专题02 交变电流（5大考点）（北京专用）-【好题汇编】备战2024-2025学年高二物理下学期期中真题分类汇编

专题02 交变电流 交变电流及其描述 1．(23-24高二下·北京第十九中学·期中)如图（a）→（b）→（c）→（d）→（e）过程是交流发电机发电的示意图。线圈的ab边连在金属滑环K上，cd边连在金属滑环L上，用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接。下列说法正确的是（　　） A．图（a）中，线圈平面与磁感线垂直，磁通量变化率最大 B．从图（b）开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系是 C．当线圈转到图（c）位置时，感应电流最小，且感应电流方向改变 D．当线圈转到图（d）位置时，感应电动势最大，cd边感应电流方向为c→d 【答案】C 【来源】北京市第十九中学2023-2024学年高二下学期4月期中物理试题 【解析】A．图（a）中，线圈在中性面位置，故穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率为0，故A错误； B．从线圈在中性面位置开始计时的表达式才是，故B错误； C．当线圈转到图（c）位置时，线圈在中性面位置，故穿过线圈的磁通量最大，产生的感应电流最小为零，电流方向将改变，故C正确； D．当线圈转到图（d）位置时，磁通量最小，磁通量的变化率最大，故感应电动势最大，cd边感应电流方向为d→c，故D错误。 故选C。 2．(23-24高二下·北京房山区·期中)某些共享单车的内部有一个小型发电机，通过骑行者的骑行踩踏，可以不断地给单车里的蓄电池充电，蓄电池再给智能锁供电。小型发电机的发电原理可简化为图甲所示，矩形线圈abcd处于匀强磁场中，通过交流电流表与阻值为R的电阻相连。某段时间在骑行者的踩踏下，线圈绕垂直磁场方向的轴匀速转动，图乙是线圈转动过程中穿过线圈的磁通量随时间t变化的图像，则（　　） A．t=0时刻，线圈处于中性面位置 B．t1时刻，电流表示数最大 C．t2时刻，线圈中电流方向发生改变 D．t3时刻，穿过线圈的磁通量变化率为零 【答案】D 【来源】北京市房山区2023-2024学年高二下学期期中物理试卷 【解析】A．由图乙可知，t=0时刻穿过线圈的磁通量为0，则线圈与中性面垂直。故A错误； BD．t1和t3时刻，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零，电流表示数为电流有效值为一定值保持不变。故B错误；D正确； C．t2时刻磁通量为零，磁通量的变化率最大，即感应电动势最大，感应电流最大，此时电流方向不发生改变。故C错误。 故选D。 3．(23-24高二下·北京丰台区·期中)一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中产生的感应电动势e随时间t的变化规律如图所示，下列说法正确的是（　　） A．时刻线圈处于中性面位置 B．时刻通过线圈的磁通量最大 C．时刻通过线圈的磁通量变化率最大 D．每当感应电动势e转换方向时，通过线圈的磁通量刚好为零 【答案】A 【来源】北京市丰台区2023-2024学年高二下学期期中联考物理试题A卷 【解析】A．由图可知，时刻感应电动势最小，则通过线圈的磁通量最大，即线圈处于中性面位置，故A正确； B．由图可知，时刻感应电动势最大，则通过线圈的磁通量最小，故B错误； C．由图可知，时刻感应电动势最小，通过线圈的磁通量变化率最小，故C错误； D．每当感应电动势e转换方向时，感应电动势最小，通过线圈的磁通量最大，故D错误。 故选A。 4．(23-24高二下·北京第九中学·期中)如图所示，一单匝正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴匀速转动，沿着观察，线圈沿逆时针方向转动。已知匀强磁场的磁感应强度为B，线圈边长为L，电阻为R，转动的角速度为。当线圈转至图示位置时（　　） A．线圈中感应电流的方向为abcda B．线圈中感应电流的大小为 C．穿过线圈的磁通量为 D．穿过线圈磁通量的变化率为 【答案】D 【来源】北京市第九中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试卷 【解析】A．图示时刻，ad速度方向向里，bc速度方向向外，根据右手定则判断出ad中感应电流方向为，bc中电流方向为，线圈中感应电流的方向为，故A错误； CD．图示时刻，穿过线圈磁通量为0，ad、bc两边垂直切割磁感线，由法拉第电磁感应定律分析得知，磁通量的变化率最大，其大小为 故C错误，D正确； B．由闭合电路的欧姆定律，线圈中的感应电流为 故B错误。 故选D。 5．(23-24高二下·北京顺义区第一中学·期中)某同学将两个完全相同的电热器A、B分别与图1的方波电压和图2的正弦交流电压连接，则两电热器A、B消耗的电功率之比为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【来源】北京市顺义区第一中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试卷 【解析】图1的电压有效值为 图2的电压有效值为 由电功率公式 可知 故选A。 5．(23-24高二下·北京顺义牛栏山第一中学·期中)如图甲为交流发电机的原理图，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动。线圈的电阻为，线圈与外电路连接的定值电阻为，电压表为理想交流电表。线圈产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．交流电的频率为 B．电压表的读数为 C．时，线框平面与磁场平面平行 D．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为 【答案】AD 【来源】北京市顺义牛栏山第一中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试卷 【解析】A．由图乙，交流电的频率为 故A正确； B．电压表的读数为 故B错误； C．时，电压瞬时值为零，磁通量最大，线框平面与磁场平面垂直，故C错误； D．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为 故D正确。 故选D。 6．(23-24高二下·北京第一○一中学·期中)如图所示，闭合的矩形导体线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴匀速转动，沿着方向观察，线圈沿逆时针方向转动。已知匀强磁场的磁感强度为，线圈匝数为，边的边长为，边的边长为，线圈电阻为，转动的角速度为，则当线圈转至图示位置时（　　） A．线圈中感应电流的方向为 B．线圈中的感应电动势为 C．穿过线圈磁通量随时间的变化率最大 D．线圈边所受安培力的大小为 【答案】ACD 【来源】北京市第一○一中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试卷 【解析】A．图示时刻，ad速度方向向里，bc速度方向向外，根据右手定则判断出ad中感应电流方向为a→d，bc中电流方向为c→b，线圈中感应电流的方向为adcba，故A正确； B．线圈中的感应电动势为 故B错误； C．图示时刻ad、bc两边垂直切割磁感线，线圈中产生的感应电动势最大，由法拉第电磁感应定律分析得知，磁通量的变化率最大，故C正确； D．线圈中的电流为 线圈ad边所受安培力的大小为 故D正确。 故选ACD。 7．(23-24高二下·北京丰台区·期中)如图所示为一个通过R=2Ω定值电阻的交变电流i随时间t在一个周期内变化的图像。下列说法正确的是（    ） A．此交流电的有效值为1.5A B．此交流电的有效值约为1.67A C．通电1s内电阻R中产生的热量为4.5J D．通电10s内电阻R中产生的热量是56J 【答案】BD 【来源】北京市丰台区2023-2024学年高二下学期期中联考物理试题A卷 【解析】AB．根据有效值的定义 其中 ，，， 解得此交流电的有效值约为 故A错误，B正确； C．通电1s内电阻R中产生的热量为 故C错误； D．通电10s内电阻R中产生的热量为 故D正确。 故选BD。 8．(23-24高二下·北京第六十六中学·期中)如图所示，交流发电机的矩形线圈abcd中，，，匝数，线圈电阻，定值电阻，线圈在磁感应强度的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，角速度。求： （1）产生感应电动势的最大值； （2）若从图示位置开始计时，写出感应电流随时间变化的函数表达式； （3）交流电压表和交流电流表的示数。 【答案】（1）；（2）；（3）50.9V；10.6A 【来源】北京市第六十六中学2023-2024学年高二下学期4月期中物理试题 【解析】（1）感应电动势的最大值 （2）电流的最大值为 若从图示位置开始计时，则感应电流随时间变化的函数表达式 （3）交流电流表示数为 交流电压表示数 9．(23-24高二下·北京顺义区第一中学·期中)如图所示为一交流发电机的原理示意图，装置中两磁极之间产生的磁场可近似为匀强磁场，发电机的矩形线圈abcd在磁场中，其中的c点被磁铁遮挡而未画出。线圈可绕过bc边和ad边中点且垂直于磁场方向的水平轴匀速转动。线圈在转动过程中以如图所示装置保持其两端与定值电阻R连接。已知矩形线圈ab边和cd边的长度为，bc边和ad边的长度为，匝数为n匝，线圈的总电阻r，线圈转动的角速度为ω，外电路的定值电阻R，匀强磁场的磁感应强度B。电流表和电压表均为理想的交流电表，滑环与电刷之间的摩擦及空气阻力均可忽略不计。求： （1）发电机线圈在匀速转动过程中产生感应电动势的最大值； （2）电流表的示数I； （3）一个周期内，电阻R产生的焦耳热Q。 【答案】（1）；（2）；（3） 【来源】北京市顺义区第一中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试卷 【解析】（1）线圈中产生感应电动势的最大值 （2）线圈匀速转动过程中，电流表的示数为有效值，则有 则可得电流表的示数为 （3）一个周期内，电阻R产生的焦耳热 10．(23-24高二下·北京顺义区第二中学·期中)图为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，转动角速度，线圈的匝数，、总电阻，线圈围成的面积。线圈两端经集流环与电阻R连接，电阻，交流电压表可视为理想电表。已知磁场的磁感应强度，图示位置矩形线圈和磁感线平行。 （1）求电动势的最大值； （2）求电路中交流电压表的示数U； （3）线圈由图示位置转过的过程中，求通过电阻R的电荷量q。 【答案】（1）；（2）；（3） 【来源】北京市顺义区第二中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题 【解析】（1）电动势的最大值为 （2）电动势的有效值为 由闭合电路欧姆定律可得，电路中交流电压表的示数 （3）线圈由图示位置转过的过程中，通过电阻R的电荷量 11．(23-24高二下·北京北京师范大学附属实验中学顺义学校·期中)家庭中用的取暖器，正常工作时所用电压是按照图中正弦规律变化的交流电，取暖器正常工作时的电流是3A。 （1）请写出电压的瞬时值表达式； （2）取暖器正常工作时的功率。 【答案】（1）；（2） 【来源】北京市北京师范大学附属实验中学顺义学校2023-2024学年高二下学期期中考试物理试卷 【解析】（1）由图可知，交变电流的峰值为 周期为 则 所以，电压的瞬时值表达式为 （2）电压的有效值为 取暖器正常工作时的功率为 12．(23-24高二下·北京丰台区·期中)交流发电机可分为“旋转电枢式”和“旋转磁极式”两种。通过旋转，使线圈磁通量发生变化，磁通量的变化规律决定了该线圈产生的感应电动势的规律。 （1）如图为旋转电枢式发电机的示意图。两磁极间的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度大小为B。线圈ABCD的面积为S，匝数为N（图中只画出了其中的一匝线圈），线圈的总电阻为r。线圈绕轴OOʹ匀速转动，角速度为ω。线圈通过滑环和电刷与外电路阻值为R的定值电阻连接。 a.从图示位置开始计时，写出线圈中电流瞬时值的表达式； b. 求线圈转动过程中电阻R的发热功率。 （2）旋转电枢式发电机的线圈必须经过裸露的滑环和电刷来保持与外电路的连接，电压高时可能发生火花放电，因此发电站常采用“旋转磁极式”发电机。若（1）问中线圈和外电路不变，通过旋转磁极的方式，使线圈的磁通量随时间发生变化，规律为 a. 根据磁通量变化的规律在下图方框中画出Φ-t图像（将可知的量在图上标出） b. 若已知线圈匝数n=100，求t=0.2s时线圈的磁通量Φ和电动势的瞬时值； c. 线圈磁通量从零增至最大的过程，求通过电阻R的电荷量q（不知道具体数值的已知量可以用字母表示） 【答案】（1）a.，b.；（2）a.，b.φ=0，，c. 【来源】北京市丰台区2023-2024学年高二下学期期中练习物理试卷 B卷 【解析】（1）a.图示位置线圈处于中性面，从此位置开始计时，线圈产生的感应电流 根据 由闭合电路欧姆定律有 解得 b.线圈转动过程中流过R的电流有效值为 电阻R的发热功率 （2）a.如图 b. t=0.2s时 电动势有最大值 其中      c.由法拉第电磁感应定律 又因为 电荷量 线圈磁通量从零增至最大的过程 解得 13．(23-24高二下·北京第十五中学·期中)如图所示，为交流发电机的原理示意图。单匝矩形线圈abcd的边长ab=cd=0.5m，bc=ad=0.2m，线圈的电阻r=0.2Ω，线圈在磁感应强度B=0.05T的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，角速度。线圈两端通过电刷E、F与阻值R=4.8Ω的定值电阻连接。计算时取3。 （1）从线圈经过如图所示的中性面开始计时，写出线圈中感应电动势e随时间t变化的函数表达式； （2）求交流电流表的示数I； （3）求从线圈经过中性面开始计时，四分之一周期时间内通过电阻R的电荷量q。 【答案】（1）；（2）；（3）0.001C 【来源】北京市第十五中学2023-2024学年高二下学期4月期中考试物理试题 【解析】（1）线圈产生感应电动势的最大值 因从中性面开始计时的，感应电动势随时间变化的表达式为 （2）根据欧姆定律，交流电流表的示数为 （3）根据法拉第电磁感应定律，通过电阻R的电荷量为 14．(23-24高二下·北京丰台区·期中)一个小型交流发电机的原理示意图如图所示，其矩形线圈的面积S=100cm2，共有n=200匝，线圈总电阻为r=5Ω，线圈处于磁感应强度B=0.05T的匀强磁场中，绕与磁场方向垂直的固定对称轴OO'以角速度ω=300rad/s匀速转动。线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与阻值R=10Ω的定值电阻连接。不计转动轴及滑环与电刷的摩擦，从图示位置开始计时，求： （1）图示位置线圈中感应电流的方向；（“ABCDA”或“ADCBA”） （2）写出线圈产生的电动势的瞬时值表达式； （3）交流电压表的示数； （4）经过周期通过电阻R的电荷量。 【答案】（1）ADCBA；（2）；（3）；（4） 【来源】北京市丰台区2023-2024学年高二下学期期中联考物理试题A卷 【解析】（1）根据右手定则，图示位置线圈中感应电流的方向为ADCBA。 （2）线圈转动时产生感应电动势的最大值为 从垂直于中性面开始计时，感应电动势的瞬时值按余弦规律变化，表达式 （3）根据闭合电路欧姆定律有 电路中电流的有效值为 交流电压表的示数为 （4）线框从此位置转过二分之一周期的过程中，平均感应电动势 平均感应电流 通过电阻R的电荷量 15．(23-24高二下·北京北京师范大学附属实验中学·期中)如图为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，转动角速度，线圈的匝数、总电阻，线圈围成的面积。线圈两端经集流环与电阻R连接，电阻，交流电压表可视为理想电表。已知磁场的磁感应强度，图示位置矩形线圈和磁感线平行。 （1）求电路中交流电压表的示数U。（取） （2）线圈由图示位置转过90°的过程中，求通过电阻R的电荷量q。 【答案】（1）63V；（2）0.02C 【来源】北京市北京师范大学附属实验中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试卷 【解析】（1）线圈产生感应电动势的最大值 根据闭合电路欧姆定律有 有效值 解得 （2）根据电流的定义，通过电阻R的电荷量 根据闭合电路欧姆定律 法拉第电磁感应定律 可得 线圈由图示位置转过90°的过程中磁通量变化量为 解得 16．(23-24高二下·北京怀柔区第一中学·期中)如图所示，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度匀速转动，外电路电阻为R。当线圈由图示位置转过90°的过程中，求： （1）电阻R上所产生的热量Q； （2）通过电阻R的电荷量q。 【答案】（1）；（2） 【来源】北京市怀柔区第一中学2023-2024学年高二下学期4月期中物理试题 【解析】（1）线圈在磁场中匀速转动时产生的正弦式交变电流，电动势的最大值 Em=NBSω 则电动势的有效值为 电路中电流的有效值 且 再根据焦耳定律，联立得 （2）根据法拉第电磁感应定律 通过电路的平均电流 则通过电阻R的电荷量 变压器原理 1．(23-24高二下·北京丰台区·期中)如图所示，把两个线圈A和B分别套在同一个闭合铁芯上，A线圈连接到交流电源的两端，B线圈连接到小灯泡上。接通电源后，小灯泡发光。下列说法正确的是（　　） A．A线圈中的电流通过铁芯流到了B线圈中 B．仅增大交流电源的电压，小灯泡亮度会降低 C．仅增大A线圈的匝数，小灯泡亮度会降低 D．仅增大B线圈的匝数，小灯泡亮度会降低 【答案】C 【来源】北京市丰台区2023-2024学年高二下学期期中练习物理试卷 B卷 【解析】A．把两个线圈A和B分别套在同一个闭合铁芯上就制成了一个变压器，当接通电源后，由于变压器的互感，小灯泡会发光，电流并没有通过铁芯。故A错误； BCD．根据 可知若仅增大交流电源电压，则小灯泡两端电压增大，其亮度增加；若仅增大A线圈的匝数，小灯泡亮度会降低；若仅增大B线圈的匝数，小灯泡亮度会增加。故BD错误；C正确。 故选C。 2．(23-24高二下·北京北京师范大学附属实验中学顺义学校·期中)将的电压输入如图所示的理想变压器的原线圈，原副线圈的匝数之比为，。下列说法正确的是（　　） A．该交流电的频率为100Hz B．闭合开关S后，电阻R消耗的电功率为16W C．闭合开关S后，电流表的读数为2A D．断开开关S后，副线圈的输出电压为0 【答案】B 【来源】北京市北京师范大学附属实验中学顺义学校2023-2024学年高二下学期期中考试物理试卷 【解析】A．根据瞬时值的表达式可知，该交流电的频率为 故A错误； BC．由瞬时值的表达式可知，原线圈的电压最大值为，所以原线圈的电压的有效值为200V，根据变压器电压关系有 可得 副线圈上的电流为 电流表的读数为原线圈的电流，根据变压器电流关系有 可得 电阻消耗的功率为 故B正确，C错误； D．断开S后，不影响副线圈电压，根据 可知副线圈电压仍为40V，不为0，故D错误。 故选B。 3．(23-24高二下·北京顺义区第二中学·期中)如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比，在原线圈两端加上随时间变化规律为的交变电压，交流电流表和交流电压表均为理想电表，。则下列说法正确的是（　　） A．电流表的示数为20A B．电阻R两端的电压为20V C．电阻R消耗的功率为 D．副线圈中产生的交变电流频率为10Hz 【答案】B 【来源】北京市顺义区第二中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题 【解析】AB．原线圈两端电压的有效值为 理想变压器，所以有 解得 由欧姆定律有 理想变压器，有 解得 故A错误，B正确； C．电阻R消耗的功率为 故C项错误； D．由题意可知，原线圈的交流电的频率为 理想变压器，所以副线圈交流电频率也为50Hz，故D项错误。 故选B。 4．(23-24高二下·北京第六十六中学·期中)如图，理想变压器的原线圈接在的交流电源上，副线圈接有的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2:1，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是（    ） A．原线圈的输入功率为 B．电流表的读数为 C．电压表的读数为 D．副线圈输出交流电的周期为 【答案】B 【来源】北京市第六十六中学2023-2024学年高二下学期4月期中物理试题 【解析】ABC．原线圈的电压有效值 由 可得副线圈电压的有效值 所以电压表的读数为， 副线圈的电流 则电流表读数为 原线圈的输入功率 故AC错误，B正确； D．变压器不改变频率，所以副线圈输出交流电的周期为 故D错误。 故选B。 5．(23-24高二下·北京北京师范大学附属实验中学·期中)一理想变压器，原副线圈的匝数比为n，原线圈接电压为U的正弦交流电，输出端接有一个交流电流表和一个电动机，电动机线圈电阻为R。当输入端接通电源后，电动机带动一重物匀速上升，电流表读数为I。下列说法正确的是（　　） A．原线圈中的电流为 B．变压器的输入功率为 C．电动机输出的机械功率为 D．电动机两端电压为 【答案】B 【来源】北京市北京师范大学附属实验中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试卷 【解析】A．原线圈中电流为 故A错误； B．变压器的输入功率为 故B正确； C．电动机输出的机械功率为 故C错误； D．电动机不是纯电阻，则两端电压不等于IR，故D错误。 故选B。 6．(23-24高二下·北京丰台区·期中)在用可拆变压器“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”时，某同学自己绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上，如图所示，原线圈接在学生电源的交流输出端，副线圈接小灯泡。已知该变压器可视为理想变压器，下列说法不正确的是（　　） A．若变压器的原线圈连接的是学生电源的“直流”输出端，则电路接通后，灯泡始终不亮，但却在电路接通或断开的瞬间，灯泡会闪亮一下 B．若仅增加原线圈绕制的圈数，小灯泡的亮度将变暗 C．若仅增加副线圈绕制的圈数，学生电源的过载指示灯可能会亮起 D．若在副线圈两端再并联一个小灯泡，原来小灯泡的亮度将变暗 【答案】D 【来源】北京市丰台区2023-2024学年高二下学期期中联考物理试题A卷 【解析】A．若变压器的原线圈连接的是学生电源的“直流”输出端，则电路接通后，变压器不能正常工作，灯泡始终不亮，但却在电路接通或断开的瞬间，因为断电自感灯泡会闪亮一下，故A正确，不符题意； B．若仅增加原线圈绕制的圈数，根据可知副线圈两端电压将减小，小灯泡的亮度将变暗，故B正确，不符题意； C．若仅增加副线圈绕制的圈数，根据可知副线圈两端电压将增大，小灯泡消耗的功率变大，学生电源输出的功率变大，有可能会使学生电源的过载指示灯亮起，故C正确，不符题意； D．若在副线圈两端再并联一个小灯泡，副线圈的总电阻变小，而副线圈两端的电压不变，则原来小灯泡的亮度将不变，故D错误，符合题意。 故选D。 7．(23-24高二下·北京清华大学附属中学·期中)如图所示，在绕制变压器时，某人误将两个线圈分别绕在了图示形状铁芯的左右两臂，当通以交流电时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂，已知线圈1、2 的匝数比忽略铜损、铁损等影响，在不接负载的情况下，当线圈2输入电压 110V时，线圈 1输出电压为 【答案】110V 【来源】北京市清华大学附属中学2023-2024学年高二下学期期中物理试卷 【解析】由 由题意可得 可知 可得 U1=U2=110V 变压器的动态分析 1．(23-24高二下·北京顺义区第一中学·期中)如图所示，开关接a时，理想变压器原、副线圈的匝数比为，b是原线圈的中心抽头，副线圈接理想电压表和理想电流表，在原线圈c、d两端加的交变电压，则（　　） A．开关与b连接时，滑动变阻器触头P向下移动，电流表示数变小 B．开关与a连接时，电压表的示数为10V C．变阻器R不变，将开关由b扳向a，电压表示数变小 D．变阻器R不变，当单刀双掷开关由b扳向a时，输入功率不变 【答案】C 【来源】北京市顺义区第一中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试卷 【解析】A．开关与b连接时，滑动变阻器触头P向下移动，副线圈电压不变，电阻减小，则电流表示数变大，故A错误； B．开关与a连接时，根据电压与线圈匝数关系有 其中 V 解得电压表的示数为 5V 故B错误； CD．变阻器R不变，将开关由b扳向a，变大，则即电压表示数变小，根据可知功率变小，故C正确，D错误； 故选C。 2．(23-24高二下·北京怀柔区第一中学·期中)如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，原、副线圈两端的电压分别为U1、U2，通过原、副线圈中的电流分别为I1、I2。若保持n1、n2和U1不变，且闭合开关S后两灯泡均能发光，则下列说法中正确的是（　　） A． B． C．开关S由闭合变为断开，U2将变大 D．不论开关S闭合或断开，始终都不符合U1I1=U2I2的关系 【答案】B 【来源】北京市怀柔区第一中学2023-2024学年高二下学期4月期中物理试题 【解析】A． 根据单向变压器的电流规律 解得 故A错误； B．根据单相变压器的电压规律 解得 故B正确； C．输入电压决定输出电压，根据上述分析可知不论开关闭合还是断开，理想变压器的电压规律始终不变，所以也不变，故C错误； D．理想变压器输入功率等于输出功率： 故D错误。 故选B。 3．(23-24高二下·北京中关村中学·期中)如图所示，理想变压器原线圈接在的交流电源上，副线圈接一定值电阻R，电流表和电压表均视为理想电表。当开关S由1端拨到2端后，各电表示数的变化情况是（　　） A．V1示数变大 B．V2示数变小 C．A1示数变大 D．A2示数变小 【答案】C 【来源】北京市中关村中学2023-2024学年高二下学期期中物理试卷 【解析】A．电压表V1的示数等于交流电源两端的电压，保持不变，故A错误； B．根据 开关S由1端拨到2端，副线圈的匝数增大，副线圈两端电压增大，V2示数变大，故B错误； CD．根据 可知副线圈电流增大，A2示数变大；根据理想变压器的输出功率等于输入功率，则有 可知原线圈电流增大，A1示数变大，故C正确，D错误。 故选C。 4．(23-24高二下·北京丰台区·期中)某种感温式火灾报警器如图甲所示，其简化的工作电路如图乙所示。变压器原线圈接电压有效值恒定的交流电源，副线圈连接报警系统，其中RT为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，R0为滑动变阻器，R1为定值电阻。当警戒范围内发生火灾，环境温度升高达到预设值时，报警装置（图中未画出）通过检测R1的电流触发报警。下列说法正确的是（    ） A．警戒范围内出现火情时，通过定值电阻R1的电流减小 B．通过检测电阻R1的电流过小时，报警装置就会报警 C．若要调低预设的报警温度，可减小滑动变阻器R0的阻值 D．若要调高预设的报警温度，可减小定值电阻R1的阻值 【答案】C 【来源】北京市丰台区2023-2024学年高二下学期期中联考物理试题A卷 【解析】A．警戒范围内出现火情时，热敏电阻的阻值减小，根据 其中，变压器副线圈电压保持不变，所以通过定值电阻R1的电流增大。故A错误； B．根据A选项分析可知，通过检测电阻R1的电流过大时，报警装置就会报警。故B错误； CD．依题意，若要调低预设的报警温度，即热敏电阻的阻值较大，要保持流过R1的电流不变，则可减小滑动变阻器R0的阻值。故C正确；D错误。 故选C。 5．(23-24高二下·北京第十五中学·期中)如图所示，有一台交流发电机E。通过理想升压变压器T1和理想降压变压器T2向远处用户供电，输电线的总电阻为R。T1的输入电压和输入功率分别为U1和P1，它的输出电压和输出功率分别为U2和P2；T2的输入电压和输入功率分别为U3和P3，它的输出电压和输出功率分别为U4和P4。设T1的输入电压U1一定，当用户消耗的电功率变大时，有（      ） A．P2变大，P3变大 B．P1变小，P2变小 C．U2变小，U3变小 D．U2变小，U4变大 【答案】A 【来源】北京市第十五中学2023-2024学年高二下学期4月期中考试物理试题 【解析】用户消耗的电功率变大时，由于是理想变压器，则也会变大；用户消耗的电功率变大，相当于用户的电阻减小，则T2和用户整体的等效电阻应减小；由于T1的输入电压一定，则T1的输出电压也不变，根据 可知输电线路上的电流变大，根据 可知和都会变大；根据 可知T2的输入电压变小，则T2的输出电压也变小。 故选A。 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 1．(23-24高二下·北京顺义区第一中学·期中)(1)图甲为教学用的可拆变压器，线圈均由材料和直径相同的导线绕制而成。为探究变压器线圈两端电压与匝数的关系，在图乙中该同学把线圈A与学生电源连接，另一个线圈B与小灯泡连接。其中线圈A应连到学生电源的 （选填“直流”或“交流”）输出端上； (2)某次实验时，变压器原、副线圈的匝数分别为220匝和110匝，学生电源输出端电压的有效值为6V，考虑变压器实际工作中有能量损耗，则小灯泡两端电压的有效值可能是______。 A．2.8V B．5.6V C．3.0V D．12.0V 【答案】(1)交流 (2)A 【来源】北京市顺义区第一中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试卷 【解析】（1）（1）根据变压器原理可知，线圈A应连到学生电源的交流输出端上。 （2）若变压器为理想变压器，则有 解得 V 由于实际实验过程中有损耗，则小灯泡两端电压的有效值小于3V，可能为2.8V。 故选A。 2．(23-24高二下·北京顺义牛栏山第一中学·期中)某同学用可拆变压器探究“变压器原、副线圈电压与匝数的关系”。 (1)该同学将原线圈接一学生电源的交流电压输出端，并使用交流电压表分别测量原、副线圈两端的电压，得到的实验数据如下表所示。 实验序号 原线圈匝数n1 副线圈匝数n2 原线圈电压U1（V） 副线圈电压U2（V） 1 400 200 4.22 2.10 2 400 800 4.22 8.36 3 400 1600 4.22 16.83 根据实验数据，得到的结论为：在误差允许的范围内， 。 (2)该同学利用（1）问中第2组数据时的副线圈给一标有“3.8V ； 0.3A”字样的小灯泡供电，发现小灯泡并没有被烧坏。测量此时小灯泡两端的电压约为3.00V，并不是8.36V，其原因主要是 。 (3)实验时，某同学听到变压器内部有轻微的“嗡嗡”声，他做出如下猜想，正确的是______。 A．“嗡嗡”声来自副线圈中电流流动的声音 B．“嗡嗡”声是由于铁芯中存在过大的涡流而发出的 C．交变电流的磁场对铁芯有吸、斥作用，使铁芯振动发声 D．若去掉铁芯，“嗡嗡”声马上消失，也能完成“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验 (4)如图所示的电路中，电压为的交流电源通过阻值为的定值电阻与一理想变压器的原线圈连接，一可变电阻R与该变压器的副线圈连接，原、副线圈的匝数分别为、。若保持不变，将可变电阻R的阻值改变，当可变电阻R的阻值为 时（用、和表示），可变电阻R的功率最大。 【答案】(1)变压器原、副线圈的电压比等于匝数比 (2)副线圈有电阻，副线圈有内压 (3)C (4) 【来源】北京市顺义牛栏山第一中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试卷 【解析】（1）根据实验数据，得到的结论为： 在误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压比等于匝数比。 （2）副线圈有电阻，副线圈有内压。 （3）ABC．线圈中交变电流产生的磁场对铁芯有吸、斥作用，使铁芯振动发出“嗡嗡”声，故AB错误，C正确； D．根据上述，若去掉铁芯，“嗡嗡”声马上消失，但是由于此时没有铁芯，会导致漏磁太多，穿过副线圈的磁通量比穿过原线圈的磁通量小得多，因此不能完成“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验，故D错误。 故选C。 （4）在原、副线圈匝数比一定的情况下，R增大，副线圈电流I2减小，设原线圈电流为I1，根据 知流经原线圈的电流I1减小。把变压器和R等效为一个电阻，R0当作电源内阻，则输出功率 当内外电阻相等即 时，输出功率最大，根据 得 代入 解得 3．(23-24高二下·北京北京师范大学附属实验中学·期中)(1)在“探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，某同学在完成实验后，采用如图所示的电路测量变压器原线圈的电阻（阻值较小），为保证电路中各元件安全，实验结束时，首先应断开_____（填选项字母）。（说明：导线B为变压器和电流表连线） A．导线A B．导线B C．开关C D．导线D (2)在“探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，当左侧线圈“0”“16”间接入交变电压时，右侧线圈“0”“4”接线柱间输出的电压可能是______。 A． B． C． 【答案】(1)A (2)C 【来源】北京市北京师范大学附属实验中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试卷 【解析】（1）实验结束时，应先把电表从电路中断开，否则在断开开关瞬间会产生大电压烧毁电表，故应先断开导线A。 故选A； （2）当左侧线圈“0”“16”间接入交变电压时，右侧线圈“0”“4”接入时，如果是理想变压器有 可得 实验中考虑到漏磁、绕组导线中产生的焦耳热等因素，所以右侧线圈“0”“4”接线柱间输出的电压可能2.1V。 故选C。 4．(23-24高二下·北京房山区·期中)某同学在做“探究变压器线圈两端电压与匝数的关系”实验时，用图所示学生电源给乙所示变压器原线圈供电，电压为4V，用多用电表交流10V挡测量副线圈电压，示数如图丙所示。 (1)若原线圈连接的是0和200接线柱，则副线圈连接0和 接线柱。 (2)关于本实验，下列说法正确的是 A．为了减少变压器的能量损失，应采用整块硅钢铁芯 B．若仅增加原线圈匝数，电压表示数增大 C．若仅增加副线圈匝数，电压表示数增大 D．若该变压器为只有一个原线圈和一个副线圈的降压变压器，则副线圈应使用较粗的导线 (3)理想变压器是一种理想化模型，请分析说明该模型应忽略哪些次要因素 。 【答案】(1)400 (2)CD (3)见解析 【来源】北京市房山区2023-2024学年高二下学期期中物理试卷 【解析】（1）如图丙所示，副线圈两端的电压为 根据原副线圈的电压与匝数关系 所以副线圈连接0和400接线柱； （2）A．为了减少变压器的能量损失，较少涡流的影响，铁芯应采用绝缘的硅钢片叠成的，故A错误； B．根据 若仅增加原线圈n1匝数，电压表示数减小，故B错误； C．根据 若仅增加副线圈n2匝数，电压表示数增大，故C正确； D．由于该变压器为只有一个原线圈和一个副线圈的降压变压器，则副线圈中的电流大于原线圈的电流，所以副线圈应使用较粗的导线，故D正确。 故选CD。 （3）理想变压器模型应忽略的次要因素如下：①不计漏磁，即通过原副线圈每匝线圈的磁通量都相等，因而不计磁场能损失；②不计原副线圈的电阻，因而不计线圈的热能损失；③不计铁芯中产生的涡流，因而不计铁芯的热能损失。 远距离输电 1．(23-24高二下·北京北京交通大学附属中学·期中)一台发电机输出的电功率为50kW，输出电压为250V，现欲用变压器升压后向远处输电，输电线的总电阻为8Ω，若不考虑输电线路的感抗和容抗对输电的影响，则（　　） A．输送电压越高，输电线上损失的功率越大 B．发电机输出的电功率越大，输电线上损失的功率越小 C．若升压变压器的变压比为1：4，输电线上损失的功率为20kW D．若升压变压器的变压比为1：8，输电线上损失的功率为10kW 【答案】C 【来源】北京市北京交通大学附属中学2023-2024学年高二下学期期中物理试卷 【解析】A．输送电压越高，根据 可知输送电流越小，根据 可知输送电压越高，输电线上损失的功率越小，故A错误； B．发电机输出的电功率越大，输电线上电流越大，输电线上损失的功率越大，故B错误； C．若升压变压器的变压比为1：4，根据理想变压器原副线圈电压与线圈匝数的关系 可得 输送电流为 输电线上损失的功率为 故C正确； D．若升压变压器的变压比为1：8，根据理想变压器原副线圈电压与线圈匝数的关系 可得 输送电流为 输电线上损失的功率为 故D错误。 故选C。 2．(23-24高二下·北京丰台区·期中)某发电厂原来用11kV的交流电压输电，后来改用升压变压器将电压升高到220kV输电，输送的电功率都是P，输电线路的电阻为R。下列说法正确的是（　　） A．提高输电电压后输电线上的电流变为原来的20倍 B．提高输电电压后输电线上的电流变为原来的 C．提高输电电压后输电线上的电压损失减小为原来的 D．提高输电电压后输电线上的功率损失减小为原来的 【答案】BC 【来源】北京市丰台区2023-2024学年高二下学期期中联考物理试题A卷 【解析】AB．根据题意，由公式可得 可知，由于电压升高到原来的20倍，则提高输电电压后输电线上的电流变为原来的，故A错误，B正确； C．根据题意，由公式可知，由于提高输电电压后输电线上的电流变为原来的，则提高输电电压后输电线上的电压损失减小为原来的，故C正确； D．根据题意，由公式可知，由于提高输电电压后输电线上的电流变为原来的，则提高输电电压后输电线上的功率损失减小为原来的，故D错误。 故选BC。 3．(23-24高二下·北京北京师范大学第二附属中学·期中)为实现2030年“碳达峰”和2060年“碳中和”的目标，我国大力发展清洁能源。清洁能源是指不排放污染物或低排放污染物，能够直接用于生产生活的能源，包括风能、水能、太阳能等。 （1） 三峡水电站发电机输出的电压为18kV。若采用500kV直流电向某地区输电5.0×105 kW，要求输电线上损耗的功率不高于输送功率的5%，求输电线总电阻的最大值； （2）人们采用“太阳常数”来描述地球大气层上方的太阳辐射强度。它是指日地之间处于平均日地距离时，在地球大气层的上界，垂直于太阳辐射的单位表面积上单位时间所接收的太阳辐射能。已知太阳常数的标准值约为1300W/m2，地球的半径为，试根据以上数据估算太阳每秒辐射到地球的总能量E。 （3） 某校科技实验小组的同学把一个横截面积是S=314cm2的矮圆筒的内壁涂黑，外壁用保温材料包裹，内装水m=0.5kg，让阳光垂直圆筒口照射了t=2min，水的温度升高了∆T=1℃。已知到达大气层顶层的太阳能只有42%能到达地面，假设照到圆筒上的太阳能被全部吸收，太阳与地球间的距离，水的比热为。试由以上数据估算太阳每分钟向外辐射的总能量。（答案保留1位有效数字） 【答案】（1）25Ω；（2）1.69×1017 J；（3）2×1028J 【来源】北京市北京师范大学第二附属中学2023-2024学年高二下学期期中测试物理试题 【解析】（1）输送电流 导线上损耗功率 解得 即输电线总电阻的最大值为。 （2）令太阳常数为k，则太阳每秒辐射到地球的总能量为 解得 E=1．69×1017J （3）水吸收的能量为 其中 太阳每分钟辐射到地面单位面积的能量为 以太阳为球心，以太地间距为半径的球面，太阳每分钟向外辐射的总能量 解得 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题02 交变电流 交变电流及其描述 1．(23-24高二下·北京第十九中学·期中)如图（a）→（b）→（c）→（d）→（e）过程是交流发电机发电的示意图。线圈的ab边连在金属滑环K上，cd边连在金属滑环L上，用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接。下列说法正确的是（　　） A．图（a）中，线圈平面与磁感线垂直，磁通量变化率最大 B．从图（b）开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系是 C．当线圈转到图（c）位置时，感应电流最小，且感应电流方向改变 D．当线圈转到图（d）位置时，感应电动势最大，cd边感应电流方向为c→d 2．(23-24高二下·北京房山区·期中)某些共享单车的内部有一个小型发电机，通过骑行者的骑行踩踏，可以不断地给单车里的蓄电池充电，蓄电池再给智能锁供电。小型发电机的发电原理可简化为图甲所示，矩形线圈abcd处于匀强磁场中，通过交流电流表与阻值为R的电阻相连。某段时间在骑行者的踩踏下，线圈绕垂直磁场方向的轴匀速转动，图乙是线圈转动过程中穿过线圈的磁通量随时间t变化的图像，则（　　） A．t=0时刻，线圈处于中性面位置 B．t1时刻，电流表示数最大 C．t2时刻，线圈中电流方向发生改变 D．t3时刻，穿过线圈的磁通量变化率为零 3．(23-24高二下·北京丰台区·期中)一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中产生的感应电动势e随时间t的变化规律如图所示，下列说法正确的是（　　） A．时刻线圈处于中性面位置 B．时刻通过线圈的磁通量最大 C．时刻通过线圈的磁通量变化率最大 D．每当感应电动势e转换方向时，通过线圈的磁通量刚好为零 4．(23-24高二下·北京第九中学·期中)如图所示，一单匝正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴匀速转动，沿着观察，线圈沿逆时针方向转动。已知匀强磁场的磁感应强度为B，线圈边长为L，电阻为R，转动的角速度为。当线圈转至图示位置时（　　） A．线圈中感应电流的方向为abcda B．线圈中感应电流的大小为 C．穿过线圈的磁通量为 D．穿过线圈磁通量的变化率为 5．(23-24高二下·北京顺义区第一中学·期中)某同学将两个完全相同的电热器A、B分别与图1的方波电压和图2的正弦交流电压连接，则两电热器A、B消耗的电功率之比为（　　） A． B． C． D． 5．(23-24高二下·北京顺义牛栏山第一中学·期中)如图甲为交流发电机的原理图，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动。线圈的电阻为，线圈与外电路连接的定值电阻为，电压表为理想交流电表。线圈产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．交流电的频率为 B．电压表的读数为 C．时，线框平面与磁场平面平行 D．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为 6．(23-24高二下·北京第一○一中学·期中)如图所示，闭合的矩形导体线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴匀速转动，沿着方向观察，线圈沿逆时针方向转动。已知匀强磁场的磁感强度为，线圈匝数为，边的边长为，边的边长为，线圈电阻为，转动的角速度为，则当线圈转至图示位置时（　　） A．线圈中感应电流的方向为 B．线圈中的感应电动势为 C．穿过线圈磁通量随时间的变化率最大 D．线圈边所受安培力的大小为 7．(23-24高二下·北京丰台区·期中)如图所示为一个通过R=2Ω定值电阻的交变电流i随时间t在一个周期内变化的图像。下列说法正确的是（    ） A．此交流电的有效值为1.5A B．此交流电的有效值约为1.67A C．通电1s内电阻R中产生的热量为4.5J D．通电10s内电阻R中产生的热量是56J 8．(23-24高二下·北京第六十六中学·期中)如图所示，交流发电机的矩形线圈abcd中，，，匝数，线圈电阻，定值电阻，线圈在磁感应强度的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，角速度。求： （1）产生感应电动势的最大值； （2）若从图示位置开始计时，写出感应电流随时间变化的函数表达式； （3）交流电压表和交流电流表的示数。 9．(23-24高二下·北京顺义区第一中学·期中)如图所示为一交流发电机的原理示意图，装置中两磁极之间产生的磁场可近似为匀强磁场，发电机的矩形线圈abcd在磁场中，其中的c点被磁铁遮挡而未画出。线圈可绕过bc边和ad边中点且垂直于磁场方向的水平轴匀速转动。线圈在转动过程中以如图所示装置保持其两端与定值电阻R连接。已知矩形线圈ab边和cd边的长度为，bc边和ad边的长度为，匝数为n匝，线圈的总电阻r，线圈转动的角速度为ω，外电路的定值电阻R，匀强磁场的磁感应强度B。电流表和电压表均为理想的交流电表，滑环与电刷之间的摩擦及空气阻力均可忽略不计。求： （1）发电机线圈在匀速转动过程中产生感应电动势的最大值； （2）电流表的示数I； （3）一个周期内，电阻R产生的焦耳热Q。 10．(23-24高二下·北京顺义区第二中学·期中)图为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，转动角速度，线圈的匝数，、总电阻，线圈围成的面积。线圈两端经集流环与电阻R连接，电阻，交流电压表可视为理想电表。已知磁场的磁感应强度，图示位置矩形线圈和磁感线平行。 （1）求电动势的最大值； （2）求电路中交流电压表的示数U； （3）线圈由图示位置转过的过程中，求通过电阻R的电荷量q。 11．(23-24高二下·北京北京师范大学附属实验中学顺义学校·期中)家庭中用的取暖器，正常工作时所用电压是按照图中正弦规律变化的交流电，取暖器正常工作时的电流是3A。 （1）请写出电压的瞬时值表达式； （2）取暖器正常工作时的功率。 12．(23-24高二下·北京丰台区·期中)交流发电机可分为“旋转电枢式”和“旋转磁极式”两种。通过旋转，使线圈磁通量发生变化，磁通量的变化规律决定了该线圈产生的感应电动势的规律。 （1）如图为旋转电枢式发电机的示意图。两磁极间的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度大小为B。线圈ABCD的面积为S，匝数为N（图中只画出了其中的一匝线圈），线圈的总电阻为r。线圈绕轴OOʹ匀速转动，角速度为ω。线圈通过滑环和电刷与外电路阻值为R的定值电阻连接。 a.从图示位置开始计时，写出线圈中电流瞬时值的表达式； b. 求线圈转动过程中电阻R的发热功率。 （2）旋转电枢式发电机的线圈必须经过裸露的滑环和电刷来保持与外电路的连接，电压高时可能发生火花放电，因此发电站常采用“旋转磁极式”发电机。若（1）问中线圈和外电路不变，通过旋转磁极的方式，使线圈的磁通量随时间发生变化，规律为 a. 根据磁通量变化的规律在下图方框中画出Φ-t图像（将可知的量在图上标出） b. 若已知线圈匝数n=100，求t=0.2s时线圈的磁通量Φ和电动势的瞬时值； c. 线圈磁通量从零增至最大的过程，求通过电阻R的电荷量q（不知道具体数值的已知量可以用字母表示） 13．(23-24高二下·北京第十五中学·期中)如图所示，为交流发电机的原理示意图。单匝矩形线圈abcd的边长ab=cd=0.5m，bc=ad=0.2m，线圈的电阻r=0.2Ω，线圈在磁感应强度B=0.05T的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，角速度。线圈两端通过电刷E、F与阻值R=4.8Ω的定值电阻连接。计算时取3。 （1）从线圈经过如图所示的中性面开始计时，写出线圈中感应电动势e随时间t变化的函数表达式； （2）求交流电流表的示数I； （3）求从线圈经过中性面开始计时，四分之一周期时间内通过电阻R的电荷量q。 14．(23-24高二下·北京丰台区·期中)一个小型交流发电机的原理示意图如图所示，其矩形线圈的面积S=100cm2，共有n=200匝，线圈总电阻为r=5Ω，线圈处于磁感应强度B=0.05T的匀强磁场中，绕与磁场方向垂直的固定对称轴OO'以角速度ω=300rad/s匀速转动。线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与阻值R=10Ω的定值电阻连接。不计转动轴及滑环与电刷的摩擦，从图示位置开始计时，求： （1）图示位置线圈中感应电流的方向；（“ABCDA”或“ADCBA”） （2）写出线圈产生的电动势的瞬时值表达式； （3）交流电压表的示数； （4）经过周期通过电阻R的电荷量。 15．(23-24高二下·北京北京师范大学附属实验中学·期中)如图为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，转动角速度，线圈的匝数、总电阻，线圈围成的面积。线圈两端经集流环与电阻R连接，电阻，交流电压表可视为理想电表。已知磁场的磁感应强度，图示位置矩形线圈和磁感线平行。 （1）求电路中交流电压表的示数U。（取） （2）线圈由图示位置转过90°的过程中，求通过电阻R的电荷量q。 16．(23-24高二下·北京怀柔区第一中学·期中)如图所示，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度匀速转动，外电路电阻为R。当线圈由图示位置转过90°的过程中，求： （1）电阻R上所产生的热量Q； （2）通过电阻R的电荷量q。 变压器原理 1．(23-24高二下·北京丰台区·期中)如图所示，把两个线圈A和B分别套在同一个闭合铁芯上，A线圈连接到交流电源的两端，B线圈连接到小灯泡上。接通电源后，小灯泡发光。下列说法正确的是（　　） A．A线圈中的电流通过铁芯流到了B线圈中 B．仅增大交流电源的电压，小灯泡亮度会降低 C．仅增大A线圈的匝数，小灯泡亮度会降低 D．仅增大B线圈的匝数，小灯泡亮度会降低 2．(23-24高二下·北京北京师范大学附属实验中学顺义学校·期中)将的电压输入如图所示的理想变压器的原线圈，原副线圈的匝数之比为，。下列说法正确的是（　　） A．该交流电的频率为100Hz B．闭合开关S后，电阻R消耗的电功率为16W C．闭合开关S后，电流表的读数为2A D．断开开关S后，副线圈的输出电压为0 3．(23-24高二下·北京顺义区第二中学·期中)如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比，在原线圈两端加上随时间变化规律为的交变电压，交流电流表和交流电压表均为理想电表，。则下列说法正确的是（　　） A．电流表的示数为20A B．电阻R两端的电压为20V C．电阻R消耗的功率为 D．副线圈中产生的交变电流频率为10Hz 4．(23-24高二下·北京第六十六中学·期中)如图，理想变压器的原线圈接在的交流电源上，副线圈接有的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2:1，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是（    ） A．原线圈的输入功率为 B．电流表的读数为 C．电压表的读数为 D．副线圈输出交流电的周期为 5．(23-24高二下·北京北京师范大学附属实验中学·期中)一理想变压器，原副线圈的匝数比为n，原线圈接电压为U的正弦交流电，输出端接有一个交流电流表和一个电动机，电动机线圈电阻为R。当输入端接通电源后，电动机带动一重物匀速上升，电流表读数为I。下列说法正确的是（　　） A．原线圈中的电流为 B．变压器的输入功率为 C．电动机输出的机械功率为 D．电动机两端电压为 6．(23-24高二下·北京丰台区·期中)在用可拆变压器“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”时，某同学自己绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上，如图所示，原线圈接在学生电源的交流输出端，副线圈接小灯泡。已知该变压器可视为理想变压器，下列说法不正确的是（　　） A．若变压器的原线圈连接的是学生电源的“直流”输出端，则电路接通后，灯泡始终不亮，但却在电路接通或断开的瞬间，灯泡会闪亮一下 B．若仅增加原线圈绕制的圈数，小灯泡的亮度将变暗 C．若仅增加副线圈绕制的圈数，学生电源的过载指示灯可能会亮起 D．若在副线圈两端再并联一个小灯泡，原来小灯泡的亮度将变暗 7．(23-24高二下·北京清华大学附属中学·期中)如图所示，在绕制变压器时，某人误将两个线圈分别绕在了图示形状铁芯的左右两臂，当通以交流电时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂，已知线圈1、2 的匝数比忽略铜损、铁损等影响，在不接负载的情况下，当线圈2输入电压 110V时，线圈 1输出电压为 变压器的动态分析 1．(23-24高二下·北京顺义区第一中学·期中)如图所示，开关接a时，理想变压器原、副线圈的匝数比为，b是原线圈的中心抽头，副线圈接理想电压表和理想电流表，在原线圈c、d两端加的交变电压，则（　　） A．开关与b连接时，滑动变阻器触头P向下移动，电流表示数变小 B．开关与a连接时，电压表的示数为10V C．变阻器R不变，将开关由b扳向a，电压表示数变小 D．变阻器R不变，当单刀双掷开关由b扳向a时，输入功率不变 2．(23-24高二下·北京怀柔区第一中学·期中)如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，原、副线圈两端的电压分别为U1、U2，通过原、副线圈中的电流分别为I1、I2。若保持n1、n2和U1不变，且闭合开关S后两灯泡均能发光，则下列说法中正确的是（　　） A． B． C．开关S由闭合变为断开，U2将变大 D．不论开关S闭合或断开，始终都不符合U1I1=U2I2的关系 3．(23-24高二下·北京中关村中学·期中)如图所示，理想变压器原线圈接在的交流电源上，副线圈接一定值电阻R，电流表和电压表均视为理想电表。当开关S由1端拨到2端后，各电表示数的变化情况是（　　） A．V1示数变大 B．V2示数变小 C．A1示数变大 D．A2示数变小 4．(23-24高二下·北京丰台区·期中)某种感温式火灾报警器如图甲所示，其简化的工作电路如图乙所示。变压器原线圈接电压有效值恒定的交流电源，副线圈连接报警系统，其中RT为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，R0为滑动变阻器，R1为定值电阻。当警戒范围内发生火灾，环境温度升高达到预设值时，报警装置（图中未画出）通过检测R1的电流触发报警。下列说法正确的是（    ） A．警戒范围内出现火情时，通过定值电阻R1的电流减小 B．通过检测电阻R1的电流过小时，报警装置就会报警 C．若要调低预设的报警温度，可减小滑动变阻器R0的阻值 D．若要调高预设的报警温度，可减小定值电阻R1的阻值 5．(23-24高二下·北京第十五中学·期中)如图所示，有一台交流发电机E。通过理想升压变压器T1和理想降压变压器T2向远处用户供电，输电线的总电阻为R。T1的输入电压和输入功率分别为U1和P1，它的输出电压和输出功率分别为U2和P2；T2的输入电压和输入功率分别为U3和P3，它的输出电压和输出功率分别为U4和P4。设T1的输入电压U1一定，当用户消耗的电功率变大时，有（      ） A．P2变大，P3变大 B．P1变小，P2变小 C．U2变小，U3变小 D．U2变小，U4变大 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 1．(23-24高二下·北京顺义区第一中学·期中)(1)图甲为教学用的可拆变压器，线圈均由材料和直径相同的导线绕制而成。为探究变压器线圈两端电压与匝数的关系，在图乙中该同学把线圈A与学生电源连接，另一个线圈B与小灯泡连接。其中线圈A应连到学生电源的 （选填“直流”或“交流”）输出端上； (2)某次实验时，变压器原、副线圈的匝数分别为220匝和110匝，学生电源输出端电压的有效值为6V，考虑变压器实际工作中有能量损耗，则小灯泡两端电压的有效值可能是______。 A．2.8V B．5.6V C．3.0V D．12.0V 2．(23-24高二下·北京顺义牛栏山第一中学·期中)某同学用可拆变压器探究“变压器原、副线圈电压与匝数的关系”。 (1)该同学将原线圈接一学生电源的交流电压输出端，并使用交流电压表分别测量原、副线圈两端的电压，得到的实验数据如下表所示。 实验序号 原线圈匝数n1 副线圈匝数n2 原线圈电压U1（V） 副线圈电压U2（V） 1 400 200 4.22 2.10 2 400 800 4.22 8.36 3 400 1600 4.22 16.83 根据实验数据，得到的结论为：在误差允许的范围内， 。 (2)该同学利用（1）问中第2组数据时的副线圈给一标有“3.8V ； 0.3A”字样的小灯泡供电，发现小灯泡并没有被烧坏。测量此时小灯泡两端的电压约为3.00V，并不是8.36V，其原因主要是 。 (3)实验时，某同学听到变压器内部有轻微的“嗡嗡”声，他做出如下猜想，正确的是______。 A．“嗡嗡”声来自副线圈中电流流动的声音 B．“嗡嗡”声是由于铁芯中存在过大的涡流而发出的 C．交变电流的磁场对铁芯有吸、斥作用，使铁芯振动发声 D．若去掉铁芯，“嗡嗡”声马上消失，也能完成“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验 (4)如图所示的电路中，电压为的交流电源通过阻值为的定值电阻与一理想变压器的原线圈连接，一可变电阻R与该变压器的副线圈连接，原、副线圈的匝数分别为、。若保持不变，将可变电阻R的阻值改变，当可变电阻R的阻值为 时（用、和表示），可变电阻R的功率最大。 3．(23-24高二下·北京北京师范大学附属实验中学·期中)(1)在“探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，某同学在完成实验后，采用如图所示的电路测量变压器原线圈的电阻（阻值较小），为保证电路中各元件安全，实验结束时，首先应断开_____（填选项字母）。（说明：导线B为变压器和电流表连线） A．导线A B．导线B C．开关C D．导线D (2)在“探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，当左侧线圈“0”“16”间接入交变电压时，右侧线圈“0”“4”接线柱间输出的电压可能是______。 A． B． C． 4．(23-24高二下·北京房山区·期中)某同学在做“探究变压器线圈两端电压与匝数的关系”实验时，用图所示学生电源给乙所示变压器原线圈供电，电压为4V，用多用电表交流10V挡测量副线圈电压，示数如图丙所示。 (1)若原线圈连接的是0和200接线柱，则副线圈连接0和 接线柱。 (2)关于本实验，下列说法正确的是 A．为了减少变压器的能量损失，应采用整块硅钢铁芯 B．若仅增加原线圈匝数，电压表示数增大 C．若仅增加副线圈匝数，电压表示数增大 D．若该变压器为只有一个原线圈和一个副线圈的降压变压器，则副线圈应使用较粗的导线 (3)理想变压器是一种理想化模型，请分析说明该模型应忽略哪些次要因素 。 远距离输电 1．(23-24高二下·北京北京交通大学附属中学·期中)一台发电机输出的电功率为50kW，输出电压为250V，现欲用变压器升压后向远处输电，输电线的总电阻为8Ω，若不考虑输电线路的感抗和容抗对输电的影响，则（　　） A．输送电压越高，输电线上损失的功率越大 B．发电机输出的电功率越大，输电线上损失的功率越小 C．若升压变压器的变压比为1：4，输电线上损失的功率为20kW D．若升压变压器的变压比为1：8，输电线上损失的功率为10kW 2．(23-24高二下·北京丰台区·期中)某发电厂原来用11kV的交流电压输电，后来改用升压变压器将电压升高到220kV输电，输送的电功率都是P，输电线路的电阻为R。下列说法正确的是（　　） A．提高输电电压后输电线上的电流变为原来的20倍 B．提高输电电压后输电线上的电流变为原来的 C．提高输电电压后输电线上的电压损失减小为原来的 D．提高输电电压后输电线上的功率损失减小为原来的 3．(23-24高二下·北京北京师范大学第二附属中学·期中)为实现2030年“碳达峰”和2060年“碳中和”的目标，我国大力发展清洁能源。清洁能源是指不排放污染物或低排放污染物，能够直接用于生产生活的能源，包括风能、水能、太阳能等。 （1） 三峡水电站发电机输出的电压为18kV。若采用500kV直流电向某地区输电5.0×105 kW，要求输电线上损耗的功率不高于输送功率的5%，求输电线总电阻的最大值； （2）人们采用“太阳常数”来描述地球大气层上方的太阳辐射强度。它是指日地之间处于平均日地距离时，在地球大气层的上界，垂直于太阳辐射的单位表面积上单位时间所接收的太阳辐射能。已知太阳常数的标准值约为1300W/m2，地球的半径为，试根据以上数据估算太阳每秒辐射到地球的总能量E。 （3） 某校科技实验小组的同学把一个横截面积是S=314cm2的矮圆筒的内壁涂黑，外壁用保温材料包裹，内装水m=0.5kg，让阳光垂直圆筒口照射了t=2min，水的温度升高了∆T=1℃。已知到达大气层顶层的太阳能只有42%能到达地面，假设照到圆筒上的太阳能被全部吸收，太阳与地球间的距离，水的比热为。试由以上数据估算太阳每分钟向外辐射的总能量。（答案保留1位有效数字） / 学科网（北京）股份有限公司 $$