内容正文:
专题十三 交变电流 传感器
考点1 交变电流的产生和描述
◆交流电的产生
1.(2024山东卷,8)如图甲所示,在-d≤x
≤d,-d≤y≤d的区域中存在垂直Oxy 平
面向里、磁感应强度大小为B 的匀强磁场
(用阴影表示磁场的区域),边长为2d的正
方形线圈与磁场边界重合.线圈以y轴为转
轴匀速转动时,线圈中产生的交变电动势如
图乙所示.若仅磁场的区域发生了变化,线
圈中产生的电动势变为图丙所示实线部分,
则变化后磁场的区域可能为 ( )
2.(2024 新课标卷,
20)电动汽车制动时
可利用 车 轮 转 动 将
其动能 转 换 成 电 能
储存起来.车轮转动
时带动 磁 极 绕 固 定
的线圈旋转,在线圈中产生电流.磁极匀速
转动的某瞬间,磁场方向恰与线圈平面垂
直,如图所示.将两磁极间的磁场视为匀强
磁场,则磁极再转过90°时,线圈中 ( )
A.电流最小
B.电流最大
C.电流方向由P 指向Q
D.电流方向由Q 指向P
3.(2022浙江1月,9,3分)如图所示,甲图是一
种手摇发电机及用细短铁丝显示的磁场分布
情况.摇动手柄可使对称固定在转轴上的矩形
线圈转动;乙图是另一种手摇发电机及磁场分
布情况,皮带轮带动固定在转轴两侧的两个线
圈转动.下列说法正确的是 ( )
A.甲图中线圈转动区域磁场可视为匀强
磁场
B.乙图中线圈转动区域磁场可视为匀强
磁场
C.甲图中线圈转动时产生的电流是正弦交
流电
D.乙图中线圈匀速转动时产生的电流是正
弦交流电
521
专题十三 交变电流 传感器
4.(2022广东卷,4,4分)
如图是简化的某种旋转磁
极式发电机原理图,定子
是仅 匝 数n 不 同 的 两 线
圈,n1>n2,二者轴线在同
一平面内且相互垂直,两线圈到其轴线交点
O的距离相等,且均连接阻值为R 的电阻,
转子是中心在O 点的条形磁铁,绕O 点在
该平面内匀速转动时,两线圈输出正弦式交
变电流.不计线圈电阻、自感及两线圈间的
相互影响,下列说法正确的是 ( )
A.两线圈产生的电动势的有效值相等
B.两线圈产生的交变电流频率相等
C.两线圈产生的电动势同时达到最大值
D.两电阻消耗的电功率相等
◆交流电四值
5.(2024河北卷,4)R1、R2 为两个完全相同
的定值电阻,R1 两端的电压随时间周期性
变化的规律如图1所示(三角形脉冲交流电
压的峰值是有效值的 3倍),R2 两端的电压
随时间按正弦规律变化如图2所示,则两电
阻在一个周期T 内产生的热量之比Q1∶Q2
为 ( )
A.2∶3 B.4∶3
C.2∶ 3 D.5∶4
6.(2024湖北卷,5)在如图
所示电路中接入正弦交流
电,灯泡 L1 的电阻是灯泡
L2 的2倍.假设两个二极管
正向电阻为0、反向电阻无穷大.闭合开关
S,灯泡L1、L2 的电功率之比P1∶P2 为
( )
A.2∶1 B.1∶1
C.1∶2 D.1∶4
7.(2023湖南卷,9)
(多选)某同学自制
了一个手摇交流发
电机,如图所示.大
轮与小轮通过皮带
传动(皮带不打滑),
半径之比为4∶1,小轮与线圈固定在同一
转轴上,线圈是由漆包线绕制而成的边长为
L的正方形,共n匝,总阻值为R.磁体间磁
场可视为磁感应强度大小为 B 的匀强磁
场.大轮以角速度ω匀速转动,带动小轮及
线圈绕转轴转动,转轴与磁场方向垂直.线
圈通过导线、滑环和电刷连接一个阻值恒为
R 的灯泡.假设发电时灯泡能发光且工作在
额定电压以内,下列说法正确的是 ( )
A.线圈转动的角速度为4ω
B.灯泡两端电压有效值为3 2nBL2ω
C.若用总长为原来两倍的相同漆包线重新
绕制成边长仍为L 的多匝正方形线圈,
则灯泡两端电压有效值为4 2nBL
2ω
3
D.若仅将小轮半径变为原来的两倍,则灯
泡变得更亮
8.(2021辽宁卷,5,4分)
如图所示,N 匝正方形
闭合金属线圈abcd 的
边长为L,线圈处于磁
感应强度大小为B的匀
强磁场中,绕着与磁场垂直且与线圈共面的轴
OO′以角速度ω匀速转动,ab边距轴L4.
线圈中
感应电动势的有效值为 ( )
A.NBL2ω B.22NBL
2ω
C.12NBL
2ω D.24NBL
2ω
9.(2021浙江6月,5,3
分)如图所示,虚线是
正弦交流电的图像,实
线是另一交流电的图
像,它们的周期T 和最
621
最新真题分类特训物理
大值Um 相同,则实线所对应的交流电的有
效值U 满足 ( )
A.U=
Um
2 B.U=
2Um
2
C.U>
2Um
2 D.U<
2Um
2
10.(2020海南卷,3,3分)图甲、乙分别表示
两种电流的波形,其中图乙所示电流按正
弦规律变化,分别用I1 和I2 表示甲和乙两
电流的有效值,则 ( )
A.I1∶I2=2∶1 B.I1∶I2=1∶2
C.I1∶I2=1∶ 2 D.I1∶I2= 2∶1
11.(2021 江苏卷,12,8
分)贯彻新发展理念,我
国风力发电发展迅猛,
2020年我国风力发电量
高达4000亿千瓦时.某种风力发电机的
原理如图所示,发电机的线圈固定,磁体
在叶片驱动下绕线圈对称轴转动,已知磁
体间的磁场为匀强磁场,磁感应强度的大
小为0.20T,线圈的匝数为100、面积为
0.5m2、电阻为0.6Ω,若磁体转动的角速
度为90rad/s,线圈中产生的感应电流为
50A.求:
(1)线圈中感应电动势的有效值E;
(2)线圈的输出功率P.
◆交流电各参量
12.(2021北京卷,5,3分)一正弦式交变电
流的i-t图像如图所示.下列说法正确的
是 ( )
A.在t=04s时电流改变方向
B.该交变电流的周期为05s
C.该交变电流的表达式为i=2cos5πt(A)
D.该交变电流的有效值为 22 A
考点2 远距离输电
1.(2021山东卷,9,4分)(多选)输电能耗
演示电路如图所示.左侧变压器原、副线
圈匝数比为1∶3,输入电压为7.5V 的
正弦交流电.连接两理想变压器的导线总
电阻为r,负载 R 的阻值为10Ω.开关 S
接1时,右侧变压器原、副线圈匝数比为
2∶1,R 上的功率为10 W;接2时,匝数
比为1∶2,R 上的功率为 P.以下判断正
确的是 ( )
A.r=10Ω B.r=5Ω
C.P=45W D.P=22.5W
2.(2020全国Ⅱ卷,19,6分)(多选)特高压
输电可使输送中的电能损耗和电压损失
大幅降低.我国已成功掌握并实际应用了
特 高 压 输 电 技 术.假 设 从 A 处 采 用
721
专题十三 交变电流 传感器
550kV的超高压向 B 处输电,输电线上
损耗的电功率为 ΔP,到达B 处时电压下
降了 ΔU.在保持 A 处输送的电功率和输
电线电阻都不变的条件下,改用1100kV
特高压输电,输电线上损耗的电功率变为
ΔP′,到达 B 处时电压下降了 ΔU′.不考
虑其他因素的影响,则 ( )
A.ΔP′=14ΔP B.ΔP′=
1
2ΔP
C.ΔU′=14ΔU D.ΔU′=
1
2ΔU
3.(2020浙江7月,11,3分)如图所示,某小
型水电站发电机的输出功率P=100kW,
发电机的电压U1=250V,经变压器升压后
向远处输电,输电线总电阻R线 =8Ω,在用
户端用降压变压器把电压降为U4=220V.
已知输电线上损失的功率P线 =5kW,假设
两个变压器均是理想变压器,下列说法正确
的是 ( )
A.发电机输出的电流I1=40A
B.输电线上的电流I线=625A
C.降压变压器的匝数比n3∶n4=190∶11
D.用户得到的电流I4=455A
考点3 理想变压器原、副线圈关系及其动态分析
◆参数关系
1.(2021河北卷,8,6分)(多选)如图,发电
机的矩形线圈长为2L、宽为L,匝数为 N,
放置在磁感应强度大小为 B 的匀强磁场
中.理想变压器的原、副线圈匝数分别为n0、
n1 和n2,两个副线圈分别接有电阻 R1 和
R2.当发电机线圈以角速度ω匀速转动时,
理想电流表读数为I.不计线圈电阻,下列
说法正确的是 ( )
A.通过电阻R2 的电流为
n1I
n2
B.电阻R2 两端的电压为
n2IR1
n1
C.n0 与n1 的比值为
2NBL2ω
IR1
D.发电机的功率为
2NBL2ωI(n1+n2)
n0
2.(2021广东卷,7,4分)某同学设计了一个
充电装置,如图所示.假设永磁铁的往复运
动在螺线管中产生近似正弦式交流电,周期
为0.2s,电压最大值为0.05V.理想变压
器原线圈接螺线管,副线圈接充电电路,原、
副线圈匝数比为1∶60.下列说法正确的是
( )
A.交流电的频率为10Hz
B.副线圈两端电压最大值为3V
C.变压器输入电压与永磁铁磁场强弱无关
D.充电电路的输入功率大于变压器的输入
功率
3.(2021重庆卷,6,4分)某电动牙刷的充电
装置含有变压器,用正弦交流电给此电动牙
刷充电时,原线圈两端的电压为220V,副
线圈两端的电压为4.4V,副线圈的电流为
1.0A,若将该变压器视为理想变压器,则
( )
A.原、副线圈匝数之比为25∶1
B.原线圈的电流为0.02A
C.副线圈两端的电压最大值为5V
D.原、副线圈的功率之比为50∶1
4.(2020全国Ⅲ卷,20,6分)(多选)在图(a)
所示的交流电路中,电源电压的有效值为
220V,理想变压器原、副线圈的匝数比为
10∶1,R1、R2、R3 均为固定电阻,R2=10Ω,
821
最新真题分类特训物理
R3=20Ω,各电表均为理想电表.已知电阻
R2 中电流i2 随时间t变化的正弦曲线如图(b)
所示.下列说法正确的是 ( )
A.所用交流电的频率为50Hz
B.电压表的示数为100V
C.电流表的示数为1.0A
D.变压器传输的电功率为15.0W
◆变负载问题
5.(2024湖南卷,6)根据国家能源局统计,截
止到2023年9月,我国风电装机4亿千瓦,
连续13年居世界第一位,湖南在国内风电
设备制造领域居于领先地位.某实验小组模拟
风力发电厂输电网络供电的装置如图所示.已
知发电机转子以角速度ω匀速转动,升、降压
变压器均为理想变压器,输电线路上的总电阻
可简化为一个定值电阻R0.当用户端接一个定
值电阻R时,R0 上消耗的功率为P.不计其余
电阻,下列说法正确的是 ( )
A.风速增加,若转子角速度增加一倍,则R0
上消耗的功率为4P
B.输电线路距离增加,若 R0 阻值增加一
倍,则R0 上消耗的功率为4P
C.若升压变压器的副线圈匝数增加一倍,
则R0 上消耗的功率为8P
D.若在用户端再并联一个完全相同的电阻
R,则R0 上消耗的功率为6P
6.(2024全国甲卷,19)
如图,理想变压器的副
线圈接入电路的匝数可
通过滑动触头 T 调节,
副线圈回路接有滑动变阻器 R、定值电阻
R0 和R1、开关S.S处于闭合状态,在原线
圈电压U0 不变的情况下,为提高R1 的热
功率,可以 ( )
A.保持T 不动,滑动变阻器R 的滑片向f
端滑动
B.将T 向b 端移动,滑动变阻器R 的滑片
位置不变
C.将T 向a 端移动,滑动变阻器R 的滑片
向f 端滑动
D.将T 向b 端移动,滑动变阻器R 的滑片
向e端滑动
7.(2021福建卷,3,4分)某住宅小区变压器
给住户供电的电路示意图如图所示,图中R
为输电线的总电阻.若变压器视为理想变压
器,所有电表均视为理想电表,不考虑变压
器的输入电压随负载的变化,则当住户使用
的用电器增加时,图中各电表的示数变化情
况是 ( )
A.A1 增大,V2 不变,V3 增大
B.A1 增大,V2 减小,V3 增大
C.A2 增大,V2 增大,V3 减小
D.A2 增大,V2 不变,V3 减小
◆变匝数比问题
8.(2023山东卷,7)某节能储能输电网络如
图所示,发电机的输出电压U1=250V,输
出功率500kW.降压变压器的匝数比n3∶
n4=50∶1,输电线总电阻R=62.5Ω.其余
线路电阻不计,用户端电压U4=220V,功
率88kW,所有变压器均为理想变压器.下
列说法正确的是 ( )
A.发电机的输出电流为368A
B.输电线上损失的功率为4.8kW
C.输送给储能站的功率为408kW
D.升压变压器的匝数比n1∶n2=1∶44
921
专题十三 交变电流 传感器
9.(2022 山东卷,4,3
分)如 图 所 示 的 变 压
器,输入电压为220V,
可输出12V、18V、30V
电压,匝数为n1 的原线
圈中电压随时间变化为u=Umcos(100πt).单
匝线圈绕过铁芯连接交流电压表,电压表的示
数为0.1V.将阻值为120Ω的电阻R 接在
BC两端时,功率为12W.下列说法正确的是
( )
A.n1 为1100匝,Um 为220V
B.BC间线圈匝数为120匝,流过R 的电流
为1.4A
C.若将R 接在AB 两端,R 两端的电压为
18V,频率为100Hz
D.若将R 接在AC 两端,流过R 的电流为
2.5A,周期为0.02s
10.(2022湖南卷,6,4
分)如图,理想变压
器原、副线圈总匝数
相同,滑动触头P1 初
始位置在副线圈正中
间,输入端接入电压有效值恒定的交变电源.
定值电阻R1 的阻值为R,滑动变阻器R2 的
最大阻值为9R,滑片P2 初始位置在最右端.
理想电压表 的示数为U,理想电流表 的
示数为I.下列说法正确的是 ( )
A.保持P1 位置不变,P2 向左缓慢滑动的
过程中,I减小,U 不变
B.保持P1 位置不变,P2 向左缓慢滑动的
过程中,R1 消耗的功率增大
C.保持P2 位置不变,P1 向下缓慢滑动的
过程中,I减小,U 增大
D.保持P2 位置不变,P1 向下缓慢滑动的
过程中,R1 消耗的功率减小
◆与传感器有关的实验
11.(2023湖南卷,12)(9分)某探究小组利
用半导体薄膜压力传感器等元件设计了一
个测量微小压力的装置,其电路如图(a)所
示,R1、R2、R3 为电阻箱,RF 为半导体薄膜
压力传感器,C、D 间连接电压传感器(内
阻无穷大).
(1)先用欧姆表“×100”挡粗测RF 的阻值,示
数如图(b)所示,对应的读数是 Ω;
(2)适当调节R1、R2、R3,使电压传感器示数
为0,此时,RF 的阻值为 (用R1、R2、
R3 表示);
(3)依次将0.5g的标准砝码加载到压力
传感器上(压力传感器上所受压力大小等
于砝码重力大小),读出电压传感器示数
U,所测数据如下表所示:
次数 1 2 3 4 5 6
砝码质
量m/g
0.00.51.01.52.02.5
电压U/mV 0 57 115168220280
根据表中数据在图(c)上描点,绘制UGm
关系图线:
(4)完成前面三步的实验工作后,该测量微
小压力的装置即可投入使用.在半导体薄膜
压力传感器上施加微小压力F0,电压传感器
示数为200mV,则F0 大小是 N(重
力加速度取9.8m/s2,保留2位有效数字);
(5)若在步骤(4)中换用非理想毫伏表测量
C、D 间电压,在半导体薄膜压力传感器上
施加微小压力F1,此时非理想毫伏表读数
为200mV,则F1 F0(填“>”“=”
或“<”).
031
最新真题分类特训物理
6.解析:(1)a导体棒在运动过程中重力沿斜面的分力和a
棒的安培力相等时做匀速运动,由法拉第电磁感应定律
可得E=BLv0,
有闭 合 电 路 欧 姆 定 律 及 安 培 力 公 式 可 得 I=
E
2R
,F=BIL,
a棒受力平衡可得mgsinθ=BIL,
联立解得v0=
2mgRsinθ
B2L2
,
(2)由右手定则可知导体棒b中电流向里,b棒沿斜面向
下的安培力,此时电路中电流不变,则 b棒牛顿第二定
律可得mgsinθ+BIL=ma,
解得a0=2gsinθ,
(3)释放b棒后a棒受到沿斜面向上的安培力,在到达共
速时对a棒动量定理mgsinθt0-BILt0=mv-mv0,
b棒受到向下的安培力,对b棒动量定理
mgsinθt0+BILt0=mv,
联立解得v=gsinθt0+
mgRsinθ
B2L2
,
此过程流过b棒的电荷量为q,则有q=It0,
由法 拉 第 电 磁 感 应 定 律 可 得 I=
E
2R=
1
2R×
BLΔx
t0
=BLΔx2Rt0
,
联立b棒动量定理可得 Δx=2m
2gR2sinθ
B4L4
.
答案:(1)v0=
2mgRsinθ
B2L2
(2)a0=2gsinθ
(3)v=gsinθt0+
mgRsinθ
B2L2
,
Δx=2m
2gR2sinθ
B4L4
7.解析:(1)细金属杆 M 以初速度v0 向右刚进入磁场时,
产生的动生电动势为E=BLv0,
电流方向为a→b,电流的大小为I=E2R
,
则所受的安培力大小为F=BIL=B
2L2v0
2R
,
安培力的方向由左手定则可知水平向左;
(2)①金属杆 N 在磁场内运动过程中,由动量定理有
BILΔt=mv03-0
,
且q=IΔt,
联立解得通过回路的电荷量为q=
mv0
3BL
,
②设两杆在磁场中相对靠近的位移为 Δx,有I=
E
2R
,
E=BL
Δx
Δt
,
整理可得q=BL
Δx
2R
,
联立可得 Δx=2mv0R
3B2L2
,
若两杆在磁场内刚好相撞,N 到ab的最小距离为
x=Δx=2mv0R
3B2L2
.
(3)两杆出磁场后在平行光滑长直金属导轨上运动,若
N 到cd 的距离与第(2)问初始时刻的相同、到ab的距离
为kx(k>1),则 N 到ab 边的速度大小恒为v03
,根据动
量守恒定律可知mv0=mv1+m
v0
3
,
解得 N 出磁场时,M 的速度大小为v1=
2
3v0
,
由题意可知,此时 M 到cd 边的距离为s=(k-1)x,
若要保证 M 出磁场后不与N 相撞,则有两种临界情况:
①M 减速到v03
时出磁场,速度刚好等于 N 的速度,一定
不与 N 相撞,对 M 根据动量定理有BI1LΔt1=
m23v0-m
v0
3
,q1=I1Δt1=
BL(k-1)x
2R
,
联立解得k=2,
②M 运动到cd 边时,恰好减速到零,则对 M 由动量定理
有BI2LΔt2=m
v0
3-0
,
同理解得k=3,
综上所述,M 出磁场后不与N 相撞条件下k 的取值范围
为2≤k<3.
答案:(1)F=B
2L2v0
2R
,方向水平向左 (2)①q=
mv0
3BL
②x=2mv0R
3B2L2
(3)2≤k<3
专题十三 交变电流 传感器
考点1 交变电流的产生和描述
1.C 根据题意可知,磁场区域变化前线圈产生的感应电
动势为e=Esinωt,
由题图丙可知,磁场区域变化后,当Esinωt= 3E2
时,线
圈的侧边开始切割磁感线,即当线圈旋转 π
3
时开始切割
磁感线,由几何关系可知磁场区域平行于x轴的边长变
为d′=2dcos π3=d
,C正确.
2.BD 如题图开始线圈处于中性面位置,当磁极再转过
90°时,此时穿过线圈的磁通量为0,故可知电流最大;在
磁极转动的过程中,穿过线圈的磁通量在减小,根据楞
次定律可知,此时感应电流方向由Q 指向P.
3.A 本题考查磁场、交变电流.题图甲中细短铁丝显示的
磁场分布均匀,则线圈转动区域磁场可视为匀强磁场,A
正确;题图乙中细短铁丝显示的磁场分布不均匀,则线
圈转动区域磁场不能视为匀强磁场,B错误;根据发电机
原理可知题图甲中线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的转
轴匀速转动时才能产生正弦交流电,C错误;题图乙中是
非匀强磁场,则线圈匀速转动时不能产生正弦交流电,D
错误.
4.B AD.根据E=nΔΦΔt
,两线圈中磁通量的变化率相等,
但是匝数不等,则产生的感应电动势最大值不相等,有
效值也不相等,根据P=U
2
R
,可知,两电阻的电功率也不
相等,选项 AD 错误;B.因两线圈放在同一个旋转磁铁
的旁边,则两线圈产生的交流电的频率相等,选项 B正
确;C.当磁铁的磁极到达线圈附近时,磁通量变化率最
大,感应电动势最大,可知两线圈产生的感应电动势不
可能同时达到最大值,选项 C错误;故选B.
532
详解详析
5.B 设R1、R2 的阻值均为R,根据题中所给信息,结合题
图图像可得Q1=
U0
3
æ
è
ç
ö
ø
÷
2
R
T
2 +
U20
R
T
2 =
2U20
3RT
,Q2=
U0
2
æ
è
ç
ö
ø
÷
2
R T=
U20
2RT
,则Q1
Q2
=43
,B正确.
6.C 两个二极管正向电阻为0,反向电阻无穷大,二极管
导通则短路并联的灯泡,此时另一个灯泡与电源串联,
根据电路图可知在一个完整的周期内,两个灯泡有电流
通过的时间相等都为半个周期,电压有效值相等,根据P
=U
2
R
,可知P1∶P2=RL2∶RL1=1∶2.
7.AC A.大轮和小轮通过皮带传动,线速度相等,小轮和
线圈同轴转动,角速度相等,根据v=ωr,
根据题意可知大轮与小轮半径之比为4∶1,则小轮转动
的角速度为4ω,线圈转动的角速度为4ω,A 正确;B.线
圈产生感应电动势的最大值Emax=nBS4ω,
又S=L2,
联立可得Emax=4nBL2ω,
则线圈产生感应电动势的有效值E=Emax
2
=2 2nBL2ω,
根据串联电路分压原理可知灯泡两端电压有效值为U=
RE
R+R= 2nBL
2ω,B错误;C.若用总长为原来两倍的相
同漆包线重新绕制成边长仍为L 的多匝正方形线圈,则
线圈的匝数变为原来的2倍,线圈产生感应电动势的最
大值Emax=8nBL2ω,
此 时 线 圈 产 生 感 应 电 动 势 的 有 效 值 E′ = Emax′
2
=4 2nBL2ω,
根据电阻定律R′=ρ
l
S′
,
可知线圈电阻变为原来的2倍,即为2R,根据串联电路
分压原 理 可 得 灯 泡 两 端 电 压 有 效 值 U′= RE′R+2R=
4 2nBL2ω
3
,C正确;D.若 仅 将 小 轮 半 径 变 为 原 来 的 两
倍,根据v=ωr可知小轮和线圈的角速度变小,根据 E
=nBSω
2
,
可知线圈产生的感应电动势有效值变小,则灯泡变暗,D
错误.故选 AC.
8.B 交流电的最大值和两条边到转轴的距离无关,为
Em=NBSω=NBωL2,因此有效值为
E=Em
2
= 22NBωL
2,故选B.
9.D 因虚线是正弦交流电的图像,则该交流电的有效值
为U有效值 =
Um
2
=
2Um
2
由图可知,在任意时刻,实线所代表的交流电的瞬时值
都不大于虚线表示的正弦交流电的瞬时值,则实线所代
表的交流电的有效值小于虚线表示的正弦交流电的有
效值,则U< 2Um2
故选 D.
10.D 本题考查交流电有效值的计算.对题图甲,根据交
流电有效值 的 定 义 有 Q=I20Rt+(-I0)2R(T-t)=
I20RT=I21RT,故题图甲的电流有效值I1=I0;题图乙
为正弦式交流电,故其有效值I2=
I0
2
,故I1∶I2= 2∶
1,故选项 D正确,选项 A、B、C错误.
11.解析:(1)电动势的最大值Em=NBSω,
有效值E=Em
2
,解得E=NBSω
2
,
代入数据得E=6.4×102V.
(2)输出电压U=E-Ir,
输出功率P=IU,
解得P=I(E-Ir),
代入数据得P=3.1×104W.
答案:(1)E=6.4×102V;(2)P=3.1×104W
12.C A.由图可知t=04s时电流为正方向最大,电流方
向没有发生变化,故 A 错误;B.由题图可知,该交变电
流的周期为T=04s,故 B错误;C.由题图可知,电流
的最大值为Im=2A,角速度为ω=
2π
T=5πrad
/s,
故该交变电流的表达式为
I=Imcosωt=2cos5πt(A),
故 C正确;D.该交变电流的有效值为I=Im
2
= 2A,
故 D错误.故选 C.
考点2 远距离输电
1.BD 当开关S接1时,左侧变压器次级电压
U2=3×7.5V=22.5V
电阻R 上的电压,即右侧变压器的次级电压满足U
2
4
R =
P′,U4= P′R=10V
电流I4=
U4
R =1A
则右侧变压器初级电压
U3=
2
1×10V=20V
电流I3=
1
2×1A=0.5A
则r=U2-U3I3
=5Ω
当开关S接2时,设输电电流为I,则右侧变压器的次级
电流为05I;右侧变压两边电压关系可知
U2-Ir
n3
=0.5IRn4
解得I=3A
则R 上的功率
P=(0.5I)2R=22.5W,故选B、D.
2.AD 输电线上损失的功率 ΔP=(PU
)2r,损失的电压
ΔU=PU
r,当输送电压变为原来的2倍,损失的功率变
为原来的1
4
,即 ΔP′= 14ΔP
,损失的电压变为原来的
1
2
,即 ΔU′=12ΔU
故选 A、D.
632
最新真题分类特训物理
3.C A.根据电功率公式P=UI,发电机输出电流I1=
P
U1
=400A,A错误;B.输电线上损失功率5kW,由P损 =
I2线 R线 ,可得I线 =
P损
R线 =25A
,故 B错误;C.根据理想
变压 器 电 流 与 线 圈 匝 数 成 反 比 关 系,可 得I线
I4
=
n4
n3
=
5000
8 A
95000
220 A
=11190
,C正确;D.用户得到的功率为95kW,用
户得到的电流I4=
95000W
220V ≈432A
,D错误.故选 C.
考点3 理想变压器原、
副线圈关系及其动态分析
1.BC AB.由题知理想电流表读数为I,则根据欧姆定律
U1=IR1
根据变压器电压与匝数的关系有
n0
n1
=
U0
U1
,n0
n2
=
U0
U2
代入数据有U0=
n0
n1
IR1,U2=
n2
n1
IR1
再由欧姆定律有U2=I2R2
可计算出I2=
n2R1
n1R2
I
综上可知,A错误,B正确;
C.由于矩形线圈产生的交变电流直接输入原线圈,则有
Emax=NB2L2ω,U0=
Emax
2
= 2NBL2ω
由选项 AB知U0=
n0
n1
IR1
则
n0
n1
= 2NBL
2ω
IR1
,C正确;
D.由于变压器为理想变压器则有P0=P1+P2=U1I+
U2I2=I2R1+U2I2
联立解得
P0=
2NBL2ωI
n0
n21R2+n22R1
n1R2( )
由于矩形线圈产生的交变电流直接输入原线圈,则发电
机的功率为P0,D错误.故选B、C.
2.B A.周期是T=0.2s,频率是f=1T =5Hz
,故 A 错
误;B.由理想变压器原理可知
U1
U2
=
n1
n2
,解得副线两端的
最大电压为U2=
n2
n1
U1=3V 故 B正确;C.根据法拉第
电磁感应定律可知,永磁铁磁场越强,线圈中产生的感
应电动势越大,变压器的输入电压会越大,故 C错误;D.
由理想变压器原理可知,充电电路的输入功率等于变压
器的输入功率,故 D错误.故选B.
3.B 本题考查理想变压器.由理想变压器原、副线圈匝数
与电压的关系有
n1
n2
=
U1
U2
=501
,A 错误;由原、副线圈匝
数与电流的关系
I1
I2
=
n2
n1
可知,原线圈的电流I1=0.02
A,B正确;由 正 弦 式 交 流 电 有 效 值 和 最 大 值 的 关 系 可
得,U2max= 2U2=4.4 2V,C错误;理想变压器没有磁
损,输入功率等于输出功率,所以原、副线圈的功率之比
为1∶1,D错误.
4.AD A.交 流 电 的 频 率 为 f= 1T =
1
0.02s=50 Hz
,
A正确;B.通过R2 电流的有效值为I=
2A
2
=1A,R2
两端即副线圈两端的电压,根据欧姆定律可知U2=IR2
=1×10V=10V,根据理想变压器的电压规律
U1
U2
=
n1
n2
可知原线圈的电压U1=
n1
n2
U2=10×10V=100V,电阻
R1 两端分压即为电压表示数,即UV=U0-U1=220V
-100V=120V,B错误;C.电流表的示数为IA=
U2
R3
=
10
20A=0.5A
,C错误;D.副线圈中流过的总电流为I2=
I+IA=1A+0.5A=1.5A,变压器原副线圈传输的功率
为P=I2U2=15.0W.D正确.故选 A、D.
5.A 如图所示画出降压变
压器的等效电路图,设降
压变压器原、副线圈的匝
数比为k∶1(k>1),则输
电 线 路 上 的 电 流 I2 =
U2
R0+k2R
,转 子 在 磁 场 中
转动时产生的电动势e=
NBSωsinωt,当转子角速度增加一倍时,则升压变压器
原、副线圈两端电压都增加一倍,则输电线路上的电流
变为I′2=2I2,R0 上消耗的功率 P1=I′22R0=4I22R0=
4P,A正确;同理,当升压变压器的副线圈匝数增加一倍
时,副线圈两端电压增加一倍,输电线上的电流也增加
一倍,R0 上消耗的功率P2=P1=4P,C错误;若R0 阻值
增加一倍,输电线路上的电流I″2=
U2
2R0+k2R
,R0 消耗
的功率P3=I″22 2R0≠4P,B错误;若在用户端并联一
个完全相同的电阻R,用户端电阻相当于减为原来的一
半,输电线上 的 电 流I‴2=
U2
R0+
k2R
2
=
2U2
2R0+k2R
,R0 消
耗的功率P4=I‴22R0≠6P,D错误.
6.AC A.保持T 不动,根据理想变压器的性质可知副线
圈中电压不变,当滑动变阻器R 的滑片向f 端滑动时,R
与R1 串联后的总电阻减小,电流增大,根据P=I2R1 可
知此时R1 热功率增大,故 A 正确;B.将T 向b 端移动,
副线圈匝数变小,故副线圈两端电压变小,滑动变阻器R
的滑片位置不变时,通过R1 的电流减小,故R1 的热功
率减小,故B错误;C.将 T 向a 端移动,副线圈匝数增
加,故副线圈两端电压变大,滑动变阻器R 的滑片向f
端滑动,R 与R1 串联后的总电阻减小,电流增大,此时
R1 的热功率增大,故 C正确;D.将T 向b 端移动,副线
圈匝数减少,故副线圈两端电压变小,滑动变阻器R 的
滑片向e端滑动,R 与R1 串联后的总电阻增大,电流减
小,此时R1 的热功率减小,故 D错误.
7.D 本题考查理想变压器和动态电路分析.不考虑变压
器的输入电压随负载的变化,即变压器原线圈的输入电
压U1=UV1不变,根据
U1
U2
=
n1
n2
可知,变压器副线圈的输
出电压U2=UV2不变;当住户使用的用电器增加时,即用
户的总电阻R灯 变小,由I2=
U2
R+R灯
可知,副线圈的电
732
详解详析
流I2=IA2变大,而由UV3=U2-I2R 可知 V3 减小;由
U1I1=U2I2 可知原线圈的电流I1=IA1变大.综合上述
分析可 知 A1 增 大,A2 增 大,V2 不 变,V3 减 小,故 D
正确.
8.C A.由题知,发电机的输出电压U1=250V,输出功率
P=500kW,则有I1=
P
U1
=2×103 A,A 错误;BD.由题
知,用户端电压U4=220V,功率88kW,则有
U3
U4
=
I4
I3
=
n3
n4
,P′ =U4I4,
联立解得I4=400A,I3=8A,U3=11000V,
则输电线上损失的功率为P损 =I23R=4kW,
且U2=U3+I3R=11500V,
再根据
U1
U2
=
n1
n2
,解得n1
n2
=146
,BD错误;C.根据理想变压
器无功率损失,由P=U2I3+P储 ,
代入数据有P储 =408kW,C正确.故选 C.
9.D A.变压器的输入电压为220V,原线圈的交流电的
电压与时间成余弦函数关系,故输入交流电压的最大值
为220 2V,根据理想变压器原线圈与单匝线圈的匝数
比为
n1
1=
220V
0.1V
,
解得原线圈为2200匝,A错误;
B.根据图像可知,当原线圈输入220V 电压,BC 间的线
圈匝数为120时,BC间的电压应该为12V,
BC间流过R 的电流为IBC=
P
UBC
=12W12V=1A
,B错误;
C.若将R接在AB 端,根据题中图像可知,当原线圈输入
220V时,AB 间的电压应该为18V.根据交流电原线圈
电压的表达式可知,交流电的角速度为100πrad/s,故
交流电的频率为f=1T=
ω
2π=50Hz
,C错误;
D.若将R接在AC 端,根据题中图像可知,当原线圈输入
220V时,AC间的电压应该为30V,根据欧姆定律可知,
流过电阻R 的电流为IAC=
UAC
R =
30
12A=2.5A
,
交流电的周期为T=1f=
2π
ω=0.02s
,D正确.故选 D.
10.B AB.由题意可知,原、副线圈的匝数比为2,则副线
圈的电流为2I,根据欧姆定律可得副线圈的电压有效
值为U2=2IR1,
则变压器原线圈的电压有效值为U1=2U2=4IR1,
设输入交流电的电压有效值为U0,则U0=4IR1+IR2,
可得I= U04R1+R2
,
保持P1 位置不变,P2 向左缓慢滑动的过程中,I不断
变大,根据欧姆定律U1=4IR,
可知变压器原线圈的电压有效值变大,输入电压有效
值不变,则R2 两端的电压不断变小,则电压表示数U
变小,原 线 圈 的 电 压、电 流 都 变 大,则 功 率 变 大,根 据
原、副线圈的功率相等,可知R1 消耗的功率增大,故 B
正确,A错误;C、D.设原、副线圈的匝数比为n,
同理可得U1=n2IR1,则U0=n2IR1+IR2,
整理可得I= U0
n2R1+R2
,
保持P2 位置不变,P1 向下缓慢滑动的过程中,n不断
变大,则I变小,对R2 由欧姆定律可知U=IR2,
可知U 不断变小,根据原、副线圈的功率相等可知R1
消耗的功率P1=IU1=
U0
n2R1+R2
U0-
U0R2
n2R1+R2( ) ,
整理可得P1=
U20
n2R1+
R22
n2R1
+2R2
,
可知n=3时,R1 消耗的功率有最大值,可知R1 消耗的
功率先增大,后减小,故 C、D错误.故选B.
11.解析:(1)欧姆表读数为10×100Ω=1000Ω
(2)当电压传感器读数为零时,C、D 两点电势相等,即
UCB=UDB ,即
UAB
R1+RF
RF=
UAB
R2+R3
R3,解得RF=
R1R3
R2
(3)绘出UGm 图像如图
(4)由图像可知,当电压传感器的读数为200mV 时,所
放物体质量为180g,则
F0=mg=1.80×10-3×9.8N=1.8×10-2N
(5)可将CD 以外的电路等效为新的电源,C、D 两点电
压看作路端电压,因为换用非理想电压传感器当读数
为200mV 时,实际C、D 间断路(接理想电压传感器
时)时的电压大于200mV,则此时压 力 传 感 器 的 读 数
F1>F0.
答案:(1)1000或10000 (2)
R1R3
R2
(3)
(4)1.8×10-2 (5)>
专题十四 光学 电磁波
考点1 折射定律及折射率的应用
1.C AB.光的频率是由光源决定的,与介质无关,频率不
变,AB错误;
CD.由题图可看出光线1入射到水球的入射角小于光线
2入射到水球的入射角,则光线1在水球外表面折射后
的折射角小于光线2在水球外表面折射后的折射角,设
水球半径为R、气泡半径为r、光线经过水球后的折射角
为α、光 线 进 入 气 泡 的 入 射 角 为θ,根 据 几 何 关 系 有
sin(π-θ)
R =
sinα
r
,
832
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