2026年天津高考物理二轮复习讲练测重难 12 恒定电流与交变电流（重难专练）（原卷版）

重难12恒定电流与交变电流内容导航内容导航速度提升技巧掌握手感养成重难考向聚焦锁定目标精准打击：快速指明将要攻克的核心靶点，明确主攻方向重难技巧突破授予利器瓦解难点：总结瓦解此重难点的核心方法论与实战技巧重难保分练稳扎稳打必拿分数：聚焦可稳拿分数题目，确保重难点基础分值重难抢分练突破瓶颈争夺高分：聚焦于中高难度题目，争夺关键分数重难冲刺练模拟实战挑战顶尖：挑战高考压轴题，养成稳定攻克难题的“题感” 一：三个电流表达式的理解与应用公式适用范围字母含义公式含义定义式I＝eq\f(q,t)一切电路q为时间t内通过导体横截面的电荷量eq\f(q,t)反映了I的大小，但不能说I∝q，I∝eq\f(1,t)微观式I＝nqSv一切电路n：导体单位体积内的自由电荷数q：每个自由电荷的电荷量S：导体横截面积v：电荷定向移动的平均速率从微观上看n、q、S、v决定了I的大小决定式I＝eq\f(U,R)金属、电解液U：导体两端的电压R：导体本身的电阻I由U、R决定，I∝U，I∝eq\f(1,R)【必备知识】利用“柱体微元”模型求解电流的微观问题时，注意以下基本思路：设柱体微元的长度为L，横截面积为S，单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，电荷定向移动的速率为v，则(1)柱体微元中的总电荷量为Q＝nLSq.(2)电荷通过横截面的时间t＝eq\f(L,v).(3)电流的微观表达式I＝eq\f(Q,t)＝nqvS.二：欧姆定律和电阻定律的理解与应用1．电阻的决定式和定义式的比较公式R＝ρeq\f(L,S)R＝eq\f(U,I)区别电阻的决定式电阻的定义式说明了导体的电阻由哪些因素决定，R由ρ、L、S共同决定提供了一种测电阻的方法——伏安法，R与U、I均无关只适用于粗细均匀的金属导体和浓度均匀的电解液适用于任何纯电阻导体2.对伏安特性曲线的理解(如图甲、乙所示)(1)图线a、e、d、f表示线性元件，b、c表示非线性元件．(2)在图甲中，斜率表示电阻的大小，斜率越大，电阻越大，Ra＞Re.在图乙中，斜率表示电阻倒数的大小，斜率越大，电阻越小，Rd＜Rf.(3)图线b的斜率变小，电阻变小，图线c的斜率变大，电阻变小．注意：曲线上某点切线的斜率不是电阻或电阻的倒数．根据R＝eq\f(U,I)，电阻为某点和原点连线的斜率或斜率的倒数．【必备知识】导体变形后电阻的分析方法某一导体的形状改变后，讨论其电阻变化应抓住以下三点：(1)导体的电阻率不变．(2)导体的体积不变，由V＝lS可知l与S成反比．(3)在ρ、l、S都确定之后，应用电阻定律R＝ρeq\f(l,S)求解．三：电功、电功率、电热及热功率1.电功和电热、电功率和热功率的区别与联系意义公式联系电功电流在一段电路中所做的功W＝IUt对纯电阻电路，电功等于电热，W＝Q＝UIt＝I2Rt；对非纯电阻电路，电功大于电热，W＞Q电热电流通过导体产生的热量Q＝I2Rt电功率单位时间内电流所做的功P＝IU对纯电阻电路，电功率等于热功率，P电＝P热＝IU＝I2R；对非纯电阻电路，电功率大于热功率，P电＞P热热功率单位时间内导体产生的热量P＝I2R【方法技巧】.非纯电阻电路的分析方法(1)抓住两个关键量确定电动机的电压UM和电流IM是解决所有问题的关键。若能求出UM、IM，就能确定电动机的电功率P＝IMUM，根据电流IM和电动机的电阻r可求出热功率Pr＝Ieq\o\al(2,M)r，最后求出输出功率P出＝P－Pr。(2)坚持“躲着”求解UM、IM首先，对其他纯电阻电路、电源的内电路等，利用欧姆定律进行分析计算，确定相应的电压或电流。然后，利用闭合电路的电压关系、电流关系间接确定非纯电阻电路的工作电压UM和电流IM。(3)应用能量守恒定律分析：要善于从能量转化的角度出发，紧紧围绕能量守恒定律，利用“电功＝电热＋其他能量”寻找等量关系求解。技巧1：正弦交变电流的产生及变化规律1．交流电产生过程中的两个特殊位置图示概念中性面位置与中性面垂直的位置特点B⊥SB∥SΦ＝BS，最大Φ＝0，最小e＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝0，最小e＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝nBSω，最大感应电流为零，方向改变感应电流最大，方向不变2.正弦式交变电流的变化规律磁通量：Φ＝Φmcosωt；电动势：e＝Emsinωt；电流：i＝Imsinωt.技巧2：交变电流的有效值1．利用公式法计算利用E＝eq\f(Em,\r(2))、U＝eq\f(Um,\r(2))、I＝eq\f(Im,\r(2))计算，只适用于正(余)弦式交变电流．2．利用有效值的定义计算(非正弦式电流)计算时“相同时间”至少取一个周期或周期的整数倍．3．利用能量关系计算当有电能和其他形式的能转化时，可利用能的转化和守恒定律来求有效值．【技巧总结】计算交变电流有效值的方法(1)分段计算电热，然后求和得出一个周期内产生的总热量．(2)利用两个公式Q＝I2Rt和Q＝eq\f(U2,R)t可分别求得电流有效值和电压有效值．(3)若图象部分是正弦(或余弦)式交变电流，其中的eq\f(1,4)(但必须是从零至最大值或从最大值至零)和eq\f(1,2)周期部分可直接应用正弦式交变电流有效值与最大值间的关系I＝eq\f(Im,\r(2))、U＝eq\f(Um,\r(2))求解．交变电流“四值”的比较物理量重要关系适用情况及说明瞬时值e＝Emsinωti＝Imsinωt计算线圈某时刻的受力情况峰值Em＝nBSωIm＝eq\f(Em,R＋r)讨论电容器的击穿电压有效值E＝eq\f(Em,\r(2))，U＝eq\f(Um,\r(2))，I＝eq\f(Im,\r(2))(只适用于正弦式交变电流)(1)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热等)(2)电气设备“铭牌”上所标的值(3)保险丝的熔断电流(4)交流电表的读数平均值eq\x\to(E)＝BLeq\x\to(v)eq\x\to(E)＝neq\f(ΔΦ,Δt)eq\x\to(I)＝eq\f(\x\to(E),R＋r)计算通过电路截面的电荷量（建议用时：20分钟）1．（2025·天津·二模）著名的法拉第圆盘发电示意图如图所示。铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触。圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中。圆盘以恒定角速度旋转时，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是（）A．圆盘中的电流呈周期性变化特点B．若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿a到b的方向流动C．若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向发生变化D．若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电流在R上的热功率也变为原来的2倍2．（2025·天津河东·二模）微信运动步数的测量是通过手机内电容式加速度传感器实现的。其原理如图所示，R为定值电阻，M和N为电容器两极板，M极板固定在手机上，N极板两端与固定在手机上的两轻弹簧连接。当手机的加速度变化时，N极板只能按图中标识的“前后”方向运动。手机运动时下列说法正确的是（）A．匀速运动时，电阻R以恒定功率发热B．由向前匀速突然减速时，电容器的电容会增大C．由静止突然向前加速时，电流由b向a流过电流表D．保持向后的匀加速运动时，之间的电场强度持续减小3．（2025·天津·模拟预测）某种电吹风机的电路图如图所示，a、b、c、d为四个固定触点。绕点转动的扇形金属触片，可同时接触两个触点，触片处于不同位置时，吹风机可处于停机、吹冷风和吹热风三种工作状态。和分别是理想变压器原、副线圈的匝数，该电吹风机的各项参数如下表所示。下列说法中正确的是（）A．理想变压器原、副线圈的匝数比B．触片同时接触、两个触点时电吹风吹热风C．小风扇的内阻为D．电吹风机吹热风时电热丝上的电流为4．（2025·天津·二模）如图所示，是光敏电阻（光照增强，电阻减小），C是电容器，是定值电阻。闭合开关，当受到的光照强度减弱时（）A．电源两端电压减小 B．光敏电阻两端的电压增大C．通过电阻的电流增大 D．电容器C所带的电荷量减小5．（2025·天津红桥·一模）某学校的一节物理课上，王老师以电磁炉上的金属戒指为研究对象，探究电磁感应现象。戒指可视为周长为L、横截面积为S（如图所示）、电阻率为的单匝圆形线圈，放置在匀强磁场中，磁感应强度方向垂直于戒指平面向里。若磁感应强度大小在时间内从0均匀增加到，求：(1)戒指中的感应电动势E的大小；(2)戒指中的感应电流I的大小和方向；(3)戒指中电流的热功率P。6．（2025·天津·二模）如图甲所示，质量、边长、电阻的正方形单匝金属线框，置于倾角的绝缘斜面上，边与斜面底端平行，线框的一半面积处在垂直斜面向上的匀强磁场中，磁感应强度随时间按图乙所示的规律周期性变化，已知线框在斜面上始终保持静止，取。求：(1)在时线框受到斜面摩擦力的大小；(2)线圈中感应电流的有效值。7．（2025·天津·二模）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。指示灯和完全相同（其阻值均恒定不变），是一个定值电阻，电压表、电流表都为理想电表。开始时开关是闭合的，当断开后，下列说法正确的是（）A．电流表的示数变大B．电流表的示数变小C．电压表的示数变大D．灯的亮度变暗8．（2025·天津·二模）随着科技的发展，新能源电动汽车无线充电技术应运而生，如图所示，M为受电线圈，N为送电线圈，可视为理想变压器。已知送电、受电线圈匝数比，a、b端输入电压。下列说法正确的是（）A．a、b端输入的交变电流方向每秒变化50次B．送电线圈的输入功率大于受电线圈的输出功率C．受电线圈产生的电动势的有效值为22VD．在时，送电线圈的电动势最大（建议用时：30分钟）9．（2025·天津·一模）小型电钻已经在生产生活中普遍使用，如图所示为其简化电路图，它由变压器及电机两部分构成，变压器为理想变压器。电机的内阻为1Ω，额定电压为22V，额定电流为1A，变压器原线圈电压为220V的正弦交流电时电钻正常工作，下列说法正确的是（）A．变压器副线圈电流的最大值为2AB．变压器原线圈的电流为0.2AC．变压器的副线圈消耗功率为1WD．电机产生的机械功率为21W10．（2025·天津和平·三模）如图所示，10匝矩形线框处在磁感应强度的匀强磁场中，绕垂直磁场的轴以恒定角速度在匀强磁场中转动，线框电阻不计，面积为，线框通过滑环与一理想自耦变压器的原线圈相连，副线圈接有一只灯泡（规格为“4W100Ω”）和滑动变阻器，电流表视为理想电表，则下列正确的是（）A．若从图示线框位置开始计时，线框中感应电动势的瞬时值为B．若将滑动变阻器滑片向上移动，则电流表示数增大C．当灯泡正常发光时，原、副线圈的匝数比为D．若将自耦变压器触头向上滑动，灯泡会变暗11．（2025·天津·三模）如图所示为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器的原、副线圈匝数分别为、，在的原线圈两端接入一电压的交流电源。若的副线圈两端电压的有效值为，输电线的总电阻为，输电线中电流的有效值为，不考虑其它因素的影响，则以下说法正确的是（）A．的原线圈两端电压的有效值为B．C．输电线上损失的电功率为D．输电线上损失的电功率为12．（2025·天津河西·二模）如图所示，理想变压器的副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头调节，副线圈回路接有滑动变阻器、定值电阻和。在原线圈电压不变的情况下，以下说法正确的是（）A．原线圈中磁通量最大的时刻，理想交流电流表的示数为零B．保持滑动变阻器滑片不动，将向端移动，副线圈中交变电流的频率降低C．保持不动，将滑动变阻器的滑片向端移动，两端的电压增大D．将向端移动、同时将滑动变阻器的滑片向端移动，的热功率增大13．（2025·天津·一模）某住宅小区的应急供电系统，由交流发电机和副线圈匝数可调的理想降压变压器组成，发电机中矩形线圈电阻不计，它可绕轴OO′在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动。降压变压器副线圈上的滑动触头P上下移动时可改变输出电压，R0表示从用户端输电线电阻。下列判断正确的是（）A．当用户用电器增加时，为使用户电压保持不变，滑动触头P应向下滑动B．当用户用电器减少，其他条件不变时，原线圈两端电压也减小C．若发电机线圈某时刻处于图示位置，变压器原线圈的电压瞬时值最大D．若发电机线圈的转速减为原来的一半，用户获得的交变电流频率保持不变14．（2025·天津·二模）如图甲所示，风力发电装置呈现风车外形，风吹向叶片驱动风轮机转动，风轮机带动内部磁极旋转。固定的矩形铜质线圈通过理想变压器接有阻值为R的负载电阻，原线圈接有理想交流电压表和理想交流电流表，原、副线圈匝数分别为，如图乙所示。已知矩形铜质线圈面积为S，匝数为N，电阻不计，磁极匀速转动的角速度为ω，磁极之间的磁场近似为匀强磁场，磁感应强度大小为B，下列说法正确的是（）A．磁极在如图乙所示位置时，电流表的示数为零B．磁极从图乙所示位置转过过程中电流方向由P指向QC．负载电阻的功率为D．磁极从图乙所示位置转过时磁通量的变化率为零15．（2025·天津·一模）如图所示，理想变压器输入电压保持不变，副线圈接有两个灯泡和一个定值电阻R，电流表、电压表均为理想电表。开关S原来是断开的，现将开关S闭合，则（）A．电流表的示数减小B．电压表的示数不变C．原线圈输入功率减小D．电阻R消耗的电功率减小（建议用时：40分钟）16．（2025·天津宁河·一模）如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，产生的交变电动势的图象如图乙所示。下列说法正确的是（

）A．时，通过线框的磁通量最大B．时，线框平面与中性面垂直C．线框匀速转动时的角速度大小为D．线框产生的交变电动势的有效值为17．（2025·天津河西·一模）如图甲所示，匝数为N的闭合矩形线圈abcd处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，绕着与磁场垂直且与线圈共面的固定轴OO＇以角速度匀速转动。线圈的ad边长为，ab边长为。线圈经过某位置时开始计时，通过线圈的磁通量随时间t的变化规律如图乙所示。下列说法正确的是（）A．时刻，线圈中产生的感应电动势的瞬时值大小为B．时刻，穿过线圈的磁通量的变化率大小为C．时刻，线圈平面与中性面垂直D．时刻，穿过线圈的磁通量大小为18．（2025·天津·一模）电动汽车充电站变压器如图所示，其输入电压为10kV，输出电压为220V，每个充电桩输入电流16A，设原副线圈匝数分别为n1，n2，输入的正弦交流电的频率为50Hz，则下列说法正确的是（）A．原副线圈匝数比250:11B．输出的最大电压为220VC．若10台充电桩同时使用，输入功率为160kWD．若工作的充电桩数量增加，则原线圈中电流增大19．（2025·天津宁河·一模）在匀强磁场中有一电阻忽略不计的矩形线圈，绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的正弦交流电的感应电动势e随时间t的变化如图甲所示，把该交流电输入到图乙中理想变压器的A、B两端。已知为热敏电阻（其电阻随温度升高而减小），R为定值电阻，图中各电表均为理想电表。下列说法正确的是（）

A．变压器A、B两端电压的瞬时值表达式为B．图甲中时，穿过线圈的磁通量的变化率最大C．处温度升高后，电压表与示数的比值变大D．处温度升高后，变压器的输入功率减小20．（2025·天津蓟州·模拟预测）如图甲所示，线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴转动，穿过线圈的磁通量随时间t按正弦规律变化的图像如图乙所示，线圈转动周期为T，线圈产生的电动势的最大值为．则（

）A．在时，线圈中产生的瞬时电流最大B．在时，线圈中的磁通量变化率最小C．将线圈转速增大2倍，线圈中感应电动势的有效值增大倍D．线圈中电动势的瞬时值21．（2025·天津北辰·三模）如图所示，有一矩形线圈的面积为S，匝数为N，电阻不计，绕轴在水平方向的磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度匀速转动，从图示线圈平面与磁感线平行的位置开始计时。矩形线圈通过铜滑环接理想变压器原线圈，副线圈接有固定电阻和滑动变阻器R，所有电表均为理想交流电表，下列判断正确的是（）A．滑动变阻器的滑片向下滑动过程中，电压表示数不变，的示数变小B．滑动变阻器的滑片向下滑动过程中，电流表示数变大，示数变小C．矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为D．线圈处于图示位置时，电压表和电流表的示数均达到最大值22．（2025·天津滨海新·模拟预测）“西电东送”的国家重大工程。如图为某水电站远距离输电的原理图，发电厂的输出功率为P，发电厂输出的电压为U。通过升压变压器升高电压后向远处输电，输送电压为kU，输电线的总电阻为R，在用户端用降压变压器把电压降为U。下列说法正确的是（）A．输电线上的电流为B