秘籍07 电路中能量分析 交变电流
【解密高考】
【题型一】电路的动态分析
【题型二】电功电能的计算
【题型三】交变电流的产生与描述问题
【题型四】变压器 远距离输电
【误区点拨】
易错点：电路分析 电能计算 交变电路 变压器分析
注重基础概念理解：命题强调对电功、电功率、交变电流产生原理、变压器原理等基础概念的准确把握。选择、填空题中常设置概念辨析题目，考查学生对基本概念的理解深度；计算题中，基础概念也是正确运用物理规律解题的关键。
联系实际生活与科技：以生活中的电路应用，如家庭电路、照明电路，电力系统中的远距离输电，电子设备中的变压器应用等为背景命题，考查学生将实际问题转化为物理模型，运用所学知识分析和解决问题的能力。比如以家庭电路中多个用电器同时工作时的功率计算，或远距离输电中如何提高输电效率等实际问题为情境
突出综合能力考查：将电路能量分析与交变电流知识和其他物理知识深度融合，考查学生综合分析、逻辑思维和数学运算能力。在计算题中，通过设置复杂的物理情境，要求学生综合运用力学、电学等多方面知识，分析物体运动和电路中能量转化过程，选择合适的物理规律联立求解。同时，可能涉及利用数学方法，如三角函数、函数图象等处理物理问题，对学生数学应用能力要求较高。
梳理知识框架：以电路能量分析，包括电功、电功率、焦耳定律、能量守恒，和交变电流，涵盖产生原理、描述物理量、变压器、远距离输电为核心，构建系统知识框架。借助思维导图等工具，将各知识点串联起来，清晰展现它们之间的逻辑联系。
深化概念理解：深入理解电路能量和交变电流的核心概念。对于电功和电功率，要明确其物理意义，通过实际电路案例分析，加深对不同电路，即纯电阻和非纯电阻电路中能量转化的理解。
强化知识应用：要通过大量针对性练习，熟练掌握不同情境下知识的应用方式。
【题型一】电路的动态分析
方法1：程序法
R局↑→R总↑→I总↓→U内↓→U外↑→确定U支、I支
反之：R局↓→R总↓→I总↑→U内↑→U外↓→确定U支、I支
方法2：结论法——“串反并同”
“串反”：指某一电阻增大(减小)时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、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
因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将滑动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．
下图是根据飞机升降时机翼受力的原理设计的装置，用于监测河水流速的变化。机翼状的探头始终浸没在水中，通过连杆带动滑动变阻器的滑片P上下移动，电源电动势为4.8V，内阻不计，理想电流表量程为0~0.6A，理想电压表量程为0~3V，定值电阻R1阻值为6Ω，滑动变阻器R2的规格为“20Ω 1A”。闭合开关S，随着水流速度的改变，下列说法正确的是（ ）
A．当水流速度增大时，电流表的示数变小
B．当水流速度增大时，电压表与电流表的示数之比变大
C．滑动变阻器允许接入电路的取值范围为2Ω~15Ω
D．电阻R1的电功率的变化范围为0.54W~2.16W
【答案】D
【来源】2025届浙江省金华市高三上学期一模（11月）物理试题
【详解】A．当水流速度增大时，根据流体压强与流速的关系可知，探头上方流速大，压强小，会产生一个向上的升力，探头带动连杆向上运动，滑片P上滑，变阻器连入电路中的电阻减小，根据
可知电流增大，电流表的示数增大，A错误；
B．当水流速度增大时，根据伯努利原理可知，探头带动连杆向上运动，滑片P上滑，变阻器连入电路中的电阻减小，电路中电流增大，根据
有
可知，电压表与电流表的示数之比减小，B错误；
C．由于通过理想电流表的最大电流为0.6A，所以，滑动变阻器的最小电阻为
理想电压表量程为0~3V，所以，滑动变阻器的最大电阻为
可得
所以滑动变阻器允许接入电路的取值范围为2Ω~10Ω，C错误；
D．由C选项的分析可知，电路中电流的变化范围为，根据
可得
D正确。
故选D。
如图，电路中电源电动势8V、内阻0.5Ω， 电流表内阻不计，R为定值电阻，M为电动机，P、Q两极板正对，间距为d。闭合开关S、S1电流表示数为3.2A，电子从P板以速度 v 垂直于极板射出，恰能到达两极板中央。再将S2闭合，稳定后电流表示数为4A。下列说法正确的是（ ）
A．电动机M的输出功率为6W
B．电动机M的绕线电阻为6Ω
C．定值电阻 R 消耗的功率减小18W
D．再让电子从P板以速度2v 垂直于极板射出，能到达Q板
【答案】D
【来源】2024届浙江省温州市高三下学期5月三模物理试题
【详解】AB．闭合开关S、S1时，电流表示数为，根据闭合电路欧姆定律可得
解得定值电阻的阻值为
再将S2闭合，稳定后电流表示数为，此时电动机M和定值电阻并联，两者电压相等，根据闭合电路欧姆定律，有
解得两者的电压为
通过定值电阻的电流为
通过电动机的电流为
因电动机为非纯电阻电路，则电动机的绕线电阻小于，电动机的输出功率小于，故AB错误；
C．闭合开关S、S1时，定值电阻 R 消耗的功率为
再将S2闭合，稳定后定值电阻 R 消耗的功率为
定值电阻 R 消耗的功率的变化为
因此定值电阻 R 消耗的功率减小，故C错误；
D．设电子从P板以速度2v 垂直于极板射出，运动的距离为，根据动能定理可得
由于极板间电压减小，则电场强度减小，联立解得
因此让电子从P板以速度2v 垂直于极板射出，能到达Q板，故D正确。
故选D。
硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点。如图所示，图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图象，图线b是某纯电阻电器的U﹣I图象。则在该光照强度下，把该电池和该电器组成一个电路时，电池的（ ）
A．内阻为6.5Ω B．输出功率为12.5W
C．内耗功率为0.22W D．效率为69.2%
【答案】C
【来源】物理（浙江B卷）-学易金卷：2023年高考第一次模拟考试卷
【详解】A．根据闭合电路欧姆定律得
当I=0时，E=U，由a与纵轴的交点读出电动势为E=3.6V，根据两图线交点处的状态可知，电阻的电压为2.5V，电流为0.2A，则内阻
A错误；
B．电源的路端电压为2.5V，电流为0.2A，则输出功率为
B错误；
C．内阻消耗的功率为
C正确；
D．电池的效率为
D错误。
故选C。
如图连接电动机的电路，闭合开关，当滑动变阻器的触头从一端滑到另一端的整个过程中，两电压表的读数随电流表读数的变化清况如图乙所示，已知当电流小于时，电动机不会发生转动，若不考虑电表对电路的影响，则（ ）
A．该电动机的内阻为
B．该电路中电源的电动势为
C．此电路中，电动机的最大输出功率为
D．若电动机能转动，需要调节滑动变阻器阻值小于
【答案】D
【来源】2022届浙江省金华十校高三下学期4月模拟考试物理试题
【详解】A．当电流小于0.2A时，电动机不会发生转动，为纯电阻，则该电动机的内阻为
选项A错误；
B．根据
E=U2+Ir
当U2=3.4V时I=0.1A；当U2=3.0V时I=0.3A；带入方程解得该电路中电源的电动势为
r=2Ω
选项B错误；
C．此电路中，电动机的最大输出功率为
选项C错误；
D．当电动机两端电压超过U1=0.8V时电动机开始转动，此时电路中的电流为I=0.2A，则由电路可知
解得
即若电动机能转动，需要调节滑动变阻器阻值小于，选项D正确。
故选D。
(21-22高二上·浙江绍兴诸暨·期末)如图所示的电路中，电源内阻不可忽略。开关S闭合后，在滑动变阻器R2的滑动触片由a向b缓慢移动的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．R1的电功率增大
B．电压表的示数增大
C．电流表的示数增大
D．电容器C所带的电荷量减小
【答案】B
【来源】浙江省绍兴诸暨市2021-2022学年高二上学期期末物理试题
【详解】ABC．滑动变阻器R2的滑动触片由a向b缓慢移动的过程中，R2增大，根据串反并同规律，电流表示数减小，R1的电流减小，R1的功率减小，电压表示数增大，B正确，AC错误；
D．滑动变阻器R2的滑动触片由a向b缓慢移动的过程中，R2增大，根据串反并同规律，电容器两端电压增大，电容器C所带的电荷量增大，D错误。
故选B。
【题型二】电功电能的计算
1．电源的总功率
(1)任意电路：P总＝IE＝IU外＋IU内＝P出＋P内．
(2)纯电阻电路：P总＝I2(R＋r)＝.
2．电源内部消耗的功率：P内＝I2r＝IU内＝P总－P出．
3．电源的输出功率
(1)任意电路：P出＝IU＝IE－I2r＝P总－P内．
(2)纯电阻电路：P出＝I2R＝＝.
(3)纯电阻电路中输出功率随R的变化关系
①当R＝r时，电源的输出功率最大为Pm＝.
②当R>r时，随着R的增大输出功率越来越小．
③当R
④当P出⑤P出与R的关系如图5所示．
图5
4．电源的效率
(1)任意电路：η＝×100%＝×100%.
(2)纯电阻电路：η＝×100%＝×100%
因此在纯电阻电路中R越大，η越大；当R＝r时，电源有最大输出功率，效率仅为50%.
单晶硅太阳能发电原理是：让阳光照射到单晶硅太阳能板上而激发电子形成电流。根据相关资料得知杭州西站枢纽屋顶铺设了面积约为的单晶硅太阳能板，在阳光照射下其平均发电功率约为。若已知太阳的辐射总功率约，太阳与地球之间的距离约为，则下列说法中正确的是（ ）
A．单晶硅太阳能板发出的是交流电；
B．地球表面单位面积上接收到的太阳辐射功率约
C．一天大约可发电；
D．太阳能发电的光电转换效率约为22%
【答案】B
【来源】2025届浙江省新阵地教育联盟高三下学期第二次联考物理试题
【详解】A．单晶硅太阳能板发出的是直流电，选项A错误；
B．距离太阳的球面面积
单位面积上接受太阳辐射的功率
选项B正确；
C．若24小时都有太阳，则工作一天大约可发电
但有太阳的时间小于24小时，一天可发电小于，故C错误；
D．太阳板接收的太阳能
转换效率
选项D错误。
故选B。
为实现“双碳”目标，我国大力发展新能源汽车。某品牌新能源电动汽车动力电池额定电压为364 V，额定容量是131 A h，图为该汽车在充电过程的显示表。若在测试路面上汽车每公里消耗0.1 kW h。下列说法正确的是（ ）
A．A h是能量的单位
B．显示表中的充电电量是指电荷量
C．当前充电的电荷量约为2.4 × 104 C
D．汽车充满电后在测试路面上能行驶约477公里
【答案】D
【来源】2025届浙江省台州市高三上学期一模物理试题
【详解】A．A h是电量的单位，选项A错误；
B．显示表中的充电电量是指电能，选项B错误；
C．当前充电的电荷量约为
选项C错误；
D．汽车充满电后在测试路面上能行驶路程为
选项D正确。
故选D。
下表是某型号电风扇的主要技术参数，空气的密度约为1.29kg/m3，根据学过的物理知识，判断以下估算结果合理的是（ ）
风扇直径 150mm
净重 1.6kg
风量 12m3/min
额定电压 220V
额定功率 26W
A．该电风扇电动机的内阻约为1.8kΩ
B．风速约为5m/s
C．电机的效率约为60%
D．电机运行10s产生的内能约为50J
【答案】C
【来源】2024年浙江省普通高校招生考试选考科目考试冲刺卷物理（二）试题
【详解】A．由于电动机为非纯电阻，所以其内阻
故A错误；
B．由于风量
联立可得
故B错误；
C．电机的效率约为
故C正确；
D．电机运行10s产生的内能约为
故D错误。
故选C。
单晶硅太阳能发电原理是光线照射到单晶硅太阳能板上，会激发电子形成电流。已知杭州西站枢纽屋顶铺设了面积为的单晶硅太阳能板，阳光照射下平均发电功率。若已知太阳的辐射总功率约，太阳与地球之间的距离约，则下列说法正确的是（ ）
A．单位面积上接收到的太阳辐射功率约200W
B．一天大约可发电
C．光电的转换效率约14%
D．单晶硅太阳能板发出的是交流电
【答案】C
【来源】2024届浙江省金华市东阳市高三下学期三模物理试题
【详解】A．距离太阳的球面面积
单位面积上接受太阳太阳辐射的功率
故A错误；
B．若24小时都有太阳，则工作一天大约可发电
但有太阳的时间小于24小时。故B错误；
C．太阳板接收的太阳能
光电的转换放率约为
故C正确；
D．依题意，光线照射到单晶硅太阳能板上，电子定向移动形成电流。方向不变，为直流电。故D错误。
故选C。
江厦潮汐电站是中国第一座双向潮汐电站，在涨潮与落潮时均可发电，且一天中涨潮与落潮均有两次。电站总库容490万立方米，发电有效库容270万立方米，平均潮差5.08米。电站发电机组总装机容量3000千瓦，平均每昼夜发电15小时。该电站（ ）
A．每年能提供的电能约为
B．每年能提供的电能约为
C．发电的效率约为29%
D．发电的效率约为10%
【答案】C
【来源】2024年浙江省普通高校招生考试选考科目考试冲刺卷物理试题（一）
【详解】AB．每年能提供的电能约为
故AB错误；
CD．每次涨潮与落潮水的质量为
一天中涨潮与落潮均有两次，一天发电的总能量为
发电的效率约为
故C正确，D错误。
故选C。
【题型三】交变电流的产生与描述问题
1．交变电流“四值”的应用
(1)最大值：Em＝nBSω，分析电容器的耐压值；
(2)瞬时值：E＝Emsin ωt(由中性面开始计时)，计算闪光电器的闪光时间、线圈某时刻的受力情况；
(3)有效值：电表的读数及计算电热、电功、电功率及保险丝的熔断电流；
(4)平均值：＝n，计算通过电路横截面的电荷量．
空间中存在竖直方向的匀强磁场，磁场中有一单匝矩形金属线框。情况一：将线框固定在水平面中，取竖直向下为正方向，穿过线框的磁通量随时间的变化情况如图甲所示。情况二：线框绕其中心轴以某一角速度转动，穿过线框的磁通量随时间的变化情况如图乙所示，则（ ）
A．图甲情况中时刻线框中无电流
B．图甲情况下内线框内电流方向不变
C．两种情况下线框产生的感应电流最大值之比为
D．两种情况下线框产生焦耳热的功率之比为
【答案】BC
【来源】2025年浙江省普通高校招生选考科目考试物理测评卷（八）
【详解】A．图甲所示情况中，时，虽然穿过线框的磁通量为零，但由于磁通量均匀变化，即磁通量的变化率不等于0，且为一个恒定值，根据法拉第电磁感应定律可知，产生的感应电动势不等于0，即有感应电流，且感应电流大小与方向恒定，故A错误；
B．结合上述可知，图甲所示情况中感应电流方向不发生变化，故B正确；
C．令线框电阻为 R，结合上述可知，图甲所示情况产生的感应电流大小恒定为
图乙所示情况线框转动的角速度为
则其产生的感应电流最大值为
故两种情况下线框产生的感应电流最大值之比为，故C正确；
D．图乙所示情况电流的有效值为
两种情况下线框产生焦耳热的功率分别为，
结合上述可以解得两种情况下线框产生焦耳热的功率之比为，故D错误。
故选BC。
如图所示，长方形线圈有一半处在足够大的匀强磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，G、H为线圈两个边的中点，且均在磁场边界上。以速度v将线圈向右匀速拉进磁场，或以角速度ω将线圈绕GH匀速旋转90°。已知交变电流在一个周期内电流大小的平均值为。则两种情况下线圈所受安培力的冲量大小之比为（ ）
A．1:1 B． C． D．
【答案】A
【来源】2025年浙江省普通高校招生选考科目考试物理测评卷（二）
【详解】设线圈的电阻为R，GH=L，线圈另一边长为d，匀速拉动线圈时，感应电动势为
感应电流
线圈所受安培力
时间
线圈所受安培力的冲量大小
匀速旋转线圈时，感应电动势
感应电流
线圈所受安培力平均值
时间
结合题述可知
线圈所受安培力的冲量大小
可得
故选A。
如图（a）所示是一种振动发电装置，它有一个套在辐向形永久磁铁槽中的半径为0.2m、匝数为30的线圈，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布，其右视图如图（b）。线圈所在位置磁感应强度的大小均为0.1T，线圈的电阻为，线圈两端接有阻值为的小灯泡L，小灯泡电阻视为不变，其他电阻均不计。外力推动线圈框架的端，使线圈沿轴线做往复运动。当线圈速度随时间的变化规律分别如图（c），图（d）（取向右为正，图（c）中速度按正弦规律变化）所示时，下列说法正确的是（ ）
A．两种情况下小灯泡亮度不同
B．线圈按图（d）情况运动产生的电动势恒定不变
C．线圈按图（c）情况运动产生的电动势为
D．线圈按图（c）情况运动时灯泡两端的电压有效值为
【答案】AC
【来源】2025年浙江省普通高校招生选考科目考试物理测评卷（七）
【详解】A．两种运动情况线圈速度变化不同，根据法拉第电磁感应定律可得
产生的感应电动势随时间的变化不同，感应电动势的有效值不同，小灯泡亮度不同，A正确。
B．因，图（d）中线圈的速度随时间一直发生变化，则感应电动势会发生变化，B错误。
CD．线圈按图（c）情况运动时，速度为
产生的电动势的瞬时值表达式为
电动势有效值
感应电流有效值为
则灯泡两端的电压为
C正确，D错误。
故选AC。
如图所示，磁感应强度为的匀强磁场垂直纸面向里，边长为、总电阻为的正方形线框垂直磁场放置，规定图示位置通过线框的磁通量为负值，磁场的下边界过、边的中点，现让线框绕以角速度转动，下列说法正确的是（ ）
A．当线框的磁通量为0时，旋转的角度可能为
B．线框转过角的过程，磁通量的变化量为
C．当线框转过角时，线框的瞬时功率为
D．线框转过角的过程中，平均电流为
【答案】C
【来源】2025年浙江省普通高校招生选考科目考试物理测评卷（六）
【详解】A．当线框转过的角度为时，框面与磁感线垂直，磁通量最大，不为，A错误。
B．线框转过角的过程，磁通量的变化量为
B错误。
C．当线框转过角时，边的速度与磁场的夹角为，则有
结合
可得
功率为
C正确。
D．线框转过角的过程中，、、
结合
可得
D错误。
故选C。
某科技小组设计了一种新型的海浪发电装置，其原理图如图甲所示。匝数为、质量为、半径为、总电阻为的圆形线圈通过固定绝缘细杆与漂浮平台连接，发电装置工作时，漂浮平台与线圈始终保持水平，且随着海浪做竖直方向的运动。条形磁铁固定在水底，N极在上，条形磁铁粗细可忽略不计。以条形磁铁底端所在位置为坐标原点，竖直向上为轴正方向建立坐标轴，在条形磁铁上方，沿轴方向的磁场可视为磁感应强度为的恒定匀强磁场，磁场的水平分量可视为沿磁铁中心轴辐向分布且不随发生变化。某次发电时，如图乙所示，漂浮平台速度与时间满足关系，经检测可知，当线圈向上加速或向下减速运动时，穿过线圈的磁通量随坐标的变化满足（为常量），线圈向下加速或向上减速运动时，穿过线圈的磁通量随轴坐标的变化满足，规定竖直向上为正方向，线圈产生的电能通过传输装置供给总阻值为的负载。已知正弦式交流电的感应电动势大小的平均值为最大值的，不计海水对线圈的作用力，求：
(1)时，线圈中电流的方向（俯视观察）；
(2)一个周期内，该装置输出的电能；
(3)在时间内，绝缘细杆对线圈的冲量大小。
【答案】(1)逆时针方向
(2)
(3)
【来源】2025年浙江省普通高校招生选考科目考试物理测评卷（八）
【详解】（1）由题图乙可知，时漂浮平台速度方向竖直向上，由题述及右手定则可知此时线圈中电流方向沿逆时针方向。
（2）由题意可知，感应电动势
由于当线圈向上加速或向下减速运动时，穿过线圈的磁通量随坐标的变化满足
线圈向下加速或向上减速运动时，穿过线圈的磁通量随轴坐标的变化满足
可知的大小为
解得
则产生的电动势的有效值为
可知一个周期内，该装置输出的电能
解得
（3）设线圈处磁感应强度的水平分量大小为，时间内，根据动量定理有
其中
感应电流的平均值
感应电动势的平均值
结合上述有
根据题意、结合上述可知，在线圈运动过程中有
解得
【题型四】变压器 远距离输电
1．理想变压器问题分析技巧
(1)根据题意分清变量和不变量；
(2)弄清“谁决定谁”的制约关系．对电压而言，输入决定输出；对电流、电功(率)而言，输出决定输入．
2．输电线路功率损失的计算方法
(1)P损＝P－P′，P为输送的功率，P′为用户所得功率．
(2)P损＝IR线，I线为输电线路上的电流，R线为线路电阻．
(3)P损＝，ΔU为在输电线路上损失的电压，R线为线路电阻．
(4)P损＝ΔU·I线，ΔU为在输电线路上损失的电压，I线为输电线路上的电流．
如图所示，理想变压器原线圈接的交流电，副线圈接定值电阻，变压器的原、副线圈匝数比，二极管，电表均为理想电子元件。则（ ）
A．电压表示数为
B．电流表的示数为1.0A
C．变压器的输入功率为37.5W
D．电流表中电流的频率为12.5Hz
【答案】C
【来源】2025年浙江省普通高校招生选考科目考试物理测评卷（三）
【详解】A．原、副线圈匝数比，
电压表显示的是有效值，故电压表示数
A错误。
BC．一个周期内，仅有一半时间有电流通过含有二极管的电路，根据能量关系有
求得
由
可得电流表的示数
变压器输入功率
B错误，C正确。
D．理想变压器不改变电流的频率，电流表中电流的频率仍为
D错误。
故选C。
如图所示的理想自耦变压器，在、间接正弦交流电压，滑片置于图示位置，与线圈接触且可转动，滑片置于滑动变阻器的正中间，灯泡L的电阻是定值，下列说法正确的是（ ）
A．变压器此时为升压变压器
B．仅把沿顺时针转动少许，灯泡变暗
C．仅把向下移动少许，的功率一定增大
D．把沿逆时针转动少许，向上移动少许，灯泡变暗
【答案】B
【来源】2025年浙江省普通高校招生选考科目考试物理测评卷（六）
【详解】A．此时副线圈的匝数小于原线圈的匝数，是降压变压器，故A错误；
B．仅把沿顺时针转动少许，副线圈的匝数减小、电压降低，负载电阻不变，电流变小，灯泡变暗，故B正确；
C．仅把向下移动少许，原、副线圈匝数比不变，副线圈两端电压不变，接入回路阻值减小，则副线圈的电流增大，
可知R的功率不一定增大，故C错误；
D．把沿逆时针转动少许，副线圈的电压增大，向上移动少许，负载的电阻增大，灯泡的电流不一定变化，则灯泡的亮度不一定变化，故D错误。
故选B。
在如图所示的电路中，均为理想电流表，D为理想二极管，是滑动变阻器．已知理想变压器原副线圈匝数比为，定值电阻，．为变压器供电的是一小型发电机，其示意图如图乙，发电机输出电压u随时间t按正弦规律变化如图丙所示．则以下结论正确的是（ ）
A．时，穿过线圈的磁通量为零
B．电流表的示数为
C．电流表的示数为
D．滑动变阻器的滑片向上滑动时，电流表的示数将变小
【答案】BD
【来源】2025届浙江省新阵地教育联盟高三下学期第二次联考物理试题
【详解】A．由图丙可知，发电机输出电动势在 t ＝ 0.01 s 时正好为零，此时意味着线圈磁通量最大值， A 错误；
B．原线圈两端电压的有效值为
又根据理想变压器原来则有
解得
由欧姆定律可得电流表的示数为
B正确；
C．因为与理想二极管串联，导致正弦波形只有一半通过，则有
解得电流表的示数为
C错误；
D．滑动变阻器的滑片向上滑动，其接入电阻值变大，由于副线圈两端的电压不变，则副线圈总电流变小，根据可知，原线圈中电流减小，即电流表的示数变小,D正确。
故选BD。
抽水蓄能是目前技术最为成熟的大容量储能方式，是电力系统安全防御体系的重要组成部分，原理简化如图（a）所示。发电站通过输电线路向电动发电机供电，电路如图（b）所示，输电线路总电阻为，电动发电机内阻为，，，。则理论上电动发电机内阻消耗的电功率为（ ）
A．1000W B．2000W C．20000W D．0.2W
【答案】B
【来源】2025年浙江省普通高校招生选考科目考试物理测评卷（二）
【详解】由题图可知，降压变压器原，副线圈的匝数比
由题图可知，输电线路中的电流
由理想变压器变流规律，可得电电机所在回路中的电流
发电机内阻消耗的功率
故选B。
某小型水电站向外输送电能的示意图如图甲所示，发电机的内部原理简化图如图乙所示。图甲中，输电线总电阻为r，升压变压器原、副线圈匝数分别为、。降压变压器原、副线圈匝数分别为、（变压器均为理想变压器）。图乙中，ABCD是面积为S的矩形线圈，线圈共N匝，线圈保持匀速转动，转动周期为T，匀强磁场磁感应强度B。则下列说法正确的是（ ）
A．线圈匀速转动至图乙位置时，线圈的磁通量变化率最大
B．若升压变压器线圈两端电压和用电器额定电压都是220V，需满足
C．升压变压器线圈应当用比线圈更细的导线绕制
D．不计发电机的内阻，发电机EF处电压表的示数大小为
【答案】B
【来源】2025届浙江省金丽衢十二校高三下学期二模物理试题
【详解】A．线圈匀速转动至图乙位置时，磁通量最大，磁通量变化率为零，A错误；
B．升压变压器，降压变压器
其中，
联立可得，B正确；
C．由，可知，故，故升压变压器线圈应当用比线圈更粗的导线绕制承载更大的电流，C错误；
D．不计发电机的内阻，发电机EF处电压表的示数大小为
，D错误。
故选B。
易错点一：概念理解易错
1、电功与电热概念混淆：在非纯电阻电路，如包含电动机、电解槽的电路中，极易将电功与电热概念混为一谈。错误地认为电功总是等于电热，忽略了此类电路中电能除转化为热能外，还会转化为机械能、化学能等其他形式能量。比如在分析电动机工作时，错误地以电热思路计算电动机消耗的总电能，导致对能量转化情况判断失误。
2、交变电流物理量理解偏差：对交变电流的瞬时值、最大值、有效值和平均值区分不清。在计算电功、电功率等关键物理量时，容易选错对应的物理量。例如，在计算交变电流通过电阻产生的热量时，应使用有效值，部分学生却错用最大值或平均值。此外，对周期、频率等基本概念理解不深入，无法从交变电流图象中准确获取这些信息，进而影响后续计算。
3、变压器原理理解不深：对于变压器原副线圈电压、电流和功率关系，仅死记硬背结论，未真正理解原理。在分析变压器动态变化问题，如负载电阻改变、匝数比变化对原副线圈各物理量的影响时，无法从电磁感应原理出发进行合理推理。例如，当副线圈负载电阻增大，错误地认为原线圈输入电流会增大，而没有全面考虑变压器电压比、电流比与匝数比的内在联系，以及功率守恒关系。
易错点二：电路分析易错
1、电路性质判断失误：无法精准判断电路是纯电阻电路还是非纯电阻电路，这对电功、电功率和电热的计算方法选择影响重大。在复杂电路中，含有多种不同元件时，尤其容易误判电路性质。例如，一个电路中同时存在电阻和电动机，若误将其当作纯电阻电路，使用纯电阻电路的电功、电功率公式进行计算，必然得出错误结果。
2、复杂电路分析能力欠缺：面对复杂电路，难以理清各元件之间的串并联关系，也不善于运用等效电阻等方法简化电路。在分析电路动态变化，如滑动变阻器滑片移动引起电路中电流、电压变化时，不能全面考虑各部分电路的相互影响。例如，在一个串联多个电阻和滑动变阻器的电路中，滑片移动时，只关注与滑动变阻器直接相连部分的电流、电压变化，忽视了对整个电路其他部分的影响，导致无法准确分析电功和电功率的变化情况。
3、远距离输电损耗分析错误：在分析远距离输电问题时，对输电线上电流、电压损失和功率损耗之间的关系理解混乱。常出现计算错误，比如在计算功率损耗时，未能正确运用输电电流和输电线电阻的关系；计算电压损失时，没有考虑输电线上电流与电阻的乘积。同时，对于提高输电电压能减少损耗的原理理解浮于表面，在实际问题中无法灵活运用相关知识进行深入分析。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)秘籍07 电路中能量分析 交变电流
【解密高考】
【题型一】电路的动态分析
【题型二】电功电能的计算
【题型三】交变电流的产生与描述问题
【题型四】变压器 远距离输电
【误区点拨】
易错点：电路分析 电能计算 交变电路 变压器分析
注重基础概念理解：命题强调对电功、电功率、交变电流产生原理、变压器原理等基础概念的准确把握。选择、填空题中常设置概念辨析题目，考查学生对基本概念的理解深度；计算题中，基础概念也是正确运用物理规律解题的关键。
联系实际生活与科技：以生活中的电路应用，如家庭电路、照明电路，电力系统中的远距离输电，电子设备中的变压器应用等为背景命题，考查学生将实际问题转化为物理模型，运用所学知识分析和解决问题的能力。比如以家庭电路中多个用电器同时工作时的功率计算，或远距离输电中如何提高输电效率等实际问题为情境
突出综合能力考查：将电路能量分析与交变电流知识和其他物理知识深度融合，考查学生综合分析、逻辑思维和数学运算能力。在计算题中，通过设置复杂的物理情境，要求学生综合运用力学、电学等多方面知识，分析物体运动和电路中能量转化过程，选择合适的物理规律联立求解。同时，可能涉及利用数学方法，如三角函数、函数图象等处理物理问题，对学生数学应用能力要求较高。
梳理知识框架：以电路能量分析，包括电功、电功率、焦耳定律、能量守恒，和交变电流，涵盖产生原理、描述物理量、变压器、远距离输电为核心，构建系统知识框架。借助思维导图等工具，将各知识点串联起来，清晰展现它们之间的逻辑联系。
深化概念理解：深入理解电路能量和交变电流的核心概念。对于电功和电功率，要明确其物理意义，通过实际电路案例分析，加深对不同电路，即纯电阻和非纯电阻电路中能量转化的理解。
强化知识应用：要通过大量针对性练习，熟练掌握不同情境下知识的应用方式。
【题型一】电路的动态分析
方法1：程序法
R局↑→R总↑→I总↓→U内↓→U外↑→确定U支、I支
反之：R局↓→R总↓→I总↑→U内↑→U外↓→确定U支、I支
方法2：结论法——“串反并同”
“串反”：指某一电阻增大(减小)时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、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
因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将滑动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．
下图是根据飞机升降时机翼受力的原理设计的装置，用于监测河水流速的变化。机翼状的探头始终浸没在水中，通过连杆带动滑动变阻器的滑片P上下移动，电源电动势为4.8V，内阻不计，理想电流表量程为0~0.6A，理想电压表量程为0~3V，定值电阻R1阻值为6Ω，滑动变阻器R2的规格为“20Ω 1A”。闭合开关S，随着水流速度的改变，下列说法正确的是（ ）
A．当水流速度增大时，电流表的示数变小
B．当水流速度增大时，电压表与电流表的示数之比变大
C．滑动变阻器允许接入电路的取值范围为2Ω~15Ω
D．电阻R1的电功率的变化范围为0.54W~2.16W
如图，电路中电源电动势8V、内阻0.5Ω， 电流表内阻不计，R为定值电阻，M为电动机，P、Q两极板正对，间距为d。闭合开关S、S1电流表示数为3.2A，电子从P板以速度 v 垂直于极板射出，恰能到达两极板中央。再将S2闭合，稳定后电流表示数为4A。下列说法正确的是（ ）
A．电动机M的输出功率为6W
B．电动机M的绕线电阻为6Ω
C．定值电阻 R 消耗的功率减小18W
D．再让电子从P板以速度2v 垂直于极板射出，能到达Q板
硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点。如图所示，图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图象，图线b是某纯电阻电器的U﹣I图象。则在该光照强度下，把该电池和该电器组成一个电路时，电池的（ ）
A．内阻为6.5Ω B．输出功率为12.5W
C．内耗功率为0.22W D．效率为69.2%
如图连接电动机的电路，闭合开关，当滑动变阻器的触头从一端滑到另一端的整个过程中，两电压表的读数随电流表读数的变化清况如图乙所示，已知当电流小于时，电动机不会发生转动，若不考虑电表对电路的影响，则（ ）
A．该电动机的内阻为
B．该电路中电源的电动势为
C．此电路中，电动机的最大输出功率为
D．若电动机能转动，需要调节滑动变阻器阻值小于
(21-22高二上·浙江绍兴诸暨·期末)如图所示的电路中，电源内阻不可忽略。开关S闭合后，在滑动变阻器R2的滑动触片由a向b缓慢移动的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．R1的电功率增大
B．电压表的示数增大
C．电流表的示数增大
D．电容器C所带的电荷量减小
【题型二】电功电能的计算
1．电源的总功率
(1)任意电路：P总＝IE＝IU外＋IU内＝P出＋P内．
(2)纯电阻电路：P总＝I2(R＋r)＝.
2．电源内部消耗的功率：P内＝I2r＝IU内＝P总－P出．
3．电源的输出功率
(1)任意电路：P出＝IU＝IE－I2r＝P总－P内．
(2)纯电阻电路：P出＝I2R＝＝.
(3)纯电阻电路中输出功率随R的变化关系
①当R＝r时，电源的输出功率最大为Pm＝.
②当R>r时，随着R的增大输出功率越来越小．
③当R④当P出⑤P出与R的关系如图5所示．
图5
4．电源的效率
(1)任意电路：η＝×100%＝×100%.
(2)纯电阻电路：η＝×100%＝×100%
因此在纯电阻电路中R越大，η越大；当R＝r时，电源有最大输出功率，效率仅为50%.
单晶硅太阳能发电原理是：让阳光照射到单晶硅太阳能板上而激发电子形成电流。根据相关资料得知杭州西站枢纽屋顶铺设了面积约为的单晶硅太阳能板，在阳光照射下其平均发电功率约为。若已知太阳的辐射总功率约，太阳与地球之间的距离约为，则下列说法中正确的是（ ）
A．单晶硅太阳能板发出的是交流电；
B．地球表面单位面积上接收到的太阳辐射功率约
C．一天大约可发电；
D．太阳能发电的光电转换效率约为22%
为实现“双碳”目标，我国大力发展新能源汽车。某品牌新能源电动汽车动力电池额定电压为364 V，额定容量是131 A h，图为该汽车在充电过程的显示表。若在测试路面上汽车每公里消耗0.1 kW h。下列说法正确的是（ ）
A．A h是能量的单位
B．显示表中的充电电量是指电荷量
C．当前充电的电荷量约为2.4 × 104 C
D．汽车充满电后在测试路面上能行驶约477公里
下表是某型号电风扇的主要技术参数，空气的密度约为1.29kg/m3，根据学过的物理知识，判断以下估算结果合理的是（ ）
风扇直径 150mm
净重 1.6kg
风量 12m3/min
额定电压 220V
额定功率 26W
A．该电风扇电动机的内阻约为1.8kΩ
B．风速约为5m/s
C．电机的效率约为60%
D．电机运行10s产生的内能约为50J
单晶硅太阳能发电原理是光线照射到单晶硅太阳能板上，会激发电子形成电流。已知杭州西站枢纽屋顶铺设了面积为的单晶硅太阳能板，阳光照射下平均发电功率。若已知太阳的辐射总功率约，太阳与地球之间的距离约，则下列说法正确的是（ ）
A．单位面积上接收到的太阳辐射功率约200W
B．一天大约可发电
C．光电的转换效率约14%
D．单晶硅太阳能板发出的是交流电
江厦潮汐电站是中国第一座双向潮汐电站，在涨潮与落潮时均可发电，且一天中涨潮与落潮均有两次。电站总库容490万立方米，发电有效库容270万立方米，平均潮差5.08米。电站发电机组总装机容量3000千瓦，平均每昼夜发电15小时。该电站（ ）
A．每年能提供的电能约为
B．每年能提供的电能约为
C．发电的效率约为29%
D．发电的效率约为10%
【题型三】交变电流的产生与描述问题
1．交变电流“四值”的应用
(1)最大值：Em＝nBSω，分析电容器的耐压值；
(2)瞬时值：E＝Emsin ωt(由中性面开始计时)，计算闪光电器的闪光时间、线圈某时刻的受力情况；
(3)有效值：电表的读数及计算电热、电功、电功率及保险丝的熔断电流；
(4)平均值：＝n，计算通过电路横截面的电荷量．
空间中存在竖直方向的匀强磁场，磁场中有一单匝矩形金属线框。情况一：将线框固定在水平面中，取竖直向下为正方向，穿过线框的磁通量随时间的变化情况如图甲所示。情况二：线框绕其中心轴以某一角速度转动，穿过线框的磁通量随时间的变化情况如图乙所示，则（ ）
A．图甲情况中时刻线框中无电流
B．图甲情况下内线框内电流方向不变
C．两种情况下线框产生的感应电流最大值之比为
D．两种情况下线框产生焦耳热的功率之比为
如图所示，长方形线圈有一半处在足够大的匀强磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，G、H为线圈两个边的中点，且均在磁场边界上。以速度v将线圈向右匀速拉进磁场，或以角速度ω将线圈绕GH匀速旋转90°。已知交变电流在一个周期内电流大小的平均值为。则两种情况下线圈所受安培力的冲量大小之比为（ ）
A．1:1 B． C． D．
如图（a）所示是一种振动发电装置，它有一个套在辐向形永久磁铁槽中的半径为0.2m、匝数为30的线圈，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布，其右视图如图（b）。线圈所在位置磁感应强度的大小均为0.1T，线圈的电阻为，线圈两端接有阻值为的小灯泡L，小灯泡电阻视为不变，其他电阻均不计。外力推动线圈框架的端，使线圈沿轴线做往复运动。当线圈速度随时间的变化规律分别如图（c），图（d）（取向右为正，图（c）中速度按正弦规律变化）所示时，下列说法正确的是（ ）
A．两种情况下小灯泡亮度不同
B．线圈按图（d）情况运动产生的电动势恒定不变
C．线圈按图（c）情况运动产生的电动势为
D．线圈按图（c）情况运动时灯泡两端的电压有效值为
如图所示，磁感应强度为的匀强磁场垂直纸面向里，边长为、总电阻为的正方形线框垂直磁场放置，规定图示位置通过线框的磁通量为负值，磁场的下边界过、边的中点，现让线框绕以角速度转动，下列说法正确的是（ ）
A．当线框的磁通量为0时，旋转的角度可能为
B．线框转过角的过程，磁通量的变化量为
C．当线框转过角时，线框的瞬时功率为
D．线框转过角的过程中，平均电流为
某科技小组设计了一种新型的海浪发电装置，其原理图如图甲所示。匝数为、质量为、半径为、总电阻为的圆形线圈通过固定绝缘细杆与漂浮平台连接，发电装置工作时，漂浮平台与线圈始终保持水平，且随着海浪做竖直方向的运动。条形磁铁固定在水底，N极在上，条形磁铁粗细可忽略不计。以条形磁铁底端所在位置为坐标原点，竖直向上为轴正方向建立坐标轴，在条形磁铁上方，沿轴方向的磁场可视为磁感应强度为的恒定匀强磁场，磁场的水平分量可视为沿磁铁中心轴辐向分布且不随发生变化。某次发电时，如图乙所示，漂浮平台速度与时间满足关系，经检测可知，当线圈向上加速或向下减速运动时，穿过线圈的磁通量随坐标的变化满足（为常量），线圈向下加速或向上减速运动时，穿过线圈的磁通量随轴坐标的变化满足，规定竖直向上为正方向，线圈产生的电能通过传输装置供给总阻值为的负载。已知正弦式交流电的感应电动势大小的平均值为最大值的，不计海水对线圈的作用力，求：
(1)时，线圈中电流的方向（俯视观察）；
(2)一个周期内，该装置输出的电能；
(3)在时间内，绝缘细杆对线圈的冲量大小。
【题型四】变压器 远距离输电
1．理想变压器问题分析技巧
(1)根据题意分清变量和不变量；
(2)弄清“谁决定谁”的制约关系．对电压而言，输入决定输出；对电流、电功(率)而言，输出决定输入．
2．输电线路功率损失的计算方法
(1)P损＝P－P′，P为输送的功率，P′为用户所得功率．
(2)P损＝IR线，I线为输电线路上的电流，R线为线路电阻．
(3)P损＝，ΔU为在输电线路上损失的电压，R线为线路电阻．
(4)P损＝ΔU·I线，ΔU为在输电线路上损失的电压，I线为输电线路上的电流．
如图所示，理想变压器原线圈接的交流电，副线圈接定值电阻，变压器的原、副线圈匝数比，二极管，电表均为理想电子元件。则（ ）
A．电压表示数为
B．电流表的示数为1.0A
C．变压器的输入功率为37.5W
D．电流表中电流的频率为12.5Hz
如图所示的理想自耦变压器，在、间接正弦交流电压，滑片置于图示位置，与线圈接触且可转动，滑片置于滑动变阻器的正中间，灯泡L的电阻是定值，下列说法正确的是（ ）
A．变压器此时为升压变压器
B．仅把沿顺时针转动少许，灯泡变暗
C．仅把向下移动少许，的功率一定增大
D．把沿逆时针转动少许，向上移动少许，灯泡变暗
在如图所示的电路中，均为理想电流表，D为理想二极管，是滑动变阻器．已知理想变压器原副线圈匝数比为，定值电阻，．为变压器供电的是一小型发电机，其示意图如图乙，发电机输出电压u随时间t按正弦规律变化如图丙所示．则以下结论正确的是（ ）
A．时，穿过线圈的磁通量为零
B．电流表的示数为
C．电流表的示数为
D．滑动变阻器的滑片向上滑动时，电流表的示数将变小
抽水蓄能是目前技术最为成熟的大容量储能方式，是电力系统安全防御体系的重要组成部分，原理简化如图（a）所示。发电站通过输电线路向电动发电机供电，电路如图（b）所示，输电线路总电阻为，电动发电机内阻为，，，。则理论上电动发电机内阻消耗的电功率为（ ）
A．1000W B．2000W C．20000W D．0.2W
某小型水电站向外输送电能的示意图如图甲所示，发电机的内部原理简化图如图乙所示。图甲中，输电线总电阻为r，升压变压器原、副线圈匝数分别为、。降压变压器原、副线圈匝数分别为、（变压器均为理想变压器）。图乙中，ABCD是面积为S的矩形线圈，线圈共N匝，线圈保持匀速转动，转动周期为T，匀强磁场磁感应强度B。则下列说法正确的是（ ）
A．线圈匀速转动至图乙位置时，线圈的磁通量变化率最大
B．若升压变压器线圈两端电压和用电器额定电压都是220V，需满足
C．升压变压器线圈应当用比线圈更细的导线绕制
D．不计发电机的内阻，发电机EF处电压表的示数大小为
易错点一：概念理解易错
1、电功与电热概念混淆：在非纯电阻电路，如包含电动机、电解槽的电路中，极易将电功与电热概念混为一谈。错误地认为电功总是等于电热，忽略了此类电路中电能除转化为热能外，还会转化为机械能、化学能等其他形式能量。比如在分析电动机工作时，错误地以电热思路计算电动机消耗的总电能，导致对能量转化情况判断失误。
2、交变电流物理量理解偏差：对交变电流的瞬时值、最大值、有效值和平均值区分不清。在计算电功、电功率等关键物理量时，容易选错对应的物理量。例如，在计算交变电流通过电阻产生的热量时，应使用有效值，部分学生却错用最大值或平均值。此外，对周期、频率等基本概念理解不深入，无法从交变电流图象中准确获取这些信息，进而影响后续计算。
3、变压器原理理解不深：对于变压器原副线圈电压、电流和功率关系，仅死记硬背结论，未真正理解原理。在分析变压器动态变化问题，如负载电阻改变、匝数比变化对原副线圈各物理量的影响时，无法从电磁感应原理出发进行合理推理。例如，当副线圈负载电阻增大，错误地认为原线圈输入电流会增大，而没有全面考虑变压器电压比、电流比与匝数比的内在联系，以及功率守恒关系。
易错点二：电路分析易错
1、电路性质判断失误：无法精准判断电路是纯电阻电路还是非纯电阻电路，这对电功、电功率和电热的计算方法选择影响重大。在复杂电路中，含有多种不同元件时，尤其容易误判电路性质。例如，一个电路中同时存在电阻和电动机，若误将其当作纯电阻电路，使用纯电阻电路的电功、电功率公式进行计算，必然得出错误结果。
2、复杂电路分析能力欠缺：面对复杂电路，难以理清各元件之间的串并联关系，也不善于运用等效电阻等方法简化电路。在分析电路动态变化，如滑动变阻器滑片移动引起电路中电流、电压变化时，不能全面考虑各部分电路的相互影响。例如，在一个串联多个电阻和滑动变阻器的电路中，滑片移动时，只关注与滑动变阻器直接相连部分的电流、电压变化，忽视了对整个电路其他部分的影响，导致无法准确分析电功和电功率的变化情况。
3、远距离输电损耗分析错误：在分析远距离输电问题时，对输电线上电流、电压损失和功率损耗之间的关系理解混乱。常出现计算错误，比如在计算功率损耗时，未能正确运用输电电流和输电线电阻的关系；计算电压损失时，没有考虑输电线上电流与电阻的乘积。同时，对于提高输电电压能减少损耗的原理理解浮于表面，在实际问题中无法灵活运用相关知识进行深入分析。
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