1. 會解決直流電路的問題．
2. 理解交變電流的產(chǎn)生及四值問題．
3. 理解變壓器與遠距離輸電等問題．
1. 恒定電流
(1) 閉合電路中的電壓、電流關(guān)系：
E＝U外＋U內(nèi)，I＝ eq \f(E,R＋r)，U＝E－Ir．
(2) 閉合電路中的功率關(guān)系：
P總＝EI，P內(nèi)＝I2r，P出＝IU＝I2R＝P總－P內(nèi)．
(3) 直流電路中的能量關(guān)系：電功W＝qU＝UIt，電熱Q＝I2Rt．
(4) 純電阻電路中W＝Q，非純電阻電路中W>Q.
2. 交變電流
(1) 交變電流的“四值”
①最大值：為Um、Im，即交變電流的峰值．
②瞬時值：反映交變電流每瞬間的值，如e＝Emsin____ωt．
③有效值：正弦式交變電流的有效值與最大值之間的關(guān)系為E＝ eq \f(Em,\r(2))、U＝ eq \f(Um,\r(2))、I＝ eq \f(Im,\r(2))；非正弦式交變電流的有效值必須根據(jù)電流的熱效應(yīng)來求解．計算交變電流的電功、電功率和測定交流電路的電壓、電流都是指有效值．
④平均值：反映交變電流的某物理量在t時間內(nèi)的平均大小，如平均電動勢E＝n eq \f(ΔΦ,Δt)．
(2) 理想變壓器的基本關(guān)系式
①功率關(guān)系：P入＝P出；
②電壓關(guān)系： eq \f(U1,U2)＝ eq \f(n1,n2)；
③電流關(guān)系： eq \f(I1,I2)＝ eq \f(n2,n1)．
(3) 遠距離輸電常用關(guān)系式(如圖所示)
①功率關(guān)系：P1＝P2，P3＝P4，P2＝P線＋P3．
②電壓損失：U損＝I2R線＝U2－U3．
③輸電電流：I線＝ eq \f(P2,U2)＝ eq \f(P3,U3)＝ eq \f(U2－U3,R線)．
④輸電導(dǎo)線上損耗的電功率：P損＝I線U損＝I eq \\al(2,線) __R線＝( eq \f(P2,U2))2R線．
1. (2020·江蘇卷)電流互感器是一種測量電路中電流的變壓器，工作原理如圖所示．其原線圈匝數(shù)較少，串聯(lián)在電路中，副線圈匝數(shù)較多，兩端接在電流表上，則電流互感器( )

A. 是一種降壓變壓器
B. 能測量直流電路的電流
C. 原、副線圈電流的頻率不同
D. 副線圈的電流小于原線圈的電流
【解析】 變壓器是利用電磁感應(yīng)的原理來改變交流電壓的裝置，不能改變交變電流的頻率，B、C均錯誤；根據(jù)變壓器匝數(shù)與電壓的關(guān)系 eq \f(U1,U2)＝ eq \f(n1,n2) ，可得副線圈的電壓U2＝ eq \f(n2,n1)U1，由于原線圈匝數(shù)少而副線圈的匝數(shù)多，即n1U1，電流互感器是一種升壓變壓器，A錯誤；根據(jù)變壓器匝數(shù)與電流的關(guān)系 eq \f(I1,I2)＝ eq \f(n2,n1) ，可得副線圈的電流I2＝ eq \f(n1,n2)I1，由于n1＜n2，因此有I2＜I1，D正確．
【答案】 D
2. (2020·江蘇卷改編)某汽車的電源與啟動電機、車燈連接的簡化電路如圖所示．當(dāng)汽車啟動時，開關(guān)S閉合，電機工作，車燈突然變暗，關(guān)于此時，下列說法中錯誤的是( )
A. 車燈的電流變小
B. 路端電壓變小
C. 電路的總電流變小
D. 電源的總功率變大
【解析】 開關(guān)閉合時，車燈變暗，故流過車燈的電流I燈變小，故A正確；電路的路端電壓為U路＝U燈＝I燈R燈，I燈變小，路端電壓變小，故B正確；總電流即干路電流為I干＝ eq \f(U內(nèi),r)＝ eq \f(E－U路,r)，U路減小，干路電流增大，故C錯誤；電源總功率為P總＝EI干，I干增大，總功率變大，故D正確．故選C.
【答案】 C
3. (2021·廣東卷)某同學(xué)設(shè)計了一個充電裝置，如圖所示，假設(shè)永磁鐵的往復(fù)運動在螺線管中產(chǎn)生近似正弦式交流電，周期為0.2 s，電壓最大值為0.05 V，理想變壓器原線圈接螺線管，副線圈接充電電路，原、副線圈匝數(shù)比為1∶60，下列說法正確的是( )
A. 交流電的頻率為10 Hz
B. 副線圈兩端電壓最大值為3 V
C. 變壓器輸入電壓與永磁鐵磁場強弱無關(guān)
D. 充電電路的輸入功率大于變壓器的輸入功率
【解析】 周期是T＝0.2 s，頻率是f＝ eq \f(1,T)＝5 Hz，故A錯誤；由理想變壓器原理 eq \f(U1,U2)＝ eq \f(n1,n2)，解得副線圈兩端的最大電壓為U2＝ eq \f(n2,n1)U1＝3 V，故B正確；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，永磁鐵磁場越強，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大，變壓器的輸入電壓就會越大，故C錯誤；由理想變壓器原理可知，充電電路的輸入功率等于變壓器的輸入功率，故D錯誤．
【答案】 B
4. (2022·廣東卷)如圖所示是簡化的某種旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機原理圖．定子是僅匝數(shù)n不同的兩線圈，n1>n2，二者軸線在同一平面內(nèi)且相互垂直，兩線圈到其軸線交點O的距離相等，且均連接阻值為R的電阻，轉(zhuǎn)子是中心在O點的條形磁鐵，繞O點在該平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動時，兩線圈輸出正弦式交變電流．不計線圈電阻、自感及兩線圈間的相互影響，下列說法正確的是( )
A. 兩線圈產(chǎn)生的電動勢的有效值相等
B. 兩線圈產(chǎn)生的交變電流頻率相等
C. 兩線圈產(chǎn)生的電動勢同時達到最大值
D. 兩電阻消耗的電功率相等
【解析】 根據(jù)E＝n eq \f(ΔΦ,Δt)，兩線圈中磁通量的變化率相等，但是匝數(shù)不等，則產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大值不相等，有效值也不相等，根據(jù)P＝ eq \f(U2,R)，可知兩電阻的電功率也不相等，A、D錯誤；因兩線圈放在同一個旋轉(zhuǎn)磁鐵的旁邊，則兩線圈產(chǎn)生的交流電的頻率相等，B正確；當(dāng)磁鐵的磁極到達一個線圈附近時，另一個線圈的磁通量變化率最大，感應(yīng)電動勢最大，可知兩線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢不可能同時達到最大值，C錯誤．
【答案】 B
閉合電路動態(tài)分析的兩種常用方法
(1) 程序分析法：流程如下
R eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(\a\vs4\al(增大,減小)\(――→,\s\up12(I總＝\f(E),\s\d4(R＋r)))I總)) eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(\a\vs4\al(減小,增大)\(――→,\s\up7(U內(nèi)＝I總r))))
U內(nèi) eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(\a\vs4\al(減小,增大)\(――→,\s\up7(U外＝E－I總r))U外)) eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(\a\vs4\al(增大,減小))) eq \(――→,\s\up7(最后確定)) eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(I支,U支))
(2) 利用結(jié)論法：即串反并同法
①串反——即某一電阻增大(減小)時，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、消耗的電功率都減小(增大)；
②并同——即某一電阻增大(減小)時，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、消耗的電功率都增大(減小).
eq \x(例) eq \x(1)(2022·蘇州期中)如圖所示，電源電動勢為E、內(nèi)阻為r，R0為定值電阻，電容器的電容為C.閉合開關(guān)S，增大可變電阻R阻值的過程中，電壓表示數(shù)的變化量為ΔU，電流表示數(shù)的變化量為ΔI，則( )
A. 電壓表示數(shù)U和電流表示數(shù)I的比值為R0＋r
B. ΔU和ΔI的比值為r
C. 電容器電荷的增加量為CΔU
D. 電阻R0兩端電壓的減小量為ΔU
【解析】 由圖可知R＝ eq \f(U,I)，R增大，則電壓表的示數(shù)U和電流表的示數(shù)I的比值變大，故A錯誤；根據(jù)閉合電路歐姆定律得U＝E－I(R0＋r)，由數(shù)學(xué)知識得知 eq \f(ΔU,ΔI)＝R0＋r，保持不變，故B錯誤；閉合開關(guān)S，增大可變電阻R的阻值后，電路中電流減小，由歐姆定律分析，得知電阻R0兩端的電壓減小，R兩端的電壓增大，而它們的總電壓即路端電壓增大，所以電阻R0兩端的電壓減小量小于ΔU，電容器兩極板間的電壓等于R兩端的電壓，可知電容器板間電壓增大，帶電量增大，增大量為CΔU，故D錯誤，C正確．
【答案】 C
1. 線圈通過中性面時的特點
(1) 穿過線圈的磁通量最大．
(2) 線圈中的感應(yīng)電動勢為零．
(3) 線圈每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電流的方向改變一次．
2. 正弦式交流電“四值”的應(yīng)用
eq \x(例) eq \x(2)(2021·江蘇卷)貫徹新發(fā)展理念，我國風(fēng)力發(fā)電發(fā)展迅猛，2020年我國風(fēng)力發(fā)電量高達4 000億千瓦時．某種風(fēng)力發(fā)電機的原理如圖所示，發(fā)電機的線圈固定，磁體在葉片驅(qū)動下繞線圈對稱軸轉(zhuǎn)動，已知磁體間的磁場為勻強磁場，磁感應(yīng)強度的大小為0.20 T，線圈的匝數(shù)為100、面積為0.5 m2，電阻為0.6 Ω，若磁體轉(zhuǎn)動的角速度為90 rad/s，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為50 A．求：
(1) 線圈中感應(yīng)電動勢的有效值E；
(2) 線圈的輸出功率P.
【答案】 (1) 電動勢的最大值Em＝NBSω，
有效值E＝ eq \f(Em,\r(2))，解得E＝ eq \f(NBSω,\r(2))，
代入數(shù)據(jù)解得E≈6.4×102 V.
(2) 輸出電壓U＝E－Ir，輸出功率P＝IU，
解得P＝I(E－Ir)＝50×(6.4×102－50×0.6)W≈3.1×104 W．
1. 變壓器制約問題主要有三項：
電壓制約：輸出電壓U2由輸入電壓決定，即U2＝ eq \f(n2,n1)U1，可簡述為“原制約副”．
電流制約：原線圈中的電流I1由副線圈中的輸出電流I2決定，即I1＝ eq \f(n2,n1)I2，可簡述為“副制約原”．
負載制約：原線圈的功率P1由用戶負載決定，P1＝P負1＋P負2＋…，簡述為“副制約原”．
2. 動態(tài)分析問題的思路程序可表示為：
eq \x(例) eq \x(3)(2022·揚州中學(xué)考試)如圖所示是變電所為市區(qū)用戶供電的示意圖．變壓器的輸入電壓是電網(wǎng)的電壓，可視為不變．變壓器視為理想變壓器，其變壓比通過P可調(diào)，輸電線的電阻為R0，則( )
A. 用戶增多時，A表的示數(shù)減小
B. 用戶增多時，為使用戶獲得的電壓穩(wěn)定在220 V應(yīng)將P適當(dāng)上調(diào)
C. 用戶減少時，用戶獲得的電壓會有所降低
D. 用戶減少時，R0的功率增大
【解析】 設(shè)變壓器輸入電壓為U1，輸出電壓為U2，用戶電壓為U3，當(dāng)P不動，則U2不變，變壓器原副線圈電流關(guān)系為 eq \f(I1,I2)＝ eq \f(n2,n1)，用戶增多時，電路總電阻變小，電流I2增大，可知原線圈電流I1增大，則A表的示數(shù)增大，故A錯誤；R0兩端的電壓為U0＝I2R0，用戶得到的電壓為U3＝U2－U0，當(dāng)用戶增多時，I2增大，U0增大，所以U3減小，為使用戶獲得的電壓穩(wěn)定在220 V，則需要增大U2，變壓器原副線圈電壓關(guān)系為 eq \f(U2,U1)＝ eq \f(n2,n1)，在U1 和n2 不變的情況下，要增大U2，可以減小n1，即將P適當(dāng)上調(diào)，故B正確，C錯誤；R0消耗的功率為P0＝I eq \\al(2,2) R0，當(dāng)用戶減少時，I2減小，所以 R0的功率減小，故D錯誤．
【答案】 B
1. (2022·南通如皋適應(yīng)性考試)互感式鉗形電流表內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示，電流表與次級線圈相連，用手柄控制鉗形鐵芯上方開口的開合，則( )
A. 該電流表可用來測量直流電
B. 次級線圈匝數(shù)越少，電流表讀數(shù)越大
C. 該電流表測電流時相當(dāng)于降壓變壓器
D. 測量時電流表應(yīng)串聯(lián)在被測通電導(dǎo)線中
【解析】 互感式鉗形電流表利用的是電磁感應(yīng)的互感原理，不能測量直流電，故A錯誤；電流大小與線圈匝數(shù)成反比，所以次級線圈匝數(shù)越少，電流表讀數(shù)越大，故B正確；該電表原線圈為單匝，是升壓變壓器，故C錯誤；測量時，用手柄控制鉗形鐵芯上方開口打開，將被測通電導(dǎo)線圈放入其中，不需要將電流表串聯(lián)在被測通電導(dǎo)線中，故D錯誤．
【答案】 B
2. (2022·南通如皋期中)汽車蓄電池供電簡化電路圖如圖所示，當(dāng)汽車啟動時，啟動開關(guān)S閉合，電動機工作，則S閉合后( )
A. 車燈會變亮
B. 蓄電池輸出功率減小
C. 蓄電池總功率增大
D. 電動機對外做功的功率等于其消耗的功率
【解析】 啟動開關(guān)S閉合，外電阻減小，總電流增大，內(nèi)電壓增大，外電壓減小，則車燈會變暗，A錯誤；由于電池的內(nèi)電阻與外電阻大小關(guān)系不確定，因此蓄電池輸出功率增大還是減小無法確定，B錯誤；根據(jù)功率公式P＝EI，由于啟動開關(guān)S閉合，外電阻減小，總電流增大，故蓄電池總功率增大，C正確；由于電動機有內(nèi)阻，則有熱功率，故電動機對外做功的功率小于其消耗的功率，D錯誤．
【答案】 C
3. (2022·濟南期末)恒流源是一種特殊的電源，其輸出的電流能始終保持不變；恒壓源也是一種特殊的電源，其輸出的電壓能始終保持不變．如圖甲所示的電路中電源是恒流源，如圖乙所示的電路中電源是恒壓源，兩圖中的滑動變阻器滑動觸頭P均從最右端向最左端移動時，下列說法中不正確的是( )
A. 圖甲中R1兩端的電壓減小
B. 圖乙中R1兩端的電壓減小
C. 圖甲中流過R2的電流保持不變
D. 圖乙中流過R2的電流保持不變
【解析】 題圖甲中兩個支路的電壓始終相等，所以支路電流與電阻成反比，即I2R2＝I1(R1＋R0)且I1＋I2＝I是定值，滑動變阻器滑動觸頭P從最右端向最左端移動時，R0增大，可知I1減小，I2增大，R1兩端的電壓U1＝I1R1減小，故A正確，C錯誤；題圖乙中兩個支路的電壓始終相等且為定值，支路電流與電阻成反比，即I2R2＝I1(R1＋R0)＝U(定值)，滑動變阻器滑動觸頭P從最右端向最左端移動時，R0增大，可知I1減小，I2不變，R1兩端的電壓U1＝I1R1減小，故B、D正確．故選C.
【答案】 C
4. (2022·徐州模擬)如圖所示，理想變壓器輸入電壓u＝Umsin ωt.電壓表V、電流表A均為理想電表．接通開關(guān)S，則( )
A. 燈泡L變亮
B. A、V示數(shù)均減小
C. V示數(shù)不變，A示數(shù)減小
D. 原線圈輸入功率增大
【解析】 開關(guān)閉合，輸入電壓不變，副線圈總電阻減小，根據(jù) eq \f(U1,U2)＝ eq \f(n1,n2)，I2＝ eq \f(U2,R副)可知，副線圈電壓U2不變，輸出電流增大，再根據(jù)閉合電路的歐姆定律U2＝I2r＋I2R并可得，串聯(lián)電阻r分壓增大，并聯(lián)部分電壓減小，燈泡L變暗，A錯誤；開關(guān)閉合，副線圈總電阻減小，輸入電壓不變，則輸出電壓不變，V示數(shù)不變，輸出電流增大，根據(jù) eq \f(I2,I1)＝ eq \f(n1,n2)，則輸入電流增大，A示數(shù)增大，B、C錯誤；開關(guān)閉合，副線圈總電阻減小，副線圈電壓不變，副線圈總電流增大，副線圈輸出功率變大，則原線圈輸入功率增大，D正確．
【答案】 D

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