专题05 交变电流（期中真题汇编）（山东专用）高二物理下学期

专题05 交变电流 4大高频考点概览 考点01 交变电流的有效值 考点02 交变电流通过电阻的电荷量计算 考点03 理想变压器 考点04 远距离输电 地 城 考点01 交变电流的有效值 一、单选题 1.（24-25高二下·山东烟台·期中）如图甲、乙所示为两个交流电的电压随时间变化的关系图像，已知图甲前、后半个周期都是正弦曲线的周期图像，则甲、乙交流电电压的有效值之比为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【解析】根据焦耳热效应，有 解得有效值为 根据焦耳热效应，有 解得有效值为 所以有 故选A。 2.（24-25高二下·山东菏泽·期中）阻值为2R和R的定值电阻分别通以如图甲、乙所示的电流，电阻在一个周期内产生的热量分别为和，电流的有效值分别为和。若甲、乙两图中的、T所表示的电流、周期是相同的，则下列说法正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【解析】AB．对图甲根据交流电的有效值定义，有 解得 对图乙根据交流电的有效值定义，有 解得 联立可得 故AB错误； CD．根据焦耳定律公 可得甲产生的热量 乙产生的热量 联立可得 故D正确，C错误。 故选D。 3.（24-25高二下·山东临沂·期中）如图所示，匀强磁场的左边界为，磁场方向垂直于纸面向里、磁感应强度大小为，时刻，面积为的单匝矩形线框与磁场垂直，三分之二的面积处于磁场中。当线圈绕以角速度匀速转动，产生感应电动势的有效值为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【解析】如图所示，线圈右半部分在磁场中产生的电动势最大值 如图所示，线圈左半部分在磁场中产生的电动势最大值 根据电流有效值定值有 联立解得电流有效值 故选B。 4.（24-25高二下·山东枣庄·期中）如图所示，一同学在实验室中测得某周期性交流电的电流与时间关系的图像，发现图线为正弦曲线的一部分。则该交流电的有效值为（　　） A．A B． C． D． 【答案】B 【解析】根据有效值的定义得，解得该交流电的有效值为，B正确。 故选B。 5.（24-25高二下·济宁曲阜·期中）风能是一种清洁的可再生能源。小型风力交流发电机，其原理可以简化为图甲，发电机线圈电阻不计，外接电阻R，当线圈匀速转动时，产生的电动势随时间变化如图乙所示，则（　　） A．电压表的示数为V B．t＝0.1s时刻，线圈恰好转到图示位置 C．通过电阻R的电流方向每秒改变10次 D．若将电阻R换成击穿电压为12V的电容器，电容器不会被击穿 【答案】B 【解析】A．交变电流电压表的示数应该为交变电压的有效值，正弦式交变电压的有效值为 所以电压表的示数为12V,故A错误； B．时，线圈的电动势最大，此时线圈应处于中性面的垂直面，即线圈与磁感线平行，故B正确； C．交变电流在一个周期内，电流方向改变两次，故电流方向改变次数次，故C错误； D．交变电流的峰值为,而电容器的电压为12V，故交变电流的峰值大于电容器的电压，电容器会被击穿。 故选B。 二、解答题 6.（24-25高二下·山东聊城·期中）图甲为交流发电机示意图，图中两磁极之间的磁场可近似为匀强磁场，A为理想电流表，线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向匀速转动。从图示位置开始计时，电刷、之间的电压随时间变化的图像如图乙所示。已知，其余电阻均忽略不计，求： (1)、之间电压瞬时值的表达式； (2)线圈转过过程中，电阻上产生的热量。 【答案】(1) (2) 【解析】（1）由图像可知 则电压瞬时值的表达式为 （2）电压的有效值 线圈转过过程中，电阻产生的焦耳热 代入数据得 7.（24-25高二下·枣庄滕州·期中）图甲为音响中的扬声器，结构图和沿对称轴的截面图如图乙所示。扬声器的圆形线圈由粗细均匀的钢丝绕制而成，半径r=2.0cm、匝数n=100匝，电阻。某实验小组将扬声器充当话筒，让振膜振动带动线圈以速度垂直磁场做往复运动，从而产生了交变电流。已知与扬声器相连的电阻阻值，扬声器线圈所在处的辐向磁场与线圈垂直，磁场磁感应强度大小为B=0.5T。取，求： (1)线圈受到的安培力的最大值； (2)20s内电阻R2上产生的热量Q。 【答案】(1)0.60N (2)1.0J 【解析】（1）单匝线圈导线长度 感应电动势最大值 产生最大电流 最大安培力 解得 （2）感应电流的有效值 则 8.（24-25高二下·山东临沂·期中）发电机的示意图如图所示，发电机矩形线框的匝数为，面积为，线框的电阻为，线框所在位置的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度大小为，定值电阻的阻值为，线框以角速度绕轴顺时针匀速转动，图示位置线框平面与磁场平行，若从图示位置开始计时，求： (1)画出通过电阻的电流与时间图像（规定电流由到为正方向）； (2)线框转动一圈，电阻产生的焦耳热。 【答案】(1)见解析 (2) 【解析】（1）结合题意，可知线框中感应电动势瞬时值为 通过电阻的电流大小 通过电阻的电流方向始终向右，图像如图所示 （2）线框中的电动势最大值为 则电动势有效值为 通过电阻电流的有效值 线框转动一圈，电阻产生的焦耳热 因为 解得 地 城 考点02 交变电流通过电阻的电荷量计算 一、单选题 1.（24-25高二下·山东潍坊·期中）如图甲所示，正方形导线框abcd置于水平向右的匀强磁场（未画出），线框以垂直纸面的棒为轴匀速转动，点和点通过电刷与电路相连。水平向右的平行光照射线框时，右侧垂直纸面放置的矩形接收器可记录棒不同时刻在竖直方向的投影位置，随时间的变化关系图像如图乙所示。已知磁感应强度大小为，导线框和定值电阻的阻值均为，其余电阻不计，交流电压表为理想电表，则下列说法正确的是（　　） A．时刻流过的电流为 B．交流电压表的示数为 C．从内流过的电荷量为 D．从内电阻产生的热量为 【答案】D 【解析】A．由题意可知导线框产生的是正余弦交流电，由图乙可知时刻ab棒处于最高的位置，此时导线框与磁场方向垂直，此位置为中性面，可知此时感应电流为零，流过R的电流为零，故A错误； B．由图乙可知，的时间导线框转动半周，则转动周期为 角速度 正方形导线框的波长为 可得感应电动势的最大值为 电动势有效值为 交流电压表的示数为电阻R两端的电压的有效值，其示数为 故B错误； C．从内流过R的电荷量为 故C错误； D．从内电阻R产生的热量 其中 联立解得 故D正确。 故选D。 2.（24-25高二下·山东烟台·期中）如图所示，有一边长的单匝正方形线圈在磁感应强度的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，转动角速度，轴分别通过和的中点，线圈的电阻，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。已知时刻，线圈平面与磁场方向垂直，下列说法正确的是（　　） A．时线框中的电流改变方向 B．时线框中产生的感应电动势最大 C．时间内，流过线框的电荷量为 D．线圈每转动一周，电阻上产生的焦耳热为 【答案】D 【解析】A．由题可知，交流电的周期 时刻，线圈平面与磁场方向垂直，线圈处在中性面的位置，此时电路中的电动势和电流均为零，时，穿过线圈平面的磁通量为零，电动势最大，电流最大，电流方向不变，A错误； B．时刻，电路中的电动势为零，时，电路中的电动势依然为零，B错误； C．时间内，线圈中磁通量的变化大小为 感应电动势 电路中的电路 故通过定值电阻的电荷量，C错误； D．由题可知，线圈感应电动势的最大值 电路的电压的有效值 电路中的有效电流 则线圈转动一周，定值电阻R上产生的热量，D正确。 故选D。 二、多选题 3.（24-25高二下·日照·期中）交流发电机原理如图所示，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ω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（　　） A．PQ边所受安培力大小不变 B．通过电阻R的电荷量为 C．电阻R上产生的热量为 D．若在电阻R两端并联一个击穿电压为的电容器，则电容器将被击穿 【答案】BD 【解析】A．当线圈由图示位置转过90°的过程中，感应电动势从最大值减小到0，电流强度从最大减小到0，PQ边所受安培力从最大减小到0，A错误； B．通过电阻R的电荷量为 电流强度的平均值为 平均感应电动势为 磁通量的变化量为 解得，B正确； C．电动势最大值为 电动势有效值为 电流强度有效值为 电阻R上产生的热量为 线圈转动的周期为 解得，C错误； D．电动势最大值为 电流强度最大值为 电阻R两端电压最大值为 解得 若在电阻R两端并联一个击穿电压为的电容器，则电容器将被击穿，D正确。 故选BD。 4.（24-25高二下·山东枣庄·期中）图甲所示为小型发电机，以角速度ω匀速转动手柄，两磁极之间的线圈随着转动。图乙所示为该发电机对外电路供电的原理图，其正方形线圈的边长为a，匝数为N，线圈总电阻为r，定值电阻为R；两个磁极间的磁场看作匀强磁场，磁感应强度大小为B。若从如图乙所示位置开始计时，下列说法正确的是（　　） A．线圈每转动一周，通过电阻R的电流方向就改变一次 B．从图示位置开始计时，电阻R两端电压瞬时值表达式为 C．当线圈由图示位置转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量为 D．当线圈由图示位置转过90°的过程中，电阻R上所产生的热量为 【答案】CD 【解析】A．线圈每转动一周，线圈两次通过中性面，通过电阻R的电流方向就改变两次，A错误； B．电动势最大值 电流最大值 电阻R两端电压最大值 从图示位置开始计时，电阻R两端电压瞬时值表达式为 B错误； C．当线圈由图示位置转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量为 ， ， ， 解得，C正确； D．当线圈由图示位置转过90°的过程中，电阻R上所产生的热量为 ， 解得，D正确。 故选CD。 5.（24-25高二下·山东临沂·期中）如图所示，一个“匚”形单匝金属框在磁感应强度的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴以角速度逆时针（从金属框上方看）转动，通过导线与一阻值的电阻相连，“匚”形金属框的面积，、、边的电阻均为，图中电表均为理想电表，导线电阻不计。时刻，金属框平面与磁场方向平行（如图）。则下列说法正确的是（　　） A．时刻，电流表示数为 B．金属框从时刻开始转过的过程中，通过电阻的电荷量为 C．电压表的示数为 D．金属框从0时刻开始转过一圈的过程中，电阻R上产生的热量为 【答案】BD 【解析】A．感应电动势的峰值为 有效值为 时刻，电流表示数为，故A错误； B．金属框从时刻开始转过的过程中，有，， 联立得，故B正确； C．电压表的示数为，故C错误； D．金属框从0时刻开始转过一圈的过程中，电阻R上产生的热量为，故D正确。 故选BD。 6.（24-25高二下·山东菏泽·期中）如图甲所示，匝数匝、电阻的矩形线圈在匀强磁场中绕着垂直于磁场方向的轴匀速转动。线圈的两端与的电阻连接，电压表为理想电表。从时刻开始计时，穿过线圈的磁通量随时间按如图乙所示的规律变化，下列说法正确的是（　　） A．内电流方向变化的次数为50次 B．两端的电压随时间变化的规律是 C．在时，电压表示数为0 D．从到，通过的电荷量为 【答案】BD 【解析】A．由图可知周期为，一个周期内电流方向改变2次，则内电流方向变化的次数为100次，故A错误； B．由图乙可知时刻，磁通量变化率最大，则电动势最大，为 可知两端的电压最大值为 所以两端的电压随时间变化的规律是，故B正确； C．电压表示数为电压有效值，所以在时，电压表示数不为0，故C错误； D．从到，通过的电荷量为，故D正确。 故选BD。 三、解答题 7.（24-25高二下·泰安·期中）如图所示，匀强磁场的磁感应强度，边长为的正方形线圈共匝，线圈电阻，绕垂直于磁感线的轴匀速转动。转动角速度，外电路电阻。取，求： (1)由图示线圈平面平行于磁感线的位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式； (2)图中交流电压表V的示数； (3)线圈转动一周在电阻上产生的热量； (4)线圈从图示位置转过过程流过的电荷量。 【答案】(1) (2) (3)180J (4)1C 【解析】（1）感应电动势的最大值 由图示线圈平面平行于磁感线的位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式 （2）电动势有效值 电流 交流电压表V的示数 （3）线圈转动一周在电阻上产生的热量 （4）线圈从图示位置转过过程流过的电荷量 8.（24-25高二下·山东&名校联盟·期中）如图所示，一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴OO'匀速转动，已知匀强磁场的磁感应强度大小为B，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，线圈的转速为n（单位r/s），线圈与二极管、阻值为R的定值电阻及理想交流电流表相连。已知二极管的正向电阻为零，反向电阻无穷大。求： (1)线圈由图示位置转过90°过程中，通过R的电荷量q； (2)交流电流表的示数I。 【答案】(1) (2) 【解析】（1）线圈由图示位置转过90°过程中， 又 由闭合电路的欧姆定律得 根据电流的定义式 解得 （2）线圈转动一周，感应电动势的峰值 又 感应电流的峰值 由于交流电流表测量的是有效值，设示数为I，则 解得 地 城 考点03 理想变压器 一、单选题 1.（24-25高二下·山东聊城·期中）随着新能源汽车的普及，无线充电技术得到进一步开发和应用。如图甲所示，由地面铺设的供电线圈将电能传送至电动汽车底部的受电线圈，从而对车载电池进行充电，电路模拟如图乙所示。已知供电线圈和受电线圈匝数比为，当供电线圈接入图丙所示的正弦交流电后，受电线圈中的电流为。忽略电能传输的损耗，供电线圈和受电线圈可视为理想变压器，下列说法正确的是（　　） A．受电线圈的输出电压为 B．供电线圈的输入功率为 C．受电线圈的电流方向每秒改变50次 D．供电线圈和受电线圈电流之比为 【答案】B 【解析】A．供电线圈电压有效值 则受电线圈的输出电压为 故A错误； B．供电线圈的输入功率等于受电线圈的输出功率，即 故B正确； C．交流电的周期为0.02s，一个周期内电流方向改变2次，则受电线圈的电流方向每秒改变100次，故C错误； D．根据理想变压器电流比等于匝数比的反比可得，供电线圈和受电线圈电流之比为 故D错误。 故选B。 2.（24-25高二下·山东临沂·期中）如图所示，理想变压器原线圈接电压为的正弦式交流电，、为定值电阻，为滑动变阻器，当滑动变阻器滑片向下滑动时，下列说法正确的是（　　） A．定值电阻消耗的功率一定变小 B．变压器的输出功率一定变小 C．变压器的输出功率一定变大 D．滑动变阻器消耗的功率一定变小 【答案】A 【解析】A．将变压器原线圈与副线圈、和看成一个等效电阻，则有 根据电压与匝数的关系有 解得 根据电流与匝数的关系有 解得 在副线圈回路中有 联立解得 在原线圈回路中有 可知当滑动变阻器滑片向下滑动时，的阻值增大，则增大，所以减小； 根据 可知定值电阻消耗的功率一定变小，故A正确； BC．在原线圈回路中有，将看成电源的内阻，当时，变压器的输出功率最大，由题知无法判断与的大小关系，所以无法判断变压器的输出功率变化情况，故BC错误； D．根据电流与匝数的关系有 因减小，所以减小； 根据 因增大，减小，故无法判断的变化情况，故D错误。 故选A。 3.（24-25高二下·日照·期中）如图所示是通过变压器给用户供电的原理图。理想变压器的原线圈和副线圈输电线的电阻分别用R1和R2 表示，a、b端输入电压不变，变阻器R代表用户用电器的总电阻，当用电器增加时，相当于R的阻值减小。当用户的用电器减少时，图中各表的读数变化正确的是（　　） A．电流表A1的读数不变 B．电流表A2的读数变小 C．电压表V3的读数变小 D．电压表V2的读数变小 【答案】B 【解析】AD．当用户的用电器减少时，R的阻值增大，变压器副线圈的总电阻增大，变压器副线圈的总电阻在原线圈上的等效电阻增大，根据“串反并同”规律电流表A1的示数减小，R1的电压减小，因为a、b端输入电压不变，变压器原线圈两端电压增大，电压表V1的示数增大，根据 ，变压器副线圈两端电压V2增大，AD错误； BC．电流表A1的示数减小，根据， 电流表A2的读数变小，R2的电压减小，又因为变压器副线圈两端电压V2增大，滑动变阻器两端电压增大，电压表V3示数增大，B正确，C错误。 故选B。 4.（24-25高二下·山东临沂·期中）图为一理想自耦变压器示意图，线圈绕在一个圆环形的铁芯上，是可移动的滑动触头，、端与滑动变阻器串联后接交流电源，输出端的灯泡、规格相同，、、为滑动变阻器的滑片。当开关闭合，、、、处于如图所在的位置时，两灯均正常发光，忽略灯泡电阻的变化，导线电阻不计。下列说法正确的是（　　） A．两端电压有效值为220V B．若仅将向左移动，电流表示数将减小 C．置于滑动变阻器最左端，逆时针转动的过程中将向右移动，灯泡、不一定变亮 D．置于滑动变阻器最左端，使滑片自变阻器端向端移动，原线圈输入功率先增大后减小 【答案】C 【解析】A．变压器输入端的电压为电源电压的一部分，电源电压为V 所以变压器的输入电压小于220V，故A错误； B．设图示位置时，自耦变压器的原副线圈匝数比为k，则副线圈等效电阻为 若仅将向左移动，则减小，根据 可知原线圈电流增大，由原副线圈匝数与电流关系可知，电流表示数将增大，故B错误； C．置于滑动变阻器最左端，此时变压器输入电压为220V保持不变，逆时针转动的过程中，原副线圈匝数比k减小，副线圈输出电压增大，将向右移动，滑动变阻器R2的阻值增大，由 可知副线圈电流变化情况不确定，所以灯泡、不一定变亮，故C正确； D．同理，置于滑动变阻器最左端，使滑片N自变阻器c端向d端移动，先增大后减小，可知副线圈电流先减小后增大，则原线圈电流也是先减小后增大，根据可知，原线圈输入功率先减小后增大，故D错误。 故选C。 5.（24-25高二下·枣庄滕州·期中）如图为理想自耦变压器的工作原理图。当线圈的a、b两端输入电压恒定的交流电时，c与抽头d和c与抽头e之间可获取不同的电压。已知图中定值电阻，，若开关均闭合时电流表的示数为仅闭合时的5倍，则c与抽头e和c与抽头d之间线圈的匝数比为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【解析】由题可知，开关S1、S2均闭合时电流表的示数为仅闭合S1时的5倍，ab端输入电压一定，可知S1、S2均闭合时R2的功率为R1功率的4倍，根据，可得 则有 故选C。 6.（24-25高二下·山东菏泽·期中）如图为一理想变压器，其原线圈与一电压有效值不变的交流电源相连，Q为滑片。现令Q从均匀密绕的副线圈最下端开始，沿副线圈匀速上滑。其中，为原线圈电流、为副线圈电流、为副线圈电压、P为电阻R的功率，则有关上述物理量随时间变化的图像，下列判断正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【解析】BC．设原线圈的匝数为，副线圈的匝数为，交流电源电压的有效值为，根据理想变压器得原理可知 解得副线圈电压的有效值 当Q从均匀密绕的副线圈最下端开始，沿副线圈匀速上滑时，副线圈的匝数均匀增大，由于不变，故均匀增大，图像是过原点的直线，再根据欧姆定律 可知，副线圈中电流的有效值均匀增大，成正比，不是正比关系，故BC错误； A．根据变压器原副线圈电流关系 解得 由于不变，都是均匀增大，故不是正比关系，应是正比关系，故A正确； D．定值电阻的功率 结合上述分析可知，均匀增大，故成正比，即成正比，故D错误。 故选A。 7.（24-25高二下·山东枣庄·期中）理想变压器降压给用户供电的示意图如图所示。接入电压恒定U，L是阻值为的指示灯，额定电压为，为定值电阻，为滑动变阻器。当滑动变阻器的滑片在某一位置时，指示灯恰好正常工作。已知电压表是理想电表，变压器原、副线圈匝数比为，不计线框的电阻。下列说法正确的是（　　） A．滑动变阻器接入电路中的阻值为 B．定值电阻消耗的电功率为 C．滑动变阻器的滑片向上滑动的过程中，指示灯变亮 D．滑动变阻器的滑片向上滑动的过程中，电压表示数变小 【答案】A 【解析】A．设滑动变阻器接入电路中的阻值为，则 解得，A正确； B．流过指示灯的电流为 根据理想变压器原副线圈上电流之比等于匝数反比，即 定值电阻消耗的电功率为 解得，B错误； CD．滑动变阻器的滑片向上滑动的过程中，电阻变大，则流过指示灯上的电流减小，指示灯变暗，原线圈两端电压增加，电压表示数变大，CD错误。 故选A。 8.（24-25高二下·泰安·期中）如图所示，左侧变压器原、副线圈匝数比为，输入电压为的正弦交流电。连接两理想变压器的导线电阻为，负载的阻值为。开关接1时，右侧变压器原、副线圈匝数比为，上的功率为；接2时，匝数比为，上的功率为，则（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【解析】AB．题意可得左侧变压器副线圈电压 开关接1时，通过R的电流 则右侧变压器原线圈电流 由能量守恒有 联立解得 故AB错误； CD．接2时，设通过r的电流为I，则通过R的电流 解得 则由能量守恒有 联立解得 则上的功率为 故C正确，D错误。 故选C。 二、多选题 9.（24-25高二下·山东潍坊·期中）如图所示，理想变压器原线圈总匝数，副线圈匝数，其原线圈可通过移动滑动触头P改变接入电路的匝数，初始时滑动触头P位于a端。交流电源电压，定值电阻，，电表均为理想电表，下列说法正确的是（　　） A．交流电流表的示数为0.35A B．交流电压表的示数为20V C．R2的功率为10W D．滑动触头从a端滑到b端的过程中，R2的功率一直增大 【答案】BC 【解析】A．R2在原线圈上的等效电阻为 交流电流表的示数为，A错误； B．变压器原线圈两端电压 交流电压表的示数为，B正确； C．R2的功率为，C正确； D．当外电阻等于电源内阻时，电源的输出功率最大。滑动触头从a端滑到b端的过程中，R2一直减小，R2'一直减小。 当时， 此时R2'消耗的功率最大，R2消耗功率最大。所以滑动触头从a端滑到b端的过程中，R2的功率先增大后减小，D错误。 故选BC。 10.（24-25高二下·山东菏泽·期中）如图所示，理想变压器原线圈串联灯泡后接入电压有效值恒定的交变电源，副线圈接灯泡和滑动变阻器，电压表和电流表均为理想电表。若滑片从上端向下端滑动过程中，两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内，则（　　） A．灯泡逐渐变亮 B．灯泡逐渐变暗 C．电压表示数变小 D．电流表示数变小 【答案】AC 【解析】设变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，电压分别为U1、U2，两个灯泡的电阻分别为R1、R2，则有，， 副线圈电路等效电阻为 滑片从上端向下端滑动过程中，R减小则R副减小，根据 则I1增大，I2增大，电流表的示数增大，故灯泡L1、L2都逐渐变亮，根据 U1减小U2减小，电压表的示数减小，故AC正确，BD错误。 故选AC。 11.（24-25高二下·济宁曲阜·期中）如图所示的交变电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，各表均为理想电表，为热敏电阻，电阻值随温度的升高而减小，现在MN间接有有效值恒定的交流电压，已知，当环境温度降低时，、、、示数变化量的大小分别为、、、。则下列说法正确的是（　　） A．的示数减小、的示数增大 B．的示数增大、的示数减小 C． D． 【答案】AD 【解析】AB．变压器等效电阻 当环境温度降低时，增加，可知R等变大，则根据 可知初级电流I1减小，则次级电流I2减小；R1电压减小，则U1变大，则次级电压U2变大，则选项A正确，B错误； C．因 可得 选项C错误； D．因 可得 而 可知 可得 选项D正确。 故选AD。 三、解答题 12.（24-25高二下·山东烟台·期中）如图所示为某研究小组设计的一款电吹风电路原理图，、、、为四个固定接触点。可动的扇形金属接触片P可同时接触两个触点，触片P处于不同位置时，电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风三种工作状态。、两端接入的交流电源的电压，已知小风扇的电阻，电热丝的电阻值，小风扇在正常工作时输出的功率，电吹风吹冷风时电源的输入功率，和分别是理想变压器原，副线圈的匝数。求： (1)理想变压器原、副线圈的匝数比； (2)电吹风吹热风时电源的输入功率。 【答案】(1) (2) 【解析】（1）设小风扇正常工作时流过变压器副线圈中的电流为I，则风扇正常工作时输出的功率 设小风扇两端电压为， 由题意可知变压器输入电压为 （2）设电吹风吹热风时电热丝消耗的热功率为， 电吹风吹热风时电源的输入功率 地 城 考点04 远距离输电 一、单选题 1.（24-25高二下·枣庄滕州·期中）已知某发电站原来的发电功率为P，输电的电压为U，经改造升级后，其发电功率增为3P。若采用原来的输电线路送电，要求送电效率不变，则改造后的输电电压应为（　　） A． B． C．2U D．3U 【答案】B 【解析】设输电线路电阻为r，原输电线电流 输电线上损耗的功率为 则输电效率为 改造后发电功率为3P，设输电电压为U′ 则此时输电电流 损耗功率 输电效率。 根据效率不变可得 解得 故选B。 二、多选题 2.（24-25高二下·山东临沂·期中）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。当用户端接一个定值电阻时，上消耗的功率为。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，则上消耗的功率为 B．输电线路距离增加，若阻值增加一倍，则消耗的功率为 C．若升压变压器的副线圈匝数增加一倍，则上消耗的功率为 D．若在用户端再并联一个电阻，则用户端消耗的功率一定增大 【答案】AC 【解析】A．等效电路图如图所示 设降压变压器的原副线圈匝数比为k:1，则输电线上的电流为 转子在磁场中转动时产生的电动势为 当转子角速度增加一倍时，升压变压器原副线圈两端电压都增加一倍，输电线上的电流也增加一倍，由可知上消耗的电功率变为原来的4倍，故A正确； C．同理，升压变压器副线圈匝数增加一倍，副线圈两端电压增加一倍，输电线上的电流增加一倍，上消耗的电功率变为原来的4倍，故C正确； B．若阻值增加一倍，其消耗的电功率，故B错误； D．若在用户端再并联一个电阻，则用户端电阻减小，输电线上的电流增大，则上消耗的功率增大，用户端消耗的功率一定减小，故D错误。 故选AC。 3.（24-25高二下·泰安·期中）某节能储能输电网络如图所示，发电机的输出电压，输出功率。降压变压器的匝数比，输电线总电阻，其余线路电阻不计，用户端电压，功率，所有变压器均为理想变压器，则（　　） A．输送给储能站的功率为 B．输送给储能站的功率为 C．升压变压器的匝数比 D．升压变压器的匝数比 【答案】BC 【解析】CD．根据 可得降压变压器原线圈输入电压为 可得输电线电路电流为 则升压变压器副线圈电压为 升压变压器的匝数比为 故C正确，D错误。 AB．根据能量守恒可得 其中 解得输送给储能站的功率为 故A错误，B正确。 故选BC。 三、解答题 4.（24-25高二下·山东潍坊·期中）近年来，环渤海经济开发区经济建设上升为国家战略高度，潍坊为响应国家号召，发展低碳经济，在沿海地区建造了风力发电群组，如图是输电网络供电的原理图。已知发电端的输出电压、输出功率，输电线上的总电阻，输电线上消耗的功率占发电机输出功率的，忽略发电机内阻，变压器均可视为理想变压器。求： (1)升压变压器原副线圈的匝数比； (2)若用户端电压，求降压变压器原副线圈的匝数比。 【答案】(1) (2) 【解析】（1）输电线消耗的功率 设导线上的电流，则有 解得 升压变压器副线圈电压为 则升压变压器的原副线圈匝数比为 （2）降压变压器原线圈输入电压 解得 用户端电压，则降压变压器的原副线圈匝数比 解得 5.（24-25高二下·山东临沂·期中）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。发电机线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。已知线圈的匝数，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　11kW”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) 【解析】（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 6.（24-25高二下·山东菏泽·期中）人们利用发电机把天然存在的各种形式的能（水能、风能、煤的化学能……）转化为电能。为了合理利用这些能源，发电站要修建在靠近这些天然资源的地方。但是用电的地方往往很远。因此，需要把电能输送到远方。如果某发电站用的电压直接向远方供电，且输送的电功率为 ，则分别安装在发电站端和用户端的电能表一昼夜时间内读数相差。 (1)求线路的输电效率。 (2)若输送功率不变，要使此线路的输电效率为96%，则需要在发电站处安装一个变压比（原副线圈的匝数比）是多少的变压器？ 【答案】(1)75% (2) 【解析】（1）此情况下，终端功率 所以，输电效率 （2）设高压输送线路的导线电阻为r，由题意知原来线路损耗 且 现在线路损耗 且 联立解得 7.（24-25高二下·日照·期中）水力发电作为一种可再生能源，在全球电力生产中占有较大的份额。某地一水力发电站通过变压器和远距离输电线路给用户供电的简化模型如图。发电站的输出电压恒为240V，输出功率为720kW。升压变压器原、副线圈的匝数比为1:30，两变压器间的输电线总电阻。变压器均为理想变压器，降压变压器的输出电压为220V。求： (1)输电线上损失的电压ΔU； (2)降压变压器原、副线圈匝数比n3:n4； (3)用户消耗的电功率P4。 【答案】(1) (2) (3) 【解析】（1）升压变压器原线圈电流 输电线电流 输电线上损失的电压 （2）升压变压器副线圈的电压 降压变压器原线圈电压 降压变压器原、副线圈匝数比 （3）输电线损失的电功率 用户得到的电功率 8.（24-25高二下·山东菏泽·期中）如图所示为某小区的备用发电机提供照明用电的输电过程。已知发电机的输出功率为，输出电压为，输电线的总电阻，小区共有300户人家，每户人家平均有6盏“，”的灯，全部电灯正常发光。变压器可视为理想变压器，求： (1)输电线上的输送电流； (2)升压变压器的匝数比和降压变压器的匝数比。 【答案】(1) (2)， 【解析】（1）负载端的功率为 输电线上损失的功率 根据 可得 （2）根据 可得 升压变压器的匝数比 可得 则 降压变压器的匝数比 9.（24-25高二下·山东枣庄·期中）如图所示为某一小型水电站发电供电流程的简化图。已知发电机的输出功率为200kW，发电机的输出电压为400V。通过高压输电线路向25km外的居民区供电，已知单条输电线上每1km的电阻2Ω。到达居民区前再经过降压变压器后为居民区供电。已知居民区生活用电电压为220V，为控制输电线上损失的功率不高于10kW。若居民区消耗的功率为190 kW时，求： (1)输电线路中的电流为多少？ (2)降压变压器的输入电压是多少？ (3)升压变压器的匝数比是多少？ 【答案】(1)10A (2)1.9×103V (3) 【解析】（1）设输电线路的电流为I2,输电线总电阻 输电线损失功率 解得 （2）设升压变压器的输出电压为U2，输出功率为P2，则 又因为， 降压变压器的输入电压 联立方程解得 （3）升压变压器的原、副线圈的匝数比 解得 10.（24-25高二下·山东聊城·期中）为推动绿色转型，发展绿色低碳产业，风能发电具有广阔的前景。如图甲所示为风力发电机的示意图，通过变速箱，转轴的转速能达到扇叶转速的20倍，转轴带动线框以恒定的转速在匀强磁场中做匀速圆周运动。已知线框的匝数匝、线框的面积，磁场的磁感应强度大小，、间可输出的电压，且该电压输入升压变压器的原线圈。如图乙所示，升压变压器原、副线圈的匝数比为，并通过电阻的输电线向用户送电，到达用户端时通过匝数比的降压变压器为额定电压、额定功率的用电器供电。求： (1)扇叶的转速； (2)的值； (3)远距离输电的输电效率（结果保留两位有效数字）。 【答案】(1) (2) (3) 【解析】（1）输入升压变压器原线圈的电压 则风力发电机产生感应电动势的最大值 设转轴的转速为，则由题意 又 解得 结合题意可知扇叶的转速为 （2）由变压器的工作原理，降压变压器原副线圈电压、满足 解得 由题意可知，降压变压器副线圈的电流 设降压变压器原线圈电流，则有 解得 输电线上损失的电压为 升压变压器副线圈的输出电压为 则由 可知升压变压器原、副线圈的匝数比为 （3）输电线上损失的功率 用户得到的电功率 发电机的输出功率 远距离输电的效率 代入数据解得 11.（24-25高二下·山东烟台·期中）现有一水力发电站的发电机组设计为：水以的速度流入水轮机后以的速度流出，已知流出水位比流入水位低20m，水流量，水轮机效率为，发电机效率为，然后利用如图所示的高压输电线路将发电机输出的电能输送给用户。该发电机组输出的电压，在输电线路上接入一个原，副线圈的匝数比为的电流互感器，其电流表的示数。已知输电线的总电阻，用户两端的电压为220V，水的密度，重力加速度，变压器均为理想变压器。求： (1)该发电机组输出的电功率； (2)升压变压器的原、副线圈匝数比； (3)降压变压器的原、副线圈匝数比。 【答案】(1)kW (2) (3) 【解析】（1）经时间t，参与发电的水损失的机械能 该发电机组的输出电功率kW （2）输电线中的电流为I，对电流互感器，根据电流之比与线圈匝数之比的关系有 解得I=16.6A 升压变压器的输出电压为U，根据电功率公式有V 升压变压器的原、副线圈匝数比 （3）根据欧姆定律有V 根据串联电路电压规律有V 则 12.（24-25高二下·济宁曲阜·期中）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S=0.02m2，匝数N=100匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的OO'轴以角速度ω=10πrad/s匀速转动。已知磁感应强度大小，输电线路等效电阻R=2Ω，输电功率保持P=400W不变，电压表是理想交流电压表，升压变压器T1和降压变压器T2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)若用户得到的功率为350W，求升压变压器原、副线圈的匝数比。 【答案】(1) (2) 【解析】（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 感应电动势的瞬时表达式为 代入数据可得 （2）由输电功率P=400W，用户得到的功率 可知导线消耗的功率 导线上的电流满足 即 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 升压变压器 原线圈中的电流I满足关系P = UI 即 升压变压器 原线圈中的电流I和副线圈中的电流 的关系为 所以 试卷第1页，共3页 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题05 交变电流 地 城 考点01 交变电流的有效值 一、单选题 1.A 2.D 3.B 4.B 5.B 二、解答题 6.(1) (2) 【解析】（1）由图像可知 则电压瞬时值的表达式为 （2）电压的有效值 线圈转过过程中，电阻产生的焦耳热 代入数据得 7.(1)0.60N (2)1.0J 【解析】（1）单匝线圈导线长度 感应电动势最大值 产生最大电流 最大安培力 解得 （2）感应电流的有效值 则 8.(1)见解析 (2) 【解析】（1）结合题意，可知线框中感应电动势瞬时值为 通过电阻的电流大小 通过电阻的电流方向始终向右，图像如图所示 （2）线框中的电动势最大值为 则电动势有效值为 通过电阻电流的有效值 线框转动一圈，电阻产生的焦耳热 因为 解得 地 城 考点02 交变电流通过电阻的电荷量计算 一、单选题 1.D 2.D 二、多选题 3.BD 4.CD 5.BD 6.BD 三、解答题 7.(1) (2) (3)180J (4)1C 【解析】（1）感应电动势的最大值 由图示线圈平面平行于磁感线的位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式 （2）电动势有效值 电流 交流电压表V的示数 （3）线圈转动一周在电阻上产生的热量 （4）线圈从图示位置转过过程流过的电荷量 8.(1) (2) 【解析】（1）线圈由图示位置转过90°过程中， 又 由闭合电路的欧姆定律得 根据电流的定义式 解得 （2）线圈转动一周，感应电动势的峰值 又 感应电流的峰值 由于交流电流表测量的是有效值，设示数为I，则 解得 地 城 考点03 理想变压器 一、单选题 1.B 2.A 3.B 4.C 5.C 6.A 7.A 8.C 二、多选题 9.BC 10.AC 11.AD 三、解答题 12.(1) (2) 【解析】（1）设小风扇正常工作时流过变压器副线圈中的电流为I，则风扇正常工作时输出的功率 设小风扇两端电压为， 由题意可知变压器输入电压为 （2）设电吹风吹热风时电热丝消耗的热功率为， 电吹风吹热风时电源的输入功率 地 城 考点04 远距离输电 一、单选题 1.B 二、多选题 2.AC 3.BC 三、解答题 4.(1) (2) 【解析】（1）输电线消耗的功率 设导线上的电流，则有 解得 升压变压器副线圈电压为 则升压变压器的原副线圈匝数比为 （2）降压变压器原线圈输入电压 解得 用户端电压，则降压变压器的原副线圈匝数比 解得 5.(1) (2) (3) 【解析】（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 6.(1)75% (2) 【解析】（1）此情况下，终端功率 所以，输电效率 （2）设高压输送线路的导线电阻为r，由题意知原来线路损耗 且 现在线路损耗 且 联立解得 7.(1) (2) (3) 【解析】（1）升压变压器原线圈电流 输电线电流 输电线上损失的电压 （2）升压变压器副线圈的电压 降压变压器原线圈电压 降压变压器原、副线圈匝数比 （3）输电线损失的电功率 用户得到的电功率 8.(1) (2)， 【解析】（1）负载端的功率为 输电线上损失的功率 根据 可得 （2）根据 可得 升压变压器的匝数比 可得 则 降压变压器的匝数比 9.(1)10A (2)1.9×103V (3) 【解析】（1）设输电线路的电流为I2,输电线总电阻 输电线损失功率 解得 （2）设升压变压器的输出电压为U2，输出功率为P2，则 又因为， 降压变压器的输入电压 联立方程解得 （3）升压变压器的原、副线圈的匝数比 解得 10.(1) (2) (3) 【解析】（1）输入升压变压器原线圈的电压 则风力发电机产生感应电动势的最大值 设转轴的转速为，则由题意 又 解得 结合题意可知扇叶的转速为 （2）由变压器的工作原理，降压变压器原副线圈电压、满足 解得 由题意可知，降压变压器副线圈的电流 设降压变压器原线圈电流，则有 解得 输电线上损失的电压为 升压变压器副线圈的输出电压为 则由 可知升压变压器原、副线圈的匝数比为 （3）输电线上损失的功率 用户得到的电功率 发电机的输出功率 远距离输电的效率 代入数据解得 11.(1)kW (2) (3) 【解析】（1）经时间t，参与发电的水损失的机械能 该发电机组的输出电功率kW （2）输电线中的电流为I，对电流互感器，根据电流之比与线圈匝数之比的关系有 解得I=16.6A 升压变压器的输出电压为U，根据电功率公式有V 升压变压器的原、副线圈匝数比 （3）根据欧姆定律有V 根据串联电路电压规律有V 则 12.(1) (2) 【解析】（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 感应电动势的瞬时表达式为 代入数据可得 （2）由输电功率P=400W，用户得到的功率 可知导线消耗的功率 导线上的电流满足 即 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 升压变压器 原线圈中的电流I满足关系P = UI 即 升压变压器 原线圈中的电流I和副线圈中的电流 的关系为 所以 试卷第1页，共3页 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题05 交变电流 4大高频考点概览 考点01 交变电流的有效值 考点02 交变电流通过电阻的电荷量计算 考点03 理想变压器 考点04 远距离输电 地 城 考点01 交变电流的有效值 一、单选题 1.（24-25高二下·山东烟台·期中）如图甲、乙所示为两个交流电的电压随时间变化的关系图像，已知图甲前、后半个周期都是正弦曲线的周期图像，则甲、乙交流电电压的有效值之比为（　　） A． B． C． D． 2.（24-25高二下·山东菏泽·期中）阻值为2R和R的定值电阻分别通以如图甲、乙所示的电流，电阻在一个周期内产生的热量分别为和，电流的有效值分别为和。若甲、乙两图中的、T所表示的电流、周期是相同的，则下列说法正确的是（　　） A． B． C． D． 3.（24-25高二下·山东临沂·期中）如图所示，匀强磁场的左边界为，磁场方向垂直于纸面向里、磁感应强度大小为，时刻，面积为的单匝矩形线框与磁场垂直，三分之二的面积处于磁场中。当线圈绕以角速度匀速转动，产生感应电动势的有效值为（　　） A． B． C． D． 4.（24-25高二下·山东枣庄·期中）如图所示，一同学在实验室中测得某周期性交流电的电流与时间关系的图像，发现图线为正弦曲线的一部分。则该交流电的有效值为（　　） A．A B． C． D． 5.（24-25高二下·济宁曲阜·期中）风能是一种清洁的可再生能源。小型风力交流发电机，其原理可以简化为图甲，发电机线圈电阻不计，外接电阻R，当线圈匀速转动时，产生的电动势随时间变化如图乙所示，则（　　） A．电压表的示数为V B．t＝0.1s时刻，线圈恰好转到图示位置 C．通过电阻R的电流方向每秒改变10次 D．若将电阻R换成击穿电压为12V的电容器，电容器不会被击穿 二、解答题 6.（24-25高二下·山东聊城·期中）图甲为交流发电机示意图，图中两磁极之间的磁场可近似为匀强磁场，A为理想电流表，线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向匀速转动。从图示位置开始计时，电刷、之间的电压随时间变化的图像如图乙所示。已知，其余电阻均忽略不计，求： (1)、之间电压瞬时值的表达式； (2)线圈转过过程中，电阻上产生的热量。 7.（24-25高二下·枣庄滕州·期中）图甲为音响中的扬声器，结构图和沿对称轴的截面图如图乙所示。扬声器的圆形线圈由粗细均匀的钢丝绕制而成，半径r=2.0cm、匝数n=100匝，电阻。某实验小组将扬声器充当话筒，让振膜振动带动线圈以速度垂直磁场做往复运动，从而产生了交变电流。已知与扬声器相连的电阻阻值，扬声器线圈所在处的辐向磁场与线圈垂直，磁场磁感应强度大小为B=0.5T。取，求： (1)线圈受到的安培力的最大值； (2)20s内电阻R2上产生的热量Q。 8.（24-25高二下·山东临沂·期中）发电机的示意图如图所示，发电机矩形线框的匝数为，面积为，线框的电阻为，线框所在位置的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度大小为，定值电阻的阻值为，线框以角速度绕轴顺时针匀速转动，图示位置线框平面与磁场平行，若从图示位置开始计时，求： (1)画出通过电阻的电流与时间图像（规定电流由到为正方向）； (2)线框转动一圈，电阻产生的焦耳热。 地 城 考点02 交变电流通过电阻的电荷量计算 一、单选题 1.（24-25高二下·山东潍坊·期中）如图甲所示，正方形导线框abcd置于水平向右的匀强磁场（未画出），线框以垂直纸面的棒为轴匀速转动，点和点通过电刷与电路相连。水平向右的平行光照射线框时，右侧垂直纸面放置的矩形接收器可记录棒不同时刻在竖直方向的投影位置，随时间的变化关系图像如图乙所示。已知磁感应强度大小为，导线框和定值电阻的阻值均为，其余电阻不计，交流电压表为理想电表，则下列说法正确的是（　　） A．时刻流过的电流为 B．交流电压表的示数为 C．从内流过的电荷量为 D．从内电阻产生的热量为 2.（24-25高二下·山东烟台·期中）如图所示，有一边长的单匝正方形线圈在磁感应强度的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，转动角速度，轴分别通过和的中点，线圈的电阻，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。已知时刻，线圈平面与磁场方向垂直，下列说法正确的是（　　） A．时线框中的电流改变方向 B．时线框中产生的感应电动势最大 C．时间内，流过线框的电荷量为 D．线圈每转动一周，电阻上产生的焦耳热为 二、多选题 3.（24-25高二下·日照·期中）交流发电机原理如图所示，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ω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（　　） A．PQ边所受安培力大小不变 B．通过电阻R的电荷量为 C．电阻R上产生的热量为 D．若在电阻R两端并联一个击穿电压为的电容器，则电容器将被击穿 4.（24-25高二下·山东枣庄·期中）图甲所示为小型发电机，以角速度ω匀速转动手柄，两磁极之间的线圈随着转动。图乙所示为该发电机对外电路供电的原理图，其正方形线圈的边长为a，匝数为N，线圈总电阻为r，定值电阻为R；两个磁极间的磁场看作匀强磁场，磁感应强度大小为B。若从如图乙所示位置开始计时，下列说法正确的是（　　） A．线圈每转动一周，通过电阻R的电流方向就改变一次 B．从图示位置开始计时，电阻R两端电压瞬时值表达式为 C．当线圈由图示位置转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量为 D．当线圈由图示位置转过90°的过程中，电阻R上所产生的热量为 5.（24-25高二下·山东临沂·期中）如图所示，一个“匚”形单匝金属框在磁感应强度的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴以角速度逆时针（从金属框上方看）转动，通过导线与一阻值的电阻相连，“匚”形金属框的面积，、、边的电阻均为，图中电表均为理想电表，导线电阻不计。时刻，金属框平面与磁场方向平行（如图）。则下列说法正确的是（　　） A．时刻，电流表示数为 B．金属框从时刻开始转过的过程中，通过电阻的电荷量为 C．电压表的示数为 D．金属框从0时刻开始转过一圈的过程中，电阻R上产生的热量为 6.（24-25高二下·山东菏泽·期中）如图甲所示，匝数匝、电阻的矩形线圈在匀强磁场中绕着垂直于磁场方向的轴匀速转动。线圈的两端与的电阻连接，电压表为理想电表。从时刻开始计时，穿过线圈的磁通量随时间按如图乙所示的规律变化，下列说法正确的是（　　） A．内电流方向变化的次数为50次 B．两端的电压随时间变化的规律是 C．在时，电压表示数为0 D．从到，通过的电荷量为 三、解答题 7.（24-25高二下·泰安·期中）如图所示，匀强磁场的磁感应强度，边长为的正方形线圈共匝，线圈电阻，绕垂直于磁感线的轴匀速转动。转动角速度，外电路电阻。取，求： (1)由图示线圈平面平行于磁感线的位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式； (2)图中交流电压表V的示数； (3)线圈转动一周在电阻上产生的热量； (4)线圈从图示位置转过过程流过的电荷量。 8.（24-25高二下·山东&名校联盟·期中）如图所示，一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴OO'匀速转动，已知匀强磁场的磁感应强度大小为B，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，线圈的转速为n（单位r/s），线圈与二极管、阻值为R的定值电阻及理想交流电流表相连。已知二极管的正向电阻为零，反向电阻无穷大。求： (1)线圈由图示位置转过90°过程中，通过R的电荷量q； (2)交流电流表的示数I。 地 城 考点03 理想变压器 一、单选题 1.（24-25高二下·山东聊城·期中）随着新能源汽车的普及，无线充电技术得到进一步开发和应用。如图甲所示，由地面铺设的供电线圈将电能传送至电动汽车底部的受电线圈，从而对车载电池进行充电，电路模拟如图乙所示。已知供电线圈和受电线圈匝数比为，当供电线圈接入图丙所示的正弦交流电后，受电线圈中的电流为。忽略电能传输的损耗，供电线圈和受电线圈可视为理想变压器，下列说法正确的是（　　） A．受电线圈的输出电压为 B．供电线圈的输入功率为 C．受电线圈的电流方向每秒改变50次 D．供电线圈和受电线圈电流之比为 2.（24-25高二下·山东临沂·期中）如图所示，理想变压器原线圈接电压为的正弦式交流电，、为定值电阻，为滑动变阻器，当滑动变阻器滑片向下滑动时，下列说法正确的是（　　） A．定值电阻消耗的功率一定变小 B．变压器的输出功率一定变小 C．变压器的输出功率一定变大 D．滑动变阻器消耗的功率一定变小 3.（24-25高二下·日照·期中）如图所示是通过变压器给用户供电的原理图。理想变压器的原线圈和副线圈输电线的电阻分别用R1和R2 表示，a、b端输入电压不变，变阻器R代表用户用电器的总电阻，当用电器增加时，相当于R的阻值减小。当用户的用电器减少时，图中各表的读数变化正确的是（　　） A．电流表A1的读数不变 B．电流表A2的读数变小 C．电压表V3的读数变小 D．电压表V2的读数变小 4.（24-25高二下·山东临沂·期中）图为一理想自耦变压器示意图，线圈绕在一个圆环形的铁芯上，是可移动的滑动触头，、端与滑动变阻器串联后接交流电源，输出端的灯泡、规格相同，、、为滑动变阻器的滑片。当开关闭合，、、、处于如图所在的位置时，两灯均正常发光，忽略灯泡电阻的变化，导线电阻不计。下列说法正确的是（　　） A．两端电压有效值为220V B．若仅将向左移动，电流表示数将减小 C．置于滑动变阻器最左端，逆时针转动的过程中将向右移动，灯泡、不一定变亮 D．置于滑动变阻器最左端，使滑片自变阻器端向端移动，原线圈输入功率先增大后减小 5.（24-25高二下·枣庄滕州·期中）如图为理想自耦变压器的工作原理图。当线圈的a、b两端输入电压恒定的交流电时，c与抽头d和c与抽头e之间可获取不同的电压。已知图中定值电阻，，若开关均闭合时电流表的示数为仅闭合时的5倍，则c与抽头e和c与抽头d之间线圈的匝数比为（　　） A． B． C． D． 6.（24-25高二下·山东菏泽·期中）如图为一理想变压器，其原线圈与一电压有效值不变的交流电源相连，Q为滑片。现令Q从均匀密绕的副线圈最下端开始，沿副线圈匀速上滑。其中，为原线圈电流、为副线圈电流、为副线圈电压、P为电阻R的功率，则有关上述物理量随时间变化的图像，下列判断正确的是（　　） A． B． C． D． 7.（24-25高二下·山东枣庄·期中）理想变压器降压给用户供电的示意图如图所示。接入电压恒定U，L是阻值为的指示灯，额定电压为，为定值电阻，为滑动变阻器。当滑动变阻器的滑片在某一位置时，指示灯恰好正常工作。已知电压表是理想电表，变压器原、副线圈匝数比为，不计线框的电阻。下列说法正确的是（　　） A．滑动变阻器接入电路中的阻值为 B．定值电阻消耗的电功率为 C．滑动变阻器的滑片向上滑动的过程中，指示灯变亮 D．滑动变阻器的滑片向上滑动的过程中，电压表示数变小 8.（24-25高二下·泰安·期中）如图所示，左侧变压器原、副线圈匝数比为，输入电压为的正弦交流电。连接两理想变压器的导线电阻为，负载的阻值为。开关接1时，右侧变压器原、副线圈匝数比为，上的功率为；接2时，匝数比为，上的功率为，则（　　） A． B． C． D． 二、多选题 9.（24-25高二下·山东潍坊·期中）如图所示，理想变压器原线圈总匝数，副线圈匝数，其原线圈可通过移动滑动触头P改变接入电路的匝数，初始时滑动触头P位于a端。交流电源电压，定值电阻，，电表均为理想电表，下列说法正确的是（　　） A．交流电流表的示数为0.35A B．交流电压表的示数为20V C．R2的功率为10W D．滑动触头从a端滑到b端的过程中，R2的功率一直增大 10.（24-25高二下·山东菏泽·期中）如图所示，理想变压器原线圈串联灯泡后接入电压有效值恒定的交变电源，副线圈接灯泡和滑动变阻器，电压表和电流表均为理想电表。若滑片从上端向下端滑动过程中，两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内，则（　　） A．灯泡逐渐变亮 B．灯泡逐渐变暗 C．电压表示数变小 D．电流表示数变小 11.（24-25高二下·济宁曲阜·期中）如图所示的交变电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，各表均为理想电表，为热敏电阻，电阻值随温度的升高而减小，现在MN间接有有效值恒定的交流电压，已知，当环境温度降低时，、、、示数变化量的大小分别为、、、。则下列说法正确的是（　　） A．的示数减小、的示数增大 B．的示数增大、的示数减小 C． D． 三、解答题 12.（24-25高二下·山东烟台·期中）如图所示为某研究小组设计的一款电吹风电路原理图，、、、为四个固定接触点。可动的扇形金属接触片P可同时接触两个触点，触片P处于不同位置时，电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风三种工作状态。、两端接入的交流电源的电压，已知小风扇的电阻，电热丝的电阻值，小风扇在正常工作时输出的功率，电吹风吹冷风时电源的输入功率，和分别是理想变压器原，副线圈的匝数。求： (1)理想变压器原、副线圈的匝数比； (2)电吹风吹热风时电源的输入功率。 地 城 考点04 远距离输电 一、单选题 1.（24-25高二下·枣庄滕州·期中）已知某发电站原来的发电功率为P，输电的电压为U，经改造升级后，其发电功率增为3P。若采用原来的输电线路送电，要求送电效率不变，则改造后的输电电压应为（　　） A． B． C．2U D．3U 二、多选题 2.（24-25高二下·山东临沂·期中）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。当用户端接一个定值电阻时，上消耗的功率为。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，则上消耗的功率为 B．输电线路距离增加，若阻值增加一倍，则消耗的功率为 C．若升压变压器的副线圈匝数增加一倍，则上消耗的功率为 D．若在用户端再并联一个电阻，则用户端消耗的功率一定增大 3.（24-25高二下·泰安·期中）某节能储能输电网络如图所示，发电机的输出电压，输出功率。降压变压器的匝数比，输电线总电阻，其余线路电阻不计，用户端电压，功率，所有变压器均为理想变压器，则（　　） A．输送给储能站的功率为 B．输送给储能站的功率为 C．升压变压器的匝数比 D．升压变压器的匝数比 三、解答题 4.（24-25高二下·山东潍坊·期中）近年来，环渤海经济开发区经济建设上升为国家战略高度，潍坊为响应国家号召，发展低碳经济，在沿海地区建造了风力发电群组，如图是输电网络供电的原理图。已知发电端的输出电压、输出功率，输电线上的总电阻，输电线上消耗的功率占发电机输出功率的，忽略发电机内阻，变压器均可视为理想变压器。求： (1)升压变压器原副线圈的匝数比； (2)若用户端电压，求降压变压器原副线圈的匝数比。 5.（24-25高二下·山东临沂·期中）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。发电机线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。已知线圈的匝数，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　11kW”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。 6.（24-25高二下·山东菏泽·期中）人们利用发电机把天然存在的各种形式的能（水能、风能、煤的化学能……）转化为电能。为了合理利用这些能源，发电站要修建在靠近这些天然资源的地方。但是用电的地方往往很远。因此，需要把电能输送到远方。如果某发电站用的电压直接向远方供电，且输送的电功率为 ，则分别安装在发电站端和用户端的电能表一昼夜时间内读数相差。 (1)求线路的输电效率。 (2)若输送功率不变，要使此线路的输电效率为96%，则需要在发电站处安装一个变压比（原副线圈的匝数比）是多少的变压器？ 7.（24-25高二下·日照·期中）水力发电作为一种可再生能源，在全球电力生产中占有较大的份额。某地一水力发电站通过变压器和远距离输电线路给用户供电的简化模型如图。发电站的输出电压恒为240V，输出功率为720kW。升压变压器原、副线圈的匝数比为1:30，两变压器间的输电线总电阻。变压器均为理想变压器，降压变压器的输出电压为220V。求： (1)输电线上损失的电压ΔU； (2)降压变压器原、副线圈匝数比n3:n4； (3)用户消耗的电功率P4。 8.（24-25高二下·山东菏泽·期中）如图所示为某小区的备用发电机提供照明用电的输电过程。已知发电机的输出功率为，输出电压为，输电线的总电阻，小区共有300户人家，每户人家平均有6盏“，”的灯，全部电灯正常发光。变压器可视为理想变压器，求： (1)输电线上的输送电流； (2)升压变压器的匝数比和降压变压器的匝数比。 9.（24-25高二下·山东枣庄·期中）如图所示为某一小型水电站发电供电流程的简化图。已知发电机的输出功率为200kW，发电机的输出电压为400V。通过高压输电线路向25km外的居民区供电，已知单条输电线上每1km的电阻2Ω。到达居民区前再经过降压变压器后为居民区供电。已知居民区生活用电电压为220V，为控制输电线上损失的功率不高于10kW。若居民区消耗的功率为190 kW时，求： (1)输电线路中的电流为多少？ (2)降压变压器的输入电压是多少？ (3)升压变压器的匝数比是多少？ 10.（24-25高二下·山东聊城·期中）为推动绿色转型，发展绿色低碳产业，风能发电具有广阔的前景。如图甲所示为风力发电机的示意图，通过变速箱，转轴的转速能达到扇叶转速的20倍，转轴带动线框以恒定的转速在匀强磁场中做匀速圆周运动。已知线框的匝数匝、线框的面积，磁场的磁感应强度大小，、间可输出的电压，且该电压输入升压变压器的原线圈。如图乙所示，升压变压器原、副线圈的匝数比为，并通过电阻的输电线向用户送电，到达用户端时通过匝数比的降压变压器为额定电压、额定功率的用电器供电。求： (1)扇叶的转速； (2)的值； (3)远距离输电的输电效率（结果保留两位有效数字）。 11.（24-25高二下·山东烟台·期中）现有一水力发电站的发电机组设计为：水以的速度流入水轮机后以的速度流出，已知流出水位比流入水位低20m，水流量，水轮机效率为，发电机效率为，然后利用如图所示的高压输电线路将发电机输出的电能输送给用户。该发电机组输出的电压，在输电线路上接入一个原，副线圈的匝数比为的电流互感器，其电流表的示数。已知输电线的总电阻，用户两端的电压为220V，水的密度，重力加速度，变压器均为理想变压器。求： (1)该发电机组输出的电功率； (2)升压变压器的原、副线圈匝数比； (3)降压变压器的原、副线圈匝数比。 12.（24-25高二下·济宁曲阜·期中）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S=0.02m2，匝数N=100匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的OO'轴以角速度ω=10πrad/s匀速转动。已知磁感应强度大小，输电线路等效电阻R=2Ω，输电功率保持P=400W不变，电压表是理想交流电压表，升压变压器T1和降压变压器T2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)若用户得到的功率为350W，求升压变压器原、副线圈的匝数比。 试卷第1页，共3页 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $