专题07 交变电流（期中真题汇编）（全国通用）高二物理下学期

专题07 交变电流 3大高频考点概览 考点01 正弦式交变电流的产生、瞬时值表达式 考点02 交变电流有效值的计算与应用 考点03 理想变压器的电压、电流、功率关系 地 城 考点01 正弦式交变电流的产生、瞬时值表达式 一、单选题 1．（24-25高二下·浙江宁波·期中）下列图像中不属于交变电流的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】ABC．交变电流的方向随时间做周期性变化，三个图中电流均为交变电流；故ABC错误； D．图中电流大小虽然在周期性变化，但方向不变，是直流电，不是交变电流，故D正确。 故选D。 2．（24-25高二下·安徽黄山·期中）图甲是交流发电机的示意图，两磁极之间的磁场可视为匀强磁场，金属线圈ABCD绕转轴OO′匀速转动。A为电流传感器（与计算机相连），R为定值电阻，线圈电阻为r，其余电阻不计。图乙为计算机上显示的电流数据随时间变化的图像，下列说法中正确的是（　　） A．金属线圈恰好处于图甲所示的位置时感应电动势最大 B．金属线圈转动一圈的过程中电流方向改变一次 C．时刻穿过线圈的磁通量的绝对值最大，磁通量变化率最小 D．时刻总磁通量变化量为0 【答案】C 【详解】AB．金属线圈恰好处于图甲所示的位置时，为中性面，磁通量最大，感应电动势为，电流方向改变，转动一圈的过程中，会经历两次中性面，故线圈转动一圈，电流方向改变两次，故AB错误； C． 、 时刻电流为，感应电动势为，此时线圈平面处于中性面，穿过线圈的磁通量的绝对值最大，磁通量变化率最小，故C正确； D．时刻电流为0，磁通量最大，时刻电流最大，磁通量为0，所以时刻总磁通量变化量不为0，故D错误。 故选C。 3．（24-25高二下·陕西咸阳·期中）如图甲所示为某款按压式发电的手电筒，当按照一定的频率按压时，内置发电机线圈转动，穿过线圈的磁通量按正弦规律变化如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．t=0.1s时，通过线圈的磁通量最大 B．t=0.2s时，线圈中的电流改变方向 C．t=0.1s时，产生的感应电动势为零 D．t=0.2s时，发电机线圈中的电流为最大 【答案】D 【详解】A．由图乙可知，t=0.1s时通过线圈的磁通量最大；A错误； BCD．t=0.1s和t=0.2s时通过线圈的磁通量为零，感应电动势最大，感应电流最大；线圈垂直于中性面的面，线圈中的电流不改变方向，故BC错误，D正确。 故选D。 4．（24-25高二下·山东临沂·期中）2023年6月14日，我国自主研发的首台兆瓦级漂浮式波浪能发电装置“南鲲号”在广东珠海投入试运行，如图甲所示。南鲲号发电原理可作如下简化：海浪带动浪板上下摆动，驱动发电机转子转动，其中浪板和转子的链接装置使转子只能单方向转动。如图乙，若转子带动线圈沿逆时针方向转动，并向外输出电流，下列说法正确的是（　　） A．海浪频率的变化对输出电流没有影响 B．在图乙所示位置时，线圈b端电势高于a端电势 C．在图乙所示位置时，穿过线圈的磁通量变化率最小 D．在图乙所示位置时，线圈靠近N极的导线受到的安培力方向向上 【答案】D 【详解】A．线圈转动过程中产生的电动势的最大值为 其中 则输出电流的最大值为 则海浪频率的变化对输出电流有影响，故A错误； B．根据右手定则可知此时线圈内部电流从b到a，则线圈转动到如图所示位置时a端电势高于b端电势，故B错误； C．图乙中线圈所处位置与磁感线平行，穿过线圈的磁通量最小，与中性面垂直，磁通量的变化率最大，故C错误； D．线圈内部电流从b到a，根据左手定则可知线圈靠近N极的导线受到的安培力方向向上，故D正确。 故选D。 5．（24-25高二下·安徽安庆·期中）交流发电机模型如图所示，矩形线圈ABCD在匀强磁场中绕其中心轴匀速转动，从线圈平面与磁场垂直时开始计时，已知线圈转动的角速度，下列说法正确的是（　　） A．时，线圈位于中性面 B．时，穿过线圈的磁通量变化率最大 C．时，线圈的感应电动势最小 D．此时开始再转半个周期，线圈磁通量变化量为零 【答案】A 【详解】AB．时，线圈处于中性面，穿过线圈的磁通量最大，产生的电流为零，根据，则和时，线圈均位于中性面，产生的感应电动势等于零，磁通量的变化率最小，故A正确，B错误； C．时，穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大，产生的感应电动势最大，故C错误； D．假设此时穿过线圈的磁通量，从此时开始再转半个周期，线圈磁通量的变化为，即线圈磁通量变化不为零，故D错误。 故选A。 6．（24-25高二下·吉林长春·期中）如图所示，线圈abcd在水平匀强磁场中匀速转动而产生交变电流。当线圈逆时针转动到图示水平位置时（　　） A．线圈处于中性面位置 B．线圈中瞬时感应电动势为零 C．穿过线圈平面的磁通量变化率最小 D．线圈中电流方向为d→c→b→a 【答案】D 【详解】A．中性面是垂直于磁感应强度，题中该位置与中性面垂直，故A错误； BC．在题中该位置，线框切割磁感线的速度最快，其瞬时感应电动势最大，磁通量变化率最大，故BC错误； D．根据楞次定律，线圈中电流方向为d→c→b→a，故D正确。 故选D。 7．（24-25高二下·江苏苏州·期中）如图所示是一款高空风车的发电模块原理图，两磁极间的磁场可视为匀强磁场，某时刻发电机线圈恰与磁场方向平行，则（　　） A．该时刻线圈磁通量的变化率最大 B．风力增大，线圈的感应电动势不变 C．风车每转一圈，线圈中电流方向改变一次 D．风车发电是利用了电流的磁效应 【答案】A 【详解】A．由图可知，该时刻线圈磁通量为零，磁通量的变化率最大，故A正确； B．风力增大，风车转动的越快，则线圈的角速度越大，根据 可知感应电动势变大，故B错误； C．风车每转一圈，线圈中电流方向改变两次，故C错误； D．风车发电是利用了电磁感应，故D错误。 故选A。 8．（24-25高二下·河南·期中）如图所示，边长为l的正方形金属框abcd置于匀强磁场中，磁场方向水平向右。金属框以角速度ω绕金属框的bc边逆时针（从上往下看）匀速转动。时金属框平面与磁场平行（图示状态），下列说法正确的是（　　） A．时，ad边的电流方向从d指向a B．在的时间内，ab边的电流方向为先a→b，后b→a C．在的时间内，cd边一直切割磁感线 D．若绕ab边转动，在的时间内，通过金属框的磁通量先增大后减小 【答案】B 【详解】A．时，ad边切割方向与磁场平行，瞬时电流为0，故A错误； B．在的时间内，通过金属框的磁通量先增大后减小，由楞次定律ab边的电流方向为先a→b，后b→a，故B正确； C．在的时间内，cd边一直没有切割磁感线，故C错误； D．若绕ab边转动，在的时间内，通过金属框的磁通量一直为0，故D错误。 故选B 。 9．（24-25高二下·广东广州·期中）如图所示，从左往右看，各线圈在匀强磁场中绕轴匀速顺时针转动，从各自图示位置开始计时，设电流从2流出线圈为正方向，A、C选项中线圈平面与磁场垂直，B、D选项中线圈平面与磁场平行，能产生如图所示交变电流的是（　　） A．B．C．D． 【答案】B 【详解】如图所示，时刻，电流为正向最大，此时线圈应平行于磁场，根据电流的方向结合右手定则可知2所在的那条边正在向纸面外转动，产生的感应电流从2流出。 故选B。 二、多选题 10．（24-25高二下·天津滨海·期中）如图甲所示为交流发电机、定值电阻R、交流电流表A组成的闭合回路，线圈ABCD逆时针方向转动，图示位置磁感线与线圈平面平行，图乙所示为通过线圈的磁通量随时间t的变化关系图像，下列说法正确的是（　　） A．t1、t3时刻线圈处于中性面 B．t2、t4时刻线圈中感应电动势为零 C．线圈转动到图示位置时，线圈中磁通量变化率最大 D．线圈转动到图示位置时，感应电流方向为 A→B→C→D→A 【答案】AC 【详解】A．由图乙知线圈在、时刻，穿过线圈的磁通量最大，故t1、t3时刻线圈处于中性面处，故A正确； B．根据图乙，由交流发电机工作原理可知，在、时刻，穿过线圈的磁通量为零，但磁通量变化率却最大，则线圈中产生的感应电动势最大，故B错误； C．线圈转到图甲所示位置时，穿过线圈中的磁通量为零，但磁通量变化率却最大，故C正确； D．线圈ABCD逆时针方向转动，根据右手定则可判断当线圈转动到图甲所示位置时，感应电流方向为D→C→B→A→D，故D错误。 故选AC。 11．（24-25高二下·四川成都·期中）某风力发电机的原理如图所示，在图示位置时线圈ABCD所在平面与磁感线平行，线圈所处空间可视为匀强磁场，AB、CD边通过滑环分别与电刷E、F相连。则线圈ABCD转至图示位置时（　　） A．穿过线圈的磁通量最小 B．穿过线圈的磁通量的变化率最大 C．流过电阻R的电流方向为右→左 D．AB边受到的安培力方向垂直线圈平面向下 【答案】AB 【详解】A．此时穿过线圈的磁通量为零，而磁通量的变化率最大，故AB均正确； C．此时，电流方向为DCBAEFD，则流过电阻R的电流方向为左→右，故C错误； D．由左手定则，AB边受到的安培力方向垂直线圈平面向上，故D错误。 故选AB。 12．（24-25高二下·河北邯郸·期中）一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图所示．则下列说法中正确的是（　　） A．时刻，线圈处在中性面 B．时刻，的变化率为0 C．时刻，感应电动势为0 D．从时间内，线圈转过的角度是 【答案】ACD 【详解】AC．由图像可知t＝0、t＝0.02s、t＝0.04s时刻线圈平面位于中性面位置，最大 故 E＝0 故AC正确； B．t＝0.01s时刻线圈平面与磁感线平行，最小，最大，故E最大，故B错误； D．从图像可知，从t＝0.01s时刻至t＝0.04s时刻线圈旋转周，转过的角度为，故D正确。 故选ACD。 三、解答题 13．（24-25高二下·北京通州·期中）如图甲所示为一个小型交流发电机的示意图，矩形线圈边长为，边长为，匝数为，在磁感应强度为的匀强磁场中绕轴以角速度匀速转动，外电路电阻阻值为。不计线框电阻，电压表为理想电表。 (1)在俯视图中标注线框转至实线位置时，截面和截面中电流方向（用和表示）； (2)请推导线圈处于俯视图实线位置时产生的感应电动势的表达式； (3)若对上述电路结构稍加改造，矩形线圈以边为轴从图示位置开始仍以角速度匀速转动，其他条件不变，转动过程中，线框、两点仍能与外电路保持良好连接。线圈由图丙位置转过的过程中，通过电阻的电荷量大小与以为轴转动从图甲位置转过的过程中通过的电荷量大小是否相等？请说明理由。 【答案】(1)(2)(3)相等，见解析 【详解】（1）线框转至俯视图中的实线位置时，根据右手定则，ab边中的感应电流方向为垂直纸面向外，cd边中的感应电流方向为垂直纸面向里，截面b和截面c中电流方向如下图所示 （2）线圈处于俯视图实线位置时，ab边与cd边的线速度方向均垂直磁感线，线圈产生的感应电动势等于两边分别切割磁感线产生的电动势之和。设Ob长度为r1，Oc长度为r2，则有 线圈处于俯视图实线位置时产生的感应电动势为 （3）根据法拉第电磁感应定律，线圈转动过程产生的平均电动势为 平均感应电流为 通过电阻R的电荷量为 联立可得 因为线圈由图丙位置转过90°的过程中，磁通量的变化量与以为轴转动从图甲位置转过90°的过程中磁通量的变化量相同，所以这两个过程通过R的电荷量大小是相等的。 四、填空题 14．（24-25高二下·福建龙岩·期中）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。汽车制动时车轮转动带动磁极绕固定的线圈匀速旋转，在线圈中产生交变电流。如图所示，某时刻线圈平面与磁场方向恰好垂直，此时穿过线圈的磁通量_____（填“最大”或“为零”），线圈_____（填“平行”或“垂直”）于中性面，线圈的感应电动势_____（填“最大”或“为零”）。 【答案】 最大 平行 为零 【详解】[1] [2][3]某时刻线圈平面与磁场方向恰好垂直，此时穿过线圈的磁通量最大；线圈平行于中性面；线圈的感应电动势为零。 15．（24-25高二下·福建泉州·期中）如图所示，边长为L、绕线N匝、总电阻为r的正方形线圈abcd处于磁感应强度为B、水平向右的匀强磁场中，线圈以角速度绕轴匀速转动，外接电阻值为R，则图示位置线圈处于________________的位置（选填“中性面”或“与中性面垂直”），在线圈由图示位置转过角的过程中，通过电阻R的电荷量________________。 【答案】 与中性面垂直 【详解】[1]图示位置，过程线圈的磁通量为0，磁通量变化率最大，产生的感应电动势最大，线圈处于与中性面垂直的位置； [2]在线圈由图示位置转过角的过程中，通过电阻R的电荷量为 地 城 考点02 交变电流有效值的计算与应用 一、单选题 1．（24-25高二下·贵州·期中）通过某用电器的电流和时间的关系图像如图所示（前半个周期为正弦波形的），则该交变电流的有效值为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】设该交变电流的有效值为，根据有效值定义可得 解得 故选C。 2．（24-25高二下·浙江·期中）如图甲所示电路，已知电阻R1=R2=R，和R1并联的D是理想二极管（正向电阻可视为零，反向电阻为无穷大），在A、B之间加一个如图乙所示的交变电压（电压为正值时，UAB>0）。由此可知（　　） A．R1、R2始终有电流通过 B．R2时而有电流通过时而没有，R1始终有电流通过 C．加在R1上的电压的有效值为10V D．加在R2上的电压的有效值为5V 【答案】D 【详解】A．由题意可知当UAB>0时，电流从二极管正极流入，二极管导通，被短路，此时没有电流通过，故A错误； B．当UAB<0时，电流从二极管负极流入，二极管截止（断路），此时有电流通过，而串联在电路中始终有电流通过，综合可知时而有电流通过时而没有，始终有电流通过，故B错误； C．由于阻值相等，一个周期内，前半个周期（UAB>0）二极管导通，被短路且电压为0，后半个周期（UAB<0）二极管截止（断路），此时两端电压为最大值为 根据有效值定义有 联立解得R1上的电压有效值为 故C错误； D．一个周期内，前半个周期（UAB>0）二极管导通，被短路，此时两端电压最大值为，后半个周期（UAB<0）二极管截止（断路），此时两端电压为 根据有效值定义有 联立解得加在R2上的电压的有效值为 故D正确。 故选 D。 3．（24-25高二下·辽宁抚顺·期中）如图甲所示，、为正弦式交变电流信号输入端，为半导体二极管，为定值电阻。信号输入后，电阻两端的电压如图乙所示，则两端电压的有效值为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】根据有效值的定义，结合焦耳定律有 解得两端电压的有效值为 故选B。 4．（24-25高二下·四川内江·期中）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25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】D 【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．由图乙知，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错误； C．由图乙知，线圈产生感应电动势的最大值 则有效值为 电流为 则电阻在1分钟内产生的热量为 故C错误； D．由图乙知，交流电周期为0.04s，则角速度为 根据 解得 从时刻转过60°的过程中，通过线圈某截面的电荷量为 ，， 联立得 故D正确。 故选D。 5．（24-25高二下·安徽·期中）某交变电流随时间变化的规律如图所示（曲线部分为正弦函数的四分之一周期），此交变电流的有效值为（　　） A．A B．A C．6A D．A 【答案】D 【详解】根据交流电流有效值的定义可得 解得交流电流的有效值为 故选D。 6．（24-25高二下·内蒙古·期中）某单匝闭合金属线圈的电阻为R，穿过该线圈的磁通量随时间变化的规律如图所示，其中和时间内的图像呈线性变化，时间内的图像按正弦规律变化，则线圈中电流的有效值为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】根据法拉第电磁感应定律可知时间内感应电动势大小均为 时间内感应电动势最大值为 有效值 根据有效值的定义可知 解得 电流的有效值 故选B。 7．（24-25高二下·广东·期中）某种风力发电机的原理如图甲所示，发电机线圈固定，磁体在外力驱动下绕线圈对称轴逆时针转动。两磁体间的磁场可视为匀强磁场，从图甲所示位置开始计时，向外输出的电压u随时间t变化的关系图像如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．该交流电输出电压的有效值为 B．磁体转动的角速度为 C．图甲所示位置为感应电动势最大的位置 D．图甲所示位置线圈ab边的感应电流方向由a指向b 【答案】C 【详解】A．该交流电是正弦式交流电，可得输出电压的有效值为，故A错误； B．交流电的周期为，则磁体转动的角速度为 故B错误； C．图甲所示位置线圈平面与中性面垂直，此时磁通量为零，磁通量的变化率最大，感应电动势最大，故C正确； D．根据楞次定律可知，图甲所示位置感应电流的方向由b指向a，故D错误。 故选C。 8．（24-25高二下·福建福州·期中）如图所示，在磁极和圆柱状铁芯间形成的两部分磁场区域的圆心角α均为，磁感应强度B均沿半径方向，单匝矩形线圈abcd的宽ab=L，长bc=2L，线圈中轴以角速度ω逆时针方向匀速转动时对外电阻R供电，若线圈电阻为r，电流表和电压表内阻不计，则下列说正确的是（　　） A．线圈转动时将产生正弦式交流电 B．从图示位置开始转过90°角时，线框中电流的方向为abcda C．电压表的示数为 D．电流表的示数为 【答案】D 【详解】A．线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动产生正弦式交变电流，本题不是匀强磁场，所以线圈转动时产生非正弦式交流电流，A错误； B．根据楞次定律，从图示位置开始转过90°角时，线框中电流的方向为dcbad，B错误； CD．线圈切割磁感线的过程中，产生恒定的电动势 ， 解得 感应电流为 根据有效值的定义，电流表的示数I表为 解得 电压表的示数为 C错误，D正确。 故选D。 9．（24-25高二下·安徽蚌埠·期中）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。 10．（24-25高二下·山东济宁·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 【详解】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、多选题 11．（24-25高二下·天津·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共有N匝，总电阻为r。线圈处于匀强磁场中，通过理想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，线圈以角速度绕垂直磁场方向的轴匀速转动，图乙是线圈转动过程中产生的磁通量随时间t变化的图像，则（　　） A．时刻线圈磁通量变化率为0 B．时刻电流表示数为0，时刻电流表的示数最大 C．时刻到时刻这段时间通过电阻R的电荷量为 D．线圈转动一圈，外力对它所做的功为 【答案】AC 【详解】A．图线的斜率表示磁通量的变化率，由图乙可知，在时刻线圈磁通量变化率为0，故A正确； B．电流表测量的是电流的有效值，因为线圈是匀速转动的，所以电路中的电流的有效值是一个定值，则电流表的示数保持不变，故B错误； C．由图乙可知在时刻到时刻这段时间内磁通量的变化量大小为 根据法拉第电磁感应定律可知这段时间内的感应电动势的平均值为 通过电阻的平均电流为 则通过电阻R的电荷量为 联立解得，故C正确； D．线圈产生的感应电动势的最大值为 线圈的转动周期为 线圈产生的感应电动势的有效值为 根据能量守恒可知，线圈转动一周，外力对它所做的功为 联立解得，故D错误。 故选AC。 12．（24-25高二下·北京丰台·期中）如图所示，矩形abcd在匀强磁场中匀速转动，甲图为线圈平面与磁场方向垂直的位置，图乙为其电动势e随时间t变化的图像，线圈电阻r=1Ω，定值电阻R=3Ω，下列说法正确的是（　　） A．甲图所示位置产生的感应电动势最大 B．t=0.01s时，线圈中磁通量的变化率为0 C．从0时刻起，3s内电流方向变化300次 D．t=0.01s时，图中交流电流表的示数为0，电阻R两端电压为7.5V 【答案】BC 【详解】A．甲图图示位置，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量变化率为0，则产生的感应电动势为0，故A错误； B．由图乙可知，时，线圈产生的感应电动势为0，则此时线圈中磁通量的变化率为0，故B正确； C．每经过一个周期电流方向变化2次，由图乙可知周期为0.02s，则从0时刻起，3s内电流方向变化300次，故C正确； D．电流表的示数为电流有效值，所以时，电流表的示数不为0；由图乙可知，时，线圈产生的感应电动势为0，则此时电阻R两端电压为0，故D错误。 故选BC。 13．（24-25高二下·内蒙古·期中）配备发电机的自行车能借助车轮的转动来驱动发电机发电，进而为车灯提供电力支持。如图所示，发电的基本原理可简化为一个线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动。下列说法正确的是（　　） A．线圈在图示位置时恰好位于中性面 B．线圈在图示位置时，通过灯泡的电流最大 C．线圈经过图示位置时，通过灯泡的电流方向发生改变 D．线圈产生的感应电动势的有效值与线圈的转速成正比 【答案】BD 【详解】ABC．线圈在图示位置时垂直于中性面，穿过线圈的磁通量变化率最大，通过小灯泡的电流最大，通过灯泡的电流方向发生不改变，故AC错误，B正确； D．线圈产生的感应电动势的有效值为 因，所以 故D正确。 故选BD。 14．（24-25高二下·天津·期中）如图甲所示，在自行车车轮边缘安装小型发电机，可以为车灯提供电能。小型发电机内部结构如图乙所示，转轴一端连接半径r0=1cm的摩擦小轮，摩擦小轮与车轮边缘接触，当车轮转动时，依靠摩擦，车轮带动摩擦小轮转动，从而带动线框转动。已知矩形线框匝数N=100，面积S=10cm2，总电阻R=2Ω，磁极间的磁场可视为磁感应强度B=0.1T的匀强磁场，线框通过电刷与电阻恒为R=2Ω、额定功率P=9W的灯泡相连。一同学某次匀速骑行时，灯泡两端电压随时间变化的规律如图丙所示，下列说法正确的是（　　） A．线框转到图乙所示位置时，通过线框的磁通量变化率为0 B．该同学这次骑行速度v=3m/s C．图丙中的 D．骑行速度超过12m/s，灯泡也不会被烧坏 【答案】AB 【详解】A．线框转到图乙所示位置时，线圈平面与磁感线垂直，此时磁通量最大，通过线框的磁通量变化率为0，选项A正确； B．交流电的周期 摩擦小轮边缘的线速度 该同学这次骑行速度v=3m/s 选项B正确； C．感应电动势最大值 图丙中的 选项C错误； D．若骑行速度为12m/s，即线速度变为原来的4倍，则摩擦小轮的角速度变为原来的4倍，根据 感应电动势最大值变为原来的4倍，灯泡两端电压的有效值变为原来的4倍，根据 灯泡的功率变为原来的16倍，灯泡会被烧坏，选项D错误。 故选AB。 15．（24-25高二下·湖南·期中）中国南鲲号是全球首个将波浪能发电、海水淡化、智能养殖功能集于一体的半潜式海上平台，2022年在广东珠海建成并投入使用。如图所示为向x轴正方向传播的海水时刻的波动图像，周期为4s。发电机圆柱体浮杆定位于坐标值处，此时浮杆振动的速率为v。套于磁铁S极上的线圈可与浮杆同步振动，线圈又连接一个理想变压器。已知线圈共n匝，其圆半径为r，电阻忽略不计，N、S极产生的辐向磁场在线圈处的磁感应强度大小为B，理想变压器原副线圈匝数比为。磁铁、变压器等固定不动，下列判断正确的是（　　） A．时刻浮杆正随海水向下振动 B．时刻发电机产生的电动势为 C．时刻开始发电机产生电动势的表达式为 D．变压器副线圈输出电压的有效值为 【答案】AD 【详解】A．由图可知时刻浮杆正随海水向上振动，则时刻浮杆振动时间为 所以，此时浮杆正随海水向下振动，故A正确； B．由图可知时刻发电机产生的电动势最大，为 其中 解得 故B错误； C．时刻发电机产生的电动势最大，则时刻开始发电机产生电动势的表达式为 其中 所以 故C错误； D．根据变压器原副线圈电压关系可知，副线圈电压的最大值为 有效值为 故D正确。 故选AD。 三、解答题 16．（24-25高二下·江西上饶·期中）如图所示为交流发电机示意图，匝数匝的矩形线圈，边长分别为10cm和20cm，内阻为5Ω，在磁感应强度的匀强磁场中绕轴以的角速度匀速转动，线圈和外部20Ω的电阻R相连接，已知线圈绕轴转动，求： (1)开关S闭合后，电压表和电流表示数； (2)电阻R上所消耗的电功率是多少？ 【答案】(1)40V，2A(2)80W 【详解】（1）感应电动势最大值为 电动势有效值为 开关S闭合后，由闭合电路欧姆定律得 电阻R两端电压为 可知电压表的示数为40V，电流表的示数为2A。 （2）电阻R上所消耗的电功率为 17．（24-25高二下·北京丰台·期中）如图所示，交流发电机的矩形金属线圈处于磁感应强度B=0.05T的匀强磁场中，其边长ab=cd=50cm ， bc=ad=20cm，匝数n=100（图中只画出1匝），线圈的总电阻r=10Ω，线圈可绕垂直于磁场且过bc和ad中点的转轴OO'以角速度ω=200rad/s匀速转动。线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值R=90Ω的定值电阻连接。电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。 (1)求线圈中感应电动势的最大值Em； (2)从线圈平面与磁场方向平行位置开始计时，写出线圈中感应电流i随时间t变 化的关系式； (3)求线圈转动过程中，电阻R上的发热功率P。 【答案】(1)100V(2)A(3)45W 【详解】（1）线圈产生感应电动势的最大值 解得 Em=100V （2）根据闭合电路欧姆定律可知，线圈中感应电流的最大值 从线圈平面与磁场方向平行位置开始计时，线圈中感应电流瞬时值 解得A （3）通过电阻R的电流的有效值 电阻R上产生的发热功率 18．（24-25高二下·江苏扬州·期中）共享单车内小型发电机发电原理可简化为图乙所示，矩形线圈abcd的面积为，共有N＝50匝，线圈处于磁感应强度大小为B＝4T的匀强磁场中，线圈总电阻r＝5Ω，外电阻R＝15Ω，不计交流电流表的内阻。在外力作用下线圈以角速度ω＝10rad/s绕轴OO＇匀速转动时，求： (1)线圈转动过程中产生感应电动势的最大值； (2)线圈从图示位置转过90°的过程中通过电阻R的电荷量； (3)线圈转一圈的过程中，电阻R上产生的焦耳热。 【答案】(1)Em＝4V(2)q＝2×10-2 C(3)QR＝0.06π（J） 【详解】（1）根据电动势最大值的计算公式有Em＝NBSω 解得Em＝4V （2）根据电流定义式有 解得q＝2×10-2C （3）电动势的有效值为 根据欧姆定律有 周期为 根据焦耳定律有 解得QR＝0.06π（J） 19．（24-25高二下·山东威海·期中）如图所示，线圈的面积是0.05m²，共有100匝；线圈电阻为2Ω，外接电阻R=8Ω，匀强磁场的磁感应强度为，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时，若从图中位置开始计时，求： (1)线圈转过s时，电动势的瞬时值多大； (2)线圈每转过一周，R产生的热量。 【答案】(1)(2) 【详解】（1）根据题意可得 从线圈处于中性面开始计时，线圈中感应电动势的瞬时表达式为 线圈转过时，电动势的瞬时值为 （2）由闭合电路欧姆定律可得 其中 联立解得 则线圈每转过一周，R产生的热量 代入数据解得 四、填空题 20．（24-25高二下·上海·期中）如图甲为小型交流发电机的原理图，发电机的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，从时刻开始，通过矩形线圈的磁通量随时间变化的规律如图乙所示，已知线圈的匝数，线圈的电阻，定值电阻，电压表为理想交流电表，则线圈转动的周期为__________s，电压表的示数为__________V。 【答案】 【详解】[1]根据磁通量随时间变化的周期等于线圈转动的周期，由图乙可知。 [2]线圈产生的是交流电，峰值为 有效值为 电压表的示数为 21．（24-25高二下·福建泉州·期中）家用电子调光灯的调光原理是用电子线路将输入的正弦式交流电压的波形截去一部分来实现调节电压，从而调节灯光的亮度。某电子调光灯经调整后的电压波形如图所示，则电压有效值为______V。若将此电压加在阻值的电热丝两端，功率为______W。 【答案】 110 100 【详解】[1]根据有效值的定义有 解得 [2]若将此电压加在阻值的电热丝两端，功率为 地 城 考点03 理想变压器的电压、电流、功率关系 一、单选题 1．（24-25高二下·江苏南京·期中）如图，理想变压器原、副线圈匝数之比为，原线圈与定值电阻串联后，接入的理想交流电源。副线圈电路中负载电阻为可变电阻。下列说法中正确的是（　　） A．电源输出电压为8V，频率为20Hz B．当时，变压器输出功率最大 C．当时，变压器输出功率为8W D．当时，电源输出功率为4W 【答案】B 【详解】A．理想交流电源可知：电源输出电压为8V，频率为10Hz，故A错误； BC．设右端电路的总电阻为R，在功率不变的前提下，变压器副线圈电路可等效为一接在原线圈电路的电阻，有 由理想变压器规律 联立得 变压器输出功率 当时，，由数学知识可知此时变压器输出功率最大为4W，故B正确C错误； D．当时， 电源输出功率为，故D错误。 故选B。 2．（24-25高二下·江苏常州·期中）街头某变压器原理结构如图所示，下列说法正确的是（　　） A．该变压器是升压变压器 B．变压器工作原理是自感现象 C．原线圈导线比副线圈更细（线圈材质相同） D．为减小“铁芯”涡流影响，用陶瓷材质替换更好 【答案】C 【详解】A．根据图示可知，原线圈匝数比副线圈匝数多，由电压匝数关系可知，该变压器是降压变压器，故A错误； B．变压器工作原理是互感现象，故B错误； C．若为理想变压器，根据电流匝数关系有 由于原线圈匝数比副线圈匝数多，则原线圈电流小于副线圈电流，根据 为了减小电热，需要增大横截面积，即原线圈导线比副线圈更细（线圈材质相同），故C正确； D．为减小“铁芯”涡流影响，用彼此绝缘的硅钢片叠加更好，故D错误。 故选C。 3．（24-25高二下·广西河池·期中）如图为某小型电站的电能输送示意图，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电，已知输电线的总电阻，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4:1，副线圈与用电器R0组成闭合电路。若T1、T2均为理想变压器，T2的副线圈两端电压的变化规律如图乙所示，当用电器电阻时（　　） A．降压变压器原线圈电流的有效值为80A B．升压变压器的输入功率为4650W C．发电机中的电流变化频率为60Hz D．若用电器阻值增大，则输电线上损失的电功率增大 【答案】B 【详解】A．结合图乙，可知降压变压器副线圈电流的有效值 故降压变压器原线圈电流的有效值 故A错误； B．根据能量守恒可知，升压变压器的输入功率 故B正确； C．变压器不改变交流电频率，由图乙可知，发电机中的电流变化频率 故C错误； D．若用电器阻值增大时，由于电压不变，则降压器副线圈电流减小，故输电线电流减小，则输电线上损失的电功率减小，故D错误。 故选B。 4．（24-25高二下·广东湛江·期中）如图所示，理想变压器原线圈匝数为匝，两个副线圈匝数分别为匝和匝，是“6V，2W”的灯泡，是“12V，4W”的灯泡，当原线圈接正弦式交变电流时，两灯泡均正常发光，那么原线圈中的电流为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】两灯泡正常发光，则，原线圈两端电压为 副线圈上总的输出功率 原线圈上输入功率 则原线圈中的电流为 故选C。 5．（24-25高二下·安徽·期中）如图所示，小型发电机线圈共有N匝，线圈电阻不计，发电机通过旋转磁极发电，旋转方向如图所示，旋转的角速度为ω，通过线圈的最大磁通量为Φm，理想变压器的原、副线圈的匝数比为k，电流表和电压表均为理想电表，定值电阻的阻值为R0，R为滑动变阻器，下列判断正确的是（　　） A．从图示位置磁极转过90°过程中，线圈ab段中的电流方向从a到b B．电压表的示数为 C．磁极在图示位置时电流表的示数为零 D．将滑动变阻器的滑片向下移，电压表和电流表的示数均减小 【答案】B 【详解】A．根据右手定则可知，从图示位置磁极转过90°过程中，线圈ab段中的电流方向从b到a，故A错误； B．原线圈两端的电压为 根据原副线圈两端电压与匝数的关系可得副线圈两端的电压为 所以电压表的示数为，故B正确； C．电流表的示数为交变电流的有效值，所以磁极在图示位置时电流表的示数不为零，故C错误； D．将滑动变阻器的滑片向下移，滑动变阻器接入电路的阻值增大，由于原线圈两端电压不变，则副线圈两端电压不变，即电压表示数不变，根据欧姆定律可得，副线圈回路中电流减小，即电流表的示数减小，故D错误。 故选B。 6．（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。 7．（24-25高二下·广西南宁·期中）如图所示，一个发电系统的输出电压恒为，输送功率为。通过理想变压器向远处输电，所用输电线的总电阻为，升压变压器原、副线圈匝数比为，下列说法正确的是（　　） A．升压变压器副线圈两端的电压为 B．输电线损失的电压为 C．用户得到的功率为 D．降压变压器的输入电压为 【答案】B 【详解】ABD．根据理想变压器电压与匝数成正比 可知升压变压器副线圈输出电压为 发电系统输送功率为，则升压变压器原线圈电流为 根据理想变压器电流与匝数成反比 可得升压变压器副线圈电流为 输电线损失的电压为 降压变压器的输入电压 故AD错误，B正确； C．则输电线损失的功率为 则用户为 故C错误。 故选B。 8．（24-25高二下·河南新乡·期中）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。 9．（24-25高二下·河北保定·期中）如图所示，在原线圈两端加上有效值恒为U0的交流电压，变压器原、副线圈的电压有效值分别为、，电流有效值分别为、，两输电线上的定值电阻分别为R1、R2，当滑动变阻器滑片P向下移时（　　） A．变大；变大 B．变大；变小 C．变小；变小 D．变小；变大 【答案】C 【详解】设滑动变阻器电阻为，则 由理想变压器可得， 副线圈的电压为 联立解得 当滑动变阻器滑片P向下移时，减小，则原线圈电流增大，从而副线圈电流增大，由于电阻R1上分压增大，U0恒定，则原线圈电压减小，副线圈电压也减小，故变小。 故选C。 10．（24-25高二下·四川成都·期中）如图，发电机的输出功率为P=100kW，输出电压恒为U=250V，经理想变压器升压后向用户输电，在用户端再利用理想变压器将电压降为。已知输电线总电阻为R=8Ω，输电线上损失的功率为。下列说法正确的是（　　） A．用户端得到的功率为95kW B．输电线上的电流为625A C．升压变压器原、副线圈的匝数比为1：20 D．当用户端增加用电器时，输电线上损失的功率会减小 【答案】A 【详解】A．升压变压器和降压变压器均为理想变压器，则有，， 解得用户端得到的功率为 故A正确； B．输电线总电阻为R=8Ω，输电线上损失的功率为，则有 解得输电线电流为 故B错误； C．发电机的输出功率为P=100kW，输出电压恒为U=250V，则升压变压器原线圈电流为 则升压变压器原、副线圈的匝数比为 故C错误； D．当用户端增加用电器时，则发电机的输出功率增大，根据可知，升压变压器原线圈电流增大，根据可知，升压变压器副线圈电流增大，根据 可知输电线上损失的功率会增大，故D错误。 故选A。 二、多选题 11．（24-25高二下·广东东莞·期中）如图为理想的自耦变压器，其中为变压器上的滑动触头，为滑动变阻器上的滑片，若输入电压一定，则（　　） A．不动，向下滑动时，不变 B．不动，顺时针转动一个小角度时，和的比值增大 C．不动，顺时针转动一个小角度时，电流表读数在增大 D．顺时针转动一个小角度，同时向下滑动时，小灯泡的亮度可以不变 【答案】ABD 【详解】A．由题知输入电压一定，根据电压与匝数比有 不动，则匝数比一定，可知不变，与向下滑动时无关，故A正确； BC．不动，顺时针转动一个小角度时，副线圈接入的线圈匝数变小，根据 可知U1和U2的比值增大，变小；在副线圈回路中 可知通过副线圈的电流减小；根据电流与匝数的比有 可知变小，电流表读数在变小，故B正确，C错误； D．顺时针转动一个小角度时，变小，则R变小时，在副线圈回路中有 无法确定电流的变化，既电流可以不变，所以小灯泡的亮度可以不变，故D正确。 故选ABD。 12．（24-25高二下·山东德州·期中）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。 13．（24-25高二下·四川广安·期中）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。 14．（24-25高二下·河南驻马店·期中）如图所示，某小型水电站发电机的输出功率为，输出电压为，向距离较远的用户供电，为了减少电能损失，使用高压输电，最后用户得到220V、的电力，下列说法正确的是（　　） A．升压变压器原、副线圈的电流之比 B．输电线的总电阻 C．降压变压器原、副线圈的匝数比 D．输电线的总电阻上的电压是 【答案】AC 【详解】A．根据 可得升压变压器原、副线圈的电流之比为 故A正确； BD．根据 可得输电线的电流为 根据 可得输电线的总电阻为 输电线的总电阻上的电压是 故BD错误； C．降压变压器原线圈的输入电压为 则降压变压器原、副线圈匝数比为 故C正确。 故选AC。 15．（24-25高二下·河北保定·期中）如图所示为远距离输电示意图，发电厂输出电压，输出功率，两个理想变压器的匝数比分别为、，输电线总电阻。则下列说法正确的是（　　） A． B．电阻两端的电压为 C．电阻损耗的功率为 D．用户端的电功率为 【答案】CD 【详解】A．根据电流与线圈匝数的关系 可得 则通过电阻的电流为 由， 得 A错误； B．电阻两端的电压为 B错误； CD．电阻损耗的功率 用户端的电功率 CD正确。 故选CD。 三、实验题 16．（24-25高二下·江苏扬州·期中）某学习小组欲探究变压器线圈两端电压与匝数的关系，提供的实验器材有：学生电源、可拆变压器、交流电压表、若干导线。图甲为变压器实物图，在原线圈两端加上电压，用电压表分别测量原、副线圈两端的电压。请回答下列问题： (1)观察甲图中变压器的横梁，它的结构和材料是 A．硬塑料片叠成 B．绝缘的硅钢片叠成 C．质地坚硬的大理石 D．长方形铁块 (2)原线圈两端应与图乙中的__________（填“a、b”或“c、d”）连接 (3)小宁同学将原线圈0、4接线柱与图乙中的a、b端相连，选择开关置于6V；电压表与副线圈0、8接线柱相连，则稳定后电压表的示数为 A．48.0V B．24.0V C．12.0V D．0 (4)小宣同学选择匝和匝两组线圈进行实验，正确接线后原线圈（匝）两端的输入电压为8V，与副线圈相连的电压表指针位置如图丙所示，则电压读数为__________V (5)小宣同学用电压表测得线圈两端电压记为，通过计算得出的记为，多次实验都发现明显小于，且相对误差接近20%，因此小宣同学认为变压器电压之比不等于线圈匝数之比。你是否同意他的观点？请简要说明理由。 __________________________________________________________________________________________。 【答案】(1)B(2)c、d(3)D(4)12.8/12.9/13.0/13.1/13.2(5)不同意。这是因为教学用可拆变压器不是理想变压器，工作时有能量损耗，且线圈通过电流时会发热，铁芯中产生涡流也会发热，交变电流产生的磁场不可能完全局限在铁芯内，故不能因实际实验误差否定原理。 【详解】（1）变压器的横梁是由绝缘的硅钢片叠成，用来增强磁场，同时减少涡流损耗。 故选B。 （2）原线圈两端应接交变电流，故与c、d连接。 （3）小宁同学将原线圈0、4接线柱与图乙中的a、b端相连，即与直流电连接，变压器不能工作，即输出电压为0，电压表示数为0。 故选D。 （4）若是理想变压器，则 考虑到漏磁现象，可知电压表读数应小于16V，可知电压表量程选择了，该量程电压表最小分度值为0.5V，故读数保留到十分位，故读数为13.0V； （5）不同意。这是因为教学用可拆变压器不是理想变压器，工作时有能量损耗，且线圈通过电流时会发热，铁芯中产生涡流也会发热，交变电流产生的磁场不可能完全局限在铁芯内，故不能因实际实验误差否定原理。 四、解答题 17．（24-25高二下·四川遂宁·期中）利用一座小型水电站为某村庄供电，该水电站到用户之间需要进行远距离输电，输电示意图如图所示。已知发电机线圈abcd的匝数匝，面积，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度，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低至220V后供用户使用，输电导线的总电阻。为了检测输电电路输送的功率，在输电线路起始端接入I、II两个互感器，已知电压互感器原、副线圈的匝数比为，电流互感器原、副线圈的匝数比为，电压表的示数为120V，电流表的示数为2.0A，所有变压器及互感器均可视为理想变压器。求： (1)输电线路升压变压器的输出功率； (2)降压变压器原、副线圈的匝数比； (3)规定ab边中电流由为正方向，线圈从图示位置沿顺时针转动30º时开始计时，写出线圈产生的电动势瞬时值表达式。 【答案】(1)(2)(3) 【详解】（1）根据题意可知，输电电压为 输电电流为 则输电功率为 即输电线路升压变压器的输出功率为。 （2）根据题意可知，输电线损失的电压为 则降压变压器原线圈输入电压为 则有 （3）根据题意可知，感应电动势最大值为 若线圈从图示位置沿顺时针转动时开始计时，则有 线圈从图示位置沿顺时针转动30º时开始计时，则有 18．（24-25高二下·海南省直辖县级单位·期中）如图，发电机的矩形线圈长为2L、宽为L，匝数为N，放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中．理想变压器的原、副线圈匝数分别为n0（未知）、n1和n2，两个副线圈分别接有电阻R1和R2。当发电机线圈以角速度匀速转动时，理想电流表读数为I。不计线圈电阻，求： (1)电阻R2两端的电压； (2)n0与n1的比值。 【答案】(1)(2) 【详解】（1）根据变压器的规律 联立，解得 （2）电源电动势的有效值为 解得 19．（24-25高二下·江苏南京·期中）图甲和图乙所示是手动式手电筒内振动式发电机的两个截面图，半径为0.02m、匝数为200的线圈a，所在位置的磁感应强度。线圈a接原副线圈匝数比为2∶1的理想变压器，给两个额定电流均为0.2A的灯泡供电。推动手柄使线圈a沿轴线往复运动，线圈a中电动势随时间按正弦规律变化，如图丙所示。线圈a及导线电阻不计。求： (1)图丙中电动势的表达式； (2)若手动发电的效率为10%，两灯泡正常发光，手动做功的功率； (3)线圈a往复运动过程中的最大速度。 【答案】(1)e=4sin（5πt）V(2)(3)1m/s 【详解】（1）由丙图可知，且 根据电动势的表达式 可得 （2）设原线圈中电压的有效值U1，根据，可得 设副线圈两端电压为U2，根据理想变压器公式，可得 灯泡功率 可得人对手电筒做功的功率为 （3）根据法拉第电磁感应定律得 解得 五、填空题 20．（24-25高二下·上海·期中）图甲是一款手机无线充电接收器，将其插入原本没有无线充电功能的手机的接口，并贴于手机背部，再将手机放在无线充电器上即可实现无线充电。其工作原理如图乙所示，其中送电线圈和受电线圈匝数比，两个线圈中所接电阻的阻值均为R。当ab间接上220V的正弦交变电源后，受电线圈中产生电流给手机充电；充电时，受电线圈中的电流为2A。若把装置线圈视为理想变压器、手机充电时，送电线圈中电流为__________A，送电线圈和受电线圈线路上所接电阻R的电功率比为__________。 【答案】 0.4 1:25 【详解】[1] 受电线圈中的电流为2A。送电线圈中电流满足 解得A [2] 根据可知，送电线圈和受电线圈线路上所接电阻R的电功率比为1:25。 21．（24-25高二下·福建三明·期中）如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为5：1，原线圈接入一电压为 的交流电源，副线圈接一个R=11Ω的负载电阻，若 则： (1)副线圈中电压表的读数为_________V； (2)原线圈中电流表的读数为_________A； (3)原线圈中的输入功率为___________W。 【答案】(1)44(2)0.8(3)176 【详解】（1）由题意，原线圈电压 副线圈中电压表的读数即为副线圈电压 （2）副线圈电流为 原线圈中电流表的读数即为原线圈电流 （3）原线圈中的输入功率为 试卷第1页，共3页 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题07 交变电流 参考答案 3大高频考点概览 考点01 正弦式交变电流的产生、瞬时值表达式 考点02 交变电流有效值的计算与应用 考点03 理想变压器的电压、电流、功率关系 地 城 考点01 正弦式交变电流的产生、瞬时值表达式 一、单选题 1．【答案】D 2．【答案】C 3．【答案】D 4．【答案】D 5．【答案】A 6．【答案】D 7．【答案】A 8．【答案】B 9．【答案】B 二、多选题 10．【答案】AC 11．【答案】AB 12．【答案】ACD 三、解答题 13．【答案】(1)(2)(3)相等，根据法拉第电磁感应定律，线圈转动过程产生的平均电动势为 平均感应电流为 通过电阻R的电荷量为 联立可得 因为线圈由图丙位置转过90°的过程中，磁通量的变化量与以为轴转动从图甲位置转过90°的过程中磁通量的变化量相同，所以这两个过程通过R的电荷量大小是相等的。 四、填空题 14．【答案】 最大 平行 为零 15．【答案】 与中性面垂直 地 城 考点02 交变电流有效值的计算与应用 一、单选题 1．【答案】C 2．【答案】D 3．【答案】B 4．【答案】D 5．【答案】D 6．【答案】B 7．【答案】C 8．【答案】D 9．【答案】D 10．【答案】B 二、多选题 11．【答案】AC 12．【答案】BC 13．【答案】BD 14．【答案】AB 15．【答案】AD 三、解答题 16．【答案】(1)40V，2A(2)80W 17．【答案】(1)100V(2)A(3)45W 18．【答案】(1)Em＝4V(2)q＝2×10-2 C(3)QR＝0.06π（J） 19．【答案】(1)(2) 四、填空题 20．【答案】 21．【答案】 110 100 地 城 考点03 理想变压器的电压、电流、功率关系 一、单选题 1．【答案】B 2．【答案】C 3．【答案】B 4．【答案】C 5．【答案】B 6．【答案】D 7．【答案】B 8．【答案】B 9．【答案】C 10．【答案】A 二、多选题 11．【答案】ABD 12．【答案】BC 13．【答案】CD 14．【答案】AC 15．【答案】CD 三、实验题 16．【答案】(1)B(2)c、d(3)D(4)12.8/12.9/13.0/13.1/13.2(5)不同意。这是因为教学用可拆变压器不是理想变压器，工作时有能量损耗，且线圈通过电流时会发热，铁芯中产生涡流也会发热，交变电流产生的磁场不可能完全局限在铁芯内，故不能因实际实验误差否定原理。 四、解答题 17．【答案】(1)(2)(3) 18．【答案】(1)(2) 19．【答案】(1)e=4sin（5πt）V(2)(3)1m/s 五、填空题 20．【答案】 0.4 1:25 21．【答案】(1)44(2)0.8(3)176 试卷第1页，共3页 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题07 交变电流 3大高频考点概览 考点01 正弦式交变电流的产生、瞬时值表达式 考点02 交变电流有效值的计算与应用 考点03 理想变压器的电压、电流、功率关系 地 城 考点01 正弦式交变电流的产生、瞬时值表达式 一、单选题 1．（24-25高二下·浙江宁波·期中）下列图像中不属于交变电流的是（　　） A． B． C． D． 2．（24-25高二下·安徽黄山·期中）图甲是交流发电机的示意图，两磁极之间的磁场可视为匀强磁场，金属线圈ABCD绕转轴OO′匀速转动。A为电流传感器（与计算机相连），R为定值电阻，线圈电阻为r，其余电阻不计。图乙为计算机上显示的电流数据随时间变化的图像，下列说法中正确的是（　　） A．金属线圈恰好处于图甲所示的位置时感应电动势最大 B．金属线圈转动一圈的过程中电流方向改变一次 C．时刻穿过线圈的磁通量的绝对值最大，磁通量变化率最小 D．时刻总磁通量变化量为0 3．（24-25高二下·陕西咸阳·期中）如图甲所示为某款按压式发电的手电筒，当按照一定的频率按压时，内置发电机线圈转动，穿过线圈的磁通量按正弦规律变化如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．t=0.1s时，通过线圈的磁通量最大 B．t=0.2s时，线圈中的电流改变方向 C．t=0.1s时，产生的感应电动势为零 D．t=0.2s时，发电机线圈中的电流为最大 4．（24-25高二下·山东临沂·期中）2023年6月14日，我国自主研发的首台兆瓦级漂浮式波浪能发电装置“南鲲号”在广东珠海投入试运行，如图甲所示。南鲲号发电原理可作如下简化：海浪带动浪板上下摆动，驱动发电机转子转动，其中浪板和转子的链接装置使转子只能单方向转动。如图乙，若转子带动线圈沿逆时针方向转动，并向外输出电流，下列说法正确的是（　　） A．海浪频率的变化对输出电流没有影响 B．在图乙所示位置时，线圈b端电势高于a端电势 C．在图乙所示位置时，穿过线圈的磁通量变化率最小 D．在图乙所示位置时，线圈靠近N极的导线受到的安培力方向向上 5．（24-25高二下·安徽安庆·期中）交流发电机模型如图所示，矩形线圈ABCD在匀强磁场中绕其中心轴匀速转动，从线圈平面与磁场垂直时开始计时，已知线圈转动的角速度，下列说法正确的是（　　） A．时，线圈位于中性面 B．时，穿过线圈的磁通量变化率最大 C．时，线圈的感应电动势最小 D．此时开始再转半个周期，线圈磁通量变化量为零 6．（24-25高二下·吉林长春·期中）如图所示，线圈abcd在水平匀强磁场中匀速转动而产生交变电流。当线圈逆时针转动到图示水平位置时（　　） A．线圈处于中性面位置 B．线圈中瞬时感应电动势为零 C．穿过线圈平面的磁通量变化率最小 D．线圈中电流方向为d→c→b→a 7．（24-25高二下·江苏苏州·期中）如图所示是一款高空风车的发电模块原理图，两磁极间的磁场可视为匀强磁场，某时刻发电机线圈恰与磁场方向平行，则（　　） A．该时刻线圈磁通量的变化率最大 B．风力增大，线圈的感应电动势不变 C．风车每转一圈，线圈中电流方向改变一次 D．风车发电是利用了电流的磁效应 8．（24-25高二下·河南·期中）如图所示，边长为l的正方形金属框abcd置于匀强磁场中，磁场方向水平向右。金属框以角速度ω绕金属框的bc边逆时针（从上往下看）匀速转动。时金属框平面与磁场平行（图示状态），下列说法正确的是（　　） A．时，ad边的电流方向从d指向a B．在的时间内，ab边的电流方向为先a→b，后b→a C．在的时间内，cd边一直切割磁感线 D．若绕ab边转动，在的时间内，通过金属框的磁通量先增大后减小 9．（24-25高二下·广东广州·期中）如图所示，从左往右看，各线圈在匀强磁场中绕轴匀速顺时针转动，从各自图示位置开始计时，设电流从2流出线圈为正方向，A、C选项中线圈平面与磁场垂直，B、D选项中线圈平面与磁场平行，能产生如图所示交变电流的是（　　） A．B．C．D． 二、多选题 10．（24-25高二下·天津滨海·期中）如图甲所示为交流发电机、定值电阻R、交流电流表A组成的闭合回路，线圈ABCD逆时针方向转动，图示位置磁感线与线圈平面平行，图乙所示为通过线圈的磁通量随时间t的变化关系图像，下列说法正确的是（　　） A．t1、t3时刻线圈处于中性面 B．t2、t4时刻线圈中感应电动势为零 C．线圈转动到图示位置时，线圈中磁通量变化率最大 D．线圈转动到图示位置时，感应电流方向为 A→B→C→D→A 11．（24-25高二下·四川成都·期中）某风力发电机的原理如图所示，在图示位置时线圈ABCD所在平面与磁感线平行，线圈所处空间可视为匀强磁场，AB、CD边通过滑环分别与电刷E、F相连。则线圈ABCD转至图示位置时（　　） A．穿过线圈的磁通量最小 B．穿过线圈的磁通量的变化率最大 C．流过电阻R的电流方向为右→左 D．AB边受到的安培力方向垂直线圈平面向下 12．（24-25高二下·河北邯郸·期中）一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图所示．则下列说法中正确的是（　　） A．时刻，线圈处在中性面 B．时刻，的变化率为0 C．时刻，感应电动势为0 D．从时间内，线圈转过的角度是 三、解答题 13．（24-25高二下·北京通州·期中）如图甲所示为一个小型交流发电机的示意图，矩形线圈边长为，边长为，匝数为，在磁感应强度为的匀强磁场中绕轴以角速度匀速转动，外电路电阻阻值为。不计线框电阻，电压表为理想电表。 (1)在俯视图中标注线框转至实线位置时，截面和截面中电流方向（用和表示）； (2)请推导线圈处于俯视图实线位置时产生的感应电动势的表达式； (3)若对上述电路结构稍加改造，矩形线圈以边为轴从图示位置开始仍以角速度匀速转动，其他条件不变，转动过程中，线框、两点仍能与外电路保持良好连接。线圈由图丙位置转过的过程中，通过电阻的电荷量大小与以为轴转动从图甲位置转过的过程中通过的电荷量大小是否相等？请说明理由。 四、填空题 14．（24-25高二下·福建龙岩·期中）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。汽车制动时车轮转动带动磁极绕固定的线圈匀速旋转，在线圈中产生交变电流。如图所示，某时刻线圈平面与磁场方向恰好垂直，此时穿过线圈的磁通量_____（填“最大”或“为零”），线圈_____（填“平行”或“垂直”）于中性面，线圈的感应电动势_____（填“最大”或“为零”）。 15．（24-25高二下·福建泉州·期中）如图所示，边长为L、绕线N匝、总电阻为r的正方形线圈abcd处于磁感应强度为B、水平向右的匀强磁场中，线圈以角速度绕轴匀速转动，外接电阻值为R，则图示位置线圈处于________________的位置（选填“中性面”或“与中性面垂直”），在线圈由图示位置转过角的过程中，通过电阻R的电荷量________________。 地 城 考点02 交变电流有效值的计算与应用 一、单选题 1．（24-25高二下·贵州·期中）通过某用电器的电流和时间的关系图像如图所示（前半个周期为正弦波形的），则该交变电流的有效值为（　　） A． B． C． D． 2．（24-25高二下·浙江·期中）如图甲所示电路，已知电阻R1=R2=R，和R1并联的D是理想二极管（正向电阻可视为零，反向电阻为无穷大），在A、B之间加一个如图乙所示的交变电压（电压为正值时，UAB>0）。由此可知（　　） A．R1、R2始终有电流通过 B．R2时而有电流通过时而没有，R1始终有电流通过 C．加在R1上的电压的有效值为10V D．加在R2上的电压的有效值为5V 3．（24-25高二下·辽宁抚顺·期中）如图甲所示，、为正弦式交变电流信号输入端，为半导体二极管，为定值电阻。信号输入后，电阻两端的电压如图乙所示，则两端电压的有效值为（　　） A． B． C． D． 4．（24-25高二下·四川内江·期中）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25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 5．（24-25高二下·安徽·期中）某交变电流随时间变化的规律如图所示（曲线部分为正弦函数的四分之一周期），此交变电流的有效值为（　　） A．A B．A C．6A D．A 6．（24-25高二下·内蒙古·期中）某单匝闭合金属线圈的电阻为R，穿过该线圈的磁通量随时间变化的规律如图所示，其中和时间内的图像呈线性变化，时间内的图像按正弦规律变化，则线圈中电流的有效值为（　　） A． B． C． D． 7．（24-25高二下·广东·期中）某种风力发电机的原理如图甲所示，发电机线圈固定，磁体在外力驱动下绕线圈对称轴逆时针转动。两磁体间的磁场可视为匀强磁场，从图甲所示位置开始计时，向外输出的电压u随时间t变化的关系图像如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．该交流电输出电压的有效值为 B．磁体转动的角速度为 C．图甲所示位置为感应电动势最大的位置 D．图甲所示位置线圈ab边的感应电流方向由a指向b 8．（24-25高二下·福建福州·期中）如图所示，在磁极和圆柱状铁芯间形成的两部分磁场区域的圆心角α均为，磁感应强度B均沿半径方向，单匝矩形线圈abcd的宽ab=L，长bc=2L，线圈中轴以角速度ω逆时针方向匀速转动时对外电阻R供电，若线圈电阻为r，电流表和电压表内阻不计，则下列说正确的是（　　） A．线圈转动时将产生正弦式交流电 B．从图示位置开始转过90°角时，线框中电流的方向为abcda C．电压表的示数为 D．电流表的示数为 9．（24-25高二下·安徽蚌埠·期中）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 10．（24-25高二下·山东济宁·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、多选题 11．（24-25高二下·天津·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共有N匝，总电阻为r。线圈处于匀强磁场中，通过理想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，线圈以角速度绕垂直磁场方向的轴匀速转动，图乙是线圈转动过程中产生的磁通量随时间t变化的图像，则（　　） A．时刻线圈磁通量变化率为0 B．时刻电流表示数为0，时刻电流表的示数最大 C．时刻到时刻这段时间通过电阻R的电荷量为 D．线圈转动一圈，外力对它所做的功为 12．（24-25高二下·北京丰台·期中）如图所示，矩形abcd在匀强磁场中匀速转动，甲图为线圈平面与磁场方向垂直的位置，图乙为其电动势e随时间t变化的图像，线圈电阻r=1Ω，定值电阻R=3Ω，下列说法正确的是（　　） A．甲图所示位置产生的感应电动势最大 B．t=0.01s时，线圈中磁通量的变化率为0 C．从0时刻起，3s内电流方向变化300次 D．t=0.01s时，图中交流电流表的示数为0，电阻R两端电压为7.5V 13．（24-25高二下·内蒙古·期中）配备发电机的自行车能借助车轮的转动来驱动发电机发电，进而为车灯提供电力支持。如图所示，发电的基本原理可简化为一个线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动。下列说法正确的是（　　） A．线圈在图示位置时恰好位于中性面 B．线圈在图示位置时，通过灯泡的电流最大 C．线圈经过图示位置时，通过灯泡的电流方向发生改变 D．线圈产生的感应电动势的有效值与线圈的转速成正比 14．（24-25高二下·天津·期中）如图甲所示，在自行车车轮边缘安装小型发电机，可以为车灯提供电能。小型发电机内部结构如图乙所示，转轴一端连接半径r0=1cm的摩擦小轮，摩擦小轮与车轮边缘接触，当车轮转动时，依靠摩擦，车轮带动摩擦小轮转动，从而带动线框转动。已知矩形线框匝数N=100，面积S=10cm2，总电阻R=2Ω，磁极间的磁场可视为磁感应强度B=0.1T的匀强磁场，线框通过电刷与电阻恒为R=2Ω、额定功率P=9W的灯泡相连。一同学某次匀速骑行时，灯泡两端电压随时间变化的规律如图丙所示，下列说法正确的是（　　） A．线框转到图乙所示位置时，通过线框的磁通量变化率为0 B．该同学这次骑行速度v=3m/s C．图丙中的 D．骑行速度超过12m/s，灯泡也不会被烧坏 15．（24-25高二下·湖南·期中）中国南鲲号是全球首个将波浪能发电、海水淡化、智能养殖功能集于一体的半潜式海上平台，2022年在广东珠海建成并投入使用。如图所示为向x轴正方向传播的海水时刻的波动图像，周期为4s。发电机圆柱体浮杆定位于坐标值处，此时浮杆振动的速率为v。套于磁铁S极上的线圈可与浮杆同步振动，线圈又连接一个理想变压器。已知线圈共n匝，其圆半径为r，电阻忽略不计，N、S极产生的辐向磁场在线圈处的磁感应强度大小为B，理想变压器原副线圈匝数比为。磁铁、变压器等固定不动，下列判断正确的是（　　） A．时刻浮杆正随海水向下振动 B．时刻发电机产生的电动势为 C．时刻开始发电机产生电动势的表达式为 D．变压器副线圈输出电压的有效值为 三、解答题 16．（24-25高二下·江西上饶·期中）如图所示为交流发电机示意图，匝数匝的矩形线圈，边长分别为10cm和20cm，内阻为5Ω，在磁感应强度的匀强磁场中绕轴以的角速度匀速转动，线圈和外部20Ω的电阻R相连接，已知线圈绕轴转动，求： (1)开关S闭合后，电压表和电流表示数； (2)电阻R上所消耗的电功率是多少？ 17．（24-25高二下·北京丰台·期中）如图所示，交流发电机的矩形金属线圈处于磁感应强度B=0.05T的匀强磁场中，其边长ab=cd=50cm ， bc=ad=20cm，匝数n=100（图中只画出1匝），线圈的总电阻r=10Ω，线圈可绕垂直于磁场且过bc和ad中点的转轴OO'以角速度ω=200rad/s匀速转动。线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值R=90Ω的定值电阻连接。电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。 (1)求线圈中感应电动势的最大值Em； (2)从线圈平面与磁场方向平行位置开始计时，写出线圈中感应电流i随时间t变 化的关系式； (3)求线圈转动过程中，电阻R上的发热功率P。 18．（24-25高二下·江苏扬州·期中）共享单车内小型发电机发电原理可简化为图乙所示，矩形线圈abcd的面积为，共有N＝50匝，线圈处于磁感应强度大小为B＝4T的匀强磁场中，线圈总电阻r＝5Ω，外电阻R＝15Ω，不计交流电流表的内阻。在外力作用下线圈以角速度ω＝10rad/s绕轴OO＇匀速转动时，求： (1)线圈转动过程中产生感应电动势的最大值； (2)线圈从图示位置转过90°的过程中通过电阻R的电荷量； (3)线圈转一圈的过程中，电阻R上产生的焦耳热。 19．（24-25高二下·山东威海·期中）如图所示，线圈的面积是0.05m²，共有100匝；线圈电阻为2Ω，外接电阻R=8Ω，匀强磁场的磁感应强度为，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时，若从图中位置开始计时，求： (1)线圈转过s时，电动势的瞬时值多大； (2)线圈每转过一周，R产生的热量。 四、填空题 20．（24-25高二下·上海·期中）如图甲为小型交流发电机的原理图，发电机的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，从时刻开始，通过矩形线圈的磁通量随时间变化的规律如图乙所示，已知线圈的匝数，线圈的电阻，定值电阻，电压表为理想交流电表，则线圈转动的周期为__________s，电压表的示数为__________V。 21．（24-25高二下·福建泉州·期中）家用电子调光灯的调光原理是用电子线路将输入的正弦式交流电压的波形截去一部分来实现调节电压，从而调节灯光的亮度。某电子调光灯经调整后的电压波形如图所示，则电压有效值为______V。若将此电压加在阻值的电热丝两端，功率为______W。 地 城 考点03 理想变压器的电压、电流、功率关系 一、单选题 1．（24-25高二下·江苏南京·期中）如图，理想变压器原、副线圈匝数之比为，原线圈与定值电阻串联后，接入的理想交流电源。副线圈电路中负载电阻为可变电阻。下列说法中正确的是（　　） A．电源输出电压为8V，频率为20Hz B．当时，变压器输出功率最大 C．当时，变压器输出功率为8W D．当时，电源输出功率为4W 2．（24-25高二下·江苏常州·期中）街头某变压器原理结构如图所示，下列说法正确的是（　　） A．该变压器是升压变压器 B．变压器工作原理是自感现象 C．原线圈导线比副线圈更细（线圈材质相同） D．为减小“铁芯”涡流影响，用陶瓷材质替换更好 3．（24-25高二下·广西河池·期中）如图为某小型电站的电能输送示意图，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电，已知输电线的总电阻，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4:1，副线圈与用电器R0组成闭合电路。若T1、T2均为理想变压器，T2的副线圈两端电压的变化规律如图乙所示，当用电器电阻时（　　） A．降压变压器原线圈电流的有效值为80A B．升压变压器的输入功率为4650W C．发电机中的电流变化频率为60Hz D．若用电器阻值增大，则输电线上损失的电功率增大 4．（24-25高二下·广东湛江·期中）如图所示，理想变压器原线圈匝数为匝，两个副线圈匝数分别为匝和匝，是“6V，2W”的灯泡，是“12V，4W”的灯泡，当原线圈接正弦式交变电流时，两灯泡均正常发光，那么原线圈中的电流为（　　） A． B． C． D． 5．（24-25高二下·安徽·期中）如图所示，小型发电机线圈共有N匝，线圈电阻不计，发电机通过旋转磁极发电，旋转方向如图所示，旋转的角速度为ω，通过线圈的最大磁通量为Φm，理想变压器的原、副线圈的匝数比为k，电流表和电压表均为理想电表，定值电阻的阻值为R0，R为滑动变阻器，下列判断正确的是（　　） A．从图示位置磁极转过90°过程中，线圈ab段中的电流方向从a到b B．电压表的示数为 C．磁极在图示位置时电流表的示数为零 D．将滑动变阻器的滑片向下移，电压表和电流表的示数均减小 6．（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 7．（24-25高二下·广西南宁·期中）如图所示，一个发电系统的输出电压恒为，输送功率为。通过理想变压器向远处输电，所用输电线的总电阻为，升压变压器原、副线圈匝数比为，下列说法正确的是（　　） A．升压变压器副线圈两端的电压为 B．输电线损失的电压为 C．用户得到的功率为 D．降压变压器的输入电压为 8．（24-25高二下·河南新乡·期中）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 9．（24-25高二下·河北保定·期中）如图所示，在原线圈两端加上有效值恒为U0的交流电压，变压器原、副线圈的电压有效值分别为、，电流有效值分别为、，两输电线上的定值电阻分别为R1、R2，当滑动变阻器滑片P向下移时（　　） A．变大；变大 B．变大；变小 C．变小；变小 D．变小；变大 10．（24-25高二下·四川成都·期中）如图，发电机的输出功率为P=100kW，输出电压恒为U=250V，经理想变压器升压后向用户输电，在用户端再利用理想变压器将电压降为。已知输电线总电阻为R=8Ω，输电线上损失的功率为。下列说法正确的是（　　） A．用户端得到的功率为95kW B．输电线上的电流为625A C．升压变压器原、副线圈的匝数比为1：20 D．当用户端增加用电器时，输电线上损失的功率会减小 二、多选题 11．（24-25高二下·广东东莞·期中）如图为理想的自耦变压器，其中为变压器上的滑动触头，为滑动变阻器上的滑片，若输入电压一定，则（　　） A．不动，向下滑动时，不变 B．不动，顺时针转动一个小角度时，和的比值增大 C．不动，顺时针转动一个小角度时，电流表读数在增大 D．顺时针转动一个小角度，同时向下滑动时，小灯泡的亮度可以不变 12．（24-25高二下·山东德州·期中）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 13．（24-25高二下·四川广安·期中）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． 14．（24-25高二下·河南驻马店·期中）如图所示，某小型水电站发电机的输出功率为，输出电压为，向距离较远的用户供电，为了减少电能损失，使用高压输电，最后用户得到220V、的电力，下列说法正确的是（　　） A．升压变压器原、副线圈的电流之比 B．输电线的总电阻 C．降压变压器原、副线圈的匝数比 D．输电线的总电阻上的电压是 15．（24-25高二下·河北保定·期中）如图所示为远距离输电示意图，发电厂输出电压，输出功率，两个理想变压器的匝数比分别为、，输电线总电阻。则下列说法正确的是（　　） A． B．电阻两端的电压为 C．电阻损耗的功率为 D．用户端的电功率为 三、实验题 16．（24-25高二下·江苏扬州·期中）某学习小组欲探究变压器线圈两端电压与匝数的关系，提供的实验器材有：学生电源、可拆变压器、交流电压表、若干导线。图甲为变压器实物图，在原线圈两端加上电压，用电压表分别测量原、副线圈两端的电压。请回答下列问题： (1)观察甲图中变压器的横梁，它的结构和材料是 A．硬塑料片叠成 B．绝缘的硅钢片叠成 C．质地坚硬的大理石 D．长方形铁块 (2)原线圈两端应与图乙中的__________（填“a、b”或“c、d”）连接 (3)小宁同学将原线圈0、4接线柱与图乙中的a、b端相连，选择开关置于6V；电压表与副线圈0、8接线柱相连，则稳定后电压表的示数为 A．48.0V B．24.0V C．12.0V D．0 (4)小宣同学选择匝和匝两组线圈进行实验，正确接线后原线圈（匝）两端的输入电压为8V，与副线圈相连的电压表指针位置如图丙所示，则电压读数为__________V (5)小宣同学用电压表测得线圈两端电压记为，通过计算得出的记为，多次实验都发现明显小于，且相对误差接近20%，因此小宣同学认为变压器电压之比不等于线圈匝数之比。你是否同意他的观点？请简要说明理由。 __________________________________________________________________________________________。 四、解答题 17．（24-25高二下·四川遂宁·期中）利用一座小型水电站为某村庄供电，该水电站到用户之间需要进行远距离输电，输电示意图如图所示。已知发电机线圈abcd的匝数匝，面积，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度，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低至220V后供用户使用，输电导线的总电阻。为了检测输电电路输送的功率，在输电线路起始端接入I、II两个互感器，已知电压互感器原、副线圈的匝数比为，电流互感器原、副线圈的匝数比为，电压表的示数为120V，电流表的示数为2.0A，所有变压器及互感器均可视为理想变压器。求： (1)输电线路升压变压器的输出功率； (2)降压变压器原、副线圈的匝数比； (3)规定ab边中电流由为正方向，线圈从图示位置沿顺时针转动30º时开始计时，写出线圈产生的电动势瞬时值表达式。 18．（24-25高二下·海南省直辖县级单位·期中）如图，发电机的矩形线圈长为2L、宽为L，匝数为N，放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中．理想变压器的原、副线圈匝数分别为n0（未知）、n1和n2，两个副线圈分别接有电阻R1和R2。当发电机线圈以角速度匀速转动时，理想电流表读数为I。不计线圈电阻，求： (1)电阻R2两端的电压； (2)n0与n1的比值。 19．（24-25高二下·江苏南京·期中）图甲和图乙所示是手动式手电筒内振动式发电机的两个截面图，半径为0.02m、匝数为200的线圈a，所在位置的磁感应强度。线圈a接原副线圈匝数比为2∶1的理想变压器，给两个额定电流均为0.2A的灯泡供电。推动手柄使线圈a沿轴线往复运动，线圈a中电动势随时间按正弦规律变化，如图丙所示。线圈a及导线电阻不计。求： (1)图丙中电动势的表达式； (2)若手动发电的效率为10%，两灯泡正常发光，手动做功的功率； (3)线圈a往复运动过程中的最大速度。 五、填空题 20．（24-25高二下·上海·期中）图甲是一款手机无线充电接收器，将其插入原本没有无线充电功能的手机的接口，并贴于手机背部，再将手机放在无线充电器上即可实现无线充电。其工作原理如图乙所示，其中送电线圈和受电线圈匝数比，两个线圈中所接电阻的阻值均为R。当ab间接上220V的正弦交变电源后，受电线圈中产生电流给手机充电；充电时，受电线圈中的电流为2A。若把装置线圈视为理想变压器、手机充电时，送电线圈中电流为__________A，送电线圈和受电线圈线路上所接电阻R的电功率比为__________。 21．（24-25高二下·福建三明·期中）如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为5：1，原线圈接入一电压为 的交流电源，副线圈接一个R=11Ω的负载电阻，若 则： (1)副线圈中电压表的读数为_________V； (2)原线圈中电流表的读数为_________A； (3)原线圈中的输入功率为___________W。 试卷第1页，共3页 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $