01專題網(wǎng)絡(luò)·思維腦圖
02考情分析·解密高考
03高頻考點·以考定法
04核心素養(yǎng)·難點突破
05創(chuàng)新好題·輕松練習(xí)
【典例1】（2022·海南·高考真題）一個有N匝的矩形線框，面積為S，以角速度ω從如圖所示的位置開始，在勻強磁場B中勻速轉(zhuǎn)動，則產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢隨時間變化的圖像是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】A
【詳解】圖示位置線框處于與中性面垂直的平面，豎直長邊垂直切割磁感線，此時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大為
Em=NBSω
根據(jù)正弦式交變電流的表達式可知感應(yīng)電動勢隨時間的變化關(guān)系為
e=NBSωcsωt
故選A。
【典例2】（2023·廣東·統(tǒng)考高考真題）用一臺理想變壓器對電動汽車充電，該變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1:2，輸出功率為8.8kW，原線圈的輸入電壓u=2202sin100πtV。關(guān)于副線圈輸出電流的有效值和頻率正確的是（ ）
A．20A，50HzB．202A，50HzC．20A，100HzD．202A，100Hz
【答案】A
【詳解】由題可知原線圈輸入電壓的有效值為
U1=22022=220V
原線圈電流為
I1=PU1=40A
副線圈輸出電流的有效值為
I2=n1n2I1=20A
變壓器無法改變電流的頻率，故
f=ω2π=100π2πHz=50Hz
故選A。
【典例3】（2023·北京·統(tǒng)考高考真題）自制一個原、副線圈匝數(shù)分別為600匝和190匝的變壓器，原線圈接12V的正弦交流電源，副線圈接額定電壓為3.8V的小燈泡。實際測得小燈泡兩端電壓為2.5V。下列措施有可能使小燈泡正常發(fā)光的是（ ）
A．僅增加原線圈匝數(shù)B．僅增加副線圈匝數(shù)
C．將原、副線圈匝數(shù)都增為原來的兩倍D．將兩個3.8V小燈泡并聯(lián)起來接入副線圈
【答案】B
【詳解】A．由n1n2=U1U2知，僅增加原線圈匝數(shù)，副線圈的輸出電壓U2減小，不能使小燈泡正常發(fā)光，故A錯誤；
B．由n1n2=U1U2知，僅增加副線圈匝數(shù)，副線圈的輸出電壓U2增大，有可能使小燈泡正常發(fā)光，故B正確；
C．由n1n2=U1U2知，將原、副線圈匝數(shù)都增為原來的兩倍，但由于原線圈的電壓不變，則副線圈的輸出電壓U2不變，不能使小燈泡正常發(fā)光，故C錯誤；
D．將兩個3.8V小燈泡并聯(lián)，但由于原線圈的電壓不變，則副線圈的輸出電壓U2不變，不能使小燈泡正常發(fā)光，故D錯誤。
故選B。
考向01 正弦交變電流的產(chǎn)生與瞬時值表達式
1．正弦式交變電流的變化規(guī)律及對應(yīng)圖象(線圈在中性面位置開始計時)
2.兩個特殊位置的特點
(1)線圈平面與中性面重合時，S⊥B，Φ最大，eq \f(ΔΦ,Δt)＝0，e＝0，i＝0，電流方向發(fā)生改變．
(2)線圈平面與中性面垂直時，S∥B，Φ＝0，eq \f(ΔΦ,Δt)最大，e最大，i最大，電流方向不改變．
考向02 正弦交變電流的“四值”
交變電流“四值”應(yīng)用的幾點提醒
(1)在解答有關(guān)交變電流的問題時，要注意電路結(jié)構(gòu)．
(2)注意區(qū)分交變電流的最大值、瞬時值、有效值和平均值，最大值是瞬時值中的最大值，有效值是以電流的熱效應(yīng)來等效定義的．
(3)與電磁感應(yīng)問題一樣，求解與電能、電熱相關(guān)的問題時，一定要用有效值；而求解通過導(dǎo)體某橫截面的電荷量時，一定要用平均值．
根據(jù)圖像計算有效值的技巧
①計算有效值時要根據(jù)電流的熱效應(yīng)，抓住“三同”：“相同時間”內(nèi)“相同電阻”上產(chǎn)生“相同熱量”，先分段計算熱量，求和得出一個周期內(nèi)產(chǎn)生的總熱量，然后根據(jù)Q總＝I2RT或Q總＝eq \f(U2,R)T列式求解．
②若圖像部分是正弦(或余弦)式交變電流，其中的eq \f(1,4)周期(必須是從零至最大值或從最大值至零)和eq \f(1,2)周期部分可直接應(yīng)用正弦式交變電流有效值與最大值間的關(guān)系I＝eq \f(Im,\r(2))、U＝eq \f(Um,\r(2))求解．
考向03 理想變壓器基本規(guī)律的應(yīng)用
1．理想變壓器的基本特點
(1)無漏磁，故原、副線圈中的Φ、eq \f(ΔΦ,Δt)相同．
(2)線圈無電阻，因此無電壓降，U＝E＝neq \f(ΔΦ,Δt).
(3)根據(jù)eq \f(U,n)＝eq \f(ΔΦ,Δt)得，套在同一鐵芯上的線圈，無論是原線圈，還是副線圈，該比例都成立，則有eq \f(U1,n1)＝eq \f(U2,n2)＝eq \f(U3,n3)＝…
2．理想變壓器的基本關(guān)系
1.理想變壓器的制約關(guān)系
原線圈電壓U1和匝數(shù)比決定副線圈電壓U2，U2＝eq \f(n2,n1)U1
副線圈的輸出功率P出決定原線圈的輸入功率P入，P入＝P出
副線圈電流I2和匝數(shù)比決定原線圈電流I1，I1＝eq \f(n2,n1)I2
2.含有多個副線圈的變壓器
計算具有兩個或兩個以上副線圈的變壓器問題時，需注意三個關(guān)系：
電壓關(guān)系：eq \f(U1,n1)＝eq \f(U2,n2)＝eq \f(U3,n3)＝…＝eq \f(Un,nn)
功率關(guān)系：P1＝P2＋P3＋P4＋…＋Pn
電流關(guān)系：n1I1＝n2I2＋n3I3＋n4I4＋…＋nnIn
理想變壓器問題三點應(yīng)牢記
(1)熟記兩個基本公式：①eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，即對同一變壓器的任意兩個線圈，都有電壓和匝數(shù)成正比．
②P入＝P出，即無論有幾個副線圈在工作，變壓器的輸入功率總等于輸出功率之和．
(2)原、副線圈中通過每匝線圈磁通量的變化率相等．
(3)原、副線圈中電流變化規(guī)律一樣，電流的周期、頻率一樣．
考向01 正弦交變電流的產(chǎn)生與瞬時值表達式
【針對練習(xí)1】（2023·河北·校聯(lián)考模擬預(yù)測）如圖所示，abcd為一個單匝閉合矩形金屬線框，已知ab的長度L1=10cm，bc的長度L2=20cm，線框電阻R=0.1Ω，圖中虛線O1O2為勻強磁場的右邊界（磁場左邊界足夠遠），O1O2與線框的ab邊平行，且將bc邊等分，磁場的磁感應(yīng)強度大小B=0.1T、方向垂直線框平面向里。t=0時線框由圖示位置開始繞ab邊以角速度ω=100πrad/s勻速轉(zhuǎn)動，下列關(guān)于線框中感應(yīng)電流隨時間變化的圖像可能正確的是（圖像中只畫了一個周期，圖線均為正弦曲線，實線表示實際電流，虛線表示沒有電流）（ ）
A．B．
C．D．
【答案】A
【詳解】當線框從圖示位置轉(zhuǎn)過90°時，線框中的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流最大，且最大感應(yīng)電動勢
Em=BSω=0.2πV
最大感應(yīng)電流
Im=EmR=2πA
線框轉(zhuǎn)動周期
T=2πω=0.02s
在線框從圖示位置轉(zhuǎn)動的一個周期中，在最初轉(zhuǎn)過的60°和最后轉(zhuǎn)過的60°，所對應(yīng)時間為最初的T6和最后的T6時間內(nèi)，由于線框在磁場方向的投影面積不變，即穿過線框的磁通量保持不變，因此在這兩段時間內(nèi)線框中沒有感應(yīng)電流，而在一個周期內(nèi)中間的2T3時間內(nèi)，感應(yīng)電流按正弦規(guī)律變化。
故選A。
【針對練習(xí)2】如圖邊界PQ的右側(cè)區(qū)域內(nèi)，存在著磁感應(yīng)強度大小為B，方向垂直于紙面的勻強磁場。邊長為l的正方形金屬線框abcd由粗細均勻同種材料制成，ab剛好位于邊界PQ上，現(xiàn)使線框繞過邊界PQ轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，角速度為ω，如圖所示，則在ad邊開始轉(zhuǎn)入磁場的瞬間cd兩端的電勢差Ucd為（ ）
A．14Bl2ω
B．34Bl2ω
C．?14Bl2ω
D．?34Bl2ω
【答案】D
【詳解】當cd邊剛轉(zhuǎn)入磁場時，cd部分切割磁感線，切割長度為c、d兩個端點間的距離l，感應(yīng)電動勢大小
E=Blv=Bl2ω
由右手定則知，cd邊中電流方向為c→d，故d點電勢比c點高；設(shè)線框abcd每個邊的電阻為R，c、d兩點間的電勢差為
Ucd=I?3R
故
Ucd=?34Bl2ω
故D正確。
考向02 正弦交變電流的“四值”
【針對練習(xí)3】（2024·海南·校聯(lián)考一模）閉合回路中的交變電流在1個周期內(nèi)的i?t圖像如圖所示，其中圖線的ab段和bc段均為正弦曲線的四分之一，則該交變電流的有效值為（ ）
A．22AB．233AC．23AD．26A
【答案】B
【詳解】設(shè)該交變電流的有效值為I，則有
I2RT=(2)2R?T3+(22)2R?T3+(22)2R?T3
解得
I=233A
故選B。
【針對練習(xí)4】（多選）（2023·海南?？凇ずＤ先A僑中學(xué)?？家荒＃┠壳拔覈暮Ｉ虾穗娬疽呀?jīng)開始建設(shè)，海上核電站的工作的工作原理是反應(yīng)堆產(chǎn)生蒸汽推動渦輪機轉(zhuǎn)動，帶動發(fā)電機發(fā)電。如果閉合線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，線圈中感應(yīng)電動勢隨時間變化的規(guī)律如圖所示，可知該交變電流（ ）

A．周期是0.01s
B．電壓的最大值是2202V
C．電壓的有效值是2202V
D．電流的方向每秒鐘改變100次
【答案】BD
【詳解】AD．由題圖可知，交流電的周期是0.02s，每個周期電流的方向改變兩次，電流的方向每秒鐘改變100次。故A錯誤；D正確；
B．由圖可知電壓的最大值是2202V。故B正確；
C．電壓的有效值是
U=Em2=220V
故C錯誤。
故選BD。
考向03 理想變壓器基本規(guī)律的應(yīng)用
【針對練習(xí)5】（2024·河北邯鄲·統(tǒng)考二模）如圖所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比n1:n2=2:1，原線圈電路中接入正弦交流電壓u=2202sin100πtV，電流表為理想交流電表。已知R1=10Ω，R2=R3，開關(guān)S閉合前、后電流表示數(shù)之比為2∶3。下列說法正確的是（ ）
A．定值電阻R2=5Ω
B．開關(guān)S閉合時，副線圈兩端的電壓為110V
C．開關(guān)S斷開時，電流表的示數(shù)為11A
D．開關(guān)S閉合時，電路中消耗的總功率為2420W
【答案】D
【詳解】A．由題可知，設(shè)R2=R3=R，當開關(guān)S斷開時，副線圈的負載電阻為2R；當開關(guān)S閉合時，副線圈的負載電阻為R；將理想變壓器的原、副線圈和負載電阻等效為一個電阻，畫出電路的等效電路圖，如圖所示。
根據(jù)理想變壓器電阻等效法，得
R等=n1n22R負載
因此當開關(guān)斷開時
R等=212?2R=8R
當開關(guān)閉合時
R等′=212R=4R
根據(jù)閉合電路歐姆定律，可知等效電路中電流表示數(shù)
I=UR1+R等
故
I1=22010+8R
I1′=22010+4R
I1I1′=23
解得
R=2.5Ω
A錯誤；
B．開關(guān)閉合時，電流表的示數(shù)
I1′=22010+4R=22010+10A=11A
根據(jù)原、副線圈電流與匝數(shù)的關(guān)系
I1′I2′=n2n1
可知流過R2的電流
I2′=22A
副線圈兩端的電壓
U2′=I2′R2=55V
B錯誤；
C．開關(guān)斷開時，電流表的示數(shù)
I1=22010+8R=22010+20A=223A
故C錯誤；
D．開關(guān)S閉合時，電路中消耗的總功率為
P=UI1′=220V×11A=2420W
D正確。
故選D。
【針對練習(xí)6】（多選）（2023·陜西咸陽·?？寄M預(yù)測）如圖所示，交流電源輸出電壓最大值為1002V的正弦交流電，通過變壓器的副線圈n2向5只標有“12V 1.2A”的并聯(lián)燈泡供電，變壓器原線圈n1所串接燈泡L的額定電壓為40V，原線圈n1的匝數(shù)為900匝。若電路接通后，燈泡都恰好正常發(fā)光，則下列說法正確的是（ ）
A．交流電源電壓的有效值為200V
B．變壓器副線圈n2的匝數(shù)為180
C．原線圈電路中燈泡L的額定電流為36A
D．交流電源的輸出功率為120W
【答案】BD
【詳解】A．由題意可得交流電源電壓的有效值為
U=Um2=10022V=100V
選項A錯誤；
B．由題意可得原線圈的兩端電壓為
U1=100V?40V=60V
副線圈的兩端電壓為
U2=12V
由變壓器原、副線圈的電壓與匝數(shù)的關(guān)系公式U1U2=n1n2，結(jié)合 n1=900匝，可得
n2=U2U1n1=1260×900匝=180匝
選項B正確；
C．由題意可得副線圈的電流為
I2=5×1.2A=6A
由變壓器原、副線圈的電流與匝數(shù)的關(guān)系公式I1I2=n2n1，可得原線圈電路中燈泡L的額定電流為
I1=n2n1I2=180900×6A=1.2A
選項C錯誤；
D．由電功率公式可得交流電源的輸出功率為
P=UI1=100×1.2W=120W
選項D正確。
故選BD。
考向04 理想變壓器的動態(tài)分析
常見的理想變壓器的動態(tài)分析一般分匝數(shù)比不變和負載電阻不變兩種情況．
1．匝數(shù)比不變的情況(如圖甲所示)
(1)U1不變，根據(jù)eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，輸入電壓U1決定輸出電壓U2，不論負載電阻R如何變化，U2不變．
(2)當負載電阻發(fā)生變化時，I2變化，輸出電流I2決定輸入電流I1，故I1發(fā)生變化．
(3)I2變化引起P2變化，P1＝P2，故P1發(fā)生變化．
2．負載電阻不變的情況(如圖乙所示)
(1)U1不變，eq \f(n1,n2)發(fā)生變化，故U2變化．
(2)R不變，U2變化，故I2發(fā)生變化．
(3)根據(jù)P2＝eq \f(U\\al(2,2),R)，P2發(fā)生變化，再根據(jù)P1＝P2，故P1變化，P1＝U1I1，U1不變，故I1發(fā)生變化．
解決理想變壓器中有關(guān)物理量的動態(tài)分析問題的方法
(1)分清不變量和變量，弄清理想變壓器中電壓、電流、功率之間的聯(lián)系和相互制約關(guān)系，利用閉合電路歐姆定律，串、并聯(lián)電路特點進行分析判定．
(2)分析該類問題的一般思維流程是：
【典例4】（多選）（2022·天津·高考真題）如圖所示，兩理想變壓器間接有電阻R，電表均為理想交流電表，a、b接入電壓有效值不變的正弦交流電源。閉合開關(guān)S后（ ）
A．R的發(fā)熱功率不變B．電壓表的示數(shù)不變
C．電流表A1的示數(shù)變大D．電流表A2的示數(shù)變小
【答案】BC
【詳解】AC．閉合開關(guān)S后，負載電阻減小，匝數(shù)為n4的線圈輸出功率變大，匝數(shù)為n1的線圈輸入功率也變大，a、b兩端電壓有效值不變，由
P1=U1I1
可知電流表A1的示數(shù)變大，根據(jù)
I1I2=n2n1
因n2n1比值不變，I1變大，I2變大，因此，R的發(fā)熱功率變大，故A錯誤，C正確；
B．根據(jù)理想變壓器電壓比等于匝數(shù)比
U1U2=n1n2
可知輸出電壓U2不變，電壓表的示數(shù)不變，故B正確；
D．根據(jù)理想變壓器電流與匝數(shù)關(guān)系可得
I1I2=n2n1
I2I4=n4n3
由于匝數(shù)均保持不變，I1增大，所以I2、I4增大，故電流表A2的示數(shù)變大，故D錯誤。
故選BC。
【針對練習(xí)7】（2023·河北滄州·?？寄M預(yù)測）如圖所示為某同學(xué)模擬降壓變壓器工作中電路的動態(tài)變化電路圖，已知變壓器為理想變壓器，電表均為理想電表，R1為輸電導(dǎo)線電阻，R2為滑動變阻器，電路接在恒壓正弦交流電源兩端。當滑動變阻器的觸頭P向上移動時，下列說法正確的是（ ）
A．電壓表V1示數(shù)不變B．電壓表V2示數(shù)增大
C．電流表A1示數(shù)增大D．電流表A2示數(shù)減小
【答案】C
【詳解】CD．滑動變阻器的觸頭P向上移動，電阻減小，電流表A2示數(shù)增大，根據(jù)理想變壓器原副線圈匝數(shù)比和電流比的關(guān)系可知
I1I2=n2n1
電流表A1示數(shù)增大。故C正確，D錯誤；
AB．根據(jù)
U=IR1
得電阻R1分壓增大，所以電壓表V1示數(shù)減小，根據(jù)理想變壓器原副線圈的匝數(shù)比和電壓比的關(guān)系
U1U2=n1n2
可知電壓表V2示數(shù)減小，故AB錯誤。
故選C。
【針對練習(xí)8】（多選）（2024·安徽·校聯(lián)考模擬預(yù)測）如圖所示，理想變壓器原線圈a、b端接入電壓恒定的正弦交流電，R1為定值電阻，R2=R，滑動變阻器R3的最大阻值為2R，電流表和電壓表均為理想電表.在變阻器滑片從左端向右端緩慢移動的過程中，下列說法正確的是（ ）
A．電流表A1示數(shù)減小B．電流表A2示數(shù)增大
C．電壓表表V1示數(shù)增大D．電壓表V2示數(shù)減小
【答案】AC
【詳解】A．設(shè)滑動變阻器右側(cè)阻值為R0，則副線圈兩端總電阻為
R′=2R?R0+RR0R+R0=2R?1RR02+1R0
變阻器滑片從左端向右端緩慢移動的過程中，R0減小，即副線圈兩端總電阻增大，由原線圈兩端等效電阻
R原=n1n22R′
可知等效電阻也增大，由閉合電路歐姆定律知原線圈中電流I1減小，故A正確；
B．由于I1I2=n2n1，則副線圈電流I2也減小，故B錯誤；
C．原線圈輸入電壓U1=U?I1R1，則電壓表V1示數(shù)增大，故C正確；
D．由于U1U2=n1n2，可知電壓表V2示數(shù)變大，故D錯誤。
故選AC。
考向05 遠距離輸電問題
1．遠距離輸電的處理思路
對高壓輸電問題，應(yīng)按“發(fā)電機→升壓變壓器→遠距離輸電線→降壓變壓器→用電器”，或按從“用電器”倒推到“發(fā)電機”的順序一步一步進行分析．
2．遠距離高壓輸電的幾個基本關(guān)系(以下圖為例)
(1)功率關(guān)系：P1＝P2，P3＝P4，P2＝P損＋P3.
(2)電壓、電流關(guān)系：eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)＝eq \f(I2,I1)，eq \f(U3,U4)＝eq \f(n3,n4)＝eq \f(I4,I3)，U2＝ΔU＋U3，I2＝I3＝I線．
(3)輸電電流：I線＝eq \f(P2,U2)＝eq \f(P3,U3)＝eq \f(U2－U3,R線).
(4)輸電線上損耗的電功率：P損＝I線ΔU＝Ieq \\al(2,線)R線＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(P2,U2)))2R線．
當輸送功率一定時，輸電電壓增大到原來的n倍，輸電線上損耗的功率就減小到原來的eq \f(1,n2).
輸電過程電壓和功率的辨析
(1)輸電線上電壓損失和輸送電壓不能混用，如P損＝ΔUI＝eq \f(?ΔU?2,R)＝eq \f(U\\al(2,線),R)＝IU線(ΔU或U線指輸電線電阻上的電壓降)，P損＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(P,U)))2R(U指輸送總電壓)．
(2)輸電過程的電壓關(guān)系：
(3)輸電過程功率的關(guān)系：
【典例5】（多選）（2022·福建·高考真題）某同學(xué)利用如圖所示電路模擬遠距離輸電．圖中交流電源電壓為6V，定值電阻R1=R2=20Ω，小燈泡L1、L2的規(guī)格均為“6V 1.8W”，理想變壓器T1、T2原副線圈的匝數(shù)比分別為1∶3和3∶1．分別接通電路Ⅰ和電路Ⅱ，兩電路都穩(wěn)定工作時，（ ）
A．L1與L2一樣亮B．L2比L1更亮
C．R1上消耗的功率比R2的大D．R1上消耗的功率比R2的小
【答案】BC
【詳解】若開關(guān)接cd端，則若電源電壓為U0，理想變壓器T1、T2的匝數(shù)比為
n2n1=n3n4=k
用戶電阻為R負載，輸電線電阻為R導(dǎo)線，由變壓器工作原理和歐姆定律。升壓變壓器次級電壓
U2=kU0
降壓變壓器初級電壓
U3=U2?I2R導(dǎo)線
降壓變壓器次級電壓
U4=U3k
I4=U4R負載
I4I3=k
I3=I2
可得輸電功率為
P輸=U2I2=k2U02R導(dǎo)線+k2R負載
輸電線上損耗的電功率為
P導(dǎo)線=I22R導(dǎo)線=k2U02R導(dǎo)線+k2R負載2R導(dǎo)線
用戶得到的電功率為
P負載=k2U02R導(dǎo)線+k2R負載2?k2R負載
若開關(guān)接ab端，則負載得到的功率
P'負載=U02R導(dǎo)線+R負載2?R負載
輸電線上損耗的電功率為
P'導(dǎo)線=U02R導(dǎo)線+R負載2R導(dǎo)線
將R導(dǎo)線=R1=R2=20Ω，R負載=621.8Ω=20Ω ，k=3帶入可知
可得
P負載>P負載'
即L2比L1更亮；
P導(dǎo)線R2。在M、N兩端接電壓有效值為U的交流電源，開始時開關(guān)S接觸b點，現(xiàn)使S接觸a點，下列說法正確的是（ ）

A．電流表示數(shù)變小B．電壓表示數(shù)不變
C．變壓器的輸出功率一定變大D．整個電路消耗的功率變小
【答案】AD
【詳解】AB．設(shè)原、副線圈的匝數(shù)比為k，設(shè)變壓器原、副線圈的電流為I1、I2，變壓器原線圈的等效電阻為R等效，根據(jù)理想變壓器輸入功率與輸出功率的關(guān)系可得
I12R等效=I22R副
根據(jù)理想變壓器原副線圈電流與線圈匝數(shù)的關(guān)系
I1I2=n2n1=1k
可得
R等效=k2R副
則原、副線圈和負載電阻可等效為阻值k2R的電阻，當S從接觸b點到接觸a點時，負載電阻由R2變?yōu)镽1，負載電阻阻值變大，等效電阻阻值也變大，M、N兩端所接電壓U不變，則原線圈電流變小，電阻R0分壓變小，電壓表示數(shù)U1變大，故A正確，B錯誤；
C．題目未知電阻R1、R2與R0關(guān)系及變壓器原副線圈的匝數(shù)關(guān)系，變壓器的輸出功率如何變化不能確定，故C錯誤；
D．開關(guān)S接觸a點后，原線圈電路中電流變小，電源電壓不變，故整個電路消耗的功率變小，故D正確。
故選AD。
14．圖甲為興趣小組制作的無線充電裝置中的受電線圈示意圖，已知線圈匝數(shù)n=100、電阻r=1Ω、橫截面積S=1.5×10?3m2，外接電阻R=7Ω。線圈處在平行于線圈軸線的均勻分布的磁場中，磁場的磁感應(yīng)強度隨時間變化如圖乙所示，則（ ）
A．在t=0.01s時，通過R的電流發(fā)生改變
B．在t=0.01s時，線圈中的感應(yīng)電動勢E=0.6V
C．在0~0.02s內(nèi)，通過電阻R的電荷量q=1.5×10?3C
D．在0.02~0.03s內(nèi)，R產(chǎn)生的焦耳熱為Q=1.8×10?3J
【答案】BC
【詳解】A．根據(jù)楞次定律可知，在0~0.01s內(nèi)和在0.01~0.02s內(nèi)電流方向相同，故A錯誤；
B．在0~0.02 s內(nèi)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知
E=nΔΦΔt=nΔBΔtS=100×4×1.5×10?3V=0.6V
故B正確；
C．在0~0.02s內(nèi)，產(chǎn)生的感應(yīng)電流為
I=ER+r=0.67+1A=0.075A
通過電阻R的電荷量為
q=It=0.075×0.02C=1.5×10?3C
故C正確；
D．在0.02~ 0.03 s內(nèi)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為
E′=nΔΦ′Δt=nΔB′ΔtS=100×8×1.5×10?3V=1.2V
產(chǎn)生的感應(yīng)電流為
I′=E′R+r=1.27+1A=0.15A
R上產(chǎn)生的焦耳熱為
Q=I′2Rt=0.152×7×0.01J=1.575×10?3J
故D錯誤。
故選BC。
15．如圖所示是發(fā)電廠通過升壓變壓器進行高壓輸電，接近用戶端時再通過降壓變壓器降壓給用戶供電的示意圖，圖中變壓器均可視為理想變壓器，圖中電表均為理想交流電表。設(shè)發(fā)電廠輸出的電壓一定，兩條輸電線總電阻用R0表示。則當進入用電高峰時（ ）
A．電壓表V1、V2的示數(shù)均不變，電流表A2的示數(shù)增大，電流表A1的示數(shù)減小
B．電壓表V2、V3的示數(shù)之差與電流表A2的示數(shù)的比值不變
C．電壓表V3、V4示數(shù)的比值不變，電流表A2的示數(shù)增大，電流表A3的示數(shù)增大
D．電壓表V3、V4的示數(shù)均減小，線路損耗功率增大，發(fā)電廠的輸出功率增大
【答案】BCD
【詳解】A．發(fā)電廠輸出的電壓一定，則電壓表V1的示數(shù)不變，根據(jù)
U1U2=n1n2
可知，升壓變壓器次級電壓一定，即電壓表V2的示數(shù)不變，當進入用電高峰時，降壓變壓器次級消耗的功率變大，則次級電流變大，即電流表A3的示數(shù)增大，則初級電流變大，即輸電線上的電流變大，即電流表A2的示數(shù)增大，根據(jù)
I1I2=n2n1
可知，升壓變壓器初級電流變大，即電流表A1的示數(shù)變大，選項A錯誤；
B．電壓表V2、V3的示數(shù)之差等于導(dǎo)線上的電壓損失，則與電流表A2的示數(shù)的比值等于導(dǎo)線上的電阻R0的值，不變，選項B正確；
C．電壓表V3、V4示數(shù)的比值等于降壓變壓器原副線圈的匝數(shù)比，則比值不變，結(jié)合A的分析可知，電流表A2的示數(shù)增大，電流表A3的示數(shù)增大，選項C正確；
D．因輸電線電流變大，則輸電線上的電壓以及功率損失變大，因升壓變壓器次級電壓一定，可知降壓變壓器初級電壓減小，次級電壓減小，即電壓表V3、V4的示數(shù)均減小，線路損耗功率增大，用戶消耗的功率也變大，則升壓變壓器器的輸入電流變大，則發(fā)電廠的輸出功率增大，選項D正確。
故選BCD。考點內(nèi)容
考情預(yù)測
正弦交變電流的產(chǎn)生與瞬時值表達式
高考對于這部分知識點主要通過發(fā)電機、遠距離輸電等具體的生活模型進行命題設(shè)計，深入理解發(fā)電機的工作原理以及遠距離輸電減少功耗的處理方法，從而對科學(xué)技術(shù)發(fā)展產(chǎn)生的指導(dǎo)、創(chuàng)新等作用。在解決此類問題時要分析題意中的情境，抓住問題實質(zhì)，具備一定的數(shù)學(xué)推導(dǎo)能力和物理量的理解。主要考查的知識點有:正弦式交變電流的瞬時表達式、有效值、平均值、最大值的理解，理想變壓器的基本規(guī)律和動態(tài)分析，遠距離輸電問題等。
2024年備考建議理想變壓器的基本規(guī)律和動態(tài)分析，遠距離問題的處理等。
正弦交變電流的“四值”
理想變壓器基本規(guī)律的應(yīng)用
理想變壓器的動態(tài)分析
遠距離輸電問題
學(xué)
習(xí)
目
標
熟悉交變電流的瞬時值表達式，有效值、平均值等的求解。
2.熟悉理想變壓器的基本規(guī)律，從而掌握對理想變壓器的動態(tài)分析。
3.掌握遠距離輸電問題的基本公式和處理方法。
函數(shù)
圖象
磁通量
Φ＝Φm·cs ωt＝BScs ωt
電動勢
e＝Em·sin ωt＝nBSωsin ωt
電壓
u＝Um·sin ωt＝eq \f(REm,R＋r)sin ωt
電流
i＝Im·sin ωt＝eq \f(Em,R＋r) sin ωt
物理含義
重要關(guān)系
適用情況
瞬時值
交變電流某一時刻的值
e＝Emsin ωt
i＝Imsin ωt
計算線圈某時刻的受力
最大值
最大的瞬時值
Em＝nBSω
Im＝eq \f(Em,R＋r)
確定用電器的耐壓值，如電容器、晶體管等的擊穿電壓
有效值
跟交變電流的熱效應(yīng)等效的恒定電流值
對正（余）弦式交流電：
E＝eq \f(Em,\r(2))
U＝eq \f(Um,\r(2))
I＝eq \f(Im,\r(2))
①計算與電流熱效應(yīng)相關(guān)的量，如功、功率、熱量等；②交流電表的測量值；③電氣設(shè)備所標注的額定電壓、額定電流；④保險絲的熔斷電流
平均值
交變電流圖象中圖線與時間軸圍成面積與時間的比值
eq \x\t(E)＝neq \f(ΔΦ,Δt)
eq \x\t(I)＝eq \f(\x\t(E),R＋r)
計算通過電路某一截面的電荷量：q＝eq \x\t(I)·t
功率關(guān)系
原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率，即P入＝P出
電壓關(guān)系
原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比，即eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，與副線圈的個數(shù)無關(guān)
電流關(guān)系
①只有一個副線圈時：eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)
②有多個副線圈時：由P入＝P出得U1I1＝U2I2＋U3I3＋…＋UnIn或I1n1＝I2n2＋I3n3＋…＋Innn.
頻率關(guān)系
f1＝f2，變壓器不改變交流電的頻率

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