专题02 交变电流（期末复习专项训练）高二物理下学期粤教版

专题02 交变电流 题型1 交变电流的基本概念 题型5 自耦变压器 题型2 交变电流的四值问题（难点） 题型6 探究变压器原副线圈的关系 题型3 电感和电容对交变电流的影响（重点） 题型7 升压变压器和降压变压器（难点） 题型4 变压器的原理和结构（重点） 题型1 交变电流的基本概念（共10小题） 1．(25-26高二下·江苏徐州·零模)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 3．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 4．教学用发电机产生的电流是一种交变电流，如图所示是其工作原理示意图。假定线圈沿逆时针方向匀速转动，请思考下面的问题： (1)线圈转到甲、丙位置（中性面）时，穿过线圈的磁通量和感应电流大小分别是多少？为什么？ (2)线圈由甲图转到乙图的过程中，AB边的电流方向如何？线圈中电流大小如何变化？ (3)线圈转到乙、丁位置时，穿过线圈的磁通量和感应电流大小分别是多少？为什么？ (4)线圈由丙图转到丁图的过程中，AB边的电流方向如何？和第（2）问的电流方向相比，发生了什么变化？ (5)结合以上分析，说明线圈匀速转动一周时，电流的大小和方向各有什么变化规律？ 5．(25-26高三·北京海淀区·期末)如图所示，一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的OO'轴以角速度ω匀速转动。下列说法正确的是（　　） A．线圈位于图示位置时不受安培力 B．线圈位于图示位置时产生的感应电动势最大 C．线圈从图示位置转过半个周期，通过线圈某横截面的电荷量为0 D．仅增大角速度ω，线圈在一个周期内产生的热量减少 6．(25-26高二·山西太原新希望双语学校等校·期中)关于以下四幅图，下列说法正确的是（    ） A．图甲是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，要想粒子获得的最大动能增大，可增加电压U B．图乙是磁流体发电机的结构示意图，可以判断出B极板是发电机的负极 C．图丙中，真空冶炼炉通入高频交流电，使得线圈中产生焦耳热，从而冶炼金属 D．图丁中，三个线圈连接到三相电源上，产生旋转磁场，从而使得导线框转动 7．(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 8．(25-26高三下·江苏泰州·模拟)浮桶式发电灯塔可以利用波浪发电。如图所示，浮桶内的磁体通过支柱固定在暗礁上，浮桶内置圆形线圈随波浪相对磁体沿竖直方向做简谐运动，线圈始终处于磁体产生的方向沿半径向外的水平辐射磁场中。则（　　） A．线圈中产生的电流是恒定电流 B．线圈中电流频率小于浮桶振动频率 C．线圈向上运动时，俯视线圈电流为顺时针方向 D．灯泡中电流最大时，线圈处于简谐运动的平衡位置 9．(25-26高三·广东汕头·一模)下图为某风力发电机内部简化图，两磁极间存在匀强磁场。发电期间，风力驱动线圈绕着虚线轴匀速转动，某时刻线圈位于图中所示位置，下列说法正确的是（　　） A．该时刻线圈处于中性面 B．该时刻线圈磁通量变化率为零 C．若该时刻电流方向从a到b，可知线圈顺时针转动 D．当线圈再转过时，流经线圈的电流为零 10．(25-26高二上·辽宁辽阳·期末)以下四幅图所示的实验中，属于著名的奥斯特实验的是（　　） A． B． C． D． 题型2 交变电流的四值问题（共11小题） 11．(25-26高二下·北京十一学校顺义区学校·期中)如图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图。其矩形单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，电阻，线圈两端的电流环与电阻R连接，电阻，与R并联的电压表为理想电压表。在时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量随时间t按图乙所示正弦规律变化。，求： (1)交流发电机产生的感应电动势的最大值； (2)电压表的示数（结果保留两位有效数字）； (3)线框从图示位置转过过程中，通过电阻R的电荷量。 12．(25-26高二下·陕西名校联盟·质检)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 13．(25-26高三下·适应性考试)（多选）贵州风电从“零”起步，仅用十余年便跻身全国前列，走出了一条高原低风速山地风电的特色发展之路。风力发电机的叶片低速转动，通过升速齿轮箱带动如图所示的发电机线圈高速转动产生交变电流。关于风力发电，下列说法正确的是（　　） A．线圈转速越大，产生的电动势越小 B．线圈转速越大，产生的电动势越大 C．线圈转动一圈，产生的交变电流方向改变两次 D．线圈转动一圈，产生的交变电流方向改变一次 14．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 15．(25-26高二下·重庆巴蜀教育集团·期中)A、B是两个完全相同的电热水壶，A通以图甲所示的方波交变电流，B通以图乙所示的正弦式交变电流。则这两个电热水壶在一个周期T内产生的热量之比为（　　） A．5∶8 B．5∶4 C． D． 16．(25-26高二下·湖北鄂东南·期中)（多选）如图所示，abcd为小型交流发电机的矩形线圈，其面积为，匝数为，线圈内阻为，外电阻为。线圈在磁感应强度大小为的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，角速度为。图中的电流表为理想交流电表，下列说法正确的是（    ） A．交流电流表的示数5 A B．从图示位置转过45°，通过电流表的电荷量0.1 C C．线圈转一周过程中，磁通量变化率的最大值为 D．线圈匀速转一周，外力做的功为 17．(25-26高二下·湖北鄂东南·期中)如图所示的交变电流，前五分之二周期按正弦规律变化，后五分之三周期电流恒定，则该交变电流的有效值为（    ） A． B． C． D． 18．(25-26高三下·山东·核心素养评估)匝数为、总电阻为、面积为的正三角形线圈绕与底边平行、过中心点的轴以角速度匀速转动。在转轴右侧存在磁感应强度大小为，方向垂直平面向里的匀强磁场。从图示位置开始计时，则（     ） A．线圈中产生的感应电动势的最大值为 B．时刻，线圈中产生的感应电动势为 C．线圈中产生的感应电动势的有效值为 D．从图示位置经过后，流过导线的电荷量为 19．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 20．(25-26高二下·云南昆明·高三模考)（多选）如图所示，长、宽分别为、，电阻为r的单匝矩形金属线框置于匀强磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，磁感应强度为B，电路中接入定值电阻R。线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴以角速度匀速转动。则下列说法正确的是（　　） A．在图示位置通过线框的磁通量最大，线框中产生的感应电动势最大 B．匀速转动中经过图示位置线框中的电流方向会发生改变 C．线框中产生的感应电流有效值为 D．线框匀速转动后，从图所示位置转过的过程中，通过电阻R的电荷量为 21．如图，M为半圆形导线框，圆心为OM；N是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为ON；两导线框在同一竖直面（纸面）内；两圆弧半径相等；过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里。现使线框M、N在时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面、且过OM和ON的轴，以相同的周期T逆时针匀速转动，则（　　） A．两导线框中均会产生正弦交流电 B．两导线框中感应电流的周期都等于 C．在时，两导线框中产生的感应电动势相等 D．两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等 题型3 电感和电容对交变电流的影响（共10小题） 22．电路如图，交流电源电压为、频率为，A、B、C三灯初始亮度相同。 (1)拔出电感线圈L的铁芯后，B灯亮度如何变化？说明电感对交变电流的阻碍作用与哪些因素有关。 (2)在电容器C中插入电介质后，C灯亮度如何变化？说明电容对交变电流的阻碍作用与哪些因素有关。 (3)电源频率提高为时，A、B、C三灯的亮度分别如何变化？对比电阻、电感、电容对不同频率交变电流的响应差异。 (4)电源改为输出电压为u的直流电源时，三灯亮度分别如何变化？说明电感“通直流、阻交流”、电容“通交流、隔直流”的特性。 (5)若电源频率降低，三灯亮度如何变化？进一步说明感抗、容抗随频率的变化规律。 23．(25-26高三下·河北邢台·二模)（多选）在磁感应强度为B的匀强磁场中有一矩形线圈（电阻不计），正在绕垂直于磁场的转动轴以转速n匀速转动，产生的正弦交流电的表达式 （V），将此线圈作为电源连接在如图所示的电路中，图中三只完全相同的灯泡都能发光，与这三只灯泡串联的分别是电阻R、电感线圈L、电容器C。现将匀强磁场的磁感应强度大小减为 ，且把转速改为2n，则（　　） A．D1变暗 B．D2变暗 C．D3变暗 D．R中电流每秒改变200次方向 24．(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 25．(25-26高三上·北京中国人民大学附属中学·开学考)（多选）如图所示，一个边长l=10cm，匝数N=100的正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO'匀速转动，磁感应强度B=0.50T，线圈转动的角速度ω=10πrad/s，闭合回路中两只小灯泡均能发光。下列说法正确的是（    ） A．从图中位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为e=5πcos（10πt）V B．增大转动的角速度ω时，感应电动势的峰值Em不变 C．抽去电感器L的铁芯时，灯泡L2变亮 D．增大电容器C两极板间的距离时，灯泡L1变暗 26．(25-26高三上·浙江杭州学军中学·适考)如图所示，在正弦交流电源的两端接上电容、电感和光敏电阻，稳定后，电路中三个相同的灯泡均发光，且亮度相同。已知光敏电阻的阻值随着光照强度增加而减少，若仅增大交流电源的频率，则（　　） A．变亮 B．变亮 C．变暗 D．若增大照射在光敏电阻上的光强，则变暗 27．(24-25高二下·浙江杭州滨江区六校联盟、杭二滨江、衢州中学·期中)（多选）图甲是探究电感器对交变电流的作用电路图，图乙是探究自感现象电路图，不计线圈电阻，下列有关说法正确的是（　　） A．闭合图甲中的电键S，增大交变电流的频率，灯泡将变亮 B．闭合图甲中的电键S，抽离铁芯，灯泡将变亮 C．闭合图乙中电键S，灯泡立即变亮，然后逐渐变暗 D．断开图乙中电键S，灯泡立即熄灭 28．(24-25高二下·云南丽江永胜县第一中学·期末)（多选）如图所示电路中，L为电感线圈，R为灯泡，电流表内阻为零，电压表内阻无限大，交流电源的电压，若保持电压的有效值不变，只将电源频率改为100Hz，下列说法正确的是（　　） A．电流表示数增大 B．电压表示数增大 C．灯泡变暗 D．灯泡变亮 29．(25-26高三下·广西柳州·三模)如图，甲、乙两图为与匀强磁场垂直放置的两个金属框架，乙图除了一个直流电阻为零、自感系数为L的线圈外，其他部分与甲图都相同，导体AB以相同速度向右做匀速直线运动。若位移相同，则（　　） A．甲图中外力做功多 B．两图中外力做功相同 C．乙图中外力做功多 D．无法判断 30．(25-26高三下·陕西晋城·三模)如图所示，一交流发电机的电刷与理想变压器原线圈相连，变压器原、副线圈的匝数之比为，副线圈接有三盏相同的灯泡，灯泡、、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，现让导线框ABCD转动的角速度增加一倍，副线圈的匝数减半，下列说法正确的是（　　） A．灯泡最亮 B．灯泡最暗 C．灯泡亮度不变 D．三盏灯泡的亮度仍然相同 31．(25-26高三下·浙江稽阳·二模)四个相同的小灯泡接在如图所示交流电路中均能发光，其中与亮度相同，已知每个小灯泡的电阻均为并保持不变，二极管正向电阻为0，反向电阻看作无穷大。下列说法中正确的是（　　） A．电阻R的阻值为 B．增大交流电频率，小灯泡变亮 C．增大交流电频率，小灯泡两端电压变大 D．增大交流电频率，通过小灯泡电流变大 题型4 变压器的原理和结构（共8小题） 32．(26高三下·重庆七校联考)（多选）如图所示，理想变压器原线圈接入电压有效值恒为、频率为的正弦交流电，副线圈回路接有标有“22 V、11 W”字样的小灯泡、定值电阻和标有“14 V、56 W”字样的交流电动机。闭合开关一段时间后，灯泡正常发光，电动机正常运行，已知定值电阻阻值是电动机电阻阻值的4倍。下列说法正确的是（　　） A．原线圈输入电流为 B．原、副线圈的匝数比 C．电动机M的输出功率为 D．副线圈输出交流电的频率为 33．(26高二下·福建南平·五月适应性练习)氮化镓充电器能提供更高的充电功率，在更短的时间内让手机充满电。图（a）是这种充电器的核心电路，交流电经前端电路和氮化镓开关管转换后，在ab端获得如图（b）所示的高频脉冲直流电，经理想高频变压器降压（仍遵循交流电的变压规律）后在cd端给手机充电，若cd端输出电压为11V，输出电流为6A，则流过ab端的电流为（　　） A．0.15A B．0.3A C． D． 34．（多选）如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为。电池和交流电源的电动势都为6V，内阻均不计。下列说法正确的是（　　） A．S与a接通的瞬间，R中无感应电流 B．S与a接通稳定后，R两端的电压为0 C．S与b接通稳定后，R两端的电压为0 D．若改变副线圈的匝数，S与b接通稳定后，副线圈中电流将发生改变 35．如图，理想变压器原、副线圈匝数之比为。原线圈接入一电压的交流电源，副线圈接一个的负载电阻。则下述结论正确的是（　　） A．电压表的读数为 B．电阻R中交流电的周期为0.01s C．电流表的读数为0.25A D．变压器输入、输出功率之比为 36．(26高三下·内蒙古乌兰察布·模拟考试)如图所示的变压器为理想变压器，两电表为理想交流电表，定值电阻的阻值为，电阻箱的调节范围为0~99.9Ω。现在ab间接入的交流电，当电阻箱的阻值为时，两电表的示数分别为16V和0.25A。下列说法正确的是（　　） A．流过电流表的电流每秒改变方向50次 B．变压器原、副线圈的匝数比为 C． D．当电阻箱的阻值为时，电源消耗的总功率为12W 37．(25-26高二下·北京市朝阳区·期中)某汽油发动机火花塞需要瞬间高达10kV的电压才能点火，一同学设计了如图甲、乙所示的点火电路。已知直流电源的输出电压为12V，升压变压器的输出端接到火花塞上。下列说法正确的是（　　） A．图甲电路中，在开关断开瞬间，输出端可能会产生高压 B．图乙电路中，在开关断开瞬间，输出端可能会产生高压 C．两电路中，保持开关闭合，输出端都会获得持续的高压 D．两电路都不可能使火花塞点火，因为变压器不能改变直流电压 38．(25-26高三下·北京海淀区·期中)如图所示，理想变压器的原线圈接在的交流电源上，副线圈接有R=55Ω的负载电阻，原、副线圈的匝数比为4∶1。下列说法正确的是（　　） A．副线圈电压的最大值为55V B．原线圈的输入功率为880W C．通过电阻R的交变电流的频率为100Hz D．穿过原、副线圈的磁通量之比为1∶1 39．(25-26高三·河北保定·一模)（多选）如图所示，理想变压器原线圈接入电压有效值恒为220 V、频率为50 Hz的正弦交流电源，副线圈回路接有标有“16 V 8 W”字样的小灯泡L、定值电阻 R 和标有“14 V 56 W”字样的交流电动机M。闭合开关S一段时间后，灯泡L正常发光，电动机正常运行，已知定值电阻阻值和电动机阻值相等。下列说法正确的是（　　） A．原、副线圈的匝数比 B．原线圈输入电流为4.5 A C．副线圈输出交流电的频率为 D．电动机 M 的机械功率不大于48 W 题型5 自耦变压器（共10小题） 40．(25-26高二下·河北部分学校·期中)自耦变压器在高铁中被广泛应用。如图甲所示，理想自耦变压器线圈AB绕在一个圆环形闭合铁芯上，左端输入如图乙所示的正弦交流电压，当滑片P处于如图甲所示的位置时，原线圈与副线圈的匝数比为10∶1，电动机正常工作时电流表的示数为1 A。已知电动机线圈的电阻为0.2 Ω，不计其他损耗，则电动机正常工作时输出的机械功率为（     ） A．220 W B．200 W C．100 W D．22 W 41．(25-26高二下·江西G20高三·模拟预测)（多选）如图，理想自耦变压器AB端接入电压瞬时值表达式为的交流电，P为理想自耦变压器上的滑动触头，B、P之间接有一灯泡L和滑动变阻器R，灯泡的电阻为R0=32 Ω，滑动变阻器的最大阻值足够大，P′为滑动变阻器上的滑片，初始时A、B之间线圈的匝数为3000匝，A、P之间线圈的匝数为1000匝，滑动变阻器滑片P′位于最下端。不计灯泡电阻的变化且灯泡始终能够发光。下列说法正确的是（     ） A．初始时灯泡的功率为32W B．如果仅将滑动变阻器滑片P′向上滑动，BP两端的电压变大 C．如果仅将自耦变压器滑动触头P顺时针方向移动，灯泡变亮 D．如果将自耦变压器滑动触头P逆时针方向移动，同时将滑动变阻器滑片P′向上滑动，灯泡的亮度可能不变 42．(25-26高三·辽宁省鞍山市·5月质量检测)（多选）交流发电机产生的感应电动势如图所示，通过自耦变压器给一电阻R供电，不计发电机内阻。下列说法正确的是（　　） A．通过电阻R的电流方向每秒钟改变10次 B．电压表示数能达到的最大值为12V C．时发电机线圈平面与磁场方向平行 D．自耦变压器滑片P向上滑动时，电阻R热功率增大 43．(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 44．我国电网已处于世界领先水平，在国家电网改造前，用电高峰期，用户电压会明显低于正常值，甚至家电不能工作。当地居民常常用调压器来调整电压，其原理如图所示。交变电压从端输入，从端输出连接到家用电器上，滑片P可以上下滑动。调压器视为理想变压器，匝数，下列说法正确的是（　　） A．该调压器只能升电压不能降电压 B．若输入电压为，且在的中点，则两端的电压为 C．若则滑片在的中点以下时，可以起到降压作用 D．此调压器端输入功率等于端输出功率，但输入端和输出端的频率不相等 45．(25-26高三·山东淄博·一模)如图所示是某台灯的内部电路示意图，自耦变压器的滑动触头P与、间的线圈匝数分别为和，且。已知交流稳压电源的电压有效值为，灯泡电阻恒为，电压表和电流表可视为理想交流电表，自耦变压器可视为理想变压器。则（　　） A．电压表示数为 B．电流表示数为 C．电源输出功率为 D．若滑动触头P下移，灯泡消耗功率增大 46．(25-26高三上·江西吉安·期末)在国家电网改造前，用电高峰期，用户电压会明显低于正常值220V，甚至家电不能工作。当地居民常常会用调压器来调整电压，其原理如图所示。交变电压从ab端输入，从cd端输出连接到家用电器R上，滑片P可以上下滑动。调压器视为理想变压器，匝数，下列说法正确的是（　　） A．若R两端电压低于220V，则应让滑片P下滑 B．若ab输入电压为U，且P在的中点，则R的功率为 C．滑片P在的中点以下时，可以起到降压作用 D．此调压器ab端输入功率等于cd端输出功率，但输入端和输出端的频率不相等 47．(24-25高二下·福建永春第一中学·月考)（多选）如图所示，线圈abcd在匀强磁场中绕固定轴OO′匀速转动，产生的正弦式交流电通过自耦变压器给灯泡和滑动变阻器供电。已知线圈abcd的电阻不可忽略，自耦变压器可看作理想变压器，下列说法正确的是（   ） A．图示时刻线圈abcd中感应电流最大 B．将滑动变阻器的滑片Q向上移动，灯泡变亮 C．将自耦变压器的滑片P逆时针转动，自耦变压器的输入电流变大 D．将滑动变阻器的滑片Q向上移动，自耦变压器的输出功率一定减小 48．如图，一理想的自耦调压变压器A、B之间的线圈总匝数为，在输入端间加上的交流电压，输出端C、B间串联一个“12V、6W”的灯泡和阻值为的定值电阻，要使灯泡能正常工作，则B、P间线圈的匝数为（　　） A． B． C． D． 49．(24-25高二下·山东泰安宁阳县第一中学·月考)如图所示为一理想自耦式变压器，原线圈两端加220V交流电，V1、V2为理想电压表。下列说法正确的是（　　） A．若P不动，F向下滑动，V1、V2示数都变小 B．若P不动，F向上滑动，灯泡消耗的功率变小 C．若F不动，P向上滑动，V1示数不变、V2示数增大 D．若F不动，P向下滑动，灯泡消耗的功率变小 题型6 探究变压器原副线圈的关系（共7小题） 50．(25-26高二下·北京十一学校顺义区学校·期中)(1)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中，下列器材需要有 。 A．干电池组 B．直流电压表 C．多用电表 D．交流学生电源 (2)如图，当右侧线圈“0”、“16”间接入9V电压时，左侧线圈“0”、“4”接线柱间输出电压可能是 。 A． B． C． 51．(25-26高二下·重庆巴蜀教育集团·期中)在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中， (1)为了减小能量传递过程中的损失，铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成。作为横挡的铁芯的硅钢片应按照下列哪种方法叠放（　　） A． B． (2)某次实验中，所用线圈匝数匝和匝，测量的数据如下表所示，其中为原线圈电压，为副线圈电压，则原线圈所接的匝数为____（填“”或“”），原线圈应用____（填“较粗”或“较细”）导线绕制。 2.20 4.30 6.80 9.40 0.80 1.70 2.80 4.00 (3)小明将两个线圈按图甲方式上下叠放。下层线圈输入电压信号如图乙所示，上层线圈与示波器相连，则示波器上显示的波形为（　　） A． B． C． 52．(25-26高二下·重庆名校联盟·期中)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，李辉同学采用了如图所示的可拆式变压器进行研究，图中各接线柱对应的数字表示倍率为“×100匝”的匝数。 (1)本实验中，实验室有下列器材： A．可拆变压器（铁芯、两个已知匝数的线圈） B．低压交流电源 C．低压直流电源 D．多用电表 E．开关、导线若干 本实验中需用到的电源是___________； (2)对于实验过程，下列说法正确的有___________； A．变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“交流电压挡” B．使用多用电表测电压时，先用最小量程挡试测，再选用适当的挡位进行测量 C．因为实验所用电压较低，通电时可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路 D．为便于探究，应该采用控制变量法 (3)实验中，电源接变压器原线圈“0”、“8”接线柱，副线圈接“0”、“4”接线柱，当副线圈所接电表的示数为5.0V，若变压器是理想变压器，则原线圈的电压应为___________； A．18.0V B．10.0V C．5.0V D．2.5V (4)等效法、理想模型法是重要的物理思维方法，合理采用物理思维方法会让问题变得简单，这体现了物理学科“化繁为简”之美。理想变压器是一种理想化模型，如图所示，某用电器可以等效为实线框内的电路，若原、副线圈的匝数分别为n1、n2，在交流电源的电压有效值U0和电阻R0确定的情况下，调节可变电阻R，当R= ___________时，R可获得最大功率。 53．(25-26高二下·湖北三所名校·)在“探究变压器原，副线圈电压与匝数的关系”实验中，选择匝和匝两组线圈进行实验，表格中记录了实验时两组线圈两端电压的数据。 5.86 4.93 3.94 2.91 1.90 11.90 10.10 8.20 6.10 4.00 (1)与相对应的线圈两端的电压是________（选填“”或“”）；原线圈匝数是________（选填“”或“”）。 (2)实验中并未得到电压比等于匝数比这个理想的结果，可能原因为（    ） A．原线圈的输入功率小于副线圈的输出功率 B．绕制线圈的导线有电阻 C．穿过原线圈的磁通量大于穿过副线圈的磁通量 D．原、副线圈两端电压随时间正弦变化的相位不同 (3)关于该变压器，下列说法正确的是（    ） A．变压器工作时通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈 B．变压器工作时在原线圈上将电能转化成磁场能、在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”能量的作用 C．变压器副线圈上不接负载时原线圈两端电压为零 D．铁芯不会造成能量损失 54．(25-26高二·江苏徐州·期中)在探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系实验中，可拆变压器如图甲、乙所示。 (1)观察变压器的铁芯，它的结构和材料是________。 A．整块硅钢铁芯 B．整块不锈钢铁芯 C．叠成的绝缘铜片 D．叠成的绝缘硅钢片 (2)本实验要通过改变原、副线圈的匝数，来探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学方法是________。 A．控制变量法 B．等效替代法 C．整体隔离法 D．合理外推法 (3)实际的变压器工作时，由于有能量损失，测得的原、副线圈的匝数之比________（选填“大于”“等于”或“小于”）实际的原、副线圈的匝数之比。 (4)引起变压器能量损失的原因是________。 A．线圈通有电流时会发热 B．所用学生电源的电压太低 C．铁芯在交变磁场的作用下会发热 D．交变电流产生的磁场不可能完全锁定在铁芯内 (5)某同学在此实验中设计了如图丙、丁所示的两个电路图，实验时应选用图________（选填丙或丁），理由是________。 55．(25-26高二下·山西晋中太谷中学校·期中)做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验。 (1)以下给出的器材中，本实验需要用到的有________。（填选项字母） A．      B．       C．      D．        E． (2)在此实验中下列说法正确的有________； A．变压器的原线圈接低压交流电，测量线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡” B．可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响 C．测量副线圈电压时先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量 D．变压器开始正常工作后，若不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”磁场能的作用 E．变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈 (3)组装变压器时，某同学没有将铁芯完全闭合，原线圈接10.0 V的学生电源，原、副线圈的匝数比为8∶1，副线圈两端接交流电压表，则交流电压表的实际读数可能是________ A．10 V B．96.0 V C．0.8 V D．1.65 V (4)交变电流的电压是不断变化的，实验中测量的是电压的________值（选填“平均”、“有效”或“最大”）； 56．(25-26高二下·四川眉山第一中学·)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，利用可拆变压器能方便地改变原、副线圈的匝数比。 (1)为实现探究目的，保持原线圈输入电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压，并记录相关数据，这个探究过程采用的科学探究方法是______。 A．控制变量法 B．等效替代法 C．演绎法 D．理想实验法 (2)某次实验中，用匝数匝和匝的线圈做实验，测量的数据如下表所示，下列说法中正确的是______。 1.80 2.80 3.80 4.90 4.00 6.01 8.02 9.98 A．原线圈的匝数为 B．副线圈的匝数为 (3)该同学在分析数据时发现上述实验数据没有严格遵从，下列原因可能正确的是______。 A．在交变电流产生的过程中，副线圈中电流的频率比原线圈中电流的频率低 B．变压器副线圈的磁通量变为原线圈的磁通量的两倍，使线圈的电阻增加 C．铁芯在交变磁场的作用下会发热 D．原线圈中电流产生的磁场能在向副线圈转移过程中有损失 题型7 升压变压器和降压变压器（共11个题） 57．(25-26高三下·黑龙江齐齐哈尔市·二模)（多选）如图为模拟远距离输电的电路，发电机的输出电压U1=22V，输电线总电阻r=5Ω，其中降压变压器原、副线圈匝数比，用电器两端电压U4=20V，其功率，用电器为纯电阻元件，变压器视为理想变压器。以下说法正确的是（    ） A．输电线中的功率损失为10W B．升压变压器原、副线圈的匝数比为1：15 C．当用电器增多时，降压变压器输入电压U3减小 D．当用电器增多时，用电器增加的功率大于升压变压器输出端增加的功率 58．(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 59．(25-26高二下·重庆巴蜀教育集团·期中)（多选）光伏发电作为清洁电能已广泛应用，如图所示是某光伏发电系统为街道供电照明的示意图。已知太阳能光伏发电机的输出电压为250 V，升压变压器的原、副线圈的匝数之比，街道有标有“220 V、100 W”字样的电灯5400盏。若全部电灯正常发光，变压器均为理想变压器，输电线损耗功率是发电机输出功率的10%。下列说法正确的是（　　） A．升压变压器可以提高输电电压，从而提高输电功率 B．降压变压器的匝数比 C．输电线的总电阻 D．若仅增加街道的电灯，随输出功率增大，输电线上损失的功率占发电机输出功率的比例也增大 60．(25-26高二下·河南省部分学校·期中)（多选）如图所示为某同学设计的模拟远距离输电示意图，均为理想变压器，原线圈输入正弦式交流电，电压匝数比匝数比用户1消耗的功率为，用户2获得的电压为220V、消耗的功率。输电线电阻r=20Ω，其它电阻不计，下列说法正确的是（　　） A．原线圈中的电流大小为50A B．输电线上损耗的功率为2.0kW C．原线圈输入的功率为61.5kW D．匝数比 61．(25-26高二下·四川成都实验外国语学校·期中)（多选）2025年7月19日，雅鲁藏布江下游水电工程在西藏自治区林芝市正式开工。水电站向外供电示意图如图甲所示，发电机的内部原理简化图如图乙所示。已知升压变压器原、副线圈的匝数分别为、，降压变压器原、副线圈的匝数分别为、，变压器均为理想变压器。下列说法正确的是（　　） A．增加，可以提高远距离输电的输电效率 B．图乙中的线圈转过时，线圈产生的电流最小 C．若发电站输送功率一定，发电机的输出电压增大，则输电线中损耗的功率会减小 D．当用户端接入的用电器增多时，为维持用户电压稳定，要适当减小 62．随着节能减排的推进，水力发电站将代替部分火力发电站而成为发电主力。某水电站的电能输送示意图如图甲所示，升压变压器原、副线圈的匝数比为，升压变压器原线圈输入电压随时间的变化规律如图乙所示，降压变压器的副线圈电压为220V，发电机的输出功率为110kW，升压、降压变压器均为理想变压器，两者之间的输电线路的总电阻为4.4Ω，升压变压器副线圈的输出电压为_______V，降压变压器原线圈的输入电压为_______V，降压变压器原、副线圈的匝数比为_____，用户消耗的电功率为_______kW。 63．（多选）2026年1月20日，“藏粤直流工程”广东段线路开工建设，计划2029年全线投运，其远距离全程输电采用的是特高压直流输电技术（额定输电电压为），额定输电容量为，是全球首个四端特高压柔性直流工程。则下列说法正确的是（    ） A．该工程的直流输电线可直接接入变压器输电 B．该工程的直流输电线不可直接接入变压器输电 C．该工程直流输电线上的电流等于 D．该工程直流输电线上的电流等于 64．(25-26高二下·山东德州·期中)在现实电网中，会形成用电高峰与低谷的峰谷负荷差，利用储能站可以将用电低谷时段的电能储存起来。某节能储能输电网络示意图如图所示：发电机的输出电压U1=290V，输出功率P1=896kW，降压变压器原、副线圈的匝数比，输电线总电阻R=10Ω，用户端的电压U4=220V，消耗的功率。所有变压器均为理想变压器。求： (1)输送给储能站的功率； (2)升压变压器原、副线圈的匝数比。 65．如图为采用双线并联模式进行远距离交流输电的示意图。发电机的输出电压稳定， 升压变压器 和降压变压器 均可视为理想变压器。两变压器间每条输电线等效电阻均为 ，负载看做定值电阻。若一条输电线因故障被切断时（　　） A．升压变压器副线圈电压变大 B．升压变压器副线圈电流变大 C．降压变压器副线圈电压变小 D．降压变压器输出功率变大 66．(25-26高二下·山西晋中介休一中·月考)如图所示是远距离输电示意图，电站的输出电压，输出功率，输电线电阻，则进行远距离输电时，下列说法中正确的是（　　） A．若电站的输出功率突然增大，则升压变压器的输出电压增大 B．若电站的输出功率突然增大，则降压变压器的输出电压也增大 C．输电线损耗比例为5%时，所用升压变压器的匝数比为 D．用10000V高压输电，输电线损耗功率为8000W 67．（多选）某电厂对用户进行供电的原理图如图所示。发电机的输出电压为、输出功率为，输电线的总电阻等效为。变压器视为理想变压器，其中升压变压器原、副线圈的匝数比为，用户获得的电压为。假设用户（负载）是阻值为的纯电阻。下列说法正确的是（　　） A．若输送的总电功率恒为，则输电线上的电流为 B．若增大、减小、和变压器的匝数比不变，则高压输电线的输电电流一定增大 C．若用户端消耗的功率增大，在发电机的输出电压不变的情况下，用户端获得的电压减小 D．若将输送电压由升级为的高压，输送电功率变为原来的1.5倍，不考虑其他因素的影响，输电线损失的功率变为原来的 3 / 23 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题02 交变电流 题型1 交变电流的基本概念 题型5 自耦变压器 题型2 交变电流的四值问题（难点） 题型6 探究变压器原副线圈的关系 题型3 电感和电容对交变电流的影响（重点） 题型7 升压变压器和降压变压器（难点） 题型4 变压器的原理和结构（重点） 题型1 交变电流的基本概念（共10小题） 1．D 2．C 3．C 4．（1）设线圈所在处磁感应强度大小为B，线圈面积为S，线圈转到甲、丙位置（中性面）时，因磁场方向与线圈平面垂直，则穿过线圈的磁通量都是最大，大小为 又因此时刻，上、下两边的瞬时速度方向都和磁场方向平行，即不切割磁感线（或磁通量的变化率最小为零），故不产生感应电动势，故感应电流大小零，故把此位置叫中性面。 （2）线圈由甲图转到乙图的过程中，由楞次定律的“增反减同”，AB边的电流方向，乙图位置穿过线圈的磁通量最小为零，但此位置磁通量的变化率最大，故感应电动势最大，感应电流最大，此过程电流大小的变化规律为：从零逐渐增大到最大值。 （3）线圈转到乙、丁位置时，因磁场方向与线圈平面平行，则穿过线圈的磁通量都最小为零，但此位置磁通量的变化率最大，故感应电动势最大，设线圈总电阻为r，，，线圈转动的角速度为，则AB、CD边垂直切割磁感线的线速度为 每边产生的感应电动势大小为 因两个边产生的电动势可看作串联，故总的电动势为 由闭合电路的欧姆定律则 即乙、丁位置感应电流最大。 （4）线圈由丙图转到丁图的过程中，由楞次定律的“增反减同”，AB边的电流方向， 和第（2）问的电流方向相比，电流方向相反，说明线圈每转过半周，AB边中的电流方向改变一次。 （5）结合以上分析，大小变化：感应电流的大小按正弦规律变化。在中性面（甲、丙）处电流为零；在乙、丁处电流最大；从甲到乙电流从零增大到最大，从乙到丙从最大减小到零，从丙到丁再从零增大到最大（方向相反），从丁到甲从最大减小到零。 方向变化：每经过中性面一次，电流方向改变一次。线圈转动一周，电流方向改变两次。 因此，线圈产生的电流是大小和方向都随时间做周期性变化的正弦式交变电流。 5．A 6．D 7．C 8．D 9．D 10．A 题型2 交变电流的四值问题（共11小题） 11．(1) (2) (3) 【详解】（1）根据法拉第电磁感应定律有 由图像可知 ， 解得交流发电机产生的感应电动势的最大值 （2）电压表的示数 其中 联立解得 （3）线框从图示位置转过过程中，通过电阻R的电荷量 其中 又 联立解得 12．B 13．BC 14．C 15．B 16．AD 17．C 18．C 19．C 20．BC 21．C 题型3 电感和电容对交变电流的影响（共10小题） 22．(1)B灯变亮；说明电感对交变电流的阻碍作用与线圈自感系数有关，自感系数越大，阻碍作用越大。 (2)C灯变亮；说明电容对交变电流的阻碍作用与电容器电容有关，电容越大，阻碍作用越小。 (3)A灯亮度不变，B灯变暗，C灯变亮；电阻对交变电流的阻碍与频率无关；电感对交变电流的阻碍随频率升高而增大；电容对交变电流的阻碍随频率升高而减小。 (4)A灯亮度不变，B灯变亮，C灯熄灭；具体说明见解析。 (5)A灯亮度不变，B灯变亮，C灯变暗；感抗大小与频率正相关，容抗大小与频率负相关。 【详解】（1）拔出铁芯后，B灯变亮。因为线圈自感系数减小，电感对交变电流的阻碍作用减小，支路电流增大，说明电感对交变电流的阻碍作用与线圈自感系数有关，自感系数越大，阻碍作用越大。 （2）插入电介质后，C灯变亮。因为电容器的电容增大，电容对交变电流的阻碍减小，支路电流增大，说明电容对交变电流的阻碍作用与电容器电容有关，电容越大，阻碍作用越小。 （3）电源频率提高为时，A灯亮度不变，B灯变暗，C灯变亮。电阻对交变电流的阻碍与频率无关；电感对交变电流的阻碍随频率升高而增大；电容对交变电流的阻碍随频率升高而减小。 （4）电源改为输出电压为u的直流电源时，A灯亮度不变，B灯变亮，C灯熄灭。直流稳定后，电感仅存在很小的线圈电阻，阻碍远小于交流时，因此电感具有“通直流、阻交流”的特性；直流稳定后电容器支路无持续电流，只有交流能通过充放电形成持续电流，因此电容具有“通交流、隔直流”的特性。 （5）若电源频率降低，A灯亮度不变，B灯变亮，C灯变暗。说明感抗大小与频率正相关，频率越低感抗越小，频率越高感抗越大；容抗大小与频率负相关，频率越低容抗越大，频率越高容抗越小。 23．BD 24．D 25．ACD 26．B 27．BC 28．BC 29．B 30．B 31．D 题型4 变压器的原理和结构（共8小题） 32．BC 33．B 34．BD 35．C 36．B 37．A 38．D 39．AD 题型5 自耦变压器（共10小题） 40．B 41．AD 42．AC 43．C 44．C 45．C 46．B 47．AC 48．C 49．D 题型6 探究变压器原副线圈的关系（共7小题） 50．(1)CD (2)C 【详解】（1）A．变压器依靠互感现象工作，只能对交流电进行变压，干电池组提供的是直流电，无法使变压器产生互感现象，不能正常工作，故该器材不需要，故A错误； B．实验中需要测量变压器线圈两端的交流电压，直流电压表无法测量交流电压，故该器材不需要，故B错误； C．多用电表可切换至交流电压挡，能测量变压器线圈两端的交流电压，故该器材需要，故C正确； D．交流学生电源可提供交流电，满足变压器的工作条件，故该器材需要，故D正确。 故选CD。 （2）根据变压器线圈匝数标识，右侧线圈“0”16”接线柱对应的匝数为16匝，左侧线圈“0”4”接线柱对应的匝数为4匝，理想变压器中，电压与匝数成正比，因此理想情况下左侧线圈的输出电压为 实际变压器存在漏磁、线圈电阻损耗、铁芯涡流损耗等，实际输出电压会小于理想值。 故选C。 51．【答案】(1)B (2) 较细 (3)C 【详解】（1）由于变压器工作时会在铁芯Q中存在变化的磁通量，为了减小能量传递过程中的损失，应尽可能使铁芯Q中不产生较大的涡流，如图所示 应通过相互绝缘的硅钢片使平行于efgh的各平面和平行于abfe的各平面都不能形成闭合回路，所以作为横挡的铁芯Q的硅钢片应按照平行于adhe平面的形式设计。 故选B。 （2）[1][2]由表格数据可知 考虑到实验中所用变压器并非理想变压器，即存在功率损失，使得原、副线圈电压之比大于匝数比，所以原线圈的匝数为，而副线圈电压较小，电流较大，所以为了尽量减少能量损失，副线圈所用导线应比原线圈粗，即原线圈所用导线较细。 （3）由题图乙可知，下层线圈输入的电压在半个周期内均匀变化，则原线圈产生的磁通量在半个周期内均匀变化，由法拉第电磁感应定律可知，上层线圈产生的感应电动势在半个周期内恒定，则示波器上显示的波形在半个周期内恒定，可知C选项符合题意。 故选C。 52．【答案】(1)B (2)AD (3)B (4) 【详解】（1）变压器的工作原理是电磁感应中的互感现象，需要变化的电流才能产生变化的磁场，因此原线圈需要接低压交流电源。 故选B。 （2）A．变压器原线圈接低压交流电，副线圈输出的也是交流电，所以测量副线圈电压时应当用多用电表的“交流电压挡”，故A正确； B．使用多用电表测电压时，应先用最大量程挡试测，再选用适当的挡位进行测量，故B错误； C．虽然实验所用电压较低，为了安全和减小实验误差，通电时不可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路，故C错误； D．探究变压器电压与匝数的关系时，需要采用控制变量法（如控制匝数不变探究电压变化的关系，或控制电压不变探究匝数变化的关系），故D正确。 故选AD。 （3）实验中，当电源接变压器原线圈“0”、“8”接线柱，副线圈接“0”、“4”接线柱时，原副线圈的匝数比为 若变压器是理想变压器，则根据变压器原、副线圈两端的电压与匝数的关系可知，当副线圈所接电表的示数为5.0V时，原线圈的电压应为 故选B。 （4）把变压器和负载电阻R等效为一个电阻，根据理想变压器原、副线圈电压、电流与匝数比的关系有， 则等效电阻为 把定值电阻看作电源的内阻，此时等效电源的输出功率就等于变压器的输入功率，也就等于电阻R获得的功率。所以当内外电阻相等时，即时，等效电源的输出功率最大，即电阻R可获得的功率最大，因此有 解得此时可变电阻的值为 53．【答案】(1) (2)BC (3)B 【详解】（1）[1][2]根据理想变压器电压与匝数的关系，电压与匝数成正比。由题可知，，匝数比为。实际中存在能量损耗，根据表中数据可知，所以对应原线圈电压，匝数为。对应副线圈两端电压，匝数为。 （2）A．根据能量守恒定律，原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率加上变压器内部的损耗，所以输入功率应大于输出功率，故A错误； B．绕制线圈的导线有电阻，电流通过时会产生热效应，导致电压损失，使得测量出的电压比不等于匝数比，故B正确； C．实际变压器存在漏磁现象，穿过原线圈的磁通量并没有全部穿过副线圈，即穿过原线圈的磁通量大于穿过副线圈的磁通量，导致副线圈感应电动势偏小，电压比不等于匝数比，故C正确； D．原、副线圈两端电压随时间正弦变化的相位不同，但这不影响电压有效值的比值关系，不是导致电压比不等于匝数比的原因，故D错误。 故选BC。 （3）A．变压器工作时是通过铁芯中的磁场变化（互感现象）把电能由原线圈输送到副线圈，铁芯不导电，故A错误； B．变压器工作时，原线圈中电流产生磁场，将电能转化为磁场能，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势，将磁场能转化为电能，铁芯起到“传递”磁场能（导磁）的作用，故B正确； C．变压器副线圈上不接负载时，原线圈仍接在电源两端，原线圈两端电压由电源决定，不为零，故C错误； D．铁芯在变化的磁场中会产生涡流，造成能量损失（铁损），故D错误。 故选B。 54．【答案】(1)D (2)A (3)大于 (4)ACD (5) 丁 丁图副线圈空载，电流极小，能量损耗远小于接负载的丙图，实验误差更小 【详解】（1）为防止出现涡流，产生能量损耗，变压器铁芯采用叠成的绝缘硅钢片制成。 故选D。 （2）探究电压比和匝数比的关系时，需要保持一个线圈匝数不变，改变另一个线圈匝数研究关系，采用的是控制变量法。 故选A。 （3）理想变压器满足 实际变压器存在能量损耗，副线圈电压U2小于理想输出电压，因此测得的电压比大于实际的原、副线圈的匝数比。 （4）A．线圈有电阻，电流通过时会有发热损耗，故A正确； B．电源电压不是能量损失的原因，故B错误； C．铁芯在交变磁场中产生涡流，会有发热损耗，故C正确； D．交变磁场的磁感线不会完全封闭在铁芯内，漏磁带来能量损耗，故D正确。 故选ACD。 （5）[1]本实验需要减小副线圈的能量损耗，丙图副线圈接小灯泡，负载电流大，损耗大，误差大；丁图副线圈接内阻极大的电压表，电流近似为零，损耗小更接近理想变压器规律，因此选丁。 [2]丁图副线圈空载，电流极小，能量损耗远小于接负载的丙图，实验误差更小。 55．【答案】(1)CDE (2)BCD (3)C (4)有效 【详解】（1）做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验需要交流电源，交流电压表即多用电表，变压器。 故选CDE。 （2）A．变压器原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“交流电压挡”，故A错误； B．可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，故B正确； C．为确保安全，测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量，故C正确； D．变压器开始正常工作后，若不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”磁场能的作用，故D正确； E．变压器开始正常工作后，铁芯是不导电的，把电能是由原副线圈的电磁感应原理将电能输送到副线圈，故E错误。 故选BCD。 （3）若是理想变压器，则有变压器线圈两端的电压与匝数的关系 解得 考虑到变压器不是理想变压器，有磁通量损失等因素，则交流电压表的实际读数应该小于1.25V 故选C。 （4）由于交变电流的电压是变化的，实验中测量的是电压的有效值。 56．【答案】(1)A (2)B (3)CD 【详解】（1）本实验通过改变原副线圈匝数，探究原副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中要运用控制变量法。 故选A。 （2）由表格数据可知， 考虑到实验中所用变压器并非理想变压器，即存在功率损失，使得原、副线圈电压之比大于匝数比，所以原线圈的匝数为，副线圈的匝数为。 故选B。 （3）A．变压器不改变交变电流的频率，原、副线圈电流频率相同，故A错误； B．理想情况下原、副线圈磁通量变化率相同，且线圈电阻由材料、长度、横截面积决定，与磁通量无关，故B错误； C．铁芯在交变磁场中会产生涡流，导致铁芯发热，这是铁损的一种，会造成能量损失，使实际输出电压偏离理想值，故C正确； D．原线圈磁场能向副线圈转移时，存在漏磁（部分磁场未穿过副线圈），这是磁损，会导致副线圈感应电压降低，偏离理想电压比，故D正确。 故选CD。 题型7 升压变压器和降压变压器（共11个题） 57．BC 58．A 59．CD 60．ACD 61．AC 62．【答案】 2200 1980 99 【详解】[1]由图乙可知，升压变压器原线圈输入电压的有效值 由于理想变压器，所以有 即升压变压器副线圈的输出电压 [2]输电线上的电流 输电线上的电压损失 降压变压器原线圈的输入电压 [3]降压变压器原、副线圈的匝数比 [4]输电线上的功率损失 用户消耗的电功率为 63．BD 64．【答案】(1) (2) 【详解】（1）用户消耗的功率 解得 根据理想变压器电流匝数关系有 解得 输电线上损失的功率 解得 根据 解得 （2）根据理想变压器电压匝数关系有 解得 升压变压器副线圈两端的电压 升压变压器原、副线圈的匝数比 解得 65．C 66．C 67．CD 3 / 23 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题02 交变电流 题型1 交变电流的基本概念 题型5 自耦变压器 题型2 交变电流的四值问题（难点） 题型6 探究变压器原副线圈的关系 题型3 电感和电容对交变电流的影响（重点） 题型7 升压变压器和降压变压器（难点） 题型4 变压器的原理和结构（重点） 题型1 交变电流的基本概念（共10小题） 1．(25-26高二下·江苏徐州·零模)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。 3．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。 4．教学用发电机产生的电流是一种交变电流，如图所示是其工作原理示意图。假定线圈沿逆时针方向匀速转动，请思考下面的问题： (1)线圈转到甲、丙位置（中性面）时，穿过线圈的磁通量和感应电流大小分别是多少？为什么？ (2)线圈由甲图转到乙图的过程中，AB边的电流方向如何？线圈中电流大小如何变化？ (3)线圈转到乙、丁位置时，穿过线圈的磁通量和感应电流大小分别是多少？为什么？ (4)线圈由丙图转到丁图的过程中，AB边的电流方向如何？和第（2）问的电流方向相比，发生了什么变化？ (5)结合以上分析，说明线圈匀速转动一周时，电流的大小和方向各有什么变化规律？ 【详解】（1）设线圈所在处磁感应强度大小为B，线圈面积为S，线圈转到甲、丙位置（中性面）时，因磁场方向与线圈平面垂直，则穿过线圈的磁通量都是最大，大小为 又因此时刻，上、下两边的瞬时速度方向都和磁场方向平行，即不切割磁感线（或磁通量的变化率最小为零），故不产生感应电动势，故感应电流大小零，故把此位置叫中性面。 （2）线圈由甲图转到乙图的过程中，由楞次定律的“增反减同”，AB边的电流方向，乙图位置穿过线圈的磁通量最小为零，但此位置磁通量的变化率最大，故感应电动势最大，感应电流最大，此过程电流大小的变化规律为：从零逐渐增大到最大值。 （3）线圈转到乙、丁位置时，因磁场方向与线圈平面平行，则穿过线圈的磁通量都最小为零，但此位置磁通量的变化率最大，故感应电动势最大，设线圈总电阻为r，，，线圈转动的角速度为，则AB、CD边垂直切割磁感线的线速度为 每边产生的感应电动势大小为 因两个边产生的电动势可看作串联，故总的电动势为 由闭合电路的欧姆定律则 即乙、丁位置感应电流最大。 （4）线圈由丙图转到丁图的过程中，由楞次定律的“增反减同”，AB边的电流方向， 和第（2）问的电流方向相比，电流方向相反，说明线圈每转过半周，AB边中的电流方向改变一次。 （5）结合以上分析，大小变化：感应电流的大小按正弦规律变化。在中性面（甲、丙）处电流为零；在乙、丁处电流最大；从甲到乙电流从零增大到最大，从乙到丙从最大减小到零，从丙到丁再从零增大到最大（方向相反），从丁到甲从最大减小到零。 方向变化：每经过中性面一次，电流方向改变一次。线圈转动一周，电流方向改变两次。 因此，线圈产生的电流是大小和方向都随时间做周期性变化的正弦式交变电流。 5．(25-26高三·北京海淀区·期末)如图所示，一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的OO'轴以角速度ω匀速转动。下列说法正确的是（　　） A．线圈位于图示位置时不受安培力 B．线圈位于图示位置时产生的感应电动势最大 C．线圈从图示位置转过半个周期，通过线圈某横截面的电荷量为0 D．仅增大角速度ω，线圈在一个周期内产生的热量减少 【答案】A 【详解】A．线圈位于图示位置时，线圈与磁感应强度方向平行，不受安培力，故A正确； B．线圈位于图示位置时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率为零，此时感应电动势为零，故B错误； C．线圈从图示位置转过半个周期，磁通量的变化量 通过线圈某横截面的电荷量，故C错误； D．感应电动势的最大值 感应电动势的有效值 线圈在一个周期内产生的热量 联立可得 可知仅增大角速度ω，线圈在一个周期内产生的热量增加，故D错误。 故选A。 6．(25-26高二·山西太原新希望双语学校等校·期中)关于以下四幅图，下列说法正确的是（    ） A．图甲是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，要想粒子获得的最大动能增大，可增加电压U B．图乙是磁流体发电机的结构示意图，可以判断出B极板是发电机的负极 C．图丙中，真空冶炼炉通入高频交流电，使得线圈中产生焦耳热，从而冶炼金属 D．图丁中，三个线圈连接到三相电源上，产生旋转磁场，从而使得导线框转动 【答案】D 【详解】A．粒子离开回旋加速器时动能最大。 根据 可得 粒子获得的最大动能为 所以要想粒子获得的最大动能增大，可增加磁感应强度B，或者回旋加速器的最大半径R，与加速电压U无关，故A错误； B．根据左手定则，正电荷向下偏转，所以B极板带正电，为发电机的正极，A极板是发电机的负极，故B错误； C．真空冶炼炉外线圈通入高频交流电时，周围空间产生高频磁场，炉内的金属内部就产生很强的涡流，从而冶炼金属，故C错误； D．三个线圈连接到三相电源上，产生旋转磁场，穿过内部导线框的磁通量发生变化，导线框中产生感应电流，旋转磁场对导线框有安培力的作用，在该安培力的作用下，导线框将与旋转磁场同方向转动，即导线框由于电磁驱动可以与磁场同方向地转动起来，故D正确。 故选D。 7．(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。 8．(25-26高三下·江苏泰州·模拟)浮桶式发电灯塔可以利用波浪发电。如图所示，浮桶内的磁体通过支柱固定在暗礁上，浮桶内置圆形线圈随波浪相对磁体沿竖直方向做简谐运动，线圈始终处于磁体产生的方向沿半径向外的水平辐射磁场中。则（　　） A．线圈中产生的电流是恒定电流 B．线圈中电流频率小于浮桶振动频率 C．线圈向上运动时，俯视线圈电流为顺时针方向 D．灯泡中电流最大时，线圈处于简谐运动的平衡位置 【答案】D 【详解】A．线圈做简谐运动，速度的大小、方向都随时间周期性变化，因此感应电流的大小、方向也周期性变化，是交变电流，不是恒定电流，故A错误； B．线圈随浮桶一起运动，感应电流的周期性变化和浮桶振动完全同步，电流频率等于浮桶的振动频率，故B错误； C．根据右手定则判断：磁场沿径向向外，线圈向上运动时，对线圈任意位置的导线，可得感应电流方向为俯视逆时针，故C错误； D．感应电动势 简谐运动中，线圈经过平衡位置时速度最大，因此感应电动势最大，灯泡中电流最大，故D正确。 故选D。 9．(25-26高三·广东汕头·一模)下图为某风力发电机内部简化图，两磁极间存在匀强磁场。发电期间，风力驱动线圈绕着虚线轴匀速转动，某时刻线圈位于图中所示位置，下列说法正确的是（　　） A．该时刻线圈处于中性面 B．该时刻线圈磁通量变化率为零 C．若该时刻电流方向从a到b，可知线圈顺时针转动 D．当线圈再转过时，流经线圈的电流为零 【答案】D 【详解】AB．该时刻线圈平面与磁场方向平行，穿过线圈的磁通量为0，但线圈磁通量变化率最大，产生的感应电动势最大，感应电流最大，不是处于中性面，故AB错误； C．若该时刻电流方向从a到b，图中磁场方向向左，对ab边根据右手定则可知，ab边向下运动切割磁感线，则线圈逆时针转动，故C错误； D．当线圈再转过时，线圈平面与磁场方向垂直，线圈处于中性面，流经线圈的电流为零，故D正确。 故选D。 10．(25-26高二上·辽宁辽阳·期末)以下四幅图所示的实验中，属于著名的奥斯特实验的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】A．是奥斯特发现的电流周围存在着磁场，为电流的磁效应，故A正确； B．是在匀强磁场中探究影响通电导线受力的因素，不是奥斯特实验，故B错误； C．是导体棒运动切割磁感线产生感应电流的实验，不是奥斯特实验，故C错误； D．是线圈转动会切割磁感线产生感应电流，不是奥斯特实验，故D错误。 故选A。 题型2 交变电流的四值问题（共11小题） 11．(25-26高二下·北京十一学校顺义区学校·期中)如图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图。其矩形单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，电阻，线圈两端的电流环与电阻R连接，电阻，与R并联的电压表为理想电压表。在时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量随时间t按图乙所示正弦规律变化。，求： (1)交流发电机产生的感应电动势的最大值； (2)电压表的示数（结果保留两位有效数字）； (3)线框从图示位置转过过程中，通过电阻R的电荷量。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）根据法拉第电磁感应定律有 由图像可知 ， 解得交流发电机产生的感应电动势的最大值 （2）电压表的示数 其中 联立解得 （3）线框从图示位置转过过程中，通过电阻R的电荷量 其中 又 联立解得 12．(25-26高二下·陕西名校联盟·质检)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。 13．(25-26高三下·适应性考试)（多选）贵州风电从“零”起步，仅用十余年便跻身全国前列，走出了一条高原低风速山地风电的特色发展之路。风力发电机的叶片低速转动，通过升速齿轮箱带动如图所示的发电机线圈高速转动产生交变电流。关于风力发电，下列说法正确的是（　　） A．线圈转速越大，产生的电动势越小 B．线圈转速越大，产生的电动势越大 C．线圈转动一圈，产生的交变电流方向改变两次 D．线圈转动一圈，产生的交变电流方向改变一次 【答案】BC 【来源】贵州安顺市2026届高三下学期适应性考试物理试题（二） 【详解】AB．交变感应电动势的最大值，其中为线圈转速，由此可知线圈转速越大，感应电动势越大，A错误，B正确； CD．线圈每经过一次中性面（线圈平面与磁场垂直的位置），交变电流的方向改变一次，转动一圈线圈会两次经过中性面，因此交变电流方向改变两次，C正确，D错误。 故选 BC。 14．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。 15．(25-26高二下·重庆巴蜀教育集团·期中)A、B是两个完全相同的电热水壶，A通以图甲所示的方波交变电流，B通以图乙所示的正弦式交变电流。则这两个电热水壶在一个周期T内产生的热量之比为（　　） A．5∶8 B．5∶4 C． D． 【答案】B 【详解】接图甲电流时， 接图乙电流时， 热量之比 故选B。 16．(25-26高二下·湖北鄂东南·期中)（多选）如图所示，abcd为小型交流发电机的矩形线圈，其面积为，匝数为，线圈内阻为，外电阻为。线圈在磁感应强度大小为的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，角速度为。图中的电流表为理想交流电表，下列说法正确的是（    ） A．交流电流表的示数5 A B．从图示位置转过45°，通过电流表的电荷量0.1 C C．线圈转一周过程中，磁通量变化率的最大值为 D．线圈匀速转一周，外力做的功为 【答案】AD 【详解】A．交变电压的峰值为 交变电压的有效值为 根据欧姆定律，电流表示数为 联立方程解得，故A正确； B．从图示位置开始，线圈转过45°的过程中，磁通量的变化量为 根据法拉第电磁感应定律，有 根据欧姆定律，有 根据电流强度定义，有 联立方程解得，故B错误； C．由法拉第电磁感应定律，知磁通量变化率的最大值为，故C错误； D．线圈转一圈所用时间为 根据功能关系知，线圈匀速转一周，外力做的功为 联立方程解得，故D正确。 故选AD。 17．(25-26高二下·湖北鄂东南·期中)如图所示的交变电流，前五分之二周期按正弦规律变化，后五分之三周期电流恒定，则该交变电流的有效值为（    ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】由图可知，该交变电流的周期，其中正弦变化段时间，恒定电流段时间 正弦电流最大值，该段有效值，产生热量 恒定段电流大小，产生热量 设该交变电流有效值为，总热量满足 解得 故选C。 18．(25-26高三下·山东·核心素养评估)匝数为、总电阻为、面积为的正三角形线圈绕与底边平行、过中心点的轴以角速度匀速转动。在转轴右侧存在磁感应强度大小为，方向垂直平面向里的匀强磁场。从图示位置开始计时，则（     ） A．线圈中产生的感应电动势的最大值为 B．时刻，线圈中产生的感应电动势为 C．线圈中产生的感应电动势的有效值为 D．从图示位置经过后，流过导线的电荷量为 【答案】C 【详解】A．线圈只有右侧一半在磁场中转动，重心将高分为，过点且平行于底边的转轴将线圈分为两部分，正三角形有效面积为，梯形有效面积为，则感应电动势的最大值为，故A错误； B．从图示位置（线圈平面与磁场垂直）开始计时，感应电动势的瞬时值是一个分段函数，当梯形在磁场中时感应电动势的瞬时值表达式为 当三角形在磁场中时感应电动势的瞬时值表达式为，故B错误； C．一个周期内，设有效值为，根据有效值的定义 解得，故C正确； D．对应的圆心角 线圈初始磁通量 转过后线圈在磁场中的有效面积为 磁通量 流过导线的电荷量，故D错误。 故选C。 19．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。 20．(25-26高二下·云南昆明·高三模考)（多选）如图所示，长、宽分别为、，电阻为r的单匝矩形金属线框置于匀强磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，磁感应强度为B，电路中接入定值电阻R。线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴以角速度匀速转动。则下列说法正确的是（　　） A．在图示位置通过线框的磁通量最大，线框中产生的感应电动势最大 B．匀速转动中经过图示位置线框中的电流方向会发生改变 C．线框中产生的感应电流有效值为 D．线框匀速转动后，从图所示位置转过的过程中，通过电阻R的电荷量为 【答案】BC 【详解】矩形金属线框的长为，宽为，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕竖直中心轴匀速转动，磁场方向水平向右，此时线框平面与磁场方向垂直。 A．在图示位置，线框平面与磁场方向垂直，穿过线框的磁通量为最大，此时线框产生的感应电动势为0，故A错误； B．线框在匀速转动过程中，感应电流方向在经过中性面即线框平面与磁场方向垂直的位置时发生改变，图示位置为中性面，因此感应电流方向会在此处改变，故B正确； C．线框产生的感应电动势最大值为 根据闭合电路欧姆定律，感应电流的最大值为 由于产生的是正弦式交变电流，其有效值为，故C正确； D．根据电荷量计算公式 从图示位置磁通量转过后，线框平面再次与磁场垂直，磁通量 但磁通量的方向与开始时相反，所以该过程的磁通量变化量 因此通过电阻R的电荷量为，故D错误。 故选BC。 21．如图，M为半圆形导线框，圆心为OM；N是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为ON；两导线框在同一竖直面（纸面）内；两圆弧半径相等；过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里。现使线框M、N在时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面、且过OM和ON的轴，以相同的周期T逆时针匀速转动，则（　　） A．两导线框中均会产生正弦交流电 B．两导线框中感应电流的周期都等于 C．在时，两导线框中产生的感应电动势相等 D．两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等 【答案】C 【详解】A．线框匀速转动进入/离开磁场过程中，单位时间内穿过线框的磁通量变化量恒定，感应电动势大小恒定，不是随时间按正弦规律变化，因此不是正弦交流电，故A错误； B．感应电流的周期和线框转动的周期一致，线框转动一周（时间），磁通量从0变化到最大再回到0，电流完成一次周期性变化，因此感应电流的周期等于，故B错误； C．时，线框转过的角度 此时两个线框都处于进入磁场的过程中，感应电动势 两者的都相等，因此感应电动势相等，故C正确； D．对半圆形线框：一个周期内始终有感应电动势，大小恒为，热量 得有效值。 对扇形线框：一个周期内，只有时间有感应电动势（完全进入磁场和完全离开磁场时磁通量不变，无感应电动势），热量 得有效值。 因此电阻相等时，感应电流有效值不相等，故D错误； 故选C。 题型3 电感和电容对交变电流的影响（共10小题） 22．电路如图，交流电源电压为、频率为，A、B、C三灯初始亮度相同。 (1)拔出电感线圈L的铁芯后，B灯亮度如何变化？说明电感对交变电流的阻碍作用与哪些因素有关。 (2)在电容器C中插入电介质后，C灯亮度如何变化？说明电容对交变电流的阻碍作用与哪些因素有关。 (3)电源频率提高为时，A、B、C三灯的亮度分别如何变化？对比电阻、电感、电容对不同频率交变电流的响应差异。 (4)电源改为输出电压为u的直流电源时，三灯亮度分别如何变化？说明电感“通直流、阻交流”、电容“通交流、隔直流”的特性。 (5)若电源频率降低，三灯亮度如何变化？进一步说明感抗、容抗随频率的变化规律。 【答案】(1)B灯变亮；说明电感对交变电流的阻碍作用与线圈自感系数有关，自感系数越大，阻碍作用越大。 (2)C灯变亮；说明电容对交变电流的阻碍作用与电容器电容有关，电容越大，阻碍作用越小。 (3)A灯亮度不变，B灯变暗，C灯变亮；电阻对交变电流的阻碍与频率无关；电感对交变电流的阻碍随频率升高而增大；电容对交变电流的阻碍随频率升高而减小。 (4)A灯亮度不变，B灯变亮，C灯熄灭；具体说明见解析。 (5)A灯亮度不变，B灯变亮，C灯变暗；感抗大小与频率正相关，容抗大小与频率负相关。 【详解】（1）拔出铁芯后，B灯变亮。因为线圈自感系数减小，电感对交变电流的阻碍作用减小，支路电流增大，说明电感对交变电流的阻碍作用与线圈自感系数有关，自感系数越大，阻碍作用越大。 （2）插入电介质后，C灯变亮。因为电容器的电容增大，电容对交变电流的阻碍减小，支路电流增大，说明电容对交变电流的阻碍作用与电容器电容有关，电容越大，阻碍作用越小。 （3）电源频率提高为时，A灯亮度不变，B灯变暗，C灯变亮。电阻对交变电流的阻碍与频率无关；电感对交变电流的阻碍随频率升高而增大；电容对交变电流的阻碍随频率升高而减小。 （4）电源改为输出电压为u的直流电源时，A灯亮度不变，B灯变亮，C灯熄灭。直流稳定后，电感仅存在很小的线圈电阻，阻碍远小于交流时，因此电感具有“通直流、阻交流”的特性；直流稳定后电容器支路无持续电流，只有交流能通过充放电形成持续电流，因此电容具有“通交流、隔直流”的特性。 （5）若电源频率降低，A灯亮度不变，B灯变亮，C灯变暗。说明感抗大小与频率正相关，频率越低感抗越小，频率越高感抗越大；容抗大小与频率负相关，频率越低容抗越大，频率越高容抗越小。 23．(25-26高三下·河北邢台·二模)（多选）在磁感应强度为B的匀强磁场中有一矩形线圈（电阻不计），正在绕垂直于磁场的转动轴以转速n匀速转动，产生的正弦交流电的表达式 （V），将此线圈作为电源连接在如图所示的电路中，图中三只完全相同的灯泡都能发光，与这三只灯泡串联的分别是电阻R、电感线圈L、电容器C。现将匀强磁场的磁感应强度大小减为 ，且把转速改为2n，则（　　） A．D1变暗 B．D2变暗 C．D3变暗 D．R中电流每秒改变200次方向 【答案】BD 【详解】正弦交流电电动势峰值 ，角频率 变化后磁感应强度，转速 因此新的峰值 电源电动势有效值不变； 原角频率，新角频率 新频率 A．电阻对交流电的阻碍与频率无关，支路电压不变、电流不变，因此亮度不变，A错误； B．电感感抗，频率增大，感抗增大，支路电流减小，因此变暗，B正确； C．电容容抗，频率增大，容抗减小，支路电流增大，因此变亮，C错误； D．交流电一个周期内电流方向改变2次，现在，每秒有100个周期，因此电流方向每秒改变，D正确。 故选 BD。 24．(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。 25．(25-26高三上·北京中国人民大学附属中学·开学考)（多选）如图所示，一个边长l=10cm，匝数N=100的正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO'匀速转动，磁感应强度B=0.50T，线圈转动的角速度ω=10πrad/s，闭合回路中两只小灯泡均能发光。下列说法正确的是（    ） A．从图中位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为e=5πcos（10πt）V B．增大转动的角速度ω时，感应电动势的峰值Em不变 C．抽去电感器L的铁芯时，灯泡L2变亮 D．增大电容器C两极板间的距离时，灯泡L1变暗 【答案】ACD 【详解】A．根据 可得感应电动势的最大值 由于线框垂直于中性面开始计时，所以电动势瞬时值的表达式，故选项A正确； B．根据可得增大线圈转动角速度时，感应电动势的峰值增大，故选项B错误； C．抽去电感器的铁芯时，即减小自感系数，电感器的感抗减小，流过灯泡电流增大，根据功率公式可知灯泡变亮，故选项C正确； D．增大电容器两极板间的距离时，根据可知电容器的电容减小，则有电容器的容抗增大，流过灯泡电流减小，根据功率公式可知灯泡变暗，故选项D正确； 故选ACD。 26．(25-26高三上·浙江杭州学军中学·适考)如图所示，在正弦交流电源的两端接上电容、电感和光敏电阻，稳定后，电路中三个相同的灯泡均发光，且亮度相同。已知光敏电阻的阻值随着光照强度增加而减少，若仅增大交流电源的频率，则（　　） A．变亮 B．变亮 C．变暗 D．若增大照射在光敏电阻上的光强，则变暗 【答案】B 【详解】ABC．若增大交流电的频率，电容器容抗减小，电感器感抗增大，使得通过灯泡的电流变大，灯泡变亮；的电流变小，灯泡的变暗；对电阻无影响，所以灯泡L3亮度不变，故AC错误，B正确； D．若增大照射在光敏电阻上的光强，光敏电阻的阻值减小，通过的电流变大，变亮，故D错误。 故选B。 27．(24-25高二下·浙江杭州滨江区六校联盟、杭二滨江、衢州中学·期中)（多选）图甲是探究电感器对交变电流的作用电路图，图乙是探究自感现象电路图，不计线圈电阻，下列有关说法正确的是（　　） A．闭合图甲中的电键S，增大交变电流的频率，灯泡将变亮 B．闭合图甲中的电键S，抽离铁芯，灯泡将变亮 C．闭合图乙中电键S，灯泡立即变亮，然后逐渐变暗 D．断开图乙中电键S，灯泡立即熄灭 【答案】BC 【详解】A．线圈的感抗与交流电的频率成正比， 当图甲中交流电频率增大时，线圈的感抗增大，电路中电流减小，灯泡将变暗，故A错误； B．抽离铁芯，线圈的自感系数减小，感抗减小，电路中电流增大，灯泡将变亮，故B正确； C．闭合图乙中电键S，灯泡立即变亮，但由于线圈的自感作用，通过线圈的电流逐渐增大，最终达到稳定后，因为不计线圈电阻，灯泡被短路，即逐渐熄灭，故闭合图乙中电键S，灯泡立即变亮，然后逐渐变暗，故C正确； D．断开图乙中电键S，线圈、灯泡组成闭合回路，由于线圈的自感作用，线圈中的电流逐渐减小，所以灯泡不会立即熄灭，而是逐渐熄灭，故D错误。 故选BC。 28．(24-25高二下·云南丽江永胜县第一中学·期末)（多选）如图所示电路中，L为电感线圈，R为灯泡，电流表内阻为零，电压表内阻无限大，交流电源的电压，若保持电压的有效值不变，只将电源频率改为100Hz，下列说法正确的是（　　） A．电流表示数增大 B．电压表示数增大 C．灯泡变暗 D．灯泡变亮 【答案】BC 【详解】AB．根据已知条件，由可知，电源原来的频率为 当电源频率由原来的50Hz增为100Hz时，线圈的感抗增大，即相当于它由一个小电阻变成了一个大电阻。在总电压的有效值不变的情况下，电路中的电流减小，电流表示数减小；线圈两端电压有效值增大，电压表示数增大，故A错误、B正确； CD．由于灯泡的电阻R是一定的，当电源频率改为100Hz时，电流减小，实际消耗的电功率减小，灯泡变暗，故C正确、D错误。 故选BC。 29．(25-26高三下·广西柳州·三模)如图，甲、乙两图为与匀强磁场垂直放置的两个金属框架，乙图除了一个直流电阻为零、自感系数为L的线圈外，其他部分与甲图都相同，导体AB以相同速度向右做匀速直线运动。若位移相同，则（　　） A．甲图中外力做功多 B．两图中外力做功相同 C．乙图中外力做功多 D．无法判断 【答案】B 【详解】在图乙中，导体AB向右做匀速直线运动，根据，电动势大小不变； 根据，电流大小方向不变，所以线圈L相当于导线； 根据平衡条件得 外力做的功为 解得 两个电路的磁感应强度B、导体的长度l、导体的运动速度v、导体的位移x、导体的电阻r、外电阻R均相同，所以外力做的功W也相同。 故选B。 30．(25-26高三下·陕西晋城·三模)如图所示，一交流发电机的电刷与理想变压器原线圈相连，变压器原、副线圈的匝数之比为，副线圈接有三盏相同的灯泡，灯泡、、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，现让导线框ABCD转动的角速度增加一倍，副线圈的匝数减半，下列说法正确的是（　　） A．灯泡最亮 B．灯泡最暗 C．灯泡亮度不变 D．三盏灯泡的亮度仍然相同 【答案】B 【详解】导线框转动的角速度增加一倍，交流电的最大值和有效值都变为原来的2倍，若副线圈匝数减半，则副线圈电压有效值不变，而产生的交流电的频率变大，电阻R不变，线圈的感抗变大，电容器的容抗变小，所以灯泡最暗，灯泡最亮。 故选B。 31．(25-26高三下·浙江稽阳·二模)四个相同的小灯泡接在如图所示交流电路中均能发光，其中与亮度相同，已知每个小灯泡的电阻均为并保持不变，二极管正向电阻为0，反向电阻看作无穷大。下列说法中正确的是（　　） A．电阻R的阻值为 B．增大交流电频率，小灯泡变亮 C．增大交流电频率，小灯泡两端电压变大 D．增大交流电频率，通过小灯泡电流变大 【答案】D 【详解】A．灯泡、的亮度相同，则通过、的电流相同，通过电流的有效值 通过的电流 由可得， 故A错误； BCD．增大交流电频率时，不影响通过二极管的电流，电容器对交流电的阻碍作用减小，电感对交流电的阻碍作用增大，所以灯亮度不变，变亮，变暗，故BC错误，D正确。 故选D。 题型4 变压器的原理和结构（共8小题） 32．(26高三下·重庆七校联考)（多选）如图所示，理想变压器原线圈接入电压有效值恒为、频率为的正弦交流电，副线圈回路接有标有“22 V、11 W”字样的小灯泡、定值电阻和标有“14 V、56 W”字样的交流电动机。闭合开关一段时间后，灯泡正常发光，电动机正常运行，已知定值电阻阻值是电动机电阻阻值的4倍。下列说法正确的是（　　） A．原线圈输入电流为 B．原、副线圈的匝数比 C．电动机M的输出功率为 D．副线圈输出交流电的频率为 【答案】BC 【详解】B．灯泡标有“”，且正常发光，因此灯泡两端电压等于其额定电压 由于灯泡 与支路并联，因此副线圈电压等于灯泡电压 理想变压器电压比满足 代入解得，故B正确； C．电动机标有“”，且正常运行，因此电动机两端电压，输入功率 电动机与定值电阻串联，因此两端电压 电动机正常运行时的电流 定值电阻的阻值 即 电动机的热功率 电动机的输出功率，故C正确； A．灯泡支路电流 副线圈总电流 理想变压器电流比满足 代入数据解得，故A错误； D．理想变压器不改变交流电的频率，原线圈频率为，因此副线圈频率也为，故D错误。 故选BC。 33．(26高二下·福建南平·五月适应性练习)氮化镓充电器能提供更高的充电功率，在更短的时间内让手机充满电。图（a）是这种充电器的核心电路，交流电经前端电路和氮化镓开关管转换后，在ab端获得如图（b）所示的高频脉冲直流电，经理想高频变压器降压（仍遵循交流电的变压规律）后在cd端给手机充电，若cd端输出电压为11V，输出电流为6A，则流过ab端的电流为（　　） A．0.15A B．0.3A C． D． 【答案】B 【详解】设ab端电压有效值为，周期为，由图(b)可知，一个周期内只有前时间有电压，大小为，因此 计算得。 理想变压器输入功率等于输出功率，即 代入得 因此流过ab端的电流为。 故选B。 34．（多选）如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为。电池和交流电源的电动势都为6V，内阻均不计。下列说法正确的是（　　） A．S与a接通的瞬间，R中无感应电流 B．S与a接通稳定后，R两端的电压为0 C．S与b接通稳定后，R两端的电压为0 D．若改变副线圈的匝数，S与b接通稳定后，副线圈中电流将发生改变 【答案】BD 【详解】A．在S与a接通的瞬间，由于电流由零突然变大，所以线圈中的磁通量会发生变化，副线圈中的R会有感应电流，故A错误； B．在S与a接通稳定后，电路中的电流稳定，磁通量不会发生变化，所以副线圈中不会有感应电流产生，电阻R两端的电压为0，故B正确； C．在S与b接通稳定后，由于b是交流电源，根据电压与匝数成正比可知，副线圈的电压为，故C错误； D．若改变副线圈的匝数，S与b接通稳定后，根据可知，副线圈的电压发生变化，根据欧姆定律可知，副线圈中电流发生改变，故D正确。 故选BD。 35．如图，理想变压器原、副线圈匝数之比为。原线圈接入一电压的交流电源，副线圈接一个的负载电阻。则下述结论正确的是（　　） A．电压表的读数为 B．电阻R中交流电的周期为0.01s C．电流表的读数为0.25A D．变压器输入、输出功率之比为 【答案】C 【详解】A．原线圈电压有效值为 根据理想变压器电压与匝数成正比，有 可得副线圈中电压表的读数为，故A错误； B．根据周期与角速度关系可知 变压器不改变交流电的频率，所以电阻R中交流电的周期为0.02s，故B错误； C．副线圈的电流 根据理想变压器电流与匝数成反比，有 解得原线圈中电流表的读数，故C正确； D．因为变压器均为理想变压器，所以变压器的输入、输出功率之比为1:1，故D错误。 故选C。 36．(26高三下·内蒙古乌兰察布·模拟考试)如图所示的变压器为理想变压器，两电表为理想交流电表，定值电阻的阻值为，电阻箱的调节范围为0~99.9Ω。现在ab间接入的交流电，当电阻箱的阻值为时，两电表的示数分别为16V和0.25A。下列说法正确的是（　　） A．流过电流表的电流每秒改变方向50次 B．变压器原、副线圈的匝数比为 C． D．当电阻箱的阻值为时，电源消耗的总功率为12W 【答案】B 【详解】A．ab间接入的交流电，根据 可得频率 可得流过电流表的电流每秒改变方向100次，故A错误； B．根据电压关系，其中满足 可得 满足，电流关系 联立可得 可得变压器原、副线圈的匝数比为，故B正确； C．根据 可知，故C错误； D．当电阻箱的阻值为时，根据 可得原线圈电流为 电源消耗的总功率为，故D错误。 故选B。 37．(25-26高二下·北京市朝阳区·期中)某汽油发动机火花塞需要瞬间高达10kV的电压才能点火，一同学设计了如图甲、乙所示的点火电路。已知直流电源的输出电压为12V，升压变压器的输出端接到火花塞上。下列说法正确的是（　　） A．图甲电路中，在开关断开瞬间，输出端可能会产生高压 B．图乙电路中，在开关断开瞬间，输出端可能会产生高压 C．两电路中，保持开关闭合，输出端都会获得持续的高压 D．两电路都不可能使火花塞点火，因为变压器不能改变直流电压 【答案】A 【详解】A．图甲电路中，开关串联在原线圈回路中。在开关断开瞬间，原线圈中的电流迅速减小，导致穿过铁芯的磁通量急剧变化。根据法拉第电磁感应定律，由于副线圈匝数较多（升压变压器）且电流变化时间极短，副线圈两端会产生极高的感应电动势，可能达到10kV使火花塞点火，故A正确； B．图乙电路中，原线圈直接接在直流电源两端，电流恒定，产生的磁场恒定，穿过副线圈的磁通量不发生变化。无论副线圈侧的开关断开还是闭合，副线圈中都不会产生感应电动势，故B错误； C．变压器的工作原理是电磁感应，需要变化的电流产生变化的磁场。在两电路中，若保持开关闭合，原线圈中均为恒定直流电，磁通量不变，副线圈中均无感应电动势，无法获得持续高压，故C错误； D．虽然变压器不能改变恒定直流电压，但图甲电路通过开关的断开瞬间，人为制造了电流的剧烈变化，利用互感现象可以在副线圈产生高压，从而实现点火，故D错误。 故选A。 38．(25-26高三下·北京海淀区·期中)如图所示，理想变压器的原线圈接在的交流电源上，副线圈接有R=55Ω的负载电阻，原、副线圈的匝数比为4∶1。下列说法正确的是（　　） A．副线圈电压的最大值为55V B．原线圈的输入功率为880W C．通过电阻R的交变电流的频率为100Hz D．穿过原、副线圈的磁通量之比为1∶1 【答案】D 【详解】A．原线圈接在的交流电源上，可知原线圈电压的最大值为，根据可知副线圈电压的最大值为，故A错误； B．原线圈电压的有效值为，根据可知副线圈电压的有效值为，可知副线圈电流为 可知副线圈功率为 可知原线圈的输入功率为55W，故B错误； C．由表达式，可知频率为 原副线圈的交流电的频率相同，则通过电阻R的交变电流的频率为50Hz，故C错误； D．理想变压器无漏磁，共用一个铁芯，可知穿过原、副线圈的磁通量之比为1∶1，故D正确。 故选D。 39．(25-26高三·河北保定·一模)（多选）如图所示，理想变压器原线圈接入电压有效值恒为220 V、频率为50 Hz的正弦交流电源，副线圈回路接有标有“16 V 8 W”字样的小灯泡L、定值电阻 R 和标有“14 V 56 W”字样的交流电动机M。闭合开关S一段时间后，灯泡L正常发光，电动机正常运行，已知定值电阻阻值和电动机阻值相等。下列说法正确的是（　　） A．原、副线圈的匝数比 B．原线圈输入电流为4.5 A C．副线圈输出交流电的频率为 D．电动机 M 的机械功率不大于48 W 【答案】AD 【详解】A．副线圈电路中，灯泡与、的串联支路并联，正常发光，因此副线圈两端电压。根据理想变压器电压比 代入解得，故A正确； B．电动机正常工作，额定电流 与串联，两端电压 因此的功率 副线圈总输出功率 理想变压器输入功率等于输出功率，即 原线圈电流，故B错误； C．理想变压器不改变交流电的频率，副线圈交流电频率等于原线圈，为，故C错误； D．由，结合题意得电动机内阻 电动机的机械功率为输入功率减去内阻热功率 即电动机机械功率等于，满足“不大于”的描述，故D正确。 故选AD。 题型5 自耦变压器（共10小题） 40．(25-26高二下·河北部分学校·期中)自耦变压器在高铁中被广泛应用。如图甲所示，理想自耦变压器线圈AB绕在一个圆环形闭合铁芯上，左端输入如图乙所示的正弦交流电压，当滑片P处于如图甲所示的位置时，原线圈与副线圈的匝数比为10∶1，电动机正常工作时电流表的示数为1 A。已知电动机线圈的电阻为0.2 Ω，不计其他损耗，则电动机正常工作时输出的机械功率为（     ） A．220 W B．200 W C．100 W D．22 W 【答案】B 【详解】由乙图可知，原线圈电压，根据理想变压器电压和匝数的关系以及电流和匝数的关系 有，，其中 得电动机两端电压，通过电动机的电流 根据电动机的功率关系 有，其中 得电动机正常工作时输出的机械功率，ACD错误，B正确。 故选B。 41．(25-26高二下·江西G20高三·模拟预测)（多选）如图，理想自耦变压器AB端接入电压瞬时值表达式为的交流电，P为理想自耦变压器上的滑动触头，B、P之间接有一灯泡L和滑动变阻器R，灯泡的电阻为R0=32 Ω，滑动变阻器的最大阻值足够大，P′为滑动变阻器上的滑片，初始时A、B之间线圈的匝数为3000匝，A、P之间线圈的匝数为1000匝，滑动变阻器滑片P′位于最下端。不计灯泡电阻的变化且灯泡始终能够发光。下列说法正确的是（     ） A．初始时灯泡的功率为32W B．如果仅将滑动变阻器滑片P′向上滑动，BP两端的电压变大 C．如果仅将自耦变压器滑动触头P顺时针方向移动，灯泡变亮 D．如果将自耦变压器滑动触头P逆时针方向移动，同时将滑动变阻器滑片P′向上滑动，灯泡的亮度可能不变 【答案】AD 【详解】A．输入交流电瞬时值 因此输入电压有效值 原线圈（AB端）总匝数=3000 匝，初始时AP间匝数为1000匝，因此副线圈BP间匝数 =3000−1000=2000 匝 初始时P′在最下端，R=0，根据理想变压器电压比 得BP间电压 灯泡功率，故A正确； B．仅移动P′时，原输入电压、匝数比都不变，因此BP两端电压由匝数比决定，保持不变，故B错误； C．P顺时针移动时，AP匝数增加，BP匝数减小，因此 减小，电路总电阻不变，灯泡电流减小，灯泡变暗，故C错误； D．P逆时针移动，AP匝数减小，BP匝数增大，因此​增大；同时P′向上滑动，接入电阻R增大。灯泡电压 滑动变阻器的最大阻值足够大，​增大、R增大，​可以保持和原来相等，因此灯泡亮度可能不变，故D正确。 故选AD。 42．(25-26高三·辽宁省鞍山市·5月质量检测)（多选）交流发电机产生的感应电动势如图所示，通过自耦变压器给一电阻R供电，不计发电机内阻。下列说法正确的是（　　） A．通过电阻R的电流方向每秒钟改变10次 B．电压表示数能达到的最大值为12V C．时发电机线圈平面与磁场方向平行 D．自耦变压器滑片P向上滑动时，电阻R热功率增大 【答案】AC 【详解】A．由题图可知周期为，一个周期电流方向改变2次，则通过电阻R的电流方向每秒钟改变10次，故A正确； B．电压表示数为电压有效值，由题图可知电压表示数为，故B错误； C．由题图可知时电动势最大，此时磁通量变化率最大，磁通量为零，则发电机线圈平面与磁场方向平行，故C正确； D．自耦变压器滑片P向上滑动时，原线圈匝数增大，根据可知，电阻R两端电压减小，根据可知，电阻R热功率减小，故D错误。 故选AC。 43．(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。 44．我国电网已处于世界领先水平，在国家电网改造前，用电高峰期，用户电压会明显低于正常值，甚至家电不能工作。当地居民常常用调压器来调整电压，其原理如图所示。交变电压从端输入，从端输出连接到家用电器上，滑片P可以上下滑动。调压器视为理想变压器，匝数，下列说法正确的是（　　） A．该调压器只能升电压不能降电压 B．若输入电压为，且在的中点，则两端的电压为 C．若则滑片在的中点以下时，可以起到降压作用 D．此调压器端输入功率等于端输出功率，但输入端和输出端的频率不相等 【答案】C 【详解】A．滑片P到b端的匝数为，根据变压器电压与匝数的关系，左侧线圈与段构成自耦变压器关系，加在两端的电压等于段的电压，即 右侧线圈与构成变压器，输出电压 联立可得 已知，则 当滑片P向下滑动使得时，有 即起到降压作用，因此该调压器可以降低电压，故A错误； B．若P在的中点，则 代入公式得，故B错误； C．若，结合，可知 此时 当滑片P在的中点时， 此时 当滑片P在的中点以下时， 则 该调压器起到降压作用，故C正确； D．理想变压器输入功率等于输出功率，且不改变交流电频率，输入端和输出端频率相等，故D错误。 故选C。 45．(25-26高三·山东淄博·一模)如图所示是某台灯的内部电路示意图，自耦变压器的滑动触头P与、间的线圈匝数分别为和，且。已知交流稳压电源的电压有效值为，灯泡电阻恒为，电压表和电流表可视为理想交流电表，自耦变压器可视为理想变压器。则（　　） A．电压表示数为 B．电流表示数为 C．电源输出功率为 D．若滑动触头P下移，灯泡消耗功率增大 【答案】C 【详解】A．电压表接在交流电源两端，示数为，故A错误； B．自耦变压器原线圈匝数为，副线圈匝数为，根据理想变压器电压比 解得 根据欧姆定律得，副线圈侧电流为 根据理想变压器电流比 解得 所以电流表示数为，故B错误； C．电源输出功率为，故C正确； D．滑动触头P下移，减小，不变。 由于不变，则变小。 灯泡消耗功率 所以，灯泡消耗功率减小，故D错误。 故选C。 46．(25-26高三上·江西吉安·期末)在国家电网改造前，用电高峰期，用户电压会明显低于正常值220V，甚至家电不能工作。当地居民常常会用调压器来调整电压，其原理如图所示。交变电压从ab端输入，从cd端输出连接到家用电器R上，滑片P可以上下滑动。调压器视为理想变压器，匝数，下列说法正确的是（　　） A．若R两端电压低于220V，则应让滑片P下滑 B．若ab输入电压为U，且P在的中点，则R的功率为 C．滑片P在的中点以下时，可以起到降压作用 D．此调压器ab端输入功率等于cd端输出功率，但输入端和输出端的频率不相等 【答案】B 【详解】A．由可知P下滑（滑片P接入的有效匝数减小）可使的输入电压减小，由可知的输出电压也相应减小，故A错误； B．P滑在中点，的输入电压为 由变压器原理可得 功率，故B正确； C．联立和 解得 调节与的大小关系，由于不知与的具体数量关系，不能确定P在的中点（）以下就可降压。故C错误； D．理想变压器输入功率等于输出功率，频率相等，故D错误。 故选B。 47．(24-25高二下·福建永春第一中学·月考)（多选）如图所示，线圈abcd在匀强磁场中绕固定轴OO′匀速转动，产生的正弦式交流电通过自耦变压器给灯泡和滑动变阻器供电。已知线圈abcd的电阻不可忽略，自耦变压器可看作理想变压器，下列说法正确的是（   ） A．图示时刻线圈abcd中感应电流最大 B．将滑动变阻器的滑片Q向上移动，灯泡变亮 C．将自耦变压器的滑片P逆时针转动，自耦变压器的输入电流变大 D．将滑动变阻器的滑片Q向上移动，自耦变压器的输出功率一定减小 【答案】AC 【详解】A．图示时刻线圈平面与磁场平行，磁通量变化率最大，感应电动势最大，因线圈有电阻但此时电动势最大，感应电流最大，故A正确； B．滑片Q上移，滑动变阻器接入电阻减小，副线圈所在电路的总电阻减小。把自耦变压器及副线圈电路看作等效电阻，根据理想变压器的等效电阻公式 因为、不变，减小，所以减小，原线圈电路中，线圈产生的电动势E不变，线圈电阻r不可忽略，根据闭合电路欧姆定律 则增大，此时原线圈电压U1 = E－I1r减小，再根据 可知U2减小，灯泡的实际功率减小，灯泡变暗，故B错误； C．将自耦变压器的滑片P逆时针转动，副线圈匝数增大。根据闭合电路的欧姆定律有 副线圈所在电路的电阻不变，可知I1增大，则自耦变压器的输入电流变大，故C正确。 D．根据以上分析，线圈abcd的输出功率为 当时，线圈abcd的输出功率最大，即自耦变压器的输出功率最大，但因滑动变阻器和小灯泡的总电阻与线圈匝数比和线圈abcd的内阻未知，所以无法判断自耦变压器的输出功率的变化情况，故D错误。 故选AC。 48．如图，一理想的自耦调压变压器A、B之间的线圈总匝数为，在输入端间加上的交流电压，输出端C、B间串联一个“12V、6W”的灯泡和阻值为的定值电阻，要使灯泡能正常工作，则B、P间线圈的匝数为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】灯泡正常发光，则 故 则副线圈两端的电压 根据，解得 则 故选C。 49．(24-25高二下·山东泰安宁阳县第一中学·月考)如图所示为一理想自耦式变压器，原线圈两端加220V交流电，V1、V2为理想电压表。下列说法正确的是（　　） A．若P不动，F向下滑动，V1、V2示数都变小 B．若P不动，F向上滑动，灯泡消耗的功率变小 C．若F不动，P向上滑动，V1示数不变、V2示数增大 D．若F不动，P向下滑动，灯泡消耗的功率变小 【答案】D 【详解】A．若P不动，F向下滑动，原线圈电压U1由交流电源决定，故V1示数不变，根据原、副线圈电压比等于匝数比有 由于副线圈匝数n2减小，可知副线圈两端电压U2减小，由于副线圈电阻都不变，可知V2示数变小，故A错误； B．若P不动，F向上滑动，根据 可知副线圈两端电压U2增大，由于副线圈电阻都不变，可知副线圈电流增大，灯泡消耗的功率变大，故B错误； C．若F不动，P向上滑动，根据 可知原线圈电压U1、副线圈两端电压U2不变，滑动变阻器接入电路电阻减小，可知副线圈电流增大，可知灯泡两端电压增大，滑动变阻器两端电压减小，即V2示数变小，故C错误； D．若F不动，P向下滑动，根据 可知原线圈电压U1不变，副线圈两端电压U2不变，滑动变阻器接入电路电阻增大，副线圈电流减小，故灯泡消耗的功率变小，故D正确。 故选D。 题型6 探究变压器原副线圈的关系（共7小题） 50．(25-26高二下·北京十一学校顺义区学校·期中)(1)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中，下列器材需要有 。 A．干电池组 B．直流电压表 C．多用电表 D．交流学生电源 (2)如图，当右侧线圈“0”、“16”间接入9V电压时，左侧线圈“0”、“4”接线柱间输出电压可能是 。 A． B． C． 【答案】(1)CD (2)C 【详解】（1）A．变压器依靠互感现象工作，只能对交流电进行变压，干电池组提供的是直流电，无法使变压器产生互感现象，不能正常工作，故该器材不需要，故A错误； B．实验中需要测量变压器线圈两端的交流电压，直流电压表无法测量交流电压，故该器材不需要，故B错误； C．多用电表可切换至交流电压挡，能测量变压器线圈两端的交流电压，故该器材需要，故C正确； D．交流学生电源可提供交流电，满足变压器的工作条件，故该器材需要，故D正确。 故选CD。 （2）根据变压器线圈匝数标识，右侧线圈“0”16”接线柱对应的匝数为16匝，左侧线圈“0”4”接线柱对应的匝数为4匝，理想变压器中，电压与匝数成正比，因此理想情况下左侧线圈的输出电压为 实际变压器存在漏磁、线圈电阻损耗、铁芯涡流损耗等，实际输出电压会小于理想值。 故选C。 51．(25-26高二下·重庆巴蜀教育集团·期中)在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中， (1)为了减小能量传递过程中的损失，铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成。作为横挡的铁芯的硅钢片应按照下列哪种方法叠放（　　） A． B． (2)某次实验中，所用线圈匝数匝和匝，测量的数据如下表所示，其中为原线圈电压，为副线圈电压，则原线圈所接的匝数为____（填“”或“”），原线圈应用____（填“较粗”或“较细”）导线绕制。 2.20 4.30 6.80 9.40 0.80 1.70 2.80 4.00 (3)小明将两个线圈按图甲方式上下叠放。下层线圈输入电压信号如图乙所示，上层线圈与示波器相连，则示波器上显示的波形为（　　） A． B． C． 【答案】(1)B (2) 较细 (3)C 【详解】（1）由于变压器工作时会在铁芯Q中存在变化的磁通量，为了减小能量传递过程中的损失，应尽可能使铁芯Q中不产生较大的涡流，如图所示 应通过相互绝缘的硅钢片使平行于efgh的各平面和平行于abfe的各平面都不能形成闭合回路，所以作为横挡的铁芯Q的硅钢片应按照平行于adhe平面的形式设计。 故选B。 （2）[1][2]由表格数据可知 考虑到实验中所用变压器并非理想变压器，即存在功率损失，使得原、副线圈电压之比大于匝数比，所以原线圈的匝数为，而副线圈电压较小，电流较大，所以为了尽量减少能量损失，副线圈所用导线应比原线圈粗，即原线圈所用导线较细。 （3）由题图乙可知，下层线圈输入的电压在半个周期内均匀变化，则原线圈产生的磁通量在半个周期内均匀变化，由法拉第电磁感应定律可知，上层线圈产生的感应电动势在半个周期内恒定，则示波器上显示的波形在半个周期内恒定，可知C选项符合题意。 故选C。 52．(25-26高二下·重庆名校联盟·期中)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，李辉同学采用了如图所示的可拆式变压器进行研究，图中各接线柱对应的数字表示倍率为“×100匝”的匝数。 (1)本实验中，实验室有下列器材： A．可拆变压器（铁芯、两个已知匝数的线圈） B．低压交流电源 C．低压直流电源 D．多用电表 E．开关、导线若干 本实验中需用到的电源是___________； (2)对于实验过程，下列说法正确的有___________； A．变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“交流电压挡” B．使用多用电表测电压时，先用最小量程挡试测，再选用适当的挡位进行测量 C．因为实验所用电压较低，通电时可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路 D．为便于探究，应该采用控制变量法 (3)实验中，电源接变压器原线圈“0”、“8”接线柱，副线圈接“0”、“4”接线柱，当副线圈所接电表的示数为5.0V，若变压器是理想变压器，则原线圈的电压应为___________； A．18.0V B．10.0V C．5.0V D．2.5V (4)等效法、理想模型法是重要的物理思维方法，合理采用物理思维方法会让问题变得简单，这体现了物理学科“化繁为简”之美。理想变压器是一种理想化模型，如图所示，某用电器可以等效为实线框内的电路，若原、副线圈的匝数分别为n1、n2，在交流电源的电压有效值U0和电阻R0确定的情况下，调节可变电阻R，当R= ___________时，R可获得最大功率。 【答案】(1)B (2)AD (3)B (4) 【详解】（1）变压器的工作原理是电磁感应中的互感现象，需要变化的电流才能产生变化的磁场，因此原线圈需要接低压交流电源。 故选B。 （2）A．变压器原线圈接低压交流电，副线圈输出的也是交流电，所以测量副线圈电压时应当用多用电表的“交流电压挡”，故A正确； B．使用多用电表测电压时，应先用最大量程挡试测，再选用适当的挡位进行测量，故B错误； C．虽然实验所用电压较低，为了安全和减小实验误差，通电时不可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路，故C错误； D．探究变压器电压与匝数的关系时，需要采用控制变量法（如控制匝数不变探究电压变化的关系，或控制电压不变探究匝数变化的关系），故D正确。 故选AD。 （3）实验中，当电源接变压器原线圈“0”、“8”接线柱，副线圈接“0”、“4”接线柱时，原副线圈的匝数比为 若变压器是理想变压器，则根据变压器原、副线圈两端的电压与匝数的关系可知，当副线圈所接电表的示数为5.0V时，原线圈的电压应为 故选B。 （4）把变压器和负载电阻R等效为一个电阻，根据理想变压器原、副线圈电压、电流与匝数比的关系有， 则等效电阻为 把定值电阻看作电源的内阻，此时等效电源的输出功率就等于变压器的输入功率，也就等于电阻R获得的功率。所以当内外电阻相等时，即时，等效电源的输出功率最大，即电阻R可获得的功率最大，因此有 解得此时可变电阻的值为 53．(25-26高二下·湖北三所名校·)在“探究变压器原，副线圈电压与匝数的关系”实验中，选择匝和匝两组线圈进行实验，表格中记录了实验时两组线圈两端电压的数据。 5.86 4.93 3.94 2.91 1.90 11.90 10.10 8.20 6.10 4.00 (1)与相对应的线圈两端的电压是________（选填“”或“”）；原线圈匝数是________（选填“”或“”）。 (2)实验中并未得到电压比等于匝数比这个理想的结果，可能原因为（    ） A．原线圈的输入功率小于副线圈的输出功率 B．绕制线圈的导线有电阻 C．穿过原线圈的磁通量大于穿过副线圈的磁通量 D．原、副线圈两端电压随时间正弦变化的相位不同 (3)关于该变压器，下列说法正确的是（    ） A．变压器工作时通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈 B．变压器工作时在原线圈上将电能转化成磁场能、在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”能量的作用 C．变压器副线圈上不接负载时原线圈两端电压为零 D．铁芯不会造成能量损失 【答案】(1) (2)BC (3)B 【详解】（1）[1][2]根据理想变压器电压与匝数的关系，电压与匝数成正比。由题可知，，匝数比为。实际中存在能量损耗，根据表中数据可知，所以对应原线圈电压，匝数为。对应副线圈两端电压，匝数为。 （2）A．根据能量守恒定律，原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率加上变压器内部的损耗，所以输入功率应大于输出功率，故A错误； B．绕制线圈的导线有电阻，电流通过时会产生热效应，导致电压损失，使得测量出的电压比不等于匝数比，故B正确； C．实际变压器存在漏磁现象，穿过原线圈的磁通量并没有全部穿过副线圈，即穿过原线圈的磁通量大于穿过副线圈的磁通量，导致副线圈感应电动势偏小，电压比不等于匝数比，故C正确； D．原、副线圈两端电压随时间正弦变化的相位不同，但这不影响电压有效值的比值关系，不是导致电压比不等于匝数比的原因，故D错误。 故选BC。 （3）A．变压器工作时是通过铁芯中的磁场变化（互感现象）把电能由原线圈输送到副线圈，铁芯不导电，故A错误； B．变压器工作时，原线圈中电流产生磁场，将电能转化为磁场能，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势，将磁场能转化为电能，铁芯起到“传递”磁场能（导磁）的作用，故B正确； C．变压器副线圈上不接负载时，原线圈仍接在电源两端，原线圈两端电压由电源决定，不为零，故C错误； D．铁芯在变化的磁场中会产生涡流，造成能量损失（铁损），故D错误。 故选B。 54．(25-26高二·江苏徐州·期中)在探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系实验中，可拆变压器如图甲、乙所示。 (1)观察变压器的铁芯，它的结构和材料是________。 A．整块硅钢铁芯 B．整块不锈钢铁芯 C．叠成的绝缘铜片 D．叠成的绝缘硅钢片 (2)本实验要通过改变原、副线圈的匝数，来探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学方法是________。 A．控制变量法 B．等效替代法 C．整体隔离法 D．合理外推法 (3)实际的变压器工作时，由于有能量损失，测得的原、副线圈的匝数之比________（选填“大于”“等于”或“小于”）实际的原、副线圈的匝数之比。 (4)引起变压器能量损失的原因是________。 A．线圈通有电流时会发热 B．所用学生电源的电压太低 C．铁芯在交变磁场的作用下会发热 D．交变电流产生的磁场不可能完全锁定在铁芯内 (5)某同学在此实验中设计了如图丙、丁所示的两个电路图，实验时应选用图________（选填丙或丁），理由是________。 【答案】(1)D (2)A (3)大于 (4)ACD (5) 丁 丁图副线圈空载，电流极小，能量损耗远小于接负载的丙图，实验误差更小 【详解】（1）为防止出现涡流，产生能量损耗，变压器铁芯采用叠成的绝缘硅钢片制成。 故选D。 （2）探究电压比和匝数比的关系时，需要保持一个线圈匝数不变，改变另一个线圈匝数研究关系，采用的是控制变量法。 故选A。 （3）理想变压器满足 实际变压器存在能量损耗，副线圈电压U2小于理想输出电压，因此测得的电压比大于实际的原、副线圈的匝数比。 （4）A．线圈有电阻，电流通过时会有发热损耗，故A正确； B．电源电压不是能量损失的原因，故B错误； C．铁芯在交变磁场中产生涡流，会有发热损耗，故C正确； D．交变磁场的磁感线不会完全封闭在铁芯内，漏磁带来能量损耗，故D正确。 故选ACD。 （5）[1]本实验需要减小副线圈的能量损耗，丙图副线圈接小灯泡，负载电流大，损耗大，误差大；丁图副线圈接内阻极大的电压表，电流近似为零，损耗小更接近理想变压器规律，因此选丁。 [2]丁图副线圈空载，电流极小，能量损耗远小于接负载的丙图，实验误差更小。 55．(25-26高二下·山西晋中太谷中学校·期中)做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验。 (1)以下给出的器材中，本实验需要用到的有________。（填选项字母） A．      B．       C．      D．        E． (2)在此实验中下列说法正确的有________； A．变压器的原线圈接低压交流电，测量线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡” B．可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响 C．测量副线圈电压时先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量 D．变压器开始正常工作后，若不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”磁场能的作用 E．变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈 (3)组装变压器时，某同学没有将铁芯完全闭合，原线圈接10.0 V的学生电源，原、副线圈的匝数比为8∶1，副线圈两端接交流电压表，则交流电压表的实际读数可能是________ A．10 V B．96.0 V C．0.8 V D．1.65 V (4)交变电流的电压是不断变化的，实验中测量的是电压的________值（选填“平均”、“有效”或“最大”）； 【答案】(1)CDE (2)BCD (3)C (4)有效 【详解】（1）做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验需要交流电源，交流电压表即多用电表，变压器。 故选CDE。 （2）A．变压器原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“交流电压挡”，故A错误； B．可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，故B正确； C．为确保安全，测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量，故C正确； D．变压器开始正常工作后，若不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”磁场能的作用，故D正确； E．变压器开始正常工作后，铁芯是不导电的，把电能是由原副线圈的电磁感应原理将电能输送到副线圈，故E错误。 故选BCD。 （3）若是理想变压器，则有变压器线圈两端的电压与匝数的关系 解得 考虑到变压器不是理想变压器，有磁通量损失等因素，则交流电压表的实际读数应该小于1.25V 故选C。 （4）由于交变电流的电压是变化的，实验中测量的是电压的有效值。 56．(25-26高二下·四川眉山第一中学·)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，利用可拆变压器能方便地改变原、副线圈的匝数比。 (1)为实现探究目的，保持原线圈输入电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压，并记录相关数据，这个探究过程采用的科学探究方法是______。 A．控制变量法 B．等效替代法 C．演绎法 D．理想实验法 (2)某次实验中，用匝数匝和匝的线圈做实验，测量的数据如下表所示，下列说法中正确的是______。 1.80 2.80 3.80 4.90 4.00 6.01 8.02 9.98 A．原线圈的匝数为 B．副线圈的匝数为 (3)该同学在分析数据时发现上述实验数据没有严格遵从，下列原因可能正确的是______。 A．在交变电流产生的过程中，副线圈中电流的频率比原线圈中电流的频率低 B．变压器副线圈的磁通量变为原线圈的磁通量的两倍，使线圈的电阻增加 C．铁芯在交变磁场的作用下会发热 D．原线圈中电流产生的磁场能在向副线圈转移过程中有损失 【答案】(1)A (2)B (3)CD 【详解】（1）本实验通过改变原副线圈匝数，探究原副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中要运用控制变量法。 故选A。 （2）由表格数据可知， 考虑到实验中所用变压器并非理想变压器，即存在功率损失，使得原、副线圈电压之比大于匝数比，所以原线圈的匝数为，副线圈的匝数为。 故选B。 （3）A．变压器不改变交变电流的频率，原、副线圈电流频率相同，故A错误； B．理想情况下原、副线圈磁通量变化率相同，且线圈电阻由材料、长度、横截面积决定，与磁通量无关，故B错误； C．铁芯在交变磁场中会产生涡流，导致铁芯发热，这是铁损的一种，会造成能量损失，使实际输出电压偏离理想值，故C正确； D．原线圈磁场能向副线圈转移时，存在漏磁（部分磁场未穿过副线圈），这是磁损，会导致副线圈感应电压降低，偏离理想电压比，故D正确。 故选CD。 题型7 升压变压器和降压变压器（共11个题） 57．(25-26高三下·黑龙江齐齐哈尔市·二模)（多选）如图为模拟远距离输电的电路，发电机的输出电压U1=22V，输电线总电阻r=5Ω，其中降压变压器原、副线圈匝数比，用电器两端电压U4=20V，其功率，用电器为纯电阻元件，变压器视为理想变压器。以下说法正确的是（    ） A．输电线中的功率损失为10W B．升压变压器原、副线圈的匝数比为1：15 C．当用电器增多时，降压变压器输入电压U3减小 D．当用电器增多时，用电器增加的功率大于升压变压器输出端增加的功率 【答案】BC 【详解】A．对降压变压器，副线圈电流 根据理想变压器电流关系​​，得输电线电流（即降压原线圈电流） 输电线功率损失 ，故A错误； B．根据理想变压器电压关系​​，得降压原线圈电压 输电线电压损失 因此升压副线圈电压 升压变压器匝数比满足，故B正确； C．用电器增多时，总负载功率增大，总电流增大，因此输电线电流增大，输电线电压损失增大。发电机输出电压不变，升压变压器匝数比不变，因此升压输出电压不变。 而，增大，故降压变压器输入电压​减小，故C正确； D．升压变压器输出功率满足 功率变化满足 整理得​，即用电器增加的功率小于升压变压器输出增加的功率，故D错误。 故选BC。 58．(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。 59．(25-26高二下·重庆巴蜀教育集团·期中)（多选）光伏发电作为清洁电能已广泛应用，如图所示是某光伏发电系统为街道供电照明的示意图。已知太阳能光伏发电机的输出电压为250 V，升压变压器的原、副线圈的匝数之比，街道有标有“220 V、100 W”字样的电灯5400盏。若全部电灯正常发光，变压器均为理想变压器，输电线损耗功率是发电机输出功率的10%。下列说法正确的是（　　） A．升压变压器可以提高输电电压，从而提高输电功率 B．降压变压器的匝数比 C．输电线的总电阻 D．若仅增加街道的电灯，随输出功率增大，输电线上损失的功率占发电机输出功率的比例也增大 【答案】CD 【详解】A．升压变压器无法提高输电功率，故A错误； BC．根据 可得 用户端功率 升压变压器的输出功率 解得 线路损耗功率 解得 降压变压器的输入电压 根据 其中 联立可得，故B错误，C正确； D．升压变压器的输出电压，总输送功率，根据 可知输送电压和线路电阻R不变，随输出功率增大，输电线上损失的功率占总输送功率的比例增大，故D正确。 故选CD。 60．(25-26高二下·河南省部分学校·期中)（多选）如图所示为某同学设计的模拟远距离输电示意图，均为理想变压器，原线圈输入正弦式交流电，电压匝数比匝数比用户1消耗的功率为，用户2获得的电压为220V、消耗的功率。输电线电阻r=20Ω，其它电阻不计，下列说法正确的是（　　） A．原线圈中的电流大小为50A B．输电线上损耗的功率为2.0kW C．原线圈输入的功率为61.5kW D．匝数比 【答案】ACD 【详解】A．理想变压器电压比 得 理想变压器原副线圈功率相等 原线圈电流 ，故A 正确； B．用户1 并联在 副线圈两端，故 副线圈电压 又 原线圈电压 用户1 电流 原线圈电流 总电流 又 输电线电流 输电线损失功率 ，故B错误； C．T₁  原线圈输入功率 ，故C 正确； D．由 故匝数比 ，故D正确。 故选ACD。 61．(25-26高二下·四川成都实验外国语学校·期中)（多选）2025年7月19日，雅鲁藏布江下游水电工程在西藏自治区林芝市正式开工。水电站向外供电示意图如图甲所示，发电机的内部原理简化图如图乙所示。已知升压变压器原、副线圈的匝数分别为、，降压变压器原、副线圈的匝数分别为、，变压器均为理想变压器。下列说法正确的是（　　） A．增加，可以提高远距离输电的输电效率 B．图乙中的线圈转过时，线圈产生的电流最小 C．若发电站输送功率一定，发电机的输出电压增大，则输电线中损耗的功率会减小 D．当用户端接入的用电器增多时，为维持用户电压稳定，要适当减小 【答案】AC 【详解】A. 输电效率 其中 增加，根据 可知升压变压器副线圈电压升高，导致输电电流减小，输电线上损耗的功率减小，输电效率提高，故A正确； B. 由图乙可知，线圈平面与磁感线垂直，处于中性面位置，此时磁通量最大，但磁通量的变化率为零，感应电动势为零，感应电流为零。线圈转过时，线圈平面与磁感线平行，磁通量为零，但磁通量的变化率最大，感应电动势最大，感应电流最大，故B错误； C. 若发电站输送功率一定，发电机的输出电压增大，根据 可知增大。由 可知输电电流减小。输电线中损耗的功率 因减小，所以减小，故C正确； D. 当用户端接入的用电器增多时，用户端总电阻减小，降压变压器副线圈电流增大，原线圈电流（即输电线电流）增大，输电线上电压损失增大，降压变压器原线圈电压减小。 用户电压随之减小。为维持用户电压稳定，应增大变压比，即适当增大，故D错误。 故选AC。 62．随着节能减排的推进，水力发电站将代替部分火力发电站而成为发电主力。某水电站的电能输送示意图如图甲所示，升压变压器原、副线圈的匝数比为，升压变压器原线圈输入电压随时间的变化规律如图乙所示，降压变压器的副线圈电压为220V，发电机的输出功率为110kW，升压、降压变压器均为理想变压器，两者之间的输电线路的总电阻为4.4Ω，升压变压器副线圈的输出电压为_______V，降压变压器原线圈的输入电压为_______V，降压变压器原、副线圈的匝数比为_____，用户消耗的电功率为_______kW。 【答案】 2200 1980 99 【详解】[1]由图乙可知，升压变压器原线圈输入电压的有效值 由于理想变压器，所以有 即升压变压器副线圈的输出电压 [2]输电线上的电流 输电线上的电压损失 降压变压器原线圈的输入电压 [3]降压变压器原、副线圈的匝数比 [4]输电线上的功率损失 用户消耗的电功率为 63．（多选）2026年1月20日，“藏粤直流工程”广东段线路开工建设，计划2029年全线投运，其远距离全程输电采用的是特高压直流输电技术（额定输电电压为），额定输电容量为，是全球首个四端特高压柔性直流工程。则下列说法正确的是（    ） A．该工程的直流输电线可直接接入变压器输电 B．该工程的直流输电线不可直接接入变压器输电 C．该工程直流输电线上的电流等于 D．该工程直流输电线上的电流等于 【答案】BD 【详解】AB．变压器的工作原理是电磁互感现象，只有原线圈通入变化的电流，才能产生变化的磁通量，使副线圈感应出电动势。直流输电的电流是恒定电流，产生恒定磁通量，副线圈无法产生感应电动势，因此直流输电线不可直接接入变压器输电，故A错误，B正确。 CD．由功率公式 得，故C错误，D正确。 故选BD。 64．(25-26高二下·山东德州·期中)在现实电网中，会形成用电高峰与低谷的峰谷负荷差，利用储能站可以将用电低谷时段的电能储存起来。某节能储能输电网络示意图如图所示：发电机的输出电压U1=290V，输出功率P1=896kW，降压变压器原、副线圈的匝数比，输电线总电阻R=10Ω，用户端的电压U4=220V，消耗的功率。所有变压器均为理想变压器。求： (1)输送给储能站的功率； (2)升压变压器原、副线圈的匝数比。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）用户消耗的功率 解得 根据理想变压器电流匝数关系有 解得 输电线上损失的功率 解得 根据 解得 （2）根据理想变压器电压匝数关系有 解得 升压变压器副线圈两端的电压 升压变压器原、副线圈的匝数比 解得 65．如图为采用双线并联模式进行远距离交流输电的示意图。发电机的输出电压稳定， 升压变压器 和降压变压器 均可视为理想变压器。两变压器间每条输电线等效电阻均为 ，负载看做定值电阻。若一条输电线因故障被切断时（　　） A．升压变压器副线圈电压变大 B．升压变压器副线圈电流变大 C．降压变压器副线圈电压变小 D．降压变压器输出功率变大 【答案】C 【详解】A．升压变压器副线圈电压，因升压变压器原线圈电压不变，则副线圈电压不变，Ａ错误； BC．降压变压器等效电阻，因负载电阻不变，则降压变压器等效电阻不变，若一条输电线因故障被切断时，输电线电阻变大，则总电阻变大，因升压变压器副线圈电压不变，可知副线圈电流变小，等效电阻上的电压减小，输电线上的电压变大，则降压变压器原线圈电压变小，降压变压器副线圈电压也变小，则B错误，C正确； D．降压变压器副线圈电压和电流均减小，可知输出功率变小，D错误。 故选C。 66．(25-26高二下·山西晋中介休一中·月考)如图所示是远距离输电示意图，电站的输出电压，输出功率，输电线电阻，则进行远距离输电时，下列说法中正确的是（　　） A．若电站的输出功率突然增大，则升压变压器的输出电压增大 B．若电站的输出功率突然增大，则降压变压器的输出电压也增大 C．输电线损耗比例为5%时，所用升压变压器的匝数比为 D．用10000V高压输电，输电线损耗功率为8000W 【答案】C 【详解】AB．因为电站的输出电压不变，升压变压器的匝数比不变，所以升压变压器的输出电压不变，若电站的输出功率增大，则升压变压器的输出功率增大，根据P=UI可知，输电线上的电流I线增大，根据U线=I线R 输电线上的电压增大，则降压变压器的输入电压U3=U2－U线减小，降压变压器的匝数比不变，所以降压变压器的输出电压减小，故AB错误； C．若损耗的功率ΔP=5%P1=5000W 又根据ΔP=R 代入数据计算解得I线=25A 升压变压器副线圈中的电流I2=I线=25A 升压变压器原线圈中的电流 故升压变压器的匝数之比，故C正确； D．若用10000V高压输电，输送电流 损耗的功率ΔP′=I2R=W=800W，故D错误。 故选C。 67．（多选）某电厂对用户进行供电的原理图如图所示。发电机的输出电压为、输出功率为，输电线的总电阻等效为。变压器视为理想变压器，其中升压变压器原、副线圈的匝数比为，用户获得的电压为。假设用户（负载）是阻值为的纯电阻。下列说法正确的是（　　） A．若输送的总电功率恒为，则输电线上的电流为 B．若增大、减小、和变压器的匝数比不变，则高压输电线的输电电流一定增大 C．若用户端消耗的功率增大，在发电机的输出电压不变的情况下，用户端获得的电压减小 D．若将输送电压由升级为的高压，输送电功率变为原来的1.5倍，不考虑其他因素的影响，输电线损失的功率变为原来的 【答案】CD 【详解】A．升压变压器原线圈电流，根据变压器电流之比与匝数之比成反比，得，A项错误； B．对用户回路，有，对降压变压器，有， 又， 联立解得 若增大、减小、和变压器的匝数比不变，则高压输电线的输电电流可能增大，可能减小，可能不变，B项错误； C．若用户端消耗的功率增大，在发电机的输出电压不变的情况下，可知输送电流增大，输电线上损失的电压增大，降压变压器原线圈电压减小，则降压变压器副线圈电压减小，用户端获得的电压减小，C项正确； D．输电线路上损失的功率，当输送电压变为原来的3倍，功率变为原来的1.5倍，代入可得损失的功率变为原来的，D项正确。 故选CD。 3 / 23 学科网（北京）股份有限公司 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