（新课标）2020版高考物理大二轮复习 专题五 电路与电磁感应 第一讲 直流电和交流电教学案

1 第一讲第一讲 直流电和交流电直流电和交流电 答案 1 内容 闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比 跟整个电路中的总电 阻成反比 2 表达式 i 或e u外 ir 或eq qu外 qu内 e r r 3 电路故障分析基本思路及方法 仪表检测法 a 电流表示数正常而电压表无示数 电流表示数正常 表明电流表所在电路为通路 电压表无示数 表明无电流通过电 压表 故障原因可能是 电压表损坏 电压表接触不良 与电压表并联的用电器短 路 b 电压表有示数而电流表无示数 电压表有示数 表明电路中有电流通过 电流表无示数 说明没有或几乎没有电流 流过电流表 故障原因可能是 电流表短路 和电压表并联的用电器断路 c 电流表 电压表均无示数 两表均无示数 表明无电流通过两表 除了两表同时短路外 可能是干路断路导致 无电流 d 欧姆表检测 先使被测电路与电源断开 用欧姆表检测用电器 指针不动 说明用电器断路 指针 2 偏转最大 说明用电器短路 假设法 已知电路发生某种故障 寻找故障发生在何处时 可将整个电路划分为若干部分 然 后逐一假设某部分电路发生故障 运用电流变化进行正向推理 推理结果若与题述物理现 象不符合 则故障不是发生在这部分电路 若推理结果与题述物理现象符合 则故障可能 发生在这部分电路 直到找出发生故障的全部可能为止 此方法亦称排除法 4 理想变压器的基本特征 无漏磁 故原 副线圈中的 相同 t 线圈无电阻 因此无电压降低 u e n t 根据 得 套在同一铁芯上的线圈 无论是原线圈 还是副线圈 该比例都成 u n t 立 无电能损失 变压器只能改变交变电流的电压和电流 不能改变交变电流的频率 热点考向一 直流电路的分析和计算 典例 多选 2019 浙江杭州五县七校联考 如图所示电路 电源内阻不能忽略 r1阻值小于变阻器的总电阻 初态滑片p位于变阻器的中点 p由中点向上移动到顶端的 过程中 a 电源内阻消耗的功率先减小后增大 b 电源的效率先减小后增大 c 电流表的示数先减小后增大 d 电压表的示数先增大后减小 3 思路引领 解析 因r1阻值小于变阻器的总电阻 则知在滑片p由中点向上移动的过程中 滑 动变阻器与r1并联部分电路的总电阻r并先增大后减小 电路中总电流i总 先减小后增大 电源内阻消耗的功率p内 ir内先减小后增大 a 项正 e r并 r2 r内2 总 确 电源的效率 先增大后减小 b 项 i2 总 r并 r 2 i2 总 r并 r2 r内 r并 r2 r并 r2 r内 1 1 r内 r并 r2 错误 在滑片p由中点向上移动到顶端的过程中 因r1与滑动变阻器上部分的电阻之和逐 渐减小 由 串反并同 可知 电流表的示数一直增大 c 项错误 电压表的示数 u e i总r内先增大后减小 d 项正确 答案 ad 电路动态分析的常用 4 法 1 程序判断法 遵循 局部 整体 部分 的思路 按以下步骤分析 2 极限法 即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题 可将滑动变阻器的滑动端 分别滑至两个极端去讨论 3 串反并同法 所谓 串反 即某一电阻增大 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 即某一电阻增大 减小 时 4 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 4 极限分析法 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 滑到两端 中间等特殊位置 对特殊位置进行分析讨论 从而得到有效电阻的变化规律 迁移一 电路的故障分析 1 2019 四川宜宾一中训练 如图所示电路中 a d间接电源 灯泡 l1和 l2都不亮 用电压表测得各部分的电压分别为uad u uab 0 ubc u ucd 0 已知电源电压为u 则产生的故障原因可能是 只有一处断路 a 灯泡 l1断路 b 灯泡 l2断路 c 变阻器断路 d 电源断路 解析 若灯泡 l1断路 电路中没有电流 则udc 0 ubc 0 uab u 与题意不符 故 a 错误 若灯泡 l2断路 电路中没有电流 则uab 0 ubc 0 ucd u 与题意不符 故 b 错误 若变阻器r断路 电路中没有电流 uab 0 ucd 0 ubc u 与题意相符 故 c 正确 若电源断路 则uad ubc 0 与题意不符 故 d 错误 答案 c 迁移二 常规动态电路的分析 2 多选 2019 河南名校联考 如图电路中 电源的内电阻为r r1 r3 r4均为定 值电阻 电表均为理想电表 闭合开关 s 当滑动变阻器r2的滑动触头向右滑动时 下列 说法中正确的是 5 a 电压表的示数变小 b 电流表的示数变小 c r1中电流的变化量一定大于r4中电流的变化量 d 电压表示数的变化量与电流表示数的变化量之比一定小于电源的内电阻r 解析 设通过r1 r2 r3 r4的电流分别为i1 i2 i3 i4 两端的电压分别为 u1 u2 u3 u4 干路电流为i总 路端电压为u 电流表示数为i 当滑动变阻器r2的滑 动触头向右滑动时 r2连入电路的电阻变大 外电路总电阻变大 i总变小 根据闭合电路 欧姆定律得 u e i总r 则u变大 u即电压表的示数 选项 a 错误 电压表示数变大 i3变大 由i4 i总 i3 i总变小 i3变大 可得i4变小 从而知u4变小 而 u1 u u4 u变大 u4变小 则u1变大 i1变大 又i总 i i1 i总变小 i1变大 可 知i变小 所以电流表的示数变小 选项 b 正确 由i4 i1 i2 i4变小 i1变大 知i2 变小 则 i1 i4 则无法比较r1中电流变化量与r4中电流变化量的大小关 系 选项 c 错误 电源的内电阻r i总 i i1 i总变小 i变小 i1变大 所以 u i总 i总 选项 d 正确 u i总 u i 答案 bd 迁移三 含电容电路的动态分析 3 2019 吉林六校联考 在如右图所示的电路中 灯泡 l 的电阻大于电源的内阻r 闭合开关 s 将滑动变阻器的滑片p向左移动一段距离后 下列结论正确的是 a 电源的输出功率变小 6 b 灯泡 l 变亮 c 电容器c上电荷量减少 d 电压表读数变小 解析 当滑动变阻器的滑片p向左移动时 其接入电路的电阻增大 则电路的总电 阻增大 总电流减小 小灯泡消耗的电功率p i2rl 由于灯泡的电阻rl不变 所以灯泡 消耗的电功率减小 灯泡变暗 选项 b 错误 当内 外电阻相等时 电源的输出功率最大 当r外 r内时 随着外电路电阻的增大 电源的输出功率减小 由于灯泡 l 的电阻大于电 源的内阻 故当滑动变阻器接入电路的电阻增大时 电源的输出功率减小 选项 a 正确 滑动变阻器两端的电压增大 电容器与滑动变阻器并联 所以电容器两端的电压也增大 其电荷量增大 选项 c 错误 电流表读数变小 电压表读数u e ir u变大 选项 d 错 误 答案 a 电路稳定时 电容器所在的支路可看作是断路 分析含有电容器的直流电路时 关键 是准确判断和求出电容器两端的电压 需注意当充电或放电时电容器所在支路不能看作断 路 热点考向二 交变电流的产生和描述 典例 多选 2019 湖北八校联考 如图所示 矩形单匝线圈abcd ab边长为 l1 bc边长为l2 线圈放置在磁感应强度大小为b的匀强磁场中 绕oo 轴匀速转动 转 动的周期为t ab的中点和cd的中点的连线oo 恰好位于匀强磁场的边界线上 转轴 oo 垂直于磁场方向 线圈的阻值为r 与线圈相连的电阻的阻值也为r 从图示位置开始 计时 线圈转过 30 时线圈中的瞬时感应电流为i 以下判断正确的是 7 a 线圈的面积为 4irt b b 线圈消耗的电功率为 4i2r c t时刻线圈中的感应电动势的瞬时值e 2irsint 2 2 t d t时刻穿过线圈的磁通量的瞬时值 cost 2irt 2 t 思路引领 线圈与磁场平行时感应电动势最大 由公式em nbs 求解感应电动势 的最大值 由题意可知 t 0 时线圈处于中性面位置 根据e emsin t可列出感应电动 势的瞬时值表达式 正弦式交变电流的最大值是有效值的倍 进而可求得电动势的有效 2 值 解析 解法一 切割法 线圈转动过程中bc边或ad边切割磁感线 这两个边的切割刚好交替进行 实现完美 对接 从图示位置开始计时 bc边切割磁感线的速度为v l1sin t l1sint 1 2 t 2 t 其产生的瞬时电动势为e bl2v sint sint 则线圈转动 30 时的瞬 bl1l2 t 2 t bs t 2 t 时电动势为e 电路的总电阻为 2r 产生的瞬间电流为i 解得线圈面 bs 2t e 2r bs 4rt 积s 选项 a 正确 由公式em nbs 可知 线圈中的电动势的最大值 4irt b em 4ir 有效值e 2ir 线圈消耗的电功率p 2r 2i2r 选项 b 错误 bs t em 22 e 2r 由上述可知 t时刻线圈中的感应电动势的瞬时值e sin t 4irsint 磁通量的 bs t 2 t 瞬时值 bscos t cost 选项 c 错误 d 正确 1 2 2irt 2 t 解法二 法拉第电磁感应定律法 t时刻穿过线圈的磁通量的瞬时值 bl1l2cost 将 对t求导 得 1 2 2 t 8 sint 根据法拉第电磁感应定律 可知t时刻线圈中的感应电动势的瞬时值为e bs t 2 t sint 则线圈转动 30 时 线圈中产生的瞬时电动势e 后面的解析见解法 bs t 2 t bs 2t 一 答案 ad 正弦式交变电流 四值 的比较和理解 9 迁移一 交变电流的图像 1 多选 2019 天津卷 单匝闭合矩形线框电阻为r 在匀强磁场中绕与磁感线垂直 的轴匀速转动 穿过线框的磁通量 与时间t的关系图像如图所示 下列说法正确的是 10 a 时刻线框平面与中性面垂直 t 2 b 线框的感应电动势有效值为 2 m t c 线框转一周外力所做的功为 2 2 2 m rt d 从t 0 到t 过程中线框的平均感应电动势为 t 4 m t 解析 由 t图像可知 时穿过线框的磁通量最大 则线框位于中性面 a 错误 t 2 线框中产生的感应电动势的最大值应为em nbs 又 n 1 bs m 则整理 2 t 得em 因此感应电动势的有效值为e b 正确 由功能关系可知线 2 m t em 2 2 m t 框转动一周外力所做的功等于线框中产生的焦耳热 有w t c 正确 0 的 e2 r 2 2 2 m rt t 4 过程中 线框中产生的平均感应电动势为 d 错误 e m t 4 4 m t 答案 bc 迁移二 交变电流的 四值 问题 2 2019 河北六校联考 如图所示 圆形金属线圈与r 10 的电阻组成闭合回路 线圈中存在磁场 且磁场方向与线圈所在平面垂直 磁感应强度b随时间t的变化规律为 b 1 0 10 2sin200t t 线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为e 8cost v 2 t 若圆形金属线圈的电阻不计 圆形金属线圈所围成的面积s 0 04 m2 则下列说法错误的 是 11 a 圆形金属线圈中产生感应电动势的最大值为 8 v 2 b 通过圆形金属线圈的电流的有效值为 a 2 2 5 c 电阻消耗的电功率为 3 2 w d 在磁感应强度变化的 0 时间内 通过电阻r的电荷量为 4 0 10 5 c t 4 解析 由题中条件可知圆形金属线圈中产生感应电动势的最大值em 8 v 选项 a 错误 闭合回路中的电流最大值im 0 8 a 有效值i a 选项 b 正确 电 em r im 2 2 2 5 阻消耗的电功率为p i2r 3 2 w 选项 c 正确 在 0 时间内 感应电动势的平均值 t 4 平均电流 通过电阻的电荷量为q t 4 0 10 5 e s b t i e r s b r t i s b r c 选项 d 正确 答案 a 几种典型交变电流有效值 电流名称电流图像有效值 正弦式交 变电流 u um 1 2 12 正弦半 波电流 u um 1 2 正弦单向 脉动电流 u um 2 矩形脉 动电流u um t1 t 非对称性 交变电流u 1 2 u2 1 u 2 2 热点考向三 理想变压器和远距离输电 角度一 理想变压器问题 典例 1 2016 全国卷 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 3 1 和 4 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 副线圈匝数比值为 a 2 b 3 c 4 d 5 思路引领 13 解析 解法一 能量守恒法 设原副线圈的匝数比值 k n1 n2 当 s 断开 原线圈电流为i时 副线圈电流为ki 如图 1 所示 由能量守恒定律得 电源提供的功率等于三个电阻消耗的功率p1 i2r1 ki 2 r2 r3 当 s 闭合 原线圈电流为 4i时 副线圈电流为 4ki 如图 2 所示 由能量守恒定律得 电源提供的功率等于两个电阻消耗的功率p2 4i 2r1 4ki 2r2 由于电压不变 p1 iu p2 4iu 易知p2 4p1 以上各式联立解得k 3 解法二 电流 电压关系法 14 设原副线圈的匝数比值 k n1 n2 当 s 断开 原线圈电流为i时 副线圈电流为ki 如图 1 所示 由理想变压器电压关系可知 k u1 u2 n1 n2 即 k u ir1 ki r2 r 3 当 s 闭合 原线圈电流为 4i时 副线圈电流为ki 如图 2 所示 即 k u 4ir1 4kir2 联立解得k 3 解法三 等效法 如图 3 所示 副线圈中接电阻r 相当于在原线圈中接入电阻r0 如图 4 所示 15 其中r0 r u1 i1 u2 i2 设原副线圈的匝数比值 k n1 n2 下面导出r与r0的关系 r0 2r k2r u1 i1 n1 n2u2 n2 n1i2 n1 n2 设开关 s 断开时 变压器的原线圈等效电阻为r 等效电路如图 5 所示 则r k2 r2 r3 u i r1 r 设开关 s 闭合时 变压器原线圈的等效电阻为r 等效电路如图 6 所示 r k2r2 u 4i r1 r 联立解得k 3 16 答案 b 角度二 远距离输电问题 典例 2 2019 广东肇庆三模 某科技小组在实验室中研究远距离输电 由于输 电线太长 他们将导线每 50 m 卷成一卷 共卷成 8 卷来代替输电线路 第一次直接将输电 线与实验电源及用电器相连 测得输电线上的输电电流和损失的功率为i1 p1 第二次采 用如图所示的电路输电 其中理想变压器t1与电源相连 其原 副线圈的匝数比为 n1 n2 理想变压器t2与用电器相连 测得输电线上的输电电流和损失的功率为i2 p2 下 列说法正确的是 a 第二次实验时因为多接了两个变压器 所以p2 p1 b 通过该实验可以证明 提高输电电流能减小远距离输电的能量损失 c 若输送功率一定 则i2 i1 n1 n2 d 若输送功率一定 则p2 p1 n n 2 22 1 思路引领 由输电线上损失的功率公式 p损 i2r 可得出两次实验损失的电功率关 系 由功率公式和变压器变压公式可得两次实验中输电线中电流之比和损失功率之比 解析 第二次实验时因为多接了两个变压器 先提高了输电电压 减小了输电电流 输电线上损失的电功率 p损 i2r 减小 所以p22 1 选项 a 错误 s 断开时 根据变压器输入电 流和输出电流的关系可知 r1中电流等于r2中电流的 根据电功率公式p i2r可知 r1 1 2 消耗的电功率为r2消耗的电功率的 选项 b 错误 s 闭合后 r1 r3 r4中的电流相同 1 4 根据电功率公式p i2r可知 r1 r3 r4消耗的电功率相同 选项 c 正确 s 闭合后 副 18 线圈总电阻减小 电流增大 输出功率增大 根据变压器输入功率等于输出功率 可知变 压器输入电流i1增大 r1两端电压比 s 闭合前的更大 选项 d 错误 答案 c 迁移二 两个副线圈的变压器问题 2 2019 江西红色七校联考 如图所示 一理想变压器原线圈与每个副线圈的匝数比 均为 3 1 原线圈与每个副线圈所连的电阻阻值均为r 原线圈接 220 v 的正弦交流电 副线圈n2回路中电阻两端的电压为u2 原线圈所连的电阻消耗的功率与每个副线圈所连的 电阻消耗的功率之比均为k 则 a u2 60 v k 4 9 b u2 60 v k 2 3 c u2 v k 220 3 1 9 d u2 v k 220 3 2 3 解析 由题意可知 副线圈n2回路中电阻两端的电压为u2 由 可知原线圈两 u1 n1 u2 n2 端电压为 3u2 因为原线圈所连的电阻与每个副线圈所连的电阻消耗的功率之比 均为k 则有 k 因i1 3u2 2i2 u2 解得i1 i2 k 因为i2r u2 i1r i2 1r i2 2r 2 3 4 9 i2r u2 3u2 i1r u2 220 v 解得u2 60 v 选项 a 正确 2 3 2 3 11 3 答案 a 迁移三 远距离输电问题 3 多选 2019 安徽马鞍山二模 图甲为远距离输电示意图 升压变压器原 副线圈 匝数比为 1 100 降压变压器原 副线圈匝数比为 100 1 远距离输电线的总电阻为 100 若升压变压器的输入电压如图乙所示 输入功率为 750 kw 下列说法正确的是 19 a 用户端交流电的频率为 50 hz b 用户端电压为 250 v c 输电线中的电流为 30 a d 输电线路损耗的功率为 180 kw 解析 由图乙知交流电的周期t 0 02 s 所以频率为f hz 50 hz 故 1 t 1 0 02 a 正确 由图乙知升压变压器输入电压的最大值为um 250 v 有效值为u1 um 250 2 2 2 v 根据变压器原 副线圈的电压与匝数成正比 得副线圈两端的电压为u2 25000 v 2 5 104 v 所以输电线中的电流为i a 30 a 输电线路损失的电 p u2 7 5 105 2 5 104 压为 u ir 30 100 v 3000 v 降压变压器输入电压为u1 u2 u 2 5 104 v 3000 v 2 2 104 v 由 所以用户端电压为 220 v 故 b 错误 c 正确 输电 u3 u4 n3 n4 线路损耗的功率为 p ui 3000 30 w 90 kw d 错误 答案 ac 输电线上的损失功率必须与输电线上的电流和电压相对应 即p损 ir ui线 不要把输电线上的输送电压u和输电导线上损失的电压 u相混 2 线 u2 r 淆 高考热点模型构建 理想变压器 模型 模型调研模型解读 涉及 理想变压器 模型的 2014 2015 2016 2018 年高考1 理想变压器 模型的特点 20 题的对比情况如下 理想变压器涉及两个电路和一个铁芯 不计 漏磁 铜损 铁损 原线圈输入功率等于负 线圈输出功率 2 理想变压器 模型的基本关系 1 变压过程中原 副线圈无漏磁 故原 副线圈中的 均相同 t 2 原 副线圈无电阻 因此原 副线圈上 没有电压损失 若原线圈中未连接用电器 则u e n t 3 即套在同一铁芯上的线圈 无 u n t 论是原线圈 还是副线圈 该比例都成立 即 u1 n1 u2 n2 u3 n3 4 电路中无电能损失 因此p入 p出 无 论副线圈是一个还是多个 总有 u1i1 u2i2 u3i3 将电压关系代入可得 n1i1 n2i2 n3i3 3 基本关系式中物理量之间的决定关系 1 电压决定关系 输入电压u1决定输出电 压u2 这是因为输出电压u2 u1 当u1和 n2 n1 原 副线圈的匝数比都不变时 不论负载电 阻r变化与否 u2都不会改变 2 电流决定关系 输出电流i2决定输入电 流i1 3 功率决定关系 输出功率p2决定输入功 率p1 4 频率关系 原 副线圈中电流的频率相 同 4 原线圈连接有电阻的变压器问题的处理 变压器的原理是电磁感应中的互感现象 变 压器不能改变恒定电流 当原线圈接有电阻 21 时 变压器的原线圈输出电压不是电源的电 压 所以求解的关键是先求出原线圈中的电 流 再由电压关系列式 考向一 变压器的动态分析 典例 1 2019 湖北八校联考 图中b为理想变压器 接在交变电压有效值保持 不变的电源上 指示灯 l1和 l2完全相同 其阻值均恒定不变 r是一个定值电阻 电压表 电流表都为理想电表 开始时开关 s 是闭合的 当 s 断开后 下列说法正确的是 a 电流表 a2的示数变大 b 电压表的示数变大 c 电流表 a1的示数变小 d 灯 l1的亮度变暗 思路引领 解析 变压器输出电压由输入电压和匝数比决定 s 断开后输入电压和匝数比不变 所以电压表的示数不变 但负载电阻变大 则输出电流变小 a2的示数变小 输入电流变 小 则 a1的示数变小 因r上电压变小 则 l1上电压变大 亮度变亮 故只有 c 对 答案 c 22 分析变压器动态变化问题的关键 1 弄清变量和不变量 确定是负载电阻不变还是匝数比不变 2 弄清变压器动态变化中的决定关系 即p2决定p1 i2决定i1 u1决定u2 考向二 电容器 自感线圈对变压器的影响 典例 2 多选 2019 武汉毕业班调研 如图所示 理想变压器原 副线圈的匝 数比是 10 1 原线圈接入交变电压u 100sin50 t v 在副线圈的回路中接有理想电 2 流表和阻值为 10 的定值电阻r 电容器并联在电阻r两端 关于电路分析 下列说 法中正确的是 a 电流表示数是 1 a b 电流表示数是 0 1 a c 电阻r消耗的电功率为 10 w d 电容器的耐压值至少是 10 v 2 思路引领 解决本题的关键是明确电容器的特点 通交流 隔直流 解析 由题意可知 根据 代入数据可得副线圈两端电压的有效值为 10 v u1 u2 n1 n2 根据i 可得通过r的电流为 1 a 因电容器通交流 隔直流 故电容器也有电流通过 u2 r 电流表的示数大于 1 a 选项 a b 都错误 根据p 可得电阻r消耗的电功率为 10 w u2 2 r 选项 c 正确 本题中电容器的耐压值是指副线圈两端的交变电压的最大值为 10 v 故选 2 项 d 正确 答案 cd 若交变电流的频率增大 虽然通过定值电阻r的电流大小不变 但因频率越大 电容 器对电流的阻碍作用越小 所以副线圈中总电流增大 即电流表示数变大 原线圈中电流 增大 输入功率增大 若将电容器换为自感线圈 因频率越大 自感线圈对电流的阻碍作 23 用越大 副线圈中总电流减小 即电流表示数变小 原线圈中电流减小 输入功率减小 1 2019 山东七校联考 如图甲所示 原 副线圈匝数比为 5 1 的理想变压器 其 原线圈中的输入电压按照图乙所示的图像变化 副线圈电路中的r0为定值电阻 r是用半 导体材料制作的光敏电阻 光照强度增大 阻值减小 v1和 v2是理想交流电压表 示数分 别用u1和u2表示 a1和 a2是理想交流电流表 示数分别用i1和i2表示 下列说法正确的 是 a 原线圈中的输入电压u umsint 2 2 t b u1 um u2 um 2 2 5 2 2 c 光照强度增大 u2变小 i1变小 i2变大 d 光照强度增大 u2不变 i1变大 i2变大 解析 由图乙可知 原线圈中的输入电压u umsint 选项 a 错误 理想交流电 2 t 流表 理想交流电压表的示数都是有效值 则u1 um 根据理想变压器变压规律 um 2 2 2 可得u2 u1 um 选项 b 错误 光照强度增大 光敏电阻的阻值减小 因输出电压的有 1 5 2 10 效值不变 则u2不变 i2变大 输出功率增大 根据变压器的输出功率决定输入功率可知 输入功率增大 则输入电流增大 即i1变大 选项 d 正确 c 错误 答案 d 2 多选 2019 湖北恩施一中摸底 如图 矩形线圈abcd与理想变压器原线圈组成 闭合电路 线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动 磁场只分布在bc边的 左侧 磁感应强度大小为b 线圈面积为s 转动角速度为 匝数为n 线圈电阻不 计 下列说法正确的是 24 a 将原线圈触头p向上滑动时 灯泡变暗 b 电容器的电容c变大时 灯泡变暗 c 图示位置时 矩形线圈中瞬时感应电动势最大 d 若线圈abcd转动的角速度变为 2 则变压器原线圈电压的有效值为nbs 解析 将原线圈触头p向上滑动时 原线圈匝数变多 根据变压比公式 输 u1 u2 n1 n2 出电压减小 故灯泡会变暗 故 a 正确 电容器的电容c变大时 容抗减小 故副线圈电 流变大 灯泡变亮 故 b 错误 线圈处于图示位置时 是中性面位置 感应电动势的瞬时 值为零 故 c 错误 根据电动势最大值公式em nbs 知 若线圈转动的角速度变为 2 则最大值变为原来的 2 倍 则有 t 解得电压有效值 nbs 2 2 2 r t 2 u2 r u nbs 故 d 正确 答案 ad 专题强化训练 十二 一 选择题 1 如图所示电路中 电压表 电流表均为理想电表 滑动变阻器的总阻值r大于定值 电阻r0的阻值 闭合开关 s 当滑动变阻器的滑片p从最上端向下滑动时 a 电压表 v 的示数先变大后变小 电流表 a 的示数变大 25 b 电压表 v 的示数先变小后变大 电流表 a 的示数变小 c 电压表 v 的示数先变大后变小 电流表 a 的示数先变小后变大 d 电压表 v 的示数先变小后变大 电流表 a 的示数先变大后变小 解析 外电路结构为滑动变阻器的上部分电阻r1与定值电阻r0串联后再与下部分电 阻r2并联 根据r1 r2 r0 r r0 可知两电阻接入电路的阻值为定值 则并联电阻r并 结合基本不等式的关系可知 当r1 r0 r2时 r并有最大值 r 2 r1 r 0 r1 r2 r0 r 2 r1 r 0 r r0 此时外电路电阻最大 又滑动变阻器的总阻值r大于定值电阻r0的阻值 则当滑片从最上 端下滑时 r并增大 当滑动至r1 r0 r2时 r并最大 根据闭合电路欧姆定律有i 可知电路中总电流先减小后增大 而由u e ir可知 电压表示数先增大后减 e r r并 小 当滑片向下滑动至r1 r0r2时 电路中的总电阻变小 电路中的总电流i增大 u减小 r1 r0增大 则流过r1和r0串联部分的电流i1 减小 又i i1 i2 所以电流表 u r1 r0 示数i2 i i1增大 综上所述 在滑片从最顶端向下滑动的过程中 电流表示数i2一直 增大 答案 a 2 多选 2019 天津南开中学一模 某温度检测 光电控制加热装置原理如下图所 示 图中rt为热敏电阻 其阻值随温度升高而减小 用来探测加热电阻丝r的温度 rg为 光敏电阻 其阻值随光照强度增大而减小 接收小灯泡 l 的光照 除rt rg外 其他电阻 均为定值电阻 虚线框内两元件距离很近 当r处温度升高时 a l 变亮b 通过r3的电流减小 c e2的路端电压增大d r消耗的功率减小 解析 当r处温度升高时 rt阻值变小 小灯泡 l 中的电流变大 l 变亮 所以光 照强度增大 rg阻值变小 通过r2的电流变大 e2的路端电压变小 r两端电压变小 通 过r的电流也变小 r消耗的功率变小 通过r3的电流变大 故 a d 正确 答案 ad 26 3 多选 2018 岳阳高三年级期中联考 如右图所示电路 c为电容器 d为理想二 极管 具有单向导通作用 电流表 电压表均为理想电表 闭合开关 s 至电路稳定后 调 节滑动变阻器滑片p向左移动一小段距离 结果发现电压表 v1的示数改变量大小为 u1 电压表 v2的示数改变量大小为 u2 电流表 a 的示数改变量大小为 i 则下列判断正确 的有 a 滑片向左移动的过程中 电容器所带的电荷量不变 b 的值变大 u1 i c 的值不变 且始终等于电源内阻r u2 i d 滑片向左移动的过程中 电容器所带的电荷量要不断减小 解析 由题图可知r1与r串联 v1测r两端的电压 v2测路端电压 若p向左端移 动 则滑动变阻器接入电路的阻值增大 电路中总电流减小 则内电压减小 路端电压增 大 即电压表 v2示数增大 r1两端的电压减小 则 v1的示数增大 根据闭合电路欧姆定律 u1 e i r1 r 则 r1 r 所以的值不变 b 错误 根据闭合电路欧姆定律 u1 i u1 i u2 e ir 则 r 所以的值也不变 c 正确 滑片向左移动的过程中 因为理 u2 i u2 i 想二极管具有单向导通作用 即使r1两端电压减少 电容器也不能放电 所以电容器所带 的电荷量不变 a 正确 d 错误 答案 ac 4 2019 海淀区期末综合练习 一个边长为 6 cm 的正方形金属线框置于匀强磁场中 线框平面与磁场垂直 电阻为 0 36 磁感应强度b随时间t的变化关系如下图所示 则 线框中感应电流的有效值为 27 a 10 5 a b 10 5 a 26 c 10 5 a d 10 5 a 2 2 3 2 2 解析 由法拉第电磁感应定律 和欧姆定律 可得 0 3 s 内产生的感应电流 i1 2 10 5 a 3 5 s 内产生的感应电流i2 3 10 5 a 且与 0 3 s 内方向相反 于是 可作出i随时间变化的图像如图所示 由有效值的定义 得i rt1 i rt2 i2rt 代入数 2 12 2 据可得i 10 5 a 故 b 选项正确 6 答案 b 5 2019 曲靖四十九阶段性验收测试 如图甲所示 交流发电机的矩形金属线圈 abcd的匝数n 44 线圈位于匀强磁场中 且线圈平面与磁场方向平行 线圈的两端分别 与两个彼此绝缘的铜环m n 集流环 焊接在一起 并通过电刷与一含有理想变压器的电路 连接 l1 l2均为 24 v 11 w 的灯泡 现使线圈绕过bc和ad边中点且垂直于磁场的 转轴oo 以一定的角速度匀速转动 穿过线圈的磁通量 随时间t变化的图像如图乙所 示 当开关 s 闭合时 灯泡均正常发光 若电路其他部分的电阻以及线圈的自感系数均可 忽略不计 则下列说法中正确的是 28 a 变压器原 副线圈匝数比为 55 6 b 矩形线圈匀速转动的角速度为 5 rad s c 矩形线圈中产生感应电动势的最大值为 220 v d 矩形线圈中产生感应电流的有效值为 1 a 解析 由题图乙知t 0 4 s 则 5 rad s b 错误 线圈中产生的感应 2 t 电动势的最大值为em nbs n m 44 5 v 220 v c 错误 原线圈两端电 2 2 压的有效值为u1 220 v 副线圈两端有效电压为u2 24 v 变压器原 副线圈匝数 em 2 比为 a 正确 原线圈输入功率为p1 2pl 22 w 由p1 i1u1得原线圈中的电 n1 n2 u1 u2 55 6 流为i1 0 1 a d 错误 答案 a 6 2019 天津河东一模 在日常生活中 各种家用电器所使用的电压不同 经常需要 用变压器把 220 v 交流电变成所需的电压 如图所示为原 副线圈匝数比为 n1 n2 10 1 的理想变压器 b是原线圈中的中心抽头 电压表和电流表均为理想交流电 表 从某时刻开始在原线圈c d两端加上u1 220sin100 t v 的交变电压 则 2 29 a 当单刀双掷开关与a连接时 电压表的示数为 22 v 2 b 当单刀双掷开关与a连接时 把滑动变阻器滑片p向上移动 电流表的示数变大 c 单刀双掷开关由a扳向b时 原线圈的输入功率变小 d 当单刀双掷开关由a扳向b时 再把滑动变阻器的滑片p向上移动 原线圈输入功 率有可能不变 解析 当单刀双掷开关与a连接时 由 又n1 n2 10 1 u1 220 v 可 n1 n2 u1 u2 得副线圈的电压u2 22 v 则电压表的示数为 22 v 故 a 错误 当单刀双掷开关与a连接 时 因输入电压及原 副线圈匝数之比不变 则副线圈两端电压不变 所以电压表的示数 不变 因变阻器滑片p向上移动 变阻器接入电路的电阻变大 则副线圈电流变小 电流 表示数变小 故 b 错误 当单刀双掷开关由a扳向b时 原线圈匝数变小 根据 u1 u2 n1 n2 可知副线圈两端的电压u2变大 输出功率p2 变大 又输入功率等于输出功率 所以原 u2 2 r 线圈输入功率变大 故 c 错误 当单刀双掷开关由a扳向b时 输出电压变大 调节滑动 变阻器滑片到适当位置使其连入电路的电阻r变大 输出功率p2 可能不变 又输入功 u2 2 r 率等于输出功率 所以有可能实现调节前 后原线圈输入功率相等 故 d 正确 答案 d 7 2019 湖南永州一模 如图所示 在某一输电线路的起始端接入两个互感器 原 副线圈的匝数比分别为 100 1 和 1 100 图中a b表示电压表或电流表 已知电压表的 示数为 22 v 电流表的示数为 1 a 则 30 a a为电流表 b为电压表 b a为电压表 b为电流表 c 线路输送功率是 22 kw d 输电线路总电阻为 22 解析 由题图可知 左侧为电压互感器 所以a表是电压表 右侧为电流互感器 所以b表是电流表 a 错误 b 正确 电压互感器原 副线圈的匝数比为 100 1 又电压 表的示数为 22 v 得原线圈的电压u 2200 v 电流互感器原 副线圈的匝数比为 1 100 由电流表的示数为 1 a 得原线圈的电流i 100 a 所以电线输送功率 p ui 2 2 105 w 220 kw c 错误 由已知条件无法求输电线电阻 d 错误 答案 b 8 2019 山东济宁期末 如图所示 某发电机输出功率是 100 kw 输出电压是 250 v 从发电机到用户间的输电线总电阻为 8 要使输电线上的功率损失为 5 而用户得 到的电压正好为 220 v 则升压变压器和降压变压器原 副线圈匝数比分别是 a 16 1 190 11 b 1 16 11 190 c 1 16 190 11 d 16 1 11 190 解析 输电线损失功率p损 100 103 5 w 5 103 w 所以 输电线电流i2 25 a 升压变压器原线圈电流i1 400 a