1、1.2016全国卷(多选)如图，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b，当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光下列说法正确的是()A原、副线圈匝数比为91B原、副线圈匝数比为19C此时a和b的电功率之比为91D此时a和b的电功率之比为19解析：本题考查理想变压器知识，意在考查学生对电路知识的理解能力、分析推理能力因为两灯泡额定电压相同且均正常发光，且输入电压为灯泡额定电压的10倍，所以理想变压器的输入、输出电压比为91，由理想变压器变压规律可知，原、副线圈的匝数比为91，A项正确，B项错误；由理想变压器变流规律可知，原、副线圈的电流比为19，由电功率PUI，可知
2、，a和b的电功率之比为19，C项错误，D项正确答案：AD2.2016四川卷 如图所示，接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L供电，如果将原、副线圈减少相同匝数，其他条件不变，则()A小灯泡变亮B小灯泡变暗C原、副线圈两端电压的比值不变D通过原、副线圈电流的比值不变解析：本题考查变压器，意在考查学生应用变压器规律分析问题的能力设原、副线圈减少的匝数均为n，则根据变压比有，U1U2n1n2，U1U2 n1nn2n，由于U2 n2nn1n U1，U2 n2n1 U1，因此U2小于U2，即副线圈两端的电压变小，小灯泡变暗，A项错误，B项正确；由于匝数比变化，因此原、副线圈两端电压的比值和通过原、副线
3、圈电流的比值均发生变化，C、D项错误答案：B3.2016全国卷(多选)如图，M为半圆形导线框，圆心为OM；N是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为ON；两导线框在同一竖直面(纸面)内；两圆弧半径相等；过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面现使线框M、N在t0时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面、且过OM和ON的轴，以相同的周期T逆时针匀速转动，则()A两导线框中均会产生正弦交流电B两导线框中感应电流的周期都等于TC在tT8时，两导线框中产生的感应电动势相等D两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等解析：本题考查感应电流的产生及交变电流的瞬时值、有效值、周期等，意在考
4、查学生的理解能力和分析能力当导线框N完全进入磁场后，通过线框的磁通量将不变，故无感应电流产生，因此它不会产生正弦交流电，A项错误；导线框每转动一圈，产生的感应电流的变化为一个周期，B项正确；在tT8 时，导线框转过角度为45，切割磁感线的有效长度相同，均为绕圆心的转动切割形式，设圆弧半径为R，则感应电动势均为E 12 BR2，C项正确；导线框N转动的一个周期内，有半个周期无感应电流产生，所以两导线框的感应电动势的有效值并不相同，由闭合电路欧姆定律可知，两导线框的电阻相等时，感应电流的有效值一定不相同，D项错误答案：BC4.2016江苏卷一自耦变压器如图所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a
5、、b 间作为原线圈通过滑动触头取该线圈的一部分，接在 c、d 间作为副线圈在 a、b 间输入电压为 U1 的交变电压时，c、d 间的输出电压为 U2.在将滑动触头从 M 点顺时针旋转到 N 点的过程中()AU2U1，U2 降低 BU2U1，U2 升高CU2U1，U2 降低 DU2U2，当滑动触头从 M 点顺时针旋转到 N 点的过程中，n2 减小，因此 U2 降低，C项正确答案：C核心梳理【主干知识】【要素回顾】一、闭合电路的欧姆定律1公式：I ERr2路端电压与电流的关系：UEIr.3路端电压与负载的关系：UIRRRr E11rRE，路端电压随外电阻的增大而增大，随外电阻的减小而减小二、交流电
6、的“四值”最大值 EmnBS 计算电容器的耐压值瞬时值 eEmsint 计算闪光电器的闪光时间等正弦交流电的有效值EEm2电表的读数及计算电热、电功及保险丝的熔断电流平均值 E nt 计算通过导体的电荷量三、变压器和远距离输电1理想变压器的基本关系功率关系P入P出电压关系U1U2n1n2，与负载、副线圈的个数无关电流关系只有一个副线圈：I1I2n2n1基本关系频率关系f1f22.为减小远距离输电的功率损失和电压损失，远距离输电采用高压输电.热点追踪考向一 直流电路的动态分析【例1】如图所示电路中，GMR为一个磁敏电阻，它的阻值随所处空间磁场的增强而增大，电源内阻不可忽略，小灯泡电阻恒定，闭合开
7、关S1和S2后，在滑动变阻器的滑片P向右滑动时，下列说法正确的是()AL1、L2、L3都变暗BL1、L2、L3都变亮CL1变暗，L2变亮，L3变暗DL1变亮，L2变暗，L3变亮规范解题解法一：程序法滑片P向右滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，左侧电路的电流变小，电磁铁磁性变弱，GMR的阻值变小，右侧电路的总电阻变小，干路的电流I变大，L3变亮，路端电压UEIr变小，L2的电压U2UIRL3变小，灯L2变暗；通过L2的电流变小，通过L1的电流I1II2变大，L1变亮，选项D正确解法二：串反并同法滑动变阻器滑片P向右滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，左侧电路的电流变小，电磁铁磁性变弱，GM
8、R的阻值变小，则与它串联的L1和间接串联的灯L3变亮，与它间接并联的灯L2变暗，选项D正确答案D拓展思考(1)首先分析电路的连接关系，串并联情况，以及电磁铁、电容器、自感线圈、二极管、滑动变阻器和开关等元件的作用(2)分析的基本方法是先判断部分电路发生的变化对局部电阻阻值的影响，然后分析对总电阻、干路电流、路端电压、各分量变化的影响(3)利用程序法分析的结论“串反并同”快速判断某电阻的电流、电压、功率的变化，与引起变化的电阻变化的关系，直接得出结论(4)极限分析法是怎样应用的？规律总结直流电路动态分析的3种常用方法方法1：程序法方法2：结论法“串反并同”“串反”：指某一电阻增大(减小)时，与它
9、串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小(增大)“并同”：指某一电阻增大(减小)时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大(减小)方法3：极限法因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑片分别滑至两个极端，使电阻最大或电阻为零去讨论变式训练1 在如图所示的电路中，电源的负极接地，其电动势为E，内电阻为r，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，C为电容器，、为理想电流表和电压表在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中，下列说法中正确的是()A电压表示数减小B电流表示数减小C电容器C所带电荷量增多Da点的电势降低解析：滑动头 P 自 a 端向 b 端
10、滑动的过程中，滑动变阻器的电阻减小，电路总电阻减小，由闭合电路的欧姆定律可得，干路电流增大，由 UR1IR1 可知 R1 两端电压即电压表的示数变大，选项 A 错误；由UEIr 可知路端电压 U 减小；由 UR2UUR1 可得 R2 两端的电压减小，又由 I2UR2R2 可得流过 R2 的电流变小，在干路电流增大的情况下，电流表的示数将变大，选项 B 错误；电容器两端的电压变小，根据 CQU，电容器所带电荷量将变少，选项 C 错误；由于 R2 两端的电压变小，所以 a 点的电势变低，选项 D 正确答案：D变式训练2 在如图所示的电路中，电压表和电流表均为理想电表，电源内阻不能忽略，灯泡电阻视为
11、不变闭合开关S后，将滑动变阻器的滑片P向下滑动，则下列叙述正确的是()A电压表和电流表的示数都增大B灯L2变暗，电流表的示数减小C灯L1变亮，电压表的示数减小D电源的效率增大，电容器所带电荷量增加解析：闭合开关S后，将滑动变阻器的滑片P向下滑动，则滑动变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，干路电流增大，路端电压减小，则灯L1变亮，电压表的示数减小根据串联电路分压规律可知，并联部分的电压减小，则灯L2的电流减小，灯L2变暗根据干路电流增大，灯L2的电流减小，可知电流表的示数增大，故选项A、B错误，选项C正确，电源的效率UIEIUE，U减小，则电源的效率减小并联部分电压减小，则电容器两端电压
12、减小，由QCU可知电容器C所带电荷量减小，故选项D错误答案：C变式训练3 某控制电路如图所示，主要由电源(电动势为E、内阻为r)与定值电阻R1、R2及电位器(滑动变阻器)R连接而成，L1、L2是红、绿两个指示灯，当电位器的触片滑向a端时，则下列关于红、绿两灯亮度变化的情况说法正确的是()AL1、L2两个指示灯都变亮BL1、L2两个指示灯都变暗CL1变亮，L2变暗DL1变暗，L2变亮解析：电位器触片滑向a端时，接入电路的电阻增大，根据“串反、并同”规律可知，与电位器串联的绿灯L2变暗，A、D两项错误；L2支路与R2并联后的等效电阻增大，故与之串联的L1变暗，B项正确，C项错误答案：B考向二交变电
13、流的产生和描述【例2】(多选)图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，矩形线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO沿逆时针方向匀速转动，线圈的匝数n100匝，电阻r10，线圈的两端经集流环和电刷与R10 的电阻连接，回路其他部分电阻忽略不计，从图甲所示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示，下列叙述正确的是()A电阻R上产生的电功率为1 kWB0.01 s时线圈平面与磁场方向平行C0.02 s时电阻R中电流的方向自右向左D在0.0050.015 s内通过电阻R的电荷量为0.1 C规范解题由图乙可知电流最大值Im10 2 A，则通过电阻R的电流的有效值
14、I Im210 A，故电阻R上产生的电功率PI2R1 kW，选项A正确；在0.01 s时刻，线圈的感应电流最大，感应电动势也最大，则穿过线圈的磁通量变化率最大，磁通量为零，故线圈平面与磁场方向平行，选项B正确；在0.02 s时刻，线圈的CD边向上切割磁感应线，由右手定则可知，通过电阻R的电流方向自左向右，选项C错误；感应电动势最大值EmnBS，由闭合电路欧姆定律得EmIm(Rr)，联立解得nBSImRr；在0.0050.015 s内穿过线圈的磁通量的改变量2BS，则通过电阻R的电荷量q I tERr tnt 1Rrt nRr 2nBSRr 2Im，而2T，代入数据得q 25C0.1 C，选项D
15、错误答案AB拓展思考(1)交变电流是线圈在匀强磁场，还是辐磁场中运动产生的？(2)产生交变电流的线圈转动轴有什么要求？(3)交变电流一定是正弦交变电流吗？(4)交变电流有哪四值？分别是什么意义？有怎样的联系？(5)交变电流的有效值是依据什么定义的？规律总结分析交流电的产生及图象问题，其关键在于：(1)抓住中性面的特征；(2)注意区分“四值”，求焦耳热时要用电流的有效值，电表显示的是有效值，在计算电荷量时要用平均值求解电荷量时推导出的公式qN/R总很有用，磁通量与线圈匝数无关，但计算电荷量时，不要遗忘了匝数N.变式训练4 边长为a的N匝正方形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线且与线圈在同一平面内的对
16、称轴匀速转动，转速为n，线圈所围面积内的磁通量随时间t变化的规律如图所示，图象中0为已知则下列说法中正确的是()At1时刻线圈中感应电动势最大Bt2时刻线圈中感应电流为零C匀强磁场的磁感应强度大小为 0Na2D线圈中瞬时感应电动势的表达式为e2N0ncos2nt解析：t1时刻线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为0，根据法拉第电磁感应定律可知此时线圈中感应电动势为0，A项错误；t2时刻线圈的磁通量为零，但磁通量的变化率最大，根据法拉第电磁感应定律可知此时线圈中感应电流为最大值，B项错误；磁通量与线圈匝数无关，根据磁通量的定义可得：0Ba2，B 0a2，C项错误；线圈中瞬时感应电动势的表达式为eN
17、BScost2N0ncos2nt，D项正确答案：D变式训练5 将阻值为100 的电阻丝绕成一个110匝的闭合矩形线圈，让其在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，产生的感应电动势如图乙所示，则可以判断()At0时刻线圈应转到图甲所示的位置B该线圈的转速为100 r/sC穿过线圈的磁通量的最大值为 150 WbD线圈转一周所产生的电热为9.68 J解析：t0时刻线圈中感应电动势为零，线圈应转到中性面位置，即与图甲所示的位置垂直，选项A错误由图乙可知，周期为0.02 s，该线圈的角速度为 2T 100 rad/s，转速为n1/T50 r/s，选项B错误由图乙可知，感应电动势最大值Em311 V，
18、而EmNBS，所以穿过线圈的磁通量的最大值为BS EmN 250 Wb，选项C错误感应电动势有效值为E220 V，线圈转一周所产生的电热为QE2R T9.68 J，选项D正确答案：D变式训练6 边长为L、匝数为N、电阻为r的正方形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度匀速转动设灯泡的电阻为R(电阻不随温度改变)，其他电阻不计从如图所示位置开始计时，则下列说法中正确的是()A电流表的读数为NBL2/(Rr)B若仅将线圈由正方形变成圆形，线圈总长度和匝数等条件均不变，则电流表示数将变小C灯泡消耗的电功率为N2B2L42R2Rr2D线圈由图示位置转过90的过程中，通过灯泡的电荷量为 BL2Rr解析
19、：线圈从图示位置开始匀速转动产生余弦交流电，电动势的最大值为EmNBSNBL2，电流的最大值为ImEm/(Rr)，而电流表显示的是电流的有效值，故电流表的示数为I Im22NBL22Rr，A项错误；线圈由正方形变为圆形，线圈面积变大，由EmNBS知感应电动势最大值变大，电流最大值将变大，电流表示数将变大，B项错误；计算灯泡消耗的电功率要用有效值，PI2RN2B2L42R2Rr2，C项正确；计算通过灯泡的电荷量要用平均值，qI平均tNRrNBL2Rr，D项错误答案：C考向三理想变压器和远距离输电问题【例3】2016全国卷一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3、1
20、和4，为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I.该变压器原、副线圈匝数比值为()A2 B3 C4 D5规范解题本题考查理想变压器、欧姆定律、电路动态分析及相关的知识点，意在考查学生灵活运用相关知识分析、解决问题的能力设理想变压器原、副线圈匝数比值为k，根据题述，当开关S断开时，电流表示数为I，则由闭合电路欧姆定律得，UIR1U1.由变压公式U1/U2k及功率关系U1IU2I2，可得I2/Ik，即副线圈输出电流为I2kI，U2I2(R2R3)kI(R2R3)当开关S闭合时，电流表示数为4I，则有U4IR1U1.由变
21、压器公式U1/U2k及功率关系U14IU2I2，可得I2/(4I)k，即副线圈输出电流为I24kI，U2I2R24kIR2；联立解得k3，选项B正确答案B拓展思考(1)理想变压器的电压关系、功率关系和电流关系是怎样的？决定关系是什么？(2)远距离输电过程的核心是功率关系，输送功率、损耗功率和用户功率之间有何关系？(3)用怎样的原理和方法减少输电线的损耗功率？规律总结变压器电路的动态分析技巧(1)根据题意弄清变量和不变量(2)弄清动态变化过程中的决定关系(3)利用直流电路的动态分析方法，具体思路如下：由U1U2n1n2分析U2的情况由I2U2R负分析I2的情况由P2I2U2分析输出功率情况由P1
22、P2判定输入功率情况由P1I1U1分析I1的变化情况变式训练7 2016天津卷如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表下列说法正确的是()A当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R1消耗的功率变大B当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表V示数变大C当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电流表A1示数变大D若闭合开关S，则电流表A1示数变大、A2示数变大解析：本题考查变压器动态变化及其相关的知识点，意在考查学生灵活运用相关知识分析解决问题的能力当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻增大，变压器副线圈的总负载的等效电阻增大，R1中电流减小，R1两端电压
23、减小，电压表示数变大，R1消耗的电功率变小，选项A错误，B正确当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，变压器副线圈输出电流减小，输出功率减小，根据变压器输入功率等于输出功率，变压器输入功率减小，电流表A1示数变小，选项C错误若闭合开关S，变压器副线圈的总负载的等效电阻减小，则R1中电流增大，R1两端电压增大，电压表示数减小，电流表A2示数减小，电流表A1示数变大，选项D错误答案：B变式训练8 2014四川高考如图所示，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图象，则()A用户用电器上交流电的频率是100 HzB发电机输出交流电的电压有效值是500 VC输电线的电流只由降压变压器原
24、、副线圈的匝数比决定D当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小解析：由题图乙可得交流电的频率是50 Hz，发电机输出电压的最大值是500 V，所以有效值为2502 V，变压器在输电过程中不改变交流电的频率，A、B错误；输电线的电流是由降压变压器的负载电阻和输出电压决定的，C错误；由于升压变压器的输出电压不变，当用户用电器的总电阻增大时，输出电流减小，根据电流与匝数成反比的关系可知，输电线上的电流减小，由P线I2线R线可知，输电线上损失的功率减小，D正确答案：D变式训练9 2015全国卷一理想变压器的原、副线圈的匝数比为31，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电
25、压为220 V的正弦交流电源上，如图所示设副线圈回路中电阻两端的电压为U，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k，则()AU66 V，k19 BU22 V，k19CU66 V，k13DU22 V，k13解析：设原、副线圈中的电流分别为I1、I2，则I1I2n2n113，故kI21RI22R19；设原线圈两端的电压为U1，则U1U n1n231，故U13U，而原线圈上电阻分担的电压为13U，故U3 3U220 V，解得U66 V，选项A正确答案：A误区矫正【误区 4】不能正确地分析变压器的动态变化问题【典例】调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图乙所示，线圈 AB 绕在一个圆环形的铁芯上，
26、CD 之间输入交变电压，转动滑动触头 P就可以调节 MN 两端的输出电压，图乙中两电表均为理想交流电表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，现在 CD 两端输入图甲所示的正弦式交流电，变压器视为理想变压器则下列说法正确的是()A由图甲可知 MN 两端输出交流电压不可能高于 36 VB当滑动触头 P 逆时针转动时，MN 之间输出交流电压的频率变大C当滑动变阻器滑片向上滑动时，电流表读数变小，电压表读数变大D当滑动变阻器滑片向下滑动时，要保持电阻消耗的电功率不变，则应适当逆时针转动滑动触头 P【错因分析】错解 1：对自耦变压器的调压原理不够清楚，不知道变压器次级线圈的匝数即为 PB 间的匝数，
27、故对滑动触头 P 逆时针转动的结果判断不出，并以为次级线圈接负载的一定是降压变压器，所以 MN 两端电压应小于 36 V 而错选 A 项；或者认为输出电压升高则交流电压的频率变大而错选 B 项错解 2：要保持电阻 R2 消耗的电功率不变，则应保持电压表示数不变，因此认为应该保持滑动触头 P 位置不变，故漏选 D 项【解析】由图甲可知，CD端输入的交变电压为36 V，输出端MN间线圈匝数可以小于、等于或大于CD间线圈匝数，因此变压器的输出电压可以高于36 V，A项错误；当变压器滑动触头P逆时针转动时，MN间线圈匝数增多，变压器输出电压升高，但频率与匝数无关且保持不变，B项错误；当滑动变阻器滑片向
28、上滑动时，R3阻值增大，负载电阻增大，电流减小，电流表读数变小，电阻R1两端电压U1IR1减小，电压表读数UUMNU1增大，C项正确；当滑动变阻器滑片向下滑动时，R3阻值减小，负载电阻减小，电流增大，故R2两端电压减小，电功率减小，要保持其电功率不变，则应保持两端电压不变，由UUMNIR1可知应增大UMN，即增加PB间线圈匝数，滑动触头应该逆时针转动，D项正确【答案】CD【易错总结】变压器的工作原理是互感，只对变化电流起作用，对恒定电流不起作用，理想变压器只能改变电压和电流，而不能改变功率和频率，无论副线圈有多少个，电压比都等于匝数比，但电流与匝数成反比只适用于一个副线圈的情况对于理想变压器，
29、各电学物理量的决定因素：物理量决定因素输入电压提供输入电压的电源输出电压输入电压和匝数比，与负载无关输入电流输出电流(原、副线圈各一个绕组)或输入功率等于输出功率(副线圈有多个绕组)输出电流输出电压和负载输入功率输出功率输出功率输出电压和负载【状元笔记】理想变压器的两个重要关系对理想变压器，要注意以下两点：(1)副线圈的路端电压U2由输入电压U1和匝数比n2/n1共同决定，与负载电阻大小无关(2)变压器的输出功率和输入功率遵循“用多少送多少”的原则，原线圈中的输入电流I1是由副线圈中的输出电流I2决定的，原、副线圈各一个绕组时，I1n2n1I2，副线圈有多个绕组时，由P入P出的功率关系来确定【
30、即时巩固】如图所示是街头变压器给用户供电的示意图，变压器的输入电压是市电网的电压，不会有很大的波动，输出电压通过输电线输送给用户，输电线的电阻用 R0 表示，滑动变阻器 R 表示用户用电器的总电阻，当滑动变阻器滑片 P 向下移动时，下列说法不正确的是()A相当于在增加用电器的数目BA1 表的示数随 A2 表的示数的增大而增大CV1 表的示数随 V2 表的示数的增大而增大D变压器的输入功率增大【解析】当滑动变阻器滑片 P 向下移动时，用电器的总电阻减小，相当于并联的用电器数目增加，同时变压器的输入功率增大，A、D 对；电网供电是“用多少供多少”，输出电流增大则输入电流增大，B 对；但变压器输出电压则由输入电压决定，当输入电压和变压器的匝数比一定时，输出电压一定，C 错【答案】ABD
