2026届高考物理三轮复习易错题综合训练：13 交变电流与LC振荡电路

**基本信息** 聚焦交变电流与电磁振荡核心模块，通过16道经典易错题整合LC振荡、变压器、整流电路等知识点，强化概念辨析与综合应用，提升科学思维与物理观念。 **综合设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |LC振荡与自感|2题|多选+实际应用|从电磁振荡周期公式到自感互感现象分析，构建运动与相互作用观念| |变压器及动态分析|6题|多副线圈+远距离输电|基于变压器电压电流关系，推导动态电路中功率与电流变化规律| |整流电路与二极管|3题|桥式/半波整流|结合二极管单向导电性，分析交变电流有效值计算与能量转化| |交变电流四值与计算|5题|发电机模型+非正弦交流电|从感应电动势产生到“四值”辨析，形成能量观念与科学推理能力|

13交变电流与LC振荡电路经典易错题整理 1、★★【LC振荡电路】（多选）直流电阻不计的线圈和电容器的连接如图所示，振荡电路的振荡周期为．先闭合开关，稳定后将开关断开并记为时刻，下列说法正确的是（ ） A． 时，电容器下极板不带电 B． 时，电路中电流沿逆时针方向 C． 时，线圈的自感电动势最小 D． 拔出线圈中的铁芯，振荡电路的振荡周期会减小 2、★★【自感与互感+安培力】无线充电技术已经在新能源汽车领域得到应用．如图甲，与蓄电池相连的受电线圈置于地面供电线圈正上方，供电线圈输入如图乙所示的正弦式交变电流，两线圈均为铜线圈，则下列说法正确的是（ ） 甲 乙 A． 供电线圈中电流的有效值为 B． 受电线圈中的电流方向每秒改变50次 C． 时受电线圈的感应电流最小 D． 时两线圈之间的相互作用力最大 3、★★【二极管桥式整流电路全波整流】甲为某种桥式整流器的电路图，它是利用二极管单向导通性进行整流的常用电路．已知交流电源的输出电压如图乙所示，灯泡L的额定电压为10V，假设四个二极管正向电阻为0，反向电阻无穷大，电压表V为理想电压表，下列说法正确的是（　　） A．t＝0.01s时，电压表示数为0 B．电压表的示数始终为5V C．每个周期内通过灯泡的电流方向变化两次 D．每个周期内通过灯泡的电流方向始终不变 4、★★★【交流发电机+多副线圈理想变压器】如图所示，发电机的矩形线圈长为2L、宽为L，匝数为N，放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中．理想变压器的原、副线圈匝数分别为n0、n1和n2，两个副线圈分别接有电阻R1和R2．当线圈绕垂直于磁场的轴，以角速度ω匀速转动时，理想电流表A1读数为I．不计线圈电阻，下列说法正确的是 A．电流表A0的读数为 B．电阻R2两端的电压为 C．n0与n1的比值为 D．发电机的功率为 5、★★★【交流电平均值作用——简谐运动与交流电的类比】（多选）分析推理、类比归纳是重要的科学研究方法．如图甲所示，矩形线圈绕轴匀速转动产生的交流电的图像如图乙所示，电流的最大值为，周期为．如图丙所示，一劲度系数为的轻质弹簧一端固定，另一端与小球相连，静置于光滑水平面上，现将小球向右缓慢移动一段距离（不超过弹簧的最大弹性限度），小球被无初速度释放后，其运动的图像如图丁所示，速度的最大值为，周期为．已知图乙和图丁分别为余弦和正弦函数图线，下列说法正确的是（ ） 甲 乙 丙 丁 A． 时间内，通过线圈横截面积的电荷量为 B． 时间内，通过线圈横截面积的电荷量为 C．类比图乙和图丁，小球运动过程中的速度最大值为 D．类比图乙和图丁，小球运动过程中的速度最大值为 6、★★★【交流发电机+自耦变压器】 如图所示，在磁感应强度为BT的匀强磁场中，线框平面与磁感线垂直，现使矩形线框绕垂直于磁场的轴以恒定角速度ω＝10rad/s转动，线框电阻不计，匝数为n＝10匝，面积为S＝0.4m2．线框通过滑环与一理想自耦变压器的原线圈相连，副线圈接有一只灯泡L（4W，100Ω）和滑动变阻器R，电流表为理想交流电表，下列说法正确的是（　　） A．从图示位置开始计时，线框中感应电动势瞬时值表达式为e＝40cos10t（V） B．线框平面与磁感线垂直时，穿过线框的磁通量变化最快 C．若将自耦变压器触头向下滑动，则灯泡会变暗 D．若灯泡正常发光，则原、副线圈的匝数比为1:2 7、★★★【交变电流“四值”】如图甲为交流发电机的原理图，矩形线圈abcd匝数N＝10匝、电阻r＝2Ω，矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO'匀速转动．线圈的两端经集流环和电刷与R＝8Ω的电阻连接，电压表为理想交流电表．图乙是穿过矩形线圈abcd的磁通量Φ随时间t变化的图像．下列说法正确的是（　　） A．1s内线圈abcd中电流方向改变50次 B．0.02s时电压表的示数为31.4V C．R两端的电压u随时间t变化的规律是u＝31.4sin100πt（V） D．1s内电阻R产生的热量约为39.4J 8、★★★【右手定则+楞次定律+变压器原理+二极管单向导电性】某闭合铁芯绕有两组线圈，线圈的绕向如图所示，、均为理想二极管，金属棒可在两条平行的金属导轨上沿导轨滑行，导轨间的匀强磁场方向垂直于纸面向里．当金属棒在导轨上做某种运动时，回路中只有红灯发光，则金属棒在导轨上的运动情况是（ ） A．减速向左或加速向右 B．减速向右或加速向左 C．匀速向左 D．匀速向右 9、★★★【多副线圈变压器动态分析】（多选）如图，发电机的矩形线圈放置在匀强磁场中匀速转动，理想变压器的原、副线圈匝数分别为n0、n1和n2，两个副线圈分别接有电阻R1和R2，理想电流表A1与发电机线圈相连（发电机线圈电阻不可忽略）．若已知理想电流表A2读数为I，则下列说法正确的是（　　） A．如图所示的时刻，发电机线圈中感应电流为0 B．流经电阻R2的电流为 C．理想电流表A1读数为 D．若用一阻值更大的电阻R3替换R2，则电阻R1消耗的功率会变大 10、★★★【理想变压器原线圈带负载电路的动态分析】某实验小组为了让两个“，”灯泡正常发光，他们利用手头器材设计了如图（a）、两种电路．已知在图（a）中变压器的匝数比，所用交流电源频率为．下列说法正确的是（ ） （a） （b） A． 在图（a）电路中流过灯泡的电流频率为 B． 图（a）中定值电阻的阻值为 C． 在两个电路中电阻消耗的功率之比为 D． 将图（a）电路改成图（b）电路时，需要将变压器的滑动端向端适当滑动 11、★★★【交流发电模型+理想变压器+二极管半波整流有效值计算】为了激发同学们的学习兴趣和探究精神，某学校建有节能环保风力发电演示系统，该系统由风力发电机、交流电变压器和用户三部分构成，简易示意图如下．t＝0时刻，发电机线圈所在平面与磁场方向垂直，风轮机叶片通过升速齿轮箱带动发电机线圈以每秒50转的转速转动，已知发电机线圈面积，匝数为N＝100匝，内阻不计；匀强磁场的磁感应强度为．变压器部分，理想变压器原、副线圈的匝数比为n1：n2＝1：4．在用户部分电路中电表均为理想电表，定值电阻R1＝R2＝4Ω，D为理想二极管（该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大），则（　　） A．发电机产生的瞬时电动势 B．电压表的示数为 C．电流表的示数为 D．原线圈的输入功率为800W 12、★★★【变压器+远距离输电的动态分析】如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为2:1，电源的输出电压u＝30sin100πt（V），定值电阻R1＝20Ω，R3＝2.5Ω，滑动变阻器R2的最大阻值为5Ω，a、b为滑动变阻器的两个端点，所有电表均为理想电表．现将滑动变阻器滑片P置于b端，则（　　） A．电流表示数为 B．电压表示数为10V C．滑片P由b向a缓慢滑动，R3消耗的功率减小 D．滑片P由b向a缓慢滑动，变压器的输出功率减小 13、★★★【变压器原线圈串联电阻+等效电阻法+最大功率传输】如图所示，理想变压器原线圈与定值电阻R0＝7.5Ω串联后接在电压U0＝48V的交流电源上，副线圈接理想电压表、电流表和滑动变阻器R，R的最大阻值为100Ω，原、副线圈匝数比为1：2．现将滑动变阻器R的滑片P向下滑动，下列说法正确的是（　　） A．电压表示数变大 B．电源的输出功率变小 C．当滑动变阻器的滑片P位于中点时，电流表的示数为2.4A D．改变滑片P的位置，R获得的最大功率为76.8W 14、★★★【非正弦交流电有效值计算+理想变压器动态分析】图甲中理想变压器原、副线圈的匝数比为3:1，输入电压U随时间t的变化规律如图乙所示（图像为正弦图像的一部分），电阻R1、R2和R3的阻值分别为5Ω、2Ω和3Ω，电流表为理想交流电表，下列说法正确的是（　　） A．输入电压U的有效值为 B．若开关S断开，电流表的示数为0.2A C．若将开关S由断开变为闭合，电流表的示数变小 D．若仅增大副线圈负载的电阻，副线圈两端电压变化量与电流变化量的绝对值之比不变 15、★★★【变压器电压电流关系+动态分析】如图甲所示电路中，变压器为原、副线圈匝数之比5:1理想变压器，电压表和电流表均为理想表，a、b间接入图乙所示电压，R0、R1为定值电阻，R为滑动变阻器．现保持滑动变阻器滑片位置不变，将开关S由闭合到断开，则（　　） A．电压表V2的示数恒为40V B．若观察到电流表A1的示数减小了2A，则电流表A2的示数减小了0.4A C．电压表V3示数变化量的大小与电流表A2示数变化量的大小的比值为R0 D．保持开关断开，若再将滑动变阻器的滑片向上滑动，则电压表V3与V1的比值变小 16、★★★★【二极管的交流电路+分段积分+电压表示数】（多选）如图，发电机的矩形线圈长为、宽为，匝数为，放置在磁感应强度大小为的匀强磁场中，线圈的电阻为，、为定值电阻，且，D为理想二极管（具有单向导电性），电压表为理想电表．现发电机线圈以角速度 绕垂直磁场的轴匀速转动，下列说法中正确的是（ ） A． 线圈在图示位置时，回路中的感应电动势为零 B． 线圈中电流方向变化的频率 C． 一个周期内的热功率为的两倍 D． 电压表示数为 学科网（北京）股份有限公司 $ 13交变电流与LC振荡电路易错题整理 1、★★【LC振荡电路】（多选）直流电阻不计的线圈和电容器的连接如图所示，振荡电路的振荡周期为．先闭合开关，稳定后将开关断开并记为时刻，下列说法正确的是（ ） A． 时，电容器下极板不带电 B． 时，电路中电流沿逆时针方向 C． 时，线圈的自感电动势最小 D． 拔出线圈中的铁芯，振荡电路的振荡周期会减小 【答案】ACD 【易错点】对振荡周期内各时刻的状态判断不熟练，容易混淆充电与放电过程；电流方向的判定需结合电容器极板带电情况和线圈绕向，注意t=0.05s时电流方向应为顺时针；自感电动势最小对应电流变化率为零（电流最大时），易误以为电流为零时电动势最小． 【解析】本题考查振荡电路．时，电容器充电完成，上极板带正电，故线圈中电流方向向下，断开开关后，电容器开始周期性地充、放电，在一个周期内，电容器充电两次，放电两次，且振荡电路的振荡周期为，所以时电路中电容器第二次放电完毕，正确；当时，线圈中电流方向向上，电路中电流沿顺时针方向，错误；当时，电容器顺时针放电结束，该时刻电流最大，变化率为零，线圈的感应电动势最小，正确；拔出线圈中的铁芯，线圈的自感系数减小，根据可知，振荡电路的周期减小，正确．故选ACD． 2、★★【自感与互感+安培力】无线充电技术已经在新能源汽车领域得到应用．如图甲，与蓄电池相连的受电线圈置于地面供电线圈正上方，供电线圈输入如图乙所示的正弦式交变电流，两线圈均为铜线圈，则下列说法正确的是（ ） 甲 乙 A． 供电线圈中电流的有效值为 B． 受电线圈中的电流方向每秒改变50次 C． 时受电线圈的感应电流最小 D． 时两线圈之间的相互作用力最大 【答案】C 【易错点】电流方向改变次数和周期混淆，计算最大作用力时需要考虑磁场和电流两个影响。 【解析】本题考查交流电的图像及有效值的计算．根据题图乙可知供电线圈中电流的最大值为，有效值为，错误；根据题图乙可知该交变电流的周期为，则频率为，由于交变电流一个周期电流方向改变2次，而受电线圈中电流的周期和频率与供电线圈中电流的周期和频率是相同的，故受电线圈中的电流方向每秒改变方向次数为次，错误；由题图乙可知时，供电线圈电流达到最大值，其变化率最小，为零，由楞次定律可知受电线圈中的电流最小，为零，这时两线圈的相互作用力最小为零，正确，错误． 3、★★【二极管桥式整流电路全波整流】甲为某种桥式整流器的电路图，它是利用二极管单向导通性进行整流的常用电路．已知交流电源的输出电压如图乙所示，灯泡L的额定电压为10V，假设四个二极管正向电阻为0，反向电阻无穷大，电压表V为理想电压表，下列说法正确的是（　　） A．t＝0． 01s时，电压表示数为0 B．电压表的示数始终为5V C．每个周期内通过灯泡的电流方向变化两次 D．每个周期内通过灯泡的电流方向始终不变 【答案】D 【易错点】桥式整流后负载电流方向不变，但大小仍按正弦规律变化，易误以为电流恒定；电压表示数为有效值 U==10V，而非瞬时值． 【解析】对CD选项，根据题目中的电路图可知，电流从整流电路上端流入经右上二极管、灯泡、左下二极管形成回路，电流从整流电路下端流入经右下二极管、灯泡、左上二极管形成回路，所以每个周期内通过灯泡的电流方向始终不变，故C错误；D正确；AB、由CD选项分析可知，经整流电路后，流经灯泡的电流方向不再改变，但是电流大小仍按正弦规律变化，所以电压表示数即交流电源的输出电压有效值为， 代入数据解得：U＝10A故AB错误．故选：D． 4、★★★【交流发电机+多副线圈理想变压器】如图所示，发电机的矩形线圈长为2L、宽为L，匝数为N，放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中．理想变压器的原、副线圈匝数分别为n0、n1和n2，两个副线圈分别接有电阻R1和R2．当线圈绕垂直于磁场的轴，以角速度ω匀速转动时，理想电流表A1读数为I．不计线圈电阻，下列说法正确的是 A．电流表A0的读数为 B．电阻R2两端的电压为 C．n0与n1的比值为 D．发电机的功率为 【答案】BC 【易错点】多副线圈时，原线圈电流不等于任一副线圈电流折算值，需根据功率守恒计算：； 原线圈电压有效值等于发电机电动势有效值（不计线圈电阻），易忽略有效值与最大值关系． 【解析】AB、由题知理想电流表读数为I，则根据欧姆定律得：U1＝IR1，根据变压器电压与匝数的关系有：；代入数据有：；，再由欧姆定律得：U2＝I2R2，可计算出：．P0＝P1+P2， ，，综上可知，故A错误，B正确；C、由于矩形线圈产生的交流电流直接输入原线圈，则有：， 由AB选项可知，则，故C正确；D、由于变压器为理想变压器，则有 ，代入选项ABC中的公式可得：，故D错误；故选：BC． 5、★★★【交流电平均值作用——简谐运动与交流电的类比】（多选）分析推理、类比归纳是重要的科学研究方法．如图甲所示，矩形线圈绕轴匀速转动产生的交流电的图像如图乙所示，电流的最大值为，周期为．如图丙所示，一劲度系数为的轻质弹簧一端固定，另一端与小球相连，静置于光滑水平面上，现将小球向右缓慢移动一段距离（不超过弹簧的最大弹性限度），小球被无初速度释放后，其运动的图像如图丁所示，速度的最大值为，周期为．已知图乙和图丁分别为余弦和正弦函数图线，下列说法正确的是（ ） 甲 乙 丙 丁 A． 时间内，通过线圈横截面积的电荷量为 B． 时间内，通过线圈横截面积的电荷量为 C． 类比图乙和图丁，小球运动过程中的速度最大值为 D． 类比图乙和图丁，小球运动过程中的速度最大值为 【答案】AD 【易错点】电荷量需用平均电流，平均电动势，易错用有效值或最大值；类比时注意i-t图面积对应电荷量，v-t图面积对应位移；最大速度，易误为． 【解析】本题考查线圈转动过程与谐振子运动过程的类比．时间内，通过线圈横截面积的电荷量为，，，而最大电流为，联立可得，正确，错误；类比图乙和图丁，图像的面积表示电荷量，而图像的面积表示位移，在 时间内的位移为振幅，可得小球运动过程中的速度最大值为，错误，正确． 6、★★★【交流发电机+自耦变压器】 如图所示，在磁感应强度为BT的匀强磁场中，线框平面与磁感线垂直，现使矩形线框绕垂直于磁场的轴以恒定角速度ω＝10rad/s转动，线框电阻不计，匝数为n＝10匝，面积为S＝0.4m2．线框通过滑环与一理想自耦变压器的原线圈相连，副线圈接有一只灯泡L（4W，100Ω）和滑动变阻器R，电流表为理想交流电表，下列说法正确的是（　　） A．从图示位置开始计时，线框中感应电动势瞬时值表达式为e＝40cos10t（V） B．线框平面与磁感线垂直时，穿过线框的磁通量变化最快 C．若将自耦变压器触头向下滑动，则灯泡会变暗 D．若灯泡正常发光，则原、副线圈的匝数比为1:2 【答案】C 【易错点】图示位置为中性面，电动势表达式应为，而非余弦；线框平面与磁感线垂直时，磁通量最大但变化率为零，变化最慢，易错选“最快”；自耦变压器触头向下滑动，副线圈匝数减少，输出电压降低，灯泡变暗；灯泡正常发光时，副线圈电压，原线圈电压40 V，匝数比2:1，易算反． 【解析】A．线框中感应电动势最大值为：Em＝nBSω＝100.4×10VV，图中位置穿过线圈的磁通量最大，即为中性面位置，所以线圈中感应电动势的瞬时值为：，故A错误；B、根据上述表达式可知线框平面与磁感线垂直时为中性面位置，此时感应电动势的瞬时值为0，即：，可得此时穿过线框的磁通量变化率，穿过线框的磁通量变化最慢．故B错误；C、若将自耦变压器触头向下滑动，副线圈匝数n2变小，根据理想变压器电压与匝数的关系：，可知输出电压U2减小，又根据功率公式：，可知灯泡发光的功率变小，所以灯泡变暗，故C正确；D、变压器变压器输入电压的有效值为：U1V＝40V开关闭合时灯泡正常发光，根据功率公式P，得到副线圈两端电压：，根据理想变压器的变压比得此时原副线圈的匝数比为：，故D错误．故选：C． 7、★★★【交变电流“四值”】如图甲为交流发电机的原理图，矩形线圈abcd匝数N＝10匝、电阻r＝2Ω，矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO'匀速转动．线圈的两端经集流环和电刷与R＝8Ω的电阻连接，电压表为理想交流电表．图乙是穿过矩形线圈abcd的磁通量Φ随时间t变化的图像．下列说法正确的是（　　） A．1s内线圈abcd中电流方向改变50次 B．0． 02s时电压表的示数为31.4V C．R两端的电压u随时间t变化的规律是u＝31.4sin100πt（V） D．1s内电阻R产生的热量约为39.4J 【答案】D 【易错点】线圈有内阻，电压表示数为路端电压有效值，不等于电动势有效值．周期T=0.02 s，频率50 Hz，每秒电流方向改变100次，易误为50次．R两端电压表达式应从线圈从中性面开始计时为（有效值17.76 V，峰值25 V），易错为31．4 V． 【解析】A、由图可知周期T＝0.02s，线圈的转速为n'r/s＝50r/s，则1s内线圈中电流方向改变100次，故A错误；B、根据角速度的计算公式可得：ωrad/s＝100πrad/s，感应电动势的最大值为：Em＝NΦmω＝10×1×10﹣2×100πV＝31.4V，感应电动势的有效值为：EV≈22.2V，感应电流的有效值为：IA＝2.22A，电压表的读数为路端电压的有效值，示数应为U＝IR＝2.22×8V＝17.76V，故B错误； C、线圈从中性面开始计时，所以R两端的电压u随时间t变化的规律是uUsinωt＝25sin100πt（V），故C错误；D、根据焦耳定律可得：Q＝I2Rt＝（2.22）2×8×12J＝39.4J，故D正确．故选：D． 8、★★★【右手定则+楞次定律+变压器原理+二极管单向导电性】某闭合铁芯绕有两组线圈，线圈的绕向如图所示，、均为理想二极管，金属棒可在两条平行的金属导轨上沿导轨滑行，导轨间的匀强磁场方向垂直于纸面向里．当金属棒在导轨上做某种运动时，回路中只有红灯发光，则金属棒在导轨上的运动情况是（ ） A．减速向左或加速向右 B．减速向右或加速向左 C．匀速向左 D．匀速向右 【答案】A 【易错点】需分析金属棒运动方向与感应电流方向、铁芯中磁通量变化、二极管导通条件；红灯亮对应二极管D1导通，需判断原副线圈绕向及电流方向，易在左右手定则上混淆；匀速运动时无变化电流，两灯均不亮． 【解析】本题考查变压器的工作原理、感应电流的产生条件．金属棒匀速运动时，产生的感应电动势，恒定不变，感应电流恒定不变，穿过右边线圈的磁通量不发生变化，左边线圈中不产生感应电流，灯中没有电流通过，、错误；金属棒向右减速运动，由右手定则可知，感应电流逐渐减小，感应电流的方向由到，由右手螺旋定则可知，在右边铁芯中产生方向从下到上的磁场，则在左边铁芯中产生方向从上到下的磁场且不断减弱，根据楞次定律，可知通过左侧支路的电流方向从上到下，正好正向通过二极管，故绿灯亮红灯不亮；同理，金属棒向左加速运动与向右减速运动是等效情况，同样可在二极管中产生正向电流，即绿灯亮红灯不亮的情况；要使红灯亮，则金属棒应向右加速运动或向左减速运动，正确，错误． 9、★★★【多副线圈变压器动态分析】（多选）如图，发电机的矩形线圈放置在匀强磁场中匀速转动，理想变压器的原、副线圈匝数分别为n0、n1和n2，两个副线圈分别接有电阻R1和R2，理想电流表A1与发电机线圈相连（发电机线圈电阻不可忽略）．若已知理想电流表A2读数为I，则下列说法正确的是（　　） A．如图所示的时刻，发电机线圈中感应电流为0 B．流经电阻R2的电流为 C．理想电流表A1读数为 D．若用一阻值更大的电阻R3替换R2，则电阻R1消耗的功率会变大 【答案】BD 【易错点】发电机线圈电阻不可忽略，但原题解析中未充分体现，需注意原线圈电压不等于电动势．电流表A1读数计算需同时考虑两个副线圈功率，公式，易漏项．替换R2为更大电阻，R2电流减小，输入电流减小，U0变大，R1功率变大． 【解析】A． 线框平面处于中性面的垂面，此时感应电流最大，故A错误；B．对于变压器，根据变压原理有：和，结合两式可得：，根据欧姆定律，有：IR1，和IR2，结合上述式子可得：IR2，故B正确；C．根据输入功率等于输出功率有：P0＝P1+P2，即U0IA1＝U1IR1+U2IR2，结合B选项中的式子，联立解得：IA1，故C错误；D．若用一阻值更大的电阻R3替换R2，R2电流变小，则输入电流减小，即发电机线圈电流变小，根据闭合电路欧姆定律：E＝Ir+U0，则U0变大，由变压器原理，U1变大，故电阻R1消耗的功率会变大，故D正确．故选：BD． 10、★★★【理想变压器原线圈带负载电路的动态分析】某实验小组为了让两个“，”灯泡正常发光，他们利用手头器材设计了如图（a）、两种电路．已知在图（a）中变压器的匝数比，所用交流电源频率为．下列说法正确的是（ ） （a） （b） A． 在图（a）电路中流过灯泡的电流频率为 B． 图（a）中定值电阻的阻值为 C． 在两个电路中电阻消耗的功率之比为 D． 将图（a）电路改成图（b）电路时，需要将变压器的滑动端向端适当滑动 【答案】C 【易错点】图(a)中原线圈串有电阻R0，需先由副线圈额定电压电流反推原线圈电压电流，再求R0．变压器不改变频率，图(a)中灯泡电流频率仍为50 Hz，易误为25 Hz．图(b)中副线圈串有R0，要保证灯泡正常发光，需提高副线圈电压，故滑动端应向M端（增加匝数）滑动，易错为N端． 【解析】本题考查理想变压器的工作原理（原线圈有负载、无负载）．理想变压器只改变交变电流的电压，不改变频率，则在图（a）电路中流过灯泡的电流频率为，错误；由题意可知灯泡的额定电流，由理想变压器的电压电流规律有，，所以有，，由电路知识有，解得，错误；在图（a）电路中电阻消耗的功率，在图（b）电路中电阻消耗的功率，所以，正确；在图（b）电路中有，所以，所以应将变压器的滑动端向端适当滑动，错误．． 11、★★★【交流发电模型+理想变压器+二极管半波整流有效值计算】为了激发同学们的学习兴趣和探究精神，某学校建有节能环保风力发电演示系统，该系统由风力发电机、交流电变压器和用户三部分构成，简易示意图如下．t＝0时刻，发电机线圈所在平面与磁场方向垂直，风轮机叶片通过升速齿轮箱带动发电机线圈以每秒50转的转速转动，已知发电机线圈面积，匝数为N＝100匝，内阻不计；匀强磁场的磁感应强度为．变压器部分，理想变压器原、副线圈的匝数比为n1：n2＝1：4．在用户部分电路中电表均为理想电表，定值电阻R1＝R2＝4Ω，D为理想二极管（该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大），则（　　） A．发电机产生的瞬时电动势 B．电压表的示数为 C．电流表的示数为 D．原线圈的输入功率为800W 【答案】C 【易错点】线圈从垂直磁场方向开始计时（中性面），电动势表达式应为正弦函数，峰值为．电流表示数为有效值，对于半波整流，需根据 计算得．原线圈输入功率等于副线圈总功率（理想变压器），副线圈总功率为R1功率400 W加R2功率200W=600 W，易忘R1功率． 【解析】A、发电机产生的最大电动势有：E＝NBSω＝1002π×50VV，因为t＝0时刻，发电机线圈所在平面与磁场方向垂直，所以其瞬时电动势为：，故A错误； B、因为线圈无内阻，所以原线圈两端的电压为，因为理想变压器，所以副线圈两端的电压为，又因为电压变的示数为有效值，所以电压表的示数为40V，故B错误；C、因为二极管为理想二极管，电流表的示数也为有效值，所以有：，解得：，故C正确；D、电阻R1的功率为：，电阻R2的功率为：，副线圈功率为：P副＝P1+P2＝400W+200W＝600W，因为是理想变压器，所以：P原＝P副＝600W，故D错误．故选：C． 12、★★★【变压器+远距离输电的动态分析】如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为2:1，电源的输出电压u＝30sin100πt（V），定值电阻R1＝20Ω，R3＝2.5Ω，滑动变阻器R2的最大阻值为5Ω，a、b为滑动变阻器的两个端点，所有电表均为理想电表．现将滑动变阻器滑片P置于b端，则（　　） A．电流表示数为 B．电压表示数为10V C．滑片P由b向a缓慢滑动，R3消耗的功率减小 D．滑片P由b向a缓慢滑动，变压器的输出功率减小 【答案】C 【易错点】将副线圈电阻等效到原线圈：；滑片P在b端时R2=0，等效电阻为10 Ω，原线圈电流，副线圈电压，易误为10 V；滑片P向a滑动，R2增大，等效电阻增大，R3电流减小，功率减小；输出功率先增后减（当等效电阻等于R1=20 Ω时最大）． 【解析】AB、题图的电路图可以等效为： 设原线圈两端电压为U1，副线圈两端电压为U2，又因为理想变压器原副线圈的功率相等，所以有： 根据变压器的变压规律：，整理有：，滑动变阻器滑片P置于b端时，滑动变阻器接入电路的电阻为零，此时：Ω＝10Ω，电源的电压输出为： 因为电流表和电压表测量的为有效值，电源的有效值为U＝30V，电流表的示数为IA＝1A 原线圈两端电压的有效值为：U1＝U﹣IR1，电压表测量的是副线圈两端的电压，即：，整理有：U2＝5V，故AB错误；C、当滑片P从b向a缓慢滑动过程中，R2阻值变大，根据电流规律可知，总电阻变大，结合之前的分析可知，流过电阻R1的电流减小，由变压器规律，流过副线圈的电流也成比例减小，电阻R3不变，电流减小，根据P＝I2R，所以功率减小，故C正确；D、由之前的分析，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，有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20Ω时，即R2＝2.5Ω，其输出功率最大，所以在滑片从b向a缓慢滑的过程中，副线圈的输出功率先增大，后减小，故D错误．故选：C． 13、★★★【变压器原线圈串联电阻+等效电阻法+最大功率传输】如图所示，理想变压器原线圈与定值电阻R0＝7.5Ω串联后接在电压U0＝48V的交流电源上，副线圈接理想电压表、电流表和滑动变阻器R，R的最大阻值为100Ω，原、副线圈匝数比为1：2．现将滑动变阻器R的滑片P向下滑动，下列说法正确的是（　　） A．电压表示数变大 B．电源的输出功率变小 C．当滑动变阻器的滑片P位于中点时，电流表的示数为2.4A D．改变滑片P的位置，R获得的最大功率为76.8W 【答案】D 【易错点】等效电阻，滑片下移R减小，R效减小，原线圈电流增大，R0分压增大，原线圈电压U1减小，副线圈电压U2减小，电压表示数变小；电源输出功率，I1增大则P增大；滑片在中点时R=50 Ω，R等效=12.5 Ω，，副线圈电流，易误为2.4 A；R获得最大功率时R等效=R0=7.5 Ω，对应R=1.875 Ω，最大功率． 【解析】A．根据变压器原理， ，变压器副线圈的等效电阻为 ．滑动变阻器R的滑片P向下滑动，滑动变阻器接入电路的阻值减小，副线圈等效电阻减小，原线圈总电流增大，R0两端的电压增大，原线圈两端的电压减小，根据变压比可知，副线圈两端的电压减小，电压表示数变小，故A错误；B．电源的输出功率为P＝U0I1，原线圈总电流增大，电源的输出功率变大，故B错误；C．当滑动变阻器的滑片P位于中点时，则R＝50Ω．此时副线圈等效电阻为R等效＝(n₁/n₂)²×50Ω，结合已知匝数比可得具体数值；原线圈电流随之确定，R0分压及电源输出电压均可精确计算；进一步可求出副线圈电流、滑动变阻器实际功率及变压器效率；所有参量均满足能量守恒与电路基本定律．根据闭合电路的欧姆定律U0＝I1（R0+R等效）解得I1＝2. 4A，根据变流比 ，解得电流表的示数为I2＝1. 2A，故C错误；D．将定值电阻R0看成电源内阻，当变压器副线圈的等效电阻等于电源等效内阻时，R获得的功率最大，即R等效＝R0＝7.5Ω时，R获得的最大功率为 ，故D正确．故选：D． 14、★★★【非正弦交流电有效值计算+理想变压器动态分析】图甲中理想变压器原、副线圈的匝数比为3:1，输入电压U随时间t的变化规律如图乙所示（图像为正弦图像的一部分），电阻R1、R2和R3的阻值分别为5Ω、2Ω和3Ω，电流表为理想交流电表，下列说法正确的是（　　） A．输入电压U的有效值为 B．若开关S断开，电流表的示数为0.2A C．若将开关S由断开变为闭合，电流表的示数变小 D．若仅增大副线圈负载的电阻，副线圈两端电压变化量与电流变化量的绝对值之比不变 【答案】BD 【易错点】图乙波形为正弦半波（每个周期内两个半波），有效值计算：，解得，易误为；开关S断开时，电流表示数0.2 A，闭合后负载电阻减小，电流表示数变大；副线圈两端电压变化量与电流变化量绝对值之比等于原线圈等效内阻（即原线圈串联电阻折算值），不变． 【解析】解：A、根据热效应相同，有：，解得：U效＝10V，故A错误；B、设电流表示数为I，则副线圈电流为：I2，解得：I2＝3I，则根据欧姆定律有：U等效＝IR1+3×3I（R2+R3）解得：I＝0.2A，电流表的示数为0. 2A，故B正确；C、闭合开关S后，负载电阻变小，因此电流表的示数变大，故C错误；D、副线圈两端电压变化量与电流变化量的绝对值之比等于原线圈的电阻，副线圈总电阻变大，故副线圈两端电压变化量与电流变化量的绝对值之比不变，故D正确．故选：BD． 15、★★★【变压器电压电流关系+动态分析】如图甲所示电路中，变压器为原、副线圈匝数之比5:1理想变压器，电压表和电流表均为理想表，a、b间接入图乙所示电压，R0、R1为定值电阻，R为滑动变阻器．现保持滑动变阻器滑片位置不变，将开关S由闭合到断开，则（　　） A．电压表V2的示数恒为40V B．若观察到电流表A1的示数减小了2A，则电流表A2的示数减小了0.4A C．电压表V3示数变化量的大小与电流表A2示数变化量的大小的比值为R0 D．保持开关断开，若再将滑动变阻器的滑片向上滑动，则电压表V3与V1的比值变小 【答案】C 【易错点】原线圈电压有效值，副线圈电压，V2示数恒为 而非40 V；电流变化量比值，若A1减小2 A，则A2减小10 A，易误为0.4 A；由，U2不变，得，正确；滑片上移，R增大，I2减小，U3增大，V1不变，V3/V1变大． 【解析】A、由图乙可知原线圈两端电压：，原副线圈两端电压与匝数的关系为：，可得副线圈两端电压：，电压表V2测的是副线圈两端电压，所以示数恒为，故A错误； B、原副线圈中电流与匝数的关系为：，由数学知识可得：，已知ΔI1＝2A代入数据可得：ΔI2＝10A，故B错误；副线圈两端电压：U2＝I2R0+U3，U2不变，可得，故C正确；D、保持开关断开，将滑动变阻器的滑片向上移动，滑动变阻器接入电路的阻值变大，由可知副线圈中电流减小，根据U2＝I2R0+U3，可知电压表V3的示数变大，而电压表V1的示数不变，所以电压表V3的示数与电压表V1的示数的比值变大，故D错误．故选：C． 16、★★★★【二极管的交流电路+分段积分+电压表示数】（多选）如图，发电机的矩形线圈长为、宽为，匝数为，放置在磁感应强度大小为的匀强磁场中，线圈的电阻为，、为定值电阻，且，D为理想二极管（具有单向导电性），电压表为理想电表．现发电机线圈以角速度 绕垂直磁场的轴匀速转动，下列说法中正确的是（ ） A． 线圈在图示位置时，回路中的感应电动势为零 B． 线圈中电流方向变化的频率 C． 一个周期内的热功率为的两倍 D． 电压表示数为 【答案】BD 【易错点】二极管导致半波整流，有效值计算需分时间段（导通与截止），不能直接用正弦有效值公式；路端电压波形不是完整的正弦半波，需根据电路结构（R1、R2、r的串并联）分段计算瞬时值，再求有效值；热功率比计算复杂，易错用电压有效值平方比而忽略电阻差异． 【解析】本题考查含二极管的交流电路．线圈在题图所示位置时，磁通量为0，磁通量变化率最大，感应电动势最大，错误；线圈转动一圈，电流方向改变两次，所以线圈中电流方向变化频率，正确；由于二极管的单向导电性，正弦式交变电流只有半波通过，令通过电压的有效值为，则，解得，通过电压的有效值，可知其有效值为，可知一个周期内的热功率与的比值为25:9，错误；若从中性面开始计时，线圈产生的感应电动势瞬时值为，理想二极管导通时，回路中的总电阻为，路端电压的瞬时值为，理想二极管没有导通时，回路中的总电阻为，路端电压的瞬时值为，作出路端电压的波形示意图，如图所示，令路端电压有效值为，根据有效值的定义有，解得 ，即电压表示数为路端电压有效值，等于 ，正确．故选． 学科网（北京）股份有限公司 $