专题02 交变电流（期末真题汇编，山东专用）高二物理下学期

**基本信息** 山东各地高二下期末试题汇编，聚焦交变电流三大高频考点，以风力发电、电动汽车充电等真实科技情境为载体，突出综合应用能力考查。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|约11道|交变电流产生与有效值、变压器动态分析|结合发电机原理示意图、方波与正弦交流电对比| |多选题|约11道|交变电流图像、变压器与电路综合|涉及线框转动焦耳热、感应电流有效值计算| |解答题|约9道|电动势瞬时表达式、输电功率损失|综合考查发电机输出功率、远距离输电电压关系（如风力发电系统）| |实验题|2道|变压器匝数测量、输电节能实验|通过缠绕线圈测匝数、对比低压与高压输电功率损失|

专题02 交变电流 答案版 地 城 考点01 交变电流 1．D 2．A 3．A 4．D 5．D 6．A 7．BCD 8．BC 9．ACD 10．BC 11．BC 12．【答案】 【详解】小灯泡恰好正常发光，则副线圈电流的有效值 根据 解得 所以发电机电流的峰值 根据 解得 根据 解得 所以电流瞬时值表达式 13．【答案】(1) (2) 【详解】（1）角速度，感应电动势的最大值为，其中 代入数据解得 电动势是按余弦规律变化的，故 （2）电动势有效值，根据闭合电路欧姆定律，电压表的示数为 代入数据解得 14．【答案】(1) (2) 【详解】（1）感应电动势最大值                                                                                               电动势有效值 电流有效值                                                                                                      定值电阻R的功率                                                                                                        联立解得 （2）线圈从中性面位置转过的过程中，平均电动势为                                                                                                     平均电流为                                                                                                      又 通过定值电阻R的电荷量                                                                                                            联立解得 15．【答案】(1) (2)， (3) 【详解】（1）因为时刻浮桶和线圈正通过平衡位置，故线圈中瞬时电动势 则灯泡两端电压 解得 （2）线圈中感应电动势的峰值 则线圈电动势有效值 电路中产生热量 解得     由动能定理得      解得 （3）到内，线圈和浮桶速率从0增加到，以的方向为正方向，由动量定理得 电流大小为 则 解得 16．【答案】(1)3.54V (2)变压器原、副线圈的匝数满足 【详解】（1）电压表测量的是交流电压的有效值                             代入数据可得                           因此开关闭合时，电压表的示数为3.54V。 （2）副线圈电压最大值为，根据理想变压器电压与匝数成正比，有                             解得                           因此当变压器原、副线圈的匝数满足时才能实现点火。 17．【答案】(1) (2) 【详解】（1）由题意得， 从中性面位置开始计时，该发电机电动势的瞬时值表达式 （2）由（1）可得电源电动势有效值 利用“等效电阻”方法，可求得原线圈等效电阻 原线圈电流 根据 解得副线圈上的电流 通过电阻的电流 根据焦耳定律，电阻在1分钟内产生的热量 18．【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）交流电压频率为50Hz，则 交流电压的峰值 交流电压随时间t变化的方程 （2）“慢充”时，充电桩电流的有效值 配电设施的输出电压为 又， ，得 又 输电线的总电阻 （3）通过输电线的电流，又 配电设施的输出功率为 19．【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）因为感应电动势的最大值 代入数据可得 因为从图示位置（线圈平面与磁场平行，感应电动势最大）开始计时，所以电动势e的瞬时值表达式为 （2）电动机正常工作时，由可得，流过电动机的电流 根据理想变压器电流与匝数的关系 可得输电线上的电流 则输电线路上损失的电压 （3）对于降压变压器，由，可得降压变压器原线圈两端的电压 升压变压器副线圈两端的电压 对于升压变压器，由，可得升压变压器原线圈两端的电压 升压变压器的输出功率 升压变压器的输入电流 用电器Y上的电压 用电器Y上消耗的功率 20．【答案】(1)（V） (2)V (3)3200W 【详解】（1）风轮机叶片通过升速齿轮箱带动发电机线圈以每分钟20圈的转速转动，则转速为r/s 发电机产生的最大电动势为V 因为时刻，发电机线圈所在平面与磁场方向垂直，所以其瞬时电动势为（V） （2）因为线圈无内阻，所以原线圈两端的电压为V 因为理想变压器，则有 解得副线圈两端的电压为V 又因为电压表的示数为有效值，所以电压表的示数为V （3）原、副线圈功率相等，大小为W 地 城 考点02 变压器 1．A 2．D 3．D 4．BCD 5．AD 6．BC 7．【答案】 200 50 800 小于 8．【答案】(1)50W (2)120W 【详解】（1）设交变电源电压有效值为U0，由题意可知， 联立解得， 设变压器原、副线圈两端的电压分别为U和U'，流过原、副线圈的电流分别为I和I'，则，， 联立可得， 整理得 变压器的输出功率等于输入功率，则 由数学知识可知，当时，输出功率最大，最大输出功率为 （2）变压器原、副线圈的匝数比 所以 则交流电源输出的功率为 地 城 考点03 远距离输电 1．B 2．D 3．BD 4．AD 5．BD 6．【答案】(1) 180 2.7 (2)100 (3)0.6 7．【答案】(1)kW (2) (3) 【详解】（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 8．【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 试卷第1页，共3页 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题02 交变电流 3大高频考点概览 考点01 交变电流 考点02 变压器 考点03 远距离输电 地 城 考点01 交变电流 一、单选题 1．(24-25高二下·山东济宁·期末)如图甲所示，是发电机原理示意图，两磁极间的磁场可视为匀强磁场，矩形线圈ABCD绕垂直于磁场的轴OO′逆时针匀速转动，发电机产生的电动势随时间按正弦函数规律变化，如图乙所示。已知发电机线圈电阻为5Ω，则下列说法正确的是（　　） A．线圈经过图甲所示位置时，线圈中电流方向为A→B→C→D B．线圈经过图甲所示位置时，产生的电动势为0 C．发电机产生的电动势瞬时值的表达式为 D．外电路接R=95Ω的定值电阻时，理想电流表的示数为2.2A 【答案】D 【详解】A．根据右手定则可知，线圈经过图甲所示位置时，线圈中电流方向为A→D→C→B，选项A错误； B．线圈经过图甲所示位置时，磁通量为零，但磁通量的变化率最大，则产生的电动势最大，选项B错误； C．发电机产生的电动势瞬时值的表达式为，选项C错误； D．外电路接R=95Ω的定值电阻时，理想电流表的示数为，选项D正确。 故选D。 2．(24-25高二下·山东烟台·期末)如图所示，一单匝矩形线圈abcd的一部分处在有界匀强磁场中，并绕处于磁场边界的轴以角速度匀速转动，已知线圈电阻为，边ab、ad的长度分别为0.1m和0.3m，轴与边ad、bc垂直且到边dc的距离为0.1m，磁场的磁感应强度大小为，则线圈转过一周的过程中线圈产生的焦耳热为（　　） A． B． C．1J D．4J 【答案】A 【详解】由题意可知，当ab边在磁场中时，产生的感应电动势的峰值为 当cd边在磁场中时，产生的感应电动势的峰值为 根据焦耳定律可知 解得 则线圈转过一周的过程中线圈产生的焦耳热为 代入数据解得 故选A。 3．(24-25高二下·山东临沂·期末)某自行车所装车灯发电机如图（a）所示，其原理结构见图（b）。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c、d作为发电机输出端，通过导线与灯泡L1相连。当车轮匀速转动时，发电机输出电压近似视为正弦交流电。假设灯泡阻值不变，摩擦轮与轮胎间不打滑。在磁铁从图示位置匀速转过90°的过程中，灯泡L1中的电流（　　） A．逐渐变大 B．逐渐变小 C．先变大后变小 D．先变小后变大 【答案】A 【详解】由图可知，开始阶段，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小，转动后，磁通量减小，磁通量的变化率增大，当转过90°时，穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最大，可知转动过程中L1中的电流逐渐变大。 故选A。 4．(24-25高二下·山东枣庄第八中学·期末)A、B是两个完全相同的电热器，A通以图甲所示的方波交变电流，B通以图乙所示的正弦交变电流。其中、T已知，未知，若两电热器的电功率相等，的值为（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】两电热器的电功率相等，可知甲、乙的电流有效值相等，根据有效值定义可得 解得 故选D。 5．(24-25高二下·山东滨州·期末)如图单匝矩形线圈在匀强磁场中绕轴匀速转动，两边长分别为、，线圈电阻为。自上向下看线圈以角速度逆时针转动，磁场的磁感应强度为，时刻线圈平面与磁感线平行。下列说法正确的是（　　） A．时，感应电流沿逆时针方向 B．时，感应电动势为 C．时，感应电动势为0 D．到过程中，通过线圈的电荷量为 【答案】D 【详解】A．时，由右手定则可知，感应电流方向为顺时针方向，故A错误； B．由， 得时，感应电动势，故B错误； C．时，即经过半个周期，线圈转动到与磁感线平行的位置，感应电动势仍为，故C错误； D．到过程中，即四分之一周期，磁通量的变化量为 平均电流 通过线圈的电荷量为，故D正确。 故选D。 6．(24-25高二下·山东滨州·期末)如图甲为某小区理想变压器示意图，负载变化时变压器输入电压不变。变压器输出的电能通过输电线输送给用户。两条输电线的总电阻用表示，用户的总电阻用变阻器表示，变压器副线圈输出电压随时间变化的图像如图乙。下列说法正确的是（　　） A．减小时电流表示数增大 B．增大时电压表示数减小 C．变压器输入交流电的频率为 D．电压表的示数为 【答案】A 【详解】A．把副线圈电路当成负载，当减小时，负载的电阻变小，根据可知电流表示数变大，A正确； B．根据题意可知副线圈两端电压有效值不变，根据串联电路分压原理可知当增大时电压表示数增大，B错误； C．变压器不改变交流电的频率，变压器输入交流电的频率为，C错误； D．根据题图可得副线圈两端电压有效值为 根据串联电路分压原理可知电压表的示数小于，D错误。 故选A。 二、多选题 7．(24-25高二下·山东肥城·期末)如图甲所示，交流发电机两磁极之间的磁场可视为匀强磁场，线圈平面与磁场垂直，线圈电阻不计。线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，线圈通过金属滑环K、L及两个导体电刷E、F与外电路连接，电阻R=100Ω。从某时刻开始计时，交流发电机产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。下列判断正确的是（　　） A．t=0时刻，线圈处于中性面位置 B．线圈中产生的交变电流的有效值为22A C．线圈转一圈，电阻R上产生的焦耳热为968J D．线圈中产生的交变电流的瞬时值可表示为 【答案】BCD 【详解】A．由题图乙可知，时刻，电流具有最大值，线圈处于与中性面垂直的位置，故A错误； B．由题图乙知，线圈中产生正弦交变电流的最大值 则电流的有效值 故B正确； C．线圈转一圈，电阻R上产生的焦耳热为 故C正确； D．由题图乙可知，正弦交流电的周期 角频率 线圈中产生的交变电流的瞬时值可表示为 故D正确。 故选BCD。 8．(24-25高二下·山东东营·期末)如图所示，质量、边长、电阻的正方形单匝金属线框abcd，置于倾角的绝缘斜面上，ab边与斜面底端平行，线框的一半面积处在垂直斜面向上的匀强磁场中，磁感应强度B随时间t按图乙所示的规律周期性变化，已知线框在斜面上始终保持静止，取。下列说法正确的是（　　） A．在时线框受到的摩擦力大小 B．在时线框受到的摩擦力大小 C．线框中感应电流的有效值 D．线框中感应电流的有效值 【答案】BC 【详解】AB．根据法拉第电磁感应定律 根据楞次定律，感应电流的方向为，大小 根据图像在时的磁场大小为 根据右手定则，线框所受安培力的方向沿斜面向下，大小为 线框始终静止，对线框受力分析，则，A错误，B正确； CD．根据上述分析，在时， 在时， 在，根据法拉第电磁感应定律 此时的电流 则交流电的有效值满足 其中 解得，C正确，D错误。 故选BC。 9．(24-25高二下·山东东营·期末)如图所示，小型发电机线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r=2Ω，发电机的旋转磁极以图中虚线为轴以角速度ω做匀速转动，旋转方向如图所示，旋转磁极产生的磁场近似看作匀强磁场，磁感应强度大小为B，从图示位置（线圈平面与磁场垂直）开始计时。矩形线圈通过铜滑环接理想变压器原线圈，副线圈接有固定电阻和滑动变阻器R（0~10Ω），变压器原、副线圈匝数比为，所有电表均为理想交流电表。下列判断正确的是（　　） A．将滑动变阻器R的滑片向下滑动，电压表V的示数变大 B．当矩形线圈处于图示位置时，磁通量最大，电流表A示数为零 C．当滑动变阻器阻值R=8Ω时，发电机的输出功率最大 D．矩形线圈产生的感应电动势瞬时值表达式为 【答案】ACD 【详解】A．将滑动变阻器R的滑片向下滑动，变阻器接入电路的电阻增大，副线圈的总电阻在原线圈电路中的等效电阻也增大，根据闭合电路欧姆定律可知，原线圈中的电流减小，设矩形线圈产生的电动势的有效值为，则变压器的输入电压为 则电压表V的示数变大，A正确； B．当线圈处于图示位置（中性面），磁通量最大，感应电动势为0，但电流表测的是有效值，不为0，B错误； C．将变压器和副线圈电阻等效为原线圈的负载 当时，发电机输出功率最大。 代入数据可得 C正确； D．从图示位置（中性面 ）开始计时，感应电动势瞬时值表达式为 D正确。 故选ACD。 10．(24-25高二下·山东淄博·期末)图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极、间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为交流电流表。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，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。以下判断正确的是（　　） A．0.01s时穿过线圈的磁通量最大 B．时线圈边的电流方向由指向 C．电流表的示数为 D．电流的瞬时值表达式为 【答案】BC 【详解】A．0.01s时感应电流最大，可知穿过线圈的磁通量变化率最大，磁通量最小，选项A错误； B．时线圈转到图示位置，则由右手定则可知，边的电流方向由指向，选项B正确； C．电流表的示数为，选项C正确； D．因可知电流的瞬时值表达式为，选项D错误。 故选BC。 11．(24-25高二下·山东枣庄滕州第一中学·期末)如图所示，边长为L的n匝正方形线圈，在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场的中心轴做匀速转动，角速度为，线圈阻值为R，通过电刷与外电路连接，理想变压器原线圈与副线圈匝数比为1∶2，定值电阻，滑动变阻器最大阻值为8R，开始滑片P位于最上端，忽略电流表及线路电阻，下列说法中正确的是（　　） A．线圈经过图示位置时，电流表的示数为零 B．线圈由图示位置转过一个周期，流过电流表的电量为零 C．仅将滑片P向下滑动，发电机的输出功率将减小 D．滑片P不动，一个周期内电阻产生的焦耳热为 【答案】BC 【详解】A．线圈经过图示位置时，线圈中的磁通量最大，瞬时感应电动势为0，瞬时感应电流为0，电流表的示数为电流有效值等于电流峰值除，A错误； B．线圈做周期交变发电，一周期内感应电动势“正负对称”，流过外电路的电荷总量必为零，B正确； C．将线圈产生的电动势看成电源，其内阻R看成电源的内阻，变压器的等效电阻 将和并联的电阻看作外电阻，开始时 则外电路电阻 此时 此时发电机输出功率最大，当滑动变阻器的滑片向下移动时，发电机输出功率减小，C正确； D．滑片不动，发电机产生的电动势的有效值 电路中的总电阻 所以电流表示数 则流过电阻的电流 所以 解得 则一个周期内产生的焦耳热，D错误。 故选BC。 三、解答题 12．(24-25高二下·山东威海·期末)如图所示，某同学利用手摇发电机及变压器给小灯泡L（3V，1W）供电，发电机线圈在匀强磁场中匀速转动，小灯泡恰好正常发光。已知发电机线圈的匝数N=200匝，线圈面积，磁场的磁感应强度B=0.5T，变压器的匝数比为。不计发电机的内阻，从中性面计时，请写出发电机输出电流的瞬时值表达式。 【答案】 【详解】小灯泡恰好正常发光，则副线圈电流的有效值 根据 解得 所以发电机电流的峰值 根据 解得 根据 解得 所以电流瞬时值表达式 13．(24-25高二下·山东日照多校·期末)如图所示，一小型交流发电机的矩形线圈的边长，，匝数匝，线圈的总电阻，线圈在磁感应强度的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，角速度。线圈两端通过电刷与阻值的定值电阻连接，不计其他电阻。 (1)从图示位置开始计时，写出电动势瞬时值的表达式； (2)求线圈转动过程中电压表的示数。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）角速度，感应电动势的最大值为，其中 代入数据解得 电动势是按余弦规律变化的，故 （2）电动势有效值，根据闭合电路欧姆定律，电压表的示数为 代入数据解得 14．(24-25高二下·山东德州·期末)如图所示，是某小型交流发电机的原理示意图，两磁极之间的磁场可视为匀强磁场，发电机的矩形金属线圈全部处在磁场中，图中分别为矩形线圈的四个顶点。线圈可绕过边和边中点且垂直于磁场方向的水平轴匀速转动，线圈在转动过程中可以通过滑环和电刷与外电路连接。已知矩形线圈的匝数为匝，边长度为，边长度为，线圈总电阻为，转动的角速度为，外电路定值电阻的阻值为，磁场的磁感应强度大小为。电流表和电压表均为理想交流电表，忽略一切摩擦阻力及空气阻力。求： (1)定值电阻R的功率P； (2)矩形线圈从中性面位置转过的过程中，通过定值电阻R的电荷量q。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）感应电动势最大值                                                                                               电动势有效值 电流有效值                                                                                                      定值电阻R的功率                                                                                                        联立解得 （2）线圈从中性面位置转过的过程中，平均电动势为                                                                                                     平均电流为                                                                                                      又 通过定值电阻R的电荷量                                                                                                            联立解得 15．(24-25高二下·山东潍坊·期末)如图所示为海浪能转化为电能的装置，足够长圆柱形磁体和圆筒形磁体通过缆绳锚定于海底礁石上，两者间形成水平径向磁场，磁感应强度。小灯泡与线圈构成闭合回路。线圈与浮桶相连套在圆柱形磁体上，可随海浪沿竖直方向做简谐运动，在浮桶和线圈上下运动过程中，沿竖直方向受到重力、安培力、海水对浮桶和线圈的作用力。已知小灯泡的电阻，浮桶和线圈的总质量，做简谐运动的振幅，每匝线圈周长，每匝线圈电阻，线圈匝数，。时刻，浮桶和线圈正通过平衡位置向上运动，速度随时间变化规律为。不计其他电阻。求： (1)灯泡两端电压的瞬时值随时间变化的关系式； (2)到内，电路中产生的热量Q及海水对浮桶和线圈所做的功； (3)到内，海水对浮桶和线圈的冲量大小。 【答案】(1) (2)， (3) 【详解】（1）因为时刻浮桶和线圈正通过平衡位置，故线圈中瞬时电动势 则灯泡两端电压 解得 （2）线圈中感应电动势的峰值 则线圈电动势有效值 电路中产生热量 解得     由动能定理得      解得 （3）到内，线圈和浮桶速率从0增加到，以的方向为正方向，由动量定理得 电流大小为 则 解得 16．(24-25高二下·山东临沂·期末)某家用燃气灶点火装置有两节1号电池供电，如图甲所示为该家用燃气灶点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交流电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为，电压表为交流电表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于3000V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体，求： (1)图中开关闭合时电压表的示数（保留三位有效数字）； (2)变压器原、副线圈的匝数满足怎样的关系才能实现点火？ 【答案】(1)3.54V (2)变压器原、副线圈的匝数满足 【详解】（1）电压表测量的是交流电压的有效值                             代入数据可得                           因此开关闭合时，电压表的示数为3.54V。 （2）副线圈电压最大值为，根据理想变压器电压与匝数成正比，有                             解得                           因此当变压器原、副线圈的匝数满足时才能实现点火。 17．(24-25高二下·山东泰安·期末)根据国家能源局统计，我国风电装机功率连续13年居世界第一位。某实验小组模拟风力发电供电的装置如图甲所示，已知发电机转子由1000匝线圈构成，线圈总电阻，线圈面积，处在磁感应强度的匀强磁场中，在风力作用下线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动，转速。某理想变压器原、副线圈的匝数之比，定值电阻。求∶ (1)若该发电机线圈由图示中性面位置开始计时，请写出该发电机电动势的瞬时值表达式； (2)若将该发电机作为变压器输入端电源接入到图乙所示的电路中，求电阻在1分钟内产生的热量。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）由题意得， 从中性面位置开始计时，该发电机电动势的瞬时值表达式 （2）由（1）可得电源电动势有效值 利用“等效电阻”方法，可求得原线圈等效电阻 原线圈电流 根据 解得副线圈上的电流 通过电阻的电流 根据焦耳定律，电阻在1分钟内产生的热量 18．(24-25高二下·山东东营·期末)今年越来越多的人选择电动汽车作为出行工具。家庭充电桩用正弦交流电为汽车动力电池充电，原理图如图所示，配电设施的输出电压为，变压器均视为理想变压器，升压变压器原、副线圈的匝数比，降压变压器原、副线圈的匝数比。充电桩“慢充”时的额定功率为7kW，额定电压为，频率为50Hz。 升压变压器降压变压器动力电池 (1)t=0时刻，充电桩的电压，写出交流电压随时间t变化的表达式； (2)输电线的总电阻r为多少； (3)配电设施的输出功率P为多少。（结果保留三位有效数字） 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）交流电压频率为50Hz，则 交流电压的峰值 交流电压随时间t变化的方程 （2）“慢充”时，充电桩电流的有效值 配电设施的输出电压为 又， ，得 又 输电线的总电阻 （3）通过输电线的电流，又 配电设施的输出功率为 19．(24-25高二下·山东枣庄第八中学·期末)如图所示，用交流发电机向远处标有“220V、8.8kW”的电动机供电，发电机线圈abcd的面积m2，匝数匝，匀强磁场的磁感应强度大小，输电导线的总电阻，升压变压器原、副线圈的匝数比，降压变压器原、副线圈的匝数比。当线圈绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动的角速度rad/s时，电动机恰能正常工作。发电机线圈电阻可忽略。求： (1)从图示位置开始计时，电动势e的时瞬值表达式； (2)在输电线路上所损失的电压； (3)用电器Y上消耗的功率。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）因为感应电动势的最大值 代入数据可得 因为从图示位置（线圈平面与磁场平行，感应电动势最大）开始计时，所以电动势e的瞬时值表达式为 （2）电动机正常工作时，由可得，流过电动机的电流 根据理想变压器电流与匝数的关系 可得输电线上的电流 则输电线路上损失的电压 （3）对于降压变压器，由，可得降压变压器原线圈两端的电压 升压变压器副线圈两端的电压 对于升压变压器，由，可得升压变压器原线圈两端的电压 升压变压器的输出功率 升压变压器的输入电流 用电器Y上的电压 用电器Y上消耗的功率 20．(24-25高二下·山东滨州·期末)如图为风力发电示意图，该系统由风力发电机、变压器和用户三部分构成。时刻，发电机线圈所在平面与磁场方向垂直。已知风轮机叶片通过升速齿轮箱带动发电机线圈以每分钟20圈的转速转动，发电机线圈面积，匝数为，内阻不计，匀强磁场的磁感应强度为。变压器为理想变压器，原、副线圈的匝数比为，用户等效为的定值电阻，电压表为理想电表。（结果可保留根号）求： (1)发电机产生电动势的瞬时表达式； (2)电压表的示数； (3)原线圈的输入功率。 【答案】(1)（V） (2)V (3)3200W 【详解】（1）风轮机叶片通过升速齿轮箱带动发电机线圈以每分钟20圈的转速转动，则转速为r/s 发电机产生的最大电动势为V 因为时刻，发电机线圈所在平面与磁场方向垂直，所以其瞬时电动势为（V） （2）因为线圈无内阻，所以原线圈两端的电压为V 因为理想变压器，则有 解得副线圈两端的电压为V 又因为电压表的示数为有效值，所以电压表的示数为V （3）原、副线圈功率相等，大小为W 地 城 考点02 变压器 一、单选题 1．(24-25高二下·山东菏泽·期末)如图所示，变压器为理想变压器，交流电源的电压不变，是三个完全相同的灯泡，图中电表均为理想电表，导线电阻不计，当开关S由断开变为闭合后，下列说法正确的是（　　） A．示数变大 B．示数变小 C．示数变小 D．示数变大 【答案】A 【详解】交流电源的电压不变，可知示数不变，根据电压比等于匝数比，可知变压器次级电压不变，即示数不变；当开关S由断开变为闭合后，次级负载电阻减小，可知次级电路的电流变大，即示数变大；根据电流比等于匝数比的倒数可知，初级电流变大，即示数变大。A正确。 故选A。 2．(24-25高二下·山东青岛·期末)如图是远距离输电线路示意图。已知升、降压变压器均为理想变压器，原副线圈匝数比分别为，升压变压器输入端电压峰值为、输入功率为P，输电线的总电阻为，下列说法正确的是（　　） A．输电线上的电流为 B．降压变压器输出端的电压为 C．若用户端负载增多，输电线损耗的功率减小 D．若，升压变压器输入端电流与降压变压器输出端电流大小相等 【答案】D 【详解】A．题意可知升压器输入端电压有效值 则升压器输入端电流 根据电流与匝数关系可知，输电线上的电流 故A错误； B．根据电压与匝数关系可知，升压器输出端电压为 则降压器输入端电压 故降压变压器输出端的电压为 联立以上解得 故B错误； C．若用户端负载增多，总电阻减小，降压变压器副线圈电流增大，根据变压器电流关系，输电线上电流增大，由 可知输电线损耗的功率增大，故C错误； D．以上分析可知当升压变压器输入端电流大小为时，输电线上的电流大小 根据电流与匝数关系可知，降压变压器输出端电流大小 联立以上可得 故当时，，故D正确。 故选D。 3．(24-25高二下·山东济南·期末)如图所示为电吹风的电路图，为四个固定触点。可动的扇形金属触片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状态。电源为交流电，理想变压器原、副线圈的匝数分别是和，小风扇的额定电压为，下列说法正确的是（　　） A．电吹风的触片位于位置时吹冷风 B．电吹风的触片位于位置时吹热风 C．变压器原副线圈的匝数比为 D．变压器原副线圈的匝数比为 【答案】D 【详解】AB．由电路图可知，触片P位于ab位置时，电吹风吹热风，触片P位于cd位置时，电吹处于停机状态，故AB错误； CD．由变压器电压与匝数的关系可知 其中 解得 故C错误，D正确。 故选D。 二、多选题 4．(24-25高二下·山东日照多校·期末)含有理想变压器的电路如图所示，原副线圈匝数比为1∶2，在a、b端输入电压恒为U0的正弦式交变电流，定值电阻R1=R2=R0，副线圈与内阻为R0的电动机M相连。当电动机正常工作时，变压器的输出功率恰好达到最大，下列说法中正确的是（　　） A．电动机的额定电压为U0 B．电动机的额定电流为 C．电动机正常工作时，消耗的电功率为 D．电动机正常工作时，输出的机械功率为 【答案】BCD 【详解】AB．设原线圈电压为U1，电流为I1，副线圈电压为U2，电流为I2，根据题意可得， 根据电压关系可得 变压器输出功率 根据数学知识可知时，输出功率P最大，此时，故A错误，B正确； C．电动机正常工作时，消耗的电功率为，故C正确； D．电动机正常工作时，输出的机械功率为，故D正确。 故选BCD。 5．(24-25高二下·山东潍坊·期末)如图为可调式理想变压器的输电示意图。原线圈按照图示连接定值电阻、灯泡、滑动变阻器为滑动变阻器的滑动触头，原线圈匝数可通过滑动触头Q来调节，副线圈连接灯泡。已知灯泡的阻值与定值电阻的阻值相同，不考虑灯泡的阻值变化，两灯泡始终发光且工作在额定电压以内。在M、N两端接入一电压恒定的交变电流，则（　　） A．保持Q的位置不动，将P从a端滑动到端的过程中，一直变亮 B．保持Q的位置不动，将P从端滑动到端的过程中，先变亮后变暗 C．保持P的位置不动，将Q向上滑动的过程中，一直变亮 D．保持P的位置不动，将Q向上滑动的过程中，可能会先变亮后变暗 【答案】AD 【详解】A．题意可知的总阻值为 将变压器原线圈等效为电阻，则 故原线圈总电阻 保持Q的位置不动，将P从a端滑动到端的过程中，的阻值先增大后减小，则的电压先增大后减小，由于一直减小，故在电压增大的过程中，通过的电流在增大（即灯在变亮）；在的电压减小过程中（在减小），原线圈干路电流在增大，由于阻值在增大，则其通过的电流在减小，故通过的电流在增大，即通过的电流在增大（即灯在变亮），综合可知一直变亮，故A正确； B．由A选项分析可知原线圈干路电流 保持Q的位置不动，将P从端滑动到端的过程中，阻值先增大后减小，通过原线圈干路电流先减小后增大，根据 可知通过副线圈电流先减小后增大，故先变暗后变亮，故B错误； C．保持P的位置不动，则不变，将Q向上滑动的过程中，可知增大，根据 可知减小，则分压减小，则通过的电流减小，一直变暗，故C错误； D．保持P的位置不动，将Q向上滑动的过程中，由于减小、增大，根据 由于减小、增大，故的变化无法判断，即可能会先变亮后变暗，故D正确。 故选AD。 6．(24-25高二下·山东泰安·期末)如图所示，小型发电机线圈固定，共有100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，旋转速度为12r/min，通过线圈的最大磁通量为，理想变压器的原、副线圈的匝数比为5∶1，电流表和电压表均为理想电表，负载电阻，滑动变阻器，下列说法正确的是（　　） A．电压表的示数为100V B．电压表的示数为20V C．将滑动变阻器的滑片向下移，电流表的示数减小 D．将滑动变阻器的滑片向下移，电压表的示数增大 【答案】BC 【详解】AB．线圈转动角速度为 线圈产生的感应电动势最大值为 则原线圈输入电压为 副线圈输出电压为 可知电压表的示数为20V，故A错误，B正确； CD．将滑动变阻器的滑片向下移，滑动变阻器接入电路阻值增大，副线圈总电阻增大，根据欧姆定律可知，副线圈电流减小，根据可知，原线圈电流减小，则电流表的示数减小，故C正确，D错误。 故选BC。 三、实验题 7．(24-25高二下·山东淄博·期末)如图所示，小齐同学从家里旧电器上拆得一环形变压器，但变压器的铭牌已经污损无法看清参数。该同学想利用高中所学知识来测量该变压器原、副线圈的匝数。 （1）结合铭牌残存数据可知图甲中1、2为原线圈接线端，3、4为副线圈接线端，用多用电表欧姆挡测量发现都导通； （2）先在该变压器闭合铁芯上紧密缠绕匝漆包细铜线，并在铜线两端输入峰值为的交流电； （3）用电压传感器测得原线圈1、2两端电压随时间的变化曲线如图乙所示，则原线圈的匝数_____匝，铜线A两端输入的交流电频率为_____Hz；另将一交流电压表接在副线圈两端，电压表的示数为，则副线圈的匝数_____匝。（取） （4）考虑到变压器工作时有漏磁损失，实验中测得的副线圈匝数_____（填“大于”、 “等于”或 “小于”）副线圈的实际匝数。 【答案】 200 50 800 小于 【详解】（3）[1]根据理想变压器规律 解得匝 [2]变压器的输入频率等于输出频率，由图知交流电频率为 [3]副线圈两端电压的最大值 根据理想变压器规律 解得匝 （4）[4]变压器工作时有漏磁损失，会造成副线圈电压测量值比实际值小，故实验中测得的副线圈匝数小于副线圈的实际匝数。 四、解答题 8．(24-25高二下·山东烟台·期末)如图所示，M、N端接入电压有效值恒定的正弦式交变电源，R0是与电源连接的定值电阻。现将滑动变阻器R的滑片从a端缓慢向下滑动，已知交流电流表A的示数I1=2A时，交流电压表V的示数U1=24V；交流电流表A的示数I2=4A时，交流电压表V的示数U2=8V。当滑动变阻器接入电路的阻值减小为4R0时，变压器的输出功率最大。变压器视为理想变压器，电压表和电流表均视为理想电表。 (1)求变压器的最大输出功率； (2)当滑动变阻器接入电路的阻值变为时，求电源输出功率。 【答案】(1)50W (2)120W 【详解】（1）设交变电源电压有效值为U0，由题意可知， 联立解得， 设变压器原、副线圈两端的电压分别为U和U'，流过原、副线圈的电流分别为I和I'，则，， 联立可得， 整理得 变压器的输出功率等于输入功率，则 由数学知识可知，当时，输出功率最大，最大输出功率为 （2）变压器原、副线圈的匝数比 所以 则交流电源输出的功率为 地 城 考点03 远距离输电 一、单选题 1．(24-25高二下·山东德州·期末)风力发电绿色环保，截止到2024年5月，我国风电装机5亿千瓦，成为发电主流之一。某实验小组模拟风力发电厂输电网络供电的装置如图，发电机线圈面积、匝数匝、电阻不计，线圈处于磁感应强度大小为的匀强磁场中，绕垂直磁场的水平轴匀速转动，转速。升压变压器原、副线圈的匝数比，输出功率为。降压变压器的副线圈连接用户，两变压器间的输电线总电阻，变压器均为理想变压器，用户端工作电压为。下列说法正确的是（　　） A．升压变压器副线圈两端电压为 B．用户获得的功率为 C．降压变压器原、副线圈匝数比 D．保持输出功率不变，增大升压变压器副线圈的匝数，用户端得到的功率会减小 【答案】B 【详解】A．发电机产生的交流电的峰值 升压变压器原线圈两端电压 根据电压匝数关系有 解得，故A错误； B．输出功率为，则输电电流 则用户获得的功率为 解得，故B正确； C．降压变压器原线圈两端电压 根据电流匝数关系有，故C错误； D．增大升压变压器副线圈的匝数，则升压变压器副线圈两端电压增大，由于输出功率不变，则输电电流减小，输电线上损耗的功率减小，则用户端得到的功率会增大，故D错误。 故选B。 2．(24-25高二下·山东济南·期末)为了检验输电电压高低对电能输送的影响，某同学设计了如图甲、乙所示的两个电路进行对比实验。两个电路使用相同的低压交流电源，所有的电阻和灯泡电阻均相等，导线电阻不计。图乙中的理想变压器的匝数比。已知灯泡消耗的功率为，则灯泡消耗的功率为（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】令低压交流电源的有效值为，图甲中灯泡消耗的功率 图乙中升压变压器的输出电压 将降压变压器与灯泡等效为一个电阻，则等效电阻为 等效电阻消耗功率等于灯泡消耗的功率，则有 结合上述解得 故选D。 二、多选题 3．(24-25高二下·山东威海·期末)如图所示为变压器给用户供电的示意图。变压器的输入电压是市区电网的电压，用户数量发生变化时输入电压基本稳定。两条输电线的总电阻为R0，当用户的用电功率增加时，下列关于电表读数的说法正确的是（　　） A．A1减小 B．A2增大 C．V2减小 D．V3减小 【答案】BD 【详解】A．当用户的用电功率增加时，变压器的输入功率也增加，由，依题意不变，则增大，故A1增大，A错误； B．由，知增大，则A2增大，B正确； C．由，知不变，则V2不变，C错误； D．由，知减小，V3减小，D正确。 故选BD。 4．(24-25高二下·山东烟台·期末)如图所示为某发电站的远距离输电的示意图。已知发电机的输出功率为60kW，输出电压，输送电压，理想升压变压器原、副线圈的匝数之比为1∶n，理想降压变压器原、副线圈的匝数之比为n∶1，输电线上的总电阻为。为保证用户端能获得的生活用电，下列说法正确的是（　　） A．发电机的输出电压为 B．升压变压器原、副线圈的匝数之比为1∶200 C．若用户端总电阻变小，为保证不变，需要降低输送电压 D．若发电机的输出功率不变，使输送电压升高一倍，则输电线上的功率损失变为原来的 【答案】AD 【详解】AB．设输电线电流为，根据理想变压器电压与匝数成正比，有， 电压关系为 根据功率关系，有 联立解得 故A正确，B错误； C．若用户端总电阻变小，电流变大，远距离输电电流变大，线路损失电压变大，降压变压器的输入电压变低，则输出电压也会变低，所以为保证不变，需要提高输送电压U2，故C错误； D．根据，损失功率为 整理得 可知若发电站的输出功率不变，升压变压器副线圈的电压升高一倍，则输电线上的功率损失变为原来的，故D正确。 故选AD。 5．(24-25高二下·山东临沂·期末)图甲是太阳能光伏发电装置，是利用太阳能电池板将太阳光能直接转化为电能的一项新兴技术。如图乙所示为某光伏发电站利用总电阻的线路输电入户的示意图。发电站输出电压为250V，理想升压变压器原、副线圈的匝数比为1∶20，理想降压变压器的原、副线圈的匝数比为240∶11。则下列说法正确的是（　　） A．降压变压器输出电压为220V时，导线上损失的电压为100V B．降压变压器输出电压为220V时，发电站的输出功率为100kW C．开关均闭合的前提下，线路老化导致增大，则电流表的示数增大 D．若先让开关保持闭合状态，然后闭合开关，则电压表的示数减小 【答案】BD 【详解】AB．根据，可得升压变压器副线圈输出电压为 降压变压器输出电压为220V时，则降压变压器输入电压为 则导线上损失的电压为 导线上的电流为 则升压变压器原线圈电流为 发电站的输出功率为，故A错误，B正确； C．设降压变压器副线圈回路的总电阻为，将降压变压器和副线圈负载看成一个等效电阻，则 线路老化导致增大，根据欧姆定律可得 可知导线上的电流减小，则电流表的示数减小，故C错误； D．若先让开关、保持闭合状态，然后闭合开关，可知降压变压器副线圈回路的总电阻为变小，根据 可知导线上的电流增大，则导线上损失的电压增大，降压变压器输入电压减小，根据可知，降压变压器副线圈输出电压减小，即电压表的示数减小，故D正确。 故选BD。 三、实验题 6．(24-25高二下·山东泰安·期末)某实验小组为探究远距离高压输电的节能优点，设计了如下实验。所用实验器材为： 学生电源； 可调变压器、； 规格相同的电阻箱、； 相同的灯泡、（额定电压为）； 交流电流表、、，交流电压表、； 开关、，导线若干。 部分实验步骤如下： (1)模拟低压输电。按图甲连接电路，选择学生电源交流挡，使输出电压为，将双刀双掷开关置于处，闭合，调节电阻箱阻值，示数为时（量程为）示数如图乙所示，为______，学生电源的输出功率为_______。 (2)模拟高压输电。保持学生电源输出电压不变，将双刀双掷开关置于处，调节电阻箱阻值与（1）中阻值相同，闭合。调节、，使示数为，此时示数为，则低压输电时电阻箱消耗的功率为高压输电时的_____倍。 (3)示数为，高压输电时学生电源的输出功率比低压输电时减少了_______。 【答案】(1) 180 2.7 (2)100 (3)0.6 【详解】（1）[1] 根据题图可知电流表的分度值为5mA，故读数为180mA； [2] 学生电源的输出功率为 （2）低压输电时电阻箱消耗的功率为 电阻箱的接入的电阻为 高压输电时，电阻箱消耗的功率为 可得 即低压输电时电阻箱消耗的功率为高压输电时的100倍。 （3）示数为时，学生电源的输出功率 高压输电时学生电源的输出功率比低压输电时减少了 四、解答题 7．(24-25高二下·山东烟台·期末)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) 【详解】（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 8．(24-25高二下·山东宁阳县·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 试卷第1页，共3页 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题02 交变电流 3大高频考点概览 考点01 交变电流 考点02 变压器 考点03 远距离输电 地 城 考点01 交变电流 一、单选题 1．(24-25高二下·山东济宁·期末)如图甲所示，是发电机原理示意图，两磁极间的磁场可视为匀强磁场，矩形线圈ABCD绕垂直于磁场的轴OO′逆时针匀速转动，发电机产生的电动势随时间按正弦函数规律变化，如图乙所示。已知发电机线圈电阻为5Ω，则下列说法正确的是（　　） A．线圈经过图甲所示位置时，线圈中电流方向为A→B→C→D B．线圈经过图甲所示位置时，产生的电动势为0 C．发电机产生的电动势瞬时值的表达式为 D．外电路接R=95Ω的定值电阻时，理想电流表的示数为2.2A 2．(24-25高二下·山东烟台·期末)如图所示，一单匝矩形线圈abcd的一部分处在有界匀强磁场中，并绕处于磁场边界的轴以角速度匀速转动，已知线圈电阻为，边ab、ad的长度分别为0.1m和0.3m，轴与边ad、bc垂直且到边dc的距离为0.1m，磁场的磁感应强度大小为，则线圈转过一周的过程中线圈产生的焦耳热为（　　） A． B． C．1J D．4J 3．(24-25高二下·山东临沂·期末)某自行车所装车灯发电机如图（a）所示，其原理结构见图（b）。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c、d作为发电机输出端，通过导线与灯泡L1相连。当车轮匀速转动时，发电机输出电压近似视为正弦交流电。假设灯泡阻值不变，摩擦轮与轮胎间不打滑。在磁铁从图示位置匀速转过90°的过程中，灯泡L1中的电流（　　） A．逐渐变大 B．逐渐变小 C．先变大后变小 D．先变小后变大 4．(24-25高二下·山东枣庄第八中学·期末)A、B是两个完全相同的电热器，A通以图甲所示的方波交变电流，B通以图乙所示的正弦交变电流。其中、T已知，未知，若两电热器的电功率相等，的值为（　　） A． B． C． D． 5．(24-25高二下·山东滨州·期末)如图单匝矩形线圈在匀强磁场中绕轴匀速转动，两边长分别为、，线圈电阻为。自上向下看线圈以角速度逆时针转动，磁场的磁感应强度为，时刻线圈平面与磁感线平行。下列说法正确的是（　　） A．时，感应电流沿逆时针方向 B．时，感应电动势为 C．时，感应电动势为0 D．到过程中，通过线圈的电荷量为 6．(24-25高二下·山东滨州·期末)如图甲为某小区理想变压器示意图，负载变化时变压器输入电压不变。变压器输出的电能通过输电线输送给用户。两条输电线的总电阻用表示，用户的总电阻用变阻器表示，变压器副线圈输出电压随时间变化的图像如图乙。下列说法正确的是（　　） A．减小时电流表示数增大 B．增大时电压表示数减小 C．变压器输入交流电的频率为 D．电压表的示数为 二、多选题 7．(24-25高二下·山东肥城·期末)如图甲所示，交流发电机两磁极之间的磁场可视为匀强磁场，线圈平面与磁场垂直，线圈电阻不计。线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，线圈通过金属滑环K、L及两个导体电刷E、F与外电路连接，电阻R=100Ω。从某时刻开始计时，交流发电机产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。下列判断正确的是（　　） A．t=0时刻，线圈处于中性面位置 B．线圈中产生的交变电流的有效值为22A C．线圈转一圈，电阻R上产生的焦耳热为968J D．线圈中产生的交变电流的瞬时值可表示为 8．(24-25高二下·山东东营·期末)如图所示，质量、边长、电阻的正方形单匝金属线框abcd，置于倾角的绝缘斜面上，ab边与斜面底端平行，线框的一半面积处在垂直斜面向上的匀强磁场中，磁感应强度B随时间t按图乙所示的规律周期性变化，已知线框在斜面上始终保持静止，取。下列说法正确的是（　　） A．在时线框受到的摩擦力大小 B．在时线框受到的摩擦力大小 C．线框中感应电流的有效值 D．线框中感应电流的有效值 9．(24-25高二下·山东东营·期末)如图所示，小型发电机线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r=2Ω，发电机的旋转磁极以图中虚线为轴以角速度ω做匀速转动，旋转方向如图所示，旋转磁极产生的磁场近似看作匀强磁场，磁感应强度大小为B，从图示位置（线圈平面与磁场垂直）开始计时。矩形线圈通过铜滑环接理想变压器原线圈，副线圈接有固定电阻和滑动变阻器R（0~10Ω），变压器原、副线圈匝数比为，所有电表均为理想交流电表。下列判断正确的是（　　） A．将滑动变阻器R的滑片向下滑动，电压表V的示数变大 B．当矩形线圈处于图示位置时，磁通量最大，电流表A示数为零 C．当滑动变阻器阻值R=8Ω时，发电机的输出功率最大 D．矩形线圈产生的感应电动势瞬时值表达式为 10．(24-25高二下·山东淄博·期末)图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极、间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为交流电流表。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，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。以下判断正确的是（　　） A．0.01s时穿过线圈的磁通量最大 B．时线圈边的电流方向由指向 C．电流表的示数为 D．电流的瞬时值表达式为 11．(24-25高二下·山东枣庄滕州第一中学·期末)如图所示，边长为L的n匝正方形线圈，在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场的中心轴做匀速转动，角速度为，线圈阻值为R，通过电刷与外电路连接，理想变压器原线圈与副线圈匝数比为1∶2，定值电阻，滑动变阻器最大阻值为8R，开始滑片P位于最上端，忽略电流表及线路电阻，下列说法中正确的是（　　） A．线圈经过图示位置时，电流表的示数为零 B．线圈由图示位置转过一个周期，流过电流表的电量为零 C．仅将滑片P向下滑动，发电机的输出功率将减小 D．滑片P不动，一个周期内电阻产生的焦耳热为 三、解答题 12．(24-25高二下·山东威海·期末)如图所示，某同学利用手摇发电机及变压器给小灯泡L（3V，1W）供电，发电机线圈在匀强磁场中匀速转动，小灯泡恰好正常发光。已知发电机线圈的匝数N=200匝，线圈面积，磁场的磁感应强度B=0.5T，变压器的匝数比为。不计发电机的内阻，从中性面计时，请写出发电机输出电流的瞬时值表达式。 13．(24-25高二下·山东日照多校·期末)如图所示，一小型交流发电机的矩形线圈的边长，，匝数匝，线圈的总电阻，线圈在磁感应强度的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，角速度。线圈两端通过电刷与阻值的定值电阻连接，不计其他电阻。 (1)从图示位置开始计时，写出电动势瞬时值的表达式； (2)求线圈转动过程中电压表的示数。 14．(24-25高二下·山东德州·期末)如图所示，是某小型交流发电机的原理示意图，两磁极之间的磁场可视为匀强磁场，发电机的矩形金属线圈全部处在磁场中，图中分别为矩形线圈的四个顶点。线圈可绕过边和边中点且垂直于磁场方向的水平轴匀速转动，线圈在转动过程中可以通过滑环和电刷与外电路连接。已知矩形线圈的匝数为匝，边长度为，边长度为，线圈总电阻为，转动的角速度为，外电路定值电阻的阻值为，磁场的磁感应强度大小为。电流表和电压表均为理想交流电表，忽略一切摩擦阻力及空气阻力。求： (1)定值电阻R的功率P； (2)矩形线圈从中性面位置转过的过程中，通过定值电阻R的电荷量q。 15．(24-25高二下·山东潍坊·期末)如图所示为海浪能转化为电能的装置，足够长圆柱形磁体和圆筒形磁体通过缆绳锚定于海底礁石上，两者间形成水平径向磁场，磁感应强度。小灯泡与线圈构成闭合回路。线圈与浮桶相连套在圆柱形磁体上，可随海浪沿竖直方向做简谐运动，在浮桶和线圈上下运动过程中，沿竖直方向受到重力、安培力、海水对浮桶和线圈的作用力。已知小灯泡的电阻，浮桶和线圈的总质量，做简谐运动的振幅，每匝线圈周长，每匝线圈电阻，线圈匝数，。时刻，浮桶和线圈正通过平衡位置向上运动，速度随时间变化规律为。不计其他电阻。求： (1)灯泡两端电压的瞬时值随时间变化的关系式； (2)到内，电路中产生的热量Q及海水对浮桶和线圈所做的功； (3)到内，海水对浮桶和线圈的冲量大小。 16．(24-25高二下·山东临沂·期末)某家用燃气灶点火装置有两节1号电池供电，如图甲所示为该家用燃气灶点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交流电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为，电压表为交流电表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于3000V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体，求： (1)图中开关闭合时电压表的示数（保留三位有效数字）； (2)变压器原、副线圈的匝数满足怎样的关系才能实现点火？ 17．(24-25高二下·山东泰安·期末)根据国家能源局统计，我国风电装机功率连续13年居世界第一位。某实验小组模拟风力发电供电的装置如图甲所示，已知发电机转子由1000匝线圈构成，线圈总电阻，线圈面积，处在磁感应强度的匀强磁场中，在风力作用下线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动，转速。某理想变压器原、副线圈的匝数之比，定值电阻。求∶ (1)若该发电机线圈由图示中性面位置开始计时，请写出该发电机电动势的瞬时值表达式； (2)若将该发电机作为变压器输入端电源接入到图乙所示的电路中，求电阻在1分钟内产生的热量。 18．(24-25高二下·山东东营·期末)今年越来越多的人选择电动汽车作为出行工具。家庭充电桩用正弦交流电为汽车动力电池充电，原理图如图所示，配电设施的输出电压为，变压器均视为理想变压器，升压变压器原、副线圈的匝数比，降压变压器原、副线圈的匝数比。充电桩“慢充”时的额定功率为7kW，额定电压为，频率为50Hz。 升压变压器降压变压器动力电池 (1)t=0时刻，充电桩的电压，写出交流电压随时间t变化的表达式； (2)输电线的总电阻r为多少； (3)配电设施的输出功率P为多少。（结果保留三位有效数字） 19．(24-25高二下·山东枣庄第八中学·期末)如图所示，用交流发电机向远处标有“220V、8.8kW”的电动机供电，发电机线圈abcd的面积m2，匝数匝，匀强磁场的磁感应强度大小，输电导线的总电阻，升压变压器原、副线圈的匝数比，降压变压器原、副线圈的匝数比。当线圈绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动的角速度rad/s时，电动机恰能正常工作。发电机线圈电阻可忽略。求： (1)从图示位置开始计时，电动势e的时瞬值表达式； (2)在输电线路上所损失的电压； (3)用电器Y上消耗的功率。 20．(24-25高二下·山东滨州·期末)如图为风力发电示意图，该系统由风力发电机、变压器和用户三部分构成。时刻，发电机线圈所在平面与磁场方向垂直。已知风轮机叶片通过升速齿轮箱带动发电机线圈以每分钟20圈的转速转动，发电机线圈面积，匝数为，内阻不计，匀强磁场的磁感应强度为。变压器为理想变压器，原、副线圈的匝数比为，用户等效为的定值电阻，电压表为理想电表。（结果可保留根号）求： (1)发电机产生电动势的瞬时表达式； (2)电压表的示数； (3)原线圈的输入功率。 地 城 考点02 变压器 一、单选题 1．(24-25高二下·山东菏泽·期末)如图所示，变压器为理想变压器，交流电源的电压不变，是三个完全相同的灯泡，图中电表均为理想电表，导线电阻不计，当开关S由断开变为闭合后，下列说法正确的是（　　） A．示数变大 B．示数变小 C．示数变小 D．示数变大 2．(24-25高二下·山东青岛·期末)如图是远距离输电线路示意图。已知升、降压变压器均为理想变压器，原副线圈匝数比分别为，升压变压器输入端电压峰值为、输入功率为P，输电线的总电阻为，下列说法正确的是（　　） A．输电线上的电流为 B．降压变压器输出端的电压为 C．若用户端负载增多，输电线损耗的功率减小 D．若，升压变压器输入端电流与降压变压器输出端电流大小相等 3．(24-25高二下·山东济南·期末)如图所示为电吹风的电路图，为四个固定触点。可动的扇形金属触片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状态。电源为交流电，理想变压器原、副线圈的匝数分别是和，小风扇的额定电压为，下列说法正确的是（　　） A．电吹风的触片位于位置时吹冷风 B．电吹风的触片位于位置时吹热风 C．变压器原副线圈的匝数比为 D．变压器原副线圈的匝数比为 二、多选题 4．(24-25高二下·山东日照多校·期末)含有理想变压器的电路如图所示，原副线圈匝数比为1∶2，在a、b端输入电压恒为U0的正弦式交变电流，定值电阻R1=R2=R0，副线圈与内阻为R0的电动机M相连。当电动机正常工作时，变压器的输出功率恰好达到最大，下列说法中正确的是（　　） A．电动机的额定电压为U0 B．电动机的额定电流为 C．电动机正常工作时，消耗的电功率为 D．电动机正常工作时，输出的机械功率为 5．(24-25高二下·山东潍坊·期末)如图为可调式理想变压器的输电示意图。原线圈按照图示连接定值电阻、灯泡、滑动变阻器为滑动变阻器的滑动触头，原线圈匝数可通过滑动触头Q来调节，副线圈连接灯泡。已知灯泡的阻值与定值电阻的阻值相同，不考虑灯泡的阻值变化，两灯泡始终发光且工作在额定电压以内。在M、N两端接入一电压恒定的交变电流，则（　　） A．保持Q的位置不动，将P从a端滑动到端的过程中，一直变亮 B．保持Q的位置不动，将P从端滑动到端的过程中，先变亮后变暗 C．保持P的位置不动，将Q向上滑动的过程中，一直变亮 D．保持P的位置不动，将Q向上滑动的过程中，可能会先变亮后变暗 6．(24-25高二下·山东泰安·期末)如图所示，小型发电机线圈固定，共有100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，旋转速度为12r/min，通过线圈的最大磁通量为，理想变压器的原、副线圈的匝数比为5∶1，电流表和电压表均为理想电表，负载电阻，滑动变阻器，下列说法正确的是（　　） A．电压表的示数为100V B．电压表的示数为20V C．将滑动变阻器的滑片向下移，电流表的示数减小 D．将滑动变阻器的滑片向下移，电压表的示数增大 三、实验题 7．(24-25高二下·山东淄博·期末)如图所示，小齐同学从家里旧电器上拆得一环形变压器，但变压器的铭牌已经污损无法看清参数。该同学想利用高中所学知识来测量该变压器原、副线圈的匝数。 （1）结合铭牌残存数据可知图甲中1、2为原线圈接线端，3、4为副线圈接线端，用多用电表欧姆挡测量发现都导通； （2）先在该变压器闭合铁芯上紧密缠绕匝漆包细铜线，并在铜线两端输入峰值为的交流电； （3）用电压传感器测得原线圈1、2两端电压随时间的变化曲线如图乙所示，则原线圈的匝数_____匝，铜线A两端输入的交流电频率为_____Hz；另将一交流电压表接在副线圈两端，电压表的示数为，则副线圈的匝数_____匝。（取） （4）考虑到变压器工作时有漏磁损失，实验中测得的副线圈匝数_____（填“大于”、 “等于”或 “小于”）副线圈的实际匝数。 四、解答题 8．(24-25高二下·山东烟台·期末)如图所示，M、N端接入电压有效值恒定的正弦式交变电源，R0是与电源连接的定值电阻。现将滑动变阻器R的滑片从a端缓慢向下滑动，已知交流电流表A的示数I1=2A时，交流电压表V的示数U1=24V；交流电流表A的示数I2=4A时，交流电压表V的示数U2=8V。当滑动变阻器接入电路的阻值减小为4R0时，变压器的输出功率最大。变压器视为理想变压器，电压表和电流表均视为理想电表。 (1)求变压器的最大输出功率； (2)当滑动变阻器接入电路的阻值变为时，求电源输出功率。 地 城 考点03 远距离输电 一、单选题 1．(24-25高二下·山东德州·期末)风力发电绿色环保，截止到2024年5月，我国风电装机5亿千瓦，成为发电主流之一。某实验小组模拟风力发电厂输电网络供电的装置如图，发电机线圈面积、匝数匝、电阻不计，线圈处于磁感应强度大小为的匀强磁场中，绕垂直磁场的水平轴匀速转动，转速。升压变压器原、副线圈的匝数比，输出功率为。降压变压器的副线圈连接用户，两变压器间的输电线总电阻，变压器均为理想变压器，用户端工作电压为。下列说法正确的是（　　） A．升压变压器副线圈两端电压为 B．用户获得的功率为 C．降压变压器原、副线圈匝数比 D．保持输出功率不变，增大升压变压器副线圈的匝数，用户端得到的功率会减小 2．(24-25高二下·山东济南·期末)为了检验输电电压高低对电能输送的影响，某同学设计了如图甲、乙所示的两个电路进行对比实验。两个电路使用相同的低压交流电源，所有的电阻和灯泡电阻均相等，导线电阻不计。图乙中的理想变压器的匝数比。已知灯泡消耗的功率为，则灯泡消耗的功率为（　　） A． B． C． D． 二、多选题 3．(24-25高二下·山东威海·期末)如图所示为变压器给用户供电的示意图。变压器的输入电压是市区电网的电压，用户数量发生变化时输入电压基本稳定。两条输电线的总电阻为R0，当用户的用电功率增加时，下列关于电表读数的说法正确的是（　　） A．A1减小 B．A2增大 C．V2减小 D．V3减小 4．(24-25高二下·山东烟台·期末)如图所示为某发电站的远距离输电的示意图。已知发电机的输出功率为60kW，输出电压，输送电压，理想升压变压器原、副线圈的匝数之比为1∶n，理想降压变压器原、副线圈的匝数之比为n∶1，输电线上的总电阻为。为保证用户端能获得的生活用电，下列说法正确的是（　　） A．发电机的输出电压为 B．升压变压器原、副线圈的匝数之比为1∶200 C．若用户端总电阻变小，为保证不变，需要降低输送电压 D．若发电机的输出功率不变，使输送电压升高一倍，则输电线上的功率损失变为原来的 5．(24-25高二下·山东临沂·期末)图甲是太阳能光伏发电装置，是利用太阳能电池板将太阳光能直接转化为电能的一项新兴技术。如图乙所示为某光伏发电站利用总电阻的线路输电入户的示意图。发电站输出电压为250V，理想升压变压器原、副线圈的匝数比为1∶20，理想降压变压器的原、副线圈的匝数比为240∶11。则下列说法正确的是（　　） A．降压变压器输出电压为220V时，导线上损失的电压为100V B．降压变压器输出电压为220V时，发电站的输出功率为100kW C．开关均闭合的前提下，线路老化导致增大，则电流表的示数增大 D．若先让开关保持闭合状态，然后闭合开关，则电压表的示数减小 三、实验题 6．(24-25高二下·山东泰安·期末)某实验小组为探究远距离高压输电的节能优点，设计了如下实验。所用实验器材为： 学生电源； 可调变压器、； 规格相同的电阻箱、； 相同的灯泡、（额定电压为）； 交流电流表、、，交流电压表、； 开关、，导线若干。 部分实验步骤如下： (1)模拟低压输电。按图甲连接电路，选择学生电源交流挡，使输出电压为，将双刀双掷开关置于处，闭合，调节电阻箱阻值，示数为时（量程为）示数如图乙所示，为______，学生电源的输出功率为_______。 (2)模拟高压输电。保持学生电源输出电压不变，将双刀双掷开关置于处，调节电阻箱阻值与（1）中阻值相同，闭合。调节、，使示数为，此时示数为，则低压输电时电阻箱消耗的功率为高压输电时的_____倍。 (3)示数为，高压输电时学生电源的输出功率比低压输电时减少了_______。 四、解答题 7．(24-25高二下·山东烟台·期末)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。 8．(24-25高二下·山东宁阳县·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。 试卷第1页，共3页 / 学科网（北京）股份有限公司 $