专题四 电路与电磁感应第1讲 直流电路与交流电路
01考情速览·明规律
02核心知识·提素养
一、理清直流电路知识体系“物理观念”构建
二、正弦交变电流“四值”的理解与应用
三、理想变压器和远距离输电1．明确变压器各物理量间的制约关系
一、思想方法1．等效思想：等效电路、等效电源；2．守恒思想：理想变压器的输入功率等于输出功率．二、模型建构直流电路动态分析的常用方法基本思路为“部分→整体→部分”．“科学思维”展示
03命题热点·巧突破
1．(2020·上海普陀区二模)如图，电路中电源电动势为E、内电阻为r，R0为定值电阻．当滑动变阻器R的滑片向a移动时，下列说法正确的是()A．R两端的电压变大B．流经R0的电流变大C．电源总功率变小D．电源内部消耗功率变大考点一 直流电路的分析考向1直流电路的动态分析D
【解析】当滑动变阻器R的滑片向a移动时，R电阻减小，则外电阻减小，根据闭合电路欧姆定律知干路电流增大，路端电压U＝E－Ir减小，R和R0两端电压减小，流经R0的电流变小，故A、B错误；I增大，电源总功率P＝EI增大，故C错误；电源内部消耗功率Pr＝I2r变大，故D正确，故选D．
2．(2020·江苏扬州中学月考)如图所示，E为电源，其内阻不可忽略，RT为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，L为指示灯泡，C为平行板电容器，G为灵敏电流计．闭合开关S，当环境温度明显升高时，下列说法正确的是()A．G中电流方向由a到bB．RT两端电压变大C．C所带的电荷量保持不变D．L变暗考向2含电容器电路的分析与计算A
【解析】电容器的带电量减小，电容器放电，故G中电流由a→b，故A正确；因为电路中电流增大，电源的内阻分压及灯泡L两端的电压增大，由E＝U内＋U外，可得RT两端电压减小，故B错误；因为电容器并联在电源两端，因内电压增大，路端电压减小，故由Q＝CU，知电容器的带电量减小，故C错误；由图可以知道，热敏电阻与L串联，当环境温度升高时，热敏电阻的阻值减小，总电阻减小，则电路中电流增大，灯泡L变亮，故D错误．
3．(2020·山西晋中市5月模拟)如图所示，电路中E、r为电源的电动势和内电阻，R1、R2、R3为定值电阻，电压表和电流表均为理想电表．开关闭合时，平行金属板中带电小液滴P处于静止状态．选地面为零电势参考面，当滑动变阻器R4的滑片向a端移动时，则()
4．(2020·北京顺义区二模)某同学在测量电阻Rx实验时，按图所示连接好实验电路．闭合开关后发现：电流表示数很小、电压表示数接近于电源电压，移动滑动变阻器滑片时两电表示数几乎不变化，电表及其量程的选择均无问题．请你分析造成上述结果的原因可能是()考向3直流电路的故障分析
A．电流表断路B．滑动变阻器滑片接触不良C．开关接触部位由于氧化，使得接触电阻太大D．待测电阻和接线柱接触位置由于氧化，使得接触电阻很大【答案】D
【解析】电流表断路或者滑动变阻器滑片接触不良，都会造成整个电路是断路情况，即电表示数为零，AB错误；开关接触部位由于氧化，使得接触电阻太大，则电路电阻过大，电流很小，流过被测电阻的电流也很小，所以其两端电压很小，不会几乎等于电源电压，C错误；待测电阻和接线柱接触位置由于氧化，使得接触电阻很大，相当于当被测电阻太大，远大于和其串联的其他仪器的电阻，所以电路电流很小，其分压接近电源电压，D正确．
5．(2020·河北邢台联考)在如图所示的电路中两相同的小灯泡原来都发光，忽然小灯泡A比原来亮了，小灯泡B比原来暗了，则发生这种故障可能是(电源内阻不计)()A．R1断路B．R2短路C．R3断路D．R4短路B
【解析】因电源的内阻不计，所以外电路总电压不变，电阻R1单独在一个支路上，断路后电路的电阻值变大，则总电流减小，故R4和A灯的电压变小，故B灯所在的并联支路电压增大，故A灯变暗，B灯变亮，故A错误；R2短路，总电阻减小，总电压不变，则总电流增大，故R4和A灯的电压增大，A灯变亮；则并联支路的电压减小，故B灯变暗，故B正确；R3断路，总电阻增大，总电压不变，则总电流减小，故R4和A灯的电压变小，A灯变暗；则并联支路的电压增大，故B灯变亮，故C错误；R4短路，总电阻减小，总电压不变，故A灯和并联支路的电压增大，则A、B两灯都变亮，故D错误．
考向4闭合电路中的能量问题6．(2020·浙江嘉兴测试)由于锂离子电池的材料特性，在电池短路、过高或过低温度、过度充电或放电等情况下都有可能引起电池漏液、起火或爆炸．为安全起见，中国民航总局做出了如表相关规定．某款移动电池(锂离子电池)的参数如表格所示()容量25000mAh重量596g额定电压3.7V转换率85%充电时间15.5h
A．25000mAh中的mAh是能量的单位B．这款移动电池充满电后所储存的总化学能为92500WhC．乘飞机出行时，这款移动电池可以直接随身携带D．这款移动电池理论上能给3200mAh的手机最多充电7次【答案】D
7．(2020·浙江三市选考模拟)如图所示的U－I图像中，直线a表示某电源路端电压与电流的关系，图线b为某一小灯泡的伏安特性曲线．用该电源直接与小灯泡连接成闭合电路，以下说法错误的是()A．电源电动势为3VB．此时电源的效率为25%C．此时小灯泡的阻值为1.5ΩD．此时小灯泡的功率为1.5WB
8．(2020·江苏5月压轴)在如图所示电路中，电源电动势为12V，电源内阻为1.0Ω，电路中的电阻R0为1.5Ω，小型直流电动机M的内阻为0.5Ω.闭合开关S后，电动机转动，电流表的示数为2.0A．则以下判断中正确的是()A．电动机的输出功率为14WB．电动机两端的电压为7.0VC．电动机产生的热功率为4.0WD．电源输出的电功率为22WB
【解析】电路中电流表的示数为2.0A，所以电动机的电压为U＝E－U内－UR0＝12－Ir－IR0＝12V－2×1V－2×1.5V＝7V，电动机的总功率为P总＝UI＝7×2W＝14W，电动机的发热功率为P热＝I2R＝22×0.5W＝2W，所以电动机的输出功率为P出＝14W－2W＝12W，B正确，A、C错误；电源的输出的功率为P输出＝EI－I2r＝12×2W－22×1W＝20W，D错误；故选B．
动态电路问题的处理方法：(1)
考点二 交流电路的分析与计算典例
【核心考点】本题考查了交变电流的产生和描述，以及考生对交变电流产生过程有效值的确定、平均感应电动势及安培力做功的分析和判断能力，是核心素养中能量观念的体现．【规范审题】①线圈为单匝线圈，电阻为R②线圈绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生正弦式交变电流③读出磁通量最大的值，明白Φ－t图线斜率表示磁通量变化的快慢
〔考向预测〕考向1有效值的理解与计算D
2.(2020·江苏高考真题)电流互感器是一种测量电路中电流的变压器，工作原理如图所示．其原线圈匝数较少，串联在电路中，副线圈匝数较多，两端接在电流表上．则电流互感器()A．是一种降压变压器B．能测量直流电路的电流C．原、副线圈电流的频率不同D．副线圈的电流小于原线圈的电流考向2理想变压器的原理及动态分析D
【解析】原线圈匝数较少，电流互感器是一种降电流的变压器，A选项错误；电流互感器的工作原理是电磁感应中的互感现象，只可以测量交变电流，B选项错误；电流互感器不会改变电流的频率，只改变电流的大小，故原、副线圈电流的频率相同，C选项错误；原线圈匝数较少，电流互感器是一种降电流的变压器，副线圈的电流小于原线圈的电流，D正确；故选D．
3．(2020·天津十二区县联考)心电图仪是将心肌收缩产生的脉动转化为电压脉冲的仪器，其输出部分可等效为一个不计内阻的交流电源，其电压U1会随着心跳频率发生变化．如图所示，心电仪与一理想变压器的初级线圈相连接，扬声器(等效为一个定值电阻)与一滑动变阻器连接在该变压器的次级线圈．则()
A．保持滑动变阻器滑片P不动，当U1变小时，扬声器的功率变大B．保持滑动变阻器滑片P不动，当U1变小时，原线圈电流I1变小C．若保持U1不变，将滑动变阻器滑片P向右滑，扬声器获得的功率增大D．若保持U1不变，将滑动变阻器滑片P向右滑，副线圈的电流I2增大【答案】B
【解析】保持滑动变阻器滑片P不动，当U1变小时，根据变压器原副线圈的电压与匝数关系可知，次级电压U2减小，则扬声器的功率变小；次级电流减小，则初级电流I1也减小，选项A错误，B正确；若保持U1不变，则次级电压U2不变，将滑动变阻器滑片P向右滑，则R电阻变大，次级电流I2减小，则扬声器获得的功率减小，选项C、D错误．
4．(2020·四川宜宾三诊)如图所示，一理想变压器的原副线圈匝数分别为n1和n2，原线圈输入电压保持不变，副线圈输出端通过开关S接电阻R1和滑动变阻器R，电流表为理想电表，下列说法正确的是()
A．若S断开，则副线圈输出端电压为零B．若S闭合，滑动片P向上滑动，则两电流表示数都变小C．若S闭合，滑动片P向上滑动，则电流表A1示数变大，A2示数变小D．若S闭合，滑动片P向上滑动，则电流表A1示数不变，A2示数变小【答案】B
5.(2020·广西桂林等三市联考)如图所示，理想变压器的原线圈接有频率为f、电压为U的交流电，副线圈接有光敏电阻R1、用电器R2(纯电阻)．下列说法正确的是()
A．当光照减弱时，变压器的输入功率增大B．当光照增强时，流过用电器R2的电流不变C．当滑动触头P向上滑动时，用电器消耗的功率增大D．当f减小时，变压器的输入功率减小【答案】B
6．(2020·山东高考真题)图甲中的理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝22∶3，输入端a、b所接电压u随时间t的变化关系如图乙所示．灯泡L的电阻恒为15Ω，额定电压为24V．定值电阻R1＝10Ω、R2＝5Ω，滑动变阻器R的最大阻值为10Ω.为使灯泡正常工作，滑动变阻器接入电路的电阻应调节为()A．1ΩB．5ΩC．6ΩD．8ΩA
7．(多选)(2020·新课标卷Ⅲ)在图(a)所示的交流电路中，电源电压的有效值为220V，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R1、R2、R3均为固定电阻，R2＝10Ω，R3＝20Ω，各电表均为理想电表．已知电阻R2中电流I2随时间t变化的正弦曲线如图(b)所示．下列说法正确的是()考向3原线圈中含有负载的变压器问题
A．所用交流电的频率为50HzB．电压表的示数为100VC．电流表的示数为1.0AD．变压器传输的电功率为15.0W【答案】AD
8．(多选)(2020·江西重点协作体联考)理想变压器与三个阻值相同的定值电阻R1、R2、R3组成如图所示的电路，变压器原、副线圈的匝数比为1∶2，在a、b间接入正弦式交变电流，则下列说法正确的是()A．R1、R2、R3两端的电压之比为5∶1∶2B．R1、R2、R3的功率之比为25∶1∶4C．a、b间输入功率与变压器输入功率之比为15∶4D．a、b间输入电压与变压器输入电压之比为3∶1AB
9．(2020·浙江高考真题)如图所示，某小型水电站发电机的输出功率P＝100kW，发电机的电压U1＝250V，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻R线＝8Ω，在用户端用降压变压器把电压降为U4＝220V．已知输电线上损失的功率P线＝5kW，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是()考向4远距离输电问题
A．发电机输出的电流I1＝40AB．输电线上的电流I线＝625AC．降压变压器的匝数比n3∶n4＝190∶11D．用户得到的电流I4＝455A【答案】C
10．(2020·河北六市调研)如图所示，为远距离交流输电的简化电路图，升压变压器与发电厂相连，降压变压器与用户相连，两变压器均为理想变压器．当升压变压器原、副线圈匝数比为n时，用户得到的功率为P1.现保持发电厂的输出功率P、升压变压器原线圈两端电压和输电线总电阻不变，当升压变压器的原、副线圈匝数比变为kn时，用户得到的电功率为()A
1．理想变压器动态分析的两种情况(1)负载电阻不变，讨论变压器原、副线圈两端的电压、电流、电功率等随匝数比的变化情况．(2)匝数比不变，讨论变压器原、副线圈两端的电压、电流、电功率等随负载电阻的变化情况．
2．理想变压器问题分析技巧(1)根据题意分清变量和不变量；(2)弄清“谁决定谁”的制约关系．对电压而言，输入决定输出；对电流、电功(率)而言，输出决定输入．3．远距离输电问题的解题关键(1)整个输电线路由三个回路组成，回路间通过变压器建立联系．(2)关键是通过分析，利用题目条件，首先求出中间回路的电流．
