备战2025年高考物理(浙江专用)抢分秘籍07电路中能量分析交变电流(四大题型)(学生版+解析)练习

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【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
I=ER1+R2
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
U=E-IR1
有
UI=EI-R1
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
Rmin=EImax-R1=2Ω
理想电压表量程为0~3V，所以，滑动变阻器的最大电阻为
Rmax=UmaxI
Umax=E-IminR1
可得
Imin=0.3A
Rmax=10Ω
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0.3A-0.6A，根据
P=I2R1
可得
Pmin=0.54W
Pmax=2.16W
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 v₀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2v₀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I1=3.2A，根据闭合电路欧姆定律可得
I=ER+r
解得定值电阻R的阻值为
R=E-I1rI1=8-3.2×0.53.2Ω=2Ω
再将S2闭合，稳定后电流表示数为I2=4A，此时电动机M和定值电阻R并联，两者电压相等，根据闭合电路欧姆定律，有
E=U+Ir
解得两者的电压为
UM=UR=E-I2r=8-4×0.5V=6V
通过定值电阻的电流为
IR=URR=62A=3A
通过电动机的电流为
IM=I2-IR=1A
因电动机为非纯电阻电路，则电动机的绕线电阻小于UMIM=6Ω，电动机的输出功率小于UMIM=6W，故AB错误；
C．闭合开关S、S1时，定值电阻 R 消耗的功率为
PR=I12R=20.48W
再将S2闭合，稳定后定值电阻 R 消耗的功率为
P'R=IR2R=18W
定值电阻 R 消耗的功率的变化为
ΔPR=P'R-PR=-2.48W
因此定值电阻 R 消耗的功率减小2.48W，故C错误；
D．设电子从P板以速度2v₀垂直于极板射出，运动的距离为x，根据动能定理可得
-eE⋅d2=0-12mv02
-eE'x=0-12m2v02
由于极板间电压减小，则电场强度减小，联立解得
x>2d>d
因此让电子从P板以速度2v₀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6.5ΩB．输出功率为12.5W
C．内耗功率为0.22WD．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
U=E-Ir
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
r=3.6-2.50.2Ω=5.5Ω
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
P=2.5×0.2W=0.5W
B错误；
C．内阻消耗的功率为
Pr=EI-UI=3.6×0.2-2.5×0.2W=0.22W
C正确；
D．电池的效率为
η=2.53.6×100%=69.4%
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0.2A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2Ω
B．该电路中电源的电动势为3.4V
C．此电路中，电动机的最大输出功率为0.9W
D．若电动机能转动，需要调节滑动变阻器阻值小于12Ω
【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
rM=0.8-Ω=4Ω
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
E=3.6V
r=2Ω
选项B错误；
C．此电路中，电动机的最大输出功率为
P=IU1-I2rM=3×0.3-0.32×4=0.54W
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
E=U1+I(R+r)
解得
R=12Ω
即若电动机能转动，需要调节滑动变阻器阻值小于12Ω，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)＝eq \f(E2,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＝eq \f(E2R,R＋r2)＝eq \f(E2,\f(R－r2,R)＋4r).
(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＝eq \f(E2,4r).
②当R>r时，随着R的增大输出功率越来越小．
③当R