专题03 交变电流与电磁波（专项训练）物理人教版高二下学期期中复习

专题三：交变电流与电磁波 目录 【知识梳理】····························································································1 知识点 1 交变电流“四值”及应用·························································1 知识点 2 理想变压器的分析与计算···········································································2 知识点 3 远距离输电问题······················3 知识点 4 电磁振荡的产生及能量变化···························································4 【方法技巧】····························································································5 方法技巧 1 等效电源法······················6 方法技巧 2 等效电阻法·····························································7 【巩固训练】····························································································8 【综合训练】····························································································10 【知识梳理】 知识点 1 交变电流“四值”及应用 温馨提示有效值的计算方法 (1)正弦式交变电流:E=,I=,U=。 (2)非正弦式交变电流:计算有效值时,要根据电流的热效应,即“一个周期”内“相同电阻”上产生“相同热量”,然后分段求和列式,求得有效值。 知识点 2理想变压器的分析与计算 1.三个基本关系 (1)P入=P出 (2) (3) 2.三个决定关系 (1)副线圈输出的功率决定原线圈输入的功率; (2)副线圈电流的变化决定原线圈电流的变化; (3)在匝数比一定的情况下,原线圈两端的电压决定副线圈两端的电压。 知识点 3远距离输电问题 (1)理清三个回路 (2)抓住两个联系 ①理想的升压变压器中线圈1(匝数为n1)和线圈2(匝数为n2)中各个量间的关系是,P1=P2。 ②理想的降压变压器中线圈3(匝数为n3)和线圈4(匝数为n4)中各个量间的关系是,P3=P4。 (3)掌握一个守恒 能量守恒关系:P1=P损+P3。 规律总结输电线路功率损失的四种计算方法 P损=P1-P4 P1为输送的功率,P4为用户得到的功率 P损=R线 I线为输电线路上的电流,R线为输电线路电阻 P损= ΔU为输电线路上损失的电压,不要与U2、U3相混 P损=ΔUI线 知识点 4 电磁振荡的产生及能量变化 1.振荡电流：大小和方向都做周期性迅速变化的电流。振荡电流实际上是指频率很高的交变电流。 2.振荡电路：产生振荡电流的电路。 3.LC振荡电路：由电感线圈L和电容C组成的最简单的振荡电路。 4.电磁振荡：在LC振荡电路中，电路的电流i、电容器极板上的电荷量q、电容器里的电场强度E、线圈里的磁感应强度B，都在周期性地变化。这种现象就是电磁振荡。 5.实际的LC振荡电路能量：任何电路都有电阻，电路中总会有一部分能量转化为内能，另外还会有一部分能量以电磁波的形式辐射出去。 说明：(1)阻尼振荡：振荡电路中的能量逐渐损耗，振荡电流的振幅逐渐减小，直到停止振荡。阻尼振荡电流随时间变化的图像如图(a)所示。 (2)无阻尼振荡：在电磁振荡中，如果没有能量损失，振荡将永远持续下去，振荡电流的振幅永远保持不变。无阻尼振荡中电流随时间变化的图像如图(b)所示。 知识点 5电磁振荡的周期和频率 1.周期：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间。 2.频率：电磁振荡完成周期性变化的次数与所用时间之比，数值上等于单位时间内完成的周期性变化的次数。 3.LC电路的周期和频率公式：T=2π，f=。 说明：(1)LC电路的周期、频率都由电路本身的特性(L和C的值)决定，与电容器极板上电荷量的多少、板间电压的高低、是否接入电路中等因素无关。 (2)电路中的电流i、线圈中的磁感应强度B、电容器极板间的电场强度E的变化周期就是LC电路的振荡周期T=2π，在一个周期内上述各量方向改变两次；电容器极板上所带的电荷量，其变化周期也是振荡周期T=2π；而电场能、磁场能变化周期是振荡周期的一半，即T'==π。 【方法技巧】 方法技巧 1 等效电源法 电源的输出功率与负载的关系如图所示,P出随R的增大先增大后减小,当R=r时达到最大,Pm=。P出<Pm时,一个P出对应两个阻值R1和R2,且R1R2=r2。求变化电阻的功率的最大值时可以利用等效思想,把除变化电阻之外的其他的定值电阻等效成电源的内阻。 例1　将一电源与电阻箱R、阻值为4 Ω的定值电阻R0连接成闭合回路,如图甲所示。测得电阻箱功率P与电阻箱读数R的关系如图乙所示,则下列说法正确的是(　　) A.电源内阻r=5 Ω B.电源电动势E=30 V C.定值电阻R0功率最大时,电阻箱R=1 Ω D.电阻箱功率P最大时,电源效率为90% 答案D 解析根据图乙,由电阻箱功率最大的条件可知,R=5 Ω时满足R=R0+r,可知电源内阻r=1 Ω,故A错误;由Pmax=,解得E=20 V,故B错误;由P=I2R0=R0可知,当R=0时,定值电阻R0功率最大,故C错误;电阻箱功率P最大时,电源效率η=×100%=90%,故D正确。 方法技巧 2等效电阻法 等效电阻法是指在含有理想变压器的电路中,当副线圈接纯电阻元件时,可以把理想变压器(含与副线圈串联的所有元件)当成一个电阻来处理。设原、副线圈匝数比为k=,原线圈输入电压为U1,副线圈输出电压为U2,原线圈中的电流为I1,副线圈中的电流为I2,副线圈负载总电阻为R副,则等效电阻为R等效==k2=k2R副。 例2　根据国家能源局统计,截至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ω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R0。当用户端接一个定值电阻R时,R0上消耗的功率为P。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R0上消耗的功率为4P B.输电线路距离增加,若R0阻值增加一倍,则R0消耗的功率为4P C.若升压变压器的副线圈匝数增加一倍,则R0上消耗的功率为8P D.若在用户端再并联一个完全相同的电阻R,则R0上消耗的功率为6P 答案A 解析转子在磁场中转动时产生的电动势的有效值为E=,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,输电线上的电流变为I2'=2I2,故R0上消耗的电功率变为原来的4倍,故A正确。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,故R0上消耗的电功率变为原来的4倍,故C错误。设降压变压器的原副线圈匝数比为k∶1,将降压变压器和用电器整体等效成一个电阻,等效电阻为=k2R,等效电路图如图所示,则输电线上的电流为I2=,R0消耗的功率P=R0;若R0阻值增加一倍,输电线路上的电流I2″=,R0消耗的功率P1=I2″2·2R0≠4P,故B错误。若在用户端再并联一个完全相同的电阻R,用户端电阻减为原来的一半,输电线上的电流为I2‴=,R0消耗的功率P2=I2‴2R0≠6P,故D错误。 【巩固训练】 1.(多选)图中为测量储罐中不导电液体高度的电路，将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容C置于储罐中，电容C可通过开关S与电感L或电源相连。当开关从a拨到b时，由电感L与电容C构成的回路中产生的振荡电流如图乙所示。在平行板电容器极板面积一定、两极板间距离一定的条件下，下列说法正确的是(　　) A.储罐内的液面高度降低时电容器的电容减小 B.t1~t2时间内电容器放电 C.t2~t3时间内LC回路中磁场能逐渐转化为电场能 D.若电感线圈的自感系数变大，则LC回路振荡电流的频率将变小 2.如图甲所示为某小区进口处的智能道闸系统，其简化示意图如图乙所示，两个车辆检测器的电感线圈分别铺设在自动栏杆前、后的地面下，检测器内部的电容器与电感线圈构成LC振荡电路，振荡电流如图丙所示，当汽车接近或离开线圈时，使线圈的自感系数发生变化，从而引起振荡电路中的电流频率发生变化，车辆检测器检测到这个变化就发出电信号，“通知”车牌识别器对车辆身份进行鉴别，然后控制自动栏杆抬起或落下，在图丙中，下列说法正确的是(　　) A.t1时刻电容器两端电压为最小值 B.t1~t2时间内，电场能转化为磁场能 C.若汽车靠近线圈时线圈自感系数增大，则振荡电流的频率变大 D.t3~t4时间内，电容器极板上的电荷量增加 3.交流电压表有一定的量度范围,它的绝缘能力也有限,不能直接连到电压过高的电路上,电压互感器可以解决这一问题。电压互感器的工作原理如图所示,其原线圈的匝数较多,并联在电路中,副线圈的匝数较少,两端接在电压表上。关于电压互感器,下列说法正确的是(　　) A.原线圈电流的频率大于副线圈电流的频率 B.原线圈电流的频率小于副线圈电流的频率 C.原线圈的电流大于副线圈的电流 D.原线圈的电流小于副线圈的电流 4.将阻值为50 Ω的电阻接在正弦式交流电源上,电阻两端电压随时间的变化规律如图所示。下列说法正确的是(　　) A.该交变电流的频率为100 Hz B.通过电阻电流的峰值为0.2 A C.电阻在1 s内消耗的电能为1 J D.电阻两端电压表达式为u=10sin(100πt) V 5.我国1 100 kV特高压直流输电工程的送电端用“整流”设备将交流变换成直流,用户端用“逆变”设备再将直流变换成交流。下列说法正确的是(　　) A.送电端先升压再整流 B.用户端先降压再变交流 C.1 100 kV是指交变电流的最大值 D.输电功率由送电端电压决定 6.某电学研究小组根据电工技术中“钳形电流测量仪”的工作原理,自制了一个50 Hz的钳形电流表,如图所示,铁芯左侧绕有匝数为n=100的线圈,并与电流表A组成闭合电路。某次进行测量时,钳口打开,把被测的通电导线放在钳口中间,通过电流表A,可以间接测出通电导线中的电流。不考虑铁芯的漏磁及各种能量损耗,下列说法正确的是(　　) A.该测量仪属于升压变压器 B.该测量仪是利用自感现象工作的 C.若导线中通过的是电流为10 A的直流电,电流表中通过的电流是10 mA D.电流表的示数随铁芯左侧线圈匝数的增加而变大 7.在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中,某同学发现原、副线圈的电压之比总是稍大于匝数之比,查阅资料后得知可能是漏磁、铁芯发热等原因导致的。某次实验中原线圈为800匝、副线圈为400匝,原线圈接8 V的正弦式交变电流时,以下器材接在副线圈两端一定能够正常工作的是(　　) A.标有“4 V　2 W”的灯泡 B.电火花打点计时器 C.量程为4 V的交流电压表 D.击穿电压为4 V的电容器 【综合训练】 1.(多选)有一个电热水壶,工作时的电阻为50 Ω,接在电压随时间做如图所示变化的交流电源上。则下列说法正确的是(　　) A.该交流电源的频率为100 Hz B.通过该电热水壶的最大电流约为6.2 A C.该电热水壶的工作功率约为480 W D.该电热水壶每小时约耗1度电 2.某理想变压器的实验电路如图所示,原、副线圈总匝数之比n1∶n2=1∶3,○A为理想交流电流表。初始时,输入端a、b间接入电压u=12sin(100πt) V的正弦式交变电流,变压器的滑动触头P位于副线圈的正中间,电阻箱R的阻值调为6 Ω。要使电流表的示数变为2.0 A,下列操作正确的是(　　) A.电阻箱R的阻值调为18 Ω B.副线圈接入电路的匝数调为其总匝数的 C.输入端电压调为u=12sin(50πt) V D.输入端电压调为u=6sin(100πt) V 3.某燃气灶点火装置的原理图如图所示。直流电经转换器输出u=5sin 100πt (V)的交变电流,经原、副线圈匝数分别为n1和n2的变压器升压至峰值大于10 kV,就会在打火针和金属板间引发电火花,实现点火。下列说法正确的是(　　) A. B. C.用电压表测原线圈两端电压,示数为5 V D.副线圈输出交变电流的频率是100 Hz 4.远距离输电示意图如图甲所示,变压器均为理想变压器。升压变压器原线圈匝数为150,副线圈匝数为1 500,其输入电压如图乙所示,远距离输电线的总电阻为20 Ω。降压变压器右侧电路中R1为一定值电阻,R2为滑动变阻器,则下列说法正确的是(　　) 甲 乙 A.降压变压器副线圈输出的交变电流频率为100 Hz B.若升压变压器的输入功率为75 kW,远距离输电线路损耗功率为9 kW C.当滑片P向a端滑动时,电阻R1上的电压变小 D.当滑片P向a端滑动时,输电线上的电流变大 1 / 7 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题三：交变电流与电磁波 目录 【知识梳理】····························································································1 知识点 1 交变电流“四值”及应用·························································1 知识点 2 理想变压器的分析与计算···········································································2 知识点 3 远距离输电问题······················3 知识点 4 电磁振荡的产生及能量变化···························································4 【方法技巧】····························································································5 方法技巧 1 等效电源法······················6 方法技巧 2 等效电阻法·····························································7 【巩固训练】····························································································8 【综合训练】····························································································10 【知识梳理】 知识点 1 交变电流“四值”及应用 温馨提示有效值的计算方法 (1)正弦式交变电流:E=,I=,U=。 (2)非正弦式交变电流:计算有效值时,要根据电流的热效应,即“一个周期”内“相同电阻”上产生“相同热量”,然后分段求和列式,求得有效值。 知识点 2理想变压器的分析与计算 1.三个基本关系 (1)P入=P出 (2) (3) 2.三个决定关系 (1)副线圈输出的功率决定原线圈输入的功率; (2)副线圈电流的变化决定原线圈电流的变化; (3)在匝数比一定的情况下,原线圈两端的电压决定副线圈两端的电压。 知识点 3远距离输电问题 (1)理清三个回路 (2)抓住两个联系 ①理想的升压变压器中线圈1(匝数为n1)和线圈2(匝数为n2)中各个量间的关系是,P1=P2。 ②理想的降压变压器中线圈3(匝数为n3)和线圈4(匝数为n4)中各个量间的关系是,P3=P4。 (3)掌握一个守恒 能量守恒关系:P1=P损+P3。 规律总结输电线路功率损失的四种计算方法 P损=P1-P4 P1为输送的功率,P4为用户得到的功率 P损=R线 I线为输电线路上的电流,R线为输电线路电阻 P损= ΔU为输电线路上损失的电压,不要与U2、U3相混 P损=ΔUI线 知识点 4 电磁振荡的产生及能量变化 1.振荡电流：大小和方向都做周期性迅速变化的电流。振荡电流实际上是指频率很高的交变电流。 2.振荡电路：产生振荡电流的电路。 3.LC振荡电路：由电感线圈L和电容C组成的最简单的振荡电路。 4.电磁振荡：在LC振荡电路中，电路的电流i、电容器极板上的电荷量q、电容器里的电场强度E、线圈里的磁感应强度B，都在周期性地变化。这种现象就是电磁振荡。 5.实际的LC振荡电路能量：任何电路都有电阻，电路中总会有一部分能量转化为内能，另外还会有一部分能量以电磁波的形式辐射出去。 说明：(1)阻尼振荡：振荡电路中的能量逐渐损耗，振荡电流的振幅逐渐减小，直到停止振荡。阻尼振荡电流随时间变化的图像如图(a)所示。 (2)无阻尼振荡：在电磁振荡中，如果没有能量损失，振荡将永远持续下去，振荡电流的振幅永远保持不变。无阻尼振荡中电流随时间变化的图像如图(b)所示。 知识点 5电磁振荡的周期和频率 1.周期：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间。 2.频率：电磁振荡完成周期性变化的次数与所用时间之比，数值上等于单位时间内完成的周期性变化的次数。 3.LC电路的周期和频率公式：T=2π，f=。 说明：(1)LC电路的周期、频率都由电路本身的特性(L和C的值)决定，与电容器极板上电荷量的多少、板间电压的高低、是否接入电路中等因素无关。 (2)电路中的电流i、线圈中的磁感应强度B、电容器极板间的电场强度E的变化周期就是LC电路的振荡周期T=2π，在一个周期内上述各量方向改变两次；电容器极板上所带的电荷量，其变化周期也是振荡周期T=2π；而电场能、磁场能变化周期是振荡周期的一半，即T'==π。 【方法技巧】 方法技巧 1 等效电源法 电源的输出功率与负载的关系如图所示,P出随R的增大先增大后减小,当R=r时达到最大,Pm=。P出<Pm时,一个P出对应两个阻值R1和R2,且R1R2=r2。求变化电阻的功率的最大值时可以利用等效思想,把除变化电阻之外的其他的定值电阻等效成电源的内阻。 例1　将一电源与电阻箱R、阻值为4 Ω的定值电阻R0连接成闭合回路,如图甲所示。测得电阻箱功率P与电阻箱读数R的关系如图乙所示,则下列说法正确的是(　　) A.电源内阻r=5 Ω B.电源电动势E=30 V C.定值电阻R0功率最大时,电阻箱R=1 Ω D.电阻箱功率P最大时,电源效率为90% 答案D 解析根据图乙,由电阻箱功率最大的条件可知,R=5 Ω时满足R=R0+r,可知电源内阻r=1 Ω,故A错误;由Pmax=,解得E=20 V,故B错误;由P=I2R0=R0可知,当R=0时,定值电阻R0功率最大,故C错误;电阻箱功率P最大时,电源效率η=×100%=90%,故D正确。 方法技巧 2等效电阻法 等效电阻法是指在含有理想变压器的电路中,当副线圈接纯电阻元件时,可以把理想变压器(含与副线圈串联的所有元件)当成一个电阻来处理。设原、副线圈匝数比为k=,原线圈输入电压为U1,副线圈输出电压为U2,原线圈中的电流为I1,副线圈中的电流为I2,副线圈负载总电阻为R副,则等效电阻为R等效==k2=k2R副。 例2　根据国家能源局统计,截至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ω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R0。当用户端接一个定值电阻R时,R0上消耗的功率为P。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R0上消耗的功率为4P B.输电线路距离增加,若R0阻值增加一倍,则R0消耗的功率为4P C.若升压变压器的副线圈匝数增加一倍,则R0上消耗的功率为8P D.若在用户端再并联一个完全相同的电阻R,则R0上消耗的功率为6P 答案A 解析转子在磁场中转动时产生的电动势的有效值为E=,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,输电线上的电流变为I2'=2I2,故R0上消耗的电功率变为原来的4倍,故A正确。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,故R0上消耗的电功率变为原来的4倍,故C错误。设降压变压器的原副线圈匝数比为k∶1,将降压变压器和用电器整体等效成一个电阻,等效电阻为=k2R,等效电路图如图所示,则输电线上的电流为I2=,R0消耗的功率P=R0;若R0阻值增加一倍,输电线路上的电流I2″=,R0消耗的功率P1=I2″2·2R0≠4P,故B错误。若在用户端再并联一个完全相同的电阻R,用户端电阻减为原来的一半,输电线上的电流为I2‴=,R0消耗的功率P2=I2‴2R0≠6P,故D错误。 【巩固训练】 1.(多选)图中为测量储罐中不导电液体高度的电路，将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容C置于储罐中，电容C可通过开关S与电感L或电源相连。当开关从a拨到b时，由电感L与电容C构成的回路中产生的振荡电流如图乙所示。在平行板电容器极板面积一定、两极板间距离一定的条件下，下列说法正确的是(　　) A.储罐内的液面高度降低时电容器的电容减小 B.t1~t2时间内电容器放电 C.t2~t3时间内LC回路中磁场能逐渐转化为电场能 D.若电感线圈的自感系数变大，则LC回路振荡电流的频率将变小 答案　AD 解析　根据C= ，储罐内的液面高度降低时εr减小，电容器的电容C减小，A正确；t1~t2时间内，电流减小，磁场减弱，磁场能减小，电场能增大，电容器充电，B错误；t2~t3时间内，电流增大，磁场增强，磁场能增大，电场能减小，LC回路中电场能逐渐转化为磁场能，C错误；根据f=，若电感线圈的自感系数L变大，则LC回路振荡电流的频率f将变小，D正确。 2.如图甲所示为某小区进口处的智能道闸系统，其简化示意图如图乙所示，两个车辆检测器的电感线圈分别铺设在自动栏杆前、后的地面下，检测器内部的电容器与电感线圈构成LC振荡电路，振荡电流如图丙所示，当汽车接近或离开线圈时，使线圈的自感系数发生变化，从而引起振荡电路中的电流频率发生变化，车辆检测器检测到这个变化就发出电信号，“通知”车牌识别器对车辆身份进行鉴别，然后控制自动栏杆抬起或落下，在图丙中，下列说法正确的是(　　) A.t1时刻电容器两端电压为最小值 B.t1~t2时间内，电场能转化为磁场能 C.若汽车靠近线圈时线圈自感系数增大，则振荡电流的频率变大 D.t3~t4时间内，电容器极板上的电荷量增加 答案　B 解析　0~t1时间内电流在减小，说明电容器在充电，t1时刻充电结束，电容器两端电压为最大值，故A错误；t1~t2时间内，电流逐渐增大，电容器放电，电场能转化为磁场能，故B正确；若汽车靠近线圈时线圈自感系数增大，由f=知频率减小，C错误；t3~t4时间内电流在增大，说明电容器在放电，电荷量减少，故D错误。 3.交流电压表有一定的量度范围,它的绝缘能力也有限,不能直接连到电压过高的电路上,电压互感器可以解决这一问题。电压互感器的工作原理如图所示,其原线圈的匝数较多,并联在电路中,副线圈的匝数较少,两端接在电压表上。关于电压互感器,下列说法正确的是(　　) A.原线圈电流的频率大于副线圈电流的频率 B.原线圈电流的频率小于副线圈电流的频率 C.原线圈的电流大于副线圈的电流 D.原线圈的电流小于副线圈的电流 答案D 解析电压互感器是一种变压器,不能改变电流的频率,故A、B错误;根据变压器原、副线圈电流大小与线圈匝数成反比可知,电压互感器原线圈的匝数较多,原线圈的电流小于副线圈的电流,故C错误,D正确。 4.将阻值为50 Ω的电阻接在正弦式交流电源上,电阻两端电压随时间的变化规律如图所示。下列说法正确的是(　　) A.该交变电流的频率为100 Hz B.通过电阻电流的峰值为0.2 A C.电阻在1 s内消耗的电能为1 J D.电阻两端电压表达式为u=10sin(100πt) V 答案D 解析本题考查交变电流的表达式和“四值”问题。交变电流的频率f==50 Hz,选项A错误;交变电流的峰值为Im==0.2 A,选项B错误;电阻在1 s内消耗的电能Q=t=×1 J=2 J,选项C错误;根据u-t图像得,ω==100π rad/s,电阻两端电压表达式为u=10sin(100πt) V,选项D正确。 5.我国1 100 kV特高压直流输电工程的送电端用“整流”设备将交流变换成直流,用户端用“逆变”设备再将直流变换成交流。下列说法正确的是(　　) A.送电端先升压再整流 B.用户端先降压再变交流 C.1 100 kV是指交变电流的最大值 D.输电功率由送电端电压决定 答案A 解析整流后,变压器不能升压,故送电端先升压再整流,选项A正确;对于直流电,变压器不能使用,故用户端先变交流再降压,选项B错误;1 100 kV指直流电压,选项C错误;输电功率由用户端功率决定,选项D错误。 6.某电学研究小组根据电工技术中“钳形电流测量仪”的工作原理,自制了一个50 Hz的钳形电流表,如图所示,铁芯左侧绕有匝数为n=100的线圈,并与电流表A组成闭合电路。某次进行测量时,钳口打开,把被测的通电导线放在钳口中间,通过电流表A,可以间接测出通电导线中的电流。不考虑铁芯的漏磁及各种能量损耗,下列说法正确的是(　　) A.该测量仪属于升压变压器 B.该测量仪是利用自感现象工作的 C.若导线中通过的是电流为10 A的直流电,电流表中通过的电流是10 mA D.电流表的示数随铁芯左侧线圈匝数的增加而变大 答案A 解析根据题意可知,原线圈匝数为1,副线圈匝数为100,则该测量仪属于升压变压器,故A正确;该测量仪是利用互感现象工作的,故B错误;若导线中通过的是电流为10 A的直流电,变压器不工作,电流表无示数,故C错误;铁芯左侧线圈匝数增加,即n2增大,n1和I1不变,根据公式可知,I2减小,故电流表示数减小,故D错误。 7.在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中,某同学发现原、副线圈的电压之比总是稍大于匝数之比,查阅资料后得知可能是漏磁、铁芯发热等原因导致的。某次实验中原线圈为800匝、副线圈为400匝,原线圈接8 V的正弦式交变电流时,以下器材接在副线圈两端一定能够正常工作的是(　　) A.标有“4 V　2 W”的灯泡 B.电火花打点计时器 C.量程为4 V的交流电压表 D.击穿电压为4 V的电容器 答案C 解析由于原、副线圈的电压之比总是稍大于匝数之比,当原线圈接8 V的正弦式交变电流时,副线圈的电压小于4 V,故“4 V　2 W”的灯泡不能正常工作,A错误;电火花打点计时器工作电压为220 V,而副线圈的电压小于4 V,电火花打点计时器无法正常工作,B错误;量程为4 V的交流电压表测量的是电压有效值,实际副线圈电压有效值略小于4 V,未超出量程,可正常工作,C正确;电容器击穿电压为4 V,而交流电压的峰值略小于4 V≈5.656 V,大于电容器的击穿电压,电容器可能会被击穿损坏,D错误。 【综合训练】 1.(多选)有一个电热水壶,工作时的电阻为50 Ω,接在电压随时间做如图所示变化的交流电源上。则下列说法正确的是(　　) A.该交流电源的频率为100 Hz B.通过该电热水壶的最大电流约为6.2 A C.该电热水壶的工作功率约为480 W D.该电热水壶每小时约耗1度电 答案BD 解析由题图可知,该交流电源的周期为T=0.02 s,则频率为f==50 Hz,故A错误;由题图可知,该交流电源的电压最大值为Um=311 V,根据欧姆定律可知通过该电热水壶的最大电流为Im= A≈6.2 A,故B正确;该交流电源的电压有效值为U=≈220 V,则该电热水壶的工作功率为P= W=968 W,该电热水壶每小时消耗电能约为W=Pt=0.968 kW·h≈1 kW·h,故C错误,D正确。 2.某理想变压器的实验电路如图所示,原、副线圈总匝数之比n1∶n2=1∶3,○A为理想交流电流表。初始时,输入端a、b间接入电压u=12sin(100πt) V的正弦式交变电流,变压器的滑动触头P位于副线圈的正中间,电阻箱R的阻值调为6 Ω。要使电流表的示数变为2.0 A,下列操作正确的是(　　) A.电阻箱R的阻值调为18 Ω B.副线圈接入电路的匝数调为其总匝数的 C.输入端电压调为u=12sin(50πt) V D.输入端电压调为u=6sin(100πt) V 答案B 解析输入电压峰值为Um=12 V,则输入电压有效值为U1==12 V,滑动触头在正中间,根据变压比可知,输出电压U2=U1=18 V,若将电阻箱阻值调为18 Ω,则理想交流电流表的示数为1.0 A,故A错误;若将副线圈匝数调为总匝数的,根据变压比可知,输出电压U2'=U1=12 V,则副线圈电流变为I2'==2.0 A,故B正确;输入端电压调为u=12sin(50πt) V时,其有效值不变,不会导致电流的变化,故C错误;将输入电压峰值减小一半,则输入电压有效值变为U1″==6 V,输出电压U2″=U1″=9 V,副线圈电流变为I2″==1.5 A,故D错误。 3.某燃气灶点火装置的原理图如图所示。直流电经转换器输出u=5sin 100πt (V)的交变电流,经原、副线圈匝数分别为n1和n2的变压器升压至峰值大于10 kV,就会在打火针和金属板间引发电火花,实现点火。下列说法正确的是(　　) A. B. C.用电压表测原线圈两端电压,示数为5 V D.副线圈输出交变电流的频率是100 Hz 答案B 解析原线圈两端电压的有效值U1= V= V,用电压表测原线圈两端电压,电压表测的是有效值,故C错误;根据理想变压器原、副线圈电压与匝数关系,有,变压器副线圈电压的峰值U2max=U2,根据题意有U2max>10×103 V,解得>2 000,,故A错误,B正确;根据=2πf=100π Hz,解得f=50 Hz,变压器不改变频率,则副线圈输出交变电流的频率是50 Hz,故D错误。 4.远距离输电示意图如图甲所示,变压器均为理想变压器。升压变压器原线圈匝数为150,副线圈匝数为1 500,其输入电压如图乙所示,远距离输电线的总电阻为20 Ω。降压变压器右侧电路中R1为一定值电阻,R2为滑动变阻器,则下列说法正确的是(　　) 甲 乙 A.降压变压器副线圈输出的交变电流频率为100 Hz B.若升压变压器的输入功率为75 kW,远距离输电线路损耗功率为9 kW C.当滑片P向a端滑动时,电阻R1上的电压变小 D.当滑片P向a端滑动时,输电线上的电流变大 答案D 解析由题图乙知该交变电流的周期为0.02 s,所以频率为f==50 Hz,故A错误;由题图乙知,升压变压器输入端电压有效值为U1= V=250 V,若升压变压器的输入功率为75 kW,则I1= A=300 A,根据理想变压器原、副线圈电流与匝数的关系有,所以I2=30 A,所以远距离输电线路损耗功率为ΔP=R=302×20 W=18 kW,故B错误;对输电回路,有U2=I2R+U3,根据理想变压器原、副线圈电压与匝数的关系有,结合理想变压器原、副线圈电流与匝数的关系,有,对用电回路有U4=I4(R1+R2),联立可得U2=I2R+I2(R1+R2)=I4R+I4(R1+R2),当滑片向a端滑动时,R2减小,升压变压器副线圈两端电压U2不变,则I2、I4增大,电阻R1上的电压变大,故C错误,D正确。 1 / 7 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题三：交变电流与电磁波 【巩固训练】 1. 答案　AD 2. 答案　B 3. 答案D 4. 答案D 5. 答案A 6. 答案A 7. 答案C 【综合训练】 1. 答案BD 2. 答案B 3. 答案B 4. 答案D 1 / 7 学科网（北京）股份有限公司 $