2024年新高考物理二輪熱點(diǎn)題型歸納：直流電路與交流電路（解析版）

直流電路與交流電路

目錄

題型一直流電路的動(dòng)態(tài)分析

題型二交流電的產(chǎn)生和描述

題型三非正弦式交流電有效值的計(jì)算

題型四變壓器和遠(yuǎn)距離輸電問題

題型一直流電路的動(dòng)態(tài)分析

【題型解碼】

（1）直流電路動(dòng)態(tài)分析方法

①?序法；②“串反并同”法；③極限法。

（2）電容器的特點(diǎn)

①直流電路中，只有當(dāng)電容器充、放電時(shí)，電容器支路中才會(huì)有電流，當(dāng)電路穩(wěn)定時(shí)，電容器所在的支

路相當(dāng)于斷路。

②電路穩(wěn)定時(shí)，與電容器串聯(lián)的電路中沒有電流，同支路的電阻相當(dāng)于導(dǎo)線，電容器兩端的電壓等于

與之并聯(lián)的電阻（或電路）兩端的電壓。

1（2023上.江蘇泰州.高三校聯(lián)考階段練習(xí)）在如圖所示的電路中，吊、鼻、R和凡皆為定值電阻，鼻

為可變電阻，電源的電動(dòng)勢為E、內(nèi)阻為r。設(shè)電流表A的讀數(shù)為/,電流表4的讀數(shù)為/”電壓表U

的讀數(shù)為U，當(dāng)心的滑動(dòng)觸點(diǎn)向圖中的a端移動(dòng)時(shí)（）

A./變大B.4變小C.考不變D.U變大

【答案】C

【詳解】當(dāng)凡的滑動(dòng)觸點(diǎn)向圖中a端移動(dòng)時(shí)，鼻變小，外電路總電阻變小，則由閉合電路歐姆定

律知，總電流變大，即人變大，故B錯(cuò)誤；

D.根據(jù)

U=E-h（F?3+r（

可知電壓表的讀數(shù)U變小，故。錯(cuò)誤；

C.由于

=-（凡+“

可知￥不變，故c正確；

A/i

A.根據(jù)閉合電路歐姆定律，電路中并聯(lián)部分電壓

tf=E-八（R+/73+r（

可知并聯(lián)部分的電壓U變小，E、吊所在支路電阻不變，故電流表力的讀數(shù)/變小，故4錯(cuò)誤。

故選C。

【方法提煉】

1.直流電路的動(dòng)態(tài)分析方法

（1）程序法：部分電路阻值變化一電路總電阻&總變化一干路電流/變化一路端電壓U變化一各分量

變化，

ano產(chǎn)曾大/增大t//堿小產(chǎn)曾大一/1分

即日局（減小心（減小/總（蹭大喝（減?。║屋

（2）串反并同法：所謂“串反”，即某一電阻阻值增大（減?。r(shí)，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、

兩端的電壓、電功率都減?。ㄔ龃螅Ｋ^“并同”，即某一電阻阻值增大（減?。r(shí)，與它并聯(lián)或間接并

聯(lián)的電阻中的電流、兩端的電壓、電功率都增大（減?。?/p>

2.直流電路中的功率變化的判斷

（1）定值電阻的功率隨其電壓或電流的增大而增大。

（2）外電阻越接近電源的內(nèi)阻，電源輸出功率越大，等于內(nèi)阻時(shí)電源的輸出功率最大。

（3）判斷變化電阻的功率時(shí)，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阻時(shí)其功率最

大，若不能等于則越接近越大。

【變式演練】

題目二（2023上.四川成都.高三成都實(shí)外?？茧A段練習(xí)）在如圖所示的電路中，電壓表為理想表，電源

內(nèi)阻為，，滑動(dòng)變阻器總電阻為向，兄+鼻＞「＞吊，滑動(dòng)變阻器滑片由a滑向h下列說法正確的是

（）

■8

A.電源的效率先變大再減小B.電源輸出功率先增大再減小

C.電壓表示數(shù)先增大再減小D.靈敏電流計(jì)G的電流方向d-c

【答案】B

【詳解】/V滑動(dòng)變阻器滑片由a滑向b則乂阻值變大，電源的效率為

iuR外

n=IE=R外+r

可知外電阻變大，則電源的效率變大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；

B.當(dāng)外電阻等于內(nèi)阻時(shí)電源輸出功率最大；因鼻+總>r>3,滑動(dòng)變阻器滑片由a滑向b則顯阻

值變大，外電阻先靠近電源內(nèi)阻后遠(yuǎn)離電源內(nèi)阻，可知電源輸出功率先增加后減小，選項(xiàng)B正確；

C.外電阻變大，總電流減小，則路端電壓變大，即電壓表示數(shù)增大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；

。?路端電壓變大，鼻電壓減小，則滑動(dòng)變阻器兩端電壓變大，電容器兩板電壓變大，電容器充電，則

靈敏電流計(jì)G的電流方向c一d,選項(xiàng)。錯(cuò)誤。

故選8。

■X（2023上?河南?高三河南省淮陽中學(xué)校聯(lián)考階段練習(xí)）在如圖所示電路中，吊、兄、R3為定值電

阻，吊、R為滑動(dòng)變阻器，電源內(nèi)阻為r,平行板電容器C正中央有一帶電液滴P處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)

改變一個(gè)滑動(dòng)變阻器的阻值，發(fā)現(xiàn)液滴P向上運(yùn)動(dòng)，此過程中下列說法正確的是（）

A.電流表示數(shù)一定減小B.滑動(dòng)變阻器總的滑片向下滑動(dòng)

C.電源的輸出功率一定增大D.電阻尼兩端電壓一定增大

【答案】D

【詳解】AB.電路結(jié)構(gòu)如圖

■8

現(xiàn)改變一個(gè)滑動(dòng)變阻器的阻值，發(fā)現(xiàn)液滴尸向上運(yùn)動(dòng)，說明兩板電壓變大，即鼻和鼻兩端電壓變大，

電流表示數(shù)一定變大，則肯定是滑動(dòng)變阻器鼻的電阻變大，即滑動(dòng)變阻器月5的滑片向上滑動(dòng)，選項(xiàng)

AB錯(cuò)誤;

C.當(dāng)外電路電阻等于電源內(nèi)阻時(shí)電源輸出功率最大，則滑動(dòng)變阻器總的電阻變大時(shí)，外電阻變大，

則電源的輸出功率變化情況不能確定，選項(xiàng)。錯(cuò)誤；

D.外電阻變大，則路端電壓變大，則電阻乂兩端電壓一定增大，選項(xiàng)。正確。

故選0。

（2023上.四川雅安?高三統(tǒng)考階段練習(xí)）如圖所示，電路中C為電容器，電流表、電壓表均為理想

電表。閉合開關(guān)S至電路穩(wěn)定后，緩慢調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片產(chǎn)向左移動(dòng)一小段距離，結(jié)果發(fā)現(xiàn)電壓表

%的示數(shù)變化量的絕對值為AU”電流表力的示數(shù)變化量的絕對值為△/,電源的電動(dòng)勢E和內(nèi)阻r均

不變。則滑片尸向左移動(dòng)的過程中（）

A.的值變小B.電阻鼻的電功率變小

C.電壓表弘示數(shù)變大D.電容器所帶的電荷量變大

【答案】BC

【詳解】A.根據(jù)閉合電路的歐姆定律

E=a+/(M+r)

???

保持不變，故人錯(cuò)誤；

B.緩慢調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片尸向左移動(dòng)一小段距離，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值增大，總電流減小,

電阻3的電功率變小，故B正確；

C.總電流減小，電源內(nèi)阻的電壓減小，路端電壓增大，即電壓表％示數(shù)變大，故C正確；

。?總電流減小，電阻鼻兩端的電壓減小，電容器與電阻吊并聯(lián)，則電容器兩極板間的電勢差減小，

根據(jù)

Q=CU

電容器所帶的電荷量變小，故。錯(cuò)誤。

故選8C。

￡（2023上?廣東廣州?高三廣州市真光中學(xué)?？茧A段練習(xí)）在如圖所示的電路中，鼻、用、尼和自

皆為定值電阻，鼻為可變電阻，電源的電動(dòng)勢為E、內(nèi)阻為設(shè)電流表A的讀數(shù)為/,電流表4的讀

數(shù)為/”電壓表1/的讀數(shù)為U,當(dāng)鼻的滑動(dòng)觸點(diǎn)向圖中的a端移動(dòng)時(shí)（）

C.：「不變D.U變大

【答案】AC

【詳解】當(dāng)用的滑動(dòng)觸點(diǎn)向圖中a端移動(dòng)時(shí)，鼻變小，外電路總電阻變小，則由閉合電路歐姆定律知,

總電流變大，即/,變大，根據(jù)

U=E-/“乂+”

知電壓表的讀數(shù)減小，即U變??；由于

可知當(dāng)不變；根據(jù)閉合電路歐姆定律，電路中并聯(lián)部分電壓

U'=E-MR+Fh+r）

可得。變小，則并聯(lián)部分的電壓減小，電流表4的讀數(shù)變小，即/變小。

故選AC。

■5（2023?陜西?校聯(lián)考一模）電子秤的原理如圖所示，壓敏電阻所受壓力越大阻值越小。電流表的

■8

讀數(shù)就能反映出物塊對壓敏電阻壓力的大小。如果把這樣的電子秤連同物塊放在升降機(jī)地板上，升

降機(jī)靜止時(shí)電流表示數(shù)為在升降機(jī)運(yùn)動(dòng)過程中，電流表示數(shù)「是穩(wěn)定的，如果發(fā)現(xiàn)/</,下面說

法正確的（）

壓敏電阻物塊

A.升降機(jī)勻速上升B.升降機(jī)勻加速上升

C.升降機(jī)勻加速下降D.升降機(jī)勻減速下降

【答案】BD

【詳解】/</說明電流表示數(shù)減小，則路端電壓降低，內(nèi)電壓增大，流過電源的總電流增加，電路中總

電阻減小，壓敏電阻阻值減小，說明壓力在增大，即物塊超重，升降機(jī)加速上升或者減速下降。

故選

『（2023上?陜西榆林?高三?？茧A段練習(xí)）如圖所示電路中，乙、%、〃為三只相同的燈泡，R為光

敏電阻（光照越強(qiáng)，阻值越?。]合開關(guān)S后，三只燈泡發(fā)光均比較暗，逐漸增大光照強(qiáng)度，直到某一

個(gè)或某幾個(gè)燈泡達(dá)到正常發(fā)光，假設(shè)燈泡阻值恒定不變，則在光照增強(qiáng)的過程中（）

A.乙逐漸變暗，心、L逐漸變亮B.匕、k、L均逐漸變亮，乙先達(dá)到正常發(fā)光

C.電源輸出功率逐漸增大D.電源消耗的總功率逐漸增大

【答案】AD

【詳解】AB.逐漸增大光照強(qiáng)度，R減小，電路中的總電阻減小，總電流增大，L、L并聯(lián)電路兩端電

壓增大，匕兩端電壓減小，則L、L均逐漸變亮，3逐漸變暗。故A正確；B錯(cuò)誤;

C.由于不明確外電阻與內(nèi)阻的大小關(guān)系，無法判斷電源的輸出功率是增大還是減小。故C錯(cuò)誤；

D.電流增大，電源消耗的總功率增大。故。正確。

故選A。。

題型二交流電的產(chǎn)生和描述

■8

【解題指導(dǎo)】

交變電流的產(chǎn)生往往與交變電流圖象結(jié)合出題，要能將交變電流的圖象與線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)過程一一對應(yīng)

起來，分析電流、電動(dòng)勢、磁通量的變化規(guī)律.

1（2023上?遼寧錦州?高三校聯(lián)考階段練習(xí)）如圖是一小型交流發(fā)電機(jī)供電原理圖，兩磁極N、S間的

磁場可視為水平方向勻強(qiáng)磁場，理想變壓器原、副線圈分別與發(fā)電機(jī)和燈泡連接，燈泡上標(biāo)有“6%

3I/V”字樣且正常發(fā)光（除燈泡外不計(jì)其余電阻）從某時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，發(fā)電機(jī)輸出端的電流隨時(shí)間變發(fā)

電機(jī)化圖像如圖乙，下列說法正確的是（）

A.當(dāng)t=0.04s時(shí)發(fā)電機(jī)內(nèi)線圈平面與磁場方向垂直

B.發(fā)電機(jī)輸出電流的瞬時(shí)值i=、2sin（50TTf）A

C.變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為、2:4

D.發(fā)電機(jī)1分鐘內(nèi)產(chǎn)生的電能為180J

【答案】ABD

【詳解】A.發(fā)電機(jī)內(nèi)線圈平面與磁場方向垂直時(shí)，磁通量最大，磁通量變化率為零，感應(yīng)電流瞬時(shí)值

為零，故行正確；

B.該交流電

00=-=50TT

4$

發(fā)電機(jī)輸出電流的瞬時(shí)值

i二、2sin(50E)4

故B正確；

C.發(fā)電機(jī)輸出電流的有效值為

.2

h=--A=M

?2-

通過小燈泡的電流為

/2=tt==0.5/4

變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為

HlI21

1

n22

故C錯(cuò)誤;

■8

D.根據(jù)能量守恒，發(fā)電機(jī)1分鐘內(nèi)產(chǎn)生的電能

W=PLt^3Wx60s=180J

故。正確。

故選AB。。

【提分秘籍】

解決交變電流問題要注意的幾點(diǎn)

⑴理解幾個(gè)特殊位置的磁通量、磁通量的變化率、感應(yīng)電動(dòng)勢及感應(yīng)電流的特點(diǎn)。

①線圈平面與中性面重合時(shí)，S±B,力最大，招=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(shí)，SIIB,0=0,最大，e最大，i最大，電流方向不變。

⑵區(qū)分交變電流的峰值、瞬時(shí)值、有效值和平均值。

(3)確定交變電流中電動(dòng)勢、電壓、電流的有效值后就可以運(yùn)用直流電路的規(guī)律處理交流電路中的能

量問題。

(4)交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式書寫的基本思路

①根據(jù)已知圖象或由公式Em=NBSoo確定正、余弦交變電流的峰值，其中3==2E=2Tmm為

轉(zhuǎn)速)。

②明確線圈的初始位置，找出對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式。

a.若線圈從中性面位置開始計(jì)時(shí)，則e-t圖象為正弦函數(shù)，e=E^inajt;

b.若線圈從垂直中性面位置開始計(jì)時(shí)，則e-t圖象為余弦函數(shù)，e=

【突破訓(xùn)練】

題目1(2024.四川巴中.統(tǒng)考模擬預(yù)測)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生交變電流的電動(dòng)勢6=

220、2sin(100TTf)V,下列說法正確的是()

A.該交流電壓有效值為220^2V

B.該交流電每1秒鐘電流方向改變100次

C.電容器銘牌標(biāo)注“2207,100〃尸'接入該交流可以正常工作

D.在.s時(shí)刻，電動(dòng)勢瞬時(shí)值為220%2/

41>1)

【答案】B

【詳解】A.該交流電壓有效值為

nonn

U=-=2201/

V2

故,錯(cuò)誤；

B.周期

T=2=''s=0.02s

l（Mhr

頻率

f=』=50Hz

則該交流電每1秒鐘電流方向改變100次，故8正確；

C.由于該交流的最大值220、2V大于電容器的耐壓值2201/,電容器銘牌標(biāo)注“2201/,100〃戶接入

該交流不可以正常工作，故C錯(cuò)誤；

D.在仁Js時(shí)刻，電動(dòng)勢瞬時(shí)值為

e=2202sin（100TTx1jV=220V

故。錯(cuò)誤。

故選8。

工（2024下.北京順義?高三牛欄山一中?？茧A段練習(xí)）如圖甲所示為一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)構(gòu)造示意圖,

線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，圖象如圖乙所示。發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)電阻為

1.0Q,外接燈泡的電阻為4.0Q。則（）

圖甲圖乙

A.在0.005s的時(shí)刻，穿過線圈磁通量最大

B.通過燈泡的電流為0.8A

C.電壓表的示數(shù)為5V

D.前0.01s內(nèi)燈泡消耗的電能為0.04J

【答案】D

【詳解】人在0.005s的時(shí)刻，感應(yīng)電動(dòng)勢最大，此時(shí)穿過線圈磁通量為零，故4錯(cuò)誤;

B.電動(dòng)勢有效值

E/黃E

通過燈泡的電流為

/=—^―=1A

R+r

故B錯(cuò)誤；

C.電壓表的示數(shù)為

■8

U=IR=4V

故C錯(cuò)誤；

D.前0.01s內(nèi)燈泡消耗的電能為

E=FRt=12X4X0.01J=0.04J

故。正確。

故選。。

■3（2023上?江西贛州?高三校聯(lián)考階段練習(xí)）某型號電熱水杯的銘牌如圖所示，根據(jù)銘牌可知此型

號電熱水杯正常工作時(shí)的交變電流i隨時(shí)間f變化的圖像應(yīng)為（）

電熱水杯

型號：SY-6I8

額定電壓：220V~額定頻率：501lz

額定功率，440W額定容成：500mL

嚴(yán)禁任何液體浸入

2V2

O

A.-242

B.

C.

D.

【答案】D

【詳解】根據(jù)銘牌可知額定電壓220%額定功率440必額定頻率為50Hz,則此型號電熱水杯正常工作

時(shí)交變電流的周期為

7"='="^—s=0.02s

f%）

此型號電熱水杯正常工作時(shí)交變電流的有效值為

/=「=,=2'

U22*1V

則此型號電熱水杯正常工作時(shí)交變電流的最大值為224

故選。。

同14（2023上.重慶渝中.高三重慶巴蜀中學(xué)?？茧A段練習(xí)）如圖所示，KZJWN是一個(gè)豎直的單匝矩

形導(dǎo)線框，全部處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為8的水平方向的勻強(qiáng)磁場中，線框面積為S、電阻為R/WM力水平,

線框繞圖示豎直固定軸以俯視逆時(shí)針方向、角速度出勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，圖示位置/WM力與磁場方向的夾角為

30。。則下列說法正確的是（）

A.線圈位于圖示位置時(shí)，其磁通量為2BS

*2

B.線圈自圖示位置再轉(zhuǎn)動(dòng)180°過程中，電流方向?qū)⒏淖?次

C.線圈自圖示位置轉(zhuǎn)過60°的過程中，穿過線框的磁通量的變化率逐浙增大

D.從圖示位置開始，轉(zhuǎn)動(dòng)180°的過程中導(dǎo)線框中產(chǎn)生的焦耳熱為口,

【答案】D

【詳解】A.線圈位于圖示位置時(shí)，其磁通量為

0>=BSsin30°=\BS

故A錯(cuò)誤；

B.線圈再轉(zhuǎn)動(dòng)180。過程中，只經(jīng)過一次中性面位置，則電流方向改變一次。故B錯(cuò)誤；

C.線圈自圖示位置轉(zhuǎn)過60。過程中，磁通量逐漸增大，電動(dòng)勢逐漸減小，磁通量變化率逐漸減小。故

C錯(cuò)誤；

D.導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值為

Em=BSoo

周期為

從圖示位置開始，轉(zhuǎn)動(dòng)180°的過程中導(dǎo)線框中產(chǎn)生的焦耳熱為

故。正確。

故選D。

題型三非正弦式交流電有效值的計(jì)算

【解題指導(dǎo)】

(1)定義有效值時(shí)要注意“三同”，即電阻相同、時(shí)間相同、產(chǎn)生熱量相同。

(2)在計(jì)算交變電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量和電功率以及確定保險(xiǎn)絲的熔斷電流時(shí)，只能用交變電池的

有效值。如電功率的計(jì)算式：P=U/中，U、/均為有效值。

⑶在交流電路中，電壓表、電流表、功率表等電子儀表的示數(shù)均為交變電流的有效值。在沒有具體說

明的情況下，所給出的交變電流的電壓、電流及電功率指的都是有效值。

(4)我國民用交變電流：照明電壓220V和動(dòng)力電壓3801/都是有效值。

1(2024.全國.高三專題練習(xí))如圖所示，圖甲為方波交流電源的電壓隨時(shí)間周期性變化的圖像，圖乙

所示為給方波交流電源加上二極管后得到的電壓隨時(shí)間周期性變化的圖像，則圖甲和圖乙中電壓有

效值之比為()

圖甲圖乙

A.、2：1B.1：v2C.1：2D.2：1

【答案】A

【詳解】根據(jù)有效值定義

如言

RRR

可得圖甲

山孑+加?鼻麻,丁

解得

U有產(chǎn)Uo

圖乙，同理可得

■8

Uo-+0=1%2,T

解得

u有2=-~Uo

故

u有'1_Uo_A2

U有2￥川1

故選人

【方法提煉】

1.求解正弦式交變電流的三點(diǎn)注意

(1)只有當(dāng)線圈從中性面位置開始計(jì)時(shí)，電流的瞬時(shí)值表達(dá)式才是正弦形式.

(2)注意峰值公式Em予BScu中的S為有效面積.

(3)轉(zhuǎn)軸相對線圈的位置改變，或線圈的形狀改變時(shí)，電動(dòng)勢的最大值仍可由計(jì)算.

2.計(jì)算交變電流有效值的方法

(1)分段計(jì)算電熱，然后求和得出一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的總熱量.

⑵利用兩個(gè)公式。=產(chǎn)修和Q=可分別求得電流有效值和電壓有效值.

⑶若圖象部分是正弦(或余弦)式交變電流,其中的。(但必須是從零至最大值或從最大值至零)和

L周期部分可直接應(yīng)用正弦式交變電流有效值與最大值間的關(guān)系/=￡、U=/求解.

2、2、2

【變式演練】

題目|1(2023下?山西運(yùn)城.高三統(tǒng)考期中)調(diào)光臺(tái)燈是用可控硅電子元件來實(shí)現(xiàn)臺(tái)燈亮度調(diào)節(jié)的。如

圖所示為一個(gè)經(jīng)過可控硅電子元件調(diào)節(jié)后加在電燈上的電壓U隨時(shí)間f變化的圖像，其中曲線為正弦

曲線的一部分。由此可知，調(diào)光臺(tái)燈的電壓為()

1072/V--TV--7\

/f\I/\I/I\1

__11___I__1?___?_L〃(xlO<s)

01234567

A.101/B.10s2yc.1

【答案】c

【詳解】調(diào)光臺(tái)燈的電壓為有效值，根據(jù)電流的熱效應(yīng)，有

IfIffT

——T=-----x——

RR3

解得

故選c。

2（2023下?四川遂寧?高三校考期中）如圖所示的交變電流，每個(gè)周期的前三分之一周期

按正弦規(guī)律變化，后三分之二周期電壓恒定，則該交變電流的電流有效值為（）

Az/A

A..37AB.33AC.QAD.3、11A

【答案】B

【詳解】取一個(gè)周期進(jìn)行分段，則在0-7■內(nèi)，產(chǎn)生的熱量

FRT=「X：+（-5）28x二丁.

解得

1=廝八

故選氏

3（2023上?江西?高三校聯(lián)考階段練習(xí)）邊長為L的單匝正方形線框處在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向與

線框平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律如圖所示（前半個(gè)周期為正弦波形的一半），線框的電阻為

R,則線框中感應(yīng)電流的功率為（）

4

A6^LR7瑤/8瑤//9瑤//

A.------------D.------------U.------------U.------------

RT2FirFirRT2

【答案】D

【詳解】根據(jù)題意可知，前半個(gè)周期感應(yīng)電動(dòng)勢最大值為

22

Em=^-B0L（v=ISo/.-冬=嶺^

7It11

則前半個(gè)周期感應(yīng)電動(dòng)勢有效值為

E=￡,,、=2B心

■8

后半個(gè)周期感應(yīng)電動(dòng)勢大小恒定不變，則有

Q=[_2_4&/_2

247-T

線框一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱為

Q=尸廠至工里工

R9/79

聯(lián)立可得線框中感應(yīng)電流的功率為

C9瑤/_4

P=————

RT2

故選。。

■司[（2023下.山西.高三統(tǒng)考期中）三個(gè)相同的電阻，分別通過如圖（甲）、（乙）、（丙）所示的電流,

（甲）為正弦式交流電，三個(gè)圖中的/。和周期7■都相同。下列說法中正確的是（）

------：-----?O-----------：-----?

TtTilTt

；-----

（甲）（乙）（丙）

A.在相同時(shí)間內(nèi)三個(gè)電阻發(fā)熱量相等

B.在相同時(shí)間內(nèi)，（甲）、（丙）發(fā)熱量相等，是（乙）發(fā)熱量的一半

C.在相同時(shí)間內(nèi)，（甲）、（乙）發(fā)熱量相等，是（丙）發(fā)熱量的2倍

D.在相同時(shí)間內(nèi)，（乙）發(fā)熱量最大，（甲）次之，（丙）的發(fā)熱量最小

【答案】B

【詳解】甲、乙電流的有效值分別為

/甲=-/乙=/o

?）

根據(jù)電流有效值的定義對丙有

/汩X7二陽丁

解得

/丙=與

由Q=產(chǎn)^可得在相同時(shí)間內(nèi)，（甲）、（丙）發(fā)熱量相等，是（乙）發(fā)熱量的一半，故選區(qū)

題型四變壓器和遠(yuǎn)距離輸電問題

【解題指導(dǎo)】

（1）變壓器聯(lián)系著兩個(gè)電路：原線圈電路、副線圈電路.原線圈在原線圈電路中相當(dāng)于一用電器.副

線圈在副線圈電路中相當(dāng)于電源.???

（2）遠(yuǎn)距離輸電示意圖中涉及三個(gè)電路，在中間的遠(yuǎn)距離輸電線路中升壓變壓器的副線圈、導(dǎo)線、降壓

變壓器的原線圈相當(dāng)于閉合回路的電源、電阻、用電器.

1（2023上?河北滄州?高三滄州市一中校聯(lián)考階段練習(xí)）如圖所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比凡:

"2="：1,在原線圈回路中接有定值電阻鼻，副線圈回路中接有滑動(dòng)變阻器顯。原線圈一側(cè)接在電壓

恒為Uo的正弦式交流電源上，電流表和電壓表均為理想交流電表?；瑒?dòng)變阻器滑片自上向下滑動(dòng)

時(shí)，下列說法正確的是（）

A.電壓表的示數(shù)增大B.電流表的示數(shù)增大

C.電壓表的示數(shù)減小D.電流表的示數(shù)先增大后減小

【答案】BC

【詳解】設(shè)原副線圈中電流分別為/八叢由于是理想變壓器，則

UHi

Un2

h。2

/2一Hi

。2=I2R2

Uo-hR

聯(lián)立解得

/也

1R+R2n2

滑動(dòng)變阻器滑片自上向下滑動(dòng)時(shí)，E減小，人變大，U減小，電壓表示數(shù)以減小，故BC正確，4?錯(cuò)

誤。

故選BC。

2（2023上.江西.高三校聯(lián)考階段練習(xí)）某理想變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為仍、n2,原線圈與定值電

阻R串聯(lián)后接入輸出電壓大小恒定的正弦交流電源，副線圈電路中接有理想交流電流表和滑動(dòng)變阻

器成最大阻值為島），開始時(shí)滑片尸位于滑動(dòng)變阻器電阻絲的中央位置，如圖所示?，F(xiàn)將滑片尸向

下滑至電阻絲距下端長度四分之一處的a點(diǎn)時(shí)，電流表的示數(shù)記為將滑片尸向上滑至電阻絲距下

端長度四分之三處的b點(diǎn)時(shí)，電流表的示數(shù)記為已知4：/2=1：2,則小:他為（）

???

D.1:2

【答案】C

【詳解】設(shè).k,當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值加時(shí)，電流表示數(shù)為/，則副線圈電壓為

%=舊

根據(jù)變壓器兩端電壓的關(guān)系

線=里=卜

U副。2

可得原線圈電壓為

。原=kIR

根據(jù)

/原72_1

/副方~k

可得，原線圈電流為

/J

原k

則輸入電壓為

U=—RQ+kIR

k

輸入電壓不變，根據(jù)題意有

U='iRo+khx'Ro

k1

。=初0+小；尻

已知

A：，2=1'.2.

解得

k=2

即

■\n2=2:1

故選C。

■8

3（2023上?全國?高三西安市西光中學(xué)校聯(lián)考期中）近些年中國研發(fā)出多項(xiàng)獨(dú)有的先進(jìn)技術(shù),其中特商

壓輸電技術(shù)讓中國標(biāo)準(zhǔn)成為了國際標(biāo)準(zhǔn)，該技術(shù)可使輸電線電壓高達(dá)1000千伏及以上等級。某電廠

對用戶進(jìn)行供電的原理如圖所示。發(fā)電機(jī)的輸出電壓為a=300V,輸電線的總電阻r=50Q,為了

減小輸電線路上的損耗采用了高壓輸電技術(shù)。變壓器視為理想變壓器，其中升壓變壓器的匝數(shù)比為

力:%=1：1000,用戶獲得的電壓為以=2201/。若在某一段時(shí)間內(nèi)，發(fā)電廠的輸出功率恒為自=9.0x

1（/IV,則下列說法中正確的是（）

A.輸電線上的電流為300A

B.降壓變壓器的匝數(shù)比為小：〃4=14925:11

C.輸電線上損失的功率為9.0x104H/

D.若改用1000千伏超高壓輸電，則輸電線路上可減少損失的電功率為4050I/I/

【答案】B

【詳解】A.由P尸得升壓變壓器的輸入電流為

/產(chǎn)'''=L___^八=3X10M

**

由升壓變壓器原副線圈電流與線圈匝數(shù)的關(guān)系為

A_n2_1000

I2011

可得輸電線上的電流為

l2=30A

故4錯(cuò)誤；

8.由題意可得

U_仍_1

U。21ooo

可得

U2=3x10^V

因?yàn)?/p>

L）2=Us+^r

所以

U3=2985001/

所以降壓變壓器的匝數(shù)比為

18

an329850014925

7/=n7=220=11

故B正確；

C.輸電線上損失的功率為

2

D損=^r=30x50l/V=4.5x1041V

故C錯(cuò)誤；

B.若改用1000千伏超高壓輸電，則升壓變壓器原副線圈的匝數(shù)值比為

U_ni_300_3

7=拓=行=10000

所以輸電線上的電流為

此時(shí)輸電線上損失的功率為

e2

PH=/]r=9x50IV=4050IV

即輸電線路上可減少損失的電功率為

△尸=尸損-P；=40950IV

故。錯(cuò)誤。

故選B。

【方法提煉】

1.變壓器動(dòng)態(tài)變化分析方法

(1)變壓器動(dòng)態(tài)分析常見的兩種情況

①負(fù)載不變，匝數(shù)比變化；

②匝數(shù)比不變，負(fù)載變化。

(2)處理此類問題應(yīng)注意三點(diǎn)

①根據(jù)題意分清變量和不變量；

②要弄清“誰決定誰”的制約關(guān)系一電壓是輸入決定輸出，電流和功率是輸出決定輸入;

③動(dòng)態(tài)分析順序：

a.由u和記決定以

772

b.由負(fù)載電阻門和5決定，2；

C.由巳=。2,2確定R；

d.由尸產(chǎn)a/]確定4。

2.解決遠(yuǎn)距離輸電問題的一般思路

⑴電路分析：遠(yuǎn)距離輸電線路由升壓變壓器、輸電線、降壓變壓器和負(fù)載四部分組成。

（2）電壓關(guān)系：升壓變壓器輸入電壓a是不變的，根據(jù)，=&可以確定升壓變壓器的輸出電壓a,

Uz"2

輸電線上有一定的電壓損失，bU=/。降壓變壓器輸入端電壓。3=。2-△以降壓變壓器輸出電壓

u由2=：確定。

U&/74

（3）功率關(guān)系：升壓變壓器輸入功率為R,輸電線上損失功率為△尸=6凡降壓變壓器輸出功率為尸射

則Pi=P4+XP=P4+￡R。

（4）電流關(guān)系：用戶電路的電流由4=?用確定，降壓變壓器的電流由'3=n4確定，升壓變壓器的輸

出電流〃=13,升壓變壓器的輸入電流由4=2確定。

/2

【變式演練】

1（2024.西藏拉薩.校聯(lián)考一模）如圖甲所示的電路中，變壓器為理想變壓器，原，副線圈的匝數(shù)比

為2:1,電壓表和電流表均為理想電表，定值電阻6的阻值為10Q,a,b端輸入如圖乙所示的電壓，則

電流表的示數(shù)、電壓表的示數(shù)分別為（）

220、2]/

【答案】B

【詳解】電壓表的示數(shù)為電壓的有效值，原線圈的有效電壓為

5=22丫=220-

J2

所以電壓表的示數(shù)為220V

根據(jù)理想變壓器電壓與匝數(shù)比的關(guān)系

5=竺

萬二瓦

可得

L4=1101/

根據(jù)歐姆定律可得副線圈的電流表的示數(shù)為

/2=叢=11A

R

故選以

2（2023上.重慶渝中.高三重慶巴蜀中學(xué)?？茧A段練習(xí)）如圖甲所示電路,原線圈串聯(lián)一個(gè)阻值H

=140Q的電阻，副線圈c、d兩端連接一個(gè)阻值昆=5Q的電阻，a、b兩端輸入如圖乙所示正弦交流電

壓，理想電流表的示數(shù)為14。下列說法錯(cuò)誤的是（）

A.理想電壓表的示數(shù)為20V

B.理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為4:1

C.若只減小電阻向的阻值，則電阻層的電壓增大

D.原線圈兩端電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式可寫為u=80、2sin100TTf（l/

【答案】C

【詳解】4設(shè)原線圈的輸入電壓為人則有

U產(chǎn)U"曰=220/-1x1401/=80V

根據(jù)理想變壓器

P入=P出

可得

U2

—=UiA

FI2

解得

U2=20V

即理想電壓表的示數(shù)為20IZ,故正確；

B.由理想變壓器電壓比等于匝數(shù)比可得理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為

niU_4

。251

故B正確;

C.將變壓器與乂看成一個(gè)等效電阻，若只減小電阻尼的阻值，則該等效電阻阻值減小,則原線圈電

流4增大，根據(jù)

5=U-/iR

可知原線圈的輸入電壓減小，故副線圖的輸出電壓減小，電阻鼻的電壓將減小，故C錯(cuò)誤;

D.由以上分析可知，原線圈兩端電壓峰值為80、2IZ,周期為0.02s,則角速度為

3=’二=10Q-nrad/s

T

可得原線圈兩端電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為

21

u=80*2sin100TT（V）

故。正確。

本題選錯(cuò)誤的，故選C。

3(2023.陜西咸陽?校考模擬預(yù)測)如圖甲所示，交流電壓表和交流電流表可視為理想電表，三個(gè)

定值電阻3=R=20Q,鼻=40Q.理想變壓器原線圈接在正弦交流電源上，原、副線圈的匝數(shù)比為

ri-i4

元=了,已知鼻中瞬時(shí)電流i3隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙所示,貝U()

-iJA

2V2----7^\

o：-/--\\---//---\\--?

0.01\0.020.03t/s