专题1.3 交变电流 电磁振荡与电磁波 知识清单-【鼎力期末】2025-2026学年高二下学期物理期末综合提升复习

专题1.3 交变电流 电磁振荡与电磁波知识清单 目录 【思维导图】 1 【知识梳理】 2 考点1：交变电流的产生规律 2 考点2：交变电流的四值问题 3 考点3：理想变压器的基本原理 3 考点4：理想变压器的动态分析 4 考点5：远距离输电问题 4 考点6：电磁振荡物理量的变化 5 考点7：LC振荡电路的周期和频率 6 考点8：电磁场理论及电磁波谱 6 【综合提升】 7 考点1：交变电流的产生规律 1.正弦式交变电流的产生 (1)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线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ最大，磁通量变化率为零，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，磁通量变化率最大，e最大，i最大，电流方向不改变。 (3)电流方向的改变：线圈通过中性面时，电流方向发生改变，一个周期内线圈两次通过中性面，因此电流的方向改变两次。 (4)交变电动势的最大值Em＝nBSω，与转轴位置无关，与线圈形状无关。 2.交变电流瞬时值表达式 (1)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图像读出或由公式Em＝nBSω求出相应峰值。 (2)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式。如： ①线圈在中性面位置开始计时，则i-t图像为正弦函数图像，函数表达式为i＝Imsin ωt。 ②线圈在垂直于中性面的位置开始计时，则i-t图像为余弦函数图像，函数表达式为i＝Imcos ωt。 考点2：交变电流的四值问题 值问题 物理含义 重要关系 适用情况 瞬时值 交变电流某一时刻的值 e＝Emsin ωt e＝Emcos ωt 正弦形式，从中性面开始 余弦形式，从垂直中性面开始 峰值 交变电流最大的瞬时值 Em＝nBSω Im＝ 确定用电器的耐压值、电容器的击穿电压 有效值 跟交变电流的热效应等效的恒定电流值 E＝ U＝ (1)计算与电流热效应相关的量(如功率、热量) (2)交流电表的测量值 (3)电器设备的额定电压、额定电流 (4)保险丝的熔断电流 平均值 i­t图像中图线与时间轴所围面积与时间的比值 ＝n ＝ 计算通过电路某截面的电荷量 注意：求解有效值的两个关键点： 1．计算有效值的根据是电流的热效应，抓住“三同”：“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”列式求解。 2．利用公式Q＝I2Rt和Q＝t可分别求得电流有效值和电压有效值。 考点3：理想变压器的基本原理 理想变压器 没有能量损失(铜损、铁损)，没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中) 基本关系 功率关系 原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，P入＝P出 电压关系 原、副线圈的电压比等于匝数比，U1∶U2＝n1∶n2，与负载的多少无关 电流关系 只有一个副线圈时，I1∶I2＝n2∶n1；有多个副线圈时，由P入＝P出即I1U1＝I2U2＋I3U3＋…＋InUn得I1n1＝I2n2＋I3n3＋…＋Innn 频率关系 f1＝f2(变压器不改变交流电的频率) 处理技巧 等效电阻 考点4：理想变压器的动态分析 匝数比不变的情况 负载电阻不变的情况 (1)U1不变，根据＝，输入电压U1决定输出电压U2，可以得出不论负载电阻R如何变化，U2不变。 (2)当负载电阻发生变化时，I2变化，根据输出电流I2决定输入电流I1，可以判断I1的变化。 (3)I2变化引起P2变化，根据P1＝P2，可以判断P1的变化。 (1)U1不变，发生变化，U2变化。 (2)R不变，U2变化，I2发生变化。 (3)根据P2＝和P1＝P2，可以判断P2变化时，P1发生变化，U1不变时，I1发生变化。 考点5：远距离输电问题 1．理清三个回路 2．抓住两个联系 (1)理想的升压变压器联系着回路1和回路2，由变压器原理可得：线圈1(匝数为n1)和线圈2(匝数为n2)中各个量间的关系是＝，＝，P1＝P2。 (2)理想的降压变压器联系着回路2和回路3，由变压器原理可得：线圈3(匝数为n3)和线圈4(匝数为n4)中各个量间的关系是＝，＝，P3＝P4。 3．掌握一个守恒：能量守恒关系式P1＝P损＋P4。 4.电压损失和功率损失的计算 （1）电压损失：输电线路上I2＝I线＝I3，总电阻R线导致的电压损失ΔU＝U2－U3＝I线R线。 （2）功率损失： ①P损＝P1－P4 ②P损＝I线·ΔU＝IR线＝R线 注意：(1)当输送功率一定时，输电电压增大到原来的n倍，输电线上损耗的功率减小到原来的。 (2)不要把输电线上的输电电压U2和输电线上损失的电压ΔU相混淆。 考点6：电磁振荡物理量的变化 1.振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图像(如图所示) 2.板间电压u、电场能EE、磁场能EB随时间变化的图像(如图所示) u、EE规律与q－t图像相对应；EB规律与i－t图像相对应。 3.各物理量变化情况一览表 时刻(时间) 工作过程 q E i B 能量 0～ 放电过程 qm→0 Em→0 0→im 0→Bm E电→E磁 ～ 充电过程 0→qm 0→Em im→0 Bm→0 E磁→E电 ～ 放电过程 qm→0 Em→0 0→im 0→Bm E电→E磁 ～T 充电过程 0→qm 0→Em im→0 Bm→0 E磁→E电 考点7：LC振荡电路的周期和频率 1.明确T＝2π，即T取决于L、C，与极板所带电量、两板间电压等无关。 2.明确电感线圈的自感系数L及电容器的电容C由哪些因素决定。L一般由线圈的大小、形状、匝数及有无铁芯决定，平行板电容器的电容C由公式C＝可知，与电介质的介电常数εr、极板正对面积S及板间距离d有关。 考点8：电磁场理论及电磁波谱 1.对麦克斯韦电磁场理论的理解 2.电磁波与机械波的比较 电　磁　波 机　械　波 产　生 由周期性变化的电场、磁场产生 由质点(波源)的振动产生 波的特点 横波 纵波或横波 波　速 在真空中等于光速c=3×108 m/s,在介质中与频率有关 与介质有关,与频率无关 是否需要 介质 不需要介质(在真空中仍可传播) 必须有介质(真空中不能传播) 能量传播 电磁能 机械能 3.电磁波谱 （1）电磁波谱的排列 按波长由长到短依次为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。 （2）不同电磁波的特点及应用 特点 用途 无线电波 波动性强 通讯、广播、导航 红外线 热作用强 加热、遥测、遥感、红外线制导 可见光 感光性强 照明、照相等 紫外线 化学作用荧光效应 杀菌消毒、治疗皮肤病等 X射线 穿透力强 检查、探测、透视、治疗 γ射线 穿透力最强 探测、治疗 1．图甲是一台小型发电机的结构示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势e随时间t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10Ω。则（　　） A．在时，理想电压表的示数为0 B．在时，线圈中磁通量的变化率最大 C．线框消耗的电功率为0.5W D．灯泡两端电压的瞬时值表达式（V） 【答案】C 【详解】A．理想电压表的示数为有效值，保持不变，并且测量外电路电压，故 故A错误； B．在时刻，电动势为0，则线圈位于中性面，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，故B错误； C．由题图乙可知，电动势的最大值为，电路中电流的有效值为 则线框消耗的电功率 故C正确； D．灯泡两端电压的最大值，周期为0.02s，则电压的瞬时值表达式为 故D错误。 故选C。 2．图甲为交流发电机的示意图，磁场可视为水平方向的匀强磁场，线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向匀速转动，电阻，其余电阻均忽略不计。从图示位置开始计时，电阻R两端电压随时间变化的图像如图乙所示，则下列说法正确的是（　　） A．发电机工作原理是电流的磁效应 B．时，电路中电流的大小为1A C．电阻R中的电流方向每秒钟变化50次 D．线圈中产生的电动势瞬时值表达式为 【答案】D 【详解】A．交流发电机的工作原理是电磁感应，故A错误； B．时，线圈产生的感应电动势瞬时值 感应电流的瞬时值 故B错误； C．交流电的周期，一个周期内电流方向改变2次，则每秒钟电流方向变化100次，故C错误； D．线圈从此位置开始计时，产生的交流电电动势 故D正确。 故选D。 3．如图甲所示，2023年6月14日，我国自主研发的首台兆瓦级漂浮式波浪能发电装置“南鲲号”在广东珠海投入试运行，南鲲号发电原理可作如下简化：海浪带动浪板上下摆动，驱动发电机转子转动，其中浪板和转子的链接装置使转子只能单方向转动，如图乙所示，若转子带动线圈沿逆时针方向转动，并向外输出电流，下列说法正确的是（　　） A．图乙中线圈所处位置是中性面 B．在图乙所示位置时，穿过线圈的磁通量变化率最大 C．在图乙所示位置时，线圈b端电势高于a端电势 D．在图乙所示位置时，线圈靠近S极的导线受到的安培力方向向上 【答案】B 【详解】AB．在图乙所示位置时，线圈平面与磁场方向平行，穿过线圈的磁通量为0，但穿过线圈的磁通量变化率最大，产生的感应电动势最大，故A错误，B正确； C．在图乙所示位置时，线圈靠近S极的导线向上切割磁感线，线圈靠近N极的导线向下切割磁感线，根据右手定则可知，线圈中的电流方向由b流向a，由于线圈相当于电源内部，则线圈b端电势低于a端电势，故C错误； D．在图乙所示位置时，线圈靠近S极的导线电流方向向里，磁场方向向右，根据左手定则可知，安培力方向向下，故D错误。 故选B。 4．某一电子设备所加正弦式交流电的电压随时间变化规律如图所示，则（　　） A．交流电的频率为50Hz B．交流电压的有效值为100V C．交流电压瞬时值表达式为u=100cos25t（V） D．此交流电压不可以直接加在耐压值为80V的电容器两端 【答案】D 【详解】A．由图像可得该交流电的周期 频率，A错误； B．该正弦交流电的最大值，有效值，B错误； C．角速度，且时电压为0，因此瞬时值表达式为，C错误； D．电容器的耐压值需要不低于交流电的最大值，该交流电最大值为，因此不能直接接在耐压值为的电容器两端，D正确。 故选 D。 5．某小型交流发电机的示意图如图甲所示，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为理想交流电流表，面积为1m2的线圈绕垂直于磁场的水平轴OO'沿逆时针方向匀速转动，产生的交变电流i随时间t变化的图像如图乙所示，已知电路的电阻，线圈的匝数为10匝，不计线圈电阻。下列说法正确的是（　　） A．电流表的示数为 B．线圈转动的角速度大小为50πrad/s C．该磁场的磁感应强度大小为 D．时，线圈中电流的大小为 【答案】C 【详解】A．电流表的示数为 ，A错误； B．交变电流的周期为 线圈转动的角速度大小为 ，B错误； C．感应电动势最大值为 该磁场的磁感应强度大小为 解得，C正确； D．电流强度表达式为 时，线圈中电流的大小为 D错误。 故选C。 6．如图所示，用两个光滑正对的金属圆环、一根金属棒ab和三根绝缘棒连接成一个“鼠笼”，两环直径均为d，圆心间的距离为L，四根棒均匀分布在圆周上且与平行，阻值为R的电阻通过导线和电刷与两圆环连接。匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向平行于金属导轨圆面竖直向下，图中未全部画出。金属棒电阻为r，其余电阻均不计，电压表为理想电压表。现使“鼠笼”绕水平轴以角速度匀速转动，则（　　） A．金属棒ab中的电流大小始终不变 B．电压表的示数为 C．金属棒ab两端的最大电压为 D．金属棒ab运动一周，电阻R上产生的焦耳热为 【答案】B 【详解】A．由于电路中电流方向会随着金属棒ab转动过程中切割磁感线的方向改变而改变，是交流电，电流大小是按正弦规律变化的，并非始终不变，故A错误； B．金属棒ab在转动过程中，切割磁感线产生的感应电动势 其中 金属棒ab切割磁感线产生的感应电动势的有效值 根据闭合电路欧母定律 电压表测量的是电阻R两端的电压，即，故B正确； C．金属棒ab切割磁感线产生的感应电动势的最大值 此时ab两端电压是路端电压，根据闭合电路欧母定律，故C错误； D．金属棒ab转动一周的时间 由 根据焦耳定律 可得，故D错误。 故选B。 7．小型旋转电枢式交流发电机的原理图如图所示。其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，线圈的匝数，电阻，线圈的两端经集流环与电阻连接，与电阻并联的交流电压表为理想电表。在时刻，线圈平面与磁场方向平行。线圈平面与磁场方向垂直时，单匝线圈的磁通量为。每隔时间线圈平面便与磁场平行。下列说法正确的是（　　） A．电阻上的功率为 B．该发电机电动势的瞬时值为 C．从图示位置转过时，电压表示数为零 D．每隔相同的时间，通过电阻的电荷量相同 【答案】A 【详解】B．由图示可知，该发电机电动势的最大值为 其中， 解得 故电动势的瞬时值为，故错误。 C．图中电压表测得的电压为有效值，不为零，故错误。 A．电动势的有效值为 电流有效值为 电阻上的功率为，故正确。 D．通过电阻的电荷量 其中， 联立解得 根据，故相同的时间内不一定相等，通过电阻的电荷量不一定相等，故错误。 故选A。 8．如图，理想变压器原、副线圈分别接有相同的灯泡a、b、c，不考虑其电阻的变化。当输入电压为U时，b灯的功率是a灯功率的4倍，则原、副线圈匝数比为（　　） A．4∶1 B．1∶4 C．8∶1 D．1∶8 【答案】A 【详解】设原副线圈的匝数比为，灯泡的电阻为R，根据题意可得 解得 由于b、c并联，则副线圈两端的电压 则原线圈两端的电压 则原线圈中的电流 副线圈中的电流 根据理想变压器的原理可得 联立解得 故选A。 9．如图所示，理想变压器与电阻、交流电压表V、交流电流表A按图甲所示方式连接，已知变压器的原、副线圈的匝数比为，定值电阻，，滑动变阻器的最大阻值为4Ω，图乙是电源电压U随时间t变化的图像，在滑动变阻器的滑片P由a向b缓慢滑动过程中，下列说法中正确的是（　　） A．滑片P置于a端时，电流表示数为1.5A B．滑片P置于a端时，电压表示数为15V C．R1消耗的功率先减小后增大 D．变压器的输出功率先增大后减小 【答案】D 【详解】AB．题图的电路图可以等效为如图所示电路 设原线圈两端电压为，副线圈两端电压为，又因为理想变压器原、副线圈的功率相等，有， 整理有 电源的电压有效值为30V，电流表的示数 原线圈两端电压 电压表测量的是副线圈两端的电压，即 整理有，故AB错误； C．当滑片P从a向b缓慢滑动过程中，其电阻的阻值减小，其总电阻减小，结合之前的分析可知，其电流将增加，即流过电阻R1的电流变大，根据可知，电阻R1不变，电流变大，所以功率变大，故C错误； D．当滑片在a端时，其等效电阻为 当滑片在b端时，其等效电阻为 可以将电阻R1与电源放在一起，等效成新电源，其副线圈输出功率变为新电源的输出功率，由电源的输出功率的规律可知，当等效电阻等于新电源的内阻时，即等效电阻为10Ω时，其输出功率最大，所以在滑片从a向b缓慢滑动的过程中，其副线圈的输出功率先增大后减小，故D正确。 故选D。 10．一起重器的电路示意图如图甲所示，理想变压器的原线圈中接入图乙所示的正弦交流电，照明灯的规格为“22V，11W”，电动机线圈的内阻r＝1Ω，装置工作时，重物以v＝0.5m/s的速率匀速上升，照明灯正常工作，电表均为理想交流电表，电动机的输入功率PM＝209W。电动机的输出功率全部用来提升重物，取重力加速度大小g＝10m/s2，下列说法正确的是（　　） A．原、副线圈的匝数比为 B．原、副线圈的匝数比为20：1 C．重物的质量为23.75kg D．重物的质量为47.5kg 【答案】C 【详解】AB．原线圈电压的最大值为，有效值为 照明灯正常工作时副线圈电压U2＝22V，由变压器原理得原、副线圈匝数比，故AB错误； CD．通过电动机的电流有效值 电动机的输出功率等于输入功率减去其发热功率，即 解得m≈23.75kg，故C正确，D错误。 故选C。 11．图为一理想自耦变压器示意图，线圈绕在一个圆环形的铁芯上，是可移动的滑动触头，、端与滑动变阻器串联后接交流电源，输出端的灯泡、规格相同，、、为滑动变阻器的滑片。当开关闭合，、、、处于如图所在的位置时，两灯均正常发光，忽略灯泡电阻的变化，导线电阻不计。下列说法正确的是（　　） A．两端电压有效值为220V B．若仅将向左移动，电流表示数将减小 C．置于滑动变阻器最左端，逆时针转动的过程中将向右移动，灯泡、不一定变亮 D．置于滑动变阻器最左端，使滑片自变阻器端向端移动，原线圈输入功率先增大后减小 【答案】C 【详解】A．变压器输入端的电压为电源电压的一部分，电源电压为V 所以变压器的输入电压小于220V，故A错误； B．设图示位置时，自耦变压器的原副线圈匝数比为k，则副线圈等效电阻为 若仅将向左移动，则减小，根据 可知原线圈电流增大，由原副线圈匝数与电流关系可知，电流表示数将增大，故B错误； C．置于滑动变阻器最左端，此时变压器输入电压为220V保持不变，逆时针转动的过程中，原副线圈匝数比k减小，副线圈输出电压增大，将向右移动，滑动变阻器R2的阻值增大，由 可知副线圈电流变化情况不确定，所以灯泡、不一定变亮，故C正确； D．同理，置于滑动变阻器最左端，使滑片N自变阻器c端向d端移动，先增大后减小，可知副线圈电流先减小后增大，则原线圈电流也是先减小后增大，根据可知，原线圈输入功率先减小后增大，故D错误。 故选C。 12．如图所示的电路中，变压器为理想变压器，电流表和电压表为理想交流电表，为定值电阻，为滑动变阻器，在、端输入恒定的正弦交流电，调节滑片、，则下列判断正确的是（　　） A．仅将向下移一些，电流表的示数不变 B．仅将向下移一些，变压器的输入功率增大 C．仅将向下移一些，电压表的示数变小 D．仅将向下移一些，消耗的功率变小 【答案】C 【详解】AB．仅将P1向下移一些，原线圈匝数增加，根据变压比可知，副线圈输出电压变小，副线圈消耗功率变小，原线圈输入功率变小，输入电流变小，电流表示数变小，故AB错误； CD．将P2向下移一些，副线圈电路中的电阻变小，电流变大，R0两端的电压变大，电压表的示数变小，R0消耗的功率变大，故C正确，D错误。 故选C。 13．如图所示的理想变压器，“日”字形铁芯的左右、上下结构均对称，交流电源的输出电压为定值，原线圈的匝数为匝，左、右两个副线圈的匝数分别为匝、匝，左右两个副线圈所接电阻的阻值分别为，，下列说法正确的是（　　） A．两端的电压为 B．流过的电流为 C．的功率与的功率之比为 D．左右两个副线圈的电流频率之比为 【答案】C 【详解】AB．原线圈中的磁通量平均分到两侧铁芯，所以、、 解得、 通过的电流为 故AB错误； C．根据功率的表达式可知的功率与的功率之比为 故C正确； D．变压器不改变频率，所以左右两个副线圈的电流频率与原线圈中电流的频率相等，比值为1:1，故D错误。 故选C。 14．如图所示，发电机的矩形线圈长为，宽为，匝数为N，放置在磁感应强度大小为的匀强磁场中。理想变压器的原，副线圈匝数分别为、和，原线圈接有定值电阻，两个副线圈分别接有滑动变阻器（调节范围比较大）和定值电阻。滑动变阻器的滑片开始处在中间位置，开关S闭合。当发电机线圈以角速度匀速转动时，理想电流表读数为I。不计线圈电阻，下列说法正确的是（　　） A．通过电阻的电流为 B．电阻消耗的功率为 C．与的比值为 D．断开S，当滑动变阻器时，消耗的功率最大，且最大值为 【答案】D 【详解】AC．发电机线圈电动势的峰值为 则发电机线圈电动势的有效值为 由原线圈电路关系 根据理想变压器原副线圈电压关系，有 联立解得 通过电阻的电流为 根据理想变压器原副线圈电压与匝数的关系，有 故AC错误； B．已知理想电流表读数为I，通过电阻的电压为 根据 联立解得 电阻消耗的功率为 故B错误； D．当断开S，将等效到线圈中，等效电阻为 当 消耗的功率最大。此时两端电压为 根据 联立解得 故D正确。 故选D。 15．在图甲所示的交流电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比为，电阻，为滑动变阻器。电源电压随时间按正弦规律变化如图乙所示，则下列说法正确的是（　　） A．滑片向下移动时，电流表示数增大 B．滑片向上移动时，电阻的电流增大 C．当时，电流表的示数为 D．当时，电源的输出功率为 【答案】D 【详解】A．滑片向下移动时，接入电路的阻值减小，故与并联的总电阻减小，根据等效电阻法，可知减小，故原线圈两端电压减小，副线圈两端电压减小，电流表示数减小，故A错误； B．滑片向上移动时，接入电路的阻值增大，故与并联的总电阻增大，根据等效电阻法，可知增大，原线圈中的电流减小，副线圈中的电流减小，原线圈两端电压增大，副线圈两端电压增大，电流表示数增大，故电阻的电流减小，故B错误； CD．当时，，，故原线圈两端电压，副线圈两端电压，电流表的示数为，又原线圈中的电流为，故C错误，D正确。 故选D。 【点睛】等效电阻法：设副线圈回路的电阻为R，将原线圈看成一个电阻，则有又，联立得。 16．在如图所示的闭合铁芯上绕有一组线圈，与滑动变阻器、电源构成闭合电路，a、b、c为三个闭合金属圆环，假定线圈产生的磁场全部集中在铁芯内，则当滑动变阻器的滑片向右滑动时，下列说法正确的是（　　） A．穿过a环的磁通量始终是c环的一半 B．穿过a、b两个环的磁通量始终相同 C．a、c两个环中都有感应电流 D．b、c两个环中都有感应电流 【答案】B 【详解】B．线圈产生的磁场全部集中在铁芯内，所以穿过a、b两个环的磁通量始终相同，故B正确； ACD．根据安培定则可知，穿过a的磁感线方向向左，穿过b的磁感线方向向上，当滑动变阻器的滑片向右滑动时，线圈中电流将发生改变，产生的磁场随之改变，穿过a、b两环的磁通量会发生改变，故a、b两环中都会产生感应电流；而向左和向右穿过环的磁感线条数相等，完全抵消，总的磁通量为零，不发生变化，故环中没有感应电流产生，故ACD错误。 故选B。 17．互感器又称仪用变压器，是电流互感器和电压互感器的统称。它能将高电压变成低电压、大电流变成小电流，用于测量或保护系统。如图所示，、是监测交流高压输电参数的互感器，a、b是交流电压表或交流电流表，若高压输电线间电压为220kV，的原、副线圈匝数比为，交流电压表的示数为100V，交流电流表的示数为1A，则（　　）    A．a是交流电压表，b是交流电流表 B．的原、副线圈匝数比为 C．高压线路输送的电流为1A D．高压线路输送的电功率为 【答案】B 【详解】A．两端接在同一根电线上，因此a是交流电流表，两端接在两根电线上，因此b是交流电压表，故A错误； B．变压器原、副线圈电压之比等于匝数之比，所以原、副线圈匝数之比为 故B正确； C．变压器原、副线圈电流与匝数成反比，则高压线路输送的电流为100A，故C错误； D．高压线路输送的电功率为 故D错误。 故选B。 18．如图为某小型发电厂向用户供电的线路示意图，已知发电厂的输出功率为，输出电压为，用户端电压为，输电线总电阻，升压变压器原、副线圈匝数比，变压器均为理想变压器，下列说法正确的是（　　） A．升压变压器原线圈的电流为 B．输电线上损耗的功率为 C．用户端的电流为 D．降压变压器的匝数比 【答案】D 【详解】A．发电厂输出功率为，输出电压为，原线圈的电流，故A错误； B．根据变压器电流之比与线圈匝数之比的关系有 解得 输电线上损耗的功率，故错误； D．输电线损耗的电压 根据 解得 根据串联电路电压关系有 可知，故D正确； C．根据 解得用户端的电流，故C错误。 故选D。 19．春夏秋冬、昼夜之间、工作日与节假日，对电力需求量差异很大，会形成用电高峰和低谷之间的峰谷负荷差。图为某节能储能输电网络示意图，可以在用电低谷时段把电能储存起来，高峰时段输出，填补用电缺口。发电机的输出电压，输出功率，降压变压器的匝数比，输电线总电阻为R，其上损失的功率，用户端电压，功率，所有变压器均为理想变压器，则（　　） A．发电机的输出电流为200A B．输电线总电阻为 C．升压变压器的匝数比 D．输送给储能站的功率为 【答案】C 【详解】A．对原线圈电路 解的 故A错误； BC．对用电回路有 所以 对输电回路有，， 代入数据解得，， 所以 故B错误，C正确； D．输送给储能站的功率为 故D错误。 故选C。 20．如图为远距离输电的原理图，已知升压变压器原、副线圈的匝数分别为、，两端电压分别为、，电流分别为、，升压变压器与降压变压器之间输电线上的总电阻为R，降压变压器原、副线圈的匝数分别为、，两端电压分别为、，电流分别为、。变压器均为理想变压器，若保持发电厂的输出电压不变，则下列说法正确的是（　　）    A．无论用户端的负载如何增加，始终有 B．输电线上损失的功率 C．若用户端负载增加，那么电压变小 D．输电线上的电流 【答案】C 【详解】A．根据理想变压器特点可知，故可知故A错误； B．输电线上损失的功率为故B错误； C．若用户端负载增加，则通过降压变压器副线圈的电流I4增大，根据，则输电电流增大，输电线上损耗的电压ΔU增大，因为发电厂的输出电压不变，所以不变，由得电压变小，故C正确； D．输电线上的电流故D错误。故选C。 21．近场通信（NFC）是一种短距高频的无线电技术，其主要结构是线圈和电容器组成的电谐振电路。某段时间内，电路中的电流方向、电容器带电情况如图所示，下列说法正确的是（　　） A．电容器正在充电，电路中的电流正在增大 B．电容器正在放电，极板上的电荷量正在减少 C．线圈的自感电动势正在增大 D．电路中的电场能正在转化为磁场能 【答案】C 【详解】ABD．由题图可知，此时电流方向由下极板流向上极板，且上极板带正电，下极板带负电，则此时电容器正在充电，极板上的电荷量正在增加，电容器中的电场能正在增大，线圈中的磁场能正在减小，电路中的电流正在减小，故ABD错误； C．由于此时线圈中的磁场能正在减小，电路中的电流正在减小，但电流的变化率正在增大，所以线圈的自感电动势正在增大，故C正确。 故选C。 22．为了测量储罐中不导电液体的高度，有人设计了如图所示装置。将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容C置于储罐中，电容C可通过单刀双掷开关S与电感L或电源相连。当开关从a拨到b时，由电感L与电容C构成的回路中产生振荡电流。某一时刻的磁场方向、电容器带电情况如图所示，则下列说法正确的是（　　） A．此时电容器正在充电 B．振荡电流正在减小 C．当储罐内的液面高度升高时，LC回路振荡电流的频率升高 D．当开关从a拨到b时开始计时，经过时间t，电感L上的电流第一次达到最大，则该LC回路中的振荡周期为4t 【答案】D 【详解】AB．由图可知此时电容器右极板带正电，左极板带负电，由磁场方向可知电流方向由正极板流向负极板，故此时电容器正在放电，振荡电流正在增大，故AB错误； C．根据电容的决定式可得当储罐内的液面高度升高时，此时增大，电容变大，由可得此时振荡周期增大，频率降低，故C错误； D．开关从a拨到b时，此时电容器开始放电，当电感L上的电流第一次达到最大时，此时经过，故该LC回路中的振荡周期为4t，故D正确。 故选D。 23．如图所示是理想的LC振荡电路的两个状态，状态a中电流强度为0，状态b中电容器不带电，已知该电路电磁振荡的周期为T，从状态a到状态b（或状态b到状态a）经历的时间小于T。则下列说法中正确的是（　　） A．从状态a变化到状态b的时间为 B．从状态b变化到状态a的时间为 C．从状态a到状态b，电路中的电流强度一直增大 D．从状态b到状态a，线圈L的自感电动势一直减小 【答案】B 【详解】AB．由题知，状态b中电容器不带电，电流方向为顺时针，回路处于充电过程，随后电容器上极板失去电子带正电，与状态a中上极板所带电性相同，可知，从状态b变化到状态a的最短时间为；同理分析，可知从状态a变化到状态b，回路要经历放电、充电、再放电，故从状态a变化到状态b的时间为，故A错误，B正确； C．从状态a到状态b的最短时间为，即先后经历放电、充电与放电三个过程，可知，电路中的电流强度先后经历增大、减小与增大三个过程，故C错误； D．从状态b变化到状态a的最短时间为，即经历充电过程，电流与时间呈现正弦式变化，根据线圈中的自感电动势 可知，线圈L的自感电动势大小与电流的变化率大小成正比，此时电流不断减小，则从状态b变化到状态a线圈L的自感电动势一直增大，故D错误。 故选B。 24．智能道闸的原理如图甲所示，当车辆经过自动栏杆前的地下电感线圈时，线圈的自感系数发生变化，其内部电容器与电感线圈构成的LC振荡电路中电流频率发生变化，车辆检测器检测到这个变化就发出电信号，车牌识别器对车辆身份进行鉴别，然后控制自动栏杆抬起或落下。道闸中的LC振荡电路产生的振荡电流如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．t1时刻，电容器两端电压最小 B．t3~t4时间内，电容器上的电荷量增加 C．t3时刻，线圈中的自感电动势最小 D．t1~t2时间内，电场能向磁场能转化 【答案】D 【详解】A．时间内电流在减小，说明电容器在充电，时刻充电结束，电容器两端电压为最大值，故A错误； B．时间内电流在增大，说明电容器在放电，电荷量减少，故B错误； C．时刻电流变化最快，自感电动势最大，故C错误； D．时间内，电流逐渐增大，电容器放电，电场能转化为磁场能，故D正确。 故选D。 25．电磁波按照波长或频率的大小顺序进行排列，就是电磁波谱。电磁波的波长和频率不同，表现出来的特性也不同。关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A．只有高温物体才辐射红外线 B．微波炉加热食物时红外线起关键作用 C．频率越大的电磁波在真空中的波长越短 D．射线具有较强的穿透能力，医学上可以用来透视人体诊断病情 【答案】C 【详解】A．所有物体都辐射红外线，并非只有高温物体才辐射，故A错误； B．微波炉加热食物时利用微波（频率约2.45 GHz）使水分子共振产热，而非红外线，故B错误； C．根据电磁波波长公式（其中为真空中光速，恒定；为频率；为波长），频率越大，波长越小，故C正确； D．γ射线穿透能力虽强，但医学上透视人体诊断病情主要使用X射线，γ射线多用于放射治疗或核成像，故D错误。故选C。 26．如图所示，匀强磁场的磁感应强度B＝T，边长L＝10 cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈总电阻r＝1 Ω，线圈绕垂直于磁感线的轴OO′匀速转动，角速度ω＝2π rad/s，外电路电阻R＝4 Ω。求： (1)转动过程中线圈中感应电动势的最大值； (2)从图示位置(线圈平面与磁感线平行)开始计时，感应电动势的瞬时值表达式； (3)由图示位置转过s时，电路中电流的瞬时值。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）设转动过程中线圈中感应电动势的最大值为Em，则 （2）从题图所示位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为 （3）t＝s时，瞬时电动势为 对应的电流的瞬时值 27．如图甲所示，交流发电机的线圈位于匀强磁场中，已知线圈匝数，电阻，定值电阻，线圈与定值电阻组成闭合回路，图中电表均为理想表，时刻线圈以为轴，以恒定角速度匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图像如图乙所示。（不计电路其他部分的电阻）求： (1)电压表的读数； (2)感应电流随时间的表达式； (3)定值电阻1min内产生的焦耳热。 【答案】(1) (2) (3)19200J 【详解】（1）由图像得，角速度 感应电动势最大值为 感应电动势有效值为 电压表读数为 （2）感应电流最大值为 电流随时间表达式为 （3）电流的有效值为 定值电阻1min内产生的焦耳热为 28．如图所示，匝数匝的矩形线圈，线圈总电阻，边长为，。外电路电阻，匀强磁场磁感应强度的大小。线圈绕垂直于磁感线的轴以角速度匀速转动。试求： (1)线圈产生的感应电动势的最大值； (2)在时间内电阻消耗的电能； (3)从此位置开始转过的过程中，通过电阻R的电荷量q。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）感应电动势的最大值为 （2）感应电动势的有效值为 感应电流的有效值为 1min内上消耗的电能为 （3）从此位置开始转过的过程中，平均感应电动势为 平均电流 通过电阻的电荷量 联立解得 29．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为n1∶n2=1∶3，定值电阻R1接在原线圈回路中，滑动变阻器R（阻值变化范围为0~100Ω）和定值电阻R2串联接在副线圈回路中，已知R1=10Ω，R2=20Ω，原线圈一侧接在输出电压U0=28V的正弦交流电源上。开始时，调节滑动变阻器的触头，使滑动变阻器接入电路的电阻值最大。求： （1）此时滑动变阻器消耗的功率； （2）若调节滑动变阻器触头，能够使变压器输出功率达到最大值，当变阻器接入电路的阻值为多少时，变压器输出功率最大？最大值为多少？ 【答案】（1）16W；（2）70Ω，19.6W 【详解】（1）设原线圈中电流大小为I，则 解得 则副线圈两端电压为 设原线圈两端电压为U1 对原线圈回路 有以上可得 I=1.2A 此时滑动变阻器消耗的功率 （2）设变阻器接入电路电阻为Rx 变压器输出功率 整理得 P= 当=R1，变压器输出功率最大，即 Rx=70Ω 变压器最大输出功率为 30．如图所示，理想变压器的原副线圈匝数分别为、，在原副线圈的回路中分别接有阻值为、的电阻，原线圈一侧接在电压为的正弦交流电上。 （1）若，，求原线圈两端的电压； （2）若，则为多大时，副线圈两端能获得最大电压，最大电压为多少？ 【答案】（1）；（2），最大电压为 【详解】（1）若，，则有 ， 联立可得 ， 原线圈电路有 联立解得原线圈两端的电压为 （2）若，设 则有 ， 分析原线圈电路有 当 解得 此时副线圈两端能获得最大电压，为 31．在图甲所示电路中，理想变压器原线圈的匝数为220，副线圈的匝数可调，、、和是四个相同的灯泡。当在M、N两端加上图乙所示的交变电压时，调节副线圈的匝数，使四个灯泡均正常发光。求： （1）变压器原线圈两端电压； （2）穿过变压器原线圈的磁通量变化率的最大值。    【答案】（1）110V；（2） 【详解】 （1）设灯泡正常发光时的电压为U电流为I，则由 即原副线圈匝数相等，则电压关系 则 U=55V 变压器原线圈两端电压 U1=110V （2）根据 可得 32．如图所示，理想变压器原线圈接在一台交流发电机上，发电机电动势的峰值为，发电机线圈匀速转动的周期为，两个副线圈分别接有电阻R和灯泡L，电流均为1A，灯泡正常发光。已知灯泡的额定功率为4W，电阻，不计发电机线圈的电阻。 （1）从中性面开始计时，写出发电机电动势瞬时值的表达式； （2）求三个线圈的匝数之比及原线圈中的电流。    【答案】（1）；（2）， 【详解】（1）从中性面开始计时，则发电机电动势的瞬时值表达式满足正弦函数，则有 其中 ， 代入上式可得 （2）设灯泡的额定功率为，根据变压器原副线圈匝数比与电压之间的关系有 而 ， 根据发电机的峰值可知 则可得 而对于一对多型变压器，根据能量守恒有 其中，由已知条件有 解得 33．如图所示，某小型水电站发电机的输出功率，发电机的输出电压为，经升压变压器升压后向远处输电，输电线总电阻，在用户端用降压变压器把电压降为。已知输电线上损失的功率，假设两个变压器均是理想变压器，试求 (1)升压变压器副线圈的电压； (2)降压变压器的匝数比； (3)若因用户增加导致用户消耗功率达到211.2kW，且要求用户电压不变，输电网络的输电效率不能太低，则可调整发电机输出功率和降压变压器的匝数比以满足要求（发电机的输出电压和升压变压器的匝数比不变），求调整后降压变压器原、副线圈的匝数比和发电机的输出功率。 【答案】(1)4000V (2) (3)； 【详解】（1）设通过输电线电流，由 得 由功率关系 得升压变压器副线圈的电压 （2）输电线电流，由 得 对用户，由 得降压变压器副线圈的电流 由理想变压器的电流与匝数的关系可得 （3）由输电线路的关系 可得 当用户消耗功率达到后 解得 由 可得 由于，发电机的输出功率为 34．用一小型交流发电机向远处用户供电，其原理图如图所示，已知发电机线圈匝数，面积，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度。输电时先用升压变压器将电压升高，到达用户区再用降压变压器将电压降低，之后供用户使用，输电导线的总电阻，变压器都是理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比为。用户区标有“  ”的电动机恰能正常工作，发电机线圈电阻不可忽略。 (1)求输电导线上损耗的电功率； (2)若升压变压器原、副线圈匝数比为，求交流发电机线圈产生的电动势的最大值和升压变压器原线圈两端电压； (3)若升压变压器原、副线圈匝数比为，求交流发电机线圈电阻消耗的热功率。 【答案】(1) (2)， (3) 【详解】（1）电动机恰能正常工作，有 根据理想变压器的电流与匝数的关系可知 解得 输电导线上损耗的电功率 解得 （2）发电机线圈产生的电动势的最大值 解得 根据理想变压器的电压与匝数的关系可知 解得 升压变压器副线圈两端电压 解得 根据理想变压器的电压与匝数的关系可知 解得 （3）升压变压器原线圈输入功率 解得 又 解得 发电机线圈电阻消耗的热功率 解得 35．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。 第 1 页 共 2 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题1.3 交变电流 电磁振荡与电磁波知识清单 目录 【思维导图】 1 【知识梳理】 2 考点1：交变电流的产生规律 2 考点2：交变电流的四值问题 3 考点3：理想变压器的基本原理 3 考点4：理想变压器的动态分析 4 考点5：远距离输电问题 4 考点6：电磁振荡物理量的变化 5 考点7：LC振荡电路的周期和频率 6 考点8：电磁场理论及电磁波谱 6 【综合提升】 7 考点1：交变电流的产生规律 1.正弦式交变电流的产生 (1)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线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ最大，磁通量变化率为零，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，磁通量变化率最大，e最大，i最大，电流方向不改变。 (3)电流方向的改变：线圈通过中性面时，电流方向发生改变，一个周期内线圈两次通过中性面，因此电流的方向改变两次。 (4)交变电动势的最大值Em＝nBSω，与转轴位置无关，与线圈形状无关。 2.交变电流瞬时值表达式 (1)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图像读出或由公式Em＝nBSω求出相应峰值。 (2)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式。如： ①线圈在中性面位置开始计时，则i-t图像为正弦函数图像，函数表达式为i＝Imsin ωt。 ②线圈在垂直于中性面的位置开始计时，则i-t图像为余弦函数图像，函数表达式为i＝Imcos ωt。 考点2：交变电流的四值问题 值问题 物理含义 重要关系 适用情况 瞬时值 交变电流某一时刻的值 e＝Emsin ωt e＝Emcos ωt 正弦形式，从中性面开始 余弦形式，从垂直中性面开始 峰值 交变电流最大的瞬时值 Em＝nBSω Im＝ 确定用电器的耐压值、电容器的击穿电压 有效值 跟交变电流的热效应等效的恒定电流值 E＝ U＝ (1)计算与电流热效应相关的量(如功率、热量) (2)交流电表的测量值 (3)电器设备的额定电压、额定电流 (4)保险丝的熔断电流 平均值 i­t图像中图线与时间轴所围面积与时间的比值 ＝n ＝ 计算通过电路某截面的电荷量 注意：求解有效值的两个关键点： 1．计算有效值的根据是电流的热效应，抓住“三同”：“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”列式求解。 2．利用公式Q＝I2Rt和Q＝t可分别求得电流有效值和电压有效值。 考点3：理想变压器的基本原理 理想变压器 没有能量损失(铜损、铁损)，没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中) 基本关系 功率关系 原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，P入＝P出 电压关系 原、副线圈的电压比等于匝数比，U1∶U2＝n1∶n2，与负载的多少无关 电流关系 只有一个副线圈时，I1∶I2＝n2∶n1；有多个副线圈时，由P入＝P出即I1U1＝I2U2＋I3U3＋…＋InUn得I1n1＝I2n2＋I3n3＋…＋Innn 频率关系 f1＝f2(变压器不改变交流电的频率) 处理技巧 等效电阻 考点4：理想变压器的动态分析 匝数比不变的情况 负载电阻不变的情况 (1)U1不变，根据＝，输入电压U1决定输出电压U2，可以得出不论负载电阻R如何变化，U2不变。 (2)当负载电阻发生变化时，I2变化，根据输出电流I2决定输入电流I1，可以判断I1的变化。 (3)I2变化引起P2变化，根据P1＝P2，可以判断P1的变化。 (1)U1不变，发生变化，U2变化。 (2)R不变，U2变化，I2发生变化。 (3)根据P2＝和P1＝P2，可以判断P2变化时，P1发生变化，U1不变时，I1发生变化。 考点5：远距离输电问题 1．理清三个回路 2．抓住两个联系 (1)理想的升压变压器联系着回路1和回路2，由变压器原理可得：线圈1(匝数为n1)和线圈2(匝数为n2)中各个量间的关系是＝，＝，P1＝P2。 (2)理想的降压变压器联系着回路2和回路3，由变压器原理可得：线圈3(匝数为n3)和线圈4(匝数为n4)中各个量间的关系是＝，＝，P3＝P4。 3．掌握一个守恒：能量守恒关系式P1＝P损＋P4。 4.电压损失和功率损失的计算 （1）电压损失：输电线路上I2＝I线＝I3，总电阻R线导致的电压损失ΔU＝U2－U3＝I线R线。 （2）功率损失： ①P损＝P1－P4 ②P损＝I线·ΔU＝IR线＝R线 注意：(1)当输送功率一定时，输电电压增大到原来的n倍，输电线上损耗的功率减小到原来的。 (2)不要把输电线上的输电电压U2和输电线上损失的电压ΔU相混淆。 考点6：电磁振荡物理量的变化 1.振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图像(如图所示) 2.板间电压u、电场能EE、磁场能EB随时间变化的图像(如图所示) u、EE规律与q－t图像相对应；EB规律与i－t图像相对应。 3.各物理量变化情况一览表 时刻(时间) 工作过程 q E i B 能量 0～ 放电过程 qm→0 Em→0 0→im 0→Bm E电→E磁 ～ 充电过程 0→qm 0→Em im→0 Bm→0 E磁→E电 ～ 放电过程 qm→0 Em→0 0→im 0→Bm E电→E磁 ～T 充电过程 0→qm 0→Em im→0 Bm→0 E磁→E电 考点7：LC振荡电路的周期和频率 1.明确T＝2π，即T取决于L、C，与极板所带电量、两板间电压等无关。 2.明确电感线圈的自感系数L及电容器的电容C由哪些因素决定。L一般由线圈的大小、形状、匝数及有无铁芯决定，平行板电容器的电容C由公式C＝可知，与电介质的介电常数εr、极板正对面积S及板间距离d有关。 考点8：电磁场理论及电磁波谱 1.对麦克斯韦电磁场理论的理解 2.电磁波与机械波的比较 电　磁　波 机　械　波 产　生 由周期性变化的电场、磁场产生 由质点(波源)的振动产生 波的特点 横波 纵波或横波 波　速 在真空中等于光速c=3×108 m/s,在介质中与频率有关 与介质有关,与频率无关 是否需要 介质 不需要介质(在真空中仍可传播) 必须有介质(真空中不能传播) 能量传播 电磁能 机械能 3.电磁波谱 （1）电磁波谱的排列 按波长由长到短依次为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。 （2）不同电磁波的特点及应用 特点 用途 无线电波 波动性强 通讯、广播、导航 红外线 热作用强 加热、遥测、遥感、红外线制导 可见光 感光性强 照明、照相等 紫外线 化学作用荧光效应 杀菌消毒、治疗皮肤病等 X射线 穿透力强 检查、探测、透视、治疗 γ射线 穿透力最强 探测、治疗 1．图甲是一台小型发电机的结构示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势e随时间t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10Ω。则（　　） A．在时，理想电压表的示数为0 B．在时，线圈中磁通量的变化率最大 C．线框消耗的电功率为0.5W D．灯泡两端电压的瞬时值表达式（V） 2．图甲为交流发电机的示意图，磁场可视为水平方向的匀强磁场，线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向匀速转动，电阻，其余电阻均忽略不计。从图示位置开始计时，电阻R两端电压随时间变化的图像如图乙所示，则下列说法正确的是（　　） A．发电机工作原理是电流的磁效应 B．时，电路中电流的大小为1A C．电阻R中的电流方向每秒钟变化50次 D．线圈中产生的电动势瞬时值表达式为 3．如图甲所示，2023年6月14日，我国自主研发的首台兆瓦级漂浮式波浪能发电装置“南鲲号”在广东珠海投入试运行，南鲲号发电原理可作如下简化：海浪带动浪板上下摆动，驱动发电机转子转动，其中浪板和转子的链接装置使转子只能单方向转动，如图乙所示，若转子带动线圈沿逆时针方向转动，并向外输出电流，下列说法正确的是（　　） A．图乙中线圈所处位置是中性面 B．在图乙所示位置时，穿过线圈的磁通量变化率最大 C．在图乙所示位置时，线圈b端电势高于a端电势 D．在图乙所示位置时，线圈靠近S极的导线受到的安培力方向向上 4．某一电子设备所加正弦式交流电的电压随时间变化规律如图所示，则（　　） A．交流电的频率为50Hz B．交流电压的有效值为100V C．交流电压瞬时值表达式为u=100cos25t（V） D．此交流电压不可以直接加在耐压值为80V的电容器两端 5．某小型交流发电机的示意图如图甲所示，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为理想交流电流表，面积为1m2的线圈绕垂直于磁场的水平轴OO'沿逆时针方向匀速转动，产生的交变电流i随时间t变化的图像如图乙所示，已知电路的电阻，线圈的匝数为10匝，不计线圈电阻。下列说法正确的是（　　） A．电流表的示数为 B．线圈转动的角速度大小为50πrad/s C．该磁场的磁感应强度大小为 D．时，线圈中电流的大小为 6．如图所示，用两个光滑正对的金属圆环、一根金属棒ab和三根绝缘棒连接成一个“鼠笼”，两环直径均为d，圆心间的距离为L，四根棒均匀分布在圆周上且与平行，阻值为R的电阻通过导线和电刷与两圆环连接。匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向平行于金属导轨圆面竖直向下，图中未全部画出。金属棒电阻为r，其余电阻均不计，电压表为理想电压表。现使“鼠笼”绕水平轴以角速度匀速转动，则（　　） A．金属棒ab中的电流大小始终不变 B．电压表的示数为 C．金属棒ab两端的最大电压为 D．金属棒ab运动一周，电阻R上产生的焦耳热为 7．小型旋转电枢式交流发电机的原理图如图所示。其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，线圈的匝数，电阻，线圈的两端经集流环与电阻连接，与电阻并联的交流电压表为理想电表。在时刻，线圈平面与磁场方向平行。线圈平面与磁场方向垂直时，单匝线圈的磁通量为。每隔时间线圈平面便与磁场平行。下列说法正确的是（　　） A．电阻上的功率为 B．该发电机电动势的瞬时值为 C．从图示位置转过时，电压表示数为零 D．每隔相同的时间，通过电阻的电荷量相同 8．如图，理想变压器原、副线圈分别接有相同的灯泡a、b、c，不考虑其电阻的变化。当输入电压为U时，b灯的功率是a灯功率的4倍，则原、副线圈匝数比为（　　） A．4∶1 B．1∶4 C．8∶1 D．1∶8 9．如图所示，理想变压器与电阻、交流电压表V、交流电流表A按图甲所示方式连接，已知变压器的原、副线圈的匝数比为，定值电阻，，滑动变阻器的最大阻值为4Ω，图乙是电源电压U随时间t变化的图像，在滑动变阻器的滑片P由a向b缓慢滑动过程中，下列说法中正确的是（　　） A．滑片P置于a端时，电流表示数为1.5A B．滑片P置于a端时，电压表示数为15V C．R1消耗的功率先减小后增大 D．变压器的输出功率先增大后减小 10．一起重器的电路示意图如图甲所示，理想变压器的原线圈中接入图乙所示的正弦交流电，照明灯的规格为“22V，11W”，电动机线圈的内阻r＝1Ω，装置工作时，重物以v＝0.5m/s的速率匀速上升，照明灯正常工作，电表均为理想交流电表，电动机的输入功率PM＝209W。电动机的输出功率全部用来提升重物，取重力加速度大小g＝10m/s2，下列说法正确的是（　　） A．原、副线圈的匝数比为 B．原、副线圈的匝数比为20：1 C．重物的质量为23.75kg D．重物的质量为47.5kg 11．图为一理想自耦变压器示意图，线圈绕在一个圆环形的铁芯上，是可移动的滑动触头，、端与滑动变阻器串联后接交流电源，输出端的灯泡、规格相同，、、为滑动变阻器的滑片。当开关闭合，、、、处于如图所在的位置时，两灯均正常发光，忽略灯泡电阻的变化，导线电阻不计。下列说法正确的是（　　） A．两端电压有效值为220V B．若仅将向左移动，电流表示数将减小 C．置于滑动变阻器最左端，逆时针转动的过程中将向右移动，灯泡、不一定变亮 D．置于滑动变阻器最左端，使滑片自变阻器端向端移动，原线圈输入功率先增大后减小 12．如图所示的电路中，变压器为理想变压器，电流表和电压表为理想交流电表，为定值电阻，为滑动变阻器，在、端输入恒定的正弦交流电，调节滑片、，则下列判断正确的是（　　） A．仅将向下移一些，电流表的示数不变 B．仅将向下移一些，变压器的输入功率增大 C．仅将向下移一些，电压表的示数变小 D．仅将向下移一些，消耗的功率变小 13．如图所示的理想变压器，“日”字形铁芯的左右、上下结构均对称，交流电源的输出电压为定值，原线圈的匝数为匝，左、右两个副线圈的匝数分别为匝、匝，左右两个副线圈所接电阻的阻值分别为，，下列说法正确的是（　　） A．两端的电压为 B．流过的电流为 C．的功率与的功率之比为 D．左右两个副线圈的电流频率之比为 14．如图所示，发电机的矩形线圈长为，宽为，匝数为N，放置在磁感应强度大小为的匀强磁场中。理想变压器的原，副线圈匝数分别为、和，原线圈接有定值电阻，两个副线圈分别接有滑动变阻器（调节范围比较大）和定值电阻。滑动变阻器的滑片开始处在中间位置，开关S闭合。当发电机线圈以角速度匀速转动时，理想电流表读数为I。不计线圈电阻，下列说法正确的是（　　） A．通过电阻的电流为 B．电阻消耗的功率为 C．与的比值为 D．断开S，当滑动变阻器时，消耗的功率最大，且最大值为 15．在图甲所示的交流电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比为，电阻，为滑动变阻器。电源电压随时间按正弦规律变化如图乙所示，则下列说法正确的是（　　） A．滑片向下移动时，电流表示数增大 B．滑片向上移动时，电阻的电流增大 C．当时，电流表的示数为 D．当时，电源的输出功率为 16．在如图所示的闭合铁芯上绕有一组线圈，与滑动变阻器、电源构成闭合电路，a、b、c为三个闭合金属圆环，假定线圈产生的磁场全部集中在铁芯内，则当滑动变阻器的滑片向右滑动时，下列说法正确的是（　　） A．穿过a环的磁通量始终是c环的一半 B．穿过a、b两个环的磁通量始终相同 C．a、c两个环中都有感应电流 D．b、c两个环中都有感应电流 17．互感器又称仪用变压器，是电流互感器和电压互感器的统称。它能将高电压变成低电压、大电流变成小电流，用于测量或保护系统。如图所示，、是监测交流高压输电参数的互感器，a、b是交流电压表或交流电流表，若高压输电线间电压为220kV，的原、副线圈匝数比为，交流电压表的示数为100V，交流电流表的示数为1A，则（　　）    A．a是交流电压表，b是交流电流表 B．的原、副线圈匝数比为 C．高压线路输送的电流为1A D．高压线路输送的电功率为 18．如图为某小型发电厂向用户供电的线路示意图，已知发电厂的输出功率为，输出电压为，用户端电压为，输电线总电阻，升压变压器原、副线圈匝数比，变压器均为理想变压器，下列说法正确的是（　　） A．升压变压器原线圈的电流为 B．输电线上损耗的功率为 C．用户端的电流为 D．降压变压器的匝数比 19．春夏秋冬、昼夜之间、工作日与节假日，对电力需求量差异很大，会形成用电高峰和低谷之间的峰谷负荷差。图为某节能储能输电网络示意图，可以在用电低谷时段把电能储存起来，高峰时段输出，填补用电缺口。发电机的输出电压，输出功率，降压变压器的匝数比，输电线总电阻为R，其上损失的功率，用户端电压，功率，所有变压器均为理想变压器，则（　　） A．发电机的输出电流为200A B．输电线总电阻为 C．升压变压器的匝数比 D．输送给储能站的功率为 20．如图为远距离输电的原理图，已知升压变压器原、副线圈的匝数分别为、，两端电压分别为、，电流分别为、，升压变压器与降压变压器之间输电线上的总电阻为R，降压变压器原、副线圈的匝数分别为、，两端电压分别为、，电流分别为、。变压器均为理想变压器，若保持发电厂的输出电压不变，则下列说法正确的是（　　）    A．无论用户端的负载如何增加，始终有 B．输电线上损失的功率 C．若用户端负载增加，那么电压变小 D．输电线上的电流 21．近场通信（NFC）是一种短距高频的无线电技术，其主要结构是线圈和电容器组成的电谐振电路。某段时间内，电路中的电流方向、电容器带电情况如图所示，下列说法正确的是（　　） A．电容器正在充电，电路中的电流正在增大 B．电容器正在放电，极板上的电荷量正在减少 C．线圈的自感电动势正在增大 D．电路中的电场能正在转化为磁场能 22．为了测量储罐中不导电液体的高度，有人设计了如图所示装置。将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容C置于储罐中，电容C可通过单刀双掷开关S与电感L或电源相连。当开关从a拨到b时，由电感L与电容C构成的回路中产生振荡电流。某一时刻的磁场方向、电容器带电情况如图所示，则下列说法正确的是（　　） A．此时电容器正在充电 B．振荡电流正在减小 C．当储罐内的液面高度升高时，LC回路振荡电流的频率升高 D．当开关从a拨到b时开始计时，经过时间t，电感L上的电流第一次达到最大，则该LC回路中的振荡周期为4t 23．如图所示是理想的LC振荡电路的两个状态，状态a中电流强度为0，状态b中电容器不带电，已知该电路电磁振荡的周期为T，从状态a到状态b（或状态b到状态a）经历的时间小于T。则下列说法中正确的是（　　） A．从状态a变化到状态b的时间为 B．从状态b变化到状态a的时间为 C．从状态a到状态b，电路中的电流强度一直增大 D．从状态b到状态a，线圈L的自感电动势一直减小 24．智能道闸的原理如图甲所示，当车辆经过自动栏杆前的地下电感线圈时，线圈的自感系数发生变化，其内部电容器与电感线圈构成的LC振荡电路中电流频率发生变化，车辆检测器检测到这个变化就发出电信号，车牌识别器对车辆身份进行鉴别，然后控制自动栏杆抬起或落下。道闸中的LC振荡电路产生的振荡电流如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．t1时刻，电容器两端电压最小 B．t3~t4时间内，电容器上的电荷量增加 C．t3时刻，线圈中的自感电动势最小 D．t1~t2时间内，电场能向磁场能转化 25．电磁波按照波长或频率的大小顺序进行排列，就是电磁波谱。电磁波的波长和频率不同，表现出来的特性也不同。关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A．只有高温物体才辐射红外线 B．微波炉加热食物时红外线起关键作用 C．频率越大的电磁波在真空中的波长越短 D．射线具有较强的穿透能力，医学上可以用来透视人体诊断病情 26．如图所示，匀强磁场的磁感应强度B＝T，边长L＝10 cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈总电阻r＝1 Ω，线圈绕垂直于磁感线的轴OO′匀速转动，角速度ω＝2π rad/s，外电路电阻R＝4 Ω。求： (1)转动过程中线圈中感应电动势的最大值； (2)从图示位置(线圈平面与磁感线平行)开始计时，感应电动势的瞬时值表达式； (3)由图示位置转过s时，电路中电流的瞬时值。 27．如图甲所示，交流发电机的线圈位于匀强磁场中，已知线圈匝数，电阻，定值电阻，线圈与定值电阻组成闭合回路，图中电表均为理想表，时刻线圈以为轴，以恒定角速度匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图像如图乙所示。（不计电路其他部分的电阻）求： (1)电压表的读数； (2)感应电流随时间的表达式； (3)定值电阻1min内产生的焦耳热。 28．如图所示，匝数匝的矩形线圈，线圈总电阻，边长为，。外电路电阻，匀强磁场磁感应强度的大小。线圈绕垂直于磁感线的轴以角速度匀速转动。试求： (1)线圈产生的感应电动势的最大值； (2)在时间内电阻消耗的电能； (3)从此位置开始转过的过程中，通过电阻R的电荷量q。 29．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为n1∶n2=1∶3，定值电阻R1接在原线圈回路中，滑动变阻器R（阻值变化范围为0~100Ω）和定值电阻R2串联接在副线圈回路中，已知R1=10Ω，R2=20Ω，原线圈一侧接在输出电压U0=28V的正弦交流电源上。开始时，调节滑动变阻器的触头，使滑动变阻器接入电路的电阻值最大。求： （1）此时滑动变阻器消耗的功率； （2）若调节滑动变阻器触头，能够使变压器输出功率达到最大值，当变阻器接入电路的阻值为多少时，变压器输出功率最大？最大值为多少？ 30．如图所示，理想变压器的原副线圈匝数分别为、，在原副线圈的回路中分别接有阻值为、的电阻，原线圈一侧接在电压为的正弦交流电上。 （1）若，，求原线圈两端的电压； （2）若，则为多大时，副线圈两端能获得最大电压，最大电压为多少？ 31．在图甲所示电路中，理想变压器原线圈的匝数为220，副线圈的匝数可调，、、和是四个相同的灯泡。当在M、N两端加上图乙所示的交变电压时，调节副线圈的匝数，使四个灯泡均正常发光。求： （1）变压器原线圈两端电压； （2）穿过变压器原线圈的磁通量变化率的最大值。    32．如图所示，理想变压器原线圈接在一台交流发电机上，发电机电动势的峰值为，发电机线圈匀速转动的周期为，两个副线圈分别接有电阻R和灯泡L，电流均为1A，灯泡正常发光。已知灯泡的额定功率为4W，电阻，不计发电机线圈的电阻。 （1）从中性面开始计时，写出发电机电动势瞬时值的表达式； （2）求三个线圈的匝数之比及原线圈中的电流。    33．如图所示，某小型水电站发电机的输出功率，发电机的输出电压为，经升压变压器升压后向远处输电，输电线总电阻，在用户端用降压变压器把电压降为。已知输电线上损失的功率，假设两个变压器均是理想变压器，试求 (1)升压变压器副线圈的电压； (2)降压变压器的匝数比； (3)若因用户增加导致用户消耗功率达到211.2kW，且要求用户电压不变，输电网络的输电效率不能太低，则可调整发电机输出功率和降压变压器的匝数比以满足要求（发电机的输出电压和升压变压器的匝数比不变），求调整后降压变压器原、副线圈的匝数比和发电机的输出功率。 34．用一小型交流发电机向远处用户供电，其原理图如图所示，已知发电机线圈匝数，面积，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度。输电时先用升压变压器将电压升高，到达用户区再用降压变压器将电压降低，之后供用户使用，输电导线的总电阻，变压器都是理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比为。用户区标有“  ”的电动机恰能正常工作，发电机线圈电阻不可忽略。 (1)求输电导线上损耗的电功率； (2)若升压变压器原、副线圈匝数比为，求交流发电机线圈产生的电动势的最大值和升压变压器原线圈两端电压； (3)若升压变压器原、副线圈匝数比为，求交流发电机线圈电阻消耗的热功率。 35．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。 第 1 页 共 2 页 学科网（北京）股份有限公司 $