電線總電阻。其余線路電阻不計，用戶端電壓，功率，所有變壓器均為理想變壓器。則下列數(shù)值正確的是（）A．發(fā)電機的輸出電流為 B．輸電線上損失的功率為C．輸送給儲能站的功率為 D．升壓變壓器的匝數(shù)比【答案】AD【詳解】A．由題知，發(fā)電機的輸出電壓因為輸出功率，則有，故A正確；BD．由題知，用戶端電壓因為功率，則有，解得，則輸電線上損失的功率為且再根據(jù)，解得故B錯誤，D正確；C．根據(jù)理想變壓器無功率損失有，解得，故C錯誤。故選AD。三、解答題10．（2023·浙江·校聯(lián)考一模）現(xiàn)有一種利用電磁感應(yīng)原理測血栓的傳感器，該傳感器部分的構(gòu)成如下圖，激勵線圈和反饋線圈分別裝在兩個圓盤上，兩圓盤圓心在同一豎直線上，如圖甲。轉(zhuǎn)盤固定，其邊緣圍繞一組環(huán)形的激勵線圈，內(nèi)部鋪裝有許多點狀磁感應(yīng)強度傳感器。轉(zhuǎn)盤可轉(zhuǎn)動，內(nèi)部單匝反饋線圈為“三葉式”，如圖乙所示。該傳感器工作原理：當(dāng)檢測部位放入兩圓盤之間時，有血栓部位將導(dǎo)致反饋線圈所在圓盤對應(yīng)區(qū)域磁感應(yīng)強度發(fā)生變化，反饋線圈以角速度轉(zhuǎn)動時將產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場將導(dǎo)致磁傳感器所在處的耦合磁場磁感應(yīng)強度發(fā)生變化，從而確定血栓所在位置和大小。某次模擬測試時，放入半徑為的扇形模擬血栓塊，使得兩圓盤之間對應(yīng)區(qū)域磁感應(yīng)強度為零。若反饋線圈處磁感應(yīng)強度與激勵線圈的電流關(guān)系為，反饋線圈單位長度的電阻為，線圈內(nèi)圈半徑為，外圈半徑（相關(guān)數(shù)學(xué)知識：，當(dāng)時，）（1）若激勵線圈接的恒定電流，取，求轉(zhuǎn)動過程中反饋線圈所產(chǎn)生的電流大小；（2）若反饋線圈不轉(zhuǎn)動，模擬血栓塊恰好與其中一葉片重疊，當(dāng)激勵線圈接的交流電時，反饋線圈所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢；（3）求（2）中單位時間內(nèi)反饋線圈產(chǎn)生的熱量。【答案】（1）1A；（2）；（3）【詳解】（1）反饋線圈產(chǎn)生的電動勢為反饋線圈的電阻為，則（2）由題可知反饋線圈有磁場覆蓋的面積為則由法拉第電磁感應(yīng)定律可得，其中故可得反饋線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為（3）由第二小問可知，勵磁線圈在反饋線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢為分析可知其為交流電，則有效值為，則反饋線圈的電阻為根據(jù)，聯(lián)立解得單位時間內(nèi)反饋線圈產(chǎn)生的熱量為新情境：與生產(chǎn)生活相關(guān)類1．（多選）（2024·廣東佛山·統(tǒng)考一模）有“海上充電寶”之稱的南鯤號是一個利用海浪發(fā)電的大型海上電站，其發(fā)電原理是海浪帶動浪板上下擺動，從而驅(qū)動發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，其中浪板和轉(zhuǎn)子的鏈接裝置使轉(zhuǎn)子只能單方向轉(zhuǎn)動。若轉(zhuǎn)子帶動線圈如下圖逆時針轉(zhuǎn)動，并向外輸出電流，則下列說法正確的是（）A．線圈轉(zhuǎn)動到如圖所示位置時穿過線圈的磁通量最大B．線圈轉(zhuǎn)動到如圖所示位置時端電勢低于端電勢C．線圈轉(zhuǎn)動到如圖所示位置時其靠近極的導(dǎo)線框受到的安培力方向向上D．該發(fā)電機單位時間內(nèi)能輸出的最大電能與浪板面積的大小有關(guān)【答案】CD【詳解】A．線圈轉(zhuǎn)動到如圖所示位置時穿過線圈的磁通量最小，故A錯誤；B．根據(jù)右手定則可知此時線圈內(nèi)部電流從b到a，則線圈轉(zhuǎn)動到如圖所示位置時端電勢高于端電勢，故B錯誤；C．線圈轉(zhuǎn)動到如圖所示位置時其靠近N極的導(dǎo)線框的電流流向a端，則根據(jù)左手定則可知，線圈轉(zhuǎn)動到如圖所示位置時其靠近極的導(dǎo)線框受到的安培力方向向上，故C正確；D．浪板面積越大，則帶動線圈轉(zhuǎn)動的角速度越大，則發(fā)電機單位時間內(nèi)能輸出的最大電能越大，故D正確。故選CD。2．（2023·四川眉山·統(tǒng)考一模）某同學(xué)設(shè)計的水量計原理如圖（a）所示：電源（E＝3V，r＝0.5Ω）；電壓表V（量程3V，內(nèi)阻約3kΩ）；定值電阻（）；滑動變阻器R（用長3m、橫截面積且涂有絕緣漆的金屬絲緊密纏繞在圓柱形瓷筒上，使用前刮掉與滑片P接觸部分的絕緣漆），圖（b）所示為備選金屬絲及其參數(shù)。兩根相同彈簧的形變始終在彈性限度內(nèi)，容器中無水時，滑片P在上端a。下列分析正確的是（

）三種材料在20℃時的電阻率材料銅鋁鎳鉻合金圖（b）A．金屬絲可選銅絲 B．V表的示數(shù)范圍約為0～2.7VC．V表的示數(shù)U與水的質(zhì)量m成正比D．若將V表刻度盤轉(zhuǎn)換為水的質(zhì)量刻度盤，則刻度是不均勻的【答案】C【詳解】A．根據(jù)電阻定律，銅絲的電阻為，可知銅絲的電阻過小，電壓表示數(shù)變化不明顯，金屬絲不可選用銅絲，故A錯誤；B．由A分析可知，金屬絲應(yīng)選用鎳鉻合金，鎳鉻合金的電阻為V表的示數(shù)最大值為，故V表的示數(shù)范圍約為0～2.5V，故B錯誤；CD．設(shè)容器中加水后，每根彈簧的下降的距離為，根據(jù)平衡條件可得，V表的示數(shù)為，則，故V表的示數(shù)U與水的質(zhì)量m成正比，若將V表刻度盤轉(zhuǎn)換為水的質(zhì)量刻度盤，則刻度是均勻的，故C正確，D錯誤。故選C。3．（多選）（2023·河北衡水·河北武邑中學(xué)校考三模）交警部門所用酒駕檢測儀中的“電子鼻子”是氧化錫半導(dǎo)體，它是一種氣敏電阻，吸附酒精氣體后表面能態(tài)會發(fā)生改變，從而引起電阻率發(fā)生變化。的阻值隨酒精氣體濃度的變化曲線如圖甲，圖乙是含有氣敏電阻的電路。圖中電源內(nèi)阻很小，可忽略不計。當(dāng)吸附酒精氣體濃度升高時（）A．燈泡L兩端電壓增大 B．中的電流增大C．電源E的總功率增大 D．消耗的功率減小【答案】AD【詳解】由圖可知，當(dāng)吸附酒精氣體濃度升高時阻值變大，電路總電阻變大，總電流減小，中的電流減小；根據(jù)P=EI可知，電源總功率減小；電阻R1和R2上電壓減小，燈泡L上電壓和電流均變大，則R0上電流減小，則消耗的功率減小，選項AD正確，BC錯誤。故選AD。4．（2023·四川成都·統(tǒng)考一模）圖示為一種自動測定油箱內(nèi)油面高度的裝置，裝置中金屬杠桿的一端接浮標(biāo)（浮標(biāo)與杠桿絕緣），另一端的觸點P接滑動變阻器R，油量表由電流表改裝而成。當(dāng)汽車加油時，油箱內(nèi)油面上升過程中，下列說法正確的是（）A．電路中電流減小 B．兩端電壓減小C．整個電路消耗的功率增大 D．電源輸出功率一定增大【答案】C【詳解】A．當(dāng)汽車加油時油箱內(nèi)油面上升時，通過浮球和杠桿使觸點P向下滑動，滑動變阻器R接入電路的電阻變小，整個電路的總電阻變小，電路中的電流變大，故A錯誤；B．兩端電壓，由于電路中的電流變大，所以兩端電壓升高，故B錯誤；C．整個電路消耗的功率，由于電路中的電流變大，所以整個電路消耗的功率增大，故C正確；D．電源輸出功率，當(dāng)時，電源輸出功率最大，因不知道電路中各個電阻的大小關(guān)系，所以無法判斷電源輸出功率的變化，故D錯誤。故選C。5．（多選）（2024·陜西商洛·統(tǒng)考二模）我國遠(yuǎn)距離特高壓輸電技術(shù)日趨成熟，因其能減少損耗、效能高，所以日漸成為經(jīng)濟、安全、高效的送電方式。某遠(yuǎn)距離輸電示意圖如圖所示，發(fā)電機輸出的正弦交流電壓的有效值、輸電線的電阻和理想變壓器的匝數(shù)均不變，且，當(dāng)用戶數(shù)量增加后，下列表述正確的是（）A．用戶的總電阻減小B．輸電線的損耗功率減小C．升壓變壓器原線圈電壓的有效值大于降壓變壓器副線圈電壓的有效值D．用戶端變化的功率等于升壓變壓器變化的功率【答案】AC【詳解】A．因為用戶是并聯(lián)關(guān)系，所以用戶數(shù)量增加后，根據(jù)并聯(lián)電阻的特點可知，用戶的總電阻減小，故A正確；B．用戶數(shù)量增加后，用戶消耗的總電功率增加，所以降壓變壓器副線圈中的電流增加，根據(jù)可知輸電線中的電流增大，所以輸電線的損耗功率，增大，故B錯誤；C．根據(jù)變壓器的匝數(shù)與電壓的關(guān)系有，可得由，，聯(lián)立可得，所以，故C正確；D．由于用戶消耗的總電功率增加，輸電線路上的電流增大，輸電線損失的功率變大，所以用戶端變化的功率小于升壓變壓器變化的功率，故D錯誤。故選AC。。新情境：科技創(chuàng)新類6．（2023·全國·校聯(lián)考一模）如圖所示，一塊均勻的長方體金屬導(dǎo)體，上下厚度為，當(dāng)給導(dǎo)體的上下表面加上電壓時，流過導(dǎo)體的電流為，當(dāng)給導(dǎo)體的前后表面加上電壓時，流過導(dǎo)體的電流為，當(dāng)給導(dǎo)體的左右表面加上電壓時，流過導(dǎo)體的電流為，下列說法正確的是（）A．AC的長度為4L B．AD的長度為6LC．導(dǎo)體的體積為 D．導(dǎo)體的電阻率為【答案】D【詳解】AB．設(shè)AC的長度為x、AD的長度為y，設(shè)導(dǎo)體的電阻率為，根據(jù)電阻定律以及歐姆定律，，聯(lián)立可得則有，，，解得，，故AB錯誤；C．導(dǎo)體的體積為，故C錯誤；D．由，，，解得，故D正確。故選D。7．（2024·重慶沙坪壩·重慶八中校考一模）如圖甲是我國自行研制的CPU“龍芯”系列。圖乙中，R1和R2是兩個材料相同、厚度相同、表面為正方形的芯片內(nèi)部電阻，R1的表面邊長為R2的兩倍。現(xiàn)給R1、R2通以相同的電流I，則R1與R2相比（）A．兩端電壓 B．電功率 C．電阻率 D．相同時間內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱【答案】B【詳解】設(shè)電阻的厚度為，其正方形的邊長為，根據(jù)電阻定律可得由于材料相同，電阻率相同，且厚度相同，可見電阻值的大小僅與材料和厚度有關(guān)，與尺寸大小無關(guān)，則有，給、通以相同的電流，根據(jù)，，可得，，根據(jù)，可知、在相同時間內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱，，故選B。8．（多選）（2024·福建·統(tǒng)考一模）如圖甲所示，位于敦煌的“超級鏡子電站”是全球最高、聚光面積最大的熔鹽塔式光熱電站，吸收光能后利用熔鹽儲換熱系統(tǒng)實現(xiàn)24小時連續(xù)發(fā)電。發(fā)電站輸出正弦交流電的功率為，電壓為，利用圖乙所示電路進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電，均為理想變壓器。已知輸電線總電阻為，輸電線上損失的功率為，次級變電站兩端的電壓為，則（

）A．該發(fā)電站每天接收到的光能為 B．輸電線上的電流C．變壓器原副線圈的匝數(shù)比為 D．變壓器原副線圈的匝數(shù)比為【答案】BC【詳解】A．該發(fā)電站每天發(fā)出的電能為，光能轉(zhuǎn)化成電能的效率等未知，無法求出接收的光能，故A錯誤；B．由，可得輸電線上的電流，故B正確；C．發(fā)電站輸出正弦交流電的電流為由，可得，故C正確；D．變壓器的輸出功率，可得所以變壓器原副