考前查漏09-恒定电流与交变电流
1.如果电路中电流为I,用电器的电阻为R,用电器两端电压为U.请你就纯电阻电路和非纯电阻电路讨论U与IR的关系,由此总结I＝的适用条件.
2.描述电源的功率有三个,它们分别是电源的总功率,电源内部消耗的功率和电源的输出功率,如何求解三个功率,它们之间关系如何？
3.在如图所示的U－I图象中,图线a、b表示的含义有什么不同？
4.如果用电器为纯电阻,请总结写出电流做功和电流功率的计算公式.
5.如果用电器为非纯电阻(如电动机,电解槽等),请写出电流做功和电流功率的计算公式.
6.哪些计算电流做功和电流功率的公式对任何电路都适用？
7.比较下面的典型电路,并在表格空白处填上合适的文字或字母.
电路名称 电路结构 欧姆定律表达式 能量转化情况
纯电阻电路
非纯电阻电路
含电容器电路
交流纯电阻 电路
8.对电路中的特殊元件如何进行等效处理是简化电路的关键之一,请根据你的体会和所学的知识,完成下面表格.
元件 处理方法
①电路中并联的理想伏特表
②电路中充电完毕的电容器
③反接的理想二极管
④电流变化时的理想电感器
⑤电路中串联的理想安培表
⑥高频交流电通过大容值电容器
⑦电流稳定后的理想电感器
⑧正接的理想二极管
⑨电路中并联的非理想伏特表
⑩电路中串联的非理想安培表
9.中性面的含义是什么？线圈通过中性面时有何性质和特点？
10．下面的表格是关于交变电流“四值”的比较，请完成填空.
1．（2023·全国·高考真题）（多选）黑箱外有编号为1、2、3、4的四个接线柱，接线柱1和2、2和3、3和4之间各接有一个电阻，在接线柱间还接有另外一个电阻R和一个直流电源。测得接线柱之间的电压U12= 3.0V，U23= 2.5V，U34=－1.5V。符合上述测量结果的可能接法是（ ）
A．电源接在1、4之间，R接在1、3之间 B．电源接在1、4之间，R接在2、4之间
C．电源接在1、3之间，R接在1、4之间 D．电源接在1、3之间，R接在2、4之间
2．（2023·海南·高考真题）如图所示电路，已知电源电动势为E，内阻不计，电容器电容为C，闭合开关K，待电路稳定后，电容器上电荷量为（ ）
A．CE B． C． D．
3．（2023·湖南·高考真题）（多选）某同学自制了一个手摇交流发电机，如图所示。大轮与小轮通过皮带传动（皮带不打滑），半径之比为，小轮与线圈固定在同一转轴上。线圈是由漆包线绕制而成的边长为的正方形，共匝，总阻值为。磁体间磁场可视为磁感应强度大小为的匀强磁场。大轮以角速度匀速转动，带动小轮及线圈绕转轴转动，转轴与磁场方向垂直。线圈通过导线、滑环和电刷连接一个阻值恒为的灯泡。假设发电时灯泡能发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是（ ）
A．线圈转动的角速度为
B．灯泡两端电压有效值为
C．若用总长为原来两倍的相同漆包线重新绕制成边长仍为的多匝正方形线圈，则灯泡两端电压有效值为
D．若仅将小轮半径变为原来的两倍，则灯泡变得更亮
4．（2022·广东·高考真题）图是简化的某种旋转磁极式发电机原理图。定子是仅匝数n不同的两线圈，，二者轴线在同一平面内且相互垂直，两线圈到其轴线交点O的距离相等，且均连接阻值为R的电阻，转子是中心在O点的条形磁铁，绕O点在该平面内匀速转动时，两线圈输出正弦式交变电流。不计线圈电阻、自感及两线圈间的相互影响，下列说法正确的是（ ）
A．两线圈产生的电动势的有效值相等
B．两线圈产生的交变电流频率相等
C．两线圈产生的电动势同时达到最大值
D．两电阻消耗的电功率相等
5．（2023·山东·高考真题）某节能储能输电网络如图所示，发电机的输出电压U1= 250V，输出功率500kW。降压变压器的匝数比n3：n4= 50：1，输电线总电阻R= 62.5Ω。其余线路电阻不计，用户端电压U4= 220V，功率88kW，所有变压器均为理想变压器。下列说法正确的是（ ）
A．发电机的输出电流为368A
B．输电线上损失的功率为4.8kW
C．输送给储能站的功率为408kW
D．升压变压器的匝数比n1：n2= 1：44
6．（2022·湖南·高考真题）如图，理想变压器原、副线圈总匝数相同，滑动触头P1初始位置在副线圈正中间，输入端接入电压有效值恒定的交变电源。定值电阻R1的阻值为R，滑动变阻器R2的最大阻值为9R，滑片P2初始位置在最右端。理想电压表V的示数为U，理想电流表A的示数为I。下列说法正确的是（ ）
A．保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，I减小，U不变
B．保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，R1消耗的功率增大
C．保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，I减小，U增大
D．保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，R1消耗的功率减小
7．（2022·天津·高考真题）（多选）如图所示，两理想变压器间接有电阻R，电表均为理想交流电表，a、b接入电压有效值不变的正弦交流电源。闭合开关S后（ ）
A．R的发热功率不变
B．电压表的示数不变
C．电流表的示数变大
D．电流表的示数变小
8．（2021·湖南·高考真题）如图，理想变压器原、副线圈匝数比为，输入端、接入电压有效值恒定的交变电源，灯泡L1、L2的阻值始终与定值电阻的阻值相同。在滑动变阻器的滑片从端滑动到端的过程中，两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是（ ）
A．L1先变暗后变亮，L2一直变亮
B．L1先变亮后变暗，L2一直变亮
C．L1先变暗后变亮，L2先变亮后变暗
D．L1先变亮后变暗，L2先变亮后变暗考前查漏09-恒定电流与交变电流
1.如果电路中电流为I,用电器的电阻为R,用电器两端电压为U.请你就纯电阻电路和非纯电阻电路讨论U与IR的关系,由此总结I＝的适用条件.
答：纯电阻电路中,电功等于电热UIt＝I2Rt则U＝IR,即I＝
非纯电阻电路中UIt＝I2Rt＋E其他所以U>IR 由此可见,I＝只适用于纯电阻电路.
2.描述电源的功率有三个,它们分别是电源的总功率,电源内部消耗的功率和电源的输出功率,如何求解三个功率,它们之间关系如何？
答：(1)电源的总功率P总＝EI.(2)电源内部消耗的功率P内＝I2r.(3)电源的输出功率P出＝P总－P内＝UI.
3.在如图所示的U－I图象中,图线a、b表示的含义有什么不同？
答：(1)对电源有：U＝E－Ir,如题图中a线.
(2)对定值电阻有：U＝IR,如题图中b线.
(3)说明：①图中a线常用来分析测量电源电动势和内电阻的实验数据.
②图中矩形OABD、OCPD和ABPC的“面积”分别表示电源的总功率、输出功率和内电阻消耗的功率.
4.如果用电器为纯电阻,请总结写出电流做功和电流功率的计算公式.
答：W＝UIt＝I2Rt＝t,P＝UI＝I2R＝.
5.如果用电器为非纯电阻(如电动机,电解槽等),请写出电流做功和电流功率的计算公式.
答：W＝UIt,P＝UI.
6.哪些计算电流做功和电流功率的公式对任何电路都适用？
答：W＝UIt,P＝＝UI.
7.比较下面的典型电路,并在表格空白处填上合适的文字或字母.
电路名称 电路结构 欧姆定律表达式 能量转化情况
纯电阻电路
非纯电阻电路
含电容器电路
交流纯电阻 电路
答：欧姆定律表达式自上而下为：I＝；E＝U内＋U外或E＝Ir＋U外；
电流稳定后I＝；i＝ I＝ Im＝
表中能量转化情况自上而下依次为：
电能内能；电能―→内能＋其他能；
电能―→内能＋电场能；电能内能.
8.对电路中的特殊元件如何进行等效处理是简化电路的关键之一,请根据你的体会和所学的知识,完成下面表格.
元件 处理方法
①电路中并联的理想伏特表
②电路中充电完毕的电容器
③反接的理想二极管
④电流变化时的理想电感器
⑤电路中串联的理想安培表
⑥高频交流电通过大容值电容器
⑦电流稳定后的理想电感器
⑧正接的理想二极管
⑨电路中并联的非理想伏特表
⑩电路中串联的非理想安培表
答：①②③④所在支路视作断路；
⑤⑥⑦⑧所在支路视作短路；
⑨视作理想伏特表与其内阻并联；
⑩视作理想安培表与其内阻串联.
9.中性面的含义是什么？线圈通过中性面时有何性质和特点？
答：(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.
(2)性质和特点
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线圈平面每次转过中性面时,线圈中感应电流方向改变一次,线圈转动一周通过中性面两次,故一个周期内线圈中电流方向改变两次；
③线圈平面处于跟中性面垂直的位置时,线圈平面平行于磁感线,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,电流方向不变.
10．下面的表格是关于交变电流“四值”的比较，请完成填空.
答：
1．（2023·全国·高考真题）（多选）黑箱外有编号为1、2、3、4的四个接线柱，接线柱1和2、2和3、3和4之间各接有一个电阻，在接线柱间还接有另外一个电阻R和一个直流电源。测得接线柱之间的电压U12= 3.0V，U23= 2.5V，U34=－1.5V。符合上述测量结果的可能接法是（ ）
A．电源接在1、4之间，R接在1、3之间
B．电源接在1、4之间，R接在2、4之间
C．电源接在1、3之间，R接在1、4之间
D．电源接在1、3之间，R接在2、4之间
【答案】CD
【详解】A．根据题意画出电路图，如下
可见U34> 0，A错误；
B．根据题意画出电路图，如下
可见U34> 0，B错误；
C．根据题意画出电路图，如下
可见上述接法可符合上述测量结果，C正确；
D．根据题意画出电路图，如下
可见上述接法可符合上述测量结果，D正确。
故选CD。
2．（2023·海南·高考真题）如图所示电路，已知电源电动势为E，内阻不计，电容器电容为C，闭合开关K，待电路稳定后，电容器上电荷量为（ ）
A．CE B． C． D．
【答案】C
【详解】电路稳定后，由于电源内阻不计，则整个回路可看成3R、2R的串联部分与R、4R的串联部分并联，若取电源负极为零电势点，则电容器上极板的电势为，电容器下极板的电势为，则电容两端的电压，则电容器上的电荷量为。
故选C。
3．（2023·湖南·高考真题）（多选）某同学自制了一个手摇交流发电机，如图所示。大轮与小轮通过皮带传动（皮带不打滑），半径之比为，小轮与线圈固定在同一转轴上。线圈是由漆包线绕制而成的边长为的正方形，共匝，总阻值为。磁体间磁场可视为磁感应强度大小为的匀强磁场。大轮以角速度匀速转动，带动小轮及线圈绕转轴转动，转轴与磁场方向垂直。线圈通过导线、滑环和电刷连接一个阻值恒为的灯泡。假设发电时灯泡能发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是（ ）
A．线圈转动的角速度为
B．灯泡两端电压有效值为
C．若用总长为原来两倍的相同漆包线重新绕制成边长仍为的多匝正方形线圈，则灯泡两端电压有效值为
D．若仅将小轮半径变为原来的两倍，则灯泡变得更亮
【答案】AC
【详解】A．大轮和小轮通过皮带传动，线速度相等，小轮和线圈同轴转动，角速度相等，根据根据题意可知大轮与小轮半径之比为，则小轮转动的角速度为，线圈转动的角速度为，A正确；B．线圈产生感应电动势的最大值，又，联立可得，则线圈产生感应电动势的有效值，根据串联电路分压原理可知灯泡两端电压有效值为，B错误；C．若用总长为原来两倍的相同漆包线重新绕制成边长仍为的多匝正方形线圈，则线圈的匝数变为原来的2倍，线圈产生感应电动势的最大值，此时线圈产生感应电动势的有效值，根据电阻定律，可知线圈电阻变为原来的2倍，即为，根据串联电路分压原理可得灯泡两端电压有效值，C正确；D．若仅将小轮半径变为原来的两倍，根据可知小轮和线圈的角速度变小，根据，可知线圈产生的感应电动势有效值变小，则灯泡变暗，D错误。
4．（2022·广东·高考真题）图是简化的某种旋转磁极式发电机原理图。定子是仅匝数n不同的两线圈，，二者轴线在同一平面内且相互垂直，两线圈到其轴线交点O的距离相等，且均连接阻值为R的电阻，转子是中心在O点的条形磁铁，绕O点在该平面内匀速转动时，两线圈输出正弦式交变电流。不计线圈电阻、自感及两线圈间的相互影响，下列说法正确的是（ ）
A．两线圈产生的电动势的有效值相等 B．两线圈产生的交变电流频率相等
C．两线圈产生的电动势同时达到最大值 D．两电阻消耗的电功率相等
【答案】B
【详解】AD．根据可得两线圈中磁通量的变化率相等，但是匝数不等，则产生的感应电动势最大值不相等，有效值也不相等；根据可知，两电阻的电功率也不相等，选项AD错误；B．因两线圈放在同一个旋转磁铁的旁边，则两线圈产生的交流电的频率相等，选项B正确；C．当磁铁的磁极到达一线圈附近时，一个线圈的磁通量最大，感应电动势为0，另一个线圈通过的磁通量最小，感应电动势最大，可知两线圈产生的感应电动势不可能同时达到最大值，选项C错误。
故选B。
5．（2023·山东·高考真题）某节能储能输电网络如图所示，发电机的输出电压U1= 250V，输出功率500kW。降压变压器的匝数比n3：n4= 50：1，输电线总电阻R= 62.5Ω。其余线路电阻不计，用户端电压U4= 220V，功率88kW，所有变压器均为理想变压器。下列说法正确的是（ ）
A．发电机的输出电流为368A B．输电线上损失的功率为4.8kW
C．输送给储能站的功率为408kW D．升压变压器的匝数比n1：n2= 1：44
【答案】C
【详解】A．由题知，发电机的输出电压U1= 250V，输出功率500kW，则有，A错误；BD．由题知，用户端电压U4= 220V，功率88kW，则有，P′ =U4I4，联立解得I4= 400A，I3= 8A，U3= 11000V，则输电线上损失的功率为P损=I32R= 4kW，且U2=U3＋I3R= 11500V，再根据，解得，BD错误；C．根据理想变压器无功率损失有P=U2I3＋P储，代入数据有P储= 408kW，C正确。
故选C。
6．（2022·湖南·高考真题）如图，理想变压器原、副线圈总匝数相同，滑动触头P1初始位置在副线圈正中间，输入端接入电压有效值恒定的交变电源。定值电阻R1的阻值为R，滑动变阻器R2的最大阻值为9R，滑片P2初始位置在最右端。理想电压表V的示数为U，理想电流表A的示数为I。下列说法正确的是（ ）
A．保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，I减小，U不变
B．保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，R1消耗的功率增大
C．保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，I减小，U增大
D．保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，R1消耗的功率减小
【答案】B
【详解】AB．由题意可知，原副线圈的匝数比为，则副线圈的电流为，根据欧姆定律可得副线圈的电压有效值为，则变压器原线圈的电压有效值为，设输入交流电的电压有效值为，则，可得，保持位置不变，向左缓慢滑动的过程中，不断变大，根据欧姆定律，可知变压器原线圈的电压有效值变大，输入电压有效值不变，则两端的电压不断变小，则电压表示数变小，原线圈的电压电流都变大，则功率变大，根据原副线圈的功率相等，可知消耗的功率增大，故B正确，A错误；CD．设原副线圈的匝数比为，同理可得，则，整理可得，保持位置不变，向下缓慢滑动的过程中，不断变大，则变小，对由欧姆定律可知，可知不断变小，根据原副线圈的功率相等可知消耗的功率，整理可得，可知时，消耗的功率有最大值，可知消耗的功率先增大，后减小，故CD错误。
故选B。
7．（2022·天津·高考真题）（多选）如图所示，两理想变压器间接有电阻R，电表均为理想交流电表，a、b接入电压有效值不变的正弦交流电源。闭合开关S后（ ）
A．R的发热功率不变 B．电压表的示数不变
C．电流表的示数变大 D．电流表的示数变小
【答案】BC
【详解】AC．闭合开关S后，负载电阻减小，匝数为的线圈输出功率变大，匝数为的线圈输入功率也变大，a、b两端电压有效值不变，由，可知电流表的示数变大，根据，因比值不变，变大，变大，因此，R的发热功率变大，故A错误，C正确；B．根据理想变压器电压比等于匝数比，可知输出电压不变，电压表的示数不变，故B正确；D．根据理想变压器电流与匝数关系可得，，由于匝数均保持不变，增大，所以、增大，故电流表的示数变大，故D错误。
故选BC。
8．（2021·湖南·高考真题）如图，理想变压器原、副线圈匝数比为，输入端、接入电压有效值恒定的交变电源，灯泡L1、L2的阻值始终与定值电阻的阻值相同。在滑动变阻器的滑片从端滑动到端的过程中，两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是（ ）
A．L1先变暗后变亮，L2一直变亮
B．L1先变亮后变暗，L2一直变亮
C．L1先变暗后变亮，L2先变亮后变暗
D．L1先变亮后变暗，L2先变亮后变暗
【答案】A
【详解】副线圈的总电阻为，解得，则滑动变阻器R的滑片从a端滑到b端过程中，副线圈的总电阻选增大后减小，根据等效电阻关系有，则等效电阻先增大后减小，由欧姆定律有，，先减小后增大，先减小后增大，则先变暗后变亮，根据，，由于先减小后增大，则副线圈的电压先增大后减小，通过L2的电流为，则滑动变阻器R的滑片从a端滑到b端过程中，逐渐减小，副线圈的电压增大过程中增大；在副线圈的电压减小过程中，通过R0的电流为，逐渐增大，则越来越小，则，则先变暗后变亮，一直变亮；
故选A。
