1、聚焦高考真题突破热点考向指导满分答题聚焦高考真题突破热点考向指导满分答题第1讲 恒定电流与交变电流聚焦高考真题突破热点考向指导满分答题1.(2016全国卷，16)一含有理想变压器的电路如图1所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3、1 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、副线圈匝数比为()图1 A.2B.3 C.4D.5 聚焦高考真题突破热点考向指导满分答题解析 设理想变压器原、副线圈的匝数之比为 n，开关断开时，电路如图甲所示，原、副线圈的电流比 II2n2n11n，通过 R2 的
2、电流 I2nI，根据变压器的功率关系得，UII2R1(nI)2(R2R3)；开关闭合时，电路如图乙所示，原、副线圈的电流比4II2n2n11n，通过R2 的电流 I24nI，根据功率关系有 U4I(4I)2R1(4nI)2R2，联立以上两式并代入数据解得 n3，选项 B 正确。甲 乙 答案 B 聚焦高考真题突破热点考向指导满分答题2.(2016全国卷，17)阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E(内阻可忽略)连接成如图2所示电路。开关S断开且电流稳定时，C所带的电荷量为Q1；闭合开关S，电流再次稳定后，C所带的电荷量为Q2。Q1与Q2的比值为()图2 A.25B.12C.35D.23聚焦高考真题
3、突破热点考向指导满分答题解析 S断开时等效电路如图甲所示。甲 电容器两端电压为 U1ER23R23R1215E；聚焦高考真题突破热点考向指导满分答题S闭合时等效电路如图乙所示。乙 电容器两端电压为 U2ER12R12R13E，由 QCU 得Q1Q2U1U235，故选项 C 正确。答案 C 聚焦高考真题突破热点考向指导满分答题3.(多选)(2016全国卷，19)如图3，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()图3 A.原、副线圈匝数比为91 B.原、副线圈匝数比为19 C.此时a和b的电功率之比为91 D
4、.此时a和b的电功率之比为19 聚焦高考真题突破热点考向指导满分答题解析 设灯泡的额定电压为 U0，两灯均能正常发光，所以原线圈输出端电压为 U19U0，副线圈两端电压为 U2U0，故U1U291，根据U1U2n1n291，A 正确，B 错误；根据公式I1I2n2n1可得，I1I219，由于小灯泡两端的电压相等，所以根据公式 PUI 可得，灯泡 a和 b 的电功率之比为 19，C 错误，D 正确。答案 AD 聚焦高考真题突破热点考向指导满分答题4.(2015全国卷，16)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，原线圈一侧接在电压为220 V的正弦交流
5、电源上，如图4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()图4 A.U66 V，k19B.U22 V，k19C.U66 V，k13D.U22 V，k13聚焦高考真题突破热点考向指导满分答题解析 原、副线圈电压比等于匝数比，根据副线圈负载电阻的电压 U，可知副线圈电压为 U，原线圈电压为 3U，副线圈电流 I2UR，根据I1I2n2n1得原线圈电流 I1 U3R，那么原线圈输入电压 220 V3U U3RR，整理可得 U66 V；原、副线圈回路中的电阻消耗的功率根据 PI2R，电阻相等，I1I213，可得功率之比为P1P219，即 k19。根据以上分析
6、可知选项 A 正确。答案 A 聚焦高考真题突破热点考向指导满分答题5.(多选)(2014新课标全国卷，21)如图5所示，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2。原线圈通过一理想电流表接正弦交流电源，一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端。假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大。用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为Uab和Ucd，则()图5 聚焦高考真题突破热点考向指导满分答题A.UabUcdn1n2 B.增大负载电阻的阻值R，电流表的读数变小 C.负载电阻的阻值越小，cd间的电压Ucd越大 D.将二极管短路，电流表的读数加倍 解析 若变压器原线圈两端的电压为
7、 Uab，则副线圈两端的电压为U2n2n1Uab；由于二极管的单向导电性使得副线圈中的反向电流为零，由有效值的定义可得U2cdR TU22R T2，解得Ucd 22 U2，故UabUcd 2n1n2，选项 A 错误；增大负载的阻值 R，则变压器副线圈中电流减小，聚焦高考真题突破热点考向指导满分答题则原线圈中电流也减小，即电流表的读数减小，选项 B 正确；cd间的电压由变压器的原线圈两端的电压决定，与负载电阻 R 的大小无关，选项 C 错误；若二极管短路则 UcdU2，则 PUcd2R U22R，短路前 PU2cdR U222R可见二极管短路后负载电阻上的功率加倍，输入功率也加倍，则原线圈中的电
8、流也加倍，选项 D 正确。答案 BD 聚焦高考真题突破热点考向指导满分答题备 考 指 导【考情分析】2014 卷T21：理想变压器的动态分析及二极管的单向导电性 2015 卷T16：理想变压器规律的应用 2016 卷T16：理想变压器动态分析 卷T17：含电容器的直流电路的分析与计算 卷T19：理想变压器规律的应用 直流电路重点考查电路的功率计算、动态过程分析等；变压器、交流电路部分由于与日常生活、生产紧密结合，在近几年高考中考查的频率较高。聚焦高考真题突破热点考向指导满分答题【备考策略】(1)理解串、并联电路的特点，闭合电路欧姆定律的含义。理解交变电流的“四值”含义和变压器、远距离输电的原理
9、。(2)掌握以下应考技法 程序法 等效法 分析推理法 守恒法 聚焦高考真题突破热点考向指导满分答题直流电路的动态分析 规 律 方 法 闭合电路动态分析的两种常用方法(1)程序分析法：流程如下 聚焦高考真题突破热点考向指导满分答题(2)利用结论法：即“串反并同”法“串反”即某一电阻增大(减小)时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、消耗的电功率都减小(增大)；“并同”即某一电阻增大(减小)时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、消耗的电功率都增大(减小)。聚焦高考真题突破热点考向指导满分答题1.在如图6所示的电路中，E为电源，电源内阻为r，L为小灯泡(其灯丝电阻可视为不变)，为理
10、想电压表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，将滑动变阻器的滑片向上移动，则()精 典 题 组 图6 A.电压表的示数变大 B.小灯泡消耗的功率变小 C.通过R2的电流变小 D.电源的内耗电压变大 聚焦高考真题突破热点考向指导满分答题解析 将滑动变阻器的滑片向上移动，滑动变阻器接入电路的阻值增大，电路中的总电阻增大；由闭合电路欧姆定律可得，电路中的电流减小，故R1两端的电压减小，并联部分电压增大，通过R2的电流变大，A、C错误；由并联电路的电流规律可知，流过灯泡的电流一定减小，故由PI2R可知，小灯泡消耗的功率变小，B正确；因电路中电流减小，故电源的内耗电压减小，D错误。答案 B 聚焦高考
11、真题突破热点考向指导满分答题2.如图7所示，电路中灯泡L1和L2均正常发光，由于电路某处发生断路故障，发现灯泡L1变暗，而灯泡L2变亮了。则下列判断正确的是()图7 A.R1断路 B.R2断路 C.S断开 D.发生故障后电容器C的带电荷量减少 聚焦高考真题突破热点考向指导满分答题解析 因为是断路(相当于该处电阻增至无穷大)，电路中电阻增大。此时电路中电流减小，路端电压增大。L1亮度比原来暗，说明L1中电流减小，根据“串反并同”规律，断路处必定与L1串联或间接串联。L2比原来亮，说明L2中电流增大，根据“串反并同”规律，断路处必定与L2并联或间接并联。分析题图可知，R2出现了断路故障，S断开不影
12、响L1、L2。发生故障后，路端电压增大，即C两端电压增大，所以电容器带电荷量增加。答案 B 聚焦高考真题突破热点考向指导满分答题3.(多选)如图8所示，平行金属板中带电质点P原来处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，R1的阻值和电源内阻r相等。将滑动变阻器R4的滑片向b端移动，则()图8 A.R3上消耗的功率增大 B.电流表读数减小，电压表读数增大 C.电源的输出功率增大 D.质点P将向下运动 聚焦高考真题突破热点考向指导满分答题解析 将滑动变阻器R4的滑片向b端移动，其接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律分析得知干路电流I增大。电容器极板间的电压等于R3两端的
13、电压。R4减小，并联部分的总电阻减小，则R3的电压减小，R3上消耗的功率减小，电容器极板间场强减小，质点P所受的电场力减小，所以质点P将向下运动。流过电流表的电流IAII3，I增大，I3减小，则IA增大，所以电流表读数增大。R4的电压U4U3U2，U3减小，U2增大，则U4减小，所以电压表读数减小。由于R1的阻值和电源内阻r相等，则外电路总电阻大于电源的内阻r，当外电阻减小时，电源的输出功率增大，A、B错误，C、D正确。答案 CD 聚焦高考真题突破热点考向指导满分答题交变电流的产生和描述 规 律 方 法 解决交变电流的产生和描述的基本方法(1)抓牢两个特殊位置的特点：线圈平面与中性面重合时，S
14、B，最大，t 0，e0，i0，电流方向将发生改变。线圈平面与中性面垂直时，SB，0，t 最大，e 最大，i 最大，电流方向不改变。聚焦高考真题突破热点考向指导满分答题(2)书写交变电流瞬时值表达式的基本思路：确定正弦式交变电流的峰值，根据已知图象读出或由公式EmnBS求出相应峰值。明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式。a.若线圈从中性面位置开始转动，则it图象为正弦函数图象，函数式为iImsin t。b.若线圈从垂直中性面位置开始转动，则it图象为余弦函数图象，函数式为iImcos t。聚焦高考真题突破热点考向指导满分答题1.利用实验室的手摇发电机产生的正弦交流电给灯泡L供电，其电路如图9
15、所示。当线圈以角速度匀速转动时，电压表示数为U，灯泡正常发光。已知发电机线圈的电阻为r，灯泡正常发光时的电阻为R，电表均为理想电表，导线电阻可忽略，则()精 典 题 组 图9 聚焦高考真题突破热点考向指导满分答题A.图中电流表示数为UrB.灯泡的额定功率为 U2RrC.发电机的线圈中产生的电动势的最大值为 U(1rR)D.从线圈转到中性面开始计时，灯泡两端电压的瞬时值表达式为 u 2Usin t聚焦高考真题突破热点考向指导满分答题解析 由欧姆定律可知，图中电流表示数为 IUR，选项 A 错误；灯泡的额定功率为 PUIU2R，选项 B 错误；设发电机的线圈中产生的电动势的最大值为 Em，有效值为
16、 EEm/2，由闭合电路欧姆定律得 EUIr，IU/R，联立解得 Em 2U(1rR)，选项 C 错误；从线圈转到中性面开始计时，发电机产生的正弦交变电流电流表达式为 i 2Isin t，灯泡两端电压的瞬时值表达式为 u 2Usin t，选项 D 正确。答案 D 聚焦高考真题突破热点考向指导满分答题2.(多选)小型发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，bc边长度为L1，磁极间的磁场可视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO，线圈以角速度绕OO匀速转动，如图10所示。矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，下列说法正确的是()图10 聚焦高考真题突破热点考向
17、指导满分答题A.ab 边长度为 L 2e0BL1B.产生的交变电流的周期是 2C.若从中性面开始计时，则发电机的感应电动势的瞬时值表达式为 e2Ne0sin tD.发电机线圈从垂直中性面位置转动 90的过程中，产生的感应电动势的平均值是2Ne0聚焦高考真题突破热点考向指导满分答题解析 由题意可知，线圈 ab 边和 cd 边产生的感应电动势的最大值都为 e0，由 e0BLvBLL12，解得 L 2e0BL1，选项 A 正确；T2，选项 B 错误；对单匝矩形线圈，其感应电动势最大值为 2e0，发电机线圈共 N 匝，所以发电机线圈中总感应电动势最大值为2Ne0，从中性面开始计时，则感应电动势的瞬时值
18、表达式为 e2Ne0sin t，选项 C 正确；发电机线圈从垂直中性面位置转动 90的过程中，磁通量变化量为 BLL12e0，时间 tT4 2，产生的感应电动势平均值是ENt 4Ne0，选项 D 错误。答案 AC 聚焦高考真题突破热点考向指导满分答题3.(多选)(2016湖南怀化模拟)如图11甲所示，阻值为r4 的矩形金属线框与理想电流表、理想变压器的原线圈构成回路，标有“12 V 36 W”的字样的灯泡L与理想变压器的副线圈构成回路，灯泡L恰能正常发光，理想变压器原、副线圈的匝数之比为31。矩形金属线框在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的规律如图乙所示。则()图1
19、1 聚焦高考真题突破热点考向指导满分答题A.理想变压器原线圈输入电压的瞬时值表达式为 u40 2sin(100t)VB.理想电流表的示数为 1 AC.t0.01 s 时，矩形金属线框平面与磁场方向平行D.灯泡L与理想变压器的副线圈构成的回路中的电流方向每秒改变 100 次聚焦高考真题突破热点考向指导满分答题解析 由于灯泡恰能正常发光，说明理想变压器的输出电压 U212 V，根据理想变压器电压与匝数的关系可得 U1n1n2U236 V，所以理想变压器输入电压的瞬时值表达式为 u36 2sin(100t)V，故 A 选项错误；根据理想变压器的电流与匝数的关系可得 I1n2n1I21 A，又电流表显
20、示的交变电流的有效值，则理想电流表的示数为 1 A，故 B 选项正确；t0.01 s 时，电动势的瞬时值为零，发电机的线圈平面与磁场方向垂直，故 C 错误；由于理想变压器不改变交流电的频率，根据图乙可知，灯泡 L 与理想变压器的副线圈构成的回路中的电流方向每秒改变 100 次，故 D 选项正确。答案 BD 聚焦高考真题突破热点考向指导满分答题变压器和远距离输电问题 规 律 方 法 1.理想变压器三个基本关系(只有一个副线圈)(1)功率关系：P 入P 出(2)电压关系：U1U2n1n2(3)电流关系：I1I2n2n12.几个制约关系(1)输入功率由输出功率决定，即 P 入P 出(副制约原)；聚焦
21、高考真题突破热点考向指导满分答题(2)输出电压由输入电压和匝数比决定，即 U2n2n1U1(原制约副)；(3)输入电流由输出电流和匝数比决定，即 I1n2n1U1(副制约原)；(4)输出功率由用户负载决定，即 P 出P 负总P 负 1P 负 2(5)输出电流由输出电压和用户负载决定：I2U2R负。【特别提醒】(1)理想变压器原、副线圈之间相同的量：功率 P、电压与匝数的比值Un、频率 f 及磁通量的变化率t。(2)对于电源，原线圈相当于用电器；对于用电器，副线圈相当于电源。聚焦高考真题突破热点考向指导满分答题3.原线圈连接有电阻的变压器问题的处理 变压器的原理是电磁感应中的互感现象，变压器不能
22、改变恒定电流，当原线圈接有电阻时，变压器的原线圈输出电压不是电源的电压，所以求解的关键是先求出原线圈中的电流，再由电压关系列式。聚焦高考真题突破热点考向指导满分答题1.如图12所示，某旋转磁极式发电机的转子有两对磁极，定子线圈的输出端接在一理想变压器的原线圈上。不计定子线圈的电阻，当转子以25 r/s的转速匀速转动时，在定子线圈中产生频率为50 Hz的正弦交流电。若使转子以50 r/s的转速转动，则()精 典 题 组 图12 聚焦高考真题突破热点考向指导满分答题A.电流表的示数变为原来的 2 倍B.电压表的示数不变C.电阻 R 上交流电的频率为 50 HzD.变压器铁芯中磁通量变化率的最大值变
23、为原来的 4 倍聚焦高考真题突破热点考向指导满分答题解析 转速加倍，根据2n，角速度加倍，根据EmNBS，动生电动势的最大值加倍，变压器原线圈两端电压加倍，根据变压器原、副线圈的电压比等于匝数比可知，副线圈两端电压加倍，副线圈中电流加倍，根据电流与匝数关系可知电流表的示数也加倍，选项A正确，B错误；转速加倍，则原线圈输入电压频率加倍，为100 Hz，变压器不改变电流频率，所以电阻R上交流电的频率为100 Hz，故选项C错误；根据法拉第电磁感应定律可知，电动势与磁通量变化率成正比，因为电动势加倍，变压器铁芯中磁通量变化率的最大值变为原来的2倍，故选项D错误。答案 A 聚焦高考真题突破热点考向指导
24、满分答题2.(2016德州模拟)如图13所示为远距离输电的示意图，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变。闭合开关S后()图13 A.升压变压器的输出电压增大 B.降压变压器的输出电流减小 C.输电线上损耗的功率增大 D.输电线上交流电的频率减小 聚焦高考真题突破热点考向指导满分答题解析 根据输入电压决定输出电压，闭合开关S后，升压变压器的输出电压不变，选项A错误；闭合开关S后，负载增加，负载总电阻减小，降压变压器的输出电流增大，输电线上电流增大，输电线上损耗的功率增大，选项B错误、C正确；根据变压器不改变交变电流频率可知，输电线上交流电的频率不变，选项D错
25、误。答案 C 聚焦高考真题突破热点考向指导满分答题3.如图 14 所示的理想变压器中原、副线圈的匝数比为 51，其中R1100、R24 分别代表输电线的电阻。在副线圈上接有两盏“8 V、4 W”的灯泡，若在 a、b 端输入 e60 2sin 100t(V)的交流电，当开关 S 断开时，灯泡 L1 正常发光，则()图14 A.开关闭合后，灯泡L1会变亮 B.开关闭合后，a、b端输入功率变小 C.开关闭合前，R1、R2消耗的功率相等 D.开关闭合前，电源的输出功率为5 W 聚焦高考真题突破热点考向指导满分答题解析 开关闭合后，副线圈电路中总电阻变小，副线圈中的电流I2 变大，根据 n1I1n2I2
26、 可知，原线圈中的电流 I1 也变大，所以 R1、R2 上的电压都变大，灯泡 L1 上的电压变小，亮度变暗，选项 A 错误；原线圈中的电流 I1 变大，a、b 端输入功率变大，选项 B 错误；开关闭合前，通过灯泡的电流 I2PU0.5 A，R2 上消耗的功率为P2I22R21 W，根据 n1I1n2I2 求得 I10.1 A，R1 上消耗的功率为 P1I21R11 W，选项 C 正确；开关闭合前，电源的输出功率为P 总1 W1 W4 W6 W，选项 D 错误。答案 C 聚焦高考真题突破热点考向指导满分答题4.如图 15 所示为一理想变压器通过二极管给某种型号的电池充电的简单原理图，现在变压器的
27、原线圈接入有效电压为 220 V 的正弦交变电流，变压器原、副线圈的匝数比为 1101，交流电流表的示数为 110 A，电池的内阻为 2，二极管具有单向导电性，下列说法正确的是()图15 聚焦高考真题突破热点考向指导满分答题A.电池的充电电压为 2 VB.理想变压器的输入功率为15 WC.充电时，电池的热功率为 210 WD.充电时，电能转化为化学能的功率为(210 150)W聚焦高考真题突破热点考向指导满分答题解析 由U1U2n1n2得变压器的输出电压 U22 V，经过二极管后，正弦交变电流变成半波交变电流，根据有效值的定义得U22R T2U2RT，解得电池的充电电压 U 2 V，选项 A
28、错误；理想变压器的输出功率 P2UI2 210 W，变压器的输入功率等于输出功率，故变压器的输入功率为 210 W，选项 B 错误；充电时，电池的热功率 PI22r(110)22 W 150 W，选项 C 错误；充电时，电能转化为化学能的功率为 210 W 150 W(210 150)W，选项 D 正确。答案 D 聚焦高考真题突破热点考向指导满分答题高频考点九 结合理想变压器考查交流电路的动态分析 满分策略 理想变压器的动态分析是高考命题的重点，考查方向：一是负载不变，匝数比变化，讨论各量的变化情况；二是匝数比不变，负载变化，讨论各量的变化情况。(1)分析变压器动态变化问题的一般思维流程 聚焦
29、高考真题突破热点考向指导满分答题(2)分析变压器动态变化问题的关键 弄清变量和不变量，确定是负载电阻不变还是匝数比不变；弄清变压器动态变化中的决定关系，即P2决定P1，I2决定I1，U1决定U2。聚焦高考真题突破热点考向指导满分答题满分示例(6分)如图16所示，有一矩形线圈的面积为S，匝数为N，内阻不计，绕OO轴在水平方向的磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度做匀速转动，从图示位置开始计时。矩形线圈通过滑环接一理想变压器，滑动触头P上下移动时可改变输出电压，副线圈接有可调电阻R，下列判断正确的是()图16 聚焦高考真题突破热点考向指导满分答题A.矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为 eNBS
30、cos tB.矩形线圈从图示位置经过 2时间时，通过电流表的电荷量为 0C.当 P 位置不动，R 增大时，电压表读数也增大D.当 P 位置向上移动、R 不变时，电流表读数减小聚焦高考真题突破热点考向指导满分答题审题指导 第一步：抓关键点获取信息 聚焦高考真题突破热点考向指导满分答题第二步：分析选项找解题依据 聚焦高考真题突破热点考向指导满分答题满分模板 解析 计时起点，线圈内的感应电动势最大值为 EmNBS，所以感应电动势的瞬时值表达式为 eNBScos t，A 选项正确；矩形线圈从图示位置经过 2时间，线圈磁通量的变化量为 BS，故通过电流表的电荷量 qNR，即不为 0，B 选项错误；电压表
31、示数是线圈产生的感应电动势的有效值，即总是NBS2，C选项错误；当 P 位置向上移动，输出电压升高，R 不变时，输出功率增大，电流表读数增大，选项 D 错误。答案 A 聚焦高考真题突破热点考向指导满分答题满分体验 (6分)(2016天津理综，5)如图17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()图17 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 聚焦高考真题突破热点考向指导满分答题解析 当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，接入电路的阻值变大，变压器副线圈两端电压不变，副线圈电路中的电流减小，则R1消耗的功率及其两端电压均变小，故电压表的示数变大，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，副线圈中的电流减小，则原线圈中的电流也减小，电流表A1示数变小，选项C错误；若闭合开关S，副线圈电路中总电阻减小，副线圈中的电流变大，R1两端电压变大，R2两端电压减小，电流表A2示数减小，原线圈中的电流变大，电流表A1示数变大，选项D错误。答案 B