高考物理复习专练：直流电路与交流电路（讲）（原卷+解析版）

专题八直流电路与交流电路

考情瞥读

恒定电流主要考查以"电路"为核心的三部分内容:一是以部分电路的欧姆定律为中心，考查直流电路的

基本概念、伏安法测电阻、电功和电热等问题；二是以闭合电路的欧姆定律为中心，考查电源的作用、闭

合电路的功率分配和能量转化的关系、电路的路端电压与电源电动势和内阴天的关系；三是以电路中的电

工仪表的使用为中心，考查电学实验中仪器的选取、电表的读数、实物连接、数据处理和误差分析等问题.

尤其是电学知识联系实际的问题和探究实验问题是近几年高考考查的热点。

交变电流部分的知识点不是很多，一般以难度中等或中等偏下的选择题出现。高考题型以选择题为主,

重点考查交流电的产生原理、图像、表达式以及交流电的有效值，变压器的原理，远距离输电中的线路损

耗问题，其中考查频度最高是交流电有效值、变压器的有关知识。本部分知识常与电场和力学知识结合在

一起考查考生的综合分析能力，如.带电粒子在交变电场中的运动等。

重点知黑梳理

知识点一、直流电路

1.电功和电热

电功W=qU=UIt；电热Q=l2Rt.

（1）对纯电阻电路，电功等于电热，即电流流经纯电阻电路，消耗的电能全部转化为内能，所以W=Q

TT2

=UIt=I2Rt=—t.

R

（2）对非纯电阻电路（如电动机和电解槽），电能一部分转化为内能，另一部分转化为其他形式的能（如机

械能或化学能等），所以电功必然大于电热，即W>Q,这时电功只能用W=UIt计算，电热只能用Q=：PRt

计算，两式不能通用.

2.闭合电路欧姆定律

FR

表达形式：①E=U外+U内；②1=—。、R间关系）；③U=E—Ir（U、I间关系）；@U=——E（U、R

R+rR+r

间关系）.

注意：①当外电路断开时（1=0）,路端电压U等于电动势E.若用理想电压表测量，则读数等于电动势，

在进行断路故障分析时，常用此结论进行判断，即何处断路，何处两端电压等于电动势.但用电压表直接

测量时，读数却略小于电动势（因为有微弱电流流过电源而产生内压降）.

②当外电路短路时（R=0,因而U外=0）,电流最大，为1“,=旦（不允许出现这种情况，因为这会把电源烧

r

坏）.

1

3.电源的功率与效率

（1）电源的功率P：也称电源的总功率，是电源将其他形式的能转化为电能的功率，计算式为：P=IE（普

遍适用）；P=4E2=l2（R+r）（只适用于外电路为纯电阻的电路）.

R+r

（2）电源内阻消耗功率P内：是电源内阻的热功率，也称电源的损耗功率，计算式为：P内=R.

（3）电源的输出功率P外:是外电路上消耗的功率，计算式为:P外=IU”普遍适用）;P外=PR=只

.R+r2

适用于外电路为纯电阻的电路）.

（4）电源的效率：丹=口=5=口=—R—.

PEIER+r

（5）电源的输出功率（P外）与外电阻R的关系：

_RE2______I2_____

2

外—•RK++rr----R-—--r----,F4-r

R

P外与R的关系图象如图4一11—1所示.由图可以看出：

图4—11-1

p2

当R=r时，电源的输出功率最大，P=—,此时电源效率n=50%.

w4r

当R>i•时，随着R的增大输出功率越来越小.

当R<r时，随着R的增大输出功率越来越大.

当R由小于r增大到大于r时，随着R的增大输出功率先增大后减小（非单调变化）.

4.含容电路的分析技巧

电容器两极板间的电压等于与电容器并联的电阻两端的电压，与电容器串联的电阻两端的电压一定为零

（有阻无流，则无电压）.

知识点二、直流电路动态分析

1.引起电路特征发生变化的主要原因有：①滑动变阻器滑片滑动，使电路的电阻发生变化；②开关

的闭合、断开或换向（双掷开关）使电路结构发生变化；③电路发生短路和断路（电路故障）.

2.电路动态变化问题的分析思路

当电路中某处的电阻发生变化时，先由局部电阻的变化推出外电路电阻R夕卜的变化，再由闭合电路的

2

欧姆定律I总=-^和U端=£—I总r讨论干路电流I总的变化和路端电压U端的变化，最后分析对其他部分

R外+r

电路产生的影响，从而分别确定各元件上其他量的变化情况（使用的公式是部分电路欧姆定律、电路中各元

件上的电压关系和电流关系等）.

注意：①电路的总电阻总是随其中任一电阻的增大而增大，随任一电阻的减小而减小；电阻并联的数

目越多，总阻值越小；

②从电路分析角度看，断路可认为是电路中某处电阻增大到无穷大，短路可认为是电路某处电阻减小

到零，因此电路故障问题可以视为特殊的动态分析问题；

③对电路进行简化时，电压表和电容器视为断路，电流表视为短路；

④电容器是一个储存电能的元件，在直流电路中，当电容器充、放电时，其所在电路中有充、放电电

流，电路达到稳定状态时，电容器就相当于一个阻值无穷大的电阻，则电容器所在电路处可视为断路.分

析计算含有电容器的直流电路时应注意：

电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，在此支路的电阻没有电压降，因此电容器两极间的电

压就等于该支路两端的电压.电路中的电流、电压变化时，将会引起电容器充（放）电.

知识点三、与电功、电功率、电热相关问题的综合分析

明晰电功、电功率、电热的概念与相互关系.

电功W电热Q电功率尸

物理电流通过电路做的功，即使电电流通过导体所做的功，表征电流做功

意义荷定向移动时电场力做的功电阻上所产生的热量快慢的物理量，

用电流所做的

能量消耗的电能转化为其他形式的

消耗的电能转化为内能功与所用时间

转化能量（内能、机械能、化学能等）

的比值来表示

Q=焦耳w

任何电路W=qU=UItP=—=UI

定律）t

消耗的电能全部转化为内能w=2

纯电阻P=UI=IR=

rT22

电路UIt=IzRt=^-tU

2X

说明：纯电阻电路中，电功率等于热功率；非纯电阻电路中，电功率只有一部分转化成热功率.纯电

阻电路中只有电阻元件，如电熨斗、电炉、白炽灯等；非纯电阻电路中常含有电动机、电解槽等.

知识点四、含容电路问题的综合分析

电容器是一个储存电能的元件.在直流电路中，当电容器充放电时，电路里有充放电电流.一旦电路达

到稳定状态，电容器在电路中就相当于一个阻值无限大的元件，电容器所处电路看做是断路，简化电路时

可去掉它.简化后若要求电容器所带电荷量时，可在相应的位置补上.在具体方法上要注意以下几点：

3

（1）根据Q=CU、AQ=CAU可知，要求电容器所带电荷量以及充放电时所带电荷量的变化，关键是求电

容器两端的电压.

（2）在电路分析时要注意电容器所在支路的连接情况.电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，所

以此支路中的电阻上无电压降，可以把与电容器串联的电阻看成导线，电容器两极板间的电压就等于该支

路两端的电压.

（3）对于较复杂的电路，经常需要将电容器两端的电势与基准点的电势进行比较后才能确定电容器两端

的电压.

知识点五、U-I图像的意义

复习时注意电源的伏安特性曲线反映的是电源自身的性质，具有丰富的内涵（如图所示）:1.图线与纵轴

的截距表示电源的电动势；2.与横轴的截距表示短路电流；3.斜率的绝对值表示电源内阻；4.图线上任意一

点所对应的电压和电流的比值（或者说任意一点与坐标原点0连线的斜率）表示接在外电路的电阻；5.阴影部

分面积表示电流为I时，外电路电阻两端的输出功率，四边形AEOI的面积表示电源的总功率。

导体的伏安特性曲线反映导体的性质.如果是遵循欧姆定律的线性元件，这是一条直线，电阻恒定不变

（如图中直线b所示）；如果是不遵循欧姆定律的非线性元件，如气体、半导体等，就是一条曲线.电阻不断变

化，其曲线上每一点对应的电压与电流的比值就是此时导体的电阻（或说成此点与坐标原点连线的斜率表示

此时导体的电阻）.

知识点六、直流电路的图象问题

1.三种图象的比较

图象物理意义注意问题

4

部分电路欧姆定律

的U-I图像

图象的斜率表示导体的电阻，斜率

反映/跟。的正比关系

越大，电阻越大

/-。图像

反映导体的伏安特性，图

象是直线表示导体为线性元线性元件图象斜率的倒数为导体

件，是曲线表示导体为非线性的电阻

元件

闭，合电路的u-/图像

U表示电源的输出特性，纵图象斜率的绝对值表示电源的内

E、

轴截距为电源电动势，横轴截阻(注意纵坐标数值在坐标原点是否从

距为短路电流零值开始)

0Zo7

2.方法技巧

在某段电路的U—/图象中，图上任意一点的。与/所对应的矩形面积，就是该段电路消耗的功率，如

果是电源的图象，则图上任意一点的U与/所对应的矩形面积，就是电源的输出功率，通过图象的面

积变化，可以分析功率的变化情况。

解决图象问题应注意

(1)明确图象的研究对象。根据题目反映的物理规律确定各物理量之间的关系。

(2)识别图象中横坐标、纵坐标所代表的物理量及物理意义，明确图象的截距、斜率、图象交点、峰值、

“面积”等的物理意义。

(3)对图象进行分析、比较、判断，找出规律得出结论。

知识点七、交变电流的产生和变化规律

1.交变电流

(1)定义:大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流.

(2)特例:随时间按正弦规律变化的电流叫做正弦式电流，正弦式电流的图像是正弦曲线，我国城镇使用

的交变电流都是正弦式电流.

2.正弦式电流的产生和规律

(1)产生:如图所示，将一个平面线圈置于匀强磁场中，并使它绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈中就

会产生正弦式电流.

5

甲:线圈中没有电流

乙:电流从a流向b

丙:线圈中没有电流

丁:电流从b流向a

戊:线圈中没有电流

甲乙丙丁戊

(2)中性面:平面线圈在匀强磁场中旋转，当线圈平面垂直于磁感线时，各边都不切割磁感线，线圈中没

有感应电动势，这个位置叫做中性面.如图中甲、丙、戊线圈所在平面即是.

中性面的特点是：

①线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零.

②线圈经过中性面时，内部的电流方向要发生改变.

3.规律:n匝面积为S的线圈以角速度3绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，从中性面开始计时，其函数形

式为e=nBScosin3t,用Em表示感应电动势的峰值，图像如图所示，则有感应电动势大小:e=Emsincot,

=£=刍L

电流大小:iRRsin(ot=Imsin(ot,电压大小:u=Umsincot.

4.表征交变电流的物理量

(1)瞬时值

正弦式交变电流的电动势和电流随时间的变化而变化，不同的时刻有不同的值，叫做交变电流的瞬时

值，变化规律为e=Emsin(ot,i=Imsin®t,用小写的字母表示.

(2)最大值

交变电流在一个周期内所能达到的最大值，也称峰值，反映的是交变电流大小的变化范围，当矩形线

圈转到与磁感线平行时出现.其表达式用大写字母加脚标表示，瞬时值与最大值的关系为-E汇eWEm,•［汇igm.

(3)有效值

①定义:如果让交流电流和直流电流分别通过同样的电阻，在同一时间内产生的热量相同，这个直流电

流的数值就称为该交流电流的有效值.

②正弦式电流的最大值和有效值的关系为：

PT11

E=予=0.707即,Z7='=0.707%,1=予=0.707加.

A/2v2A/2

⑸周期和频率

6

①交变电流的周期和频率都是描述交变电流变化快慢的物理量.

②周期T:交变电流完成一次周期性变化所需的时间，单位是秒⑸.周期越大，交变电流变化越慢，在一

个周期内，交变电流的方向变化两次.

③频率f：交变电流在1s内完成周期性变化的次数，单位是赫兹，符号为Hz.频率越大，交变电流变化

越快.

④关系：T=L=至.

f0

知识点八、变压器、远距离输电

1.电压关系：

(输出电压由输入电压和匝数比决定，与用电器的电阻大小以及有无其他副线圈无关).

2.功率关系:P、=P出或IlUl=l2U2+I3U3+...+InUn.

3.电流关系：11111=12112+13113+…+Inlln，当只有一*个副线圈时【由产上山.

4.远距离输电

(1)问题:电能的损失和电压的损失.

(2)关键:减少输电线上电能的损失，P损=FR线.

(3)方法:①减小输电导线的电阻，如采用电阻率小的材料，加大导线的横截面积；②提高输电电压，减

小输电电流.

【特别提醒】

1.中性面：当线圈平面转动至垂直于磁感线位置时，各边都不切割磁感线，感应电动势为零，即线圈

中没有感应电流，这个特定位置叫做中性面.

注意：①线圈通过中性面时，磁感线垂直于该时刻的线圈平面，所以磁通量最大，磁通量的变化率为

零.

②线圈平面通过跟中性面垂直的位置时，线圈平面平行于磁感线，所以磁通量为零，磁通量的变化率

最大，感应电动势、感应电流均最大.

③线圈平面每次通过中性面时，线圈中感应电流方向改变一次，转动一周则线圈两次通过中性面，故

一个周期内线圈中电流方向改变两次.

2.交变电流的描述

(1)峰值：反映交变电流大小的变化范围，线圈平面跟磁感线平行时，交变电动势最大，E”尸NBSco.电

容器接在交流电路中，则交变电压的最大值不能超过电容器的耐压值.

(2)有效值：交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的.让交变电流和恒定电流通过同样阻值的

电阻，如果它们在一个周期内产生的热量相等，而这个恒定电流是I、电压是U,我们就把I、U叫做交变

电流的有效值.

注意：①交变电流的有效值反映的是交变电流产生热效应的平均效果.

②正弦式交变电流的有效值与最大值之间的关系是E=，U=

7

3.变压器

(1)原理：法拉第电磁感应定律.

(2)电压关系：5=工，即对同一变压器的任意两个线圈，都有电压与匝数成正比.

U2112

(3)功率关系：无论有几个副线圈在工作，变压器的输入功率总等于所有输出功率之和.

①当只有一个副线圈工作时，有UJ=U2l2,?=翌

12H1

②若有两个以上的副线圈，则有：Pi=Pz+P3+…，—nili=n2l2+n3l3+....

U2112U3II3

(4)决定关系：在匝数比一定的情况下，理想变压器的输出电压由输入电压决定，输入电流由输出电流

决定，输入功率由输出功率决定.

高频考点突破

高频考点一、欧姆定律电阻定律

【例1】(2019•江苏卷)如图所示的电路中，电阻R=2C.断开S后，电压表的读数为3V；闭合S后，

电压表的读数为2V,则电源的内阻r为

A.1QB.2QC.3QD.4Q

【变式探究】

高频考点二、电功电功率电热

【例2】不考虑温度对电阻的影响，对一个"220v,40w”的灯泡，下列说法正确的是

A.接在110V的电路上时的功率为20w

B.接在110V的电路上时的功率为10w

C.接在440V的电路上时的功率为160w

D.接在220V的电路上时的功率为40w

【变式探究】有一个直流电动机，把它接入0.2V电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流

是0.4A；若把电动机接入2.0V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1.0A。求电动机正常工作时

的输出功率多大？如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率是多大？

高频考点三、闭合电路欧姆定律

【例3】在如图A-10-45-4所示电路中，电池电动势E=5V,内阻r=10Q,固定电阻R=90Q,Ro是可

变电阳.在Ro由零增加到400。的过程中.求：

TK卜

图A-10-45-4

8

⑴可变电阻Ro上消耗热功率最大的条件和最大热功率.

⑵电池的内电阻r和固定电阻R上消耗的最小热功率之和.

高频考点四、直流电路的分析

例4.（多选）如图所示电路，电源内阻不能忽略，4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.电源的内功率先减小后增大

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

【变式探究】（多选）如图所示，直流电源、滑动变阻器、平行板电容器与理想二极管（正向电阻为0,反

向电阻为oo）连接，电源负极接地.开始时电容器不带电，闭合开关S,稳定后，一带电油滴恰能静止在电容

器中尸点.在开关S保持接通的状态下，下列说法正确的是（）

A.当滑动变阻器的滑片向上滑动时，带电油滴会向上运动

B.当电容器的上极板向上移动时，带电油滴会向下运动

C.当电容器的下极板向下移动时，P点的电势不变

D.当电容器的下极板向左移动时，P点的电势会升高

【方法技巧】闭合电路的动态分析方法

（1）程序法：闭合电路中，由于局部电阻变化或开关的通断，引起各部分电压、电流或灯泡明

暗发生变化，分析此类问题的基本步骤是：

①由局部电阻变化判断总电阻的变化；

E

②由/=无薪判断总电流的变化；，③据U=E-Ir判断路端电压的变化；

④由欧姆定律及串并联电路特点判断各部分电流、电压变化。

（2）极限法：即因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论。

（3）特殊值法：对于某些电路问题，可以采取代入特殊值法判定，从而得出结论。

（4）结论法：

“串反”“并同”即某一电阻阻值变化，则与该电阻相串联的用电器，两端电压、通过的电流、消耗的功率

9

都将与该电阻阻值变化情况相反；与该电阻相并联的用电器，两端电压、通过的电流、消耗的功率都将与

该电阻阻值变化情况相同。

例4、如图所示电路，电源内阻不可忽略。开关S闭合后，在变阻器及的滑动端向下滑动的过程中

（）

高频考点五、含电容电路的分析

例5、（2018年江苏卷）如图所示，电源£对电容器C充电，当C两端电压达到80V时，闪光灯瞬间

导通并发光，C放电.放电后，闪光灯断开并熄灭，电源再次对C充电.这样不断地充电和放电，闪光灯

就周期性地发光.该电路（）

------------0------------1

闪光灯

N5kQ

V___广90V|

A.充电时，通过R的电流不变

B.若R增大，则充电时间变长

C.若C增大，则闪光灯闪光一次通过的电荷量增大

D.若E减小为85V,闪光灯闪光一次通过的电荷量不变

【变式探究】【2017■江苏卷】某音响电路的简化电路图如图所示，输入信号既有高频成分，也有低频

成分，则

（A）电感心的作用是通高频（B）电容C2的作用是通高频

（C）扬声器甲用于输出高频成分（D）扬声器乙用于输出高频成分

【方法技巧】

（1）电容器在直流电路中，相当于一个阻值无限大（只考虑电容器是理想的不漏电的情况）的电阻，在电容

器处电路可视为断路，分析时可以等效于拆去电容器，从而简化电路；简化后若求电容器所带电荷量，可

接在相应的位置上。

（2）电路稳定后，电容器两极的电压等于与它并联电路的电压值。

10

(3)当电容器与电阻串联时，电阻两端不分电压。

(4)电路中的电流、电压变化时，将会引起电容器的充放电。如果电容器两端电压升高，电容器将充电；

如果两端电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电。

(5)电容器带电荷量或带电荷量变化的求解方法：电容器所带电荷量用Q=CU计算，电容器所带电荷量

变化用AQ=CAU计算。

【变式探究】在如图所示的电路中，Ri、&、心均为可变电阻。当开关S闭合后，两平行金属板M、N

中有一带电液滴正好处于静止状态。为使带电液滴向上加速运动，可采取的措施是()

A.增大&的阻值

B.减小&的阻值

C.减小员的阻值

D.增大M、N间距

【变式探究】科学家研究发现，磁敏电阻(GMR)的阻值随所处空间磁场的增强而增大，随所处空间磁

场的减弱而变小，如图所示电路中,GMR为一个磁敏电阻，R、丛为滑动变阻器，尺、尺3为定值电阻，当

开关S1和S2闭合时，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态。则()

A.只调节电阻凡当尸1向右端移动时，电阻员消耗的电功率变大

B.只调节电阻R,当尸1向右端移动时，带电微粒向下运动

C.只调节电阻心,当尸2向下端移动时，电阻Q消耗的电功率变大

D.只调节电阻&,当尸2向下端移动时，带电微粒向下运动

高频考点六、考查U-I图像

电源的伏安特性曲线反映的是电源自身的性质，具有丰富的内涵(如图所示):

1.图线与纵轴的截距表示电源的电动势；

2.与横轴的截距表示短路电流;

3.斜率的绝对值表示电源内阻;

11

4.图线上任意一点所对应的电压和电流的比值（或者说任意一点与坐标原点0连线的斜率）表示接在外电

路的电阻；

5.阴影部分面积表示电流为I时，外电路电阻两端的输出功率，四边形AEOI的面积表示电源的总功率。

导体的伏安特性曲线反映导体的性质.如果是遵循欧姆定律的线性元件，这是一条直线，电阻恒定不变

（如图中直线b所示）；如果是不遵循欧姆定律的非线性元件，如气体、半导体等，就是一条曲线.电阻不断变

化，其曲线上每一点对应的电压与电流的比值就是此时导体的电阻（或说成此点与坐标原点连线的斜率表示

此时导体的电阻）.

例6、为探究小灯泡L的伏安特性，连好图示的电路后闭合开关，通过移动变阻器的滑片，使小灯泡中

的电流由零开始逐渐增大，直到小灯泡正常发光，由电流表和电压表得到的多组读数描绘出的U-I图像应是

【变式探究】某同学将一直流电源的总功率尸E、输出功率尸&和电源内部的发热功率尸，.随电流/变化的

图线画在了同一坐标系上，如图中的心氏c所示，根据图线可知)

12

A.反映2变化的图线是6

B.电源电动势为8V

C.电源内阻为

D.当电流为0.5A时，外电路的电阻为6。

高频考点七对交变电流变化规律的考查

例7、(2018年全国III卷)如图(a),在同一平面内固定有一长直导线PQ和一导线框R,R在PQ的

右侧。导线PQ中通有正弦交流电流i,i的变化如图(b)所示，规定从Q到P为电流的正方向。导线框R

中的感应电动势

P

R

O

Q

图⑻图(b)

A,在t=时为零

4

T

B.在1=-时改变方向

2

T

C.在《=-时最大，且沿顺时针方向

2

D.在t=7时最大，且沿顺时针方向

【方法技巧】

1.线圈通过中性面时的特点

(1)穿过线圈的磁通量最大；

(2)线圈中的感应电动势为零；

(3)线圈每经过中性面一次，感应电流的方向改变一次.

2.交流电“四值”的应用

(1)最大值：分析电容器的耐压值；

(2)瞬时值：计算闪光电器的闪光时间、线圈某时刻的受力情况；

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⑶有效值：电表的读数及计算电热、电功、电功率及保险丝的熔断电流;

(4)平均值：计算通过电路截面的电荷量.

【变式探究】【2017•北京卷】如图所示，理想变压器的原线圈接在M=220应sinTI/(V)的交流电源上,

副线圈接有R=55O的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2:1,电流表、电压表均为理想电表。下列说法正

确的是

A.原线圈的输入功率为220&W

B.电流表的读数为1A

C.电压表的读数为110&V

D.副线圈输出交流电的周期为50s

【变式探究】如图4甲为小型旋转电枢式交流发电机，电阻为r=2Q矩形线圈在磁感应强度为2的匀

强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴。。'匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与右侧电路连接，右侧电

路中滑动变阻器R的最大阻值为&=的滑动片尸位于滑动变阻器中央，定值电阻后=&、&=%，其

72

他电阻不计.从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，闭合开关S,线圈转动过程中理想交流电压表示数是

10V,图乙是矩形线圈磁通量随时间t变化的图像，则下列说法正确的是()

Ri

甲乙

图4

A.电阻&上的热功率为fW

7

B.0.02s时滑动变阻器R两端的电压瞬时值为零

C.线圈产生的e随时间1变化的规律是e=l(W2cos100^(V)

D.线圈开始转动到，=」一s的过程中，通过M的电荷量为々Ze

600200兀

【变式探究】一个匝数为100匝，电阻为0.5Q的闭合线圈处于某一磁场中，磁场方向垂直于线圈平面,

14

从某时刻起穿过线圈的磁通量按如图5所示规律变化.则线圈中产生交变电流的有效值为（）

0/Wb

°：ZEZL

11.22.22.4t/s

图5

A.5AB.2A/5A

B.6AD.2#A

【举一反三】如图6甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂

直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图乙中曲线6所示，则（）

A.两次t=0时刻线圈平面均与中性面重合

B.曲线°、6对应的线圈转速之比为2：3

C.曲线。表示的交变电动势频率为25Hz

D.曲线6表示的交变电动势有效值为10V

高频考点八对变压器和远距离输电的考查

例8.（2019•江苏卷）某理想变压器原、副线圈的匝数之比为1：10,当输入电压增加20V时，输出电压

A.降低2VB.增加2V

C.降低200VD.增加200V

【举一反三】（2018年江苏卷）采用220kV高压向远方的城市输电.当输送功率一定时，为使输电线

上损耗的功率减小为原来的L输电电压应变为（）

4

A.55kVB.110kVC.440kVD.880kV

【方法技巧】变压器和远距离输电问题

I.理想变压器三个基本关系（只有一个副线圈）

（1）功率关系：尸入=9出

（2）电压关系：5="

UlH2

（3）电流关系：0=巡

hn\

2.几个制约关系

15

(1)输入功率由输出功率决定，即2入=尸虱副制约原);

(2)输出电压由输入电压和匝数比决定，即％=税。1(原制约副)；

n\

(3)输入电流由输出电流和匝数比决定，即/1=%2(副制约原)；

n\

(4)输出功率由用户负载决定，即产出=P负总=尸负1+尸负2…

(5)输出电流由输出电压和用户负载决定：

R负

3.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.

【变式探究】如图7所示，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图像，

则()

甲乙

图7

A.用户用电器上交流电的频率是100Hz

B.发电机输出交流电的电压有效值是500V

C.输电线上的电流只由降压变压器原、副线圈的匝数比决定

D.当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小

【变式探究】如图8所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比-1：&=22：5,电阻后=必=25

Q,。为理想二极管，原线圈接“=220也sin100m(V)的交流电.贝！1()

图8

A.交流电的频率为100Hz

B.通过R的电流为2sA

C.通过&的电流为仍A

D.变压器的输入功率为200W

【举一反三】如图9所示的电路中，尸为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压仿不变，闭

合电键S,下列说法正确的是()

16

图9

A.尸向下滑动时，灯L变亮

B.尸向下滑动时，变压器的输出电压不变

C.尸向上滑动时，变压器的输入电流变小

D.P向上滑动时，变压器的输出功率变大

高频考点九交变电流的综合问题分析

例9、如图10甲是小型交流发电机的示意图，两极M、N间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为

理想交流电流表，V为理想交流电压表.内阻不计的矩形线圈绕垂直于磁场方向的水平轴沿逆时针方向

匀速转动，矩形线圈通过滑环接一理想变压器，滑动触头尸上下移动时可改变变压器副线圈的输出电压，

副线圈接有可调电阻凡从图示位置开始计时，发电机线圈中产生的交变电动势随时间变化的图像如图乙所

图10

A.电压表的示数为10V

B.0.01s时发电机线圈平面与磁场方向平行

C.若尸的位置向上移动、R的大小不变时，电流表读数将减小

D.若P的位置不变、R的大小不变，而把发电机线圈的转速增大一倍，则变压器的输入功率将增大到

原来的4倍

【方法技巧】交变电流的综合问题，涉及交流电路最大值、有效值、平均值、瞬时值的计算，与电磁

感应、安培力、闭合电路欧姆定律的综合应用等，解答时应注意以下几点：

(1)分清交流电路“四值”的不同计算方法和物理意义.

(2)学会将直流电路、闭合电路欧姆定律的知识应用在交流电路中

【变式探究】如图11所示，边长为£、匝数为N,电阻不计的正方形线圈仍力在磁感应强度为3的匀

强磁场中绕转轴转动，轴。。垂直于磁感线，在线圈外接一含有理想变压器的电路，变压器原、副线圈

17

的匝数分别为m和小.保持线圈以恒定角速度。转动，下列判断正确的是（）

图11

A.在图示位置时线框中磁通量为零，感应电动势最大

B.当可变电阻R的滑片P向上滑动时，电压表V2的示数变大

C.电压表Vi示数等于

D.变压器的输入与输出功率之比为1：1

【举一反三】图12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100Q.若升压变压器的输入电压如图乙所示，输入功率为

750kW.下列说法中正确的有（）

升压变压器降压变压器

远距离输送电线

A.用户端交流电的频率为50Hz

B.用户端电压为250V

C.输电线中的电流为30A

D.输电线路损耗功率为180kW

高频考点十电路中的能量问题

例10、如图3甲所示，一个简单的闭合电路由内、外两部分电路构成.已知内电路的电源是一个化学

电池，电池的正、负极附近分别存在着化学反应层，反应层中非静电力（化学作用）把正电荷从电势低处移到

电势高处，在这两个地方，电势会沿电流方向“跃升”.这样整个闭合电路的电势高低变化情况如图乙所示,

图乙中各点位置的高低表示电路中相应各点电势的高低，。点的高度略低于C点.若减小外电路电阻尺，

则下列说法正确的是（）

18

外电路

A.C、。两点之间的高度差将变大

B.A、。两点之间的高度差和C、8两点之间的高度差之和将变小

C.4、8两点之间的高度差不变

D.在电子从/点经。、C移动至B点的过程中，非静电力做功将变大

【变式探究】小雷同学家里购买了一款扫地机器人，如图4所示，小雷同学仔细检查了这个新扫地机

器人，发现铭牌上标有如表所示数据，则该扫地机器人（）

图4

主机基本参数

产品尺寸345mm*345mm*96mm

电池14.4V/5200mAh锂电池

产品质量约3.8kg

无线连接WiFi智能快连

额定电压14.4V

额定功率55W

A.额定工作电流为0.25A

B.充满电后正常工作的时间为2.5h

C.电池充满电后储存的总电荷量为18720C

D.以额定电流工作时每小时消耗能量为55J

真题感悟

1.（2019・江苏卷）如图所示的电路中，电阻尺=20.断开S后，电压表的读数为3V；闭合S后，电压

表的读数为2V,则电源的内阻r为

19

A.1QB.2QC.3QD.4Q

2.（2019・江苏卷）某理想变压器原、副线圈的匝数之比为1：10,当输入电压增加20V时，输出电压

A.降低2VB.增加2V

C.降低200VD.增加200V

1.（2018年江苏卷）如图所示，电源E对电容器C充电，当C两端电压达到80V时，闪光灯瞬间导

通并发光，C放电.放电后，闪光灯断开并熄灭，电源再次对C充电.这样不断地充电和放电，闪光灯就

周期性地发光.该电路（）

------------©------------1

闪光灯

_______.|C-I0HF

R=5kSi

V|产90VI

A.充电时，通过R的电流不变

B.若尺增大，则充电时间变长

C.若C增大，则闪光灯闪光一次通过的电荷量增大

D.若E减小为85V,闪光灯闪光一次通过的电荷量不变

2.（2018年江苏卷）采用220kV高压向远方的城市输电.当输送功率一定时，为使输电线上损耗的

功率减小为原来的、输电电压应变为（）

4

A.55kVB.110kVC.440kVD.880kV

3.（2018年天津卷）教学用发电机能够产生正弦式交变电流。利用该发电机（内阻可忽略）通过理想

变压器向定值电阻R供电，电路如图所示，理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为/、U,R

消耗的功率为P。若发电机线圈的转速变为原来的L则

2

A.R消耗的功率变为13

2

20

B.电压表V的读数变为

2

C.电流表A的读数变为2/

D,通过R的交变电流频率不变

4.（2018年全国III卷）一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为。方；若该电阻接到

正弦交变电源上，在一个周期内产生的热量为0正。该电阻上电压的峰值为wo,周期为T,如图所示。则。

方：Q正等于

A.1:^/2

B.也:1

C.1:2

D.2:l

5.（2018年全国III卷）如图（a）,在同一平面内固定有一长直导线PQ和一导线框R,R在PQ的右侧。

导线PQ中通有正弦交流电流i,1的变化如图（b）所示，规定从Q到P为电流的正方向。导线框R中的感

应电动势

图㈣图(b)

T

A.在七=—时为零

4

T

B.在t=万时改变方向

T

c.在t=万时最大，且沿顺时针方向

D.在£=7时最大，且沿顺时针方向

21

1.12017・天津卷】在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转

动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。设线圈总电阻为2。，则

A.片0时，线圈平面平行于磁感线

B.Qis时，线圈中的电流改变方向

C.Z=L5s时，线圈中的感应电动势最大

D.一个周期内，线圈产生的热量为87J

2.12017•北京卷】如图所示，理想变压器的原线圈接在M=220/sin加(V)的交流电源上，副线圈

接有R=55。的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2:1,电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是

A.原线圈的输入功率为220也亚

B.电流表的读数为1A

C.电压表的读数为110/丫

D.副线圈输出交流电的周期为50s

3.12017・江苏卷】某音响电路的简化电路图如图所示，输入信号既有高频成分，也有低频成分，则

(A)电感L的作用是通高频(B)电容C2的作用是通高频

(C)扬声器甲用于输出高频成分(D)扬声器乙用于输出高频成分

22

1.12016•全国卷n】阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E（内阻可忽略）连接成如图1■所示电路.开

关S断开且电流稳定时，。所带的电荷量为Q；闭合开关S,电流再次稳定后，。所带的电荷量为Q.Q

与。2的比值为（）

A.-B.-

52

32

C.~D.-

53

2.12016・江苏卷】如图1-所示的电路中，电源电动势为12V,内阻为2Q,四个电阻的阻值已在图中

标出.闭合开关S,下列说法正确的有（）

15。

12V,2Q

图1-

A.路端电压为10V

B.电源的总功率为10W

C.a、b