暑假作业03 交变电流（巩固培优）高二物理人教版

( 完成时间： 月 日 今日打卡：☐ 已完成 用时： min 自评勋章： ) 暑假作业03 交变电流 ( 目 录 01 知识积累 02 题型速练 一． 交变电流的产生与描述 （共 5 小题） 二． 交变电流的“四值” （共 6 小题） 三． 变压器原理及其应用 （共 5 小题） （难★★） 四． 理想变压器的动态分析 （共 4 小题） （难★★） 五． 远距离输电 （共 4 小题） 03 巩固提升练 04 能力培优练 ) ( 知识梳理 一天一练，温故知新，快乐过暑假 ) 一、正弦式交变电流的产生及变化规律 1．产生：在匀强磁场中线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动． 2．两个特殊位置的特点 (1)线圈平面转到中性面时，S⊥B，Φ最大，＝0，e＝0，i＝0，电流方向将发生改变． (2)线圈平面与中性面垂直时，S∥B，Φ＝0，最大，e最大，i最大，电流方向不改变． 3．一个周期内线圈中电流的方向改变两次． 4．描述交变电流的物理量 (1)最大值 Em＝NBSω，与转轴位置无关，与线圈形状无关(均选填“有关”或“无关”)． (2)周期和频率 ①周期(T)：交变电流完成一次周期性变化所需的时间．单位是秒(s)，公式T＝. ②频率(f)：交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数．单位是赫兹(Hz)． ③周期和频率的关系：T＝或f＝. 5．交变电流的变化规律(线圈从中性面开始计时) 函数表达式 图像 磁通量 Φ＝Φmcos ωt＝Bscos ωt 电动势 e＝Emsin ωt＝NBSωsin ωt 二、交变电流“四值”的理解和计算 物理量 物理含义 重要关系 适用情况及说明 瞬时值 交变电流某一时刻的值 e＝Emsin ωt i＝Imsin ωt 计算线圈某时刻的受力情况 峰值 最大的瞬时值 Em＝NBSω Im＝ 讨论电容器的击穿电压 平均值 交变电流图像中图线与时间轴所围的面积与时间的比值 ＝N ＝ 计算通过导线横截面的电荷量 有效值 跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值 E＝ U＝ I＝ 适用于正(余)弦式交变电流 (1)交流电流表、交流电压表的示数 (2)电气设备“铭牌”上所标的值(如额定电压、额定电流等) (3)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热、保险丝的熔断电流等) (4)没有特别加以说明的 三、理想变压器的原理及应用 1．构造和原理 (1)构造：如图所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的． (2)原理：电磁感应的互感现象． 2．基本关系式 (1)功率关系：P入＝P出． (2)电压关系：＝. (3)电流关系：只有一个副线圈时＝. (4)频率关系：f出＝f入． 3．理想变压器的制约关系 电压 原线圈电压U1和匝数比决定副线圈电压U2，U2＝U1 功率 副线圈的输出功率P出决定原线圈的输入功率P入，P入＝P出 电流 副线圈电流I2和匝数比决定原线圈电流I1，I1＝I2 4.含有多个副线圈的变压器 计算具有两个或两个以上副线圈的变压器问题时，需注意三个关系： 电压关系：＝＝＝…＝ 功率关系：P1＝P2＋P3＋P4＋…＋Pn 电流关系：n1I1＝n2I2＋n3I3＋n4I4＋…＋nnIn 四、理想变压器的动态分析 1.制约关系 制约关系 电压 副线圈的电压由原线圈的电压和匝数比决定 功率 原线圈的输入功率由副线圈的输出功率决定 电流 原线圈的电流由副线圈的电流和匝数比决定 2.理想变压器动态分析问题的两种情况 匝数比不变的情况 负载电阻不变的情况 不变，根据，输入电压决定输出电压，可以得出不论负载电阻如何变化，不变； （2）当负载电阻发生变化时，变化，根据输出电流决定输入电流，可以判断的变化； 变化引起变化，根据，可以判断的变化 不变，发生变化，变化； 不变，变化，发生变化； （3）根据和，可以判断变化时，发生变化，不变，发生变化 3.动态分析问题的思路程序可表示为 五、远距离输电 1．理清输电电路图的三个回路 (1)在电源回路中，P发电机＝U1I1＝P1. (2)在输送回路中，I2＝I线＝I3，U2＝ΔU＋U3，ΔU＝I2R线，ΔP＝I22R线． (3)在用户回路中，P4＝U4I4＝P用户． 2．抓住两组关联式 (1)理想的升压变压器联系着电源回路和输送回路，由理想变压器原理可得：＝，＝，P1＝P2. (2)理想的降压变压器联系着输送回路和用户回路，由理想变压器原理可得：＝，＝，P3＝P4. 3．掌握一个守恒观念:功率关系：P2＝ΔP＋P3，其中ΔP＝ΔU·I线＝I线2R线＝. ( 题型速练 一题一思，查漏补缺，轻松迎开学 ) 一．交变电流的产生与描述（共5小题） 1．下列关于交变电流和直流的说法中正确的是（　　） A．如果电流大小随时间做周期性变化，则一定是交变电流 B．直流的大小和方向一定不变 C．直流的最大特征就是电流的大小不变 D．交变电流的最大特征就是电流的方向随时间做周期性变化 【答案】D 【详解】A．交变电流的核心定义是电流方向随时间做周期性变化，若仅电流大小周期性变化、方向不变，则属于直流电，故A错误； B．直流电的方向一定不变，但大小可以发生变化（如脉动直流电），故B错误； C．直流电的最大特征是电流方向恒定不变，并非大小不变，故C错误； D．交变电流的本质特征就是电流的方向随时间做周期性变化，与大小变化规律无关，故D正确。 故选D。 2．如图为某种发电机的横截面图，闭合矩形线圈匝数为n，垂直纸面的长边长度为L，短边在纸面内且长度为d，矩形线圈放在均匀辐射状磁场中（磁场方向均沿半径方向），转轴在中心O，线圈两条长边经过的位置的磁感应强度大小均为B，方向始终与两边的运动方向垂直，磁场分布在磁极与铁芯之间的左右两个圆心角均为θ＝120°区域内。现让线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动时，下列说法正确的是（　　） A．线圈在匀速转动过程中产生的是正弦式交变电流 B．线圈在匀速转动过程中产生的是直流电 C．线圈在磁场中匀速转动时，产生的电动势大小始终不变 D．线圈在磁场中匀速转动时，产生的电动势大小是2nBLdω 【答案】C 【详解】A．正弦式交变电流的电动势大小随时间按正弦规律变化。辐射状磁场的磁感应强度始终与长边运动方向垂直，当线圈在磁场区域内时，感应电动势大小恒定。且线圈在匀速转动过程中，两长边会同时经过无磁场区域，不产生感应电流，整个过程产生的不可能是正弦交变电流，故A错误； B．线圈匀速转动一周的过程中，在两个磁场区域运动方向发生改变，由右手定则可知，感应电动势的方向会随之反向，因此产生的是交变电流，不是直流电，故B错误； CD．线圈在磁场中匀速转动时，两条长边均垂直切割磁感线。产生的感应电动势大小为 其中 代入得 由于，，，，均为定值，所以在磁场中转动时，产生的电动势大小是，始终不变，故C正确，D错误。 故选C。 3．(25-26高二·内蒙古包头第八十一中学·)下图是交流发电机的示意图，左侧磁铁为N极，右侧为S极，则（　　） A．甲图线圈中电流的流向是A流向B B．乙图线圈中电流方向正在改变 C．丙图线圈中的磁通量最小 D．丁图线圈中电流最大 【答案】D 【详解】A．甲图线圈平面与磁感线垂直，处于中性面位置，此时穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，感应电动势为零，感应电流为零，故A错误； B．乙图线圈平面与磁感线平行，此时感应电动势最大，感应电流最大。交流电电流方向在通过中性面时改变，在乙图位置电流方向不变，故B错误； C．丙图线圈平面与磁感线垂直，处于中性面位置，此时穿过线圈的磁通量最大，故C错误； D．丁图线圈平面与磁感线平行，此时线圈两边垂直切割磁感线，感应电动势最大，感应电流最大，故D正确。 故选D。 4．(25-26高二下·四川雅安某校·)矩形线圈abcd绕垂直于磁感线的固定轴OO'匀速转动，线圈平面位于如图所示的匀强磁场中。正确的是（　　） A．图甲时刻通过线圈的磁通量变化率最大 B．图乙时刻线圈中感应电流方向改变 C．图甲时刻线圈中磁通量最大 D．图乙时刻线圈中感应电动势最小 【答案】C 【详解】AC．图甲中线圈平面与磁场方向垂直，此时穿过线圈的磁通量最大，而感应电动势、感应电流和磁通量的变化率均为零，感应电流在此位置改变方向，故A错误，C正确； BD．图乙中线圈平面与磁场方向平行，穿过线圈的磁通量为零，而感应电动势、感应电流和磁通量的变化率均达到最大，该时刻电流方向不变，故BD错误。 故选C。 5．如图为某发电机的原理图，abcd为金属线框，固连于线框的E、F为一对相互绝缘的半圆形铜环，A、B为固定电刷。线框在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动，从图示位置开始计时，电阻R两端的电势差u随时间t变化的图像可能是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】线圈开始转动的位置是与中性面垂直的平面，则时刻电动势有最大值，且线圈在磁场中转动时产生的正弦交流电，由于的作用使得产生的电流始终是正弦式交流电的上半部分，故B正确，ACD错误。 故选B。 二．交变电流的“四值”（共6小题） 6．如图所示为交流发电机的示意图，从线圈通过中性面位置开始计时，发电机产生的电动势瞬时值表达式为，回路的总电阻阻值为。下列说法正确的是（　　） A．每秒钟电流方向变化50次 B．电阻消耗的电功率为48.4W C．仅线圈转速加倍，则电动势为 D．图示位置CD边受到的安培力方向向下 【答案】B 【详解】A．由电动势瞬时值表达式可知，角速度，频率 交流电一个周期内电流方向改变2次，故每秒钟电流方向变化次，故A错误； B．电动势的有效值 电阻消耗的电功率，故B正确； C．线圈转速加倍，则角速度加倍，最大值也加倍。新的电动势表达式应为，故C错误； D．图示位置线圈平面与磁场平行，边垂直切割磁感线。根据楞次定律，安培力阻碍线圈的相对运动。边向下运动，则安培力向上，故D错误。 故选B。 7．A、B是两个完全相同的电热器，A接在图1所示的交流电源上，B接在图2所示的交流电源上，两个电源的周期和峰值均相同，且已知锯齿波的有效值为，若它们在一个周期内产生的热量分别为Q1、Q2，则Q1:Q2等于（　　） A．1: B．:1 C．2:3 D．3:2 【答案】C 【详解】根据电压有效值的定义，一个周期T内A产生的热量为 B产生的热量为 所以 故选C。 8．我国交流发电机行业在某些领域已经达到了世界先进水平，发电设备的产量约占全球总产量的三分之一。一台小型发电机的结构示意图如图甲所示，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图乙所示。发电机线圈的电阻，外接灯泡的电阻为。灯泡消耗的电功率为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】根据图乙可知 根据闭合电路欧姆定律有，故B错误 由电功率公式 解得 故选C。 9．如图甲所示，电阻R=1Ω的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动，在定值电阻R1上产生的u-t图像如图乙所示，定值电阻R1=10Ω，其他导线电阻不计，下列说法正确的是（     ） A．线圈的角速度ω=50rad/s B．当线圈平面与磁场方向垂直时，通过线圈的磁通量为0 C．线圈中产生电动势的有效值为11V D．回路中电流的有效值为A 【答案】C 【详解】A．由图像可知周期T=0.02s，角速度 ，故A错误； B．当线圈平面与磁场方向垂直时，线圈处于中性面，磁通量，此时磁通量最大，故B错误； C．定值电阻R1电压最大值为10V，有效值 考虑线圈内阻分压，电动势有效值为11V，故C正确； D．回路电流有效值，故D错误。 故选C。 10．(25-26高二下·山西现代双语学校学校等校·期中)如图所示，同一金属线圈在匀强磁场中，两次以不同的转速绕与磁感线垂直的轴从中性面开始匀速转动，第1次转动的周期T1=0.02s ，产生的电动势峰值，第2次转动产生的电动势峰值，下列说法正确的是（    ） A．第2次转动的周期T2=0.1s B．第2次转动0.05s时刻，线圈中的电流最大 C．第1次转动0~0.005s时间内，线圈中的平均感应电动势为 D．若线圈阻值为，第1次转动0~0.005s时间内，通过线圈的电荷量为 【答案】A 【详解】A．第一次转动的角速度 由峰值，可得 又 ，可得，则，A正确； B．由于两次均从中性面开始转动，则两次转动的电动势的瞬时值随时间变化的图像均满足正弦函数，第2次转动0.05s=0.5T2时刻，线圈转到中性面，此时的电流为0，B错误； C．第1次转动0~0.005s时间内，线圈中的平均感应电动势 ，C错误； D．若线圈电阻为，第1次转动0~0.005s时间内，通过线圈的电荷量，D错误。 故选A。 11.图甲是交流发电机模型示意图．在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线圈可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴转动，由线圈引出的导线和分别与两个跟线圈一起绕转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路。图乙是线圈的主视图，导线和分别用它们的横截面来表示。已知线圈匝数为N，电阻为r，长度为，长度为，线圈在外力作用下以恒定角速度逆时针转动。试求： (1)从图甲位置转过90°时感应电流的方向； (2)感应电动势的最大值表达式； (3)线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整个线圈中的感应电动势的表达式； (4)线圈平面处于与中性面成，夹角位置时开始计时，如图丙示，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势的表达式； (5)线圈转一圈外力做的功； (6)从图示位置转过的过程中流过电阻R的电荷量。 【答案】(1)abcda方向 (2) (3) (4) (5) (6) 【详解】（1）该位置为中性面，根据右手定则，则转过90°时线圈感应电流方向为abcda； （2）感应电动势最大为 （3）矩形线圈在磁场中转动时，、切割磁感线，且转动的半径为，转动时、的线速度，且与磁场方向的夹角为，所以整个线圈中的感应电动势。 （4）当时，线圈平面与中性面的夹角为，则t时刻时，线圈平面与中性面的夹角为 故此时感应电动势的瞬时值。 （5）电动势的有效值 线圈匀速转动的周期 线圈匀速转动一圈，外力做功大小等于电功的大小，即。 （6）从起转过过程中，内流过R的电荷量：。 三．变压器原理及其应用（共5小题）（难★★） 12．根据国家能源局统计，截止到2025年12月，我国风电装机容量累计达到6.4亿千瓦，稳居世界第一、某风力发电机输出750 V的正弦交流电，要通过理想变压器将电压升至12 kV后向远距离输电。该发电机正常工作的输出功率为750 kW，关于该变压器下列说法正确的是（　　） A．原、副线圈匝数比为1∶1000 B．原、副线圈匝数比为16∶1 C．原线圈正常工作电流为62.5 A D．副线圈正常工作电流为62.5 A 【答案】D 【详解】AB．理想变压器原、副线圈匝数比等于两端电压之比，，故AB错误； C．理想变压器输入功率等于输出功率 由得原线圈电流 ，故C错误； D．副线圈功率 副线圈电流 ，故D正确。 故选D。 13．(25-26高三下·山东济宁·)新能源汽车充电站是一种高功率充电设施，其结构可简化为如图所示的电路，理想变压器原副线圈的匝数比为，输入端电压为（V），单桩功率为，下列说法正确的是（     ） A．变压器输出电压为 B．变压器输出电压的频率为 C．流过充电桩的电流在内方向改变50次 D．当变压器同时对2个充电桩供电时，流过原线圈的电流为 【答案】D 【详解】A．根据理想变压器电压比 可得输出电压有效值，选项中给出的是输出电压的最大值，通常变压器输出电压指有效值，A错误； B．理想变压器不改变交流电频率，原输入频率为，输出频率也为，B错误； C．交流电频率为，1s内包含50个周期，每个周期电流方向改变2次，因此1s内电流方向改变次，C错误； D．由于 理想变压器输入功率等于输出功率，即 由 可得原线圈电流，D正确。 故选D 。 14．如图1所示，理想变压器原线圈接在正弦式交流电源上，输入电压随时间变化的图像如图2所示，副线圈接规格为“，”的灯泡。若灯泡正常发光，下列说法正确的是（　　） A．原线圈两端电压的有效值为 B．原线圈中电流的有效值为 C．原、副线圈的匝数之比为 D．原线圈的输入功率为 【答案】B 【详解】A．原线圈两端电压的有效值为，故A错误； C．根据题意可知副线圈两端电压的有效值为，根据原副线圈两端的电压比等于匝数比可得，故C错误； B．根据题意可得副线圈中电流的有效值为 根据原副线圈的电流比等于匝数反比可得 可得原线圈中电流的有效值为，故B正确； D．变压器原副线圈的功率相等，所以原线圈的输入功率为，故D错误。 故选B。 15．煤气灶中的点火针通常需要两万伏左右的高压才能点燃煤气。某同学设计了一种点火电路，将一节干电池连接到变压器的输入端，变压器输出的高压接到点火针上，开关是自动控制的。下列电路图中能实现点火的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】AC．开关接在次级线圈，初级线圈直接接干电池。初级电流恒定，铁芯中磁通量不变，次级线圈不会产生电压；开关通断时，次级无法产生高压，故AC错误； B．开关接在原线圈，原线圈匝数少，副线圈匝数多。开关通断时，原线圈电流发生突变，铁芯中磁通量变化，副线圈匝数多，会感应出极高的电压，满足点火要求，故B正确； D．开关接在原线圈，原线圈匝数多，副线圈匝数少。开关通断时，原线圈电流发生突变，铁芯中磁通量变化，副线圈匝数少，会感应出低电压，不满足点火要求，故D错误。 故选B。 16．(25-26高二·广西·)如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数比，副线圈电路中定值电阻与灯泡并联，原线圈中的灯泡与副线圈中的灯泡规格相同。当输入端接入一正弦交变电源后，电路中两个灯泡均恰好正常发光。已知灯泡正常发光时灯泡两端的电压，通过灯泡的电流。求： (1)原线圈两端的电压； (2)定值电阻的阻值。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）副线圈两端的电压等于灯泡两端的电压，则有 又有 解得 （2）通过原线圈的电流与通过灯泡的电流相等，有 又有 由并联电路特征有 定值电阻的阻值 解得 四．理想变压器的动态分析（共4小题）（难★★） 17．(25-26高二下·安徽A10联盟·期中)图甲为某感温式火灾报警器，其简化电路如图乙所示。理想变压器原线圈接入电压有效值不变的正弦交流电源，副线圈连接报警系统，为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，为定值电阻，滑动变阻器用于设定报警温度。当流过的电流大于设定临界值时就会触发报警。则（    ） A．副线圈两端电压会随着副线圈电路端温度的变化而变化 B．出现火情时，热敏电阻两端电压升高 C．滑片下移一点可以降低报警温度 D．出现火情时，原线圈输入功率变小 【答案】C 【详解】A．副线圈两端电压由原线圈电压和匝数比决定，与副线圈的电阻变化无关，则随着副线圈电路端温度的变化，副线圈两端的电压不变，A错误； BD．出现火情时，热敏电阻阻值减小，则副线圈电阻减小，电流变大，R1和R0两端的电压变大，因副线圈电压不变，则热敏电阻两端电压降低，此时副线圈的输出功率变大，则原线圈输入功率变大，BD错误； C．滑片下移一点电阻减小，会使副线圈的电流变大，使得在降低的温度下就可达到报警的临界电流，C正确。 故选C。 18．如图，理想变压器原、副线圈匝数比为，输入端C、D接入电压有效值恒定的交变电源，灯泡、的阻值始终与定值电阻的阻值相同。在滑动变阻器R的滑片从a端滑动到b端的过程中，两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是（    ） A．先变暗后变亮，一直变亮 B．先变暗后变亮，先变暗后变亮 C．电源的输出功率先变大后变小 D．原、副线圈中频率之比为 【答案】A 【详解】AB．滑动变阻器滑片将分为左半部分、右半部分，满足，且灯泡电阻均为， 副边负载总并联电阻 由数学知识，R副先增大后减小；将副边电阻等效到原边，等效电阻，因此原边总电阻也先增大后减小。 输入端电压恒定，原边总电流，因此先减小后增大，副线圈电流也先减小后增大； 的功率先减小后增大，故L1​先变暗后变亮； 原线圈电压，因此先增大后减小，由变压比得副线圈电压，也先增大后减小。 则滑动变阻器R的滑片从a端滑到b端过程中，逐渐减小，副线圈的电压增大过程中增大； 在副线圈的电压减小过程中，副线圈电流增大，通过的电流为 逐渐增大，则越来越小，又 可得随一直增大，因此功率一直增大，一直变亮，故A正确，B错误； C．电源输出功率，恒定，先减小后增大，因此电源输出功率先减小后增大，故C错误； D．理想变压器不改变交变电流的频率，原、副线圈频率相等，频率比为，故D错误。 故选A。 19．如图所示为家用燃气灶点火装置的电路原理图，直流电经转换器输出u=5sin100πt（V）的交流电，再加在理想变压器的原线圈上，设变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2。闭合开关S，当两点火针间电压瞬时值大于5000V就会产生电火花进而点燃燃气，下列说法正确的是（     ） A．理想变压器原线圈中交流电的周期为T=0.01s B．图中交流电压表读数为5V C．要使燃气灶能正常点火， D．要使燃气灶能正常点火， 【答案】D 【详解】A．由，交流电周期为0.02s，故A错误； B．电压表测量的是交流电压的有效值，交流电电压的最大值，因此交流电压的有效值，即电压表的示数为，故B错误； C D．副线圈电压最大值为5000V时，根据变压器的原理可得 实际工作时，副线圈电压的瞬时值大于5000V，则，故C错误，D正确。 故选D。 20．(25-26高二下·重庆巴蜀教育集团·期中)如图所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为，原线圈一侧接在额定电压为的正弦交流电源上。定值电阻，，滑动变阻器的最大阻值为，电流表、电压表均为理想电表。当滑动变阻器的滑片P从最上端滑动到最下端的过程中，电流表和电压表示数变化量的绝对值分别用和表示，下列判断正确的是（　　） A．滑片在向下滑动过程中，电流表和电压表的示数均变小 B．滑片在向下滑动过程中，变压器的输出功率一直增大 C．电表示数变化量的绝对值之比等于 D．当滑动变阻器接入电路中的电阻为时，变压器的输出功率最大 【答案】C 【详解】A．设通过原线圈的电流为，原线圈两端的电压为，通过副线圈的电流为，副线圈两端的电压为，根据欧姆定律可得， 又原线圈与副线圈两端的电压之比为 通过原线圈与副线圈的电流之比为 联立得， 由于不变，随着滑片P从最上端滑动到最下端，减小，可得增大、减小。 电流表测得通过副线圈的电流，电压表测得副线圈两端的电压，故A错误； BD．变压器的输出功率 变压器的输出功率取最大值时，当且仅当 即 解得 滑动变阻器的最大阻值为，所以滑片在向下滑动过程中，变压器的输出功率先增大再减小，故B错误，D错误； C．当时，， 当时，， 电流表示数变化量的绝对值 电压表示数变化量的绝对值 则，故C正确。 故选C。 五．远距离输电（共4小题） 21．(25-26高二下·河南驻马店遂平县第一高级中学·)一座小型水电站向山下村镇供电的示意图如图所示，升压变压器T1与降压变压器T2都是理想变压器。已知发电机输出电压U1=250 V，两个变压器的匝数比n1∶n2=1∶100，n3∶n4=110∶1，输电线电阻为R=20 Ω，发电机输出功率为P=1000 kW。则下列说法正确的是（　　） A．输电线上损失的电压为800 V B．用户得到的电压为200 V C．输电线上损失的功率为16 kW D．深夜，用户的用电器减少时输电线上损失的功率将变大 【答案】A 【详解】AB．升压变压器的输入电流为 根据，解得I2=40A 输电线上损失的电压为ΔU=I2R=800V 根据解得 由U3=U2-ΔU 根据 联立解得U4=220V，故A正确，B错误； C．由A选项可知I2=40A，输电线上损失的功率为，故C错误； D．由于深夜用户的用电器减少，则降压变压器的输入功率减小，输入电流减小，输电线上损失的功率减小，故D错误。 故选A。 22．我国是全球特高压输电技术的领导者，2025年建成的川渝特高压交流工程实现了1000 kV电压等级的远距离输电。该工程中，某段输电线路的总电阻为，输电电压为1000 kV，输送的功率为。下列说法正确的是（    ） A．1000 kV是交流电压的最大值 B．输电线上的电流为 C．输电线上的功率损失为 D．若仅将输电电压降为500 kV，输电线上的功率损失将变为原来的4倍 【答案】D 【详解】A．我国交流输电的标称电压均为有效值，1000kV是交流电压的有效值，不是最大值，故A错误； B．根据输电功率公式，输电电流 ，远小于 ，故B错误； C．输电线上功率损失 ，不是 ，故C错误； D．输送功率不变时，，损失功率，即与成反比，当输电电压降为原来的时，损失功率变为原来的4倍，故D正确。 故选D。 23．“绿色发展”是目前各地举办大型赛事活动的理念之一，为此场馆建设大量采用了光伏发电技术。如图为某场馆配套的光伏发电模拟供电系统。光伏电池板产生的直流电经逆变器转化为正弦交流电，输入到理想升压变压器的原线圈。的副线圈通过总电阻为的输电线，连接到理想降压变压器的原线圈，的副线圈为场馆照明设备供电。已知逆变器输出的交流电压有效值恒为250 V，变压器的原、副线圈匝数比为1∶20，变压器的原、副线圈匝数比为20∶1，场馆照明设备可视为纯电阻，其额定功率为44 kW。若照明设备正常工作，下列说法正确的是（　　） A．输电线上的电流为10 A B．变压器副线圈两端的电压为5000 V C．输电线上损耗的电功率为600 W D．若场馆增加照明灯具，则输电线上损耗的功率将减小 【答案】A 【详解】A．已知逆变器输出电压，变压器匝数比 变压器匝数比 照明设备额定功率 输电线总电阻 由理想变压器电压比规律，得副线圈电压 由理想变压器功率守恒得 由理想变压器电流比规律 照明设备正常工作时 结合输电回路电压关系 联立解得， 输电线上的电流，故A正确； B．由上述计算得变压器副线圈两端的电压，并非，故B错误； C．由焦耳定律得输电线上损耗的电功率 并非，故C错误； D．若场馆增加照明灯具，负载总功率增大，副线圈电流增大，由可知输电线上电流增大，再由可知输电线上损耗的功率将增大，故D错误。 故选A。 24．(25-26高二下·江西多校·)云南某小型水电站通过远距离输电线路向城镇供电，简化电路图如图所示。水电站输出电压保持不变，升压变压器原、副线圈的匝数比，输电线采用横截面积、电阻率的铝线。当城镇用电功率时，降压变压器输入电压。现因冬季取暖需求，城镇用电功率增加，若忽略变压器的能量损耗，下列说法正确的是（    ） A．输电线总电阻为 B．城镇用电功率增加，输电线上损耗的功率减小 C．水电站到城镇的输电距离 D．若输电线改用相同长度、横截面积为的铜线，输电线总电阻将增大 【答案】C 【详解】A．根据理想变压器变压比 可得 输送回路电流 输电线电阻分压 输电线电阻，故A错误； B．城镇用电功率增加，并联负载增加，总电阻减小，等效电阻减小，输送回路电流增大，输电线上损耗的功率增大，故B错误； C．根据电阻定律 可求输送回路导线的总长度为 则水电站到城镇的输电距离，故C正确； D．根据电阻定律，改用相同长度、横截面积为的铜线后，输电线总电阻减小，故D错误。 故选C。 一、单选题 1．(25-26高二下·陕西西安某校·期中)如图所示，线圈abcd在水平匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动会产生正弦式交变电流。当线圈逆时针转动到图示水平位置时，下列说法正确的是（　　） A．线圈处于中性面位置 B．线圈中电流方向为abcda C．线圈中瞬时感应电动势最大 D．穿过线圈平面的磁通量变化率为零 【答案】C 【详解】A．线圈处于与中性面垂直的位置，A错误；     B．根据右手定则可知，线圈中电流方向为adcba，B错误； CD．此位置线圈中磁通量为零，但磁通量的变化率最大，线圈中瞬时感应电动势最大，C正确，D错误。     故选C。 2．(25-26高二·江苏扬州大学附属中学·期中)下图是交流发电机的示意图，则（　　） A．甲图线圈中瞬时电动势最大 B．乙图线圈中瞬时电流最小 C．丙图线圈中的磁通量最大 D．丁图线圈中电流方向为DCBA 【答案】C 【详解】A C．甲图、丙图所示位置，线圈处于中性面，磁通量最大，感应电动势为0，感应电流为0，故A错误、C正确； B．根据右手定则，图乙位置，线圈的切割速度最大，感应电动势最大，感应电流最大，故B错误； D．根据右手定则，图丁位置，线圈中电流方向为DABC，故D错误。 故选C。 3．(25-26高二下·江苏徐州第三中学等校·期中)如图所示，在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的规律如下图所示。已知线框内阻为1.0Ω，外接灯泡的电阻为9.0Ω，则（　　） A．线圈在图示位置时，线圈磁通量变化率为0 B．电路中的电流方向每秒改变10次 C．t=0时刻，线圈处于中性面 D．电动势的瞬时值表达式为（V） 【答案】B 【详解】A．图示位置线圈平面与磁感线平行，穿过线圈的磁通量为0，但此时切割磁感线的有效速度最大，感应电动势最大，根据法拉第电磁感应定律可知，磁通量的变化率最大，故A错误； B．由图像可知，交流电的周期 频率 交流电在一个周期内电流方向改变2次，所以电路中的电流方向每秒改变次，故B正确； C．时刻，感应电动势最大，线圈平面与磁感线平行，垂直于中性面，故C错误； D．角速度 电动势最大值 由于时电动势最大，故瞬时值表达式应为，故D错误。 故选B。 4．如图甲，矩形金属线框abcd在匀强磁场中绕固定轴匀速转动，轴垂直于磁感线。通过线框的磁通量随时间的变化规律如图乙所示，线框共100匝。下列说法中正确的是（     ） A．交变电流的频率为 B．交变电流电动势的有效值为 C．时刻线框转至图甲所示位置 D．时刻线框电流方向发生改变 【答案】D 【详解】A．由图乙可知，交变电流的周期 ，则频率 ，故A错误； B．磁通量的最大值 ，角速度 感应电动势的最大值 有效值 ，故B错误； C． 时刻，由图乙可知磁通量达到最大值，此时线框平面应垂直于磁感线，而图甲所示位置线框平面与磁感线平行（磁通量为0），故C错误； D．，此时磁通量达到最大值，线框位于中性面，感应电流为零，电流方向发生改变，故D正确。 故选D。 5．(25-26高二·甘肃武威天祝藏族自治县第一中学·)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。通过两电热器的电流有效值之比等于（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】对方波交流电而言，根据电流的热效应可得 对正弦交流电而言，有效值为 联立解得 故选A。 6．为了研究交流电的产生，小明同学进行了如下实验：第一次将矩形线圈放在匀强磁场中，线圈绕转轴按图示方向匀速转动（向纸外、向纸内），并从图甲所示位置开始计时，产生的电流图像如图乙所示。第二次仅将转轴改为对角线以相同的转速匀速转动（向纸外、向纸内）（仍从图甲所示位置开始计时），则第二次的电流图像是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】第二次仅将转轴改为对角线ac以相同的转速匀速转动，穿过线圈的磁通量变化情况与线圈绕转轴OO′转动变化情况相同，所以产生的感应电流与第一次相同。 故选A。 7．为自行车灯供电的发电装置结构如图，N、S是磁铁的磁极，M是圆柱形铁芯；磁极和铁芯间的磁场均匀辐向分布，圆心角所对应的区域没有磁场；铁芯外的矩形线圈P在车轮带动下，绕M中心的固定转轴O匀速转动。若规定从图示位置开始计时的电动势为正值，则能反映线圈中感应电动势e随时间t变化的图像是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】AB． 该磁场为均匀辐向磁场，线圈在磁场中匀速转动时，切割边的速度方向始终与磁场方向垂直，根据，、、均不变，因此感应电动势的大小恒定，故AB错误； CD．题目说明的区域没有磁场，初始位置（图示位置）线圈处在磁场中，时感应电动势为正值，大小恒定；线圈转动进入无磁场区域后，感应电动势为0；转动进入对侧磁场后，切割磁感线的方向反向，感应电动势方向变为负值，大小仍恒定；再次进入无磁场区域后，电动势又回到0，重复周期变化，故C正确，D错误。 故选C。 8．(25-26高二·江苏南京师范大学附属中学·模拟)在如图所示的电路中，、、是三盏相同的灯泡，电感线圈电阻忽略不计，当a、b两端接6V正弦式交流电时，三盏灯的发光情况相同。下列说法正确的是（　　） A．电容器的耐压值至少为6V B．增大交流电频率，比亮 C．若a、b两端改接6V直流电，比先亮 D．若a、b两端改接6V直流电，稳定后不亮，比亮 【答案】D 【详解】A．电压指的是有效值，正弦交流电的峰值（最大值）为，电容器的耐压值是指能承受的最大电压，所以电容器的耐压值至少为，故A错误； B．增大交流电频率，感抗增大 容抗减小 所以支路电流减小，支路电流增大，比亮，故B错误； C．若改接直流电，接通瞬间，电感线圈产生自感电动势阻碍电流增大，逐渐变亮，而电阻对电流无阻碍作用（除了本身的电阻），立即亮，所以比先亮，故C错误； D．若改接直流电，稳定后，电容器隔直流，支路无电流，不亮；电感线圈电阻忽略不计，相当于导线，支路总电阻为灯泡电阻；支路总电阻为。因为原来接交流电时三灯亮度相同，说明交流阻抗相等，而直流下支路电阻小于支路电阻，根据欧姆定律 可知，所以比亮，故D正确。 故选D。 9．(25-26高二上·浙江宁波慈溪·期末)如图所示，一交流发电机产生如图乙所示的交流电，其电刷与理想变压器原线圈相连，副线圈接有三盏相同的灯泡，灯泡L1、L2、L3分别与定值电阻R、线圈L和电容器C串联，当发电机的矩形导线框ABCD（电阻不计）绕垂直于匀强磁场的轴以角速度匀速转动时，三盏灯泡亮度恰好相同，下列说法正确的是（   ） A．流过灯泡的电流频率为25Hz B．当线圈ABCD如图甲位置时，原线圈中的电流最大 C．若变压器原、副线圈匝数之比为5：3，则灯泡两端电压为6V D．若线圈ABCD转动的角速度增加，灯泡L2变亮，灯泡L3变暗 【答案】B 【详解】A．由交流电图像乙可知，交流电的周期T=0.02s，频率，故A错误； B．当线圈处于图甲所示位置时，线圈平面与磁场方向平行，此时切割磁感线的有效速度最大，磁通量变化率也达到峰值，感应电动势为最大值，原线圈中的电流亦为最大，故B正确； C．发电机输出电压的最大值，其有效值U1=10V。若变压器原、副线圈匝数比为5：3，根据变压公式可得副线圈电压有效值U2=6V。灯泡L1与电阻R串联分压，其两端电压的有效值必然小于6V，故C错误； D．若角速度ω增大，则发电机输出电压U1及副线圈电压U2均会增大。同时电容器的容抗减小，使得灯泡L3所在支路的电流必然增大，因此灯泡L3将变亮，故D错误。 故选B。 10．手机无线充电技术越来越普及，图甲是使用220 V正弦交变电源的手机无线充电装置，其工作原理如图乙所示。其中S为探测开关，若手机支持无线快充，则S与1接通，此时送电线圈和受电线圈的匝数比N1:N2=3:1，手机两端的电压为9 V，充电功率为27 W；若手机不支持无线快充，则S与2接通，此时送电线圈和受电线圈的匝数比N1:N3=5:1，手机两端的电压为5 V，充电功率为5 W。送电线圈所接的电阻R=40 Ω，开关1所接电阻为R1，开关2所接电阻为R2。若把装置线圈视为理想变压器，则下列说法正确的是（    ） A．R1的阻值为18 Ω B．快速充电时，送电线圈的输入电压为180 V C．S与2接通时，a、b间的输入功率为22 W D．S与2接通时，受电线圈两端的电压为44 V 【答案】B 【详解】AB．S与1接通，此时次级电流 则初级电流 此时初级电压，即送电线圈的输入电压 次级电压 则，故A错误，B正确； C．S与2接通，此此次级电流 则初级电流 a、b间的输入功率，故C错误； D．此时初级电压 次级电压，故D错误。 故选B。 11．用小型发电机给定值电阻供电，线圈的电阻不计，第一次，定值电阻直接接在发电机的输出端，如图甲所示；第二次，通过一个理想变压器给定值电阻输出电压，如图乙所示，变压器原、副线圈的匝数比为1∶2。两次发电机在外力作用下以相同的角速度转动，第一次外力做功的功率为、第二次外力做功的功率为，则（     ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】由于转速相同，两次输出电压相同，设输出电压为，则根据能量守恒，图甲中 图乙中，根据 副线圈两端的电压 则 故选A。 12．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比，原线圈接入的交流电压瞬时值表达式为，定值电阻，副线圈接有滑动变阻器，阻值为。电压表和电流表均为理想交流电表，其读数为和，调节滑动变阻器的滑片，电表示数变化量的绝对值为和，下列说法正确的是（　　） A． B．向下调节的滑片，电压表示数增大 C．无论滑动变阻器阻值多大，电压表示数不变 D．当滑动变阻器时，变压器输出功率最大 【答案】A 【详解】A．根据理想变压器规律可得，， 两式相减得 根据理想变压器规律可得， 两式相减可得 再由， 两式相减得 联立解得，即，故A正确； BC．根据理想变压器规律， 再由， 联立可解得，，可知向下调节的滑片，减小，故电压表示数U2减小，故BC错误； D．原线圈接入电压的有效值 对该电路使用等效电源法，等效后的电源电压 等效内阻 当外电阻等于电源内阻时，电源输出功率最大，此时 即当滑动变阻器电阻时，变压器输出功率最大，故D错误。 故选A。 二、解答题 13．(25-26高二下·河南驻马店第二高级中学等校·期中)某手摇式发电机的原理示意图如图所示。一半径的半圆形单匝金属线圈处在磁感应强度，方向垂直纸面向里的匀强磁场中，摇动手柄使线圈以角速度绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，金属线圈电阻，外电路连接的电阻，电压表和电流表均为理想交流电表。求 (1)从图示位置开始计时，时刻感应电动势瞬时值的表达式； (2)转动过程中，交流电压表的示数； (3)从图示位置转过过程中，平均感应电动势和通过电阻的电量。 【答案】(1)； (2)80 V； (3)， 【详解】（1）半圆形单匝金属线圈产生的感应电动势最大值为   图示位置线圈处于中性面位置，从图示位置开始计时，感应电动势瞬时值的表达式为   （2）（2）电动势有效值为   电压表示数等于定值电阻两端电压有效值，则有   （3）从图示位置转过过程中，根据法拉第电磁感应定律可得   其中，   解得   平均电流为   则通过电阻的电量为 14．(25-26高二·湖北黄冈中学等校·期中)水电站是具有发电、灌溉、供水和旅游等综合经济效益的综合性水利工程，如图所示，水电站用一交流发电机组向远处电动机供电。已知发电机线圈的面积，匝数，匀强磁场的磁感应强度大小，线圈匀速转动的角速度，用电器与线圈串联。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。电动机正常工作且铭牌上标有“、”字样。 (1)求输电线路上的发热功率； (2)升压变压器原线圈的输入电压和电流； (3)若发电机线圈电阻可忽略不计，求用电器Y消耗的功率。 【答案】(1) (2)，50A (3)11300W 【详解】（1）设降压变压器原、副线圈的电流分别为、，电动机正常工作，则     根据理想变压器的原理有   解得     根据焦耳定律可知     解得 （2）根据理想变压器的原理有   解得   升压变压器副线圈两端电压   根据理想变压器的原理有 解得     根据理想变压器的原理有 解得 （3）线圈产生的感应电动势的最大值     线圈产生的感应电动势      用电器消耗的功率     解得 1、 单选题 1．如图所示，我国首台兆瓦级漂浮式波浪能发电装置“南鲲号”工作原理如下：浪板在海浪作用下做往复运动，通过传动机构驱动线圈在磁场中做逆时针转动。当线圈转动到图示位置，下列说法正确的是（     ） A．线圈磁通量最大 B．感应电动势等于0 C．a端电势低于b端电势 D．线圈转动的频率越大，产生的电动势越大 【答案】D 【详解】AB．图示位置线圈磁通量为零，磁通量变化率最大，则感应电动势最大，AB错误； C．根据右手定则可知，a端电势高于b端电势，C错误；     D．根据电动势最大值表达式 可知线圈转动的频率越大，产生的电动势越大，D正确。 故选D。 2．(25-26高二·浙江温州环大罗山联盟·期中)发电机的示意图如图所示，矩形线圈的面积为，匝数为，线圈电阻为，在磁感应强度为的匀强磁场中绕轴以角速度匀速转动，外电路总电阻为（包括滑环和电刷的接触电阻和电表电阻）。当线圈由图示位置开始转动，下列说法正确的是（　　） A．线圈转过的过程中电流方向改变一次 B．电流表与电阻串联后接入电路，电流表示数为 C．发电机的输出功率为 D．线圈转过的过程通过的电荷量为 【答案】C 【详解】A．当线圈由图示位置开始转动，线圈匀速转动的过程中，会两次经过中性面，每次经过中性面电流方向改变一次，因此电流方向一共改变2次，A错误； B．电流表测量的是交变电流的有效值，感应电动势最大值 有效值 因此电流有效值为，B错误； C．发电机的输出功率是外电路电阻的功率，代入电流有效值得，C正确； D．电荷量 线圈转过的过程中，初始磁通量为零，末磁通量 故磁通量变化 因此，D错误。 故选C。 3．磁吸式无线充电手表的原理如图甲所示，磁吸底座线圈ab间通入图乙所示的正弦交流电后，手表内置线圈整流电路输入电压的有效值为5V，整流后对手表内的电池进行充电。不考虑过程中的漏磁和能量损失，下列说法正确的是（　　） A．手表内置线圈电流方向每秒改变50次 B．底座线圈和手表内置线圈匝数之比为44∶1 C．底座线圈和手表内置线圈中电流之比为1∶22 D．若在c点接入一个理想二极管，则整流电路输入电压的有效值为 【答案】B 【详解】A．周期，频率；即每秒有个周期，一个周期内电流方向改变2次，因此每秒电流方向改变次，故A错误； B．底座线圈输入正弦交流电，由图乙得最大值 因此底座线圈电压有效值 内置线圈整流前输入电压有效值 理想变压器电压比等于匝数比，即匝数之比为，故B正确； C．理想变压器电流比与匝数成反比，即电流之比为，故C错误； D．接入理想二极管后，只有半个周期有电压输出，根据有效值的定义得 代入，解得，故D错误。 故选B。 4．在如图所示电路中接入的正弦交流电源，两个电阻，假设两个二极管正向电阻为0，反向电阻无穷大。闭合开关S，则（　　） A．交变电流电压的有效值为 B．1min电阻上产生的热量为1815J C．电阻消耗的电功率为24.2W D．正弦交流电源的输出功率为65W 【答案】B 【详解】A．电路中接入的正弦交流电源，电压的有效值为，故A错误； B．根据二极管的单向导电性，一个周期内，两个二极管各半个周期导通，1min电阻上产生的热量为，故B正确； C．由B选项知电阻消耗的电功率为，故C错误； D．电阻消耗的电功率等于电阻消耗的电功率，则输出功率，故D错误。 故选B。 5．新能源电动汽车常用交流充电桩进行充电，如图所示为交流充电桩的供电电路，输电线的总电阻。配电设施的输出电压为250V，降压变压器原、副线圈的匝数比为，充电桩的输出电压，功率为5500W，变压器均视为理想变压器，则（　　） A．配电设施输出电流的频率为100Hz B．输电线损失的电压为50V C．升压变压器原、副线圈的匝数比为 D．输电效率约为87.5% 【答案】B 【详解】A．根据充电桩的输出电压表达式可知角速度为 则交流电的周期 可知输出电流的频率，故A错误； B．根据充电桩输出表达式可知，输出电压的最大值 有效值 功率为5500W，充电桩电流的有效值 根据电流关系 可得输电线电流为 可得输电线损失的电压为，故B正确； C．根据 可得 根据 解得 根据， 可得升压变压器原、副线圈的匝数比为，故C错误； D．升压变压器功率为 可得输电效率约为，故D错误。 故选B。 6．(25-26高二·山西太原新希望双语学校等校·期中)如图所示，发电站通过理想升压变压器和理想降压变压器向较远处的用户输送电能。已知发电站的输出电压U0=250 V，输出功率P0=200 kW；用户端的电压为U=220 V，用户获得的功率为P，降压变压器的原、副线圈匝数比为，两变压器间线路的总电阻为R，其余线路电阻不计，若要求输电线路上功率的损失不超过8%，则（    ） A．用户获得的最大功率为1840 W B．两变压器间线路的总电阻最大为100 Ω C．可以用电流互感器测量输电线上的电流，电流互感器是一种降压变压器 D．若输电线路上功率的损失为8%，则升压变压器的原、副线圈匝数比为 【答案】D 【详解】A．输电线上功率的损失不超过8%，即。用户获得的功率。即用户获得的最小功率为，最大功率接近，故A错误； B．降压变压器原线圈电压。设输电线电流为，则用户端输入功率。由能量守恒。当取最大值时，解得。此时线路电阻。若更大，在不变的情况下，电流会减小，但会导致占比变大，经分析最大值为，故B错误； C．电流互感器串联在电路中，为了测量大电流，需将大电流变为小电流，根据，可知，即副线圈匝数多于原线圈匝数，根据，可知，所以电流互感器是一种升压变压器，故C错误； D．若输电线上功率的损失为8%，由B选项分析可知此时输电线电流。发电站输出电流 。根据变压器电流比公式，故 D 正确。 故选D。 7．(25-26高二下·云南玉溪第一中学·)调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图乙所示。线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，CD之间输入交变电压，转动滑动触头P就可以调节输出电压。图乙中两电表均为理想交流电表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器。现在CD两端输入图甲所示正弦式交流电，变压器视为理想变压器，那么（　　） A．由甲图可知CD两端输入交流电压u的表达式为 B．当滑动触头P逆时针转动时，MN之间输出交流电压的频率变大 C．当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电流表读数变大，电压表读数变小 D．当滑动触头P逆时针转动时，电阻R2消耗的电功率变小 【答案】C 【详解】A．由图甲得输入交流电压周期，角速度 因此电压表达式应为，故A错误； B．理想变压器不改变交流电频率，M、N之间输出交流电压的频率由输入的交流电压的频率决定，与滑动触头位置无关，故B错误； C．电压表读数​ 滑动触头P位置不变时，副线圈输出电压不变。滑动变阻器触头向下滑动，接入电阻减小，副线圈总电阻减小，总电流​增大，​分压​增大，因此减小。​电流​​ 减小，则减小，由 ​增大，减小，因此​增大，即电流表读数变大、电压表读数变小，故C正确； D．P逆时针转动，副线圈匝数增加，输出电压​增大，​两端电压增大，由 可知​消耗功率变大，故D错误。 故选C。 2、 多选题 8．下列方法中能够产生交变电流的是（　　） A．如图甲所示，闭合线圈在匀强磁场中按逆时针方向匀速转动 B．如图乙所示，金属棒绕过中心且与磁场垂直的轴逆时针匀速转动 C．如图丙所示，由导线折成的矩形线框CDFE绕PQ在匀强磁场中匀速转动 D．闭合线圈垂直磁感线放置且不动，穿过线圈的磁通量按照如图丁所示正弦规律变化 【答案】ACD 【详解】A．闭合线圈绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，转动过程中穿过线圈的磁通量随时间做周期性变化，感应电动势的大小和方向都随时间周期性改变，因此可以产生交变电流，故A正确； B．该选项中只有单根金属棒绕中心轴转动，金属棒没有形成闭合回路，只会产生感应电动势，无法形成感应电流，因此不能产生交变电流，故B错误； C．矩形线框CDFE是闭合导线框，绕转轴PQ匀速转动时， PQ方向与匀强磁场方向垂直，转动过程中穿过线框的磁通量随转动周期性变化，感应电动势的大小、方向周期性改变，因此可以产生交变电流，故C正确； D．闭合线圈静止，穿过线圈的磁通量按正弦规律变化，根据法拉第电磁感应定律 若 则感应电动势 大小和方向都随时间做周期性变化，因此可以产生交变电流，故D正确。 故选ACD。 9．(25-26高二·海南海口中学·期中)如图甲所示为一台小型发电机的结构示意图，内阻为0.7Ω的单匝线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的电动势随时间变化的正弦图线如图乙所示，电压表、电流表均为理想交流电表，定值电阻的阻值R=10.3Ω，则下列说法正确的是（　　） A．发电机产生的电动势最大值为，线圈的转速 B．时，穿过线圈的磁通量变化率为零 C．线圈转动到图示位置时，感应电流方向为D→C→B→A→D D．电流表的示数为10A，电压表的示数为110V 【答案】BC 【详解】A．由图乙可知发电机产生的电动势最大值为，周期为，则转速为，故A错误； B．时，由图乙可知感应电动势为0，根据法拉第电磁感应定律可知，穿过线圈的磁通量变化率为零，故B正确； C．线圈转动到图示位置时，根据右手定则可知，感应电流方向为D→C→B→A→D，故C正确； D．感应电动势有效值为 则电路电流为 可知电流表的示数为10A；两端电压为 则电压表的示数为103V，故D错误。 故选BC。 10．如图所示的交变电路中，变压器可看作理想变压器，已知电动机的内阻为0.1Ω，电动机的额定功率为2W、效率为80%，原线圈接交变电压，电动机正常工作。下列说法正确的是（　　） A．电动机的额定电压为1V B．原线圈中的电流1s内方向改变50次 C．原、副线圈的匝数比为 D．原线圈中电流的有效值为 【答案】AD 【详解】A．由题意可知，电动机的输出功率 则电动机的热功率为 可得副线圈电流为 由，可得电动机的额定电压为，故A正确； B．原线圈接交变电压，可知周期为 一个周期内电流方向改变2次，则原线圈中的电流1s内方向改变100次，故B错误； C．原线圈输入电压有效值为 则原、副线圈的匝数比为，故C错误； D．根据，可得原线圈中电流的有效值为，故D正确。 故选AD。 11．图甲所示的装置是斯特林发电机，其工作原理图可以简化为图乙。已知矩形导线框的匝数为，面积为，处在磁感应强度大小为的匀强磁场中，矩形导线框以角速度绕垂直磁场方向的轴匀速转动，线框与理想变压器原线圈相连。理想变压器原、副线圈的匝数比为，图示时刻线框平面与磁感线垂直并以此时刻为计时起点，为定值电阻，为滑动变阻器，交流电压表、均视为理想电表，不计线框的电阻。下列说法正确的是（     ） A．线框从图示位置开始转过的过程中，产生的平均电动势为 B．滑动变阻器的滑片向端滑动的过程中，的发热功率减小 C．滑动变阻器的滑片向端滑动的过程中，电压表的示数始终为 D．线框从图示位置开始转过时，电压表的示数为 【答案】AB 【详解】A．根据法拉第电磁感应定律可得，线框从图示位置开始转过的过程中，产生的平均电动势为，故A正确； CD．矩形线框在转动过程中产生的感应电动势的峰值为 则有效值为 则原线圈的电压，即电压表的示数始终为，由理想变压器线圈匝数与电压关系有 可知，副线圈的电压，即电压表的示数始终为，故CD错误； B．滑动变阻器的滑片向端滑动的过程中，接入电阻变大，则副线圈回路的电流减小，的发热功率减小，故B正确。 故选AB。 12．如甲图，电流互感器可测量导线a中交变电流的通电情况。让a穿过闭合铁芯，铁芯上绕有多匝线圈，线圈和分析器组成闭合回路，忽略线圈内电流变化对a中电流的影响。分析器可显示流过分析器的电流随时间变化的波形。某次测量时，分析器显示的结果如乙图中的正弦波形，则（　　） A．分析器中电流的有效值为 B．分析器中电流的最大值为 C．a中电流的频率为100Hz D．时a内电流达到极大值 【答案】AD 【详解】AB．由题图乙可知，分析器中电流的最大值为，则分析器中电流的有效值为，故A正确，B错误； C．a中电流的周期和分析器中电流的周期相同。由题图乙可知，分析器中电流的周期为，则a中电流的频率为，故C错误； D．时，分析器中电流为零，即线圈内的感应电流为零，则a中电流的变化率为0，所以此时a内电流达到极大值，故D正确。 故选AD。 3、 解答题 13．调压变压器是一种自耦变压器，它的构造如图所示。线圈AB绕在一个环形的铁芯上，AB间加上正弦交流电压u，移动滑动触头P，就可调节输出电压。在输出端连接了滑动变阻器R和理想交流电流表，变阻器的滑动触头为Q。 (1)保持P的位置不动，将Q向下移动时，电流表的读数如何变化？为什么？ (2)保持Q的位置不动，将P沿逆时针方向移动时，电流表的读数如何变化？为什么？ 【答案】(1)减小，原因见解析；(2)变大，原因见解析 【详解】(1)保持P的位置不动，即是保持变压器的原、副线圈的匝数比不变，则滑动变阻器R两端的电压不变，当将Q向下移动时，连入电路的电阻的阻值变大，因而电流减小，即电流表读数减小。 (2)保持Q的位置不动，即是保持滑动变阻器R连入电路的阻值不变，将P沿逆时针方向移动时，变压器的原线圈的匝数不变，副线圈的匝数增多，滑动变阻器R两端的电压将增大，所以电流表的读数变大； 14．某校项目学习小组制造了电磁弹射器，其等效电路如图所示（俯视图）。通过图中的理想自耦变压器可将的交流电电压升高，再通过直流转换模块（将交流电转换为直流电，且电压有效值不变）。图中的两个电容器的电容C=0.2F。两根固定于同一水平面内足够长的光滑平行金属导轨间距L=0.5m，电阻不计，磁感应强度大小B=1T的匀强磁场垂直于导轨平面向内。金属棒MN（含其上固定一铁钉）总质量m=100g、电阻R=0.25Ω（不计其他电阻）垂直放在两导轨间处于静止状态，并与导轨良好接触。开关S先接1，使两电容器完全充电，然后将S接至2，MN开始向右加速运动达到最大速度后离开导轨。已知理想自耦变压器的原副线圈匝数比为，电容器储存电场能的表达式为：。求： （1）直流转换模块输出端的电压UMN； （2）开关S接1使电容器完全充电后，每块极板上所带的电荷量Q的绝对值； （3）MN由静止开始运动时的加速度大小a； （4）电容器储存电场能转化为MN棒动能的转化效率η。 【答案】（1）50V；（2）10C；（3）；（4） 【详解】（1）交流电电压的有效值为 根据变压器的电压匝数关系有 由题意可知直流转换模块输出端的电压 解得 （2）根据电容的定义式有 解得 （3）MN由静止开始运动时的电流 此时对金属棒进行分析，根据牛顿第二定律有 解得 （4）MN开始向右加速运动达到最大速度时，金属棒切割磁感线产生的感应电动势与此时电容器极板电压相等，则有 根据动量定理有 该过程通过金属棒的电荷量 结合上述解得 若考虑最后电容器还有电场能储存，则有 结合上述解得 40 / 42 学科网（北京）股份有限公司 $ ( 完成时间： 月 日 今日打卡：☐ 已完成 用时： min 自评勋章： ) 暑假作业03 交变电流 ( 目 录 01 知识积累 02 题型速练 一． 交变电流的产生与描述 （共 5 小题） 二． 交变电流的“四值” （共 6 小题） 三． 变压器原理及其应用 （共 5 小题） （难★★） 四． 理想变压器的动态分析 （共 4 小题） （难★★） 五． 远距离输电 （共 4 小题） 03 巩固提升练 04 能力培优练 ) ( 知识梳理 一天一练，温故知新，快乐过暑假 ) 一、正弦式交变电流的产生及变化规律 1．产生：在匀强磁场中线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动． 2．两个特殊位置的特点 (1)线圈平面转到中性面时，S⊥B，Φ最大，＝0，e＝0，i＝0，电流方向将发生改变． (2)线圈平面与中性面垂直时，S∥B，Φ＝0，最大，e最大，i最大，电流方向不改变． 3．一个周期内线圈中电流的方向改变两次． 4．描述交变电流的物理量 (1)最大值 Em＝NBSω，与转轴位置无关，与线圈形状无关(均选填“有关”或“无关”)． (2)周期和频率 ①周期(T)：交变电流完成一次周期性变化所需的时间．单位是秒(s)，公式T＝. ②频率(f)：交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数．单位是赫兹(Hz)． ③周期和频率的关系：T＝或f＝. 5．交变电流的变化规律(线圈从中性面开始计时) 函数表达式 图像 磁通量 Φ＝Φmcos ωt＝Bscos ωt 电动势 e＝Emsin ωt＝NBSωsin ωt 二、交变电流“四值”的理解和计算 物理量 物理含义 重要关系 适用情况及说明 瞬时值 交变电流某一时刻的值 e＝Emsin ωt i＝Imsin ωt 计算线圈某时刻的受力情况 峰值 最大的瞬时值 Em＝NBSω Im＝ 讨论电容器的击穿电压 平均值 交变电流图像中图线与时间轴所围的面积与时间的比值 ＝N ＝ 计算通过导线横截面的电荷量 有效值 跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值 E＝ U＝ I＝ 适用于正(余)弦式交变电流 (1)交流电流表、交流电压表的示数 (2)电气设备“铭牌”上所标的值(如额定电压、额定电流等) (3)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热、保险丝的熔断电流等) (4)没有特别加以说明的 三、理想变压器的原理及应用 1．构造和原理 (1)构造：如图所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的． (2)原理：电磁感应的互感现象． 2．基本关系式 (1)功率关系：P入＝P出． (2)电压关系：＝. (3)电流关系：只有一个副线圈时＝. (4)频率关系：f出＝f入． 3．理想变压器的制约关系 电压 原线圈电压U1和匝数比决定副线圈电压U2，U2＝U1 功率 副线圈的输出功率P出决定原线圈的输入功率P入，P入＝P出 电流 副线圈电流I2和匝数比决定原线圈电流I1，I1＝I2 4.含有多个副线圈的变压器 计算具有两个或两个以上副线圈的变压器问题时，需注意三个关系： 电压关系：＝＝＝…＝ 功率关系：P1＝P2＋P3＋P4＋…＋Pn 电流关系：n1I1＝n2I2＋n3I3＋n4I4＋…＋nnIn 四、理想变压器的动态分析 1.制约关系 制约关系 电压 副线圈的电压由原线圈的电压和匝数比决定 功率 原线圈的输入功率由副线圈的输出功率决定 电流 原线圈的电流由副线圈的电流和匝数比决定 2.理想变压器动态分析问题的两种情况 匝数比不变的情况 负载电阻不变的情况 不变，根据，输入电压决定输出电压，可以得出不论负载电阻如何变化，不变； （2）当负载电阻发生变化时，变化，根据输出电流决定输入电流，可以判断的变化； 变化引起变化，根据，可以判断的变化 不变，发生变化，变化； 不变，变化，发生变化； （3）根据和，可以判断变化时，发生变化，不变，发生变化 3.动态分析问题的思路程序可表示为 五、远距离输电 1．理清输电电路图的三个回路 (1)在电源回路中，P发电机＝U1I1＝P1. (2)在输送回路中，I2＝I线＝I3，U2＝ΔU＋U3，ΔU＝I2R线，ΔP＝I22R线． (3)在用户回路中，P4＝U4I4＝P用户． 2．抓住两组关联式 (1)理想的升压变压器联系着电源回路和输送回路，由理想变压器原理可得：＝，＝，P1＝P2. (2)理想的降压变压器联系着输送回路和用户回路，由理想变压器原理可得：＝，＝，P3＝P4. 3．掌握一个守恒观念:功率关系：P2＝ΔP＋P3，其中ΔP＝ΔU·I线＝I线2R线＝. ( 题型速练 一题一思，查漏补缺，轻松迎开学 ) 一．交变电流的产生与描述（共5小题） 1．下列关于交变电流和直流的说法中正确的是（　　） A．如果电流大小随时间做周期性变化，则一定是交变电流 B．直流的大小和方向一定不变 C．直流的最大特征就是电流的大小不变 D．交变电流的最大特征就是电流的方向随时间做周期性变化 2．如图为某种发电机的横截面图，闭合矩形线圈匝数为n，垂直纸面的长边长度为L，短边在纸面内且长度为d，矩形线圈放在均匀辐射状磁场中（磁场方向均沿半径方向），转轴在中心O，线圈两条长边经过的位置的磁感应强度大小均为B，方向始终与两边的运动方向垂直，磁场分布在磁极与铁芯之间的左右两个圆心角均为θ＝120°区域内。现让线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动时，下列说法正确的是（　　） A．线圈在匀速转动过程中产生的是正弦式交变电流 B．线圈在匀速转动过程中产生的是直流电 C．线圈在磁场中匀速转动时，产生的电动势大小始终不变 D．线圈在磁场中匀速转动时，产生的电动势大小是2nBLdω 3．(25-26高二·内蒙古包头第八十一中学·)下图是交流发电机的示意图，左侧磁铁为N极，右侧为S极，则（　　） A．甲图线圈中电流的流向是A流向B B．乙图线圈中电流方向正在改变 C．丙图线圈中的磁通量最小 D．丁图线圈中电流最大 4．(25-26高二下·四川雅安某校·)矩形线圈abcd绕垂直于磁感线的固定轴OO'匀速转动，线圈平面位于如图所示的匀强磁场中。正确的是（　　） A．图甲时刻通过线圈的磁通量变化率最大 B．图乙时刻线圈中感应电流方向改变 C．图甲时刻线圈中磁通量最大 D．图乙时刻线圈中感应电动势最小 5．如图为某发电机的原理图，abcd为金属线框，固连于线框的E、F为一对相互绝缘的半圆形铜环，A、B为固定电刷。线框在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动，从图示位置开始计时，电阻R两端的电势差u随时间t变化的图像可能是（　　） A． B． C． D． 二．交变电流的“四值”（共6小题） 6．如图所示为交流发电机的示意图，从线圈通过中性面位置开始计时，发电机产生的电动势瞬时值表达式为，回路的总电阻阻值为。下列说法正确的是（　　） A．每秒钟电流方向变化50次 B．电阻消耗的电功率为48.4W C．仅线圈转速加倍，则电动势为 D．图示位置CD边受到的安培力方向向下 7．A、B是两个完全相同的电热器，A接在图1所示的交流电源上，B接在图2所示的交流电源上，两个电源的周期和峰值均相同，且已知锯齿波的有效值为，若它们在一个周期内产生的热量分别为Q1、Q2，则Q1:Q2等于（　　） A．1: B．:1 C．2:3 D．3:2 8．我国交流发电机行业在某些领域已经达到了世界先进水平，发电设备的产量约占全球总产量的三分之一。一台小型发电机的结构示意图如图甲所示，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图乙所示。发电机线圈的电阻，外接灯泡的电阻为。灯泡消耗的电功率为（　　） A． B． C． D． 9．如图甲所示，电阻R=1Ω的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动，在定值电阻R1上产生的u-t图像如图乙所示，定值电阻R1=10Ω，其他导线电阻不计，下列说法正确的是（     ） A．线圈的角速度ω=50rad/s B．当线圈平面与磁场方向垂直时，通过线圈的磁通量为0 C．线圈中产生电动势的有效值为11V D．回路中电流的有效值为A 10．(25-26高二下·山西现代双语学校学校等校·期中)如图所示，同一金属线圈在匀强磁场中，两次以不同的转速绕与磁感线垂直的轴从中性面开始匀速转动，第1次转动的周期T1=0.02s ，产生的电动势峰值，第2次转动产生的电动势峰值，下列说法正确的是（    ） A．第2次转动的周期T2=0.1s B．第2次转动0.05s时刻，线圈中的电流最大 C．第1次转动0~0.005s时间内，线圈中的平均感应电动势为 D．若线圈阻值为，第1次转动0~0.005s时间内，通过线圈的电荷量为 11.图甲是交流发电机模型示意图．在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线圈可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴转动，由线圈引出的导线和分别与两个跟线圈一起绕转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路。图乙是线圈的主视图，导线和分别用它们的横截面来表示。已知线圈匝数为N，电阻为r，长度为，长度为，线圈在外力作用下以恒定角速度逆时针转动。试求： (1)从图甲位置转过90°时感应电流的方向； (2)感应电动势的最大值表达式； (3)线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整个线圈中的感应电动势的表达式； (4)线圈平面处于与中性面成，夹角位置时开始计时，如图丙示，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势的表达式； (5)线圈转一圈外力做的功； (6)从图示位置转过的过程中流过电阻R的电荷量。 三．变压器原理及其应用（共5小题）（难★★） 12．根据国家能源局统计，截止到2025年12月，我国风电装机容量累计达到6.4亿千瓦，稳居世界第一、某风力发电机输出750 V的正弦交流电，要通过理想变压器将电压升至12 kV后向远距离输电。该发电机正常工作的输出功率为750 kW，关于该变压器下列说法正确的是（　　） A．原、副线圈匝数比为1∶1000 B．原、副线圈匝数比为16∶1 C．原线圈正常工作电流为62.5 A D．副线圈正常工作电流为62.5 A 13．(25-26高三下·山东济宁·)新能源汽车充电站是一种高功率充电设施，其结构可简化为如图所示的电路，理想变压器原副线圈的匝数比为，输入端电压为（V），单桩功率为，下列说法正确的是（     ） A．变压器输出电压为 B．变压器输出电压的频率为 C．流过充电桩的电流在内方向改变50次 D．当变压器同时对2个充电桩供电时，流过原线圈的电流为 14．如图1所示，理想变压器原线圈接在正弦式交流电源上，输入电压随时间变化的图像如图2所示，副线圈接规格为“，”的灯泡。若灯泡正常发光，下列说法正确的是（　　） A．原线圈两端电压的有效值为 B．原线圈中电流的有效值为 C．原、副线圈的匝数之比为 D．原线圈的输入功率为 15．煤气灶中的点火针通常需要两万伏左右的高压才能点燃煤气。某同学设计了一种点火电路，将一节干电池连接到变压器的输入端，变压器输出的高压接到点火针上，开关是自动控制的。下列电路图中能实现点火的是（　　） A． B． C． D． 16．(25-26高二·广西·)如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数比，副线圈电路中定值电阻与灯泡并联，原线圈中的灯泡与副线圈中的灯泡规格相同。当输入端接入一正弦交变电源后，电路中两个灯泡均恰好正常发光。已知灯泡正常发光时灯泡两端的电压，通过灯泡的电流。求： (1)原线圈两端的电压； (2)定值电阻的阻值。 四．理想变压器的动态分析（共4小题）（难★★） 17．(25-26高二下·安徽A10联盟·期中)图甲为某感温式火灾报警器，其简化电路如图乙所示。理想变压器原线圈接入电压有效值不变的正弦交流电源，副线圈连接报警系统，为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，为定值电阻，滑动变阻器用于设定报警温度。当流过的电流大于设定临界值时就会触发报警。则（    ） A．副线圈两端电压会随着副线圈电路端温度的变化而变化 B．出现火情时，热敏电阻两端电压升高 C．滑片下移一点可以降低报警温度 D．出现火情时，原线圈输入功率变小 18．如图，理想变压器原、副线圈匝数比为，输入端C、D接入电压有效值恒定的交变电源，灯泡、的阻值始终与定值电阻的阻值相同。在滑动变阻器R的滑片从a端滑动到b端的过程中，两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是（    ） A．先变暗后变亮，一直变亮 B．先变暗后变亮，先变暗后变亮 C．电源的输出功率先变大后变小 D．原、副线圈中频率之比为 19．如图所示为家用燃气灶点火装置的电路原理图，直流电经转换器输出u=5sin100πt（V）的交流电，再加在理想变压器的原线圈上，设变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2。闭合开关S，当两点火针间电压瞬时值大于5000V就会产生电火花进而点燃燃气，下列说法正确的是（     ） A．理想变压器原线圈中交流电的周期为T=0.01s B．图中交流电压表读数为5V C．要使燃气灶能正常点火， D．要使燃气灶能正常点火， 20．(25-26高二下·重庆巴蜀教育集团·期中)如图所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为，原线圈一侧接在额定电压为的正弦交流电源上。定值电阻，，滑动变阻器的最大阻值为，电流表、电压表均为理想电表。当滑动变阻器的滑片P从最上端滑动到最下端的过程中，电流表和电压表示数变化量的绝对值分别用和表示，下列判断正确的是（　　） A．滑片在向下滑动过程中，电流表和电压表的示数均变小 B．滑片在向下滑动过程中，变压器的输出功率一直增大 C．电表示数变化量的绝对值之比等于 D．当滑动变阻器接入电路中的电阻为时，变压器的输出功率最大 五．远距离输电（共4小题） 21．(25-26高二下·河南驻马店遂平县第一高级中学·)一座小型水电站向山下村镇供电的示意图如图所示，升压变压器T1与降压变压器T2都是理想变压器。已知发电机输出电压U1=250 V，两个变压器的匝数比n1∶n2=1∶100，n3∶n4=110∶1，输电线电阻为R=20 Ω，发电机输出功率为P=1000 kW。则下列说法正确的是（　　） A．输电线上损失的电压为800 V B．用户得到的电压为200 V C．输电线上损失的功率为16 kW D．深夜，用户的用电器减少时输电线上损失的功率将变大 22．我国是全球特高压输电技术的领导者，2025年建成的川渝特高压交流工程实现了1000 kV电压等级的远距离输电。该工程中，某段输电线路的总电阻为，输电电压为1000 kV，输送的功率为。下列说法正确的是（    ） A．1000 kV是交流电压的最大值 B．输电线上的电流为 C．输电线上的功率损失为 D．若仅将输电电压降为500 kV，输电线上的功率损失将变为原来的4倍 23．“绿色发展”是目前各地举办大型赛事活动的理念之一，为此场馆建设大量采用了光伏发电技术。如图为某场馆配套的光伏发电模拟供电系统。光伏电池板产生的直流电经逆变器转化为正弦交流电，输入到理想升压变压器的原线圈。的副线圈通过总电阻为的输电线，连接到理想降压变压器的原线圈，的副线圈为场馆照明设备供电。已知逆变器输出的交流电压有效值恒为250 V，变压器的原、副线圈匝数比为1∶20，变压器的原、副线圈匝数比为20∶1，场馆照明设备可视为纯电阻，其额定功率为44 kW。若照明设备正常工作，下列说法正确的是（　　） A．输电线上的电流为10 A B．变压器副线圈两端的电压为5000 V C．输电线上损耗的电功率为600 W D．若场馆增加照明灯具，则输电线上损耗的功率将减小 24．(25-26高二下·江西多校·)云南某小型水电站通过远距离输电线路向城镇供电，简化电路图如图所示。水电站输出电压保持不变，升压变压器原、副线圈的匝数比，输电线采用横截面积、电阻率的铝线。当城镇用电功率时，降压变压器输入电压。现因冬季取暖需求，城镇用电功率增加，若忽略变压器的能量损耗，下列说法正确的是（    ） A．输电线总电阻为 B．城镇用电功率增加，输电线上损耗的功率减小 C．水电站到城镇的输电距离 D．若输电线改用相同长度、横截面积为的铜线，输电线总电阻将增大 一、单选题 1．(25-26高二下·陕西西安某校·期中)如图所示，线圈abcd在水平匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动会产生正弦式交变电流。当线圈逆时针转动到图示水平位置时，下列说法正确的是（　　） A．线圈处于中性面位置 B．线圈中电流方向为abcda C．线圈中瞬时感应电动势最大 D．穿过线圈平面的磁通量变化率为零 2．(25-26高二·江苏扬州大学附属中学·期中)下图是交流发电机的示意图，则（　　） A．甲图线圈中瞬时电动势最大 B．乙图线圈中瞬时电流最小 C．丙图线圈中的磁通量最大 D．丁图线圈中电流方向为DCBA 3．(25-26高二下·江苏徐州第三中学等校·期中)如图所示，在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的规律如下图所示。已知线框内阻为1.0Ω，外接灯泡的电阻为9.0Ω，则（　　） A．线圈在图示位置时，线圈磁通量变化率为0 B．电路中的电流方向每秒改变10次 C．t=0时刻，线圈处于中性面 D．电动势的瞬时值表达式为（V） 4．如图甲，矩形金属线框abcd在匀强磁场中绕固定轴匀速转动，轴垂直于磁感线。通过线框的磁通量随时间的变化规律如图乙所示，线框共100匝。下列说法中正确的是（     ） A．交变电流的频率为 B．交变电流电动势的有效值为 C．时刻线框转至图甲所示位置 D．时刻线框电流方向发生改变 5．(25-26高二·甘肃武威天祝藏族自治县第一中学·)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。通过两电热器的电流有效值之比等于（　　） A． B． C． D． 6．为了研究交流电的产生，小明同学进行了如下实验：第一次将矩形线圈放在匀强磁场中，线圈绕转轴按图示方向匀速转动（向纸外、向纸内），并从图甲所示位置开始计时，产生的电流图像如图乙所示。第二次仅将转轴改为对角线以相同的转速匀速转动（向纸外、向纸内）（仍从图甲所示位置开始计时），则第二次的电流图像是（　　） A． B． C． D． 7．为自行车灯供电的发电装置结构如图，N、S是磁铁的磁极，M是圆柱形铁芯；磁极和铁芯间的磁场均匀辐向分布，圆心角所对应的区域没有磁场；铁芯外的矩形线圈P在车轮带动下，绕M中心的固定转轴O匀速转动。若规定从图示位置开始计时的电动势为正值，则能反映线圈中感应电动势e随时间t变化的图像是（　　） A． B． C． D． 8．(25-26高二·江苏南京师范大学附属中学·模拟)在如图所示的电路中，、、是三盏相同的灯泡，电感线圈电阻忽略不计，当a、b两端接6V正弦式交流电时，三盏灯的发光情况相同。下列说法正确的是（　　） A．电容器的耐压值至少为6V B．增大交流电频率，比亮 C．若a、b两端改接6V直流电，比先亮 D．若a、b两端改接6V直流电，稳定后不亮，比亮 9．(25-26高二上·浙江宁波慈溪·期末)如图所示，一交流发电机产生如图乙所示的交流电，其电刷与理想变压器原线圈相连，副线圈接有三盏相同的灯泡，灯泡L1、L2、L3分别与定值电阻R、线圈L和电容器C串联，当发电机的矩形导线框ABCD（电阻不计）绕垂直于匀强磁场的轴以角速度匀速转动时，三盏灯泡亮度恰好相同，下列说法正确的是（   ） A．流过灯泡的电流频率为25Hz B．当线圈ABCD如图甲位置时，原线圈中的电流最大 C．若变压器原、副线圈匝数之比为5：3，则灯泡两端电压为6V D．若线圈ABCD转动的角速度增加，灯泡L2变亮，灯泡L3变暗 10．手机无线充电技术越来越普及，图甲是使用220 V正弦交变电源的手机无线充电装置，其工作原理如图乙所示。其中S为探测开关，若手机支持无线快充，则S与1接通，此时送电线圈和受电线圈的匝数比N1:N2=3:1，手机两端的电压为9 V，充电功率为27 W；若手机不支持无线快充，则S与2接通，此时送电线圈和受电线圈的匝数比N1:N3=5:1，手机两端的电压为5 V，充电功率为5 W。送电线圈所接的电阻R=40 Ω，开关1所接电阻为R1，开关2所接电阻为R2。若把装置线圈视为理想变压器，则下列说法正确的是（    ） A．R1的阻值为18 Ω B．快速充电时，送电线圈的输入电压为180 V C．S与2接通时，a、b间的输入功率为22 W D．S与2接通时，受电线圈两端的电压为44 V 11．用小型发电机给定值电阻供电，线圈的电阻不计，第一次，定值电阻直接接在发电机的输出端，如图甲所示；第二次，通过一个理想变压器给定值电阻输出电压，如图乙所示，变压器原、副线圈的匝数比为1∶2。两次发电机在外力作用下以相同的角速度转动，第一次外力做功的功率为、第二次外力做功的功率为，则（     ） A． B． C． D． 12．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比，原线圈接入的交流电压瞬时值表达式为，定值电阻，副线圈接有滑动变阻器，阻值为。电压表和电流表均为理想交流电表，其读数为和，调节滑动变阻器的滑片，电表示数变化量的绝对值为和，下列说法正确的是（　　） A． B．向下调节的滑片，电压表示数增大 C．无论滑动变阻器阻值多大，电压表示数不变 D．当滑动变阻器时，变压器输出功率最大 二、解答题 13．(25-26高二下·河南驻马店第二高级中学等校·期中)某手摇式发电机的原理示意图如图所示。一半径的半圆形单匝金属线圈处在磁感应强度，方向垂直纸面向里的匀强磁场中，摇动手柄使线圈以角速度绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，金属线圈电阻，外电路连接的电阻，电压表和电流表均为理想交流电表。求 (1)从图示位置开始计时，时刻感应电动势瞬时值的表达式； (2)转动过程中，交流电压表的示数； (3)从图示位置转过过程中，平均感应电动势和通过电阻的电量。 14．(25-26高二·湖北黄冈中学等校·期中)水电站是具有发电、灌溉、供水和旅游等综合经济效益的综合性水利工程，如图所示，水电站用一交流发电机组向远处电动机供电。已知发电机线圈的面积，匝数，匀强磁场的磁感应强度大小，线圈匀速转动的角速度，用电器与线圈串联。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。电动机正常工作且铭牌上标有“、”字样。 (1)求输电线路上的发热功率； (2)升压变压器原线圈的输入电压和电流； (3)若发电机线圈电阻可忽略不计，求用电器Y消耗的功率。 1、 单选题 1．如图所示，我国首台兆瓦级漂浮式波浪能发电装置“南鲲号”工作原理如下：浪板在海浪作用下做往复运动，通过传动机构驱动线圈在磁场中做逆时针转动。当线圈转动到图示位置，下列说法正确的是（     ） A．线圈磁通量最大 B．感应电动势等于0 C．a端电势低于b端电势 D．线圈转动的频率越大，产生的电动势越大 2．(25-26高二·浙江温州环大罗山联盟·期中)发电机的示意图如图所示，矩形线圈的面积为，匝数为，线圈电阻为，在磁感应强度为的匀强磁场中绕轴以角速度匀速转动，外电路总电阻为（包括滑环和电刷的接触电阻和电表电阻）。当线圈由图示位置开始转动，下列说法正确的是（　　） A．线圈转过的过程中电流方向改变一次 B．电流表与电阻串联后接入电路，电流表示数为 C．发电机的输出功率为 D．线圈转过的过程通过的电荷量为 3．磁吸式无线充电手表的原理如图甲所示，磁吸底座线圈ab间通入图乙所示的正弦交流电后，手表内置线圈整流电路输入电压的有效值为5V，整流后对手表内的电池进行充电。不考虑过程中的漏磁和能量损失，下列说法正确的是（　　） A．手表内置线圈电流方向每秒改变50次 B．底座线圈和手表内置线圈匝数之比为44∶1 C．底座线圈和手表内置线圈中电流之比为1∶22 D．若在c点接入一个理想二极管，则整流电路输入电压的有效值为 4．在如图所示电路中接入的正弦交流电源，两个电阻，假设两个二极管正向电阻为0，反向电阻无穷大。闭合开关S，则（　　） A．交变电流电压的有效值为 B．1min电阻上产生的热量为1815J C．电阻消耗的电功率为24.2W D．正弦交流电源的输出功率为65W 5．新能源电动汽车常用交流充电桩进行充电，如图所示为交流充电桩的供电电路，输电线的总电阻。配电设施的输出电压为250V，降压变压器原、副线圈的匝数比为，充电桩的输出电压，功率为5500W，变压器均视为理想变压器，则（　　） A．配电设施输出电流的频率为100Hz B．输电线损失的电压为50V C．升压变压器原、副线圈的匝数比为 D．输电效率约为87.5% 6．(25-26高二·山西太原新希望双语学校等校·期中)如图所示，发电站通过理想升压变压器和理想降压变压器向较远处的用户输送电能。已知发电站的输出电压U0=250 V，输出功率P0=200 kW；用户端的电压为U=220 V，用户获得的功率为P，降压变压器的原、副线圈匝数比为，两变压器间线路的总电阻为R，其余线路电阻不计，若要求输电线路上功率的损失不超过8%，则（    ） A．用户获得的最大功率为1840 W B．两变压器间线路的总电阻最大为100 Ω C．可以用电流互感器测量输电线上的电流，电流互感器是一种降压变压器 D．若输电线路上功率的损失为8%，则升压变压器的原、副线圈匝数比为 7．(25-26高二下·云南玉溪第一中学·)调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图乙所示。线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，CD之间输入交变电压，转动滑动触头P就可以调节输出电压。图乙中两电表均为理想交流电表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器。现在CD两端输入图甲所示正弦式交流电，变压器视为理想变压器，那么（　　） A．由甲图可知CD两端输入交流电压u的表达式为 B．当滑动触头P逆时针转动时，MN之间输出交流电压的频率变大 C．当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电流表读数变大，电压表读数变小 D．当滑动触头P逆时针转动时，电阻R2消耗的电功率变小 2、 多选题 8．下列方法中能够产生交变电流的是（　　） A．如图甲所示，闭合线圈在匀强磁场中按逆时针方向匀速转动 B．如图乙所示，金属棒绕过中心且与磁场垂直的轴逆时针匀速转动 C．如图丙所示，由导线折成的矩形线框CDFE绕PQ在匀强磁场中匀速转动 D．闭合线圈垂直磁感线放置且不动，穿过线圈的磁通量按照如图丁所示正弦规律变化 9．(25-26高二·海南海口中学·期中)如图甲所示为一台小型发电机的结构示意图，内阻为0.7Ω的单匝线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的电动势随时间变化的正弦图线如图乙所示，电压表、电流表均为理想交流电表，定值电阻的阻值R=10.3Ω，则下列说法正确的是（　　） A．发电机产生的电动势最大值为，线圈的转速 B．时，穿过线圈的磁通量变化率为零 C．线圈转动到图示位置时，感应电流方向为D→C→B→A→D D．电流表的示数为10A，电压表的示数为110V 10．如图所示的交变电路中，变压器可看作理想变压器，已知电动机的内阻为0.1Ω，电动机的额定功率为2W、效率为80%，原线圈接交变电压，电动机正常工作。下列说法正确的是（　　） A．电动机的额定电压为1V B．原线圈中的电流1s内方向改变50次 C．原、副线圈的匝数比为 D．原线圈中电流的有效值为 11．图甲所示的装置是斯特林发电机，其工作原理图可以简化为图乙。已知矩形导线框的匝数为，面积为，处在磁感应强度大小为的匀强磁场中，矩形导线框以角速度绕垂直磁场方向的轴匀速转动，线框与理想变压器原线圈相连。理想变压器原、副线圈的匝数比为，图示时刻线框平面与磁感线垂直并以此时刻为计时起点，为定值电阻，为滑动变阻器，交流电压表、均视为理想电表，不计线框的电阻。下列说法正确的是（     ） A．线框从图示位置开始转过的过程中，产生的平均电动势为 B．滑动变阻器的滑片向端滑动的过程中，的发热功率减小 C．滑动变阻器的滑片向端滑动的过程中，电压表的示数始终为 D．线框从图示位置开始转过时，电压表的示数为 12．如甲图，电流互感器可测量导线a中交变电流的通电情况。让a穿过闭合铁芯，铁芯上绕有多匝线圈，线圈和分析器组成闭合回路，忽略线圈内电流变化对a中电流的影响。分析器可显示流过分析器的电流随时间变化的波形。某次测量时，分析器显示的结果如乙图中的正弦波形，则（　　） A．分析器中电流的有效值为 B．分析器中电流的最大值为 C．a中电流的频率为100Hz D．时a内电流达到极大值 3、 解答题 13．调压变压器是一种自耦变压器，它的构造如图所示。线圈AB绕在一个环形的铁芯上，AB间加上正弦交流电压u，移动滑动触头P，就可调节输出电压。在输出端连接了滑动变阻器R和理想交流电流表，变阻器的滑动触头为Q。 (1)保持P的位置不动，将Q向下移动时，电流表的读数如何变化？为什么？ (2)保持Q的位置不动，将P沿逆时针方向移动时，电流表的读数如何变化？为什么？ 14．某校项目学习小组制造了电磁弹射器，其等效电路如图所示（俯视图）。通过图中的理想自耦变压器可将的交流电电压升高，再通过直流转换模块（将交流电转换为直流电，且电压有效值不变）。图中的两个电容器的电容C=0.2F。两根固定于同一水平面内足够长的光滑平行金属导轨间距L=0.5m，电阻不计，磁感应强度大小B=1T的匀强磁场垂直于导轨平面向内。金属棒MN（含其上固定一铁钉）总质量m=100g、电阻R=0.25Ω（不计其他电阻）垂直放在两导轨间处于静止状态，并与导轨良好接触。开关S先接1，使两电容器完全充电，然后将S接至2，MN开始向右加速运动达到最大速度后离开导轨。已知理想自耦变压器的原副线圈匝数比为，电容器储存电场能的表达式为：。求： （1）直流转换模块输出端的电压UMN； （2）开关S接1使电容器完全充电后，每块极板上所带的电荷量Q的绝对值； （3）MN由静止开始运动时的加速度大小a； （4）电容器储存电场能转化为MN棒动能的转化效率η。 40 / 42 学科网（北京）股份有限公司 $