专题03 交变电流与远距离输电（考题猜想）-2024-2025学年高二物理下学期期中考点大串讲（鲁科版2019）

专题03 交变电流与远距离输电 考点01 交变电流的产生 1 考点02 描述交变电流的“四值”问题 5 考点03 理想变压器基本原理应用 9 考点04 理想变压器电路中等效电阻问题 14 考点05 理想变压器的动态分析问题 21 考点06 远距离输电 26 考点01 交变电流的产生 1．如图一所示，在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，产生的交变电动势在一个周期内的图像如图二所示，则下列说法正确的是（　　） A．时穿过线框的磁通量为零 B．交变电动势的有效值为 C．交变电流在1s内方向变化50次 D．时，金属线框处于中性面位置 【答案】D 【详解】A．由图二可知，时线圈中产生的感应电动势瞬时值为0，线圈此时位于中性面，穿过线框的磁通量最大，故A错误； B．该交变电动势的有效值为 故B错误； C．交变电流在0.02s内电流方向改变两次，则1s内方向变化100次，故C错误； D．时，线圈此时产生的感应电动势瞬时值为0，此时金属线框处于中性面，故D正确。 故选D。 2．风力发电将成为我国实现“双碳”目标的重要途径之一、如图甲，风力发电装置呈现风车外形，风吹向叶片驱动风轮机转动，风轮机带动内部匝数为的矩形铜质线圈在水平匀强磁场中，以角速度绕垂直于磁场的水平转轴逆时针匀速转动产生交流电，发电模型简化为图乙。已知匝线圈产生的感应电动势的最大值为。则（　　） A．当线圈转到图乙所示位置时产生的感应电流方向为ABCD B．当线圈转到竖直位置时电流表的示数为零 C．穿过线圈的最大磁通量为 D．当线圈转到图乙所示位置时磁通量的变化率最大 【答案】D 【详解】A．由右手定则可知，当线圈转到图乙所示位置时产生的感应电流方向为ADCBA，选项A错误； B．当线圈转到竖直位置时交流电瞬时值为零，而电流表的示数是交流电的有效值，则在该位置时电流表的示数不为零，选项B错误； C．根据 可得穿过线圈的最大磁通量为 选项C错误； D．当线圈转到图乙所示位置时感应电动势最大，则磁通量的变化率最大，选项D正确。 故选D。 3．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，在线圈中产生交变电流。如图甲所示，时磁场方向恰与线圈平面垂直，磁极匀速转动，线圈中的电动势随时间变化的关系如图乙所示。将两磁极间的磁场近似视为匀强磁场，则（　　） A．时线圈中磁通量为0 B．时线圈中电流方向由P指向Q C．时线圈中磁通量变化率最大 D．线圈中的电动势瞬时值表达式为 【答案】C 【详解】A．时线圈中感应电动势为零，磁通量最大，选项A错误； B．根据右手定则可知，时线圈中电流方向由Q指向P，选项B错误； C．时线圈中感应电动势最大，则磁通量变化率最大，选项C正确； D．线圈中的电动势瞬时值表达式为 选项D错误。 故选C。 4．如图1所示，匝数为n的圆形线圈在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中沿逆时针方向匀速转动（俯视），转轴垂直于磁场并位于线圈平面内，时刻，线圈位于图示位置。穿过线圈的磁通量随时间t变化的图像如图2所示，图中、T均为已知量。下列说法正确的是（    ） A．时刻，线圈平面与中性面垂直 B．时刻，电流方向发生变化 C．感应电动势的有效值等于 D．线圈的面积等于 【答案】C 【详解】A．时刻磁通量最大，线圈平面在中性面，故A错误； B．图像斜率正负表示电动势的正负和电流的方向，所以时刻，电流方向发生变化，故B错误； D．零时刻磁通量最大为Φ0，则有 可得 故D错误； C．感应电动势的最大值为 有效值为 故C正确。 故选C。 5．如图甲和图乙为两个发电机设备与外接电路，两者仅电刷样式不同，其它部件均完全相同，线圈以相同的角速度在匀强磁场中旋转，从图示位置（该位置线圈平面与中性面垂直）开始计时，在一个周期T的时间内，下列说法错误的是（　　） A．两图中，R两端的电压有效值、流过R的电流有效值大小相等 B．在时间内，两者流过R的电荷量相等 C．在时间内，两者流过R的电流方向相同 D．在时间内，两者电阻R上产生的焦耳热相等 【答案】C 【详解】 ABD．根据题意可知，图甲产生的是正弦交流电，图乙中，由于电刷的原因，线圈中电流方向不变，大小随时间正弦变化；由于两图它部件均完全相同，线圈以相同的角速度在匀强磁场中旋转，则感应电动势的最大值相同，R两端的电压有效值、流过R的电流有效值大小相等，在时间内，两者流过R的电荷量相等，在时间内，两者电阻R上产生的焦耳热相等，故ABD正确； C．由图示位置开始转动，两图电流方向相同，在时，图甲线圈中电流方向改变，图乙线圈中电流方向不变，故C错误。 本题选错误的，故选C。 考点02 描述交变电流的“四值”问题 6．如图甲为一水上浮标的截面图，磁铁固定在水中，S极上套有一个浮筒，浮筒上绕有线圈，浮筒可随波浪上下往复运动。取线圈向上运动为正方向，某段时间内，线圈的速度随时间按正弦规律变化，如图乙所示。已知线圈总电阻r=2Ω，匝数为100匝，线圈处磁感应强度B=0.1T，线圈的直径d=50cm，把线圈与阻值R=2Ω的小灯泡串联，小灯泡恰好正常发光。关于乙图中这段时间内的运动，下列说法正确的是（　　） A．浮筒做的是阻尼振动 B．该浮筒的电动势最大值为1V C．波浪对浮筒做功 D．小灯泡的额定电流为 【答案】C 【详解】A．由图可知，线圈的速度随时间按正弦规律变化，则浮筒做简谐运动，故A错误； B．由图可知，该浮筒的最大速度为0.2m/s，则电动势的最大值为 故B错误； C．根据能量守恒定律可得 故C正确； D．小灯泡的额定电流为 故D错误。 故选C。 7．如图所示，矩形线圈面积为、匝数为，线圈总电阻为，在磁感应强度大小为的匀强磁场中绕轴以一定的角速度匀速转动，外电路电阻。下列说法正确的是（    ） A．图示位置线圈处于中性面，通过线圈的磁通量变化率为0 B．线圈由图示位置转过角时的位置为中性面，磁通量变化率最大 C．在线圈由图示位置转过角的过程中，通过电阻的电荷量 D．在线圈由图示位置转过角的过程中，通过电阻的电荷量 【答案】C 【详解】AB．图示位置线圈平面与磁感线平行，为峰值面，通过线圈的磁通量变化率最大，中性面是指线圈平面转动至垂直于磁感线时的特定位置，当线圈通过中性面时，磁通量最大，磁通量变化率为零，故线圈由图示位置转过角时的位置为中性面，磁通量变化率最小，故AB错误； CD．由，，可知通过电阻的电荷量 初始位置线圈有效面积为，由图示位置转过角的位置处线圈有效面积为 则在线圈由图示位置转过角的过程中，通过电阻的电荷量 故C正确，D错误。 故选C。 8．在图乙的电路中，通入如图甲所示的交变电流，此交变电流的每个周期内，前三分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定。电阻R的阻值为，电表均为理想电表，下列判断正确的是（   ） A．该交变电流的电压有效值为 B．电流表的示数为 C．电阻R一个周期内产生的热量为 D．电压表的示数为 【答案】A 【详解】AD．设此交变电流的电压有效值为，根据有效值定义可得 解得 则该交变电流的电压有效值为6V，电压表的示数为6V，故A正确，D错误； B．由闭合电路欧姆定律可得电流表的示数为 故B错误： C．由焦耳定律得电阻R一个周期内产生的热量为 故C错误。 故选A。 9．如图所示，在匀强磁场中水平固定两足够长的光滑平行金属导轨，磁场的磁感应强度大小为B，两导轨间的距离为l，导轨的左侧接有阻值为R的定值电阻和理想二极管D。从t = 0时刻起，导体棒ab在外力作用下向右运动，其速度的变化规律，在运动过程中，导体棒ab始终与导轨垂直且保持良好接触，导体棒ab接入电路中的阻值为R，不计导轨电阻。则通过导体棒ab的电流的有效值为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】从t = 0时刻起，导体棒ab在外力作用下向右运动，其速度的变化规律为，即速度变化符合正弦函数变化规律，可知一个周期内的前半个周期当导体棒向右运动时，电流由b流向a，此时二极管导通，通过导体棒的电流为 后半个周期当导体棒向左运动时，电流由a流向b，此时二极管断路，通过导体棒的电流iab = 0，则在一个周期内，由有效值的定义有 解得 故选B。 10．如图所示，光滑的长直金属杆通过两个金属环与一个形状为一个周期内完整正弦函数图象的金属导线ab连接，导线其余部分未与杆接触。金属杆电阻不计，导线电阻为R，a、b间距离为2L，导线构成的正弦图形顶部和底部到杆的距离都是d，在导线和金属杆所在平面内有两个方向相反的有界匀强磁场区域，磁场区域的宽度均为L，磁感应强度大小均为B，现在外力F作用下导线以恒定的速度v水平向右匀速运动，时刻导线从O点进入磁场，直到导线全部离开磁场区域的过程中，下列说法正确的是（    ） A．时，电流的大小为 B．时，外力F的大小为 C．全过程中，电流的有效值为 D．外力F的最大值为 【答案】C 【详解】A．时，导线切割磁感线有效长度为d，电流的大小为，故A错误； B．时，导线切割磁感线有效长度为零，感应电动势为零，感应电流为零，导线所受的安培力为零，故外力F的大小为零，故B错误； C．以导线中方向为电流正方向，全过程中感应电流与时间的关系图像如图所示 根据有效值定义有 求得电流的有效值为，故C正确； D．外力F的最大值为，故D错误。 故选C。 考点03 理想变压器基本原理应用 11．某家用燃气灶点火装置原理图如图甲所示，转换器可以将直流电压转换为如图乙所示的正弦交流电压，并加在一台理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为和。点火时钢针与金属板间电压的瞬时值最大可以达到，钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体，电压表为理想电表。下列说法正确的是（　　） A．去掉转换器，该点火装置仍然能正常使用 B．图乙中的值为15V C．电压表的示数为150V D．若，则钢针与金属板间电压最大值可以达到5000V 【答案】D 【详解】A．去掉转化器后，变压器接入恒定直流电，变压器不能够正常工作，该点火装置不能正常使用，故A错误； B．点火时钢针与金属板间电压的瞬时值最大可以达到，根据 解得 故B错误； C．电压表的示数为有效值，则有 故C错误； D．若，令钢针与金属板间电压最大值为，根据 解得 故D正确。 故选D。 12．图甲为风力发电的简易模型，发电机与一理想变压器的原线圈相连，变压器原、副线圈匝数分别为10匝和1匝，某一风速时，变压器原线圈两端的电压随时间变化的关系图像如图乙所示，则下列说法正确的是（　　） A．副线圈交变电流的频率为5Hz B．电压表V1的示数为 C．断开开关，电压表V2的示数为0 D．变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为 【答案】D 【详解】A．副线圈交变电流的频率等于原线圈交变电流的频率，由题图乙知交流电的周期，由此可知副线圈中交流电的频率 选项A错误； B．电压表V1测量变压器原线圈两端电压的有效值 选项错误； C．电压表V2测量变压器副线圈两端的电压，与有无负载无关， 则电压表的示数 选项错误； D．通过题图乙可知变压器原线圈两端电压的最大值，周期，永磁体转动的角速度 则电压的瞬时值表达式为 选项D正确。 故选D。 13．如图甲所示，理想变压器原副线圈匝数比为，原线圈输入正弦式交流电压如图乙所示，副线圈电路中定值电阻，电容器的耐压值为（电容器如击穿当作烧断），所有电表均为理想电表。下列说法正确的是（　　） A．滑片滑至最下端时，变压器输入功率约为 B．副线圈两端电压变化的频率为 C．电容器不会被击穿 D．滑片滑至最下端时，电流表的示数约为 【答案】A 【详解】A．原线圈的有效值为 根据理想变压器原副线圈电压与线圈匝数的关系 解得 变压器输入功率等于输出功率，滑片滑至最下端时，滑动变阻器接入电路的电阻为零，则变压器输入功率为 故A正确； B．变压器不改变交变电压的频率，则副线圈两端电压变化的频率为 故B错误； C．副线圈两端的最大电压为 根据电路关系可知，电容器C两端的电压会超过耐压值，电容器C会被击穿，故C错误； D．滑片滑至最下端时，电流表的示数约为 故D错误。 故选A。 14．广州夏天蚊虫繁多，电蚊拍可利用高压电击网来击杀飞近的蚊虫。如图所示，将3V恒定电压通过转换器转变为正弦交变电压，再将其加在理想变压器的原线圈上，副线圈两端接电击网，电压峰值达到2700V时可击杀蚊虫，正常工作时（　　） A．原线圈上电压表的示数为3V B．电击网上的高频电压的频率为10000Hz C．副线圈与原线圈匝数比需满足 D．不用高频转换器电蚊拍也可以正常工作 【答案】C 【详解】A．原线圈上电压表的示数为 故A错误； B．电击网上的高频电压的频率为 故B错误； C．副线圈与原线圈匝数比需满足 故C正确； D．不用高频转换器把直流电转化为交流电，变压器就不能工作，不能把电压升到大于2700V，即电蚊拍不可以正常工作，故D错误。 故选C。 15．随着科技的发展进步，手机、智能手表的无线充电方式开始流行。如图，是手机无线充电器原理图，通过充电器的发射线圈和手机上的接收线圈传递能量。在发射线圈接上220V、50Hz的正弦交变电流，手机的接收线圈就会产生交变电流，该电流经过整流电路转化为直流电给手机充电。两线圈均可看做理想线圈，且无漏磁，接收线圈两端电压的峰值为，手机充电功率为20W，不计整流电路消耗的功率，下列说法正确的是（　　） A．发射线圈中电流的有效值为 B．接收线圈中电流的有效值为 C．发射线圈与接收线圈的匝数比为 D．接收线圈中的电流方向每秒变化50次 【答案】A 【详解】ABC．接收线圈中电压的有效值为 接收线圈中电流的有效值为 发射线圈与接收线圈的匝数比为 根据匝数与电流的关系 可得发射线圈中电流的有效值为 故A正确，BC错误； D．正弦式交变电流的方向每个周期变化两次，由于电流的频率为50Hz，所以接收线圈中的电流方向每秒变化100次，故D错误。 故选A。 考点04 理想变压器电路中等效电阻问题 16．在图甲所示的交流电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比为，电阻，为滑动变阻器。电源电压随时间按正弦规律变化如图乙所示，则下列说法正确的是（　　） A．滑片向下移动时，电流表示数增大 B．滑片向上移动时，电阻的电流增大 C．当时，电流表的示数为 D．当时，电源的输出功率为 【答案】D 【详解】A．滑片向下移动时，接入电路的阻值减小，故与并联的总电阻减小，根据等效电阻法，可知减小，故原线圈两端电压减小，副线圈两端电压减小，电流表示数减小，故A错误； B．滑片向上移动时，接入电路的阻值增大，故与并联的总电阻增大，根据等效电阻法，可知增大，原线圈中的电流减小，副线圈中的电流减小，原线圈两端电压增大，副线圈两端电压增大，电流表示数增大，故电阻的电流减小，故B错误； CD．当时，，，故原线圈两端电压，副线圈两端电压，电流表的示数为，又原线圈中的电流为，故C错误，D正确。 故选D。 【点睛】等效电阻法：设副线圈回路的电阻为R，将原线圈看成一个电阻，则有又，联立得。 17．如图所示，、端连接一个稳压交流电源，其有效值为12V，理想变压器的原线圈上接有定值电阻，副线圈上接有最大阻值为的滑动变阻器，原、副线圈匝数之比，电流表、电压表均为理想交流电表。初始时，滑动变阻器的滑片处于正中间位置，电流表、电压表示数分别为、，现将滑片从正中间位置逐步上移至最上端，在这个过程中，下列说法正确的是（　　） A．滑动变阻器的滑片处于正中间位置时，电压表示数为 B．滑片处于正中间位置时，定值电阻的功率最小 C．变压器输出功率的最小值为 D．电压表、电流表示数均减小 【答案】C 【详解】A．将变压器与滑动变阻器等效为一个电阻，则等效电阻值 滑动变阻器的滑片处于正中间位置时，等效电阻 根据欧姆定律可知，此时原线圈两端电压 根据电压匝数关系有 解得 故A错误； B．结合上述可知，滑动变阻器接入电阻越大，变压器与滑动变阻器的等效电阻越大，则原线圈中电流越小，定值电阻的功率越小，可知，滑片处于最上端时，定值电阻的功率最小，故B错误； C．将电源与定值电阻等效为一个新电源，该新电源输出功率即为变压器输出功率，则有 结合上述可知，等效电阻的最大值为 根据对勾函数可知，当等效电阻阻值等于定值电阻阻值时，变压器输出功率最大，滑动变阻器滑片从正中间向上滑动过程，变压器输出功率先增大后减小，滑片在正中间时，变压器输出功率 滑片在最上端时，变压器输出功率 可知，变压器输出功率的最小值为，故C正确； D．滑片向上滑动过程中，滑动变阻器接入电阻增大，等效电阻增大，原线圈中电流减小，根据电流匝数关系可知，副线圈中电流减小，即电流表示数减小，由于原线圈中电流减小，则定值电阻承担电压减小，原线圈输入电压增大，根据电压匝数关系可知，副线圈两端电压增大，即电压表示数增大，故D错误。 故选C。 18．如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为3:1，三个电阻R1、R2、R3阻值相等。原线圈的ab端接在电压为30V的正弦式交流电源上，以下说法不正确的是（　　） A．当开关S断开时，R3两端的电压为9V B．当开关S断开时，R1、R3消耗的功率之比为1:9 C．当开关S闭合时，R1、R3电压之比为10:1 D．开关S断开时与开关S闭合电流表的读数之比是19:100 【答案】C 【详解】A．三个电阻R1、R2、R3阻值相等，令均等于R0，开关S断开时，根据电流、电压与匝数关系有 ， 在原线圈电路中有 在副线圈电路中有 解得 ， 即开关S断开时，R3两端的电压为9V，故A正确，不符合题意； B．结合上述，当开关S断开时，R1、R3消耗的功率 ， 结合上述解得 故B正确，不符合题意； C．将变压器与负载等效为一个电阻，则等效电阻为 当开关S闭合时，上述等效电阻与R2并联，则有 则原线圈电路的干路电流为 则电阻R1两端电压 则有 根据电压匝数关系有 解得 解得 即当开关S闭合时，R1、R3电压之比为10:3，故C错误，符合题意； D．结合上述可以解得 故D正确，不符合题意。 故选C。 19．如图所示，理想变压器原线圈一侧串联电阻，并接在电压的正弦交流电源上，电阻、、滑动变阻器接在副线圈回路中。已知，，，的阻值调节范围为。当滑动变阻器接入电路的阻值为零时，消耗的功率是消耗功率的两倍。下列判断正确的是（　　） A．理想变压器原、副线圈的匝数之比为 B．当变压器的输出功率最大时，接入电路的阻值为0 C．当变压器的输出功率最大时，接入电路的阻值为 D．改变滑动变阻器的阻值，变压器的输出功率的最大值为 【答案】A 【详解】A．当接入电路的阻值为0时，消耗的功率是消耗功率的两倍，则有 解得 根据理想变压器原、副线圈电流比等于匝数比的反比，可得 故A正确； BCD．将原线圈和副线圈所有负载看成一个等效电阻，则变压器的输出功率等于等效电阻的消耗功率，则变压器的输出功率为 可知当时，变压器的输出功率最大；又有 解得滑动变阻器接入阻值为 变压器的输出功率的最大值为 故BCD错误。 故选A。 20．如图甲所示，导线框ABCD绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的交变电动势的图像如图乙所示。线框通过可变电阻与理想变压器原线圈相连，变压器副线圈接入一额定电压为40V的电灯泡，当可变电阻时，电灯泡恰好正常发光且电流表的示数为2A，导线框ABCD的电阻不计，电灯泡的电阻不变，电流表为理想电流表，则下列说法正确的是（　　） A．变压器原线圈的输入电压的表达式为 B．变压器原、副线圈的匝数比为1∶4 C．可变电阻越大，则消耗的功率越大 D．图甲中导线框ABCD所处位置的磁通量变化率最大 【答案】D 【详解】A．电阻R1上的电压有效值为 则变压器原线圈电压最大值 因 可知变压器原线圈的输入电压的表达式为 选项A错误； B．变压器原、副线圈的匝数比为 选项B错误； C．次级电流 则灯泡电阻 变压器等效电阻 将R等看做电源的内阻，R1看做外电路，则当R1=R等时R1功率最大，则可变电阻越大，则消耗的功率不一定越大，选项C错误； D．图甲中导线框ABCD所处位置感应电动势最大，则磁通量变化率最大，选项D正确。 故选D。 考点05 理想变压器的动态分析问题 21．如图所示为一理想自耦变压器，原线圈接电压为U的正弦式交流电，滑片P1与线圈接触且置于线圈的正中间，滑片P2置于滑动变阻器R的正中间，定值电阻的阻值为R0，电流表、电压表均为理想电表，下列说法正确的是（　　）    A．仅把P1向上移动少许，电流表的示数不变 B．仅把P2向上移动少许，R0的功率减小 C．把P1、P2均向上移动少许，电流表示数可能不变 D．把P1向下移动少许，P2向上移动少许，电源的输出功率可能不变 【答案】D 【详解】A．仅把P1向上移动少许，副线圈的匝数增大，根据理想变压器原理，副线圈两端电压变大，即电压表示数变大，则I2变大，根据可知，I1变大，则电流表示数变大，故A错误； B．仅把P2向上移动少许，副线圈两端电压不变，R接入电路的阻值变小，则流过副线圈的电流变大，R0的功率变大，故B错误； C．把P1、P2均向上移动少许，副线圈的电压增大，R接入电路的阻值减小，电流增大，则电流表示数变大，故C错误； D．把P1向下移动少许，把P2向上移动少许，副线圈的电压减小，负载的电阻减小，负载的功率可能不变，电源的输出功率可能不变，电流表示数可能不变，故D正确。 故选D。 22．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比为，b是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想电表。从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交流电压，其瞬时值表达式，则（　　） A．当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为22V B．当时，c、d间电压的瞬时值为110V C．单刀双掷开关与a连接，在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，电压表和电流表的示数均变小 D．当单刀双掷开关由a扳向b时，电压表和电流表的示数均变小 【答案】A 【详解】A．当单刀双掷开关与a连接时，原、副线圈的匝数之比为，原线圈两端的电压有效值 根据代入数据得，故电压表的示数为22V，故A正确； B．当时，c、d间电压的瞬间值 故B错误； C．当单刀双掷开关与a连接，滑动变阻器触头P向上移动的过程中，滑动变阻器接入电路中的阻值变大，副线圈输出电压不变，电流减小，即电压表示数不变，电流表示数减小，故C错误； D．当单刀双掷开关由a扳向b时，原线圈匝数减小，根据知变大，电压表和电流表的示数均变大，故D错误。 故选A。 23．如图所示，理想变压器的输入端通过电流表连接在输出功率恒定的交流电源上。输出端分为两部分，上部分与电流表和定值电阻相连，下部分与电流表和滑动变阻器相连。三块电流表均为理想电表，则在滑动变阻器的滑片向上滑动过程中，三块电流表的示数，变化情况正确的是（　　） A．增大，减小 B．减小，增大 C．增大，增大 D．减小，减小 【答案】B 【详解】由变压器电压与匝数关系及电路知识，有 同理 由于 可得 滑片向上滑动，电阻变大，则减小。可得增大，增大，增大。由于增大，则增大。而增大，应减小，所以减小。 故选B。 24．如图所示，原、副线圈总匝数为4:3的理想变压器，滑动触头初始位置在副线圈距上端三分之一处，输入端接入电压有效值恒定的交变电源。定值电阻的阻值为R，滑动变阻器的最大阻值为，滑片初始位置在最右端。理想电压表V的示数为U，理想电流表A的示数为I。下列说法正确的是（　　） A．保持位置不变，向下缓慢滑动的过程中，I减小，U增加 B．保持位置不变，向下缓慢滑动的过程中，消耗的功率增大 C．保持位置不变，向左缓慢滑动的过程中，消耗的功率增大 D．保持位置不变，向左缓慢滑动的过程中，I变小，U变小 【答案】C 【详解】A．将变压器与定值电阻看为一个整体，则等效电阻为 若保持位置不变，向下缓慢滑动的过程中，则等效电阻变大，原线圈中通过的电流减小，即电流表A的示数I减小，滑动变阻器两端电压减小，即电压表V的示数U减小，故A错误； B．结合上述可知，等效电阻 由于滑动触头初始位置在副线圈距上端三分之一处，即原副线圈初始匝数比为 则等效电阻的初始值为，当向下缓慢滑动的过程中，等效电阻逐渐增大，由于理想变压器不消耗功率，则等效电阻的功率等于消耗的功率，令输入端电压的有效值为，则有 作出其图像，如图所示 可知，消耗的功率先增大后减小，故B错误； C．保持位置不变，则上述等效电阻不变，向左缓慢滑动的过程中，接入电阻减小，原线圈通过的电流增大，根据电流匝数关系可知，通过负线圈的电流增大，则消耗的功率增大，故C正确； D．结合上述可知，保持位置不变，向左缓慢滑动的过程中，I变大，上述等效电阻不变，则原线圈两端电压增大，则U变小，故D错误。 故选C。 25．如图所示，为理想自耦变压器，其中P为变压器上的滑动触头，Q为滑动变阻器上的滑片，则以下说法正确的是（    ） A．适当调节变压器上的滑动触头P，该自耦变压器既可升压也可降压 B．滑片Q不动，滑动触头P逆时针转动，电流表读数变大 C．图示位置， D．滑动触头P不动，滑片Q缓慢向下滑动时，一直在减小 【答案】B 【详解】A．适当调节变压器上的滑动触头P，可改变副线圈的匝数，但副线圈匝数一直小于原线圈匝数，故该自耦变压器只能降压不能升压，A错误； B．滑片Q不动，滑动触头P逆时针转动，副线圈匝数增大，根据 可知副线圈电压增大，则电流增大，电流表读数变大，B正确； C．图示位置，原线圈匝数大于副线圈匝数，则有 C错误； D．滑动触头P不动，副线圈匝数不变，则不变，D错误。 故选B。 考点06 远距离输电 26．如图所示为远距离输电的原理图，发电机输出电压恒定，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，其中降压变压器的变压比为n；图中电表均为理想电表；两变压器间输电线的总电阻为R。假如用户设备发生变化，导致输电线上的电压损失增加了，下列说法正确的是（    ） A．电压表示数增大 B．输电线上消耗的电功率增加 C．用户设备消耗的电功率减少 D．电流表示数增大了 【答案】D 【详解】A．如图所示 发电机输出电压恒定，升压变压器的输出电压不变，输电线上电压损失增加，所以降压变压器的原线圈两端电压减小，因电压匝数比不变，则降压变压器的副线圈两端电压减少，故A错误； BC．输电线的总电阻R不变，输电线上的电压损失增加，输电线上电流增加 输电线的损耗功率为 输电线的损耗功率增加 故BC错误； D．若降压变压器原、副线圈中电流分别为、，则 变压比n不变，所以 输电线上电流增加 所以降压变压器输出电流增加 故D正确。 故选D。 27．春夏秋冬、昼夜之间，工作日与节假日，对电力需求量差异很大，会形成用电高峰和低谷之间的峰谷负荷差。如图所示，为某节能储能输电网络示意图，可以在用电低谷时段把电能储存起来，高峰时段输出，填补用电缺口。已知发电机的输出功率P1=800kW，降压变压器的匝数比n3：n4=50：1，输电线总电阻，其余线路电阻不计。用户端电压V，输送给储能站的功率P5=112.5kW，所有变压器均为理想变压器。则输电线上的输送电流为（  ） A．50A B．45A C．40A D．35A 【答案】A 【详解】副线圈输入功率 P=P1- P5=687.5kW 根据 代入数据联立得 故选A。 28．风力发电绿色环保、低碳，通过变压器和远距离输电线给用户供电，工作原理如图所示。发电机线圈面积为S、匝数为N匝、电阻不计，处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，线圈绕垂直磁场的水平轴匀速转动，转速为n，其输出端与升压变压器的原线圈相连，输出电压为，升压变压器原、副线圈的匝数比为，输出功率为P，降压变压器的副线圈连接用户，两变压器间的输电线总电阻为R，变压器均为理想变压器。用户端工作电压为。下列说法正确的是（　　） A． B．两变压器间输电线上的电流为 C．用户获得的功率为 D．若其他条件不变，只减小，则增大 【答案】D 【详解】A．发电线圈产生的感应电动势最大值为 又 输出电压为 联立，解得 故A错误； B．升压变压器电流为 由 解得两变压器间输电线上的电流为 故B错误； C．输电线上损耗的功率为 用户获得的功率为 联立，解得 故C错误； D．根据 ， 又 ， 联立，解得 若其他条件不变，只减小，则增大，根据 可知 则增大。故D正确。 故选D。 29．如图为远距离输电示意图，其中升压变压器输入的正弦式交流电的电压有效值保持不变，输入功率，升压变压器原副线圈的匝数比为，降压变压器原副线圈的匝数比为，输电线路总电阻。为了安全测量输电线路中的电压和电流，现在输电线路的起始端接入甲、乙两个特殊的变压器，甲、乙原副线圈匝数比分别为和，以上变压器均为理想变压器。下列判断正确的是（    ） A．电压表示数为200V B．电流表示数为4A C．输电线路的中损失的功率 D．用户得到的电压为 【答案】B 【详解】A．升压变压器次级电压 电压表示数为 选项A错误； B．输电线上的电流 电流表示数为 选项B正确； C．输电线路的中损失的功率 选项C错误； D．降压变压器输入电压 用户的电压为 选项D错误。 故选B。 30．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 【详解】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。 1 / 37 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题03 交变电流与远距离输电 考点01 交变电流的产生 1 考点02 描述交变电流的“四值”问题 3 考点03 理想变压器基本原理应用 5 考点04 理想变压器电路中等效电阻问题 8 考点05 理想变压器的动态分析问题 10 考点06 远距离输电 12 考点01 交变电流的产生 1．如图一所示，在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，产生的交变电动势在一个周期内的图像如图二所示，则下列说法正确的是（　　） A．时穿过线框的磁通量为零 B．交变电动势的有效值为 C．交变电流在1s内方向变化50次 D．时，金属线框处于中性面位置 2．风力发电将成为我国实现“双碳”目标的重要途径之一、如图甲，风力发电装置呈现风车外形，风吹向叶片驱动风轮机转动，风轮机带动内部匝数为的矩形铜质线圈在水平匀强磁场中，以角速度绕垂直于磁场的水平转轴逆时针匀速转动产生交流电，发电模型简化为图乙。已知匝线圈产生的感应电动势的最大值为。则（　　） A．当线圈转到图乙所示位置时产生的感应电流方向为ABCD B．当线圈转到竖直位置时电流表的示数为零 C．穿过线圈的最大磁通量为 D．当线圈转到图乙所示位置时磁通量的变化率最大 3．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，在线圈中产生交变电流。如图甲所示，时磁场方向恰与线圈平面垂直，磁极匀速转动，线圈中的电动势随时间变化的关系如图乙所示。将两磁极间的磁场近似视为匀强磁场，则（　　） A．时线圈中磁通量为0 B．时线圈中电流方向由P指向Q C．时线圈中磁通量变化率最大 D．线圈中的电动势瞬时值表达式为 4．如图1所示，匝数为n的圆形线圈在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中沿逆时针方向匀速转动（俯视），转轴垂直于磁场并位于线圈平面内，时刻，线圈位于图示位置。穿过线圈的磁通量随时间t变化的图像如图2所示，图中、T均为已知量。下列说法正确的是（    ） A．时刻，线圈平面与中性面垂直 B．时刻，电流方向发生变化 C．感应电动势的有效值等于 D．线圈的面积等于 5．如图甲和图乙为两个发电机设备与外接电路，两者仅电刷样式不同，其它部件均完全相同，线圈以相同的角速度在匀强磁场中旋转，从图示位置（该位置线圈平面与中性面垂直）开始计时，在一个周期T的时间内，下列说法错误的是（　　） A．两图中，R两端的电压有效值、流过R的电流有效值大小相等 B．在时间内，两者流过R的电荷量相等 C．在时间内，两者流过R的电流方向相同 D．在时间内，两者电阻R上产生的焦耳热相等 考点02 描述交变电流的“四值”问题 6．如图甲为一水上浮标的截面图，磁铁固定在水中，S极上套有一个浮筒，浮筒上绕有线圈，浮筒可随波浪上下往复运动。取线圈向上运动为正方向，某段时间内，线圈的速度随时间按正弦规律变化，如图乙所示。已知线圈总电阻r=2Ω，匝数为100匝，线圈处磁感应强度B=0.1T，线圈的直径d=50cm，把线圈与阻值R=2Ω的小灯泡串联，小灯泡恰好正常发光。关于乙图中这段时间内的运动，下列说法正确的是（　　） A．浮筒做的是阻尼振动 B．该浮筒的电动势最大值为1V C．波浪对浮筒做功 D．小灯泡的额定电流为 7．如图所示，矩形线圈面积为、匝数为，线圈总电阻为，在磁感应强度大小为的匀强磁场中绕轴以一定的角速度匀速转动，外电路电阻。下列说法正确的是（    ） A．图示位置线圈处于中性面，通过线圈的磁通量变化率为0 B．线圈由图示位置转过角时的位置为中性面，磁通量变化率最大 C．在线圈由图示位置转过角的过程中，通过电阻的电荷量 D．在线圈由图示位置转过角的过程中，通过电阻的电荷量 8．在图乙的电路中，通入如图甲所示的交变电流，此交变电流的每个周期内，前三分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定。电阻R的阻值为，电表均为理想电表，下列判断正确的是（   ） A．该交变电流的电压有效值为 B．电流表的示数为 C．电阻R一个周期内产生的热量为 D．电压表的示数为 9．如图所示，在匀强磁场中水平固定两足够长的光滑平行金属导轨，磁场的磁感应强度大小为B，两导轨间的距离为l，导轨的左侧接有阻值为R的定值电阻和理想二极管D。从t = 0时刻起，导体棒ab在外力作用下向右运动，其速度的变化规律，在运动过程中，导体棒ab始终与导轨垂直且保持良好接触，导体棒ab接入电路中的阻值为R，不计导轨电阻。则通过导体棒ab的电流的有效值为（　　） A． B． C． D． 10．如图所示，光滑的长直金属杆通过两个金属环与一个形状为一个周期内完整正弦函数图象的金属导线ab连接，导线其余部分未与杆接触。金属杆电阻不计，导线电阻为R，a、b间距离为2L，导线构成的正弦图形顶部和底部到杆的距离都是d，在导线和金属杆所在平面内有两个方向相反的有界匀强磁场区域，磁场区域的宽度均为L，磁感应强度大小均为B，现在外力F作用下导线以恒定的速度v水平向右匀速运动，时刻导线从O点进入磁场，直到导线全部离开磁场区域的过程中，下列说法正确的是（    ） A．时，电流的大小为 B．时，外力F的大小为 C．全过程中，电流的有效值为 D．外力F的最大值为 考点03 理想变压器基本原理应用 11．某家用燃气灶点火装置原理图如图甲所示，转换器可以将直流电压转换为如图乙所示的正弦交流电压，并加在一台理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为和。点火时钢针与金属板间电压的瞬时值最大可以达到，钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体，电压表为理想电表。下列说法正确的是（　　） A．去掉转换器，该点火装置仍然能正常使用 B．图乙中的值为15V C．电压表的示数为150V D．若，则钢针与金属板间电压最大值可以达到5000V 12．图甲为风力发电的简易模型，发电机与一理想变压器的原线圈相连，变压器原、副线圈匝数分别为10匝和1匝，某一风速时，变压器原线圈两端的电压随时间变化的关系图像如图乙所示，则下列说法正确的是（　　） A．副线圈交变电流的频率为5Hz B．电压表V1的示数为 C．断开开关，电压表V2的示数为0 D．变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为 13．如图甲所示，理想变压器原副线圈匝数比为，原线圈输入正弦式交流电压如图乙所示，副线圈电路中定值电阻，电容器的耐压值为（电容器如击穿当作烧断），所有电表均为理想电表。下列说法正确的是（　　） A．滑片滑至最下端时，变压器输入功率约为 B．副线圈两端电压变化的频率为 C．电容器不会被击穿 D．滑片滑至最下端时，电流表的示数约为 14．广州夏天蚊虫繁多，电蚊拍可利用高压电击网来击杀飞近的蚊虫。如图所示，将3V恒定电压通过转换器转变为正弦交变电压，再将其加在理想变压器的原线圈上，副线圈两端接电击网，电压峰值达到2700V时可击杀蚊虫，正常工作时（　　） A．原线圈上电压表的示数为3V B．电击网上的高频电压的频率为10000Hz C．副线圈与原线圈匝数比需满足 D．不用高频转换器电蚊拍也可以正常工作 15．随着科技的发展进步，手机、智能手表的无线充电方式开始流行。如图，是手机无线充电器原理图，通过充电器的发射线圈和手机上的接收线圈传递能量。在发射线圈接上220V、50Hz的正弦交变电流，手机的接收线圈就会产生交变电流，该电流经过整流电路转化为直流电给手机充电。两线圈均可看做理想线圈，且无漏磁，接收线圈两端电压的峰值为，手机充电功率为20W，不计整流电路消耗的功率，下列说法正确的是（　　） A．发射线圈中电流的有效值为 B．接收线圈中电流的有效值为 C．发射线圈与接收线圈的匝数比为 D．接收线圈中的电流方向每秒变化50次 接收线圈中电流的有效值为 发射线圈与接收线圈的匝数比为 考点04 理想变压器电路中等效电阻问题 16．在图甲所示的交流电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比为，电阻，为滑动变阻器。电源电压随时间按正弦规律变化如图乙所示，则下列说法正确的是（　　） A．滑片向下移动时，电流表示数增大 B．滑片向上移动时，电阻的电流增大 C．当时，电流表的示数为 D．当时，电源的输出功率为 17．如图所示，、端连接一个稳压交流电源，其有效值为12V，理想变压器的原线圈上接有定值电阻，副线圈上接有最大阻值为的滑动变阻器，原、副线圈匝数之比，电流表、电压表均为理想交流电表。初始时，滑动变阻器的滑片处于正中间位置，电流表、电压表示数分别为、，现将滑片从正中间位置逐步上移至最上端，在这个过程中，下列说法正确的是（　　） A．滑动变阻器的滑片处于正中间位置时，电压表示数为 B．滑片处于正中间位置时，定值电阻的功率最小 C．变压器输出功率的最小值为 D．电压表、电流表示数均减小 18．如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为3:1，三个电阻R1、R2、R3阻值相等。原线圈的ab端接在电压为30V的正弦式交流电源上，以下说法不正确的是（　　） A．当开关S断开时，R3两端的电压为9V B．当开关S断开时，R1、R3消耗的功率之比为1:9 C．当开关S闭合时，R1、R3电压之比为10:1 D．开关S断开时与开关S闭合电流表的读数之比是19:100 19．如图所示，理想变压器原线圈一侧串联电阻，并接在电压的正弦交流电源上，电阻、、滑动变阻器接在副线圈回路中。已知，，，的阻值调节范围为。当滑动变阻器接入电路的阻值为零时，消耗的功率是消耗功率的两倍。下列判断正确的是（　　） A．理想变压器原、副线圈的匝数之比为 B．当变压器的输出功率最大时，接入电路的阻值为0 C．当变压器的输出功率最大时，接入电路的阻值为 D．改变滑动变阻器的阻值，变压器的输出功率的最大值为 20．如图甲所示，导线框ABCD绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的交变电动势的图像如图乙所示。线框通过可变电阻与理想变压器原线圈相连，变压器副线圈接入一额定电压为40V的电灯泡，当可变电阻时，电灯泡恰好正常发光且电流表的示数为2A，导线框ABCD的电阻不计，电灯泡的电阻不变，电流表为理想电流表，则下列说法正确的是（　　） A．变压器原线圈的输入电压的表达式为 B．变压器原、副线圈的匝数比为1∶4 C．可变电阻越大，则消耗的功率越大 D．图甲中导线框ABCD所处位置的磁通量变化率最大 考点05 理想变压器的动态分析问题 21．如图所示为一理想自耦变压器，原线圈接电压为U的正弦式交流电，滑片P1与线圈接触且置于线圈的正中间，滑片P2置于滑动变阻器R的正中间，定值电阻的阻值为R0，电流表、电压表均为理想电表，下列说法正确的是（　　）    A．仅把P1向上移动少许，电流表的示数不变 B．仅把P2向上移动少许，R0的功率减小 C．把P1、P2均向上移动少许，电流表示数可能不变 D．把P1向下移动少许，P2向上移动少许，电源的输出功率可能不变 22．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比为，b是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想电表。从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交流电压，其瞬时值表达式，则（　　） A．当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为22V B．当时，c、d间电压的瞬时值为110V C．单刀双掷开关与a连接，在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，电压表和电流表的示数均变小 D．当单刀双掷开关由a扳向b时，电压表和电流表的示数均变小 23．如图所示，理想变压器的输入端通过电流表连接在输出功率恒定的交流电源上。输出端分为两部分，上部分与电流表和定值电阻相连，下部分与电流表和滑动变阻器相连。三块电流表均为理想电表，则在滑动变阻器的滑片向上滑动过程中，三块电流表的示数，变化情况正确的是（　　） A．增大，减小 B．减小，增大 C．增大，增大 D．减小，减小 24．如图所示，原、副线圈总匝数为4:3的理想变压器，滑动触头初始位置在副线圈距上端三分之一处，输入端接入电压有效值恒定的交变电源。定值电阻的阻值为R，滑动变阻器的最大阻值为，滑片初始位置在最右端。理想电压表V的示数为U，理想电流表A的示数为I。下列说法正确的是（　　） A．保持位置不变，向下缓慢滑动的过程中，I减小，U增加 B．保持位置不变，向下缓慢滑动的过程中，消耗的功率增大 C．保持位置不变，向左缓慢滑动的过程中，消耗的功率增大 D．保持位置不变，向左缓慢滑动的过程中，I变小，U变小 25．如图所示，为理想自耦变压器，其中P为变压器上的滑动触头，Q为滑动变阻器上的滑片，则以下说法正确的是（    ） A．适当调节变压器上的滑动触头P，该自耦变压器既可升压也可降压 B．滑片Q不动，滑动触头P逆时针转动，电流表读数变大 C．图示位置， D．滑动触头P不动，滑片Q缓慢向下滑动时，一直在减小 考点06 远距离输电 26．如图所示为远距离输电的原理图，发电机输出电压恒定，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，其中降压变压器的变压比为n；图中电表均为理想电表；两变压器间输电线的总电阻为R。假如用户设备发生变化，导致输电线上的电压损失增加了，下列说法正确的是（    ） A．电压表示数增大 B．输电线上消耗的电功率增加 C．用户设备消耗的电功率减少 D．电流表示数增大了 27．春夏秋冬、昼夜之间，工作日与节假日，对电力需求量差异很大，会形成用电高峰和低谷之间的峰谷负荷差。如图所示，为某节能储能输电网络示意图，可以在用电低谷时段把电能储存起来，高峰时段输出，填补用电缺口。已知发电机的输出功率P1=800kW，降压变压器的匝数比n3：n4=50：1，输电线总电阻，其余线路电阻不计。用户端电压V，输送给储能站的功率P5=112.5kW，所有变压器均为理想变压器。则输电线上的输送电流为（  ） A．50A B．45A C．40A D．35A 28．风力发电绿色环保、低碳，通过变压器和远距离输电线给用户供电，工作原理如图所示。发电机线圈面积为S、匝数为N匝、电阻不计，处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，线圈绕垂直磁场的水平轴匀速转动，转速为n，其输出端与升压变压器的原线圈相连，输出电压为，升压变压器原、副线圈的匝数比为，输出功率为P，降压变压器的副线圈连接用户，两变压器间的输电线总电阻为R，变压器均为理想变压器。用户端工作电压为。下列说法正确的是（　　） A． B．两变压器间输电线上的电流为 C．用户获得的功率为 D．若其他条件不变，只减小，则增大 29．如图为远距离输电示意图，其中升压变压器输入的正弦式交流电的电压有效值保持不变，输入功率，升压变压器原副线圈的匝数比为，降压变压器原副线圈的匝数比为，输电线路总电阻。为了安全测量输电线路中的电压和电流，现在输电线路的起始端接入甲、乙两个特殊的变压器，甲、乙原副线圈匝数比分别为和，以上变压器均为理想变压器。下列判断正确的是（    ） A．电压表示数为200V B．电流表示数为4A C．输电线路的中损失的功率 D．用户得到的电压为 30．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 1 / 37 学科网（北京）股份有限公司 $$