《2022届高三物理二轮重难点突破（北京专用）》专题09 电路知识综合应用（解析版）

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高三专题复习 09：电路知识综合应用
1. 含变压器电路
交变电流特点和描述
含义 关系 适用情况
瞬时值 某时刻的值
从中性面开始计时：
e＝Emsinωt
线圈某时刻的受力情况
峰值 最大的瞬间值 Em＝NBSω 电容器的击穿电压
有效值
跟交流电流的热效应
等效的恒定电流
正弦交流电：
Em=E有
√
2
①与电流热效应有关的量
②电压表、电流表读数
③电器“铭牌”上示数
④保险丝的熔断电流
平均值
交变电流图像中图线与时间
轴所夹面积与时间的比值
E=N∆ Φ
∆ t =Bl v
通过电路横截面的电荷量
理想变压器
①　原副线圈磁通量变化率相等，电压与匝数成正比，U1：U2＝n1：n2．
②　忽略能量损失（铁损、铜损、磁漏），原副线圈功率相等，P1＝P2．
③　只有一组原线圈和一组副线圈时，原副线圈电流与匝数成反比，I1：I2＝n2：n1．
④　原线圈电压决定副线圈电压，副线圈负载决定变压器功率和电流（副线圈电流影响原线圈电流）．
【例1】 如图所示，图中的变压器为理想变压器，原线圈匝数 n1与副线圈匝数 n2之比为 10:1，电动机的内
阻r＝2Ω，与 R＝8Ω 的电阻串联接在副线圈上，已知发电机线圈面积为
√
2
20 m2
，共 800 匝，发电机线圈的
电阻不计，线圈在 B＝
2
πT
的匀强磁场中绕 OO’以转速 n＝600r/min 匀速转动，在合上开关 S后电动机正常
工作时，电压表的示数为 100V．则下列说法正确的是（ ）
A. 发电机中电流的最大值为
7.5
√
2A
B. 发电机中电流的最大值为
0.75
√
2A
C. 电动机正常工作时的输出功率为 637.5W
D. 电动机正常工作时的输出功率为 750W
【答案】BC
【考点】正弦交流电，变压器
【解析】本题考察交变电和变压器分析，注意电表示数为有效值，而电动机参数需根据非纯电阻电路能量
关系求解：
A、B项：发电机的电动势最大值为 Em＝NBSω＝
，即原线圈输入电压有效值 U1＝1600V，根据
U1：U2＝n1：n2，副线圈电压 U2＝160V，根据串联电路电压关系可知 U2－UV＝I2R，解得副线圈电流有效
值I2＝7.5A，即最大值 I2m＝
7.5
√
2A
，根据 I1：I2＝n2：n1，得发电机中电流最大值为
0.75
√
2A
，A错误、
B正确；
C、D项：交流电中功率问题应当用四值中的有效值分析，因此电动机的输入功率 P＝UVI2＝750W，热功
率Pr＝I22r＝112.5W，故输出功率 P出＝P－Pr＝637.5W，故 C正确，D错误．故选 BC．
【例2】 如图所示，理想变压器原线圈接在 u＝Umsin(ωt＋φ)的交流电源上，副线圈接三个阻值相同的电阻
R，不计电表内电阻影响．闭合开关 S后（ ）
A. 电流表 A2的示数减小
B. 电压表 V1的示数减小
C. 电压表 V2的示数不变
D. 电流表 A1的示数不变
【答案】A
【考点】交变电、变压器、电路分析
【解析】在分析含变压器电路中各物理量变化时，需注意电压电流的决定关系：原线圈电压决定副线圈电
压，副线圈负载决定副线圈电流，从而影响原线圈电流：
ABC 选项：变压器原线电压决定副线圈电压，U1：U2＝n1：n2，U1、n1、n2不变，即电压表 V1示数不变．
开关闭合后，电压表 V2测并联部分的电压，示数为
1
3
U2，电流表 A2测1条并联支路的电流，所以电流表
A2示数为
U2
3R
，所以电压表 V2示数减小，电流表 A2示数减小，故 A正确，B、C错误；
D选项：开关 S闭合前，副线圈负载为两个电阻串联，电压表 V2测其中一个电阻电压，示数为
1
2
U2．开关
S闭合后，副线圈负载为两个电阻并联后跟另一个电阻串联，总阻值减小，所以副线圈总电流增大，变压
器副线圈电流决定原线圈电流，n1、n2不变，所以原线圈电流增大，即电流表 A1示数变大，D错误；故选
A．
2. 含电容电路
电容
电容器所带电荷量（Q：一个极板上所带电荷量的绝对值）与两板间的电势差（ U）之比叫做电容，
即：
C=Q
U=εs
4πkd
．电容是电容器自身性质，与电荷量、电压无关．
电容的单位是法拉（F），常用单位 1F＝1×106μF＝1×1012pF．
电容器充放电
电容器充电过程，电流减小、流向电容器正极，电荷量 Q和电压 U均增大，储存的电场能增大；
电容器放电过程，电流减小、由电容器正极流出，电荷量 Q和电压 U均减小，储存的电场能减小；
充、放电的快慢受回路中电阻影响，电阻越大，充、放电所有时间约长．
电容器的能量
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