专题强化05：交变电流题型精讲与精练【十大题型】-2024-2025学年高二下学期物理精讲与精练高分突破考点专题系列（人教版2019选择性必修第二册）

专题强化05：交变电流题型精讲与精练 【题型归纳】 · 题型1：交变电流的概念理解 · 题型2：交变电流的产生 · 题型3：交变电流描述量的计算 · 题型4：交变电流有效值的计算 · 题型5：交变电流平均值和电量的计算 · 题型6：变压器的有关计算 · 题型7：变压器的动态分析 · 题型8：变压器的应用 · 题型9：远距离输电的相关计算 · 题型10：交变电流的综合问题 【题型过关】 题型1：交变电流的概念理解 1．（24-25高二上·甘肃白银·期末）关于交变电流的说法正确的是（　　） A．方向不随时间变化的电流称为交流 B．交变电流不能变成低压直流 C．大小随时间做周期性变化的电流叫交变电流 D．家庭电路的电压是220V，是指有效值 【答案】D 【详解】A．交变电流的最大特征就是电流的方向发生周期性的变化，A错误； B．交变电流可以通过变压器变压和二极管整流作用变成低压直流，B错误； C．若电流大小做周期性变化，则不一定为交变电流，因为没有提及电流方向随时间做周期性变化，C错误； D．家庭电路的电流是交变电流，电压220V是指有效值，D正确。 故选D。 2．（24-25高二上·安徽·期末）如图所示属于交变电流的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】ABD．电流数值总为正值，表示电流方向不变，是直流电，故ABD错误； C．图中电流强度大小不随时间变化，但方向随时间做周期性改变，是交变电流，故C正确。 故选C。 3．（22-23高二下·山西·期中）关于交变电流的理解，下列说法正确的是（　　） A．如果电流大小随时间做周期性变化，则一定是交变电流 B．交变电流一定是按正弦规律变化的 C．交变电流电压的大小和方向随时间做周期性变化 D．化学电池提供的电流也可能是交变电流 【答案】C 【详解】AC．交变电流电压和电流的大小和方向随时间做周期性变化，故A错误，C正确； B．交变电流不一定时按正弦规律变化，故B错误； D．化学电池提供的电流是直流电，故D错误。 故选C。 题型2：交变电流的产生 4．（24-25高二上·广东佛山·期末）图a为一个小型发电机，两磁极间的磁场可视为匀强磁场，矩形金属线圈共有10匝，绕垂直于磁场方向的转轴按图示方向匀速转动。当线圈平面与磁场方向垂直开始计时，线圈中产生交流电的电动势e随时间t变化的规律如图b所示。下列说法正确的是（　　） A．线圈在图示位置时，电流沿PQ边从P流向Q B．发电机线圈转动的角速度为100π rad/s C．t = 0.1 s时，线圈平面与磁场方向平行 D．t = 0.25 s时，磁通量的变化率为1 V 【答案】D 【详解】A．线圈在图示位置时，线圈位于中性面，感应电动势为零，线圈中没有感应电流，故A错误； B．由图b可知 得发电机线圈转动的角速度 故B错误； C．t = 0.1 s时，感应电动势为零，线圈位于中性面，线圈平面与磁场方向垂直，故C错误； D．t = 0.25 s时，感应电动势 又 得磁通量的变化率 故D正确。 故选D。 5．（23-24高二下·黑龙江哈尔滨·期末）如图甲所示为交流发电机的示意图。一矩形线圈在两磁极间的匀强磁场中绕轴逆时针匀速转动，线圈匝数n=30，线圈电阻r=2Ω，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图乙所示，定值电阻R＝8Ω，其余电阻不计。下列说法正确的是（　　） A．t=0时，线圈位于中性面 B．当BC边与磁场方向的夹角为30°时，感应电动势的瞬时值e=15πV C．该交流电电流的有效值3πA D．在0~0.1s内，通过电阻R的电荷量为0.6C 【答案】D 【详解】A．线圈位于中性面时穿过线圈的磁通量最大，t=0时，穿过线圈的磁通量为零，故A错误； B．由图可知 则 图示位置BC边与磁场方向平行，感应电动势最大 当BC边与磁场方向的夹角为30°时，感应电动势的瞬时值 故B错误； C．该交流电电动势的有效值 该交流电电流的有效值 故C错误； D．在0~0.1s内，通过电阻R的电荷量为 又 ， 可得 故D正确。 故选D。 6．（23-24高二下·海南海口·期末）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。 题型3：交变电流描述量的计算 7．（23-24高二下·广东茂名·期中）2023年4月9日，深圳国际小家电产品展览会开展，参展产品中南北美洲的绝大多数国家家用电器的额定电压是110V。如图甲为一台南北美洲的小发电机的结构示意图，内阻为0.5Ω的线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律如图乙所示。外接电表均为理想交流电表，用电器的电阻R恒定为9.5Ω，则（　　） A．发电机产生电动势的最大值为220V，电动势的有效值是110V B．电流表的示数为11A，电压表的示数为110V C．发电机的输出功率为1100W D．在t＝0.02s时，穿过线圈的磁通量变化率为零 【答案】D 【详解】A．由题图乙可知，发电机产生电动势的最大值为，电动势的有效值是110V，故A错误； B．电流表的示数为 电压表测量的是用电器两端的电压，示数为 故B错误； C．发电机的输出功率 故C错误； D．在t＝0.02s时刻，由题图乙可知此时的电动势为零，感应电动势与磁通量的变化率成正比，该时刻穿过线圈的磁通量变化率为零，故D正确。 故选D。 8．（24-25高二下·江苏连云港·期中）如图所示，交流发电机的线圈匝数N=10匝，面积，处于磁感应强度的匀强磁场中，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，角速度，通过理想变压器连接的电阻，变压器的原、副线圈匝数比，电流表为理想电流表。 (1)图示位置开始计时，求感应电动势瞬时值的表达式； (2)若发电机线圈电阻忽略不计，求电流表的示数； (3)若发电线线圈电阻，求电阻R消耗的功率P。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）线框转动，电动势最大值 电动势瞬时值 带入数值有 （2）变压器原线圈输入电压U1，副线圈输出电压U2，电阻中的电流I2 可得U2=40V 次级电流 解得 （3）发电机有内阻，变压器原线圈输入电压，副线圈输出电压，电阻中的电流，则 根据；； 则 解得 9．（24-25高二下·天津·阶段练习）一个小型应急交流发电机，内部为N=50匝面积S=0.04m2的正方形线圈，线圈在磁感应强度为B=0.1T的匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴匀速转动。发电机对一电阻为R=10的电灯供电，线路中其它电阻不计，若发电机的转动角速度为ω=100rad/s时，电灯正常发光。求： (1)交流发电机发出的电动势的最大值； (2)写出从图中位置开始计时，交流发电机发出的电动势的表达式； (3)写出电动势的有效值； (4)电灯正常发光的功率； (5)从图示位置开始，线圈转过90°的过程中，通过电灯的电量。 【答案】(1)20V (2) (3) (4)20W (5)0.02C 【详解】（1）电动势的最大值为 （2）从图中位置开始计时，交流发电机发出的电动势的表达式 （3）电动势的有效值为 （4）电灯正常发光的功率 （5）从图示位置开始，线圈转过90°的过程中，通过电灯的电量 题型4：交变电流有效值的计算 10．（24-25高二下·湖南长沙·阶段练习）如图所示为一交变电流的图像，则该交变电流的有效值为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】设交流电电流的有效值为Ⅰ，周期为T，电阻为R，则有 解得 故选B。 11．（24-25高二下·重庆·期中）如图甲所示，一个匝数n=100匝的圆形导体线圈，面积S1=0.4m2，电阻r=1Ω。在线圈中存在面积S2=0.3m2的垂直线圈平面向外的匀强磁场区域，磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示。有一个R=2Ω的电阻，将其两端a、b分别与图甲中的圆形线圈相连接，下列说法正确的是（　　） A．0~4s内，a、b间的电势差Uab=3V B．4~6s内a、b间的电压为6V C．0~4s内通过电阻R的电荷量为8C D．0~6s内电流的有效值为2.25A 【答案】B 【详解】A．0~4s内，感应电动势为 路端电压 根据楞次定律可知，感应电流方向沿顺时针方向，则a、b间的电势差小于0，可知 故A错误； B．4~6s内，感应电动势为 a、b间的电压 故B正确； C．0~4s内通过电阻R的电荷量 故C错误； D．结合上述，0~4s内感应电流 4~6s内感应电流 令，，感应电流的有效值为I，则有 解得 故D错误。 故选B。 12．（24-25高二上·重庆·期末）交流发电机发电的原理可作如图简化，一个匝、面积为的矩形导线框在磁场中绕垂直于磁场的固定轴以角速度沿顺时针方向（俯视）匀速转动。当边与磁场方向的夹角为时开始计时（图示位置）。已知线框的总电阻为，下列说法正确的是（　　） A．时刻，电流方向为 B．在内，通过线框的电荷量为 C．该交流电动势的有效值为 D．该交流电的电动势瞬时值表达式为 【答案】C 【详解】A．时刻，由楞次定律或右手定则，电流方向为，故A错误； B．由题意，即从图示位置转动角度在内，通过线框的电荷量为 故B错误； C．该正弦交流电的电动势最大值，其有效值为 故C正确； D．从图示位置开始，该交流电的电动势瞬时值表达式为 故D错误。 故选C。 题型5：交变电流平均值和电量的计算 13．（24-25高二上·河北邯郸·期末）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。 14．（23-24高二上·山东青岛·期末）如图甲，矩形线圈PQMN绕垂直于匀强磁场的轴以角速度ω匀速转动，线圈匝数为n，面积为S，电阻为r，磁场的磁感应强度为B，线圈与阻值为R的电阻连接。线圈产生的感应电动势e随时间t的变化关系如图乙，下列说法中正确的是（　　） A．t = t1时刻穿过线圈的磁通量为0 B．PQ边始终不受安培力作用 C．0 ~ t1内，通过电阻R的电荷量为 D．电阻R的功率为 【答案】D 【详解】A．由图乙结合正弦式交变电流的规律可知，t1时刻线圈的电动势为0，则此时穿过线圈的磁通量达到最大值，不为0，故A错误； B．PQ边从图示位置转到中性面之前，磁感应强度B与PQ边中的电流不平行，PQ边受到安培力的作用，故B错误； C．0时刻穿过线圈的磁通量为0，t1时刻穿过线圈的磁通量为BS，故0 ~ t1内通过电阻R的电荷量为 故C错误； D．电阻R的功率可根据电流或电压的有效值求解，电动势有效值为 故电阻R的功率为 故D正确。 故选D。 15．（23-24高二下·山东日照·期末）如图所示为一台小型发电机的构造示意图。两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小。矩形线圈边长、、匝数匝、电阻，外接电阻。由图示位置开始计时，线圈以的恒定转速逆时针转动，规定流过电阻R的电流向上时为正方向。以下说法正确的是（　　） A．通过电阻R的电流随时间变化的关系式为 B．从图示位置开始计时，经过0.05s通过电阻R的电荷量为0.04C C．电阻R的功率为 D．若磁感应强度大小、线圈转速均变为原来的两倍，则电流表的示数也变为原来两倍 【答案】B 【详解】A．根据法拉第电磁感应定律线圈中感应电动势的最大值为 图示位置线圈处于与中性面垂直位置，通过电阻R的电流方向向上，故电阻R的电流随时间变化的关系式为 故A错误； B．线圈转动的周期为，故经过0.05s时线圈处于中性面位置，通过电阻R的电荷量为 故B正确； C．电阻R的功率为 故C错误； D．根据前面分析可知当磁感应强度大小、线圈转速均变为原来的两倍，此时感应电动势的最大值变为原来的4倍，则电流表的示数也变为原来四倍，故D错误。 故选B。 题型6：变压器的有关计算 16．（24-25高二下·云南昭通·开学考试）图甲中，理想变压器的原线圈接入图乙所示的随时间t变化的正弦交变电压u时，规格均为“10V 45W”的两个小灯泡L正常发光。下列说法正确的是（　　） A．电压u的瞬时值表达式为 B．原线圈的输入电流为4.5A C．理想变压器原、副线圈的匝数之比 D．理想变压器原、副线圈的匝数之比 【答案】C 【详解】A．由图乙可知 则电压u的瞬时值表达式为 故A错误； B．原线圈电压有效值为220V，原副线圈的功率相等，则原线圈的输入电流为 故B错误； CD．理想变压器原、副线圈的匝数之比 故D错误，C正确。 故选C。 17．（23-24高二下·江苏盐城·期中）如图所示为一个小型交流发电机的示意图，其线框ABCD匝数n=100匝，面积为S=0.02m2，总电阻r=10Ω，绕垂直于磁场的轴OO'匀速转动，角速度ω=100rad/s。已知匀强磁场磁感应强度B=T，矩形线框通过滑环与理想变压器相连，副线圈与电阻相接，电表均为理想电表，电压表示数为U=180V。从线框转至中性面位置开始计时，求： （1）线框中感应电动势的瞬时值表达式； （2）电流表的示数； （3）当原、副线圈匝数比为6：1时，电阻R的阻值。 【答案】（1）；（2）2A；（3） 【详解】（1）线圈中感应电动势的峰值 由于从线框转至中性面位置开始计时，故瞬时值表达式为 （2）感应电动势的有效值为 线圈自身分到的电压为 又 所以电流表示数为 （3）设副线圈两端电压为U2，电流为I2则有 所以 18．（22-23高二下·山东济宁·期末）一旋转磁极式发电机的原理图如图甲所示，其线圈固定，轻磁体在外力的驱动下绕线圈对称轴转动，发电机线圈的匝数匝、面积、电阻，已知磁体间的磁场为匀强磁场，磁感应强度的大小，磁体转动的角速度，发电机的输出端接一理想变压器的原线圈，变压器的副线圈接电阻，如图乙所示。已知原、副线圈匝数比，求： （1）发电机产生电动势的有效值； （2）发电机的总功率。    【答案】（1）；（2） 【详解】（1）电机产生电动势的最大值为 则发电机产生电动势的有效值为 （2）设变压器原线圈输入电压为，输入电流为，副线圈输出电压为，输出电流为，则有 ， 又 ， 联立可得 发电机的总功率为 题型7：变压器的动态分析 19．（24-25高二下·江苏无锡·期中）如图所示为一理想变压器的电路示意图，交流电源的输出电压U恒定，图中的交流电表均为理想电表。下列说法正确的是（　　） A．仅将滑片Q下移时，A1、A2和V表示数均变少 B．仅将滑片Q下移时，变压器的输入功率变小 C．仅将触头P上移时，A1，A2和V表示数均变大 D．仅将触头P上移时，变压器的输入功率变小 【答案】D 【详解】AB．将滑片向下移动时，减小，设变压器原线圈两端的电压为，电流为；副线圈两端的电压为，电流为；原副线圈匝数比为，且 则 当减小时，不变，副线圈总电阻减小，则副线圈总电流增大，原副线圈电流之比等于匝数反比，所以原线圈电流也增大，即示数变大，电压表的示数为 所以电压表的示数减小，流过小灯泡的电流减小，的示数变大，变压器输入功率 所以输入功率也变大，A错误，B错误； CD．触头向上移动，则变大，所以变小，副线圈电阻不变，所以副线圈电流变小，所以原线圈电流也减小，即示数变小，变压器输入功率 所以变压器的输入功率也变小，C错误，D正确。 故选D。 20．（24-25高二上·甘肃兰州·期末）心电图仪是将心肌收缩产生的脉动转化为电压脉冲的仪器，其输出部分可等效为一个不计内阻的交流电源，其电压会随着心跳频率发生变化。如图所示，心电图仪与一理想变压器的原线圈相连接，扬声器等效为一个定值电阻与一滑动变阻器连接在副线圈两端。下列说法正确的是（　　） A．保持电压不变，向左滑动滑片P，副线圈两端的电压减小 B．保持电压不变，向左滑动滑片P，变压器的输入功率变小 C．保持滑片P不动，当变大时，扬声器两端的电压变小 D．保持滑片P不动，当变大时，扬声器的功率变大 【答案】D 【详解】A．保持电压不变，根据可知，副线圈两端的电压不变，故A错误； B．保持电压不变，次级电压不变，向左滑动滑片P，R阻值减小，次级电阻减小，则次级消耗的功率变大，则变压器的输入功率变大，故B错误； C．保持滑片P不动，当变大时，变压器次级电压变大，扬声器两端的电压变大，故C错误； D．保持滑片P不动，当变大时，根据可知，变压器次级电压变大，次级电流变大，则扬声器的功率变大，故D正确。 故选D。 21．（23-24高二下·新疆·期中）在如图所示的电路中，理想变压器原线圈接入恒定的正弦交流电，电流表、电压表均为理想表，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，开关S开始接在1端，则下列判断正确的是（　　） A．将开关S由1合向2，电流表的示数变大，电压表的示数变小 B．将开关S由1合向2，电流表的示数变小，电压表的示数变小 C．将滑动变阻器的滑片P向下移，电流表的示数变大、电压表的示数不变 D．将滑动变阻器的滑片P向下移，电流表的示数不变，电压表的示数变小 【答案】B 【详解】AB． 根据电压匝数关系有 得 将开关S由1合向2，原线圈匝数增大，则副线圈两端电压减小，电压表的示数变小，根据欧姆定律 得副线圈电流减小，所以原线圈电路中电流表的示数变小，故A错误，B正确； CD．原线圈两端电压一定，根据电压匝数关系 可知，副线圈两端电压一定，电压表的示数不变，当滑片P向下移，接入电阻增大，根据欧姆定律 则副线圈电流减小，所以原线圈电路中电流表的示数变小，故CD错误。 故选B。 题型8：变压器的应用 22．（23-24高二下·福建福州·期末）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。 23．（23-24高二上·黑龙江大庆·期末）如图是一种理想自耦变压器示意图，线圈绕在一个圆环形的铁芯上，P是可移动的滑动触头。AB间接电压有效值U恒定的交变电源，输出端接通了两个相同的灯泡L1和L2，Q为滑动变阻器的滑动触头。当开关S闭合，P处于如图所在的位置时，两灯均能发光。下列说法正确的是（   ） A．P不动，将Q向左移动，两灯均变亮 B．P不动，将Q向右移动，输入功率变大 C．将P沿逆时针方向转动，两灯均变暗 D．断开开关S，L1将变暗 【答案】A 【详解】A．P不动，将Q向左移动，则R减小，则次级电流变大，两灯均变亮，故A正确； B．P不动，将Q向右移动，则R变大，次级电流减小，根据P2 = U2I2，可知次级功率减小，则变压器的输入功率变小，故B错误； C．将P沿逆时针方向移动，则次级匝数变大，变压器次级电压变大，次级电流变大，次级功率变大，两灯均变亮，故C错误； D．P、Q都不动，断开开关S，则次级电阻变大，次级电流减小，R上的电压减小，则L1电压变大，则L1将变亮，故D错误。 故选A。 24．（2022·河北·模拟预测）一个理想的自耦变压器左端通过定值电阻和电流表接交变电源，电源电压随时间变化的关系为，右端接入如图所示电路，、为定值电阻，为滑动变阻器，电压表和电流表均为理想交流电表。，，的最大电阻也为，不计导线的电阻。下列说法正确的是（　　） A．该自耦变压器属于升压变压器 B．滑动变阻器的触头向上滑动时，电压表的示数减小 C．当自耦变压器的可动端逆时针转动时，电流表的示数增大 D．滑动变阻器的触头调至最上端，当电流表示数、电压表示数时，变压器原、副线圈的匝数比为 【答案】C 【详解】A．该自耦变压器的原线圈匝数为整个线圈的总匝数，副线圈的匝数为可动端与线圈下端之间的匝数，原线圈匝数大于副线圈匝数，是降压变压器，故A错误； B．设右端电路的总电阻为R，在功率不变的前提下，自耦变压器及右侧的电路可等效为一接在原线圈电路的电阻，有 原、副线圈的电流关系 则 当滑动变阻器的触头向上滑动时，R增大，增大，所以分得的电压增大，即原线圈两端电压增大，所以副线圈两端电压增大，电压表的示数增大，故B错误； C．当自耦变压器的可动端逆时针转动时，增大，减小，原线圈电路中总电阻减小，电流增大，电流表的示数增大，故C正确； D．设原、副线圈匝数比为k，则原线圈电压 副线圈电流 由欧姆定律得 解得 故D错误。 故选C。 题型9：远距离输电的相关计算 25．（23-24高二下·湖南·期末）太阳能光伏发电是一种新型清洁能源，我国光伏装机容量已突破3亿千瓦。一光伏发电站输出电压恒为250V，现准备向远处输电，输电示意图如图所示。若该发电站的输出功率为，该发电站到用户之间采用5500V高压进行远距离输电，输电线的总电阻为，用户获得220V电压。变压器视为理想变压器，下列说法正确的是（　　） A．升压变压器的原、副线圈匝数比为1∶20 B．输电线上损失的功率为 C．降压变压器的原、副线圈匝数比为24∶1 D．若用户消耗的功率增大，则用户电路两端的电压也增大 【答案】C 【详解】A．升压变压器的原、副线圈匝数比为 故A错误； B．输电线上的电流为 输电线上损耗的功率为 故B错误； C．降压变压器的输入电压 则降压变压器的原、副线圈匝数比 故C正确； D．若用户消耗的功率增大，则发电系统输出功率一定增大，升压变压器的输入电压不变，则升压变压器原线圈中的电流增大，故副线圈中的电流也增大，即输电电流增大，输出电压不变，又因为 所以降压变压器的输入电压减小，输出电压即用户电路两端的电压减小，故D错误。 故选C。 26．（23-24高二下·甘肃酒泉·期末）风能是一种清洁无公害可再生能源，风力发电非常环保，且风能蕴量巨大。如图所示为某风力发电厂向一学校供电的线路图，已知发电厂的输出功率为8kW，输出电压为400V，用户端电压为220V，输电线总电阻R=20Ω，升压变压器原，副线圈匝数比n1：n2=1∶10，变压器均为理想变压器，下列说法正确的是（　　） A．输电线上损耗的功率为40W B．用户端的电流为36A C．降压变压器的匝数比n3：n4=22∶1 D．若用户端的用电器变多，则输电线上损失的功率会减小 【答案】B 【详解】A．升压变压器原线圈的电流为 输电线电流为 输电线上损耗的功率为 A错误； B．用户端的电流为 解得 B正确； C．降压变压器的匝数比为 C错误； D．若用户端的用电器变多，降压变压器副线圈的电流增大，降压变压器原线圈电流增大，输电线电流增大，则输电线上损失的功率增大，D错误。 故选B。 27．（23-24高二下·天津·期末）如图所示是某小型水电站进行电能输送时的简化模型。发电机的输出功率，发电机的电压，经升压变压器后向远处输电，输电线总电阻，在用户端用降压变压器把电压降为。已知输电线上损失的功率，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 B．升压变压器匝数比 C．降压变压器的匝数比 D．当水电站输出电压一定时，若用电用户增多，则增加 【答案】D 【详解】A．根据题意，由公式可得，发电机输出的电流 故A错误； B．由输电线上损失的功率 可得 根据变压器电流与匝数关系可得升压变压器匝数比为 故B错误； C．根据变压器电压与匝数关系可得 可得升压变压器副线圈的输出电压为 输电线上损失的电压为 则降压变压器原线圈的输入电压为 根据变压器电压与匝数关系可得降压变压器的匝数比为 故C错误； D．当水电站输出电压一定时，升压变压器输出电压一定，用户数量增多时，用户端的等效电阻为 用户数量增多时，减小，则输电线上的电流增大，也增大，故D正确。 故选D。 题型10：交变电流的综合问题 28．（24-25高二上·河南焦作·期末）某个小型发电机的线圈匝数，内阻可忽略不计，在匀强磁场中以的角速度匀速转动，转动过程中通过线圈的最大磁通量。发电机的总功率，通过升压变压器进行高压输电，接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电，示意图如图所示，升压变压器原、副线圈的匝数之比，输电线的总电阻，其他导线电阻不计，用户端得到的电压为。求： (1)升压变压器原线圈两端的电压； (2)输电线上损失的功率； (3)降压变压器原、副线圈的匝数之比。 【答案】(1)500V (2)2000W (3) 【详解】（1）发动机输出电压的峰值为 升压变压器原线圈两端的电压 （2）输电线上损失的功率 又， 联立，解得 （3）根据 又 联立，解得 29．（23-24高二下·河南驻马店·期中）如图甲所示为某小型水电站的发电机示意图，已知正方形线圈边长，匝数匝匝，线圈电阻不计；线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，转速；已知磁感应强度。将发电机通过升压变压器升压后向远处输电，发电机的输出功率为，通过升压变压器升压后发电向远处输电，输电线的双线总电阻为，在用户端用降压变压器把电压降为。要求输电效率（即用户得到的功率与发电机发出的功率之比）达到96%，在输电线上损失的功率控制在4kW、用户得到的功率为96kW。 （1）升压变压器输入的电流为多少？输电线上通过的电流是多少？ （2）从升压变压器的输出端到降压变压器的输入端，输电线损失的电压为多少？ （3）两个变压器的匝数比各应等于多少？ 【答案】（1）400A，20A；（2）  （3）1∶20，240∶11 【详解】（1）线圈转动的角速度 由 升压变压器的输出电压 升压变压器输入的电流为 根据 输电线上通过的电流是 （2）从升压变压器的输出端到降压变压器的输入端，输电线损失的电压为 （3）升压变压器匝数比 降压变压器的次级电压 故降压变压器的匝数比 30．（23-24高二下·广西南宁·期中）如图所示，用一小型交流发电机向远处用户供电，发电机线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴’匀速转动。已知发电机线图的匝数为，面积为，线圈匀速转动的角速度为，匀强磁场的磁感应强度大小为。输电时先用升压变压器将电压升高，到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用。已知输电导线的总电阻为，变压器都是理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比为。若用户区标有“220V  8.8kW”的电动机恰能正常工作，用户区输电导线的电阻可以忽略，发电机线圈电阻不可忽略。求： （1）交流发电机产生的感应电动势的最大值；（计算结果可以保留根号） （2）输电线路上损耗的电功率； （3）若升压变压器原、副线圈匝数比为，求升压变压器原线圈两端的电压。 【答案】（1）；（2）160W；（3）280V 【详解】（1）交流发电机产生的感应电动势的最大值 （2）设降压变压器原、副线圈的电流分别为、，电动机恰能正常工作，则 根据理想变压器的变流规律有 得 输电线路上损耗的电功率 （3）根据理想变压器的变压规律有 解得 升压变压器副线圈两端电压为 根据理想变压器的变压规律有 得 【专题强化】 一、单选题 1．（24-25高二下·浙江·期中）如图甲所示为一台小型发电机的结构示意图，内阻为0.7Ω的单匝线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的电动势随时间变化的正弦图线如图乙所示，电压表、电流表均为理想交流电表，定值电阻的阻值，，则下列说法正确的是 （　　） A．电流表的示数为10A，电压表的示数为110V B．1分钟内定值电阻和内阻产生的总焦耳热 C．0~0.01s的时间内，通过定值电阻的电荷量为 D．t=0.02s时，穿过线圈的磁通量变化率最大 【答案】C 【详解】A．由乙图可知，交流电压的最大值为 则交流电压有效值为 根据闭合电路欧姆定律可得电流为 电压的示数为电阻R两端的电压，则有 故A错误； B．根据焦耳定律，可得 故B错误； C．由乙图可知交流电的周期为，则线圈转动的角速度为 根据线圈最大感应电动势 可得 0~0.01s的时间内，通过定值电阻的电荷量为 又， 联立解得 而0~0.01s的时间内，磁通量的变化量为 代入上式，可得 故C正确； D．由图可知t=0.02s时，感应电动为零，根据 可知穿过线圈的磁通量变化率最小，故D错误。 故选C。 2．（24-25高二下·山东济宁·阶段练习）如图所示，交流电电压 ，滑动变阻器 （阻值 ）的滑片处于某一位置时，理想交流电压表示数 ，灯泡 （ ）、 （ ）均恰好正常发光。变压器为理想变压器，下列说法正确的是（　　） A．变压器输出电压频率为100Hz B．电阻 C．变压器原副线圈匝数比 D．若将滑动变阻器 触头向 端移动，灯泡 将会变暗 【答案】B 【详解】A．变压器输出电压频率为 选项A错误； B C．变压器次级电压为U2=100V，变压器原副线圈匝数比 次级电流 初级电流 则 解得电阻 选项B正确，C错误； D．变压器等效电阻 若将滑动变阻器 触头向 端移动，则次级电阻变大，等效电阻变大，则初级电流减小，R1电压减小，变压器初级电压变大，次级电压变大，则灯泡 将会变亮，选项D错误。 故选B。 3．（24-25高二下·广东湛江·阶段练习）图甲为交流发电机，磁场可视为水平方向的匀强磁场，线圈绕垂直于磁场的水平轴 沿逆时针方向匀速转动，电阻 ，其余电阻均忽略不计。从图示位置开始计时，电阻 R 两端电压随时间变化的图像如图乙所示，则下列说法正确的是（　　） A．发电机工作原理是电流的磁效应 B． 时，电路中电流表示数为 C．电阻R中的电流方向每秒钟变化 50 次 D．线圈中产生的电动势瞬时值表达式为 【答案】D 【详解】A．交流发电机的工作原理是电磁感应，A 错误； B．时，线圈产生的感应电动势瞬时值，感应电流的瞬时值 电流有效值为1A，故电流表示数为1A，B 错误； C．交流电的周期 ，一个周期内电流方向改变2次，则每秒钟电流方向变化100次，C 错误； D．线圈从此位置开始计时，产生的交流电电动势 ，D 正确。 故选 D。 4．（2025·河北·模拟预测）如图所示的理想变压器，原线圈的匝数匝，第一个副线圈的匝数为匝，第二个副线圈的匝数为匝，两个副线圈所连接的电阻阻值均为，原线圈接上电压为的正弦交流电，下列说法正确的是（　　） A．当开关S断开，第一个副线圈两端电压为0 B．当开关S断开，电源输出的功率为 C．当开关S闭合，流过原线圈的电流为 D．当开关S闭合，电源输出的功率为 【答案】B 【详解】A．当开关S断开，第一个副线圈两端的电压为，故A错误； B．当开关S断开，第二个副线圈两端的电压为 电源输出的功率，故B正确； D．当开关S闭合，电源输出的功率为，故D错误； C．结合，综合可得流过原线圈的电流为，故C错误。 故选B。 5．（24-25高二下·安徽蚌埠·阶段练习）如图所示，在竖直虚线MN左侧空间存在垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，单匝矩形线圈abcd的面积为S，cd边与MN重合，且绕cd边以角速度ω匀速转动。从图示位置开始计时，下列说法正确的是（　　） A．线圈中产生的是正弦式交变电流 B．图示位置的电流方向沿顺时针 C．图示位置的瞬时电动势为 D．线圈中电动势的有效值为 【答案】D 【详解】A．线圈每转动一周，就有半个周期不在磁场中，因此线圈中产生的不是是正弦式交变电流，而是有间断的交变电流，故A错误； BC．线圈在图示位置为中性面，此时瞬时电动势和电流均为0，故BC错误； D．电动势的最大值为 由公式，解得电动势的有效值为 故D正确。 故选D。 6．（24-25高二下·四川自贡·阶段练习）如图，理想变压器输入电压恒定不变。若将滑动变阻器的滑动触头向下移动，下列说法正确的是（　　） A．原线圈输入功率增大 B．电表、的示数都不变 C．电表、的示数都减小 D．电阻消耗的电功率减小 【答案】A 【详解】B．理想变压器的输入电压保持不变，则电压表示数不变，而线圈匝数不变，根据 可知副线圈两端电压不变，滑动变阻器触头向下移动，则接入电路中的阻值减小，根据闭合电路欧姆定律可得 可知增大，示数增大，根据 得两端电压增大，又由 可得滑动变阻器两端电压减小，即的示数变小，故B错误； C．由上分析得增大，示数增大，则根据 得增大，数增大，故C错误； A．原线圈的输入功率 增大，则增大，即原线圈的输入功率增大，故A正确； D．由 可知电阻消耗的电功率增大，故D错误。 故选A。 7．（24-25高二下·湖北武汉·期中）如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为，C、D间电压，灯泡L的电阻，定值电阻，滑动变阻器总阻值，在滑片P从a端移到b端的过程中，灯泡始终发光。下列说法正确的是（　　） A．滑片P位于b端时，电压表示数为4V B．滑片P位于滑动变阻器中间位置时，灯泡亮度最大 C．滑片P从a端移到b端的过程中，电压表示数先减小，后增大 D．当a端与滑片P间电阻时，副线圈消耗的功率最大 【答案】D 【详解】A．设电压表的示数为，当滑片P位于b端时，负线圈两端外接电阻 副线圈中的电流 根据变压器的原理可知，原线圈中的电流 代入数据解得 故原线圈两端的电压为 根据变压器的原理则有 解得 A错误； B．滑片P从a端移到b端的过程中，副线圈中的总阻值先增大后减小，副线圈中的电流先减小后增大，当滑片P位于滑动变阻器中间位置时，副线圈中的总阻值最大，电流最小，根据原副线圈之间的电流关系 可知，由于原副线圈匝数不变，副线圈中的电流最小，故原线圈中的电流也是最小，灯泡亮度最暗，B错误； C．结合上述分析可知，灯泡两端的电压先减小后增大，则原线圈两端的电压先增大后减小，根据原副线圈的匝数比等于电压之比可知，副线圈两端的电压先增大后减小，交流电的有效值也是先增大后减小，即电压表的示数先增大后减小，C错误； D．将副线圈中的电阻等效到原线圈电路中，等效电路图如图所示 根据变压器工作原理可知 把灯泡的电阻等效为电源的内阻，根据功率 可知，当时，电源的输出功率最大，则对应原线圈当时，原线圈的功率最大，此时副线圈的功率也是最大，即 根据并联电路特点可知 代入数据整理可得 解得或 由于，故应舍去，D正确。 故选D。 8．（24-25高二下·湖北·阶段练习）某兴趣小组自制一小型发电机，使线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴转动（如图甲），穿过线圈的磁通量Φ随时间t按正弦规律变化的图像如图乙所示，线圈转动周期为T，线圈产生的电动势的最大值为．则（　　） A．在时，线圈中磁通量最大，感应电动势也最大 B．在时，线圈中的磁通量为零，但磁通量的变化率最大 C．在时间内，通过线圈导线截面的电荷量为零 D．从图甲所示位置开始计时，线圈产生感应电动势瞬时值表达式为 【答案】B 【详解】A．在时，磁场方向与线圈平面垂直，此时穿过线圈的磁通量最大，但产生感应电流为0，A项错误； B．在时，穿过线圈的磁通量为0，但感应电动势最大，由法拉第电磁感应定律，可知此时穿过线圈的磁通量的变化率最大，B项正确； C．时间内，线圈中磁通量的变化量为，根据 电荷量不为零，C项错误； D．时，穿过线圈的磁通量为0，线圈与磁感线的方向平行，此时线圈中的感应电动势最大，设为，所以线圈中感应电动势的瞬时值表达式为 D项错误。 故选B。 9．（24-25高二上·广东深圳·期末）2008年南方发生了大面积冰灾，许多电线塔被压垮倒塌，电力供应受严重影响，许多企业自备了小型发电机保障用电。如图甲为一台小型发电机的结构及供电示意图，内阻为的线圈在匀强磁场中匀速转动，发电机输出的电压随时间变化的规律如图乙。电压表和电流表均为理想电表。则（　　） A．在时，电压表的示数为 B．在时，穿过线圈的磁通量为零 C．时，穿过线圈的磁通量的变化率为零 D．发电机线圈转动的角速度大小为 【答案】C 【详解】A.电压表测量的是用电器两端的电压且为有效值，示数为，故A错误； B.由乙图可知，在时发电机的输出电压为零，此时穿过线圈的磁通量变化率为零，磁通量最大，故B错误； C.在时发电机的输出电压为零，感应电动势与磁通量的变化率成正比，该时刻穿过线圈的磁通量变化率为零，故C正确； D.由乙图可知，交变电流的周期为，发电机线圈转动的角速度为，故错误。 故选C。 10．（2025·广东湛江·模拟预测）图甲是目前世界上在建规模最大、技术难度最高的水电工程——白鹤滩水电站，是我国实施“西电东送”的大国重器，其发电量位居全世界第二，仅次于三峡水电站。白鹤滩水电站远距离输电电路示意图如图乙所示。如果升压变压器与降压变压器均为理想变压器，发电机输出电压恒定，r表示输电线总电阻，下列说法正确的是（　　） A．若，则用户获得的电压U4＝U1 B．若用户开启的用电器减少，则升压变压器输出的电压U2减小 C．若用户开启的用电器减少，则降压变压器输入的电压U3减小 D．若用户开启的用电器减少，则输电线消耗的功率减小 【答案】D 【详解】A．根据变压器原理可得， 若，则有 由于输电线上电阻分压作用，则， 故A错误； B．升压变压器输入电压恒定，升压变压器的原、副线圈匝数比恒定，则升压变压器输出的电压不变，故B错误； CD．若用户开启的用电器减少，则用户总电阻增大，将降压变压器和用户看成一等效电阻，则有 则输电线上的电流为 可知输电线上的电流减小，则输电线上消耗的功率减小，输电线的损失电压减小，根据 可知降压变压器输入的电压增大，故C错误，D正确。 故选D。 二、多选题 11．（24-25高二下·广东·期中）如图为某潮汐发电实验站的装置，潮汐带动线框在匀强磁场中匀速转动，并将产生的电能通过一个理想变压器给小灯泡供电，小灯泡能够发光。已知线框匝数为N，面积为S，转动角速度为ω，磁感应强度大小为B，变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2，小灯泡不会烧坏，除小灯泡外其余电阻不计，下列说法正确的是（　　） A．线框每转动一周，线框中的电流方向改变一次 B．从图示位置开始计时，线框感应电动势的表达式为 C．该线框在图示位置的磁通量为零，感应电流为零 D．仅将变压器原线圈匝数n，减小，小灯泡会变亮 【答案】BD 【详解】A．线框转动一周，电流方向改变两次，故A错误； C．图示位置磁通量为零，感应电动势最大，故C错误； B．从图示位置开始计时，感应电动势表达式为 故B正确； D．由变压器的工作原理，可知仅减小n1，U2将变大，小灯泡功率增大，变亮，故D正确。 故选BD。 12．（24-25高三下·重庆渝中·阶段练习）如图所示，理想变压器的原线圈、副线圈匝数比为，电阻，电压表为理想交流电压表，原线圈的交流电压瞬时值表达式为，下列说法正确的是（    ） A．电压表的示数为 B．内电流方向变化4次 C．原线圈的输出功率为 D．若增大，则电压表示数增大 【答案】AC 【详解】A．由可知，原线圈两端电压最大值为 则有效值为 根据电压与匝数比关系，有 解得副线圈两端的电压为 因电压表显示的示数是有效值，故电压表的示数为5V，故A正确； B．由可知，交变电流的周期为 交变电流一个周期内电流改变两次方向，所以1s内电流方向变化8次，故B错误； C．根据电功率公式可得变压器的输出功率为 所以原线圈的输出功率为5W，故C正确； D．因为变压器的匝数比不变，所以变压器的输出电压不变，所以若R增大，则电压表示数不变，故D错误。 故选AC。 13．（2025·安徽池州·二模）如图甲所示，单匝矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴OO′匀速转动，从某时刻开始计时，产生的感应电动势随时间的变化图像如图乙所示，若外接电阻，线圈电阻，则下列说法中正确的是（　　） A．0.03s末穿过线圈的磁通量最大 B．该交流电电流方向每秒改变50次 C．电阻在1分钟内产生的热量为 D．从时刻转过60°的过程中，通过线圈某截面的电荷量为 【答案】BD 【详解】A．由图乙知，0.03s末线圈产生的感应电动势最大，则0.03s末线圈平面与磁场平行，线圈的磁通量为0，故A错误； B．交流电周期为0.04s，电流每个周期方向改变两次，所以该交流电电流方向每秒改变50次，故B正确； C．由图乙知，线圈产生感应电动势的最大值 则线圈的最大电流 电阻在1分钟内产生的热量为 故C错误； D．从时刻转过60°的过程中，通过线圈某截面的电荷量为 结合C选项中的感应电动势的最大值表达式可知 故D正确。 故选BD。 14．（24-25高二下·四川巴中·阶段练习）如图，理想变压器原线圈与定值电阻串联后接在电压的交流电源上，副线圈接理想电压表、电流表和滑动变阻器R，原副线圈匝数比为，已知，R的最大阻值为。现将滑动变阻器R的滑片P向下滑动，下列说法正确的是（　　） A．电压表示数不变，电流表示数变大 B．电源的输出功率变大 C．当时，电压表示数为27V D．当时，R获得的功率最大 【答案】BD 【详解】AB．由理想变压器的功率关系，有 根据理想变压器电流与匝数成反比，有 可得 联立以上有 滑动变阻器R的滑片P向下滑动，R减小，所以电流增大，电流表示数变大，电源的输出功率 增大，原线圈两端电压 因为电流增大，所以U1减小，由根据理想变压器电压与匝数成正比 可得U2减小，电压表示数减小， 故B正确，A错误； C．原线圈与副线圈两端电压之比为 电流之比 联立可得 即 电压表示数为 故C错误； D． R获得的功率 当时，R获得的功率最大，此时 故D正确。 故选BD。 15．（24-25高二下·山东·阶段练习）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，导线接在有效值不变的交流电源两端，电流表为理想电表，下列说法正确的是（　　） A．适当调节变压器上的滑动触头P，该自耦变压器可升压 B．滑片Q不动，滑动触头P逆时针转动，电流表读数变大 C．滑片Q不动，滑动触头P逆时针转动，变压器的输入功率变大 D．滑动触头P不动，滑片Q缓慢向下滑动时，滑动变阻器两端的电压一直减小 【答案】BC 【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，故该自耦变压器不可升压，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.根据 可知变压器的输入功率变大，C正确； D.滑动触头P不动，副线圈匝数不变，则不变，滑动变阻器两端的电压不变，D错误。 故选BC。 16．（24-25高三下·山东·阶段练习）图（a）所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为3∶1，为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，和为阻值相等的定值电阻，电压表和电流表均为理想交流电表。原线圈所接电压u随时间t按正弦规律变化，如图（b）所示。下列说法正确的是（　　） A．变压器原、副线圈中的电流之比为1∶3 B．和的热功率之比为1∶1 C．u随t变化的规律为 D．当电阻的温度降低时电流表读数变小电压表的读数不变 【答案】AC 【详解】A．变压器原，副线圈中的电流之比与匝数成反比，即 故A正确； B．由 可知和的热功率之比为1∶9，故B错误； C．由图（b）可知交流电压最大值，周期，则 则可得交流电压u的表达式 故C正确； D．将原副线圈等效为电阻，则有 根据 联立解得 则原线圈有 电阻的温度降低时，阻值变大，由于原线圈接入的电压恒定，则变小，分压减小，则原线圈输入电压变大，即电压表示数变大，由于变小，根据 可知变小，故D错误。 故选AC。 17．（24-25高二下·四川广安·阶段练习）如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比，原线圈电路中为定值电阻，副线圈电路中为滑动变阻器，灯泡、完全相同。当闭合开关、断开开关且输入端的电压为时，两灯泡均正常发光；断开开关、闭合开关，电路输入端的电压为，调节滑动变阻器使其接入电路的阻值为时两灯泡也均正常发光，则前、后两种情况下（　　） A．输入端的输入功率之比为 B．输入端的电压之比为 C．与消耗功率之比 D． 【答案】CD 【详解】B．当闭合开关、断开开关且输入端的电压为U时，变压器原、副线圈电压比 灯泡正常发光有 故有 当断开开关、闭合开关，电路输入端的电压为时，变压器原、副线圈两端电压比 灯泡正常发光有 故有 故 故B错误； A．两种情况下流过灯泡的电流均为额定电流，即两种情况下输入端的电流都相等，根据 可知输入功率之比 故A错误； C．当闭合开关、断开开关功率关系 断开开关、闭合开关功率关系 解得 故C正确； D．当闭合开关、断开开关且输入端的电压为时，变压器原、副线圈电流比 两灯泡正常发光有， 解得 当断开开关、闭合开关，电路输入端的电压为时，变压器原、副线圈电流 两灯泡正常发光有， 解得 故 根据 ， 解得 故D正确。 故选CD。 18．（24-25高二下·安徽安庆·阶段练习）水力发电是获得清洁能源的重要途径之一。有一条河流，河水的流量，落差，河水的密度，现利用其发电，若发电机的总效率，输出电压，输电线的总电阻，用户获得220V的电压，输电线上损失的电功率与发电机输出电功率的比值，假定所用的变压器都是理想变压器，取。下列说法正确的是（　　） A．发电机的输出功率 B．输电线中的电流 C．降压变压器的原、副线圈的匝数比 D．如果输送的电能供“220V、100W”的电灯使用，能够正常发光的电灯盏数为500盏 【答案】BC 【详解】A．发电机的输出功率为 故A错误； B．输电线上损失的功率为 根据 可得 故B正确； C．用户得到的电功率为 降压变压器输出的电流为 则降压变压器的原、副线圈的匝数比为 故C正确； D．用户得到的电功率为 能正常发光的电灯盏数为 故D错误。 故选BC。 三、解答题 19．（24-25高二下·江苏无锡·期中）某医院设计的供电系统输电电路简图如图所示，发电机的矩形线框ABCD处于磁感应强度大小的水平匀强磁场中，线框面积，匝数n=100匝，电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴OO'以一定的角速度匀速转动，并与升压变压器的原线圈相连，升压变压器原、副线圈的匝数之比为1:20，降压变压器的副线圈接入到医院供电，两变压器间的输电线等效电阻R =40Ω，变压器均为理想变压器。当发电机输出功率时，电压表的示数为250V，额定电压为220V的医疗设备正常工作。求： (1)线圈转动角速度大小； (2)降压变压器原、副线圈匝数之比； (3)若已知每台医疗设备的额定功率均为1kW，求上述情况下，刚好可以满足几台这种同型号的医疗设备同时工作。 【答案】(1) (2) (3)46台 【详解】（1）电压表示数为有效值，则 发电机的最大感应电动势 解得线圈转动角速度大小为 （2）升压变压器副线圈两端电压 输电线上的电流 降压变压器原线圈两端电压 降压变压器原、副线圈匝数之比为 （3）医疗设备正常工作的总功率 所以刚好满足医疗设备同时工作的台数为 20．（24-25高二下·甘肃酒泉·期中）如图所示，交流发电机的矩形金属线圈abcd处于磁感应强度大小为的匀强磁场中，线圈面积为，匝数（图中只画出1匝），线圈的总电阻10，线圈可绕垂直于磁场且过和边中点的转轴以的角速度匀速转动。线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环、（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值的定值电阻连接。电路中其他电阻可忽略不计，电流表可视为理想电表。（结果均可用表示） (1)从图示位置开始计时，写出线圈中感应电流随时间变化的关系式； (2)求线圈转动过程中，电流表的示数； (3)求线圈转动过程中，电阻的发热功率。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）感应电动势最大值 从图示位置开始计时，写出线圈中感应电流随时间变化的关系式 （2）电动势有效值 线圈转动过程中，电流表的示数 （3）电阻的发热功率 21．（24-25高二上·四川泸州·期末）如图所示是某同学模拟远距离输电的实验示意图，矩形线圈abcd电阻不计，面积，匝数匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动。已知磁感应强度大小，输电线路等效电阻，输电功率保持不变，电压表是理想交流电压表，升压变压器和降压变压器均为理想变压器。从图示位置开始计时。 (1)写出感应电动势随时间变化的关系式； (2)求电压表的示数； (3)若用户得到的功率为，求升压变压器原、副线圈的匝数比。 【答案】(1) (2)4V (3)1:50 【详解】（1）当t=0时，矩形线圈平面平行于磁感线，线圈ab和cd正好垂直切割磁感线，所以t=0时，感应电动势为最大值，即感应电动势的瞬时表达式为， 代入数据可得 整理可得 （2）因为线圈内阻不计，所以发电机输出的有效值U即为感应电动势的有效值，所以 即电压表的示数为4V； （3）由输电功率P=400W，用户得到的功率P'=360W 可知导线消耗的功率 导线上的电流I线满足 即 升压变压器T1原线圈中的电流I满足关系 即 升压变压器T1原线圈中的电流I和副线圈中的电流I线的关系为 所以 22．（23-24高二下·山东泰安·期末）风力发电机的工作原理可以简化为如图所示的模型：风轮通过齿轮箱带动矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生交变电流，并通过变压器和远距离输电线路给用户供电。若发电机的矩形线圈处于磁感应强度大小为 的水平匀强磁场中，线圈面积、匝数N = 200匝、总电阻 线圈绕垂直于磁场的水平轴匀速转动，其输出端通过电刷与升压变压器的原线圈相连，输出的电压 降压变压器原、副线圈的匝数比为5：1，降压变压器的副线圈连接用电户，两变压器间的输电线损耗的功率占发电机输出功率的 两变压器均为理想变压器。若用这个供电设备给某学校供电，该校获得的工作电压220V、电功率5.5kW。求 （1）输电线的总电阻R； （2）升压变压器原、副线圈匝数比∶； （3）发电机线圈绕轴的转速n。 【答案】（1）；（2）；（3）27r/s 【详解】（1）降压变压器两端的电功率相等，即 W 用电户的电流为 根据电流之比与线圈匝数之比的关系有 输电线损耗的功率占发电机输出功率的 则 解得 （2）根据电压之比与线圈匝数之比的关系有 ， 其中 解得 （3）升压变压器原、副线圈的电流满足 发电机的总电压为 V 根据最大值的计算公式有 其中 解得 r/s 23．（23-24高二下·福建泉州·期末）如图，用一小型交流发电机向较远处用户供电时，为减小输电的功率损耗，使用两个理想变压器，先用升压变压器将电压升高，到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用。发电机线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。已知线圈abcd的匝数N=100，面积，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度大小。输电导线的总电阻，降压变压器原、副线圈的匝数比为。用户区标有“220V  8.8kW”的电动机恰能正常工作，用户区输电导线的电阻可以忽略，发电机线圈电阻不可忽略。求： （1）交流发电机产生的感应电动势的最大值；（计算结果可以保留根号） （2）输电线路上损耗的电功率； （3）若升压变压器原、副线圈匝数比为，求升压变压器原线圈两端的电压。 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1）交流发电机产生的感应电动势的最大值为 代入数据解得 （2）设降压变压器原、副线圈的电流分别为、，电动机恰能正常工作，则 解得 根据理想变压器的变流规律有 解得 输电线路上损耗的电功率为 解得 （3）根据理想变压器的变压规律有 解得 升压变压器副线圈两端电压为 解得 根据理想变压器的变压规律有 解得 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题强化05：交变电流题型精讲与精练 【题型归纳】 · 题型1：交变电流的概念理解 · 题型2：交变电流的产生 · 题型3：交变电流描述量的计算 · 题型4：交变电流有效值的计算 · 题型5：交变电流平均值和电量的计算 · 题型6：变压器的有关计算 · 题型7：变压器的动态分析 · 题型8：变压器的应用 · 题型9：远距离输电的相关计算 · 题型10：交变电流的综合问题 【题型过关】 题型1：交变电流的概念理解 1．（24-25高二上·甘肃白银·期末）关于交变电流的说法正确的是（　　） A．方向不随时间变化的电流称为交流 B．交变电流不能变成低压直流 C．大小随时间做周期性变化的电流叫交变电流 D．家庭电路的电压是220V，是指有效值 2．（24-25高二上·安徽·期末）如图所示属于交变电流的是（　　） A． B． C． D． 3．（22-23高二下·山西·期中）关于交变电流的理解，下列说法正确的是（　　） A．如果电流大小随时间做周期性变化，则一定是交变电流 B．交变电流一定是按正弦规律变化的 C．交变电流电压的大小和方向随时间做周期性变化 D．化学电池提供的电流也可能是交变电流 题型2：交变电流的产生 4．（24-25高二上·广东佛山·期末）图a为一个小型发电机，两磁极间的磁场可视为匀强磁场，矩形金属线圈共有10匝，绕垂直于磁场方向的转轴按图示方向匀速转动。当线圈平面与磁场方向垂直开始计时，线圈中产生交流电的电动势e随时间t变化的规律如图b所示。下列说法正确的是（　　） A．线圈在图示位置时，电流沿PQ边从P流向Q B．发电机线圈转动的角速度为100π rad/s C．t = 0.1 s时，线圈平面与磁场方向平行 D．t = 0.25 s时，磁通量的变化率为1 V 5．（23-24高二下·黑龙江哈尔滨·期末）如图甲所示为交流发电机的示意图。一矩形线圈在两磁极间的匀强磁场中绕轴逆时针匀速转动，线圈匝数n=30，线圈电阻r=2Ω，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图乙所示，定值电阻R＝8Ω，其余电阻不计。下列说法正确的是（　　） A．t=0时，线圈位于中性面 B．当BC边与磁场方向的夹角为30°时，感应电动势的瞬时值e=15πV C．该交流电电流的有效值3πA D．在0~0.1s内，通过电阻R的电荷量为0.6C 6．（23-24高二下·海南海口·期末）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 题型3：交变电流描述量的计算 7．（23-24高二下·广东茂名·期中）2023年4月9日，深圳国际小家电产品展览会开展，参展产品中南北美洲的绝大多数国家家用电器的额定电压是110V。如图甲为一台南北美洲的小发电机的结构示意图，内阻为0.5Ω的线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律如图乙所示。外接电表均为理想交流电表，用电器的电阻R恒定为9.5Ω，则（　　） A．发电机产生电动势的最大值为220V，电动势的有效值是110V B．电流表的示数为11A，电压表的示数为110V C．发电机的输出功率为1100W D．在t＝0.02s时，穿过线圈的磁通量变化率为零 8．（24-25高二下·江苏连云港·期中）如图所示，交流发电机的线圈匝数N=10匝，面积，处于磁感应强度的匀强磁场中，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，角速度，通过理想变压器连接的电阻，变压器的原、副线圈匝数比，电流表为理想电流表。 (1)图示位置开始计时，求感应电动势瞬时值的表达式； (2)若发电机线圈电阻忽略不计，求电流表的示数； (3)若发电线线圈电阻，求电阻R消耗的功率P。 9．（24-25高二下·天津·阶段练习）一个小型应急交流发电机，内部为N=50匝面积S=0.04m2的正方形线圈，线圈在磁感应强度为B=0.1T的匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴匀速转动。发电机对一电阻为R=10的电灯供电，线路中其它电阻不计，若发电机的转动角速度为ω=100rad/s时，电灯正常发光。求： (1)交流发电机发出的电动势的最大值； (2)写出从图中位置开始计时，交流发电机发出的电动势的表达式； (3)写出电动势的有效值； (4)电灯正常发光的功率； (5)从图示位置开始，线圈转过90°的过程中，通过电灯的电量。 题型4：交变电流有效值的计算 10．（24-25高二下·湖南长沙·阶段练习）如图所示为一交变电流的图像，则该交变电流的有效值为（　　） A． B． C． D． 11．（24-25高二下·重庆·期中）如图甲所示，一个匝数n=100匝的圆形导体线圈，面积S1=0.4m2，电阻r=1Ω。在线圈中存在面积S2=0.3m2的垂直线圈平面向外的匀强磁场区域，磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示。有一个R=2Ω的电阻，将其两端a、b分别与图甲中的圆形线圈相连接，下列说法正确的是（　　） A．0~4s内，a、b间的电势差Uab=3V B．4~6s内a、b间的电压为6V C．0~4s内通过电阻R的电荷量为8C D．0~6s内电流的有效值为2.25A 12．（24-25高二上·重庆·期末）交流发电机发电的原理可作如图简化，一个匝、面积为的矩形导线框在磁场中绕垂直于磁场的固定轴以角速度沿顺时针方向（俯视）匀速转动。当边与磁场方向的夹角为时开始计时（图示位置）。已知线框的总电阻为，下列说法正确的是（　　） A．时刻，电流方向为 B．在内，通过线框的电荷量为 C．该交流电动势的有效值为 D．该交流电的电动势瞬时值表达式为 题型5：交变电流平均值和电量的计算 13．（24-25高二上·河北邯郸·期末）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 14．（23-24高二上·山东青岛·期末）如图甲，矩形线圈PQMN绕垂直于匀强磁场的轴以角速度ω匀速转动，线圈匝数为n，面积为S，电阻为r，磁场的磁感应强度为B，线圈与阻值为R的电阻连接。线圈产生的感应电动势e随时间t的变化关系如图乙，下列说法中正确的是（　　） A．t = t1时刻穿过线圈的磁通量为0 B．PQ边始终不受安培力作用 C．0 ~ t1内，通过电阻R的电荷量为 D．电阻R的功率为 15．（23-24高二下·山东日照·期末）如图所示为一台小型发电机的构造示意图。两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小。矩形线圈边长、、匝数匝、电阻，外接电阻。由图示位置开始计时，线圈以的恒定转速逆时针转动，规定流过电阻R的电流向上时为正方向。以下说法正确的是（　　） A．通过电阻R的电流随时间变化的关系式为 B．从图示位置开始计时，经过0.05s通过电阻R的电荷量为0.04C C．电阻R的功率为 D．若磁感应强度大小、线圈转速均变为原来的两倍，则电流表的示数也变为原来两倍 题型6：变压器的有关计算 16．（24-25高二下·云南昭通·开学考试）图甲中，理想变压器的原线圈接入图乙所示的随时间t变化的正弦交变电压u时，规格均为“10V 45W”的两个小灯泡L正常发光。下列说法正确的是（　　） A．电压u的瞬时值表达式为 B．原线圈的输入电流为4.5A C．理想变压器原、副线圈的匝数之比 D．理想变压器原、副线圈的匝数之比 17．（23-24高二下·江苏盐城·期中）如图所示为一个小型交流发电机的示意图，其线框ABCD匝数n=100匝，面积为S=0.02m2，总电阻r=10Ω，绕垂直于磁场的轴OO'匀速转动，角速度ω=100rad/s。已知匀强磁场磁感应强度B=T，矩形线框通过滑环与理想变压器相连，副线圈与电阻相接，电表均为理想电表，电压表示数为U=180V。从线框转至中性面位置开始计时，求： （1）线框中感应电动势的瞬时值表达式； （2）电流表的示数； （3）当原、副线圈匝数比为6：1时，电阻R的阻值。 18．（22-23高二下·山东济宁·期末）一旋转磁极式发电机的原理图如图甲所示，其线圈固定，轻磁体在外力的驱动下绕线圈对称轴转动，发电机线圈的匝数匝、面积、电阻，已知磁体间的磁场为匀强磁场，磁感应强度的大小，磁体转动的角速度，发电机的输出端接一理想变压器的原线圈，变压器的副线圈接电阻，如图乙所示。已知原、副线圈匝数比，求： （1）发电机产生电动势的有效值； （2）发电机的总功率。    题型7：变压器的动态分析 19．（24-25高二下·江苏无锡·期中）如图所示为一理想变压器的电路示意图，交流电源的输出电压U恒定，图中的交流电表均为理想电表。下列说法正确的是（　　） A．仅将滑片Q下移时，A1、A2和V表示数均变少 B．仅将滑片Q下移时，变压器的输入功率变小 C．仅将触头P上移时，A1，A2和V表示数均变大 D．仅将触头P上移时，变压器的输入功率变小 20．（24-25高二上·甘肃兰州·期末）心电图仪是将心肌收缩产生的脉动转化为电压脉冲的仪器，其输出部分可等效为一个不计内阻的交流电源，其电压会随着心跳频率发生变化。如图所示，心电图仪与一理想变压器的原线圈相连接，扬声器等效为一个定值电阻与一滑动变阻器连接在副线圈两端。下列说法正确的是（　　） A．保持电压不变，向左滑动滑片P，副线圈两端的电压减小 B．保持电压不变，向左滑动滑片P，变压器的输入功率变小 C．保持滑片P不动，当变大时，扬声器两端的电压变小 D．保持滑片P不动，当变大时，扬声器的功率变大 21．（23-24高二下·新疆·期中）在如图所示的电路中，理想变压器原线圈接入恒定的正弦交流电，电流表、电压表均为理想表，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，开关S开始接在1端，则下列判断正确的是（　　） A．将开关S由1合向2，电流表的示数变大，电压表的示数变小 B．将开关S由1合向2，电流表的示数变小，电压表的示数变小 C．将滑动变阻器的滑片P向下移，电流表的示数变大、电压表的示数不变 D．将滑动变阻器的滑片P向下移，电流表的示数不变，电压表的示数变小 题型8：变压器的应用 22．（23-24高二下·福建福州·期末）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 23．（23-24高二上·黑龙江大庆·期末）如图是一种理想自耦变压器示意图，线圈绕在一个圆环形的铁芯上，P是可移动的滑动触头。AB间接电压有效值U恒定的交变电源，输出端接通了两个相同的灯泡L1和L2，Q为滑动变阻器的滑动触头。当开关S闭合，P处于如图所在的位置时，两灯均能发光。下列说法正确的是（   ） A．P不动，将Q向左移动，两灯均变亮 B．P不动，将Q向右移动，输入功率变大 C．将P沿逆时针方向转动，两灯均变暗 D．断开开关S，L1将变暗 24．（2022·河北·模拟预测）一个理想的自耦变压器左端通过定值电阻和电流表接交变电源，电源电压随时间变化的关系为，右端接入如图所示电路，、为定值电阻，为滑动变阻器，电压表和电流表均为理想交流电表。，，的最大电阻也为，不计导线的电阻。下列说法正确的是（　　） A．该自耦变压器属于升压变压器 B．滑动变阻器的触头向上滑动时，电压表的示数减小 C．当自耦变压器的可动端逆时针转动时，电流表的示数增大 D．滑动变阻器的触头调至最上端，当电流表示数、电压表示数时，变压器原、副线圈的匝数比为 题型9：远距离输电的相关计算 25．（23-24高二下·湖南·期末）太阳能光伏发电是一种新型清洁能源，我国光伏装机容量已突破3亿千瓦。一光伏发电站输出电压恒为250V，现准备向远处输电，输电示意图如图所示。若该发电站的输出功率为，该发电站到用户之间采用5500V高压进行远距离输电，输电线的总电阻为，用户获得220V电压。变压器视为理想变压器，下列说法正确的是（　　） A．升压变压器的原、副线圈匝数比为1∶20 B．输电线上损失的功率为 C．降压变压器的原、副线圈匝数比为24∶1 D．若用户消耗的功率增大，则用户电路两端的电压也增大 26．（23-24高二下·甘肃酒泉·期末）风能是一种清洁无公害可再生能源，风力发电非常环保，且风能蕴量巨大。如图所示为某风力发电厂向一学校供电的线路图，已知发电厂的输出功率为8kW，输出电压为400V，用户端电压为220V，输电线总电阻R=20Ω，升压变压器原，副线圈匝数比n1：n2=1∶10，变压器均为理想变压器，下列说法正确的是（　　） A．输电线上损耗的功率为40W B．用户端的电流为36A C．降压变压器的匝数比n3：n4=22∶1 D．若用户端的用电器变多，则输电线上损失的功率会减小 27．（23-24高二下·天津·期末）如图所示是某小型水电站进行电能输送时的简化模型。发电机的输出功率，发电机的电压，经升压变压器后向远处输电，输电线总电阻，在用户端用降压变压器把电压降为。已知输电线上损失的功率，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 B．升压变压器匝数比 C．降压变压器的匝数比 D．当水电站输出电压一定时，若用电用户增多，则增加 题型10：交变电流的综合问题 28．（24-25高二上·河南焦作·期末）某个小型发电机的线圈匝数，内阻可忽略不计，在匀强磁场中以的角速度匀速转动，转动过程中通过线圈的最大磁通量。发电机的总功率，通过升压变压器进行高压输电，接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电，示意图如图所示，升压变压器原、副线圈的匝数之比，输电线的总电阻，其他导线电阻不计，用户端得到的电压为。求： (1)升压变压器原线圈两端的电压； (2)输电线上损失的功率； (3)降压变压器原、副线圈的匝数之比。 29．（23-24高二下·河南驻马店·期中）如图甲所示为某小型水电站的发电机示意图，已知正方形线圈边长，匝数匝匝，线圈电阻不计；线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，转速；已知磁感应强度。将发电机通过升压变压器升压后向远处输电，发电机的输出功率为，通过升压变压器升压后发电向远处输电，输电线的双线总电阻为，在用户端用降压变压器把电压降为。要求输电效率（即用户得到的功率与发电机发出的功率之比）达到96%，在输电线上损失的功率控制在4kW、用户得到的功率为96kW。 （1）升压变压器输入的电流为多少？输电线上通过的电流是多少？ （2）从升压变压器的输出端到降压变压器的输入端，输电线损失的电压为多少？ （3）两个变压器的匝数比各应等于多少？ 30．（23-24高二下·广西南宁·期中）如图所示，用一小型交流发电机向远处用户供电，发电机线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴’匀速转动。已知发电机线图的匝数为，面积为，线圈匀速转动的角速度为，匀强磁场的磁感应强度大小为。输电时先用升压变压器将电压升高，到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用。已知输电导线的总电阻为，变压器都是理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比为。若用户区标有“220V  8.8kW”的电动机恰能正常工作，用户区输电导线的电阻可以忽略，发电机线圈电阻不可忽略。求： （1）交流发电机产生的感应电动势的最大值；（计算结果可以保留根号） （2）输电线路上损耗的电功率； （3）若升压变压器原、副线圈匝数比为，求升压变压器原线圈两端的电压。 【专题强化】 一、单选题 1．（24-25高二下·浙江·期中）如图甲所示为一台小型发电机的结构示意图，内阻为0.7Ω的单匝线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的电动势随时间变化的正弦图线如图乙所示，电压表、电流表均为理想交流电表，定值电阻的阻值，，则下列说法正确的是 （　　） A．电流表的示数为10A，电压表的示数为110V B．1分钟内定值电阻和内阻产生的总焦耳热 C．0~0.01s的时间内，通过定值电阻的电荷量为 D．t=0.02s时，穿过线圈的磁通量变化率最大 2．（24-25高二下·山东济宁·阶段练习）如图所示，交流电电压 ，滑动变阻器 （阻值 ）的滑片处于某一位置时，理想交流电压表示数 ，灯泡 （ ）、 （ ）均恰好正常发光。变压器为理想变压器，下列说法正确的是（　　） A．变压器输出电压频率为100Hz B．电阻 C．变压器原副线圈匝数比 D．若将滑动变阻器 触头向 端移动，灯泡 将会变暗 3．（24-25高二下·广东湛江·阶段练习）图甲为交流发电机，磁场可视为水平方向的匀强磁场，线圈绕垂直于磁场的水平轴 沿逆时针方向匀速转动，电阻 ，其余电阻均忽略不计。从图示位置开始计时，电阻 R 两端电压随时间变化的图像如图乙所示，则下列说法正确的是（　　） A．发电机工作原理是电流的磁效应 B． 时，电路中电流表示数为 C．电阻R中的电流方向每秒钟变化 50 次 D．线圈中产生的电动势瞬时值表达式为 4．（2025·河北·模拟预测）如图所示的理想变压器，原线圈的匝数匝，第一个副线圈的匝数为匝，第二个副线圈的匝数为匝，两个副线圈所连接的电阻阻值均为，原线圈接上电压为的正弦交流电，下列说法正确的是（　　） A．当开关S断开，第一个副线圈两端电压为0 B．当开关S断开，电源输出的功率为 C．当开关S闭合，流过原线圈的电流为 D．当开关S闭合，电源输出的功率为 5．（24-25高二下·安徽蚌埠·阶段练习）如图所示，在竖直虚线MN左侧空间存在垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，单匝矩形线圈abcd的面积为S，cd边与MN重合，且绕cd边以角速度ω匀速转动。从图示位置开始计时，下列说法正确的是（　　） A．线圈中产生的是正弦式交变电流 B．图示位置的电流方向沿顺时针 C．图示位置的瞬时电动势为 D．线圈中电动势的有效值为 6．（24-25高二下·四川自贡·阶段练习）如图，理想变压器输入电压恒定不变。若将滑动变阻器的滑动触头向下移动，下列说法正确的是（　　） A．原线圈输入功率增大 B．电表、的示数都不变 C．电表、的示数都减小 D．电阻消耗的电功率减小 7．（24-25高二下·湖北武汉·期中）如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为，C、D间电压，灯泡L的电阻，定值电阻，滑动变阻器总阻值，在滑片P从a端移到b端的过程中，灯泡始终发光。下列说法正确的是（　　） A．滑片P位于b端时，电压表示数为4V B．滑片P位于滑动变阻器中间位置时，灯泡亮度最大 C．滑片P从a端移到b端的过程中，电压表示数先减小，后增大 D．当a端与滑片P间电阻时，副线圈消耗的功率最大 8．（24-25高二下·湖北·阶段练习）某兴趣小组自制一小型发电机，使线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴转动（如图甲），穿过线圈的磁通量Φ随时间t按正弦规律变化的图像如图乙所示，线圈转动周期为T，线圈产生的电动势的最大值为．则（　　） A．在时，线圈中磁通量最大，感应电动势也最大 B．在时，线圈中的磁通量为零，但磁通量的变化率最大 C．在时间内，通过线圈导线截面的电荷量为零 D．从图甲所示位置开始计时，线圈产生感应电动势瞬时值表达式为 9．（24-25高二上·广东深圳·期末）2008年南方发生了大面积冰灾，许多电线塔被压垮倒塌，电力供应受严重影响，许多企业自备了小型发电机保障用电。如图甲为一台小型发电机的结构及供电示意图，内阻为的线圈在匀强磁场中匀速转动，发电机输出的电压随时间变化的规律如图乙。电压表和电流表均为理想电表。则（　　） A．在时，电压表的示数为 B．在时，穿过线圈的磁通量为零 C．时，穿过线圈的磁通量的变化率为零 D．发电机线圈转动的角速度大小为 10．（2025·广东湛江·模拟预测）图甲是目前世界上在建规模最大、技术难度最高的水电工程——白鹤滩水电站，是我国实施“西电东送”的大国重器，其发电量位居全世界第二，仅次于三峡水电站。白鹤滩水电站远距离输电电路示意图如图乙所示。如果升压变压器与降压变压器均为理想变压器，发电机输出电压恒定，r表示输电线总电阻，下列说法正确的是（　　） A．若，则用户获得的电压U4＝U1 B．若用户开启的用电器减少，则升压变压器输出的电压U2减小 C．若用户开启的用电器减少，则降压变压器输入的电压U3减小 D．若用户开启的用电器减少，则输电线消耗的功率减小 二、多选题 11．（24-25高二下·广东·期中）如图为某潮汐发电实验站的装置，潮汐带动线框在匀强磁场中匀速转动，并将产生的电能通过一个理想变压器给小灯泡供电，小灯泡能够发光。已知线框匝数为N，面积为S，转动角速度为ω，磁感应强度大小为B，变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2，小灯泡不会烧坏，除小灯泡外其余电阻不计，下列说法正确的是（　　） A．线框每转动一周，线框中的电流方向改变一次 B．从图示位置开始计时，线框感应电动势的表达式为 C．该线框在图示位置的磁通量为零，感应电流为零 D．仅将变压器原线圈匝数n，减小，小灯泡会变亮 12．（24-25高三下·重庆渝中）如图所示，理想变压器的原线圈、副线圈匝数比为，电阻，电压表为理想交流电压表，原线圈的交流电压瞬时值表达式为，下列说法正确的是（    ） A．电压表的示数为 B．内电流方向变化4次 C．原线圈的输出功率为 D．若增大，则电压表示数增大 13．（2025·安徽池州·二模）如图甲所示，单匝矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴OO′匀速转动，从某时刻开始计时，产生的感应电动势随时间的变化图像如图乙所示，若外接电阻，线圈电阻，则下列说法中正确的是（　　） A．0.03s末穿过线圈的磁通量最大 B．该交流电电流方向每秒改变50次 C．电阻在1分钟内产生的热量为 D．从时刻转过60°的过程中，通过线圈某截面的电荷量为 14．（24-25高二下·四川巴中·阶段练习）如图，理想变压器原线圈与定值电阻串联后接在电压的交流电源上，副线圈接理想电压表、电流表和滑动变阻器R，原副线圈匝数比为，已知，R的最大阻值为。现将滑动变阻器R的滑片P向下滑动，下列说法正确的是（　　） A．电压表示数不变，电流表示数变大 B．电源的输出功率变大 C．当时，电压表示数为27V D．当时，R获得的功率最大 15．（24-25高二下·山东·阶段练习）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，导线接在有效值不变的交流电源两端，电流表为理想电表，下列说法正确的是（　　） A．适当调节变压器上的滑动触头P，该自耦变压器可升压 B．滑片Q不动，滑动触头P逆时针转动，电流表读数变大 C．滑片Q不动，滑动触头P逆时针转动，变压器的输入功率变大 D．滑动触头P不动，滑片Q缓慢向下滑动时，滑动变阻器两端的电压一直减小 16．（24-25高三下·山东·阶段练习）图（a）所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为3∶1，为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，和为阻值相等的定值电阻，电压表和电流表均为理想交流电表。原线圈所接电压u随时间t按正弦规律变化，如图（b）所示。下列说法正确的是（　　） A．变压器原、副线圈中的电流之比为1∶3 B．和的热功率之比为1∶1 C．u随t变化的规律为 D．当电阻的温度降低时电流表读数变小电压表的读数不变 17．（24-25高二下·四川广安·阶段练习）如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比，原线圈电路中为定值电阻，副线圈电路中为滑动变阻器，灯泡、完全相同。当闭合开关、断开开关且输入端的电压为时，两灯泡均正常发光；断开开关、闭合开关，电路输入端的电压为，调节滑动变阻器使其接入电路的阻值为时两灯泡也均正常发光，则前、后两种情况下（　　） A．输入端的输入功率之比为 B．输入端的电压之比为 C．与消耗功率之比 D． 18．（24-25高二下·安徽安庆·阶段练习）水力发电是获得清洁能源的重要途径之一。有一条河流，河水的流量，落差，河水的密度，现利用其发电，若发电机的总效率，输出电压，输电线的总电阻，用户获得220V的电压，输电线上损失的电功率与发电机输出电功率的比值，假定所用的变压器都是理想变压器，取。下列说法正确的是（　　） A．发电机的输出功率 B．输电线中的电流 C．降压变压器的原、副线圈的匝数比 D．如果输送的电能供“220V、100W”的电灯使用，能够正常发光的电灯盏数为500盏 三、解答题 19．（24-25高二下·江苏无锡·期中）某医院设计的供电系统输电电路简图如图所示，发电机的矩形线框ABCD处于磁感应强度大小的水平匀强磁场中，线框面积，匝数n=100匝，电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴OO'以一定的角速度匀速转动，并与升压变压器的原线圈相连，升压变压器原、副线圈的匝数之比为1:20，降压变压器的副线圈接入到医院供电，两变压器间的输电线等效电阻R =40Ω，变压器均为理想变压器。当发电机输出功率时，电压表的示数为250V，额定电压为220V的医疗设备正常工作。求： (1)线圈转动角速度大小； (2)降压变压器原、副线圈匝数之比； (3)若已知每台医疗设备的额定功率均为1kW，求上述情况下，刚好可以满足几台这种同型号的医疗设备同时工作。 20．（24-25高二下·甘肃酒泉·期中）如图所示，交流发电机的矩形金属线圈abcd处于磁感应强度大小为的匀强磁场中，线圈面积为，匝数（图中只画出1匝），线圈的总电阻10，线圈可绕垂直于磁场且过和边中点的转轴以的角速度匀速转动。线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环、（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值的定值电阻连接。电路中其他电阻可忽略不计，电流表可视为理想电表。（结果均可用表示） (1)从图示位置开始计时，写出线圈中感应电流随时间变化的关系式； (2)求线圈转动过程中，电流表的示数； (3)求线圈转动过程中，电阻的发热功率。 21．（24-25高二上·四川泸州·期末）如图所示是某同学模拟远距离输电的实验示意图，矩形线圈abcd电阻不计，面积，匝数匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动。已知磁感应强度大小，输电线路等效电阻，输电功率保持不变，电压表是理想交流电压表，升压变压器和降压变压器均为理想变压器。从图示位置开始计时。 (1)写出感应电动势随时间变化的关系式； (2)求电压表的示数； (3)若用户得到的功率为，求升压变压器原、副线圈的匝数比。 磁感应强度大小为 的水平匀强磁场中，线圈面积、匝数N = 200匝、总电阻 线圈绕垂直于磁场的水平轴匀速转动，其输出端通过电刷与升压变压器的原线圈相连，输出的电压 降压变压器原、副线圈的匝数比为5：1，降压变压器的副线圈连接用电户，两变压器间的输电线损耗的功率占发电机输出功率的 两变压器均为理想变压器。若用这个供电设备给某学校供电，该校获得的工作电压220V、电功率5.5kW。求 （1）输电线的总电阻R； （2）升压变压器原、副线圈匝数比∶； （3）发电机线圈绕轴的转速n。 23．（23-24高二下·福建泉州·期末）如图，用一小型交流发电机向较远处用户供电时，为减小输电的功率损耗，使用两个理想变压器，先用升压变压器将电压升高，到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用。发电机线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。已知线圈abcd的匝数N=100，面积，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度大小。输电导线的总电阻，降压变压器原、副线圈的匝数比为。用户区标有“220V  8.8kW”的电动机恰能正常工作，用户区输电导线的电阻可以忽略，发电机线圈电阻不可忽略。求： （1）交流发电机产生的感应电动势的最大值；（计算结果可以保留根号） （2）输电线路上损耗的电功率； （3）若升压变压器原、副线圈匝数比为，求升压变压器原线圈两端的电压。 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$