暑假闯关复习作业08 交变电流 -2026-2027学年高二物理人教版选择性必修第二册

**基本信息** 以交变电流产生机制为起点，通过四值辨析、变压器规律、输电模型构建完整知识链，提炼三同原则、动态分析等方法，实现从概念到应用的系统突破。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |正弦式交变电流产生与规律|2题|中性面/垂直面特征对比法|从线圈转动过程推导磁通量、电动势表达式，建立图像与函数关系| |四值理解与计算|4题|有效值“三同”计算法、平均值公式法|区分瞬时值（受力）、峰值（击穿电压）、有效值（热效应）、平均值（电荷量）的应用场景| |变压器原理与动态分析|4题|匝数比决定电压、输出功率决定输入功率|从互感原理到多副线圈功率关系，构建负载变化→电流→功率的动态分析链条| |远距离输电|4题|三回路功率守恒法、损耗功率控制策略|结合升压/降压变压器，建立输送功率、电流、电阻与损耗的定量关系|

暑假闯关复习作业08 交变电流 目录： 学习目标 考点解析和例题 限时训练 学习目标　1.理解正弦式交变电流的产生过程,能正确书写交变电流的函数表达式。 2.理解并掌握交变电流图像的意义。 3.理解描述交变电流的几个物理量,会计算交变电流的有效值。 4.正确理解交变电流的四值,并进行有关计算。5.知道变压器的工作原理,掌握变压器的规律,会分析变压器的动态变化问题。 6.理解远距离输电的原理,会计算线路损失的电压、功率和输送的功率。 考点一　正弦式交变电流的产生和变化规律 1.正弦式交变电流的产生 匀强磁场中,线圈绕垂直磁场方向的轴匀速转动时,可产生正弦式交变电流,简称正弦式电流。 2.正弦式交变电流产生过程中的两个特殊位置 图示 概念 中性面位置 与中性面垂直的位置 特 点 B⊥S B∥S Φ=BS,磁通量最大,=0 Φ=0,磁通量最小 最大 e=0 e=NωBS=NωΦm,电动势最大 感应电流i=0,方向改变 感应电流最大,方向不变 一个周期内电流方向改变两次,在中性面位置改变 3.正弦式交变电流的图像(线圈从中性面位置开始计时) 物理量 函数表达式 图像 磁通量 Φ=Φmcos ωt=BScos ωt 电动势 e=Emsin ωt=NωBSsin ωt 电流 i=Imsin ωt=sin ωt(外电路为纯电阻电路) 电压 u=Umsin ωt=sin ωt(外电路为纯电阻电路) 4.描述交变电流的物理量 (1)最大值 Em=NωBS,与转轴位置无关,与线圈形状无关(后两个空均选填“有关”或“无关”)。 (2)周期和频率 ①周期(T):交变电流完成一次周期性变化所需的时间。单位是秒(s),公式T=。 ②频率(f):交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数。单位是赫兹(Hz)。 ③周期和频率的关系:T=或f=。 1．（25-26高二下·天津·期末）（多选）矩形线圈的匝数为50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图所示，π取3。下列结论正确的是（　　） A．t=0.1s时，线圈平面垂直中性面 B．t=0.1s时，电流改变方向 C．t=0.1s时，电动势达到最大值150V D．单位时间内该交流电电流方向改变5次 2．（25-26高二上·甘肃·期末）如图甲所示，一矩形线圈处于匀强磁场中，线圈绕过、中点的轴以角速度顺时针匀速转动。0时刻线圈平面与磁场的夹角为，截面图如图乙所示，则下列说法正确的是（    ） A．该时刻线圈中的电流方向为 B．时，线圈处于中性面 C．时，线圈中的电流最大 D．时，通过线圈的磁通量最大 考点二　交变电流的峰值和有效值 1.正弦式交变电流的峰值 电动势的峰值Em=NωBS,由线圈匝数N、磁感应强度B、转动角速度ω及线圈面积S共同决定,与线圈的形状无关,与转轴的位置无关,但转轴必须垂直于磁场。电流的峰值可表示为Im=,路端电压的峰值可表示为Um=R。 2.交变电流的有效值 (1)定义:让交变电流与恒定电流分别通过大小相同的电阻,如果在交变电流的一个周期内它们产生的热量相等,而这个恒定电流的电流与电压分别为 I、U,我们就把 I、U 叫作这一交变电流的有效值。 从有效值的定义看,“有效”指的是电流热效应的等效。 (2)正弦式交变电流有效值与峰值间的关系 E==0.707Em,I==0.707Im,U==0.707Um。 3.非正弦式交变电流的有效值的计算 (1)根据电流的热效应,对于非正弦式交变电流,计算有效值时要抓住“三同”:“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”,利用公式Q=I2Rt和Q=t可分别求得电流和电压的有效值,列式求解时相同时间一般取一个周期或周期的整数倍。 (2)若部分图像是正弦(或余弦)式交变电流,其中的周期(必须是从零至最大值或从最大值至零)和周期部分可直接应用正弦式交变电流有效值与最大值间的关系I=、U=求解。 3．（25-26高二下·北京东城·期末）如图所示，交流发电机的矩形金属线圈ABCD处于磁感应强度B=0.04T的匀强磁场中。线圈面积S=0.1m2、匝数n=100、总电阻r=20Ω，线圈可绕垂直于磁场且过BC和AD边中点的转轴OO′以角速度ω=300rad/s匀速转动。线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环焊接在一起，并通过电刷与阻值R=100Ω的定值电阻连接。电路中其他电阻忽略不计。求： (1)线圈中感应电动势的最大值Em。 (2)从图示位置转过90°，流过线圈的电荷量q。 (3)从图示位置转过90°，电路中产生的焦耳热Q。 4．（25-26高二下·内蒙古锡林郭勒·期末）如图甲为一台小型发电机的工作原理图。矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，甲图为线圈平面与磁场方向垂直的位置，图乙为其电动势随时间变化的图像，线圈电阻，定值电阻，下列说法正确的是（     ） A．矩形线圈的转速为 B．甲图中线圈所示位置感应电动势最大 C．时，线圈中磁通量的变化率最大 D．交流电流表的示数为 考点三　交变电流“四值”的理解与应用 物理量 含义 表达式 应用 瞬时值 交变电流某一时刻的值,是时间的函数 e=Emsin ωt u=Umsin ωt i=Imsin ωt 计算线圈某时刻的受力情况 最大值 (峰值) 电流或电压所能达到的最大的瞬时值 Em=NωBS Im= 讨论电容器的击穿电压 有效值 交流电和直流电通过相同阻值的电阻,如果它们在相同的时间内产生的热量相等,就把这一直流电的数值叫作这一交流电的有效值 对正(余)弦 交流电有 E= U= I= 以下为有效值:与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热等);电气设备“铭牌”上所标的值;保险丝的熔断电流;电表读数 平均值 电流图像中图线与横轴所围面积跟时间的比值 =BL =n = 计算通过电路截面的电荷量 5．（25-26高二上·河南南阳·期末）如图所示，电阻为R的L形导线框置于磁感应强度大小为B、方向水平向右的匀强磁场中。线框相邻两边均互相垂直即折角不变，各边长均为L。线框绕b、e所在直线以角速度ω顺时针（俯视）匀速转动，be与磁场方向垂直。t=0时，abef与磁场方向平行，则（　　） A．线框中感应电动势的表达式为 B．线框中感应电流i随时间t的变化关系是 C．时刻线框中感应电动势为0 D．t=0到过程中，感应电动势平均值为 6．（25-26高二下·四川绵阳·期末）如图所示，边长为的单匝刚性正方形线框在匀强磁场中，线框平面与磁场垂直。过程1：磁场磁感应强度为，线框以角速度绕其中心轴匀速转动，电动势有效值为。过程2：线框固定不动，磁感应强度随时间均匀增大，电动势有效值为。已知E1=E2，则过程2中磁感应强度变化率为（     ） A． B． C． D． 考点四　理想变压器的原理及应用 1.理想变压器的构造和原理 (1)构造:如图所示,变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。与交流电源连接的线圈叫原线圈,也叫初级线圈; 与负载连接的线圈叫副线圈,也叫次级线圈。 (2)原理:利用电磁感应的互感现象。 2.理想变压器的基本关系 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,且输出功率P出决定输入功率P入 电压 关系 原、副线圈的电压比等于匝数比,=,与副线圈的个数无关,且U1决定U2 电流 关系 只有一个副线圈时,=,且I2决定I1 频率 关系 f1=f2,变压器不改变交变电流的频率 3.几种“特殊”的变压器 (1)含有多个副线圈的变压器 计算具有两个或两个以上副线圈的变压器问题时,需注意三个关系: 电压关系:===…=或U1∶U2∶U3∶…∶Un=n1∶n2∶n3∶…∶nn 功率关系:P1=P2+P3+…+Pn或U1I1=U2I2+U3I3+…+UnIn 电流关系:n1I1=n2I2+n3I3+…+nnIn (2)自耦变压器 自耦变压器(又称调压器),它只有一个线圈,其中的一部分作为另一个线圈,当交流电源接不同的端点时,它可以升压也可以降压,变压器的基本关系对自耦变压器均适用,如图所示。 (3)互感器 电压互感器 电流互感器 原线圈并联在高压电路中,副线圈接电压表;为了安全,外壳和副线圈应接地 原线圈串联在被测电路中,副线圈接电流表;为了安全,外壳和副线圈应接地 将高电压变为低电压,n1>n2,U1>U2,通过测量低电压U2,计算出高压电路的电压U1 将大电流变成小电流,n1<n2,I1>I2,通过测量小电流I2,计算出被测电路中的大电流I1 7．（25-26高二下·广东汕尾·期末）如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比，电阻，电流表和电压表均为理想电表。若原线圈输入如图乙所示的正弦交流电，则下列说法正确的是（     ） A．电压表的示数为 B．电流表的示数为 C．电阻在内消耗的电能为 D．输入电压的表达式 8．（25-26高二下·江西抚州·期末）如图甲所示，一理想变压器原、副线圈匝数之比为10:1，其原线圈两端接入如图乙所示的正弦交流电，电源的内阻为r，副线圈通过电流表与负载电阻R相连。若交流电压表和交流电流表都是理想电表，电压表的读数为20V，则下列说法正确的是（　　） A．r:R=1:10 B．r:R=10:1 C．原线圈输入的正弦交流电的频率是100Hz D．增大负载电阻R，变压器的输出功率增大 考点五　理想变压器的动态分析 角度　匝数比不变,负载变化 如图所示,匝数比不变,负载变化的情况的分析思路: (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。 9．（25-26高二下·河南洛阳·期末）随着科技发展，用电量也日趋增加。风力发电绿色环保，截至2026年5月，我国风电装机6.4亿千瓦，成为发电主流之一。某实验小组模拟风力发电厂输电网络供电的装置如图，发电机线圈面积、匝数匝，处于磁感应强度大小为的匀强磁场中，线圈绕垂直磁场的水平轴匀速转动，转速，理想变压器原、副线圈的匝数之比，电阻，为可变电阻，其他电阻均不计。下列说法正确的是（     ） A．当时，变压器有最大输出功率 B．阻值从零开始增大时，电流表的示数先增大后减小 C．当发电机电动势为零时，穿过发电机中线圈的磁通量也为零 D．若线圈经过中性面时开始计时，发电机电动势瞬时值表达式为 10．（25-26高二下·广东·期末）图甲是副线圈接有灯泡和理想交流电表的理想变压器，图乙是原线圈两端电压随时间变化的图像，已知变压器原、副线圈匝数比为，灯泡电阻恒为，则下列说法正确的是（     ） A．时，电压表示数为 B．变压器原线圈电流有效值为 C．当更换电阻阻值比大的灯泡时，副线圈的输出电压将减小 D．当更换电阻阻值比小的灯泡时，原线圈的输入功率将增大 考点六　电能的输送 1.理清三个回路(如图) (1)在电源回路中,P发电机=U1I1=P1。 (2)在输送回路中,I2=I线=I3,U2=ΔU+U3, ΔU=I2R线,ΔP=R线。 (3)在用户回路中,P4=U4I4=P用户。 2.抓住两组关联式 (1)理想的升压变压器联系着电源回路和输送回路,由变压器原理可得: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输送回路和用户回路,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.掌握守恒观念 功率关系:P2=ΔP+P3,其中ΔP=ΔU·I线=P损=R线==P1-P4。 4.降低输电线路功率损失的途径 要减少输电线路上的功率损失P损,由公式P损=R线知,必须减小输电线电阻R线或减小输电电流I线。 (1)从R=ρ看,要减小电阻,在输电距离一定的情况下,可以增大导线的横截面积,但过粗的导线会耗费太多的金属材料,同时也给铺设线路带来困难;还可以选用电阻率较小的导体。 (2)从公式P=UI来看,在保证功率不改变的情况下,要减小输送电流就必须提高输电电压。 11．（25-26高二下·贵州安顺·期末）在如图所示的输电线路中，交流发电机的输出电压一定，两变压器均为理想变压器，左侧升压变压器的原、副线圈匝数分别为、，右侧降压变压器的原、副线圈匝数分别为、，两变压器间输电线路总电阻为。假设用户两端电压为，每位用户的电阻为，目前有2个用户接入，下列说法正确的是（　　） A．两端电压为 B．仅增加用户数，用户端的电压增大 C．线路上损耗的功率为 D．仅增加，r消耗的电功率将减小 12．（25-26高二下·四川达州·期末）下图是某实验小组模拟风力发电厂输电网络供电的示意图。风力发电站利用发电机产生正弦式交变电流，发电机输出电压稳定。输电系统由理想升压变压器（原线圈匝数n1、副线圈匝数n2）、输电线、理想降压变压器组成，输电线总电阻等效为定值电阻r。用户端仅接入一个定值电阻R时，输电线电阻r上损耗的功率为P。不计其余电阻，则（     ） A．仅在用户端并联电阻，输电线上损耗功率变小 B．仅使输电电阻r加倍，r损耗功率变为4P C．仅增大升压变压器副线圈匝数n2，输电电流增大，用户端的电压增大 D．若使发电机转子角速度加倍，r损耗功率变为2P 限时训练 一、单选题 1．（25-26高二下·广东深圳·期末）如图所示为远距离交流输电的简化电路图。发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1。在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为I2。则下列说法正确的是（     ） A．发电厂的输出功率为 B．输电线路上损失的电功率为 C．用户端的电压为 D．变压器原、副线圈的匝数比是 2．（25-26高二下·云南·阶段检测）如图所示，在一条河流上建立的小型水电站，发电机的输出功率为100 kW，发电机的输出电压为400 V，升压变压器的原、副线圈的匝数比，发电机通过远距离输电线将电能输送到用户，用户需要的电压为，允许输电线上损失的功率为发电机输出功率的，所用的变压器都是理想变压器，不计发电机的发电损耗，下列说法正确的是（     ） A．远距离输电线的电流为 B．远距离输电线的电阻为 C．降压变压器原、副线圈的匝数比为45：1 D．降压变压器原、副线圈的匝数比为90：1 3．（25-26高二下·天津·期末）如图所示，理想变压器原线圈输入电压，电压表、电流表均为理想电表。下列判断正确的是（     ） A．原线圈输入电压有效值为200V，频率为100Hz B．S打到a处，当变阻器的滑片向下滑动时，电流表示数减小，示数增大 C．S打到a处，当变阻器的滑片向下滑动时，原线圈的输入功率减小 D．若变阻器的滑片不动，S由a打到b，电压表和电流表的示数都减小 4．（25-26高二下·北京东城·期末）如图1所示，阻值为0.5 Ω的圆形线圈处在交变磁场中，与理想变压器的原线圈相连，阻值为10 Ω的电阻R与变压器的副线圈相连，流过R的电流i随时间t变化的关系如图2所示。已知变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=1∶10，不计其他导线的电阻，下列说法正确的是（     ） A．图1中电压表的示数为 B．圆形线圈中感应电动势的峰值为1.8 V C．电路的总功率为5.4 W D．圆形线圈中电流方向每秒钟变化50次 5．（25-26高二下·北京昌平·期末）如图所示，线圈ABCD沿逆时针方向（垂直于纸面向里看）在匀强磁场中绕垂直磁感线的轴匀速转动，t=0时刻线圈平面与磁场平行。已知线圈的匝数为N，面积为S，角速度为，匀强磁场的磁感应强度大小为B。下列说法正确的是（     ） A．t=0时，通过线圈的磁通量为0，感应电动势为0 B．t=0时，感应电流方向为 C．t=0时，通过线圈的磁通量的变化率最大 D．从图示位置开始计时，电动势瞬时值表达式为 6．（25-26高二下·河北·期末）一交流发电机的简化电路如图所示，边长为L、匝数为N的正方形线框abcd，处于磁感应强度大小为B、水平向右的匀强磁场中，线框以角速度ω绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动，滑动变阻器接入电路的阻值为R，线框的电阻为r，其他电阻不计，电压表、电流表均为理想交流电表。下列说法中正确的是（　　） A．在图示时刻，线圈产生的电动势最小 B．电压表示数为 C．将滑动变阻器的滑片P适当上移，电压表示数变大 D．将滑动变阻器的滑片P适当上移，电流表示数变小 7．（25-26高二上·河北邢台·期末）下图是交流发电机的示意图，装置中两磁极间产生的磁场可近似为匀强磁场，匝数N=100的线圈总电阻，外电路电阻为，若发电机产生交流电的电动势表达式为（V），下列说法正确的是（　　） A．时线圈可能位于图乙位置 B．线圈磁通量的最大值为 C．时通过外电阻R的电流大小为11 A D．若在EF间连接一个理想电压表，则时电压表示数为176 V 8．（25-26高二下·云南昆明·期末）位于昆明市寻甸回族彝族自治县的大唐巨龙梁风电场扩建项目，是我国单机容量最大的高原山地风电项目，2026年6月19日首批机组顺利并网发电。风力发电是通过风车叶片带动磁极绕固定的线圈旋转，在线圈中产生电流。两磁极间的磁场视为匀强磁场，磁极匀速转动的某瞬间，磁场方向恰与线圈平面平行，如图所示，此时（     ） A．线圈中电流为零 B．线圈中磁通量最大 C．线圈中电流方向发生改变 D．电流的方向由指向 二、实验题 9．（25-26高二下·贵州安顺·期末）王同学用下图中可拆变压器做“探究变压器线圈两端电压与匝数的关系”的实验。 1.80 2.80 3.80 4.80 3.99 6.01 8.02 10.03 (1)某次实验中，王同学所用变压器的两组线圈匝数分别为100匝和200匝，测量的数据如上表所示：则可判断原线圈所接的匝数为_____匝（填“100”或“200”）。 (2)王同学将原线圈接在交流电源上，将副线圈接在电压传感器（可视为理想电压表）上，观察副线圈电压随时间变化的图像。如图甲王同学进行了一项操作使的图像从图a变成图b，该操作可能是_____。 A．增加了交流电源的频率 B．摆正并拧紧了松动的铁芯 C．减少了副线圈的匝数 D．增加了原线圈的匝数 (3)图乙中变压器为理想变压器，若原、副线圈的匝数分别为、，在交流电源的电压有效值和电阻确定的情况下，调节可变电阻，当_____时，可获得最大功率。 10．（25-26高二下·广东汕尾·期末）请完成下列实验设计和分析。 (1)用图甲所示的可拆变压器探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系，实验中应选用______（选填“直流”或“低压交流”）电源。某次实验选取了匝数匝和匝的线圈，测量结果如表1所示，根据测量数据可判断连接电源的是_______（选填“”或“”）线圈。 表1 1.80 2.80 3.80 4.00 6.01 8.02 (2)如图乙所示，通过观察磁体插拔螺线管时电流计指针的偏转现象，某实验小组猜想“磁极朝向”和“磁体运动方向”是影响感应电流方向的两个因素，两因素可组成四种不同的实验操作方案，由此设计如表2所示的实验记录表格。表格中未写明的操作①应为____________；操作②应为____________。由于我们看不见感应电流的方向，因此实验前需要探究所用电流计_______方向与通入电流方向的关系。 表2 操作方案 N极朝下插入线圈 ① ② S极朝下从线圈中拔出 感应电流方向 学科网（北京）股份有限公司 $ 暑假闯关复习作业08 交变电流 目录： 学习目标 考点解析和例题 限时训练 学习目标　1.理解正弦式交变电流的产生过程,能正确书写交变电流的函数表达式。 2.理解并掌握交变电流图像的意义。 3.理解描述交变电流的几个物理量,会计算交变电流的有效值。 4.正确理解交变电流的四值,并进行有关计算。5.知道变压器的工作原理,掌握变压器的规律,会分析变压器的动态变化问题。 6.理解远距离输电的原理,会计算线路损失的电压、功率和输送的功率。 考点一　正弦式交变电流的产生和变化规律 1.正弦式交变电流的产生 匀强磁场中,线圈绕垂直磁场方向的轴匀速转动时,可产生正弦式交变电流,简称正弦式电流。 2.正弦式交变电流产生过程中的两个特殊位置 图示 概念 中性面位置 与中性面垂直的位置 特 点 B⊥S B∥S Φ=BS,磁通量最大,=0 Φ=0,磁通量最小 最大 e=0 e=NωBS=NωΦm,电动势最大 感应电流i=0,方向改变 感应电流最大,方向不变 一个周期内电流方向改变两次,在中性面位置改变 3.正弦式交变电流的图像(线圈从中性面位置开始计时) 物理量 函数表达式 图像 磁通量 Φ=Φmcos ωt=BScos ωt 电动势 e=Emsin ωt=NωBSsin ωt 电流 i=Imsin ωt=sin ωt(外电路为纯电阻电路) 电压 u=Umsin ωt=sin ωt(外电路为纯电阻电路) 4.描述交变电流的物理量 (1)最大值 Em=NωBS,与转轴位置无关,与线圈形状无关(后两个空均选填“有关”或“无关”)。 (2)周期和频率 ①周期(T):交变电流完成一次周期性变化所需的时间。单位是秒(s),公式T=。 ②频率(f):交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数。单位是赫兹(Hz)。 ③周期和频率的关系:T=或f=。 1．（25-26高二下·天津·期末）（多选）矩形线圈的匝数为50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图所示，π取3。下列结论正确的是（　　） A．t=0.1s时，线圈平面垂直中性面 B．t=0.1s时，电流改变方向 C．t=0.1s时，电动势达到最大值150V D．单位时间内该交流电电流方向改变5次 【答案】BD 【详解】AB．在t=0.1s时，穿过线圈的磁通量最大，线圈位于中性面位置，线圈平面垂直于磁场，线圈经过中性面时，电流方向将发生改变，故A错误，B正确； C．t=0.1s时，线圈位于中性面位置，磁通量最大，但磁通量的变化率为零，感应电动势为零，故C错误； D．一个周期内，即0.4s内交变电流方向改变两次，所以单位时间内该交流电电流方向改变5次，故D正确。 故选BD。 2．（25-26高二上·甘肃·期末）如图甲所示，一矩形线圈处于匀强磁场中，线圈绕过、中点的轴以角速度顺时针匀速转动。0时刻线圈平面与磁场的夹角为，截面图如图乙所示，则下列说法正确的是（    ） A．该时刻线圈中的电流方向为 B．时，线圈处于中性面 C．时，线圈中的电流最大 D．时，通过线圈的磁通量最大 【答案】C 【详解】A．根据右手定则可知，该时刻线圈中的电流方向为，故A错误； BCD．线圈在时间内转过的角度，0时刻线圈平面与磁场的夹角为，则时线圈与磁场方向平行，不在中性面，此时线圈中的电流最大，磁通量最小，故BD错误，C正确； 故选C。 考点二　交变电流的峰值和有效值 1.正弦式交变电流的峰值 电动势的峰值Em=NωBS,由线圈匝数N、磁感应强度B、转动角速度ω及线圈面积S共同决定,与线圈的形状无关,与转轴的位置无关,但转轴必须垂直于磁场。电流的峰值可表示为Im=,路端电压的峰值可表示为Um=R。 2.交变电流的有效值 (1)定义:让交变电流与恒定电流分别通过大小相同的电阻,如果在交变电流的一个周期内它们产生的热量相等,而这个恒定电流的电流与电压分别为 I、U,我们就把 I、U 叫作这一交变电流的有效值。 从有效值的定义看,“有效”指的是电流热效应的等效。 (2)正弦式交变电流有效值与峰值间的关系 E==0.707Em,I==0.707Im,U==0.707Um。 3.非正弦式交变电流的有效值的计算 (1)根据电流的热效应,对于非正弦式交变电流,计算有效值时要抓住“三同”:“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”,利用公式Q=I2Rt和Q=t可分别求得电流和电压的有效值,列式求解时相同时间一般取一个周期或周期的整数倍。 (2)若部分图像是正弦(或余弦)式交变电流,其中的周期(必须是从零至最大值或从最大值至零)和周期部分可直接应用正弦式交变电流有效值与最大值间的关系I=、U=求解。 3．（25-26高二下·北京东城·期末）如图所示，交流发电机的矩形金属线圈ABCD处于磁感应强度B=0.04T的匀强磁场中。线圈面积S=0.1m2、匝数n=100、总电阻r=20Ω，线圈可绕垂直于磁场且过BC和AD边中点的转轴OO′以角速度ω=300rad/s匀速转动。线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环焊接在一起，并通过电刷与阻值R=100Ω的定值电阻连接。电路中其他电阻忽略不计。求： (1)线圈中感应电动势的最大值Em。 (2)从图示位置转过90°，流过线圈的电荷量q。 (3)从图示位置转过90°，电路中产生的焦耳热Q。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）感应电动势的最大值为 （2）从图示位置转过90°，线圈感应电动势的平均值 流过线圈电流的平均值 则流过线圈的电荷量 联立解得 （3）电动势有效值为 则电流有效值为 从图示位置转过90°，产生的焦耳热为 其中 联立可得从图示位置转过90°，电路中产生的焦耳热 4．（25-26高二下·内蒙古锡林郭勒·期末）如图甲为一台小型发电机的工作原理图。矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，甲图为线圈平面与磁场方向垂直的位置，图乙为其电动势随时间变化的图像，线圈电阻，定值电阻，下列说法正确的是（     ） A．矩形线圈的转速为 B．甲图中线圈所示位置感应电动势最大 C．时，线圈中磁通量的变化率最大 D．交流电流表的示数为 【答案】D 【详解】A．由图乙可知线圈转一圈的时间为0.02s，故转速，故A错误； B．甲图所示位置磁通量最大，但磁通量的变化率最小，根据可知，此时产生的感应电动势最小，故B错误； C．由图乙可知，时瞬时电压为0V，根据可知，此时线圈中磁通量的变化率最小为0，故C错误； D．由图乙可得电路中电动势的有效值为 交流电流表的示数为，故D正确。 故选D。 考点三　交变电流“四值”的理解与应用 物理量 含义 表达式 应用 瞬时值 交变电流某一时刻的值,是时间的函数 e=Emsin ωt u=Umsin ωt i=Imsin ωt 计算线圈某时刻的受力情况 最大值 (峰值) 电流或电压所能达到的最大的瞬时值 Em=NωBS Im= 讨论电容器的击穿电压 有效值 交流电和直流电通过相同阻值的电阻,如果它们在相同的时间内产生的热量相等,就把这一直流电的数值叫作这一交流电的有效值 对正(余)弦 交流电有 E= U= I= 以下为有效值:与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热等);电气设备“铭牌”上所标的值;保险丝的熔断电流;电表读数 平均值 电流图像中图线与横轴所围面积跟时间的比值 =BL =n = 计算通过电路截面的电荷量 5．（25-26高二上·河南南阳·期末）如图所示，电阻为R的L形导线框置于磁感应强度大小为B、方向水平向右的匀强磁场中。线框相邻两边均互相垂直即折角不变，各边长均为L。线框绕b、e所在直线以角速度ω顺时针（俯视）匀速转动，be与磁场方向垂直。t=0时，abef与磁场方向平行，则（　　） A．线框中感应电动势的表达式为 B．线框中感应电流i随时间t的变化关系是 C．时刻线框中感应电动势为0 D．t=0到过程中，感应电动势平均值为 【答案】D 【详解】A．经过时间t，线框磁通量为 线框中感应电动势的表达式为，故A错误； B．线框中感应电流i随时间t的变化关系是，故B错误； C．时刻，，故C错误； D．t=0，；， 感应电动势平均值大小为，故D正确。 故选D。 6．（25-26高二下·四川绵阳·期末）如图所示，边长为的单匝刚性正方形线框在匀强磁场中，线框平面与磁场垂直。过程1：磁场磁感应强度为，线框以角速度绕其中心轴匀速转动，电动势有效值为。过程2：线框固定不动，磁感应强度随时间均匀增大，电动势有效值为。已知E1=E2，则过程2中磁感应强度变化率为（     ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】线框绕轴匀速转动，产生正弦式交变感应电动势。单匝线框的电动势最大值为 正弦交流电有效值 线框固定，磁感应强度均匀变化，根据法拉第电磁感应定律，感应电动势大小恒定，恒定电动势的有效值等于其本身大小，因此 根据代入数据得 故选C。 考点四　理想变压器的原理及应用 1.理想变压器的构造和原理 (1)构造:如图所示,变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。与交流电源连接的线圈叫原线圈,也叫初级线圈; 与负载连接的线圈叫副线圈,也叫次级线圈。 (2)原理:利用电磁感应的互感现象。 2.理想变压器的基本关系 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,且输出功率P出决定输入功率P入 电压 关系 原、副线圈的电压比等于匝数比,=,与副线圈的个数无关,且U1决定U2 电流 关系 只有一个副线圈时,=,且I2决定I1 频率 关系 f1=f2,变压器不改变交变电流的频率 3.几种“特殊”的变压器 (1)含有多个副线圈的变压器 计算具有两个或两个以上副线圈的变压器问题时,需注意三个关系: 电压关系:===…=或U1∶U2∶U3∶…∶Un=n1∶n2∶n3∶…∶nn 功率关系:P1=P2+P3+…+Pn或U1I1=U2I2+U3I3+…+UnIn 电流关系:n1I1=n2I2+n3I3+…+nnIn (2)自耦变压器 自耦变压器(又称调压器),它只有一个线圈,其中的一部分作为另一个线圈,当交流电源接不同的端点时,它可以升压也可以降压,变压器的基本关系对自耦变压器均适用,如图所示。 (3)互感器 电压互感器 电流互感器 原线圈并联在高压电路中,副线圈接电压表;为了安全,外壳和副线圈应接地 原线圈串联在被测电路中,副线圈接电流表;为了安全,外壳和副线圈应接地 将高电压变为低电压,n1>n2,U1>U2,通过测量低电压U2,计算出高压电路的电压U1 将大电流变成小电流,n1<n2,I1>I2,通过测量小电流I2,计算出被测电路中的大电流I1 7．（25-26高二下·广东汕尾·期末）如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比，电阻，电流表和电压表均为理想电表。若原线圈输入如图乙所示的正弦交流电，则下列说法正确的是（     ） A．电压表的示数为 B．电流表的示数为 C．电阻在内消耗的电能为 D．输入电压的表达式 【答案】C 【详解】A．从图乙可得，原线圈输入电压的最大值 有效值为 根据理想变压器电压与线圈匝数之比的关系有 解得副线圈电压 电压表测量副线圈电压有效值，示数为5 V，故A错误； B．副线圈电流为 根据理想变压器电流与线圈匝数之比的关系有 代入数据解得 电流表测量原线圈电流，示数为0.5 A，故B错误； C．电阻1 s内消耗的电能为，故C正确； D．由图可知周期为0.02s，输入电压的瞬时表达式为，故D错误。 故选C。 8．（25-26高二下·江西抚州·期末）如图甲所示，一理想变压器原、副线圈匝数之比为10:1，其原线圈两端接入如图乙所示的正弦交流电，电源的内阻为r，副线圈通过电流表与负载电阻R相连。若交流电压表和交流电流表都是理想电表，电压表的读数为20V，则下列说法正确的是（　　） A．r:R=1:10 B．r:R=10:1 C．原线圈输入的正弦交流电的频率是100Hz D．增大负载电阻R，变压器的输出功率增大 【答案】B 【详解】AB．根据原副线圈电压与匝数的关系 可得 所以原线圈回路 根据原副线圈电流与匝数的关系可得 联立解得，故A错误，B正确； C．由图乙得，电源的频率 副线圈的频率不变，故C错误； D．增大负载电阻R，根据等效电路，等效电阻为 当外电阻为r=10R时变压器的输出功率最大，此时外电阻大于等效电源内阻r，根据电源输出功率特性可知，增大负载电阻R时输出功率变小，故D错误。 故选B。 考点五　理想变压器的动态分析 角度　匝数比不变,负载变化 如图所示,匝数比不变,负载变化的情况的分析思路: (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。 9．（25-26高二下·河南洛阳·期末）随着科技发展，用电量也日趋增加。风力发电绿色环保，截至2026年5月，我国风电装机6.4亿千瓦，成为发电主流之一。某实验小组模拟风力发电厂输电网络供电的装置如图，发电机线圈面积、匝数匝，处于磁感应强度大小为的匀强磁场中，线圈绕垂直磁场的水平轴匀速转动，转速，理想变压器原、副线圈的匝数之比，电阻，为可变电阻，其他电阻均不计。下列说法正确的是（     ） A．当时，变压器有最大输出功率 B．阻值从零开始增大时，电流表的示数先增大后减小 C．当发电机电动势为零时，穿过发电机中线圈的磁通量也为零 D．若线圈经过中性面时开始计时，发电机电动势瞬时值表达式为 【答案】A 【详解】A．根据等效电阻的原理，将理想变压器及副线圈负载等效到原线圈两端，等效电阻公式为 副线圈总电阻为 在原线圈一侧，等效为电动势为的交流电源与内阻以及等效电阻串联，当等效电阻时，等效负载获得最大的输入功率，即变压器有最大输出功率，解得此时，故A正确； B．当阻值从零开始增大时，副线圈的总电阻增大，原线圈电路的等效电阻随之持续增大，由闭合电路欧姆定律，原线圈回路中的总电流为 因为持续增大，所以原线圈中的电流持续减小，即电流表的示数持续减小，故B错误； C．当发电机电动势为零时，线圈处于中性面位置，此时穿过发电机线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，故C错误； D．线圈转动的角速度为 发电机产生感应电动势的最大值为 若线圈经过中性面开始计时，发电机电动势的瞬时值表达式应为，故D错误。 故选A。 10．（25-26高二下·广东·期末）图甲是副线圈接有灯泡和理想交流电表的理想变压器，图乙是原线圈两端电压随时间变化的图像，已知变压器原、副线圈匝数比为，灯泡电阻恒为，则下列说法正确的是（     ） A．时，电压表示数为 B．变压器原线圈电流有效值为 C．当更换电阻阻值比大的灯泡时，副线圈的输出电压将减小 D．当更换电阻阻值比小的灯泡时，原线圈的输入功率将增大 【答案】D 【详解】A．由图乙可知，原线圈两端电压的最大值为则有效值为 已知变压器原、副线圈匝数比为10:1，根据 解得副线圈两端电压的有效值，交流电压表示数为副线圈两端电压的有效值，故t=0.01s时，电压表V示数为2V，故A错误； B．灯泡电阻恒为，副线圈电流有效值 根据 解得变压器原线圈电流有效值为，故B错误； C．更换电阻阻值比大的灯泡时，原线圈两端电压不变，变压器原、副线圈匝数比不变，副线圈的输出电压不变，故C错误； D．更换电阻阻值比小的灯泡时，根据可得副线圈的输出功率将增大， 根据，可得原线圈的输入功率将增大，故D正确。 故选D。 考点六　电能的输送 1.理清三个回路(如图) (1)在电源回路中,P发电机=U1I1=P1。 (2)在输送回路中,I2=I线=I3,U2=ΔU+U3, ΔU=I2R线,ΔP=R线。 (3)在用户回路中,P4=U4I4=P用户。 2.抓住两组关联式 (1)理想的升压变压器联系着电源回路和输送回路,由变压器原理可得: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输送回路和用户回路,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.掌握守恒观念 功率关系:P2=ΔP+P3,其中ΔP=ΔU·I线=P损=R线==P1-P4。 4.降低输电线路功率损失的途径 要减少输电线路上的功率损失P损,由公式P损=R线知,必须减小输电线电阻R线或减小输电电流I线。 (1)从R=ρ看,要减小电阻,在输电距离一定的情况下,可以增大导线的横截面积,但过粗的导线会耗费太多的金属材料,同时也给铺设线路带来困难;还可以选用电阻率较小的导体。 (2)从公式P=UI来看,在保证功率不改变的情况下,要减小输送电流就必须提高输电电压。 11．（25-26高二下·贵州安顺·期末）在如图所示的输电线路中，交流发电机的输出电压一定，两变压器均为理想变压器，左侧升压变压器的原、副线圈匝数分别为、，右侧降压变压器的原、副线圈匝数分别为、，两变压器间输电线路总电阻为。假设用户两端电压为，每位用户的电阻为，目前有2个用户接入，下列说法正确的是（　　） A．两端电压为 B．仅增加用户数，用户端的电压增大 C．线路上损耗的功率为 D．仅增加，r消耗的电功率将减小 【答案】C 【详解】A．右侧变压器副线圈电流，输电线电流 输电线路电阻的电压为 解得r 两端电压，故A错误； B．仅增加用户数，用户总电阻减小，降压变压器及用户的等效总电阻减小，而升压变压器副线圈电压不变，则经过输电线的电流增大，r的分压增大，则降压变压器原线圈分压减小，用户端的电压减小，故B错误； C．两个用户并联，总电阻，降压副边总电流； 根据理想变压器电流比 可得输电线电流； 线路损耗功率，故C正确； D．仅增加，升压变压器副边电压，（发电机输出电压）不变，故增大； 用户总电阻不变，等效到输电线侧的总电阻不变，因此输电线电流，随增大而增大，消耗的功率增大，故D错误。 故选C 。 12．（25-26高二下·四川达州·期末）下图是某实验小组模拟风力发电厂输电网络供电的示意图。风力发电站利用发电机产生正弦式交变电流，发电机输出电压稳定。输电系统由理想升压变压器（原线圈匝数n1、副线圈匝数n2）、输电线、理想降压变压器组成，输电线总电阻等效为定值电阻r。用户端仅接入一个定值电阻R时，输电线电阻r上损耗的功率为P。不计其余电阻，则（     ） A．仅在用户端并联电阻，输电线上损耗功率变小 B．仅使输电电阻r加倍，r损耗功率变为4P C．仅增大升压变压器副线圈匝数n2，输电电流增大，用户端的电压增大 D．若使发电机转子角速度加倍，r损耗功率变为2P 【答案】C 【详解】设发电机输出电压为，升压变压器输出电压为，输电线上的电流为，降压变压器输入电压为，降压变压器输出电压为。设降压变压器及其负载对输电回路构成的等效电阻为。 A．仅在用户端并联电阻，会导致用户端的总负载电阻减小，这使得降压变压器整体的等效电阻减小。由于发电机输出电压和升压变压器匝数比不变，所以输电电压不变。 输电回路的总电阻减小，根据欧姆定律可知，输电电流将增大。 由公式可知，输电线上损耗的功率变大，故A错误； B．输电线上的电流为，初态时输电线损耗功率为 若仅使输电电阻加倍变为，由于分母变大，新的输电电流必然小于原电流。因此新的损耗功率，显然不可能恰好变为，故B错误； C．仅增大升压变压器副线圈匝数，根据变压器电压比可知，输电电压增大；根据，输电电流增大。 对于降压变压器的输入电压，根据分压原理可得，由于各部分电阻阻值不变而增大，所以必然增大。 又因为，所以用户端的电压也会随之增大，故C正确； D．若使发电机转子角速度加倍，根据交流发电机产生电动势的最大值公式，发电机输出电动势的最大值变为原来的2倍，输出电压的有效值也随之变为原来的2倍。 根据变压器电压比，升压变压器输出电压变为原来的2倍。因回路等效总电阻不变，故输电电流变为原来的2倍。 由可知，输电线上的损耗功率将变为原来的倍，即，故D错误。 故选C。 限时训练 一、单选题 1．（25-26高二下·广东深圳·期末）如图所示为远距离交流输电的简化电路图。发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1。在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为I2。则下列说法正确的是（     ） A．发电厂的输出功率为 B．输电线路上损失的电功率为 C．用户端的电压为 D．变压器原、副线圈的匝数比是 【答案】C 【详解】A．发电厂的输出功率为 ，故A错误； B．输电线损失的电压 输电线路上损失的电功率为，故B错误； C．对于理想变压器，输入功率等于输出功率，即 可得用户端的电压 ，故C正确； D．理想变压器原副线圈电流与匝数成反比，则 因此变压器原、副线圈的匝数比，故D错误。 故选C。 2．（25-26高二下·云南·阶段检测）如图所示，在一条河流上建立的小型水电站，发电机的输出功率为100 kW，发电机的输出电压为400 V，升压变压器的原、副线圈的匝数比，发电机通过远距离输电线将电能输送到用户，用户需要的电压为，允许输电线上损失的功率为发电机输出功率的，所用的变压器都是理想变压器，不计发电机的发电损耗，下列说法正确的是（     ） A．远距离输电线的电流为 B．远距离输电线的电阻为 C．降压变压器原、副线圈的匝数比为45：1 D．降压变压器原、副线圈的匝数比为90：1 【答案】C 【详解】A．发电机的输出功率为，所以 由于 解得远距离输电线的电流为，选项A错误； B．由于输电线上损失的功率为发电机输出功率的，即 由，所以输电线上的电阻为，选项B错误； CD．由和 解得，又 故降压变压器初级电压，， 可得，选项C正确、D错误。 故选C。 3．（25-26高二下·天津·期末）如图所示，理想变压器原线圈输入电压，电压表、电流表均为理想电表。下列判断正确的是（     ） A．原线圈输入电压有效值为200V，频率为100Hz B．S打到a处，当变阻器的滑片向下滑动时，电流表示数减小，示数增大 C．S打到a处，当变阻器的滑片向下滑动时，原线圈的输入功率减小 D．若变阻器的滑片不动，S由a打到b，电压表和电流表的示数都减小 【答案】D 【详解】A．根据题干的输入电压表达式，电压的最大值为，所以电压有效值为 频率为，故A错误； BC．S打到a处，当变阻器的滑片向下滑动时，接入电路的阻值减小，根据理想变压器的比例关系 以及欧姆定律 在电压不变的情况下，副线圈的电流大小增大，原线圈的电流会等比例增大，两个电流表的示数都增加，根据功率的表达式 原线圈的输入功率也会增大，故BC错误； D．若变阻器的滑片不动，S由a打到b，副线圈的匝数减小，根据比例关系，副线圈的电压会减小，即电压表的示数会减小；根据欧姆定律可知副线圈的电流会减小，所以原线圈的电流会等比例减小，即电流表的示数减小，故D正确。 故选D。 4．（25-26高二下·北京东城·期末）如图1所示，阻值为0.5 Ω的圆形线圈处在交变磁场中，与理想变压器的原线圈相连，阻值为10 Ω的电阻R与变压器的副线圈相连，流过R的电流i随时间t变化的关系如图2所示。已知变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=1∶10，不计其他导线的电阻，下列说法正确的是（     ） A．图1中电压表的示数为 B．圆形线圈中感应电动势的峰值为1.8 V C．电路的总功率为5.4 W D．圆形线圈中电流方向每秒钟变化50次 【答案】C 【详解】A．图2显示副线圈的电流的有效值为， 可得副线圈电压为 根据电压关系可得变压器原线圈电压为 可得图1中电压表的示数为，故A错误； C．根据可得原线圈电流为，圆形线圈内阻的功率为 变压器功率为 可得电路的总功率为，故C正确； B． 圆形线圈中感应电动势的有效值 可得圆形线圈中感应电动势的峰值为，故B错误； D．图2显示电流周期为，可得频率为 可得圆形线圈中电流方向每秒钟变化次，故D错误， 故选C。 5．（25-26高二下·北京昌平·期末）如图所示，线圈ABCD沿逆时针方向（垂直于纸面向里看）在匀强磁场中绕垂直磁感线的轴匀速转动，t=0时刻线圈平面与磁场平行。已知线圈的匝数为N，面积为S，角速度为，匀强磁场的磁感应强度大小为B。下列说法正确的是（     ） A．t=0时，通过线圈的磁通量为0，感应电动势为0 B．t=0时，感应电流方向为 C．t=0时，通过线圈的磁通量的变化率最大 D．从图示位置开始计时，电动势瞬时值表达式为 【答案】C 【详解】AC．线圈平面与磁场平行，穿过线圈的磁通量为0，但磁通量变化率最大，感应电动势最大，故A错误，C正确； B．向下切割磁场，根据右手定则可得，感应电流从；向上切割磁场，根据右手定则可得，感应电流从，两者方向一致，叠加后感应电流方向为，故B错误； D．从图示位置开始计时，电动势瞬时值表达式为，故D错误。 故选C。 6．（25-26高二下·河北·期末）一交流发电机的简化电路如图所示，边长为L、匝数为N的正方形线框abcd，处于磁感应强度大小为B、水平向右的匀强磁场中，线框以角速度ω绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动，滑动变阻器接入电路的阻值为R，线框的电阻为r，其他电阻不计，电压表、电流表均为理想交流电表。下列说法中正确的是（　　） A．在图示时刻，线圈产生的电动势最小 B．电压表示数为 C．将滑动变阻器的滑片P适当上移，电压表示数变大 D．将滑动变阻器的滑片P适当上移，电流表示数变小 【答案】B 【详解】A．图示位置线框平面与磁场平行（垂直中性面），此时穿过线框的磁通量为0，但磁通量变化率最大，则感应电动势最大，故A错误； BCD．线框转动产生的感应电动势最大值 正弦交流电的电动势有效值 因电压表测量的是滑动变阻器两端电压，则电压表示数 又根据闭合电路欧姆定律，电流表示数 将滑动变阻器的滑片P适当上移，变小，可知电流变大，即电流表示数变大，线圈内电压变大，可知外电压变小，即电压表示数变小，故CD错误、B正确。 故选B。 7．（25-26高二上·河北邢台·期末）下图是交流发电机的示意图，装置中两磁极间产生的磁场可近似为匀强磁场，匝数N=100的线圈总电阻，外电路电阻为，若发电机产生交流电的电动势表达式为（V），下列说法正确的是（　　） A．时线圈可能位于图乙位置 B．线圈磁通量的最大值为 C．时通过外电阻R的电流大小为11 A D．若在EF间连接一个理想电压表，则时电压表示数为176 V 【答案】D 【详解】A．由，时线圈感应电动势大小为0，此时线圈可能位于图甲或者丙位置，A错误。 B．由电动势表达式知（V）、， 解得磁通量最大值，B错误。 C．当时通过外电阻R的电流大小，C错误。 D．若在EF间连接一个理想电压表，则时电压表示数，D正确。 故选D。 8．（25-26高二下·云南昆明·期末）位于昆明市寻甸回族彝族自治县的大唐巨龙梁风电场扩建项目，是我国单机容量最大的高原山地风电项目，2026年6月19日首批机组顺利并网发电。风力发电是通过风车叶片带动磁极绕固定的线圈旋转，在线圈中产生电流。两磁极间的磁场视为匀强磁场，磁极匀速转动的某瞬间，磁场方向恰与线圈平面平行，如图所示，此时（     ） A．线圈中电流为零 B．线圈中磁通量最大 C．线圈中电流方向发生改变 D．电流的方向由指向 【答案】D 【详解】AB．当磁场方向与线圈平面平行时，穿过线圈的磁通量为，此时线圈边垂直切割磁感线，感应电动势和感应电流最大，故AB错误； C．线圈中电流方向仅在磁场与线圈平面垂直时发生改变，此时磁场与线圈平面平行，电流方向不改变，故C错误； D．磁场方向由N指向S，水平向右，磁极按图示方向旋转，线圈固定，用右手定则可判断：ab边中感应电流方向由a指向b，故D正确。 故选D。 二、实验题 9．（25-26高二下·贵州安顺·期末）王同学用下图中可拆变压器做“探究变压器线圈两端电压与匝数的关系”的实验。 1.80 2.80 3.80 4.80 3.99 6.01 8.02 10.03 (1)某次实验中，王同学所用变压器的两组线圈匝数分别为100匝和200匝，测量的数据如上表所示：则可判断原线圈所接的匝数为_____匝（填“100”或“200”）。 (2)王同学将原线圈接在交流电源上，将副线圈接在电压传感器（可视为理想电压表）上，观察副线圈电压随时间变化的图像。如图甲王同学进行了一项操作使的图像从图a变成图b，该操作可能是_____。 A．增加了交流电源的频率 B．摆正并拧紧了松动的铁芯 C．减少了副线圈的匝数 D．增加了原线圈的匝数 (3)图乙中变压器为理想变压器，若原、副线圈的匝数分别为、，在交流电源的电压有效值和电阻确定的情况下，调节可变电阻，当_____时，可获得最大功率。 【答案】(1)200 (2)B (3) 【详解】（1）理想变压器电压比等于匝数比公式为 观察表格中多组数据可知，的比值大约在之间，即接近 实验中的变压器并不是理想的，存在空载损耗（铁损）和负载损耗（铜损），故对应原线圈的电压值，结合可知原线圈匝数多，副线圈匝数少，因此原线圈所接的匝数为匝。 （2）由图可知，图的电压峰值较小且波形略微畸变，图的电压峰值变大且波形变得非常规则的正弦波。 A．从横轴上的刻度来看，前后两个图的周期没有变化，因此频率没变，故A错误； B．若变压器的铁芯没有闭合（松动），会产生严重的漏磁现象，导致副线圈电压偏低且波形畸变；拧紧铁芯后，漏磁减少，磁通量几乎全部集中在铁芯中，从而使得副线圈感应电压升高且波形变好，故B正确； C．减少副线圈匝数，会使副线圈电压降低，不符合图像变化，故C错误； D．增加原线圈匝数，同样会使副线圈电压降低，不符合图像变化，故D错误。 故选B。 （3）设变压器原、副线圈的电压和电流分别为、、、 根据理想变压器规律：， 在原线圈回路中，根据闭合电路欧姆定律有： 将和代入上式得 等式两边同乘得： 这种形式相当于一个等效电源：等效电动势，等效内阻 根据闭合电路功率极值定理，当外电阻等于电源内阻时，电源输出功率最大 因此，当时，电阻可获得最大功率。 10．（25-26高二下·广东汕尾·期末）请完成下列实验设计和分析。 (1)用图甲所示的可拆变压器探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系，实验中应选用______（选填“直流”或“低压交流”）电源。某次实验选取了匝数匝和匝的线圈，测量结果如表1所示，根据测量数据可判断连接电源的是_______（选填“”或“”）线圈。 表1 1.80 2.80 3.80 4.00 6.01 8.02 (2)如图乙所示，通过观察磁体插拔螺线管时电流计指针的偏转现象，某实验小组猜想“磁极朝向”和“磁体运动方向”是影响感应电流方向的两个因素，两因素可组成四种不同的实验操作方案，由此设计如表2所示的实验记录表格。表格中未写明的操作①应为____________；操作②应为____________。由于我们看不见感应电流的方向，因此实验前需要探究所用电流计_______方向与通入电流方向的关系。 表2 操作方案 N极朝下插入线圈 ① ② S极朝下从线圈中拔出 感应电流方向 【答案】(1) 低压交流 (2) N极朝下（或S极朝上）从线圈中拔出 S极朝下（或N极朝上）插入线圈 指针偏转 【详解】（1）[1]变压器的工作原理是互感现象，只有通入交流电才能产生变化的磁通量，使副线圈感应出电压，且实验为了安全需选用低压交流电源； [2] 实际变压器存在漏磁、能量损耗，副线圈电压会小于理想变压器的理论值（理想满足）。已知 分析数据：若接电源（原线圈），副线圈​的电压理论值为，实际​分别为1.80<2.00、2.80<3.005、3.80<4.01，符合“副线圈电压小于理论值”的规律，因此接电源的是。 （2）[1][2]实验的两个影响因素是磁极朝向和运动方向，共需要4种组合：N极朝下插入、N极朝下拔出、S极朝下插入、S极朝下拔出。表格已有第一个操作“N极朝下插入”、第四个操作“S极朝下拔出”，因此①N极朝下（或S极朝上）从线圈中拔出，②S极朝下（或N极朝上）插入线圈。 [3] 实验中无法直接观察感应电流方向，需要通过电流计指针偏转判断电流方向，因此实验前需要先探究电流计指针偏转方向与通入电流方向的关系。 学科网（北京）股份有限公司 $