2019屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題四 電路與電磁感應(yīng) 第1講 直流電路與交流電路學(xué)案

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1、第1講　直流電路與交流電路 　　　　　　 真題再現(xiàn) 考情分析 (2018·高考全國(guó)卷Ⅲ)一電阻接到方波交流電源上，在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q方；若該電阻接到正弦交流電源上，在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q正．該電阻上電壓的峰值均為u0，周期均為T(mén)，如圖所示．則Q方∶Q正等于(　　) A.1∶　　　　　　 B.∶1　　　　　　C．1∶2　　　　　　 D．2∶1 解析：選D.根據(jù)焦耳定律知產(chǎn)生的熱量與方波中的電流方向的變化無(wú)關(guān)，故Q方＝T；而正弦交流電電壓的有效值等于峰值的，故Q正＝T＝·T，所以＝，D正確. [命題點(diǎn)分析] 正

2、弦交變電流的有效值、交變電流的圖象、焦耳定律 [思路方法] 由有效值的計(jì)算方法可得方波和正弦交變電流的有效值大小，再根據(jù)焦耳定律計(jì)算出熱量大小 (2016·高考全國(guó)卷Ⅰ)一含有理想變壓器的電路如圖所示，圖中電阻R1、R2和R3的阻值分別為3 Ω、1 Ω和4 Ω，A為理想交流電流表，U為正弦交流電壓源，輸出電壓的有效值恒定．當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，電流表的示數(shù)為I；當(dāng)S閉合時(shí)，電流表的示數(shù)為4I.該變壓器原、副線圈匝數(shù)比值為(　　) A.2　　　　　　 B．3　　　　　 　 C．4　　　　　 　 D．5 解析：選B.設(shè)理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比值為k，根據(jù)題述，當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，電流表示

3、數(shù)為I，則由閉合電路歐姆定律得，U＝IR1＋U1.由變壓公式U1/U2＝k及功率關(guān)系U1I＝U2I2，可得I2/I＝k，即副線圈輸出電流為I2＝kI，U2＝I2(R2＋R3)＝kI(R2＋R3)．當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，電流表示數(shù)為4I，則有U＝4IR1＋U′1.由變壓器公式U′1/U′2＝k及功率關(guān)系U′1·4I＝U′2I′2，可得I′2/(4I)＝k，即副線圈輸出電流為I′2＝4kI，U′2＝I′2R2＝4kIR2；聯(lián)立解得k＝3，選項(xiàng)B正確. [命題點(diǎn)分析] 理想變壓器、歐姆定律 [思路方法] 解決這類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵是掌握變壓器的構(gòu)造和原理，對(duì)于變壓器需要掌握公式＝、＝，并能熟練運(yùn)用．此題值

4、得注意的是變壓器的原線圈與電阻串聯(lián)后接入交流電源，變壓器原線圈兩端的電壓不是正弦式交流電壓U (2016·高考全國(guó)卷Ⅱ)阻值相等的四個(gè)電阻、電容器C及電池E(內(nèi)阻可忽略)連接成如圖所示電路．開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)且電流穩(wěn)定時(shí)，C所帶的電荷量為Q1；閉合開(kāi)關(guān)S，電流再次穩(wěn)定后，C所帶的電荷量為Q2.Q1與Q2的比值為(　　) A.　　　　　　 B.　　　　　C.　　　　　　 D. 解析：選C.電路中四個(gè)電阻阻值相等，開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，外電路的連接等效為圖1，由于不計(jì)電池的內(nèi)阻，設(shè)每個(gè)定值電阻的阻值為R，根據(jù)串并聯(lián)電路的特點(diǎn)可知，電容器兩端的電壓為U1＝×E＝E；當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合后，外電路的連接等效為圖2，則

5、電容器兩端的電壓為U2＝E＝E，由Q＝CU可知，＝＝，C項(xiàng)正確. [命題點(diǎn)分析] 電容器、閉合電路歐姆定律 [思路方法] 解題關(guān)鍵是要搞清電路的結(jié)構(gòu)，畫(huà)出等效電路圖，搞清電容器兩端的電壓等于哪個(gè)電阻兩端的電壓，然后根據(jù)Q＝CU求解電容器所帶的電荷量 命題規(guī)律研究及預(yù)測(cè) 分析近幾年高考試題可看出，在2017年由于新增加了動(dòng)量和原子物理兩個(gè)選擇題的原因，對(duì)本部分內(nèi)容考核較少；2018年全國(guó)卷又開(kāi)始進(jìn)行考查，所以本部分內(nèi)容依舊是高考命題的熱點(diǎn)，考查側(cè)重理解能力和分析綜合能力．其?？紵狳c(diǎn)有：結(jié)合閉合電路歐姆定律，利用程序法對(duì)電路的動(dòng)態(tài)問(wèn)題定性分析；結(jié)合理想變壓器的規(guī)律，解決遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)

6、題；結(jié)合圖象綜合解決交變電流的產(chǎn)生與描述等問(wèn)題. 在2019年的備考中要熟練掌握歐姆定律及閉合電路的動(dòng)態(tài)分析，要熟悉變壓器的原理及“三個(gè)關(guān)系”，要掌握交流電的產(chǎn)生過(guò)程及“四值”的應(yīng)用 　直流電路的動(dòng)態(tài)分析 閉合電路動(dòng)態(tài)變化的原因 (1)當(dāng)外電路的任何一個(gè)電阻增大(或減小)時(shí)，電路的總電阻一定增大(或減小)． (2)若開(kāi)關(guān)的通斷使串聯(lián)的用電器增多，總電阻增大；若開(kāi)關(guān)的通斷使并聯(lián)的支路增多，總電阻減?。? (3)熱敏電阻或光敏電阻的阻值變化． 直流電路動(dòng)態(tài)分析的三種常用方法 (1)程序法 R局I總＝U內(nèi)＝I總rU外＝E－U內(nèi)確定U支、I支． (2)結(jié)論法——“

7、串反并同” “串反”：指某一電阻增大(減小)時(shí)，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(shí)，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 因變阻器滑片滑動(dòng)引起電路變化的問(wèn)題，可將變阻器的滑片分別滑至兩個(gè)極端，使電阻最大或電阻為零去討論．　 (2018·河南洛陽(yáng)模擬)在如圖所示電路中，閉合開(kāi)關(guān)S，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向下滑動(dòng)時(shí)，三個(gè)理想電表的示數(shù)都發(fā)生變化，電表的示數(shù)分別用I、U1、U2表示．下列判斷正確的是(　　) A．I減小，U1增大　　　　　　 B．I減小，U2增大

8、 C．I增大，U1增大 D．I增大，U2增大 [解析]　閉合開(kāi)關(guān)S，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向下滑動(dòng)時(shí)，變阻器接入電路的電阻增大，外電路總電阻R增大，根據(jù)閉合電路歐姆定律分析得知，干路電流I總減小，路端電壓U增大．R3兩端電壓等于路端電壓，則流過(guò)R3的電流I3增大．流過(guò)電流表的電流I＝I總－I3，I總減小，I3增大，則I減小，R1兩端電壓減小，即電壓表V1的示數(shù)U1減小．電壓表V2的示數(shù)U2＝U－U1，U增大，U1減小，則U2增大．所以，I減小，U1減小，U2增大．故選 B. [答案]　B [突破訓(xùn)練] (多選)如圖所示，電源內(nèi)阻不可忽略，R1為電阻箱，R2為半導(dǎo)體熱敏電阻，阻值隨

9、溫度的升高而減小，C為電容器，閉合開(kāi)關(guān)S，電路達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，帶電油滴懸浮在兩板之間靜止不動(dòng)，電壓表為理想電表，則下列判斷正確的是(　　) A．若R1不變，當(dāng)溫度降低時(shí)電壓表的示數(shù)減小 B．若R1不變，當(dāng)溫度降低時(shí)油滴向上移動(dòng) C．若溫度不變，當(dāng)電阻箱R1的阻值增大時(shí)，電容器C的電荷量減少 D．若R1不變，溫度不變，當(dāng)電容器C兩極板間的距離增大時(shí)油滴向下移動(dòng) 解析：選BC D.當(dāng)溫度降低時(shí)R2增大，R總增大，根據(jù)閉合電路歐姆定律知I總減小，路端電壓U＝E－I總r增大，電壓表的讀數(shù)增大，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電容器的電壓UC＝E－I總(r＋R1)增大，場(chǎng)強(qiáng)增大，油滴向上移動(dòng)，故選項(xiàng)B正確；若環(huán)

10、境溫度不變，R2阻值不變，當(dāng)電阻箱R1的阻值增大時(shí)，R總增大，根據(jù)閉合電路歐姆定律知I總減小，電容器的電壓UC＝I總R2，UC減小，電容器C的帶電荷量Q＝UCC減少，故選項(xiàng)C正確；若R1不變，溫度不變，電容器C兩極板間的電壓不變，當(dāng)電容器C兩極板間的距離增大時(shí)，E＝減小，油滴向下移動(dòng)，故選項(xiàng)D正確． 　交流電的產(chǎn)生及“四值”的應(yīng)用 兩個(gè)特殊位置的特點(diǎn) (1)線圈平面與中性面重合時(shí)，S⊥B，Φ最大，＝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)，S∥B，Φ＝0，最大，e最大，i最大，電流方向不改變．　 書(shū)寫(xiě)交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式的基本思路 (1)確定

11、正弦式交變電流的峰值，根據(jù)已知圖象讀出或由公式Em＝nBSω求出相應(yīng)峰值． (2)明確線圈的初始位置，找出對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式． ①若線圈從中性面位置開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，e＝Emsin ωt. ②若線圈從垂直中性面位置開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，e＝Emcos ωt. 正弦交流電“四值”的應(yīng)用 (多選)(2018·商丘模擬)如圖甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)，電阻為r＝2 Ω的矩形線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與右側(cè)電路連接，右側(cè)電路中滑動(dòng)變阻器R的最大阻值為R0＝ Ω，滑動(dòng)片P位于滑動(dòng)變阻器中央，定值電阻R1＝R0、R2＝，其他電阻不計(jì)．從

12、線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，閉合開(kāi)關(guān)S，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中理想交流電壓表示數(shù)是10 V，圖乙是矩形線圈磁通量Φ隨時(shí)間t變化的圖象，則下列說(shuō)法正確的是(　　) A．電阻R2上的熱功率為 W B．0.02 s時(shí)滑動(dòng)變阻器R兩端的電壓瞬時(shí)值為零 C．線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間t變化的規(guī)律是e＝10cos 100πt(V) D．線圈開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)到t＝ s的過(guò)程中，通過(guò)R1的電荷量為 C [解析]　根據(jù)串聯(lián)電路分壓關(guān)系，可求得R2兩端的電壓為 V，故P＝ W＝ W，A正確；0.02 s時(shí)穿過(guò) 線圈的磁通量為零，此時(shí)線圈中電動(dòng)勢(shì)最大，R兩端電壓最大，B錯(cuò)誤；因線圈有內(nèi)阻r，故電動(dòng)勢(shì)最大值Em

13、＞10 V，C錯(cuò)誤；由R外＝10 Ω，r＝2 Ω，U＝10 V可得Em＝NBSω＝12 V，又ω＝，T＝2×10－2 s，q＝N＝N，以上各式聯(lián)立可得：q＝ C，D正確． [答案]　AD [突破訓(xùn)練] (多選)(2016·高考全國(guó)卷Ⅲ)如圖，M為半圓形導(dǎo)線框，圓心為OM；N是圓心角為直角的扇形導(dǎo)線框，圓心為ON；兩導(dǎo)線框在同一豎直面(紙面)內(nèi)；兩圓弧半徑相等；過(guò)直線OMON的水平面上方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面．現(xiàn)使線框M、N在t＝0時(shí)從圖示位置開(kāi)始，分別繞垂直于紙面、且過(guò)OM和ON的軸，以相同的周期T逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則(　　) A．兩導(dǎo)線框中均會(huì)產(chǎn)生正弦交流電 B．兩導(dǎo)線框

14、中感應(yīng)電流的周期都等于T C．在t＝時(shí)，兩導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等 D．兩導(dǎo)線框的電阻相等時(shí)，兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的有效值也相等 解析：選BC.當(dāng)導(dǎo)線框N完全進(jìn)入磁場(chǎng)后，通過(guò)線框的磁通量將不變，故無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生，因此它不會(huì)產(chǎn)生正弦交流電，A項(xiàng)錯(cuò)誤；導(dǎo)線框每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，產(chǎn)生的感應(yīng)電流的變化為一個(gè)周期，B項(xiàng)正確；在t＝時(shí)，導(dǎo)線框轉(zhuǎn)過(guò)角度為45°，切割磁感線的有效長(zhǎng)度相同，均為繞圓心的轉(zhuǎn)動(dòng)切割形式，設(shè)圓弧半徑為R，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)均為E＝BR2ω，C項(xiàng)正確；導(dǎo)線框N轉(zhuǎn)動(dòng)的一個(gè)周期內(nèi)，有半個(gè)周期無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生，所以?xún)蓪?dǎo)線框的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值并不相同，由閉合電路歐姆定律可知，兩導(dǎo)線框的電阻相等時(shí)，感

15、應(yīng)電流的有效值一定不相同，D項(xiàng)錯(cuò)誤． 　理想變壓器和遠(yuǎn)距離輸電 理想變壓器問(wèn)題中的兩個(gè)“弄清” (1)弄清變量和不變量．如原線圈電壓不變，原、副線圈的匝數(shù)比不變，其他物理量可隨電路的變化而發(fā)生變化． (2)弄清動(dòng)態(tài)變化過(guò)程中的決定關(guān)系，如U2由U1決定，P1、I1由P2、I2決定． 理想變壓器問(wèn)題的分析流程 (1)由＝分析U2的情況；　(2)由I2＝分析I2的情況； (3)由P1＝P2＝I2U2判斷輸入功率的情況； (4)由P1＝I1U1分析I1的變化情況． 解決遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題的一般思路 (1)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

16、成．(2)電壓關(guān)系：升壓變壓器輸入電壓U1是不變的，根據(jù)＝可以確定升壓變壓器的輸出電壓U2，輸電線上有一定的電壓損失，ΔU＝IR. 降壓變壓器輸入端電壓U3＝U2－ΔU，降壓變壓器輸出電壓由＝確定． (3)功率關(guān)系：升壓變壓器輸入功率為P1，輸電線上損失功率為ΔP＝I2R，降壓變壓器輸出功率為P2，則P1＝P2＋ΔP＝P2＋I(xiàn)2R. (4)電流關(guān)系：升壓變壓器輸入電流由I1＝確定，輸出電流I2由＝確定，I2通過(guò)輸電線傳到降壓變壓器，即I3＝I2，而＝. (2018·高考天津卷)教學(xué)用發(fā)電機(jī)能夠產(chǎn)生正弦式交變電流．利用該發(fā)電機(jī)(內(nèi)阻可忽略)通過(guò)理想變壓器向定值電阻R供電，電路如圖所示，

17、理想交流電流表A、理想交流電壓表V的讀數(shù)分別為I、U，R消耗的功率為P. 若發(fā)電機(jī)線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉?lái)的，則(　　) A．R消耗的功率變?yōu)镻 B．電壓表V的讀數(shù)變?yōu)閁 C．電流表A的讀數(shù)變?yōu)?I D．通過(guò)R的交變電流頻率不變 [解析]　交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值Em＝NBSω，且有ω＝2πn，所以當(dāng)發(fā)電機(jī)線圈轉(zhuǎn)速減半后，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值減半，有效值減半，又理想變壓器原、副線圈電壓有效值之比等于原、副線圈匝數(shù)比，故電壓表示數(shù)減為原來(lái)的一半，B項(xiàng)正確；由電功率P＝可知，變壓器輸出功率即R消耗的功率變?yōu)樵瓉?lái)的，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由P＝UI可知，原線圈中電流減為原來(lái)的一半，C項(xiàng)錯(cuò)誤；交流電的

18、頻率與發(fā)電機(jī)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)角速度成正比，故D項(xiàng)錯(cuò)誤． [答案]　B 角度1　理想變壓器的原理 1．(多選)(2016·高考全國(guó)卷Ⅲ)如圖，理想變壓器原、副線圈分別接有額定電壓相同的燈泡a和b，當(dāng)輸入電壓U為燈泡額定電壓的10倍時(shí)，兩燈泡均能正常發(fā)光．下列說(shuō)法正確的是(　　) A．原、副線圈匝數(shù)比為9∶1 B．原、副線圈匝數(shù)比為1∶9 C．此時(shí)a和b的電功率比為9∶1 D．此時(shí)a和b的電功率比為1∶9 解析：選AD.因?yàn)閮蔁襞蓊~定電壓相同且均正常發(fā)光，且輸入電壓為燈泡額定電壓的10倍，所以理想變壓器的輸入、輸出電壓比為9∶1，由理想變壓器變壓規(guī)律可知，原、副線圈的匝數(shù)比為9∶1，

19、A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由理想變壓器變流規(guī)律可知，原、副線圈的電流比為1∶9，由電功率P＝UI可知，a和b的電功率之比為1∶9，C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確． 角度2　理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題 2．如圖所示，理想變壓器原線圈接在交流電源上，圖中各電表均為理想電表．下列說(shuō)法正確的是(　　) A．當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，R1消耗的功率變大 B．當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，電壓表V示數(shù)變大 C．當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，電流表A1示數(shù)變大 D．若閉合開(kāi)關(guān)S，則電流表A1示數(shù)變大、A2示數(shù)變大 解析：選B.當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻

20、增大，變壓器副線圈的總負(fù)載的等效電阻增大，R1中電流減小，R1兩端電壓減小，電壓表示數(shù)變大，R1消耗的電功率變小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，變壓器副線圈輸出電流減小，輸出功率減小，根據(jù)變壓器輸入功率等于輸出功率，變壓器輸入功率減小，電流表A1示數(shù)變小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若閉合開(kāi)關(guān)S，變壓器副線圈的總負(fù)載的等效電阻減小，則R1中電流增大，R1兩端電壓增大，電壓表示數(shù)減小，電流表A2示數(shù)減小，電流表A1示數(shù)變大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 角度3　遠(yuǎn)距離輸電 3．如圖甲為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶100，降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為100∶1，遠(yuǎn)距離輸電線的

21、總電阻為 100 Ω.若升壓變壓器的輸入電壓如圖乙所示，輸入功率為 750 kW.下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．用戶(hù)端交流電的頻率為100 Hz B．輸電線中的電流為30 A C．用戶(hù)端電壓為250 V D．輸電線路損耗功率為180 kW 解析：選B.由圖乙知交流電的周期T＝0.02 s，所以頻率f＝＝ Hz＝50 Hz，故A錯(cuò)誤；由圖乙知升壓變壓器輸入端電壓最大值為250 V，有效值為250 V，由＝得U2＝U1＝25 000 V，根據(jù)P＝UI得輸電線中的電流為I2＝＝30 A，故B正確；輸電線上損失的電壓為ΔU＝I2R＝3 000 V，降壓變壓器輸入端電壓為U3＝U2－

22、ΔU＝22 000 V，根據(jù)＝知用戶(hù)端電壓為U4＝U3＝220 V，故C錯(cuò)誤；輸電線路損耗功率為ΔP＝ΔUI2＝90 kW，故D錯(cuò)誤． 命題角度 解決方法 易錯(cuò)辨析 理想變壓器的原理考查 能量守恒法、互感原理、自感原理 通過(guò)互感現(xiàn)象得出原、副線圈的電壓關(guān)系，而電流關(guān)系要根據(jù)原、副線圈功率相等來(lái)求解 變壓器原線圈接負(fù)載問(wèn)題 原、副線圈功率相等，原、副線圈兩端的電壓比為匝數(shù)比 原線圈電壓是用供電電壓減去原線圈的負(fù)載電壓后得到的 理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題 程序法，原、副線圈電流、電壓的決定關(guān)系 弄清變化量和不變量，確定是負(fù)載電阻不變還是匝數(shù)比不變，從而明確研究問(wèn)題的方向是

23、從原線圈到副線圈，還是從副線圈到原線圈 遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題 損失只在線路上，求解損失電壓是關(guān)鍵 用損失功率來(lái)計(jì)算損失電壓是聯(lián)系原、副線圈的紐帶 　 　　　　 (建議用時(shí)：35分鐘) 一、單項(xiàng)選擇題 1．(2018·廣東中山聯(lián)考)如圖所示，水平銅盤(pán)半徑為r，置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，銅盤(pán)繞通過(guò)圓盤(pán)中心的豎直軸以角速度ω做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，銅盤(pán)的邊緣及中心處分別通過(guò)導(dǎo)線與理想變壓器的原線圈相連，該理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為n∶1，變壓器的副線圈與電阻為R的負(fù)載相連，則(　　) A．負(fù)載R兩端的電壓為 B．原線圈中的電流強(qiáng)度為通過(guò)R電流的 C．變壓器的副線

24、圈磁通量為0 D．通過(guò)負(fù)載R的電流強(qiáng)度為0 解析：選D.銅盤(pán)切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝Br2ω，為恒定的電動(dòng)勢(shì)，經(jīng)過(guò)變壓器后，負(fù)載R兩端電壓為零，通過(guò)負(fù)載R的電流為零，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確；副線圈中無(wú)電流，原線圈中有電流，能產(chǎn)生磁場(chǎng)，原、副線圈中磁通量都不為零，故B、C項(xiàng)錯(cuò)誤． 2．(2016·高考江蘇卷)一自耦變壓器如圖所示，環(huán)形鐵芯上只繞有一個(gè)線圈，將其接在a、b間作為原線圈．通過(guò)滑動(dòng)觸頭取該線圈的一部分，接在c、d間作為副線圈．在a、b間輸入電壓為U1的交變電流時(shí)，c、d間的輸出電壓為U2.在將滑動(dòng)觸頭從M點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到N點(diǎn)的過(guò)程中(　　) A．U2>U1，U2降低　　　　　

25、　 B．U2>U1，U2升高 C．U2U2，當(dāng)滑動(dòng)觸頭從M點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到N點(diǎn)的過(guò)程中，n2減小，因此U2降低，C項(xiàng)正確． 3．(2017·高考北京卷)如圖所示，理想變壓器的原線圈接在u＝220sin 100πt(V)的交流電源上，副線圈接有R＝55 Ω的負(fù)載電阻，原、副線圈匝數(shù)之比為2∶1，電流表、電壓表均為理想電表．下列說(shuō)法正確的是(　　) A．原線圈的輸入功率為220 W B．電流表的讀數(shù)為1 A C．電壓表的讀數(shù)為110 V D．副線圈

26、輸出交流電的周期為50 s 解析：選B.由交流電壓的表達(dá)式可知，原線圈兩端所加的電壓最大值為220 V，故有效值為U1＝220 V，由＝，故副線圈電壓的有效值為U2＝110 V，故輸出功率P2＝＝220 W，再由輸入功率等于輸出功率知，P1＝P2＝220 W，A項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)歐姆定律知，I2＝＝2 A，＝，得I1＝1 A，故電流表讀數(shù)為1 A，B項(xiàng)正確；電壓表的讀數(shù)為有效值，即U2＝110 V，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由交流電壓的表達(dá)式可知，ω＝100π(rad/s)，又T＝，解得T＝0.02 s，D項(xiàng)錯(cuò)誤． 4．(2018·山西質(zhì)檢)如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r.電路中的R2、R3分別為總阻值一定

27、的滑動(dòng)變阻器，R0為定值電阻，R1為光敏電阻(其阻值隨光照強(qiáng)度增大而減小). 當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，電容器中一帶電微粒恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，則下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．只逐漸增大R1的光照強(qiáng)度，電阻R0消耗的電功率變大，R3中有向上的電流 B．只將R3的滑片P2向上移動(dòng)時(shí)，電源消耗的功率變大，R3中有向上的電流 C．只將R2的滑片P1向下移動(dòng)時(shí)，電壓表示數(shù)變大，帶電微粒向下運(yùn)動(dòng) D．若斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，電容器所帶電荷量變大，帶電微粒向上運(yùn)動(dòng) 解析：選A.只逐漸增大R1的光照強(qiáng)度，R1的阻值減小，電流變大，R0消耗的電功率變大，電容器的電壓增大，電容器充電，R3中有向上的電流，A選項(xiàng)正確；由于R

28、3與電容器相連，而電容器隔直流，所以只調(diào)節(jié)R3的阻值對(duì)電路中的電流和電壓沒(méi)有影響，電源消耗的功率不變，R3中沒(méi)有向上的電流，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；只將R2的滑片P1向下移動(dòng)時(shí)，電路中的電流不變，因此電容器兩端的電壓U2增大，帶電微粒受到的電場(chǎng)力F＝qE＝q變大，微粒將向上運(yùn)動(dòng)，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；若斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，電容器將通過(guò)R3、R2放電，電容器所帶電荷量減少，帶電微粒向下運(yùn)動(dòng)，D選項(xiàng)錯(cuò)誤． 5.(2016·高考四川卷)如圖所示，接在家庭電路上的理想降壓變壓器給小燈泡L供電，如果將原、副線圈減少相同匝數(shù)，其他條件不變，則(　　) A．小燈泡變亮 B．小燈泡變暗 C．原、副線圈兩端電壓的比值不變 D．通過(guò)

29、原、副線圈電流的比值不變 解析：選B.由＝得U2＝U1① 由＝得 U′2＝U1② 由得：＝＝，因?yàn)閚2＜n1，所以＜1，即U′2＜U2，故小燈泡變暗，B正確，A錯(cuò)誤；由以上分析過(guò)程可以看出，C錯(cuò)誤；由＝和＝可見(jiàn)，D錯(cuò)誤． 6.已知電源內(nèi)阻r＝2 Ω，燈泡電阻RL＝2 Ω，R2＝2 Ω，滑動(dòng)變阻器R1的最大阻值為3 Ω，如圖所示．將滑片P置于最左端，閉合開(kāi)關(guān)S1、S2，電源的輸出功率為P0，則(　　) A．滑片P向右滑動(dòng)，電源輸出功率一直減小 B．滑片P向右滑動(dòng)，電源輸出功率一直增大 C．?dāng)嚅_(kāi)S2，電源輸出功率達(dá)到最大值 D．滑片P置于最右端時(shí)，電源輸出功率仍為P0 解析：選

30、D.當(dāng)外電路電阻等于電源內(nèi)阻，即R外＝r＝2 Ω時(shí) ，電源的輸出功率最大，開(kāi)始時(shí)R外1＝4 Ω，電源輸出功率為P0，當(dāng)P向右滑到R1＝1 Ω時(shí)，R外＝2 Ω，此時(shí)輸出功率最大，再向右滑動(dòng)，輸出功率又減小，A、B錯(cuò)誤；S2斷開(kāi)時(shí)R外2＝R′1＋R2＝5 Ω，R外2≠r，C錯(cuò)誤；當(dāng)電源的輸出功率為P0時(shí)對(duì)應(yīng)兩種情況的電阻，應(yīng)滿(mǎn)足＝r，則R外3＝1 Ω，D正確． 7．(2018·濰坊二模)圖甲是一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)的構(gòu)造示意圖，線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t變化的正弦規(guī)律圖象如圖乙所示．發(fā)電機(jī)線圈的內(nèi)阻不計(jì)，外接燈泡的電阻為12 Ω.則(　　) A．在t＝0.01 s時(shí)刻，穿過(guò)線圈的磁通量

31、為零 B．電壓表的示數(shù)為6 V C．燈泡消耗的電功率為3 W D．若其他條件不變，僅將線圈的轉(zhuǎn)速提高一倍，則線圈電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式e＝12sin 100πt(V) 解析：選C.在t＝0.01 s的時(shí)刻，電動(dòng)勢(shì)為零，則線圈平面位于中性面，穿過(guò)線圈的磁通量最大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em＝6 V，電壓表測(cè)量的為有效值，故示數(shù)為 V＝6 V，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；燈泡消耗的功率P＝＝ W＝3 W，選項(xiàng)C正確；周期為0.02 s，瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)表達(dá)式為e＝Emsin＝6sin 100πt(V)．轉(zhuǎn)速提高一倍后，最大值變成12 V，ω＝2πn，故角速度變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，表達(dá)式應(yīng)為e＝12sin 200πt(V

32、)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 8．在如圖甲所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為3.0 V，內(nèi)阻不計(jì)，L1、L2、L3為相同規(guī)格的小燈泡，電容器的電容為C＝100 μF.小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示．閉合開(kāi)關(guān)S，當(dāng)電路穩(wěn)定后，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．L1中電流為0.20 A B．電容器帶電荷量為300 C C．L2中電流為0.20 A D．L2的電阻為15 Ω 解析：選C.閉合開(kāi)關(guān)S，當(dāng)電路穩(wěn)定后，L1中電流為零，電容器兩端電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)，即U＝3.0 V，由C＝可知，電容器帶電荷量為Q＝CU＝100×10－6×3.0 C＝3×10－4 C，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；L2、L3兩個(gè)小燈泡串聯(lián)，每個(gè)燈

33、泡兩端電壓為U2＝1.5 V，根據(jù)小燈泡的伏安特性曲線可知電壓為1.5 V時(shí)對(duì)應(yīng)的小燈泡中的電流為I2＝0.20 A，L2的電阻為R2＝＝7.5 Ω，選項(xiàng)D錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確． 9．(2018·銀川段考)在如圖所示的電路中，已知電阻R1的阻值小于滑動(dòng)變阻器R的最大阻值．閉合開(kāi)關(guān)S，在滑動(dòng)變阻器的滑片P由左端向右端滑動(dòng)的過(guò)程中，四個(gè)電表V1、V2、A1、A2的示數(shù)及變化量分別用U1、U2、I1、I2、ΔU1、ΔU2、ΔI1、ΔI2表示，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．U1先變大后變小，I1不變 B．U1先變小后變大，I1變小 C.的絕對(duì)值先變大后變小，的絕對(duì)值不變 D．U2先變小后變

34、大，I2先變小后變大 解析：選D.滑片P由滑動(dòng)變阻器的左端向右端滑動(dòng)的過(guò)程中，滑動(dòng)變阻器R的左半部分與R1串聯(lián)然后與R的右半部分并聯(lián)，并聯(lián)電阻先變大后變小，所以電路總電阻先變大后變小，根據(jù)閉合電路歐姆定律，I2先變小后變大，U1先變大后變小，由極限法可得當(dāng)滑片P滑到滑動(dòng)變阻器右端時(shí)，電流表A1把R1所在支路短路，此時(shí)I1最大，所以I1一直增大，A、B錯(cuò)誤；對(duì)于C項(xiàng)，的絕對(duì)值等于電源的內(nèi)阻，保持不變；的絕對(duì)值等于R2，保持不變，C錯(cuò)誤；電阻R2不變，電壓表V2的示數(shù)U2＝I2R2，U2先變小后變大，D正確． 10．如圖所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為1∶n，電源a、b兩端輸出交流電壓U，

35、原線圈接入電阻為R0(恒定不變)的燈泡L，副線圈接入可變電阻R，電壓表為理想電表，則下列說(shuō)法正確的是(　　) A．電源的輸出功率等于可變電阻R的功率 B．若可變電阻接入電路中的阻值變大，電壓表示數(shù)將變小 C．可變電阻消耗的功率最大時(shí)，通過(guò)燈泡L的電流為IL＝ D．當(dāng)可變電阻接入電路中的阻值R＝n2R0時(shí)，可變電阻消耗的功率最大 解析：選D.電源的輸出功率等于燈泡的功率與可變電阻的功率之和，A錯(cuò)誤；若可變電阻接入電路中的阻值變大，假設(shè)副線圈電壓不變，則副線圈中電流變小，由變壓原理知，原線圈中電流變小，燈泡兩端電壓變小，由U＝UL＋U1知原線圈輸入電壓變大，副線圈輸出電壓變大，電壓表

36、示數(shù)變大，B錯(cuò)誤；設(shè)原線圈中的電流為I1，則可變電阻的功率PR＝I1U－IR0，當(dāng)I1＝時(shí)，有PRmax＝，這時(shí)原線圈輸入電壓U1＝U－I1R0＝，由變壓規(guī)律知＝，得副線圈兩端的電壓U2＝，根據(jù)PRmax＝＝得R＝n2R0，C錯(cuò)誤，D正確． 二、多項(xiàng)選擇題 11.如圖所示，理想變壓器的原線圈連接一只理想交流電流表，副線圈匝數(shù)可以通過(guò)滑動(dòng)觸頭Q來(lái)調(diào)節(jié)，在副線圈兩端連接了定值電阻R0和滑動(dòng)變阻器R，P為滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭．在原線圈上加一電壓為U的正弦交流電，則(　　) A．保持Q的位置不動(dòng)，將P向上滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變大 B．保持Q的位置不動(dòng)，將P向上滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變小 C．保持P

37、的位置不動(dòng)，將Q向上滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變大 D．保持P的位置不動(dòng)，將Q向上滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變小 解析：選BC.保持Q的位置不動(dòng)，則U2不變，將P向上滑動(dòng)時(shí)，R接入電路的電阻變大，根據(jù)I2＝知，I2變小，由＝得I1也變小，即電流表讀數(shù)變小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；保持P的位置不動(dòng)，將Q向上滑動(dòng)時(shí)，U2變大，則根據(jù)P2＝知副線圈輸出功率變大，由P1＝P2知，變壓器原線圈輸入功率P1變大，而P1＝I1U，輸入電壓U一定，I1變大，即電流表讀數(shù)變大，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 12．(2018·黑龍江二模)如圖甲所示的變壓器，接如圖乙所示的交流電時(shí)，燈泡正常發(fā)光，電容器能正常工作．現(xiàn)將電源換成如

38、圖丙所示的交流電，則(　　) A．由于丙交流電的周期短，因此燈泡比第一次亮 B．由于丙的頻率比乙的大，因此電容器有可能被擊穿 C．無(wú)論接乙交流電，還是接丙交流電，若滑動(dòng)觸頭P向上移動(dòng)，燈泡都變暗 D．若將原線圈n1的匝數(shù)增加，燈泡消耗的功率將變小 解析：選CD.由于兩個(gè)電源的有效值相同，因此經(jīng)同一個(gè)變壓器后，加在燈泡兩端的電壓相同，因此燈泡的亮度相同，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；同理加在電容器兩端的電壓也相同，電容器仍能正常工作，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；若向上移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的觸頭P，使滑動(dòng)變阻器接在電路中的電阻增大，導(dǎo)致燈泡兩端的電壓降低，因此燈泡變暗，選項(xiàng)C正確；若將原線圈的匝數(shù)增加，根據(jù)＝可知，副線

39、圈兩端電壓降低，因此燈泡消耗的功率減小，選項(xiàng)D正確． 13．(2018·鄭州模擬)如圖所示，50匝矩形閉合導(dǎo)線框ABCD處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝ T的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框面積S＝0.5 m2，線框電阻不計(jì)．線框繞垂直于磁場(chǎng)的軸OO′以角速度ω＝200 rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，并與理想變壓器原線圈相連，副線圈接入一只“220 V　60 W”燈泡，且燈泡正常發(fā)光，熔斷器允許通過(guò)的最大電流為10 A，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．圖示位置穿過(guò)線框的磁通量為零 B．線框中產(chǎn)生交變電壓的有效值為500 V C．變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為25∶11 D．允許變壓器輸出的最大功率為5 000 W

40、 解析：選CD.由題圖可知，此時(shí)線框平面和磁場(chǎng)垂直，此時(shí)穿過(guò)線框的磁通量最大，A錯(cuò)誤；矩形閉合導(dǎo)線框ABCD在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交流電的最大值為Em＝nBSω＝50××0.5×200 V＝500 V，由于最大值為有效值的倍，所以交流電的有效值為500 V，B錯(cuò)誤；由于電壓與匝數(shù)成正比，所以變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為＝，C正確；由于熔斷器允許通過(guò)的最大電流為10 A，所以允許變壓器輸出的最大功率為P＝UI＝500×10 W＝5 000 W，D正確． 三、非選擇題 14．(2018·高考北京卷)如圖1所示，用電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻為r的電源，向滑動(dòng)變阻器R供電．改變變阻器R的阻值，路端電壓U與電流I

41、均隨之變化． (1)以U為縱坐標(biāo)，I為橫坐標(biāo)，在圖2中畫(huà)出變阻器阻值R變化過(guò)程中U－I圖象的示意圖，并說(shuō)明U－I圖象與兩坐標(biāo)軸交點(diǎn)的物理意義． (2)a.請(qǐng)?jiān)趫D2畫(huà)好的U－I關(guān)系圖線上任取一點(diǎn)，畫(huà)出帶網(wǎng)格的圖形，以其面積表示此時(shí)電源的輸出功率； B．請(qǐng)推導(dǎo)該電源對(duì)外電路能夠輸出的最大電功率及條件． (3)請(qǐng)寫(xiě)出電源電動(dòng)勢(shì)定義式，并結(jié)合能量守恒定律證明：電源電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于內(nèi)、外電路電勢(shì)降落之和． 解析：(1)U－I圖象如圖所示圖象與縱軸交點(diǎn)的坐標(biāo)值為電源電動(dòng)勢(shì)，與橫軸交點(diǎn)的坐標(biāo)值為短路電流． (2)a.如圖所示． B．電源輸出的電功率 P＝I2R＝()2R＝ 當(dāng)外電路電阻R＝r時(shí)，電源輸出的電功率最大，為 Pmax＝. (3)電動(dòng)勢(shì)定義式E＝ 根據(jù)能量守恒，在題圖1所示電路中，非靜電力做功W產(chǎn)生的電能等于在外電路和內(nèi)電路產(chǎn)生的電熱，即 W＝I2rt＋I(xiàn)2Rt＝Irq＋I(xiàn)Rq E＝Ir＋I(xiàn)R＝U內(nèi)＋U外． 答案：見(jiàn)解析 18