内容正文:
抢分猜押10 物理浙江卷(选择题:交变电流四值 变压器 远距离输电)
重难解读
1、理解交变电路中的四值问题分析
2、变压器的基本关系和动态分析
命题预测
1. 交变电流四值:四值用途判断大概率结合图像:给正弦 / 方波,判断有效值、电荷量
2. 变压器:动态电路分析:滑动变阻器滑片移动 → 判断电流功率变化,多副线圈模型:考功率守恒,不考复杂计算,可能结合二极管、整流电路考有效值
3. 远距离输电:以定性判断为主:升压→电压升高→电流减小→损耗减小。极少考复杂计算,重在理解高压输电目的
1.(2026·浙江杭州·二模)如图所示,一个匝数N=100、横截面积S1=0.02m2、电阻不计的圆形导体线圈,线圈内存在垂直线圈平面的匀强磁场区域,面积S2=0.01m2。电路中灯L1、L2的电阻均为R=6Ω,L2与直流电阻为6Ω的自感线圈L串联。线圈内的磁感应强度B随时间t变化的规律为,则( )
A.所产生的感应电流的频率为100Hz
B.线圈产生的感应电动势的有效值为6V
C.线圈中的感应电流的有效值为3A
D.灯L2的功率为灯L1的倍
2.(2025·浙江·一模)如图,一理想降压变压器输入端接电压为U1的交流电,输出端给用户供电,用户得到的电压为U2,输出端输电线的电阻可等效为R。该变压器原、副线圈的匝数分别为n1和n2。下列说法正确的是( )
A.
B.用户的功率增加时,U2不变
C.用户的功率增加时,原线圈的电流也增大
D.电路老化导致R增大,可适当增大n1来维持用户的电压
3.(2025·浙江·一模)某风力发电机的原理如图,发电机的线圈固定,磁体在叶片驱动下绕线圈对称轴转动,磁体间的磁场为匀强磁场,磁感应强度的大小为0.2T,线圈的匝数为100匝、面积为0.5m2,不计线圈的电阻,磁体转动的角速度为rad/s。发电机产生的交变电流经过变压器升压后向远处输电,升压变压器原、副线圈的匝数比为1:8,输电线总电阻为8Ω,输电线上损失的功率为5kW,在用户端用降压变压器把电压降为220V。假设两个变压器均是理想变压器,下列说法正确的是( )
A.当磁场与线圈所在平面垂直时,发电机感应电动势最大
B.发电机输出电压为45V
C.用户的功率为85kW
D.降压变压器原、副线圈的匝数比为180:11
4.(2025·浙江·模拟预测)如图所示,匀质正方形导线框ABCD的各边中点是、、、,线框在匀强磁场中绕HF匀速旋转,则下列两点间可以产生正弦式交变电压的是( )
A.HF B.AB C.AC D.EG
5.(2025·浙江绍兴·一模)如图所示为输电电路图,输电线路中的电流是I,用户端的电压是U,两条导线的总电阻是r,下列说法正确的是( )
A.输电线路损失功率为
B.用户得到的功率为
C.当用户电功率增加,则输电线路的损失会减小
D.为降低输电线路中的损耗,要提高输电电压,减小输电电流
6.(2025·浙江温州·一模)如图甲所示为乐清湾农光互补、渔光互补光伏电力项目。该项目以U0=220kV高压输出,通过本地的变电站网络逐级降压配送。图乙是首次降压的变压器示意图,通往居民区的输出电压为U1=110kV,通往工业区的输出电压为U2=55kV。已知工业区耗电功率是居民区的10倍,变压器可视为理想变压器,初级线圈匝数为n0,电流为I0;居民区次级线圈匝数为n1,电流为I1;工业区次级线圈匝数为n2,电流为I2。则( )
A. B.I0:I1=11:2
C.I1:I2=1:2 D.I1:I2=11:40
7.(2025·浙江·一模)电动汽车制动过程中可以控制电机转为发电模式,在制动时将汽车的部分机械能转换为电能,储存在储能装置中,实现能量回收。降低能耗。用作能量回收的交流发电机可简化为如图所示模型,线框可绕转轴转动,线框转轴与磁场垂直,且线框的转速与车轮的转速相同。则汽车在减速过程中,能量回收的瞬时功率随时间的关系可能正确的是( )
A. B.
C. D.
8.(2025·浙江·一模)如图所示为某发电系统和供电系统,两磁体间的磁场视为匀强磁场,磁感应强度大小为B。匝数为N、面积为S的矩形线圈ABCD绕垂直于磁场的轴以角速度ω匀速转动,线圈两端通过电刷E、F与理想变压器的原线圈相连,副线圈接有负载电阻。维持线圈ABCD以角速度ω匀速转动的外力做功的平均功率为P。图示位置时,线圈平面与磁场方向恰好垂直,线圈电阻不计,下列说法正确的是( )
A.图示位置时,矩形线圈中的电流变化最慢
B.图示位置时,电压表的示数为
C.图示位置时,穿过矩形线圈的磁通量为NBS
D.减小,P减小
9.(2025·浙江·一模)如图所示,理想交流电流表、,定值电阻、,热敏电阻(其电阻值随温度升高而降低),分别接在理想变压器的原、副线圈上,为正弦交流电压源,其电压保持不变。若该电路所处环境温度上升,下列说法正确的是( )
A.电流表、的示数均增大
B.原、副线圈端、保持不变
C.热敏电阻两端电压一定增大
D.理想变压器原线圈的输入功率一定增大
10.(2025·浙江·一模)如图所示,发电机矩形线框匝数为,面积为,线框所处磁场可视为匀强磁场,磁感应强度大小为,线框从图示位置开始绕垂直于磁场的轴以恒定的角速度沿逆时针方向转动,转动周期为,线框输出端接有换向器。定值电阻、,理想变压器原副线圈的匝数比为,忽略线框以及导线的电阻。下列说法正确的是( )
A.安装了换向器,变压器副线圈没有电压
B.线框转动一圈过程中,通过的电量为
C.在和时间内,流过的电流方向相反
D.发电机的输出功率为
11.(2025·浙江温州·一模)如图甲所示,理想变压器原副线圈匝数比,原线圈连接定值电阻,副线圈连接阻值足够大的滑动变阻器端输入如图乙所示的正弦式交流电。将滑动变阻器的滑片从端缓慢向下滑动,则( )
A.间交变电压的有效值为
B.消耗的功率先增大后减小
C.滑动变阻器消耗的最大功率为
D.两端电压减小
12.(2025·浙江嘉兴·一模)如图甲所示为某同学设计的全波整流电路图,其中B为理想变压器,a、b分别为副线圈的上下两端口,两只相同二极管的负极都通过负载电阻R与变压器副线圈抽头o连接,ao与ob间的匝数比为2:1,当ao间电压uao随时间变化为图乙所示时,ob间电压uob和cd间电压ucd随时间变化图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
13.(2025·浙江金华·一模)如图,矩形线框切割磁感线产生交流电压,它的匝数、电阻,将其接在理想变压器的原线圈上。“220V 22W”的灯泡L正常发光,内阻为的电风扇M正常工作,电流表A的示数为0.3A。导线电阻不计,电压表和电流表均为理想电表,不计灯泡电阻的变化,矩形线框最大电流不能超过20A。以下描述正确的是( )
A.矩形线框转动时最大磁通量为
B.当线圈从图示位置经过时,理想电压表示数为22V
C.原、副线圈上的电流比
D.若将电风扇换成另一只与L完全相同的小灯泡,则电流表的示数变大
14.(2025·浙江湖州·一模)高铁运行中供给动力车厢线路的结构原理如图所示。通过牵引变电所的理想变压器把电压U1降到U2,动力车厢内的理想变压器再将U3降到U4后,为动力系统提供电能。两个理想变压器两端的匝数、电压和电流如图所示,输电线路电阻的阻值为r,则( )
A. B.
C. D.输入动力系统的功率为
15.(2025·浙江宁波·模拟预测)“西电东送”是我国实现经济跨区域可持续快速发展的重要保证,如图为模拟远距离高压输电示意图。已知升压变压器原、副线圈两端的电压分别为和,降压变压器原、副线圈两端的电压分别为和。在输电线路的起始端接入两个互感器,两个互感器原、副线圈的匝数比分别为降压变压器和,各互感器和电表均为理想状态,则下列说法正确的是( )
A.电压互感器电压值为
B.若电压表的示数为100V,电流表的示数为5A,则输电线路损耗功率为300kW
C.若保持发电机输出电压和输送功率不变,仅将滑片Q下移,则输电线损耗功率增大
D.发电机输出电压一定,增加用户数,为维持用户电压不变,可将滑片Q下移
16.(2025·浙江杭州·二模)如图所示,半径为L的圆环放置在光滑水平地面上,圆环上固定、、、四根长均为L,阻值均为r且夹角互为90°的金属棒,以圆环圆心O为原点建立直角坐标系,在第二象限圆环内部存在方向垂直水平面向下的磁场,沿半径各点磁感应强度(θ为与x轴负方向夹角),圆心O与环面分别通过电刷E、F与阻值为r的电阻R相连,其它电阻均不计。在外力作用下,圆环以角速度绕O点沿顺时针方向匀速转动。以进入磁场开始计时,则下列说法正确的是( )
A.通过电阻R的电流方向始终为
B.当棒转动至时,感应电动势
C.圆环转动一周的过程中,感应电动势有效值为
D.圆环转动一周的过程中,外力做的功
17.(2025·浙江嘉兴·三模)某自行车所装车灯发电机如图甲所示,其结构见图乙。绕有线圈的匚形铁芯开口处装有磁铁,车轮转动时带动与其接触的摩擦轮转动,摩擦轮又通过传动轴带动磁铁一起转动,从而使铁芯中磁通量发生变化。线圈两端、作为发电机输出端,通过导线与灯泡相连。假设车轮转动时,摩擦轮与轮胎间不打滑,则( )
A.磁铁从图示位置匀速转过的过程中,通过的电流方向为
B.磁铁从图示位置匀速转过的过程中,中的电流逐渐变小
C.车轮转速加倍时中的电流也加倍
D.自行车匀加速行驶时发电机输出电压随时间变化关系大致如图丙所示
18.(2025·浙江·模拟预测)空间中存在竖直方向的匀强磁场,磁场中有一单匝矩形金属线框。情况一:将线框固定在水平面中,取竖直向下为正方向,穿过线框的磁通量随时间的变化情况如图甲所示。情况二:线框绕其中心轴以某一角速度转动,穿过线框的磁通量随时间的变化情况如图乙所示,则( )
A.图甲情况中时刻线框中无电流
B.图甲情况下内线框内电流方向不变
C.两种情况下线框产生的感应电流最大值之比为
D.两种情况下线框产生焦耳热的功率之比为
19.(2025·浙江·模拟预测)如图(a)所示是一种振动发电装置,它有一个套在辐向形永久磁铁槽中的半径为0.2m、匝数为30的线圈,磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布,其右视图如图(b)。线圈所在位置磁感应强度的大小均为0.1T,线圈的电阻为,线圈两端接有阻值为的小灯泡L,小灯泡电阻视为不变,其他电阻均不计。外力推动线圈框架的端,使线圈沿轴线做往复运动。当线圈速度随时间的变化规律分别如图(c),图(d)(取向右为正,图(c)中速度按正弦规律变化)所示时,下列说法正确的是( )
A.两种情况下小灯泡亮度不同
B.线圈按图(d)情况运动产生的电动势恒定不变
C.线圈按图(c)情况运动产生的电动势为
D.线圈按图(c)情况运动时灯泡两端的电压有效值为
20.(2025·浙江·模拟预测)在如图所示的电路中,均为理想电流表,D为理想二极管,是滑动变阻器.已知理想变压器原副线圈匝数比为,定值电阻,.为变压器供电的是一小型发电机,其示意图如图乙,发电机输出电压u随时间t按正弦规律变化如图丙所示.则以下结论正确的是( )
A.时,穿过线圈的磁通量为零
B.电流表的示数为
C.电流表的示数为
D.滑动变阻器的滑片向上滑动时,电流表的示数将变小
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抢分猜押10 物理浙江卷(选择题:交变电流四值 变压器 远距离输电)
重难解读
1、理解交变电路中的四值问题分析
2、变压器的基本关系和动态分析
命题预测
1. 交变电流四值:四值用途判断大概率结合图像:给正弦 / 方波,判断有效值、电荷量
2. 变压器:动态电路分析:滑动变阻器滑片移动 → 判断电流功率变化,多副线圈模型:考功率守恒,不考复杂计算,可能结合二极管、整流电路考有效值
3. 远距离输电:以定性判断为主:升压→电压升高→电流减小→损耗减小。极少考复杂计算,重在理解高压输电目的
1.(2026·浙江杭州·二模)如图所示,一个匝数N=100、横截面积S1=0.02m2、电阻不计的圆形导体线圈,线圈内存在垂直线圈平面的匀强磁场区域,面积S2=0.01m2。电路中灯L1、L2的电阻均为R=6Ω,L2与直流电阻为6Ω的自感线圈L串联。线圈内的磁感应强度B随时间t变化的规律为,则( )
A.所产生的感应电流的频率为100Hz
B.线圈产生的感应电动势的有效值为6V
C.线圈中的感应电流的有效值为3A
D.灯L2的功率为灯L1的倍
【答案】B
【详解】A.由题意可知,则磁场变化的频率,A错误;
B.其感应电动势的最大值为,所以电动势的有效值,B正确;
CD.灯中的电流
灯中的电流由于电感对交流电有阻碍作用,所以电流小于0.5A,所以线圈中的电流值小于1.5A,根据可知,灯的功率小于灯的,CD错误。
故选B。
2.(2025·浙江·一模)如图,一理想降压变压器输入端接电压为U1的交流电,输出端给用户供电,用户得到的电压为U2,输出端输电线的电阻可等效为R。该变压器原、副线圈的匝数分别为n1和n2。下列说法正确的是( )
A.
B.用户的功率增加时,U2不变
C.用户的功率增加时,原线圈的电流也增大
D.电路老化导致R增大,可适当增大n1来维持用户的电压
【答案】C
【详解】A.设副线圈两端电压为,根据理想变压器电压规律
在副线圈中,故A错误;
BC.根据理想变压器电压规律,当用户的功率增加时,可知副线圈两端的输出功率增大,但降压变压器输入端接电压不变,线圈匝数不变,故副线圈两端电压不变,副线圈两端的输出功率
可知,副线圈中的电流增大,输出端输电线的电阻两端的电压
输出端输电线的电阻两端的功率
输出端输电线的电阻两端的电压增大,副线圈中
可知减小,由上述分析可知,副线圈中的电流增大,设原线圈中的电流为,根据理想变压器电流规律
可知原线圈中的电流增大,故B错误,C正确;
D.电路老化导致R增大,在副线圈中,
要维持用户的电压不变,需要增大副线圈两端电压,根据理想变压器电压规律
为维持用户的电压,需要减小,故D错误。
故选C。
3.(2025·浙江·一模)某风力发电机的原理如图,发电机的线圈固定,磁体在叶片驱动下绕线圈对称轴转动,磁体间的磁场为匀强磁场,磁感应强度的大小为0.2T,线圈的匝数为100匝、面积为0.5m2,不计线圈的电阻,磁体转动的角速度为rad/s。发电机产生的交变电流经过变压器升压后向远处输电,升压变压器原、副线圈的匝数比为1:8,输电线总电阻为8Ω,输电线上损失的功率为5kW,在用户端用降压变压器把电压降为220V。假设两个变压器均是理想变压器,下列说法正确的是( )
A.当磁场与线圈所在平面垂直时,发电机感应电动势最大
B.发电机输出电压为45V
C.用户的功率为85kW
D.降压变压器原、副线圈的匝数比为180:11
【答案】C
【详解】A.当磁场与线圈所在平面垂直时,穿过线圈的磁通量最大,磁通量变化率为零,感应电动势为零,故A错误;
B.发电机输出电压的最大值为
发电机输出电压的有效值为,故B错误;
CD.输电线上损失的功率为
代入数据解得
对升压变压器,有,,,
对输电回路,有
对降压变压器,有,
联立解得,
故C正确,D错误。
故选C。
4.(2025·浙江·模拟预测)如图所示,匀质正方形导线框ABCD的各边中点是、、、,线框在匀强磁场中绕HF匀速旋转,则下列两点间可以产生正弦式交变电压的是( )
A.HF B.AB C.AC D.EG
【答案】B
【详解】设线框的感应电动势有效值为,总电阻为,感应电流为有效值,则有
B.线框转动过程中,只有AB、CD两边切割磁感线,即这两条边相当于两个电动势的电源,电流流过AB因为AB是电源,电势升高,因为AB有电阻,电势降低
因此AB间的电压有效值为
为正弦式电压,故B正确;
ACD.电流流过HF(或AC、EG),同理,因为电源电势升高,但由于电阻,电势降低
因此HF、AC、EG两端电压恒为0,不是正弦式电压,故ACD错误。
故选B。
5.(2025·浙江绍兴·一模)如图所示为输电电路图,输电线路中的电流是I,用户端的电压是U,两条导线的总电阻是r,下列说法正确的是( )
A.输电线路损失功率为
B.用户得到的功率为
C.当用户电功率增加,则输电线路的损失会减小
D.为降低输电线路中的损耗,要提高输电电压,减小输电电流
【答案】D
【详解】A.输电线路损失功率为,故A错误;
B.用户得到的功率为,故B错误;
C.当用户电功率增加,由于用户电压不变,故输电电流I增大,根据
可知,输电线路的损失会增大,故C错误;
D.根据可知,为降低输电线路中的损耗,需减小输电电流,由于发电厂输出功率不变,所以应该提高输电电压,故D正确。
故选D。
6.(2025·浙江温州·一模)如图甲所示为乐清湾农光互补、渔光互补光伏电力项目。该项目以U0=220kV高压输出,通过本地的变电站网络逐级降压配送。图乙是首次降压的变压器示意图,通往居民区的输出电压为U1=110kV,通往工业区的输出电压为U2=55kV。已知工业区耗电功率是居民区的10倍,变压器可视为理想变压器,初级线圈匝数为n0,电流为I0;居民区次级线圈匝数为n1,电流为I1;工业区次级线圈匝数为n2,电流为I2。则( )
A. B.I0:I1=11:2
C.I1:I2=1:2 D.I1:I2=11:40
【答案】B
【详解】A.根据理想变压器的原理
解得,故A错误;
BCD.由于理想变压器输入功率等于输出功率,则有
结合题意可知
代入数据解得,,故B正确,CD错误。
故选B。
7.(2025·浙江·一模)电动汽车制动过程中可以控制电机转为发电模式,在制动时将汽车的部分机械能转换为电能,储存在储能装置中,实现能量回收。降低能耗。用作能量回收的交流发电机可简化为如图所示模型,线框可绕转轴转动,线框转轴与磁场垂直,且线框的转速与车轮的转速相同。则汽车在减速过程中,能量回收的瞬时功率随时间的关系可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】A.一个周期内线框旋转切割的感应电动势最大值为,由于汽车减速,线框旋转的角速度逐渐减小,电动势最大值逐渐减小,故能量回收瞬时功率的最大值也逐渐减小,故A错误;
BCD.由于角速度逐渐减小,故电动势变化的周期变大,能量回收瞬时功率的周期也变大,故BC错误,D正确。
故选D。
8.(2025·浙江·一模)如图所示为某发电系统和供电系统,两磁体间的磁场视为匀强磁场,磁感应强度大小为B。匝数为N、面积为S的矩形线圈ABCD绕垂直于磁场的轴以角速度ω匀速转动,线圈两端通过电刷E、F与理想变压器的原线圈相连,副线圈接有负载电阻。维持线圈ABCD以角速度ω匀速转动的外力做功的平均功率为P。图示位置时,线圈平面与磁场方向恰好垂直,线圈电阻不计,下列说法正确的是( )
A.图示位置时,矩形线圈中的电流变化最慢
B.图示位置时,电压表的示数为
C.图示位置时,穿过矩形线圈的磁通量为NBS
D.减小,P减小
【答案】B
【详解】A.图示位置为中性面,线圈中的电流变化最快,故A错误;
B.电压表示数为有效值,即,B正确;
C.图示位置时穿过线圈的磁通量为,故C错误;
D.根据可知,减小,P增加,故D错误。
故选B。
9.(2025·浙江·一模)如图所示,理想交流电流表、,定值电阻、,热敏电阻(其电阻值随温度升高而降低),分别接在理想变压器的原、副线圈上,为正弦交流电压源,其电压保持不变。若该电路所处环境温度上升,下列说法正确的是( )
A.电流表、的示数均增大
B.原、副线圈端、保持不变
C.热敏电阻两端电压一定增大
D.理想变压器原线圈的输入功率一定增大
【答案】A
【详解】A.将变压器与负载等效为一个电阻,则有
环境温度上升时,热敏电阻R阻值减小,等效电阻减小,由于
可知,电流表的示数增大,根据电流匝数关系有
可知,电流表的示数增大,故A正确;
B.结合上述有
由于回路电流增大,则减小,根据电压匝数关系有
可知,减小,故B错误;
C.根据
由于减小,增大,则热敏电阻两端的电压会减小,故C错误;
D.理想变压器原线圈的输入功率
结合上述有
根据数学对勾函数规律可知,当时,变压器输入功率达到最大值,由于与阻值大小关系不确定,则当环境温度上升时,热敏电阻R阻值减小,等效电阻减小,变压器输入功率可能增大,也可能先增大后减小,还可能一直减小,故D错误;
故选A。
10.(2025·浙江·一模)如图所示,发电机矩形线框匝数为,面积为,线框所处磁场可视为匀强磁场,磁感应强度大小为,线框从图示位置开始绕垂直于磁场的轴以恒定的角速度沿逆时针方向转动,转动周期为,线框输出端接有换向器。定值电阻、,理想变压器原副线圈的匝数比为,忽略线框以及导线的电阻。下列说法正确的是( )
A.安装了换向器,变压器副线圈没有电压
B.线框转动一圈过程中,通过的电量为
C.在和时间内,流过的电流方向相反
D.发电机的输出功率为
【答案】B
【详解】A.变压器中只要有电流的变化就能实现变压,即变压器副线圈有电压,故A错误;
B.设原线圈等效电阻为,则有
因为
联立可得
则原线圈总电阻
由于存在换向器,转动一圈过程,通过线框的电荷量为
由于
则二者电流比
故二者电荷量之比
故通过的电量为,故B正确;
C.由于存在换向器,则流过的电流方向始终不变,故C错误;
D.线圈转动产生的感应电动势有效值
发电机的输出功率为,故D错误。
故选B。
11.(2025·浙江温州·一模)如图甲所示,理想变压器原副线圈匝数比,原线圈连接定值电阻,副线圈连接阻值足够大的滑动变阻器端输入如图乙所示的正弦式交流电。将滑动变阻器的滑片从端缓慢向下滑动,则( )
A.间交变电压的有效值为
B.消耗的功率先增大后减小
C.滑动变阻器消耗的最大功率为
D.两端电压减小
【答案】C
【详解】A.由图可知间交变电压的最大值为,则有效值为V,故A错误;
BCD.将理想变压器与滑动变阻器整体等效为一个电阻,有
则
滑动变阻器滑片缓慢向b端滑动,R增大,等效电阻阻值增大,故电流减小
根据
可知,消耗的功率减小;
由闭合电路欧姆定律,可知
则原线圈电压增大,根据可知,副线圈电压即两端电压增大;
根据
可知当时,等效电阻消耗的功率最大,则滑动变阻器消耗的功率最大,解得W,故BD错误,C正确。
故选C。
12.(2025·浙江嘉兴·一模)如图甲所示为某同学设计的全波整流电路图,其中B为理想变压器,a、b分别为副线圈的上下两端口,两只相同二极管的负极都通过负载电阻R与变压器副线圈抽头o连接,ao与ob间的匝数比为2:1,当ao间电压uao随时间变化为图乙所示时,ob间电压uob和cd间电压ucd随时间变化图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】AB.根据二极管的单向导电性,结合电路可知,在时间内Uao为正,最大值为2U,则Uob也为正,因ao与ob间的匝数比为2:1,可知Uob最大值为U;AB错误;
CD.在时间内,二极管D1导通,D2截止,则Ucd为正,最大值为2U;在时间内,二极管D1截止,D2导通,则Ucd也为正,最大值为U;则C正确,D错误。
故选C。
13.(2025·浙江金华·一模)如图,矩形线框切割磁感线产生交流电压,它的匝数、电阻,将其接在理想变压器的原线圈上。“220V 22W”的灯泡L正常发光,内阻为的电风扇M正常工作,电流表A的示数为0.3A。导线电阻不计,电压表和电流表均为理想电表,不计灯泡电阻的变化,矩形线框最大电流不能超过20A。以下描述正确的是( )
A.矩形线框转动时最大磁通量为
B.当线圈从图示位置经过时,理想电压表示数为22V
C.原、副线圈上的电流比
D.若将电风扇换成另一只与L完全相同的小灯泡,则电流表的示数变大
【答案】B
【详解】A.根据变压器磁通量变化与电压计算有
解得,故A错误;
BC.原、副线圈的匝数比可得
又有
由闭合电路欧姆定律,可得
联立解得
则,故B正确,C错误;
D.若将电风扇换成另一只与L完全相同的小灯泡,则L与小灯泡并联,副线圈上总电阻变为
原、副线圈的电流比有
解得
电流表示数减小,故D错误。
故选B。
14.(2025·浙江湖州·一模)高铁运行中供给动力车厢线路的结构原理如图所示。通过牵引变电所的理想变压器把电压U1降到U2,动力车厢内的理想变压器再将U3降到U4后,为动力系统提供电能。两个理想变压器两端的匝数、电压和电流如图所示,输电线路电阻的阻值为r,则( )
A. B.
C. D.输入动力系统的功率为
【答案】A
【详解】A.根据变压器电流与匝数关系有,
又因为
整理得,故A正确;
B.根据变压器电压与匝数关系有,
又因为
联立解得,故B错误;
C.输电线路电阻的阻值为,故C错误;
D.根据能量守恒,可知输入动力系统的功率为,故D错误。
故选A。
15.(2025·浙江宁波·模拟预测)“西电东送”是我国实现经济跨区域可持续快速发展的重要保证,如图为模拟远距离高压输电示意图。已知升压变压器原、副线圈两端的电压分别为和,降压变压器原、副线圈两端的电压分别为和。在输电线路的起始端接入两个互感器,两个互感器原、副线圈的匝数比分别为降压变压器和,各互感器和电表均为理想状态,则下列说法正确的是( )
A.电压互感器电压值为
B.若电压表的示数为100V,电流表的示数为5A,则输电线路损耗功率为300kW
C.若保持发电机输出电压和输送功率不变,仅将滑片Q下移,则输电线损耗功率增大
D.发电机输出电压一定,增加用户数,为维持用户电压不变,可将滑片Q下移
【答案】D
【详解】A.根据变压比可知
电压互感器电压值为,故A错误;
B.若电压表的示数为100V,电流表的示数为5A,输电线路上的输电电流为
输电线路损耗功率,因为输电线的电阻r未知,所以输电线路损耗的功率无法计算,故B错误;
C.若保持发电机输出电压U1和输送功率不变,仅将滑片Q下移,则升压变压器副线圈的匝数增多,根据变压比可知U2变大,根据P=UI可知,输电线路的电流减小,根据可知,输电线损耗的功率减小,故C错误;
D.各用户都是并联的,所以增加用户数,降压变压器副线圈电路的总电阻减小,则在降压变压器的原线圈电路中的等效电阻也减小,若升压变压器的匝数比不变,则升压变压器的输出电压不变,根据欧姆定律可知输电线路上的电流增大,则降压变压器的输入电压减小,相应的U4减小,所以为维持用户电压U4不变,可以提高升压变压器的输出电压,则可将滑片Q下移,增加升压变压器副线圈的匝数,故D正确。
故选D。
16.(2025·浙江杭州·二模)如图所示,半径为L的圆环放置在光滑水平地面上,圆环上固定、、、四根长均为L,阻值均为r且夹角互为90°的金属棒,以圆环圆心O为原点建立直角坐标系,在第二象限圆环内部存在方向垂直水平面向下的磁场,沿半径各点磁感应强度(θ为与x轴负方向夹角),圆心O与环面分别通过电刷E、F与阻值为r的电阻R相连,其它电阻均不计。在外力作用下,圆环以角速度绕O点沿顺时针方向匀速转动。以进入磁场开始计时,则下列说法正确的是( )
A.通过电阻R的电流方向始终为
B.当棒转动至时,感应电动势
C.圆环转动一周的过程中,感应电动势有效值为
D.圆环转动一周的过程中,外力做的功
【答案】AD
【详解】A.右手定则可知,通过电阻R的电流方向始终为 N → M,故A正确;
B.导体棒产生的电动势
可知当棒转动至时,电动势
故B错误;
C.根据
可知圆环转动一周的过程中,感应电动势有效值为
故C错误;
D.分析可知,整个电路总电阻为
圆环转动一周的过程中,根据能量守恒可知,外力做的功
联立解得功
故D正确。
故选 AD。
17.(2025·浙江嘉兴·三模)某自行车所装车灯发电机如图甲所示,其结构见图乙。绕有线圈的匚形铁芯开口处装有磁铁,车轮转动时带动与其接触的摩擦轮转动,摩擦轮又通过传动轴带动磁铁一起转动,从而使铁芯中磁通量发生变化。线圈两端、作为发电机输出端,通过导线与灯泡相连。假设车轮转动时,摩擦轮与轮胎间不打滑,则( )
A.磁铁从图示位置匀速转过的过程中,通过的电流方向为
B.磁铁从图示位置匀速转过的过程中,中的电流逐渐变小
C.车轮转速加倍时中的电流也加倍
D.自行车匀加速行驶时发电机输出电压随时间变化关系大致如图丙所示
【答案】AC
【详解】A.磁铁从图示位置匀速转过,根据楞次定律,通过线圈向下的原磁场磁通量减少,感应电流的磁场阻碍磁通量减少,用安培定则判断,通过的电流方向为,故A正确;
B.磁铁从图示位置匀速转过的过程中,通过线框磁通量变化率越来越大,当转时,通过铁芯的系统量为0,但是磁通量的变化率最大,因此此过程中的电流逐渐变大,故B错误;
C.车轮转速加倍,摩擦轮转速加倍,磁铁转动角速度加倍,磁通量变化率也加倍,则也加倍
由可知电流加倍,故C正确;
D.自行车匀加速行驶时,车轮转速持续增加,磁铁转动加快,周期变小,但图丙中电压周期不变,故D错误。
故选AC。
18.(2025·浙江·模拟预测)空间中存在竖直方向的匀强磁场,磁场中有一单匝矩形金属线框。情况一:将线框固定在水平面中,取竖直向下为正方向,穿过线框的磁通量随时间的变化情况如图甲所示。情况二:线框绕其中心轴以某一角速度转动,穿过线框的磁通量随时间的变化情况如图乙所示,则( )
A.图甲情况中时刻线框中无电流
B.图甲情况下内线框内电流方向不变
C.两种情况下线框产生的感应电流最大值之比为
D.两种情况下线框产生焦耳热的功率之比为
【答案】BC
【详解】A.图甲所示情况中,时,虽然穿过线框的磁通量为零,但由于磁通量均匀变化,即磁通量的变化率不等于0,且为一个恒定值,根据法拉第电磁感应定律可知,产生的感应电动势不等于0,即有感应电流,且感应电流大小与方向恒定,故A错误;
B.结合上述可知,图甲所示情况中感应电流方向不发生变化,故B正确;
C.令线框电阻为 R,结合上述可知,图甲所示情况产生的感应电流大小恒定为
图乙所示情况线框转动的角速度为
则其产生的感应电流最大值为
故两种情况下线框产生的感应电流最大值之比为,故C正确;
D.图乙所示情况电流的有效值为
两种情况下线框产生焦耳热的功率分别为,
结合上述可以解得两种情况下线框产生焦耳热的功率之比为,故D错误。
故选BC。
19.(2025·浙江·模拟预测)如图(a)所示是一种振动发电装置,它有一个套在辐向形永久磁铁槽中的半径为0.2m、匝数为30的线圈,磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布,其右视图如图(b)。线圈所在位置磁感应强度的大小均为0.1T,线圈的电阻为,线圈两端接有阻值为的小灯泡L,小灯泡电阻视为不变,其他电阻均不计。外力推动线圈框架的端,使线圈沿轴线做往复运动。当线圈速度随时间的变化规律分别如图(c),图(d)(取向右为正,图(c)中速度按正弦规律变化)所示时,下列说法正确的是( )
A.两种情况下小灯泡亮度不同
B.线圈按图(d)情况运动产生的电动势恒定不变
C.线圈按图(c)情况运动产生的电动势为
D.线圈按图(c)情况运动时灯泡两端的电压有效值为
【答案】AC
【详解】A.两种运动情况线圈速度变化不同,根据法拉第电磁感应定律可得
产生的感应电动势随时间的变化不同,感应电动势的有效值不同,小灯泡亮度不同,A正确。
B.因,图(d)中线圈的速度随时间一直发生变化,则感应电动势会发生变化,B错误。
CD.线圈按图(c)情况运动时,速度为
产生的电动势的瞬时值表达式为
电动势有效值
感应电流有效值为
则灯泡两端的电压为
C正确,D错误。
故选AC。
20.(2025·浙江·模拟预测)在如图所示的电路中,均为理想电流表,D为理想二极管,是滑动变阻器.已知理想变压器原副线圈匝数比为,定值电阻,.为变压器供电的是一小型发电机,其示意图如图乙,发电机输出电压u随时间t按正弦规律变化如图丙所示.则以下结论正确的是( )
A.时,穿过线圈的磁通量为零
B.电流表的示数为
C.电流表的示数为
D.滑动变阻器的滑片向上滑动时,电流表的示数将变小
【答案】BD
【详解】A.由图丙可知,发电机输出电动势在 t = 0.01 s 时正好为零,此时意味着线圈磁通量最大值, A 错误;
B.原线圈两端电压的有效值为
又根据理想变压器原来则有
解得
由欧姆定律可得电流表的示数为
B正确;
C.因为与理想二极管串联,导致正弦波形只有一半通过,则有
解得电流表的示数为
C错误;
D.滑动变阻器的滑片向上滑动,其接入电阻值变大,由于副线圈两端的电压不变,则副线圈总电流变小,根据可知,原线圈中电流减小,即电流表的示数变小,D正确。
故选BD。
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