(五年高考真题)2016届高考物理专题十一交变电流(全国通用)讲解资料
【5年高考3年模拟】2016届高考物理一轮复习 专题十一 交变电流讲义(pdf)
Ａ． 电压表 Ｖ １ 示数增大
Ｃ． 该变压器起升压作用
Ｂ． 电压表 Ｖ ２ 、Ｖ ３ 示数均增大
２． 答案 Ｄ 变压器输入电压不变， 原、 副线圈的匝数比不变， （ ） 故原、副线圈两端的电压不变， 即电压表 Ｖ １ 、Ｖ ２ 示数不变， 选 项 Ａ、Ｂ 均错误；Ｉ １ 、Ｉ ２ 增加， 则副线圈电路中总电阻减小， 故变 Ｉ １ ｎ １ ＝ Ｉ ２ ｎ ２ ，调节滑动变阻器后 Ｉ １ ′ｎ １ ＝ Ｉ ２ ′ｎ ２ ，联立得 （ Ｉ １ ′－ Ｉ １ ） ｎ １ ＝ （ Ｉ ２ ′ － Ｉ ２ ） ｎ ２ ，即 Δ Ｉ １ ｎ １ ＝ Δ Ｉ ２ ｎ ２ ， ｎ１ ｎ２ ＝ 阻器滑片应沿 ｃ➝ｄ 方向滑动，选项 Ｄ 正确；由原线圈的输入功 率等于副线 圈 的 输 出 功 率 Ｐ 入 ＝ Ｐ 出 知， 调 节 滑 动 变 阻 器 前 ΔＩ ２ ０． ８ ＝ ＝ ４，故该变压器起降 ΔＩ １ ０． ２
计算，涉及知识有交流电有效值、 电能和单位换算， 将有效值 的计算巧妙地隐含在题目中。 该题难度不大， 但属易错题， 有 ７． （ ２０１１ 安徽理综， １９， ６ 分 ） 如图所示的 应强度为 Ｂ。 电阻为 Ｒ、 半径为 Ｌ、 圆心 于磁场边界 ） 。 则线框内产生的感应电 流的有效值为 ＢＬ ２ ω Ａ． ２Ｒ Ｃ． ２ ＢＬ ２ ω Ｂ． ２Ｒ 面的 Ｏ 轴以角速度 ω 匀速转动 （ Ｏ 轴位 角为 ４５° 的扇形闭合导线框绕垂直于纸 区域内有垂直于纸面的匀强磁场， 磁感 很好的区分度。
１． （ ２０１５ 课标Ⅰ，１６，６ 分 ） 一理想变压器的原、 副线圈的匝数比 副线圈回路中电阻两端的电压为 Ｕ， 原、 副线圈回路中电阻消 （ ） 线圈一侧接在电压为 ２２０ Ｖ 的正弦交流电源上，如图所示。 设 为 ３ ∶ １， 在原、 副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻， 原 Ａ．（ ｎ１ Ｕ２ ｍ ） ｎ ２ ４ｒ ｎ１ ｎ２ ） ２（ Ｂ．（ Ｐ ２ ） ｒ Ｕｍ ｎ２ Ｕ２ ｍ ） ｎ １ ４ｒ ｎ２ ｎ１ ） ２（ Ｕｍ ２
高中物理交变电流——知识点总结及五年真题详解
交变电流、电磁学第一部分（理论知识点、重点）一、知识网络二、重、难点知识归纳1．交变电流产生(产生: 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动而产生的描 述瞬时值:I=I m sin ωt 峰值:I m = nsB ω/R有效值:2/m I I = 周期和频率的关系:T=1/f 图像：正弦曲线电感对交变电流的作用：通直流、阻交流，通低频、阻高频应用交变电流电容对交变电流的作用：通交流、阻直流，通高频、阻低频变压器 变流比：电能的输送原理：电磁感应变压比：U 1/U 2=n 1/n 2 只有一个副线圈：I 1/I 2=n 2/n 1有多个副线圈：I 1n 1= I 2n 2= I 3n 3=……功率损失：线损R ）UP （P 2= 电压损失：线损R UPU =远距离输电方式：高压输电交流。
如图（b ）所示。
而（a ）、(d)为直流其中（a ）为恒定电流。
（二）、正弦交流的产生及变化规律。
(1)、产生：当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生的交流是随时间按正弦规律变化的。
即正弦交流。
(2)、中性面：匀速旋转的线圈，位于跟磁感线垂直的平面叫做中性面。
这一位置穿过线圈的磁通量最大，但切割边都未切割磁感线，或者说这时线圈的磁通量变化率为零，线圈中无感应电动势。
(3)、规律：从中性面开始计时，则e=NBS ωsin ωt 。
用εm 表示峰值NBS ω则e=εm sinωt 在纯电阻电路中,电流I=RR e mε=sin ωt=I m sin ωt ，电压u=U m sin ωt 。
2、表征交变电流大小物理量(1)瞬时值：对应某一时刻的交流的值 用小写字母x 表示，e i u (2)峰值：即最大的瞬时值。
大写字母表示，U m Ｉm εm εm = nsB ω Ｉm =εm / R注意：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动时，所产生感应电动势的峰值为εm =NBS ω，即仅由匝数N ，线圈面积S ，磁感强度B 和角速度ω四个量决定。
2016年高考物理真题专题汇编 专题M：交变电流(含解析)
M 交变电流M1 交变电流的产生及描述1．L2 M1[2016·全国卷Ⅲ] 如图所示，M 为半圆形导线框，圆心为O M ；N 是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为O N ；两导线框在同一竖直面(纸面)内；两圆弧半径相等；过直线O M O N 的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面．现使线框M 、N 在t ＝0时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面、且过O M 和O N 的轴，以相同的周期T 逆时针匀速转动，则( )图1-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TC ．在t ＝T 8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BC [解析] 设导线圈半径为l ，角速度为ω，两导线框切割磁感线的等效长度始终等于圆弧半径，因此在产生感应电动势时其瞬时感应电动势大小始终为E ＝12B ωl 2，但进磁场和出磁场时电流方向相反，所以线框中应该产生方波交流式电，如图所示，A 错误；由T ＝2πω可知，两导线框中感应电流的周期相同，均为T ，B 正确；在t ＝T 8时，两导线框均在切割磁感线，故两导线框中产生的感应电动势均为12B ωl 2，C 正确；对于线框M ，有E 2R ·T 2＋E 2R ·T 2＝U 2有M R ·T ，解得U 有M ＝E ；对于线框N ，有E 2R ·T 4＋0＋E 2R ·T 4＋0＝U 2有N R·T ，解得U 有N ＝22E ，故两导线框中感应电流的有效值并不相等，D 错误．M2 变压器 远距离输电2．M2[2016·全国卷Ⅰ] 一含有理想变压器的电路如图1-所示，图中电阻R 1、R 2和R 3的阻值分别为3Ω、1 Ω 和4 ΩU 为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定．当开关S 断开时，电流表的示数为I ；当S 闭合时，电流表的示数为4I .该变压器原、副线圈匝数比为( )图1-A ．2B ．3C ．4D ．5[解析] B 开关断开时，原、副线圈的电流比I I 2＝n 2n 1，通过R 2的电流I 2＝In 1n 2，副线圈的输出电压U 2＝I 2(R 2＋R 3)＝5In 1n 2，由U 1U 2＝n 1n 2可得原线圈两端的电压U 1＝5I ⎝⎛⎭⎫n 1n 22，则U ＝U 1＋IR 1＝5I ⎝⎛⎭⎫n 1n 22＋3I ；开关闭合时，原、副线圈的电流比4I I ′2＝n 2n 1，通过R 2的电流I ′2＝4In 1n 2，副线圈的输出电压U ′2＝I ′2R 2＝4In 1n 2，由U ′1U ′2＝n 1n 2可得原线圈两端的电压U ′1＝4I ⎝⎛⎭⎫n 1n 22，则U ＝U ′1＋4IR 1＝4I ⎝⎛⎭⎫n 1n 22＋12I ，解得n 1n 2＝3，选项B 正确． 3．M2[2016·全国卷Ⅲ] 如图1-所示，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a 和b.当输入电压U 为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光．下列说法正确的是( )图1-A ．原、副线圈匝数比为9∶1B ．原、副线圈匝数比为1∶9C ．此时a 和b 的电功率之比为9∶1D ．此时a 和b 的电功率之比为1∶9．AD [解析] 设灯泡的额定电压为U 0，则输入电压U ＝10U 0，由于两灯泡均正常发光，故原线圈两端的电压U 1＝U －U 0＝9U 0，副线圈两端的电压U 2＝U 0，所以原、副线圈的匝数比n 1∶n 2＝U 1∶U 2＝9∶1，A 正确，B 错误；原、副线圈的电流之比I 1∶I 2＝n 2∶n 1＝1∶9，由电功率P ＝UI 可知，a 和b 的电功率之比为1∶9，C 错误，D 正确．4．M2 J3[2016·天津卷] 如图1-所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表．下列说法正确的是( )图1-A ．当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，R 1消耗的功率变大B ．当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，电压表V 示数变大C ．当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，电流表A 1示数变大D ．若闭合开关S ，则电流表A 1示数变大，A 2示数变大B [解析] 滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，总电阻也变大，而副线圈两端的电压没有变化，所以干路中的电流减小，R 1消耗的功率变小，A 错误；干路中的电流变小，R 1两端的电压变小，并联电路的电压变大，即电压表V 示数变大，B 正确；由于变压器副线圈干路中的电流变小，所以原线圈中的电流变小，即电流表A 1的示数变小，C 错误；闭合开关S 后，并联电路的阻值变小，总电阻也变小，干路中的电流变大，R 1两端的电压变大，并联电路的电压变小，通过R 2的电流变小，即电流表A 2示数变小，因变压器的功率变大，故电流表A 1示数变大，D 错误．5．M2[2016·江苏卷] 一自耦变压器如图1-所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a 、b 间作为原线圈．通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c 、d 间作为副线圈．在a 、b 间输入电压为U 1的交变电流时，c 、d 间的输出电压为U 2，在将滑动触头从M 点顺时针旋转到N 点的过程中( )图1-A ．U 2>U 1，U 2降低B ．U 2>U 1，U 2升高C ．U 2<U 1，U 2降低D ．U 2<U 1，U 2升高C [解析] 根据变压器原、副线圈两端电压和原、副线圈匝数的关系式有U 1U 2＝n 1n 2，这里n 2< n 1，所以U 2 <U 1.在将滑动触头从M 点顺时针旋转到N 点的过程中，n 2变小，n 1不变，而原线圈两端电压U 1也不变，因此U 2降低，选项C 正确．6．M2、J2[2016·四川卷] 如图1-所示，接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L 供电，如果将原、副线圈减少相同匝数，其他条件不变，则( )图1-A ．小灯泡变亮B ．小灯泡变暗C ．原、副线圈两端电压的比值不变D ．通过原、副线圈电流的比值不变B [解析] 由变压器相关知识得：U 1U 2＝n 1n 2，原、副线圈减去相同的匝数n 后：U 1U ′2＝n ′1n ′2＝n 1－n n 2－n ，n 1n 2－n ′1n ′2＝－n （n 1－n 2）n 2（n 2－n ）<0，则说明变压器原、副线圈的匝数比变大，则可得出C 、D 错误．由于原线圈电压恒定不变，则副线圈电压减小，小灯泡实际功率减小，小灯泡变暗，A 错误，B 正确．。
2016高考物理总复习高考热点探究11交变电流传感器课件
2 (2) 5 A
4 (3)3
试题分析 高考对本部分内容要求不是很高，难度中等或偏下，大部 分省市考查形式为选择题、填空题，江苏省物理单科2011年的 考查为计算题，难度中等． 命题特征 1．以正弦式交变电流的图象为背景考查有效值、最大值 等问题． 2．考查理想变压器的规律应用及U、I、P及f的特点．
ωa，故可
知Eb＝23×152V＝ 102V，所以选项D错误．
2．(2014·海南卷)理想变压器上接有三个完全相同的灯
泡，其中一个与该变压器的原线圈串联后接入交流电源，另外
两个并联后接在副线圈两端，已知三个灯泡均正常发光．该变
压器原、副线圈的匝数之比为( )
A．1∶2
B．2∶1
C．2∶3
D．3∶2
【答案】B
【解析】三个灯泡都相同，并且都正常发光，可知三个
灯泡此时的电流都相同，即原线圈中的电流是副线圈中电流
的一半，由
I1 I2
＝
n2 n1
和I1＝
1 2
I2可知，该变压器原副线的匝数之比
为2∶1，B正确．
二、交流电图象、变压器参与下的动态分析
3．(2014·新课标全国卷)如图3所示，一理想变压器原、 副线圈的匝数分别为n1、n2.原线圈通过一理想电流表 Ⓐ接正 弦交流电源，一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副 线圈的两端；假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷 大 ； 用 交 流 电 压 表 测 得 a 、 b 端 和 c 、 d 端 的 电 压 分 别 为 Uab 和 Ucd，则( )
级电流也减小，即电流表的读数减小，选项B正确，cd间的电
压由变压器的初级电压决定，与负载电阻R的大小无关，选项
C错误；若二级管短路则Ucd＝U2，则次级电流会加倍，则初
2016届高考物理专题十一交变电流(全国通用)
【大高考】（三年模拟精选）2016届高考物理专题十一交变电流（全国通用）A组基础训练选择题1．(2015·河北邢台检测)如图分别是直流电动机、摇绳发电、磁电式仪表和电磁轨道炮示意图，其中不是“因电而动”(即在安培力作用下运动)的是( )解析直流电动机、磁电式仪表和电磁轨道炮工作时都是“因电而动”，A、 C、D项错误；摇绳发电是人力使绳运动而产生感应电流,是“因动而电”现象，故B项正确．答案 B2．(2015·河北邢台一模)(多选)如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图乙中曲线a、b所示，则( )A．两次t＝0时刻线圈平面均与中性面垂直B．曲线a、b对应的线圈转速之比为3∶2C．曲线a表示的交变电动势频率为25 HzD．曲线b表示的交变电动势有效值为10 V解析 因t ＝0时，e ＝0,故在t ＝0时刻两线圈平面均与中性面平行，A 项错 误；由et 图象知：T a ＝4×10－2 s ，T b ＝6×10－2 s,则a 、b 对应的线圈转速之比为n a ∶n b ＝T b ∶T a ＝3∶2，B 项正确；a 的变化频率f a ＝1T a ＝25 Hz,C 项正 确；由E a ＝1522 V 和E m a E m b ＝E aE b＝ωa ωb ＝T b T a ＝32可知E b ＝5 2 V ，D 项错误．答案 BC3．(2015·广西三市毕业考试)如图所示，甲、乙两个交流电路中,电源的输出电压、 输出电流均相等．若理想变压器原、副线圈的匝数为n 1、n 2，则负载电阻R 1 与R 2的比值为( )A ．n 1∶n 2B ．n 2∶n 1C ．n 21∶n 22D ．n 22∶n 21解析 设电源的电压为U 1，则R 1消耗的功率P 1＝U 21R 1，根据电压与匝数成正 比得U 2＝n 2n 1U 1，则R 2消耗的功率P 2＝U 22R 2，因为P 1＝P 2，所以R 1R 2＝n 21n 22，故选 C .答案 C4．(2015·中原名校豫南九校一模)(多选)一理想变压器的原、副线圈匝数分别为 500 匝和100匝，现将原线圈接上交流电压，交流电压的瞬时值表达式u ＝ 2002sin(100πt )V ，副线圈接上理想交流电压表和定值电阻R ，如图所示．现 在A 、B 两点间接入不同的电子元件，则下列说法正确的是( )A ．若在A 、B 两点间串联一只电阻R ，则穿过副线圈的磁通量的最大变化率为0.4 2 Wb/s B ．若在A 、B 两点间接入理想二极管，则电压表的示数为40 VC ．若在A 、B 两点间接入一只电容器,只提高交流电的频率，则电压表的示 数增加D ．若在A 、B 两点间接入一只电感线圈,只提高交流电的频率，则电阻R 消耗的电功率增大解析 由变压规律得U 2m ＝n 2n 1U 1m ＝40 2 V ，由电磁感应定律得U 2m ＝ n 2⎝⎛⎭⎪⎫ΔΦΔt m解得⎝ ⎛⎭⎪⎫ΔΦΔt m＝0.4 2 Wb/s,A 项正确；若A 、B 间接入理想二极管， 根据交流电有效值的定义和二极管的单向导电性得U 22RT ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫U 2m 22R×T2，解得电 压表的示数为U 2＝20 2 V,B 项错误；若A 、B 间接入一电容器，只提高交流电的频率，电容器容抗减小，流经R 的电流增大，R两端电压增大，C 项 正确；若在A 、B 间接入一只电感线圈,只提交交流电的频率，感抗增大，流 经R 的电流减小，R 两端的电压减小，R 消耗的功率减小，D 项错误．答案 AC5．(2015·江西景德镇质检)(多选)如图，一理想变压器原线圈接正弦交变电源，副 线圈接有三盏相同的灯(不计灯丝电阻的变化)，灯上均标有(36 V ，6 W)字样， 此时L 1恰正常发光，图中两个电表均为理想电表,其中电流表显示读数为0.5 A ，下列说法正确的是( )A ．原、副线圈匝数之比为3︰1B ．变压器的输入功率为12 WC ．电压表的读数为18 VD ．若L 3突然断路，则L 1变暗，L 2变亮，输入功率减小解析 L 1恰正常发光,其电流为I 2＝636 A ＝16 A ，灯泡的电阻R ＝3626Ω＝216 Ω，电压表示数为U 并＝0.5IR ＝18 V ，故C 正确；根据变压器的输入功 率等于输出功率知P 1＝P 2＝U 2I 2＝(36＋18)×16 W ＝9 W ，而又P 1＝U 1I 1＝U 1×0.5，解得U 1＝18 V ，则原、副线圈匝数之比为n 1∶n 2＝18∶54＝1∶3，故A 、B错误；若L 3突然断路，负载电阻增大，电流I 2减小，则L 1变暗，L 1分压减 小，L 2分压增大，L 2变亮，输入功率P 1＝P 2＝U 2I 2减小，故D 正确．答案 CD6．(2014·东城区模拟)如图所示，理想变压器原线圈a 、b 两端接正弦交变电压u ， u ＝2202sin(100πt )V,原、副线圈的匝数比n 1∶n 2＝10∶1，电压表接在副线 圈c 、d 两端，输电线的等效电阻为R ,原来开关S 是断开的．则当S 闭合一段时间后( )A ．电压表示数不变，示数为22 VB ．电压表示数不变，示数为220 2 VC ．灯泡L 两端的电压将变大D ．电流表示数一定为0解析 当S 闭合一段时间后，电压表示数不变，由U 1U 2＝n 1n 2得U 2＝n 2n 1U 1＝110×220 V ＝22 V ，即电压表示数为22 V,选项A 正确，B 错误；S 闭合后有交流 电通过电容器和电流表，电流表示数不为零，D 错误；S 闭合后，电容器与 灯泡L 并联的电阻减小，由于U 2不变,所以灯泡L 两端的电压将变小，C 错 误．答案 A7．(2014·安徽安庆二模)一个匝数为100匝,电阻为0.5 Ω的闭合线圈处于某一 磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，从某时刻起穿过线圈的磁通量按图示规 律变化．则线圈中产生交变电流的有效值为( )A ．5 2 AB ．2 5 AC ．6 AD ．5 A解析 0～1 s 内线圈中产生的感应电动势E 1＝n ΔΦΔt＝100×0.01 V ＝1 V ， 1～1.2s 内线圈中产生的感应电动势E 2＝n ΔΦΔt ＝100×0.010.2V ＝5 V ，对一个定值电阻,在一个周期内产生的热量Q ＝Q 1＋Q 2＝120.5×1＋520.5×0.2 J ＝12 J, 根据交变电流有效值的定义Q＝I 2Rt ＝12 J 得：I ＝2 5 A ，故B 正确，A 、C 、 D 错误．答案 B8．(2014·贵州六校联考)(多选)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比．n 1∶ n 2＝10∶1；b 是原线圈的中心抽头，S 为单刀双掷开关，定值电阻R ＝10 Ω. 从某时刻开始在原线圈c 、d 两端加上如图乙所示的交变电压,则下列说法中正确的是( )A ．当S 与a 连接后，理想电流表的示数为2.2 AB ．当S 与a 连接后，t ＝0.01 s 时理想电流表示数为零C ．当S 由a 拨到b 后，原线圈的输入功率变为原来的4倍D ．当S 由a 拨到b 后，副线圈输出电压的频率变为25 Hz解析 S 与a 连接后，由U 1U 2＝n 1n 2，又知U 1＝22022V ＝220 V ，得U 2＝22 V ， 则理想电压表的示数为22 V,又知定值电阻R ＝10 Ω，可得理想电流表示数 为I ＝U 2R＝2.2 A ，故A 对、B 错；S 由a 拨到b 后，n 1∶n 2＝5∶1，则U 1∶U 2′＝5∶1，得U 2′＝2U 2，据P＝U 2R得功率变为原来的4倍，故C 对；输 出电压频率不变，仍为50 Hz ，故D 错．答案 AC9．(2013·广东深圳一模)(多选)一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交变 电动势e ＝2202sin(100πt )V ，那么( ) A ．该交变电流的频率是50 HzB ．当t ＝0时，线圈平面恰好位于中性面C ．当t ＝1100s 时，e 有最大值D ．该交变电流电动势的有效值为220 2 V解析 根据表达式知ω＝100π rad/s,交变电流的频率f ＝1T ＝ω2π＝50 Hz ，A正确；当t ＝0时，e ＝0，线圈处于中性面位置，B 正确；当t ＝1100s 时，e ＝0，C 错误；该交变电流电动势的有效值为E ＝E m2＝220 V ，D 错误．答案 ABB 组 能力提升选择题1．(2015·云南三大名校统考)将阻值为100 Ω的电阻丝绕成一个110匝的闭合矩 形线圈，让其在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，产生的感应电 动势如图乙所示．则可以判断( )A ．t ＝0时刻线圈应转到图甲所示的位置B ．该线圈的转速为100 πr/sC ．穿过线圈的磁通量的最大值为150π WbD ．线圈转一周所产生的电热为9.68 J解析 0时刻产生的电动势为零,线圈应处于中性面即线圈与磁场垂直，故A 错误；由图象可知T ＝0.02 s ，据T ＝2πω可得ω＝100π rad/s ，所以转速为n ＝ω2π＝50 r/s ，故B 错误;由E m ＝nBS ω可知BS ＝311110×100π Wb ＝9×10－3Wb ，故C 错误；由峰值可知，E＝0.707E m ＝220 V ，据焦耳定律可知线圈转 一周产生的热量Q ＝2202100×0.02 J ＝9.68 J ，故D 正确．答案 D2．(2015·贵州七校联考)如图甲所示电路,理想变压器原线圈输入电压如图乙所示， 副线圈电路中R 0为定值电阻,R 是滑动变阻器，C 为耐压值为22 V 的电容器， 所有电表均为理想电表．下列说法正确的是A ．副线圈两端电压的变化频率为0.5 HzB ．电流表的示数表示的是电流的瞬时值C ．滑动片P 向下移时，电流表A 1和A 2示数均增大D ．为保证电容器C 不被击穿，原、副线圈匝数比应小于10：1解析 由交变电压图象可知,原线圈输入电压最大值为311 V ，周期T ＝0.02 s ， 因此其有效值为220 V ，频率为50 Hz ，因为变压器不改变交变电压的频率， 故副线圈两端电压的变化频率为50 Hz,A 项错误；电流表的示数为交变电流的有效值，B 项错误；输入电压一定,变压器原、副线圈匝数比不变，由U 1U 2＝ n 2n 1知输出电压不变，滑片下移，副线圈电路总电阻减小,电流增大，故A 2示 数变大，由原、副线圈电流与匝数成反比，由I 1I 2＝n 1n 2可知A 1示数增大，C 项 正确；保证电容器不被击穿，输出电压最大值为22 V ，而输入电压最大值为 311 V ，故原、副线圈匝数比应大于10∶1，D 项错误．答案 C3．(2015·湖南永明三校联考)如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比n 1∶n 2 ＝4∶1，原线圈接图乙所示的正弦交流电，副线圈与理想电压表、热敏电阻 R T (阻值随温度的升高而减小)及报警器P 组成闭合电路，回路中电流增加到 一定值时报警器P 将发出警报声．则以下判断正确的是( )A ．变压器副线圈输出交流电的频率为50 HzB ．电压表的示数为9 VC ．R T 处温度升高到一定值时，报警器P 将会发出警报声D ．R T 处温度升高时，变压器的输入功率减小解析 由图乙知周期T ＝0.02 s ，得频率f ＝50 Hz ，故A 正确；原线圈电压 U 1＝36V ，匝数比n 1∶n 2＝4∶1,得副线圈电压为U 2＝9 V ，但电压表测的是 热敏电阻电压，其值小于9 V ，故B 错误；R T 处温度升高时，阻值减小，电 压U 2不变，电流增大，电铃报警，故C 正确；R T 处温度升高时，阻值减小， 电压U 2不变，电流增大，输入功率增大，故D 错误．答案 AC4．(2015·陕西咸阳模拟)(多选)如图所示，一面积为S 、匝数为N 、电阻为r 的矩形线圈，在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕OO ′轴以角速度ω匀速转动，外 电路电阻为R ，当线圈由图示位置转过90°的过程中，下列判断正确的是 ()A ．电压表的读数为NBS ω2B ．通过电阻R 的电荷量为q ＝NBSR ＋rC ．电阻R 所产生的焦耳热为Q ＝πωRN 2B 2S24（R ＋r ）2D ．当线圈由图示位置转过90°时的电流为NBS ω2（R ＋r ）解析 线圈在磁场中转动，产生的电动势的最大值为E m ＝NBS ω，电动势的 有效值为E ＝NBS ω2，电压表测量电路的外电压，所以电压表的读数为U ＝ER ＋r·R ＝NBS ω2（R ＋r ）R ，所以A 错误；由E ＝ΔΦΔt ，I ＝ER ＋r，q ＝I Δt 得到， 电荷量q ＝NBSR ＋r，故B 正确；电阻R 产生的热量Q ＝U 2R ·π2ω＝N 2B 2S 2R πω4（R ＋r ）2，所以C 正确;当线圈由图示位置转过90°时电动势的瞬时值为e ＝NBS ωsin 90° ＝NBS ω，所以电流为i ＝eR ＋r ＝NBS ω（R ＋r ），所以D 错误．答案 BC5．(2015·山东德州期末)图中理想变压器原、副线圈的匝数之比为2∶1，现在原 线圈两端加上交变电压u ＝311 sin (100πt ) V 时，灯泡L 1、L 2均正常发光， 电压表和电流表可视为理想电表．则下列说法中正确的是( )A ．该交流电的频率为100 HzB ．电压表的示数为155.5 VC ．若将变阻器的滑片P 向上滑动，则电流表读数变大D ．若将变阻器的滑片P 向上滑动，则L 1将变暗、L 2将变亮解析 根据ω＝2πf 可知f ＝ω2π＝100π2π Hz ＝50 Hz ，A 错误；根据U 1U 2＝n 1n 2可 知U 2＝n 2n 1U 1＝12×3112V ＝110 V ，B 错误；如果P 向上滑动，R ↓→R 总↓→ I ↑，C 正确；因U 2不变，L 1灯亮度不变，I 变大，I L2变大 ，L 2灯变亮，D 错误．答案 C6．(2015·辽宁五校联考)(多选)图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n 1∶n 2 ＝5∶1,电阻R ＝20 Ω,L 1、L 2为规格相同的两只小灯泡,S 1为单刀双掷开关. 原线圈接正弦交变电源,输入电压u 随时间t 的变化关系如图乙所示．现将S 1 接1、S 2闭合，此时L 2正常发光．下列说法正确的是( )A ．输入电压u 的表达式u ＝202sin(50πt )VB ．只断开S 2后，L 1、L 2均正常发光C ．只断开S 2后，原线圈的输入功率减小D ．若将S 1换接到2，R 消耗的电功率为0.8 W解析 交流电的瞬时表达式u ＝E m sin(ωt ),由图乙可以看出E m ＝20 2 V ，周 期T ＝0.02 s ，ω＝2πT＝100π(rad/s)，A 错；根据题中条件S 1接1，S 2闭合 L 2正常发光，可以推出能使灯L 2正常发光的额定电压为4 V ，如果S 1接1， 断开S 2，则每个灯泡两端电压为2 V ，B 错；理想变压器输入功率由输出功 率决定，而输出功率P 出＝U 2R 0，在输出电压不变的情况下，负载电阻R 0增大，输出功率减小，C 对；当S 1接2时,U ＝4 V ，R ＝20 Ω，代入P 出＝U 2R得0.8 W ，D 对．答案 CD7．(2014·广东深圳一模)(多选)如图所示，电源输入电压不变，要使电路中电流表 示数变大，可采用的方法有( )A．将R上的滑片向上移动B．将R上的滑片向下移动C．将开关S掷向1D．将开关S掷向2解析输入的电压和匝数比不变，输出的电压也不变，当向上移动滑片时，电路的电阻变小，所以电流要增加，A正确；输入的电压和匝数比不变，输出的电压也不变,当向下移动滑片时，电路的电阻变大，所以电流要变小，B 错误；将开关S掷向1，原线圈的匝数变大，由电压与匝数成正比可得，副线圈的输出电压要减小，电路的电阻不变，所以电流要减小，C错误；将开关S掷向2时，原线圈的匝数减少，由电压与匝数成正比可得，副线圈的输出电压要变大，电路的电阻不变，所以电流要增大，D正确．答案AD8．(2014·山东烟台一模)甲图是一小型交流发电机供电原理图,两磁极N、S间的磁场可视为水平方向匀强磁场，理想变压器原、副线圈分别与发电机和灯泡连接,灯泡标有“220 V 60 W”字样且正常发光．从某时刻开始计时，发电机输出端的电流随时间变化图象如图乙所示，则以下说法正确的是( )A．t＝0.02 s时发电机内线圈ABCD平面与磁场方向平行B．电路中的电流方向每秒改变100次C．变压器原、副线圈匝数之比为15∶11D．交流发电机输出电流的函数表达式i＝0.2sin(50πt)A解析0.02 s时线圈中的感应电流为零,感应电动势最小，穿过线圈的磁通量变化率为零，磁通量最大，所以线圈平面与磁场方向垂直，A错误；由图乙可知T＝0.04 s，在一个周期之内电流方向变化两次，即在1 s内电流方向改变50次，B错误；灯泡标有“220V ，60 W ”字样且正常发光，所以副线圈 电流I 2＝P U ＝311A ，由题图乙可知电流最大值I m ＝0.2 A ，所以原线圈电流有 效值I 1＝0.22 A,根据理想变压器的特点即电流与匝数成反比得变压器原、副 线圈匝数之比为n 1n 2＝I 2I 1＝15211，故C 错误；由图乙可知T ＝0.04 s ，ω＝2πT＝2π0.04＝50π rad/s,电流最大值I m ＝0.2 A ，所以交流发电机输出电流的函数表 达式i ＝0.2sin(50πt )A ，故D 正确．答案 D9．(2013·宁夏银川一模,16)如图所示，理想变压器与电阻R 、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n 1∶n 2＝10∶1,电阻R＝10 Ω.图乙是R 两端电压u 随时间变化的图象，U m ＝10 2 V ．则下列说法中正确的是( )A ．交变电流的频率是50 2 HzB ．电流表A 的读数为210A C ．电压表V 的读数为10 2 V D ．变压器的输入功率为10 W解析 由题意可知交流电的频率f ＝1T ＝12×10－2 Hz ＝50 Hz,所以A 错；依据I 1I 2＝n 2n 1，I 2＝U m2R可知，电流表A 的读数I 1＝110 A,所以B 错；电压表V 测R 两端电压，则其读数为U 2＝10 V,所以C 错；变压器的输出功率决定输入功率，则P 出＝（U m /2）2R＝10 W ，所以P 入＝10 W ，D 正确．答案 D考向一 理想变压器的动态分析问题1．(交流电、变压器、热敏电阻)如图甲所示的电路中，S 为单刀双掷开关，电表 为理想电表，R t 为热敏电阻(阻值随温度的升高而减小),理想变压器原线圈接 图乙所示的正弦交流电．则( )A ．变压器原线圈中交流电压u 的表达式u ＝1102sin(100πt )VB ．S 接在a 端，R t 温度升高时，变压器的输入功率变小C ．S 接在a 端，R t 温度升高时，电压表和电流表的示数均变大D ．S 由a 切换到b ，R t 消耗的功率变大解析 由题图乙可知，电压的最大值为110 2 V ，周期为0.02 s ，所以ω＝ 100π(rad/s)，A 项正确；副线圈的输出电压由变压器的变压比和输入电压决 定，故电压表的示数不变，C 项错；温度升高时，R t 的阻值减小，由P ＝U 2R可 知，变压器的输出功率增大,故其输入功率也随之增大，B 项错；S 由a 切换 到b ，副线圈匝数减少,故输出电压减小，R t电阻不变，由P ＝U 2R知，R t 消耗 的功率减小，D 项错．答案 A2．(变压器、有效值)如图所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为2∶1,原线 圈接在u ＝2202sin(100πt )V 的交流电源上,副线圈两端接有R ＝55 Ω的负 载电阻、熔断电流为1 A 的保险丝和一个灯泡D ，电流表为理想电表．下列 说法正确的是( )A ．S 断开时，原线圈中电流表的读数为 2 AB ．S 断开时，在线圈的输入功率为220 2 WC ．副线圈中输出交流电的周期为50 sD ．S 闭合时，灯泡D 正常发光，原线圈中电流表读数不会超过1.5 A解析 由电压的瞬时值表达式可知其有效值为220 V,根据理想变压器的规律可知,副线圈输出电压的有效值为110 V,由欧姆定律可知通过电阻的电流 I 2＝U 2R＝2 A,由理想变压器的规律可知，原线圈的输入电流为1 A ，故电流表 示数为1 A ，A 项错；原线圈的输入功率P 1＝U 1I 1＝220 W ，B 项错；变压器 不改变交流电的周期,由瞬时值表达式可知，交流电的周期为0.02 s ，C 项错； 通过灯泡的电流的有效值最大为1 A ，故通过副线圈的最大电流为3 A ，由理 想变压器的规律可知，原线圈输入电流的有效值最大为1.5 A ，故D 项正确．答案 D考向二 考查交变电流的有效值问题3．(自耦变压器、动态分析)如图所示是一种理想自耦变压器示意图,线圈绕在一 个圆环形的铁芯上，P 是可移动的滑动触头，A 、B 间接交流电压U ，输出端 连接了两个相同的灯泡L 1和L 2，Q 为滑动变阻器的滑动触头.当开关S 闭合， P 处于如图所在的位置时，两灯均能发光．下列说法正确的是( )A ．将P 沿逆时针方向移动，两灯均变暗B ．P 不动，将Q 向左移动，两灯均变亮C ．P 不动，将Q 向右移动，输入功率变大D ．断开开关S ，L 1将变暗解析 当P 沿逆时针方向移动时，副线圈的匝数n 2增大,由U 1U 2＝n 1n 2知，U 2增大，L 1、L 2两灯均变亮，A 错；当P 不动时U 2不变，Q 向左移动，R 减小， L 1、L 2两端的电压增大，两灯泡变亮，B 对；当P 不动，Q 向右移动时，R 增大，变压器的输出功率P 2＝U 22R 总，R总增大，P 2减小，而P 1＝P 2，故P 1减小， C 错；断开开关S ，负载电阻增大，L 1的电压增大，L 1将变亮，D 错．答案 B4．(有效值、电功率)(多选)如图所示,先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电．第 一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化，如图甲所示；第二次灯泡两端的电压变化规律如图乙所示．若图甲、乙中的U 0、T 所表示的电压、周期值 是相等的，则以下说法正确的是( )A ．第一次灯泡两端的电压有效值是22U 0 B ．第二次灯泡两端的电压有效值是32U 0C ．第一次和第二次灯泡的电功率之比是2∶9D ．第一次和第二次灯泡的电功率之比是1∶5解析 第一次所加正弦交流电压的有效值为U 1＝22U 0,A 项正确；设第二次 所加交流电压的有效值为U 2，则根据有效值的含义有U 22R T ＝（2U 0）2R ·T 2＋ U 20R ·T 2，解得U 2＝102U 0,B 项错；根据电功率的定义式P ＝U 2R可知，P 1∶P 2 ＝1∶5，C 项错、D 项正确．答案 AD。
高考物理一轮复习第十一章交变电流(第2课时)课件
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1．输出电流 I＝UP＝UP′′＝UUR′. 2．电压损失 (1)ΔU＝U－U′ (2)ΔU＝IR 3．功率损失 (1)ΔP＝P－P′ (2)ΔP＝I2R＝(UP)2R
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3．掌握一个能量守恒定律 发电机把机械能转化为电能，并通过导线将能量输送给线圈 1， 线圈 1 上的能量就是远程输电的总能量，在输送过程中，先被输送 回路上的导线电阻损耗一小部分，剩余的绝大部分通过降压变压器 和用户回路被用户使用消耗，所以其能量关系为 P1＝P 线损＋P 用户．
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BD
解析：P
向上或向下滑动时，由变压器的电压特点U1＝n1 U2 n2
可知，U2 不变，灯 L 的亮度也不变，A 项错误，B 项正确；P 向上
滑动时，滑动变阻器的阻值减小，副线圈电路总电阻减小，由 P＝UR2
可知，变压器的输出功率 P2 变大，又理想变压器的输入功率等于输
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考点一 理想变压器的原理和基本关系
【例 1】 (2015 全国新课标理综Ⅰ)一理想变压器的原、副线圈
的匝数比为 3∶1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，
原线圈一侧接在电压为 220 V 的正弦交流电源上，如图所示．设副
线圈回路中电阻两端的电压为 U，原、副线圈回路中电阻消耗的功
理想变 (1)没有能量损失(绕线无电阻、铁芯无涡流) 压器 (2)没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中)
高中物理第十一章交变电流第1讲
[高考命题解读]分析 年份高考(全国卷)四年命题情况对照分析 1.考查方式从近几年命题看，高考对本章内容考查命题频率较低，主要体现在“三突出”：一是突出考查交变电流的产生过程；二是突出考查交变电流的图象和交变电流的“四值”；三是突出考查变压器及远距离输电.难度不大，多以选择题的形式命题. 2.命题趋势变压器结合电路分析仍将是今后命题的热点.题 号命题点2014年Ⅱ卷21题二极管的单向导电性以及变压器电路的动态分析2015年Ⅰ卷16题变压器原、副线圈的三个基本关系以及电路的相关知识 2016年Ⅰ卷16题变压器原、副线圈的三个基本关系以及电路的相关知识(原线圈中串有电阻)Ⅲ卷19题变压器原、副线圈的三个基本关系(原线圈中串有灯泡)Ⅲ卷21题 考查交变电流的产生及描述2017年 未命题第1讲 交变电流的产生和描述一、正弦式交变电流 1.产生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，ΔΦΔt ＝0，e ＝0，i ＝0，电流方向将发生改变.(2)线圈平面与中性面垂直时，S ∥B ，Φ＝0，ΔΦΔt 最大，e 最大，i 最大，电流方向不改变.3.电流方向的改变一个周期内线圈中电流的方向改变两次. 4.交变电动势的最大值E m ＝nBSω，与转轴位置无关，与线圈形状无关. 5.交变电动势随时间的变化规律 e ＝nBSωsin ωt .自测1 (多选)关于中性面，下列说法正确的是( )A.线圈在转动中经中性面位置时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零B.线圈在转动中经中性面位置时，穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大C.线圈每经过一次中性面，感应电流的方向就改变一次D.线圈每转动一周经过中性面一次，所以线圈每转动一周，感应电流的方向就改变一次 答案 AC二、描述交变电流的物理量 1.周期和频率(1)周期T ：交变电流完成1次周期性变化所需要的时间，单位是秒(s).表达式为T ＝2πω＝1n (n为转速).(2)频率f ：交变电流在1 s 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 ＝1f 或f ＝1T.2.交变电流的瞬时值、最大值、有效值和平均值 (1)瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数.(2)最大值：交变电流或电压所能达到的最大的值.(3)有效值：让恒定电流和交变电流分别通过阻值相等的电阻，如果在交流的一个周期内它们产生的热量相等，就可以把恒定电流的数值规定为这个交变电流的有效值. (4)正弦式交变电流的有效值与最大值之间的关系 I ＝I m 2，U ＝U m 2，E ＝E m2. (5)交变电流的平均值： E ＝n ΔΦΔt ，I ＝n ΔΦ(R ＋r )Δt.自测2 (多选)图1甲为交流发电机的原理图，正方形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO ′匀速转动，电流表为理想交流电表，线圈中产生的交变电流随时间的变化如图乙所示，则( )图1A.电流表的示数为10 AB.线圈转动的角速度为50 rad/sC.0.01 s 时线圈平面和磁场平行D.0.01 s 时通过线圈的磁通量变化率为0 答案 AD命题点一 交变电流的产生及变化规律1.交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)规律 物理量 函数表达式图象磁通量Φ＝Φm cos ωt ＝BS cos ωt电动势 e ＝E m sin ωt ＝nBSωsin ωt电压u ＝U m sin ωt ＝RE mR ＋r sin ωt电流i ＝I m sin ωt ＝E mR ＋rsin ωt2.交变电流瞬时值表达式的书写(1)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图象读出或由公式E m ＝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线圈从中性面位置开始转动，则i －t 图象为正弦函数图象，函数式为i ＝I m sin ωt . ②线圈从垂直于中性面的位置开始转动，则i －t 图象为余弦函数图象，函数式为i ＝I m cos ωt . 例1 (多选)(2016·全国卷Ⅲ·21)如图2，M 为半圆形导线框，圆心为O M ；N 是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为O N ；两导线框在同一竖直面(纸面)内；两圆弧半径相等；过直线O M O N 的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面.现使线框M 、N 在t ＝0时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面且过O M 和O N 的轴，以相同的周期T 逆时针匀速转动，则( )图2A.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TC.在t ＝T8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 BC解析 两导线框进入磁场过程中，匀速转动切割磁感线产生感应电动势的大小不变，选项A 错误；导线框的转动周期为T ，则感应电流的周期也为T ，选项B 正确；在t ＝T8时，切割磁感线的有效长度相同，两导线框中产生的感应电动势相等，选项C 正确；M 导线框中一直有感应电流，N 导线框中只有一半时间内有感应电流，所以两导线框的电阻相等时，感应电流的有效值不相等，选项D 错误.变式1(多选)一只闭合的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间的变化图象如图3所示，则下列说法正确的是()图3A.t＝0时刻线圈平面与中性面重合B.t＝0.1 s时刻，穿过线圈平面的磁通量的变化率最大C.t＝0.2 s时刻，线圈中有最大感应电动势D.若转动周期减小一半，则电动势也减小一半答案AB解析矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，若以线圈通过中性面时为计时起点，感应电动势瞬时值表达式为e＝E m sin ωt，由题图可知Φ＝Φm cos ωt，当Φ最大时，ΔΦΔt为最大，即e＝E m，所以A、B正＝0，即e＝0，线圈平面与中性面重合；当Φ＝0时，ΔΦΔt确，C错误；由E m＝nBSω可知，周期减半时角速度增大一倍，则电动势就增大一倍，故D 错误.变式2如图4甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其单匝矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，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＝10 Ω的电阻连接，与电阻R并联的交流电压表为理想电压表，示数是10 V.图乙是矩形线圈中磁通量Φ随时间t变化的图象，则()图4A.电阻R上的电功率为20 WB.t＝0.02 s时，R两端的电压瞬时值为零C.R两端的电压u随时间t变化的规律是u＝14.1cos 100πt VD.通过R的电流i随时间t变化的规律是i＝14.1cos 50πt A答案 C解析 电阻R 上的电功率为P ＝U 2R ＝10 W ，选项A 错误；由题图乙知t ＝0.02 s 时磁通量变化率最大，R 两端的电压瞬时值最大，选项B 错误；R 两端的电压u 随时间t 变化的规律是u ＝14.1cos 100πt V ，选项C 正确；通过R 的电流i 随时间t 变化的规律是i ＝uR ＝1.41cos 100πtA ，选项D 错误.命题点二 交流电有效值的求解1.交变电流有效值的规定交变电流、恒定电流I 直分别通过同一电阻R ，在交流的一个周期内产生的焦耳热分别为Q 交、Q 直，若Q 交＝Q 直，则交变电流的有效值I ＝I 直(直流有效值也可以这样算). 2.对有效值的理解(1)交流电流表、交流电压表的示数是指有效值；(2)用电器铭牌上标的值(如额定电压、额定功率等)指的均是有效值； (3)计算热量、电功率及保险丝的熔断电流指的是有效值； (4)没有特别加以说明的，是指有效值；(5)“交流的最大值是有效值的2倍”仅用于正(余)弦式交变电流. 3.计算交变电流有效值的方法(1)计算有效值时要根据电流的热效应，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)分段计算电热求和得出一个周期内产生的总热量. (3)利用两个公式Q ＝I 2Rt和Q ＝U 2Rt 可分别求得电流有效值和电压有效值.(4)若图象部分是正弦(或余弦)式交变电流，其中的14周期(必须是从零至最大值或从最大值至零)和12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 ＝I m 2、U ＝U m2求解.例2 (多选)如图5所示，甲、乙为两种电压的波形，其中图甲所示的电压按正弦规律变化，图乙所示的电压波形是正弦函数图象的一部分.下列说法正确的是( )图5A.图甲、图乙均表示交变电流B.图甲所示电压的瞬时值表达式为u ＝20sin 100πt (V)C.图乙所示电压的有效值为20 VD.图乙所示电压的有效值为10 V 答案 ABD解析 根据交变电流的定义，题图甲、题图乙均表示交变电流，选项A 正确；题图甲中电压的最大值为U m ＝20 V ，周期为0.02 s ，则电压的瞬时值表达式为u ＝U m sin2πTt ＝20sin 100πt (V)，选项B 正确；根据有效值的定义有⎝⎛⎭⎫2022R·T 2＝U 2RT ，解得题图乙中电压的有效值为U ＝10 V ，选项C 错误，D 正确.变式3 电压u 随时间t 的变化情况如图6所示，皆为正弦函数图象的一部分，求电压的有效值.图6答案 5510 V解析 由有效值的定义式得：⎝ ⎛⎭⎪⎫110222R·T 2＋⎝ ⎛⎭⎪⎫220222R·T 2＝U 2RT ，解得U ＝5510 V. 变式4 (多选)(2017·天津理综·6)在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图7所示正弦规律变化.设线圈总电阻为 2 Ω，则( )图7A.t ＝0时，线圈平面平行于磁感线B.t ＝1 s 时，线圈中的电流改变方向C.t ＝1.5 s 时，线圈中的感应电动势最大D.一个周期内，线圈产生的热量为8π2 J 答案 AD解析 t ＝0时，穿过线圈的磁通量为零，线圈平面平行于磁感线，故A 正确；每经过一次中性面(线圈平面垂直于磁感线，磁通量有最大值)电流的方向改变一次，t ＝1 s 时，磁通量为零，线圈平面平行于磁感线，故B 错误；t ＝1.5 s 时，磁通量有最大值，但磁通量的变化率为零⎝⎛⎭⎫ΔΦΔt ＝0，根据法拉第电磁感应定律可知线圈中的感应电动势为零，故C 错误；感应电动势最大值E m ＝NBSω＝N ·Φm ·2πT ＝4π V ，有效值E ＝E m2＝22π V ，一个周期内线圈产生的热量Q ＝E 2RT ＝8π2 J ，故D 正确.拓展点 含二极管的交流电有效值的求解例3 如图8所示电路，电阻R 1与电阻R 2串联接在交变电源上，且R 1＝R 2＝10 Ω，正弦交流电的表达式为u ＝202sin 100πt (V)，R 1和理想二极管D (正向电阻可看做零，反向电阻可看做无穷大)并联，则R 2上的电功率为( )图8A.10 WB.15 WC.25 WD.30 W 答案 C解析 由题图可知，当A 端输出电流为正时，R 1被短路，则此时R 2上电压有效值为：U 2＝U m 2＝20 V ，当B 端输出电流为正时，R 1、R 2串联，则R 2两端电压有效值为U 2′＝U 22＝10 V ，在一个周期内R 2两端的电压有效值为U ，则U 2′2R 2×T 2＋U 22R 2×T 2＝U 2R 2×T ，解得：U ＝510 V ，则有：P 2′＝U 2R 2＝25010W ＝25 W.变式5 在如图9甲所示的电路中，D 为理想二极管(正向电阻为零，反向电阻为无穷大).R 1＝30 Ω，R 2＝60 Ω，R 3＝10 Ω.在MN 间加上如图乙所示的交变电压时，R 3两端电压表的读数大约是( )图9A.3 VB.3.5 VC.4 VD.5 V 答案 B命题点三交变电流“四值”的理解和计算交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较物理量物理含义重要关系适用情况及说明瞬时值交变电流某一时刻的值e＝E m sin ωti＝I m sin ωt计算线圈某时刻的受力情况峰值最大的瞬时值E m＝nBSωI m＝E mR＋r讨论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的值E＝E m2U＝U m2I＝I m2适用于正(余)弦式交变电流(1)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热等)(2)电气设备“铭牌”上所标的一般是有效值(3)保险丝的熔断电流为有效值平均值交变电流图象中图线与时间轴所夹的面积与时间的比值E＝Bl vE＝nΔΦΔtI＝ER＋r计算通过电路横截面的电荷量例4如图10所示，N＝50匝的矩形线圈abcd，ab边长l1＝20 cm，ad边长l2＝25 cm，放在磁感应强度B＝0.4 T的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO′轴以n＝3 000 r/min的转速匀速转动，线圈电阻r＝1 Ω，外电路电阻R＝9 Ω，t＝0时线圈平面与磁感线平行，ab边正转出纸外、cd边转入纸里.求：(π≈3.14)图10(1)t＝0时感应电流的方向；(2)感应电动势的瞬时值表达式；(3)线圈转一圈外力做的功；(4)从图示位置转过90°的过程中流过电阻R 的电荷量. 答案 (1)感应电流方向沿adcba(2)e ＝314cos (100πt ) V (3)98.6 J (4)0.1 C解析 (1)根据右手定则，线圈感应电流方向为adcba . (2)线圈的角速度 ω＝2πn ＝100π rad/s题图位置的感应电动势最大，其大小为 E m ＝NBl 1l 2ω代入数据得E m ＝314 V 感应电动势的瞬时值表达式为 e ＝E m cos ωt ＝314cos (100πt ) V . (3)电动势的有效值 E ＝E m2线圈匀速转动的周期 T ＝2πω＝0.02 s线圈匀速转动一圈，外力做功大小等于电功的大小，即 W ＝I 2(R ＋r )T ＝E 2R ＋r·T 代入数据得W ≈98.6 J.(4)从t ＝0时起线圈转过90°的过程中，Δt 内流过电阻R 的电荷量： q ＝I ·Δt ＝N ΔΦ(R ＋r )Δt Δt ＝NB ΔS R ＋r ＝NBl 1l 2R ＋r代入数据得q ＝0.1 C.变式6 (多选)如图11所示，边长为L 的正方形单匝线圈abcd ，电阻为r ，外电路的电阻为R ，ab 的中点和cd 的中点的连线OO ′恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为B ，若线圈从图示位置开始，以角速度ω绕OO ′轴匀速转动，则以下判断正确的是( )图11A.图示位置线圈中的感应电动势最大为E m ＝BL 2ωB.闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为e ＝12BL 2ωsin ωtC.线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R 的电荷量为q ＝2BL 2R ＋rD.线圈转动一周的过程中，电阻R 上产生的热量为Q ＝πB 2ωL 4R4(R ＋r )2答案 BD解析 题图位置线圈中的感应电动势最小，为零，A 错误.若线圈从题图位置开始转动，闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式e ＝12BL 2ωsin ωt ，B 正确.线圈从题图位置转过180°的过程中，流过电阻R 的电荷量为q ＝I ·Δt ＝ΔΦR 总＝BL 2R ＋r，C 错误.线圈转动一周的过程中，电阻R上产生的热量为Q ＝⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫E m 2R ＋r 2·R ·2πω＝πB 2ωL 4R 4(R ＋r )2，D 正确.1.(多选)下面关于交变电流的说法中正确的是( ) A.交流电器设备上所标的电压值和电流值是交变电流的峰值 B.用交流电流表和电压表测定的数值是交变电流的瞬时值 C.给定的交变电流数值，在没有特别说明的情况下都是指有效值 D.和交变电流有相同热效应的直流电流的数值是交变电流的有效值 答案 CD2.一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场方向的轴匀速转动，当线圈通过中性面时，以下说法错误的是( )A.线圈中的感应电动势为零B.线圈平面与磁感线方向垂直C.通过线圈的磁通量达到最大值D.通过线圈的磁通量变化率达到最大值 答案 D解析 在中性面时，线圈与磁场垂直，磁通量最大.通过线圈的磁通量变化率为零，感应电动势为零，故A 、B 、C 正确，D 错误.3.(多选)交变电动势瞬时值表达式e ＝102sin 4πt V ，下列说法正确的是( ) A.此交变电流的频率是4π Hz B.该交变电流的周期是0.5 sC.当t ＝0时，产生此交变电流的线圈与中性面重合D.当t ＝0.5 s 时，此交变电动势有最大值 答案 BC解析 由表达式可知ω＝4π rad/s ＝2πf ，f ＝2 Hz ，故选项A 错误；由T ＝1f ＝0.5 s ，可知选项B 正确；当t ＝0时，由e ＝102sin 4πt V ＝0可知此时线圈与中性面重合，故选项C 正确；当t ＝0.5 s 时，由e ＝102sin 4πt V ＝0可知交变电动势最小，故选项D 错误. 4.标有“220 V 100 W ”的一灯泡接在u ＝311sin 314t V 的正弦交变电流上，则( ) A.产生该交变电流的发电机转速为每分钟50转 B.与该灯泡串联的理想电流表读数为0.64 A C.与该灯泡并联的理想电压表读数为311 V D.通过该灯泡的电流i ＝0.64sin 314t A 答案 D解析 灯泡接在u ＝311sin 314t V 的正弦交变电流上，ω＝314 rad/s ，由ω＝2πn 知产生该交变电流的发电机转速为每秒50转，故A 错误；由交变电流u ＝311sin 314t V 可知，电压的最大值U m ＝311 V ，有效值U ＝22U m≈220 V ，可以使“220 V 100 W ”的灯泡正常发光，电流表的示数I ＝PU ≈0.45 A ，故B 错误；与灯泡并联的理想电压表读数为220 V ，故C 错误；灯泡的最大电流为I m ＝2I ≈0.64 A ，因此通过该灯泡的电流i ＝0.64sin 314t A ，故D 正确. 5.一交流电压为u ＝1002sin (100πt )V ，由此表达式可知( ) A.用电压表测该电压其示数为50 V B.该交流电压的周期为0.02 sC.将该电压加在“100 V 100 W ”的灯泡两端，灯泡的实际功率小于100 WD.t＝1400s时，该交流电压的瞬时值为50 V答案B解析电压有效值为100 V，故用电压表测该电压其示数为100 V，A项错误；ω＝100π rad/s，则周期T＝2πω＝0.02 s，B项正确；将该电压加在“100 V100 W”的灯泡两端，灯泡恰好正常工作，实际功率等于100 W，C项错；将t＝1400s代入瞬时值表达式得电压的瞬时值为100 V，D项错.6.如图1所示，表示一交流电的电流随时间变化的图象，此交流电的有效值是( )图1A.52 2 A C.3.5 A D.5 A 答案 D7.(2018·辽宁大连质检)A 、B 是两个完全相同的电热器，A 通以图2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，则两电热器的电功率P A ∶P B 等于( )图2A.5∶4B.3∶2C.2∶1D.2∶1 答案 A解析 根据电流有效值的定义可知I 02R T 2＋(I 02)2R T2＝I A 2RT ，解得有效值I A ＝58I 0，而I B ＝I 02，根据功率的计算公式P ＝I 2R 可得P A ∶P B ＝I A 2∶I B 2＝5∶4，故A 正确. 8.一正弦交变电流的电压随时间变化的规律如图3所示，由图可知( )图3A.该交变电流的电压的瞬时值表达式为u ＝100sin 25t (V)B.该交变电流的频率为4 HzC.该交变电流的电压的有效值为100 VD.若将该交变电压加在阻值为R ＝100 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率是50 W 答案 D解析 由题图可知，该交变电压的周期T ＝4×10－2 s ，则频率f ＝1T＝25 Hz ，电压的最大值U m＝100 V，则有效值U＝U m2＝50 2 V，瞬时值表达式u＝U m sin 2πT t＝100sin 50πt (V)，选项A、B、C错误；将该交变电压加在R＝100 Ω的电阻两端时，电阻消耗的功率P＝U2R＝50 W，选项D正确.9.(多选)(2017·山西五校四联)如图4甲所示，一台线圈内阻为2 Ω的小型发电机外接一只电阻为10 Ω的灯泡，发电机内匀强磁场的磁感应强度为2πT，线圈的面积为0.01 m2，发电机正常工作时灯泡的电流i随时间t变化的正弦规律图象如图乙所示.下列说法正确的是()图4A.t＝0.05 s时，穿过线圈的磁通量为零B.t＝0.05 s时，理想交流电压表的示数为30 VC.发电机内线圈的匝数为240D.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为9 J答案AB解析由题图乙可知t＝0.05 s时，发电机的输出电流为最大值，此时线圈平面与中性面垂直，穿过线圈的磁通量为零，A项正确.由题图乙可知电流的有效值I＝3 A，理想交流电压表的示数U＝3×10 V＝30 V，B项正确.电流最大值为3 2 A，则发电机产生的感应电动势的最大值E m＝(2 Ω＋10 Ω)×3 2 A＝36 2 V＝nBSω，又B＝2πT，S＝0.01 m2，ω＝2πT＝10π rad/s，解得n＝360匝，C项错误.Q＝32×2×1 J＝18 J，D项错误.10.(2018·四川成都调研)如图5所示，N匝矩形导线框以角速度ω绕对称轴OO′匀速转动，线框面积为S，线框电阻、电感均不计，在OO′左侧有磁感应强度为B的匀强磁场，外电路接有电阻R和理想电流表，那么可以确定的是()图5A.从图示时刻起，线框产生的瞬时电动势为e ＝NBωS sin ωtB.电流表的示数I ＝2ω4RNBS C.R 两端电压的有效值U ＝ω2NBSD.一个周期内R 上产生的热量Q ＝πω(NBS )2R答案 B解析 从图示时刻起，线框的瞬时电动势为e ＝NBSω2sin ωt ，A 错误.R 两端电压的有效值为U ＝2ω4NBS ，电流表示数I ＝U R ＝2ω4R NBS ，故C 错误，B 正确.Q ＝U 2R T ＝πω(NBS )24R ，D 错误.11.如图6甲所示，理想变压器的原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝10∶1，L 1和L 2是相同型号的白炽灯，L 1与电容器C 串联，L 2与带铁芯的线圈L 串联，为交流电压表.当原线圈接有如图乙所示的正弦交变电压时，电路稳定后，两只灯泡的亮度相同，则( )图6A.与副线圈并联的电压表在t ＝1×10－2 s 时的示数为0 B.与副线圈并联的电压表在t ＝0.5×10－2 s 时的示数为22 2 VC.当原线圈所接正弦交变电压的频率变为100 Hz 时，灯泡L 1变亮，灯泡L 2变暗D.当原线圈所接正弦交变电压的频率变为100 Hz 时，灯泡L 1变暗，灯泡L 2变亮 答案 C解析 与副线圈并联的电压表的示数为副线圈两端电压的有效值，在不改变其他条件时，其示数不变，为U ＝220 V 10＝22 V ，A 、B 错；正弦交变电压原频率为f ＝1T ＝50 Hz ，当频率变为100 Hz 时，容抗X C ＝12πfC 减小，L 1中电流增大，功率增大，灯泡变亮，感抗X L ＝2πfL 增大，L 2中电流减小，功率减小，灯泡变暗，C 对，D 错.12.(多选)(2017·辽宁沈阳二中月考)如图7甲所示，将阻值为R ＝5 Ω的电阻接到内阻不计的正弦交变电源上，电流随时间变化的规律如图乙所示，理想电流表串联在电路中测量电流的大小.对此，下列说法正确的是( )图7A.电阻R 两端电压变化规律的函数表达式为u ＝2.5sin (200πt ) VB.电阻R 消耗的电功率为1.25 WC.如图丙所示，若此交变电流由一矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生，当线圈的转速提升一倍时，电流表的示数为1 AD.这一交变电流与图丁所示电流比较，其有效值之比为1∶2 答案 AD解析 题图乙所示电流的最大值为I m ＝0.5 A ，周期为T ＝0.01 s ，其角速度为ω＝2πT ＝200πrad/s ，由欧姆定律得U m ＝I m R ＝2.5 V .所以电阻R 两端电压的表达式为u ＝2.5sin (200πt ) V ，选项A 正确.该电流的有效值为I ＝I m2，电阻R 消耗的电功率为P ＝I 2R ，解得P ＝0.625 W ，B 选项错误.电流表的示数为有效值，若该交变电流由题图丙所示矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生，当转速提升一倍时，电动势的最大值E m ＝nBSω变为原来的2倍，电路中电流的有效值也是原来的2倍，为2×0.52A ≠1 A ，选项C 错误.题图乙中的正弦交变电流的有效值为0.52A，题图丁所示的交变电流虽然方向发生变化，但大小恒为0.5 A，可知选项D正确. 13.(2017·甘肃兰州一中期中)如图8甲所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的左端接一只小灯泡，线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直且均匀分布的磁场.已知线圈的匝数n＝100匝、总电阻r＝1.0 Ω、所围成矩形的面积S＝0.040 m2，小灯泡的电阻R＝9.0 Ω，磁感应强度随时间按如图乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为e＝nB m S 2πT cos2πT t，其中B m为磁感应强度的最大值，T为磁场变化的周期，不计灯丝电阻随温度的变化.求：图8(1)线圈中产生感应电动势的最大值；(2)小灯泡消耗的电功率；(3)在磁感应强度变化的0～T4时间内，通过小灯泡的电荷量.答案(1)8.0 V(2)2.88 W(3)4.0×10－3 C解析(1)由题图乙知，线圈中产生的交变电流的周期T＝π×10－2 s，所以E m＝nB m S 2πT＝8.0 V.(2)电流的最大值I m＝E mR＋r＝0.80 A，有效值I＝I m2＝225A，小灯泡消耗的电功率P＝I2R＝2.88 W.(3)在0～T4时间内，电动势的平均值E＝ΔΦΔt＝nSΔBΔt，平均电流I＝ER＋r＝nS·ΔB(R＋r)·Δt，流过灯泡的电荷量Q＝IΔt＝nSΔBR＋r＝4.0×10－3 C.。
(完整版)【2018版】五年真题之2016年高考物理：专题13-交变电流(含答案)
专题13 交变电流1.[2018·全国卷Ⅲ] 如图所示，M 为半圆形导线框，圆心为O M ；N 是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为O N ；两导线框在同一竖直面(纸面)内；两圆弧半径相等；过直线O M O N 的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面．现使线框M 、N 在t ＝0时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面、且过O M 和O N 的轴，以相同的周期T 逆时针匀速转动，则( )图1A ．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TC ．在t ＝T 8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：BC解析： 设导线圈半径为l ，角速度为ω，两导线框切割磁感线的等效长度始终等于圆弧半径，因此在产生感应电动势时其瞬时感应电动势大小始终为E ＝12B ωl 2，但进磁场和出磁场时电流方向相反，所以线框中应该产生方波交流式电，如图所示，A 错误；由T ＝2πω可知，两导线框中感应电流的周期相同，均为T ，B 正确；在t ＝T 8时，两导线框均在切割磁感线，故两导线框中产生的感应电动势均为12B ωl 2，C 正确；对于线框M ，有E 2R ·T 2＋E 2R ·T 2＝U 2有M R ·T ，解得U 有M ＝E ；对于线框N ，有E 2R ·T 4＋0＋E 2R ·T 4＋0＝U 2有N R ·T ，解得U 有N ＝22E ，故两导线框中感应电流的有效值并不相等，D 错误．2.[2018·全国卷Ⅰ] 一含有理想变压器的电路如图1所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 Ω、1 Ω和4 Ω，为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定．当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I.该变压器原、副线圈匝数比为( )图1A．2 B．3C ．4D ．5答案：B解析：开关断开时，原、副线圈的电流比I I 2＝n 2n 1，通过R 2的电流I 2＝In 1n 2，副线圈的输出电压U 2＝I 2(R 2＋R 3)＝5In 1n 2，由U 1U 2＝n 1n 2可得原线圈两端的电压U 1＝5I ⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22，则U ＝U 1＋IR 1＝5I ⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22＋3I ；开关闭合时，原、副线圈的电流比4I I ′2＝n 2n 1，通过R 2的电流I ′2＝4In 1n 2，副线圈的输出电压U ′2＝I ′2R 2＝4In 1n 2，由U ′1U ′2＝n 1n 2可得原线圈两端的电压U ′1＝4I ⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22，则U ＝U ′1＋4IR 1＝4I ⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22＋12I ，解得n 1n 2＝3，选项B 正确． 3.[2018·全国卷Ⅲ] 如图1所示，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a 和b.当输入电压U 为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光．下列说法正确的是( )图1A ．原、副线圈匝数比为9∶1B ．原、副线圈匝数比为1∶9C ．此时a 和b 的电功率之比为9∶1D ．此时a 和b 的电功率之比为1∶9答案：AD解析： 设灯泡的额定电压为U 0，则输入电压U ＝10U 0，由于两灯泡均正常发光，故原线圈两端的电压U 1＝U －U 0＝9U 0，副线圈两端的电压U 2＝U 0，所以原、副线圈的匝数比n 1∶n 2＝U 1∶U 2＝9∶1，A 正确，B 错误；原、副线圈的电流之比I 1∶I 2＝n 2∶n 1＝1∶9，由电功率P ＝UI 可知，a 和b 的电功率之比为1∶9，C 错误，D 正确．4.[2018·天津卷] 如图1所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表．下列说法正确的是( )图1A．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R1消耗的功率变大B．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表V示数变大C．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电流表A1示数变大D．若闭合开关S，则电流表A1示数变大，A2示数变大答案：B解析：滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，总电阻也变大，而副线圈两端的电压没有变化，所以干路中的电流减小，R1消耗的功率变小，A错误；干路中的电流变小，R1两端的电压变小，并联电路的电压变大，即电压表V示数变大，B正确；由于变压器副线圈干路中的电流变小，所以原线圈中的电流变小，即电流表A1的示数变小，C错误；闭合开关S后，并联电路的阻值变小，总电阻也变小，干路中的电流变大，R1两端的电压变大，并联电路的电压变小，通过R2的电流变小，即电流表A2示数变小，因变压器的功率变大，故电流表A1示数变大，D错误．5.[2018·江苏卷] 一自耦变压器如图1所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a、b间作为原线圈．通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c、d间作为副线圈．在a、b间输入电压为U1的交变电流时，c、d间的输出电压为U2，在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中( )图1A ．U 2>U 1，U 2降低B ．U 2>U 1，U 2升高C ．U 2<U 1，U 2降低D ．U 2<U 1，U 2升高答案：C解析： 根据变压器原、副线圈两端电压和原、副线圈匝数的关系式有U 1U 2＝n 1n 2，这里n 2< n 1，所以U 2 <U 1.在将滑动触头从M 点顺时针旋转到N 点的过程中，n 2变小，n 1不变，而原线圈两端电压U 1也不变，因此U 2降低，选项C 正确．6.[2018·四川卷] 如图1所示，接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L 供电，如果将原、副线圈减少相同匝数，其他条件不变，则( )图1A ．小灯泡变亮B ．小灯泡变暗C ．原、副线圈两端电压的比值不变D ．通过原、副线圈电流的比值不变答案：B解析： 由变压器相关知识得：U 1U 2＝n 1n 2，原、副线圈减去相同的匝数n 后：U 1U ′2＝n ′1n ′2＝n 1－n n 2－n ，n 1n 2－n ′1n ′2＝－n （n 1－n 2）n 2（n 2－n ）<0，则说明变压器原、副线圈的匝数比变大，则可得出C 、D 错误．由于原线圈电压恒定不变，则副线圈电压减小，小灯泡实际功率减小，小灯泡变暗，A 错误，B 正确．。
高考物理真题分类汇编 第十一章 交变电流
第十一章交变电流11.1交变电流的瞬时值11.2交流电的四值11.3由图像求有效值11.4变压器11.5自耦变压器11.6含变压器电路11.7远距离输电11.1交变电流的瞬时值1991全国19.一矩形线圈,绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动.线圈中的感生电动势e 随时间t 的变化如图所示.下面说法中正确的是 (A)t 1时刻通过线圈的磁通量为零 (B)t 2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大 (C)t 3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大 (D)每当e 变换方向时,通过线圈的磁通量绝对值都为最大（2005全国卷Ⅱ）20．处在匀强磁场中的矩形线圈abcd ，以恒 定的角速度绕ab 边转动，磁场方向平行于纸面并与ab 垂直。
在t=0时刻，线圈平面与纸面重合（如图），线圈的cd 边离开纸面向外运动。
若规定由a →b →c →d →a 方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流I 随时间t 变化的图线是（ ） 1992全国9．交流发电机在工作时的电动势为e ＝ε0sinωt ，若将其电枢的转速提高1倍，其他条件不变，则其电动势变为(A)ε0sin2ωt (B)2ε0sin2ωt (C)ε0sinωt/2 (D)2ε0sinωt/2 （2010海南1．）1873年奥地利维也纳世博会上，比利时出生的法国工程师格拉姆在布展中偶然接错了导线，把另一直流发电机发出的电接到了他自己送展的直流发电机的电流输出端，由此而观察到的现象导致了他的一项重要发明，从而突破了人类在电能利用方面的一个瓶颈。
此项发明是A ．新型直流发电机B ．直流电动机C ．交流电动机D ．交流发电机 1994全国23.如图19-13所示,一个面积为s 的矩形线圈在匀强磁场中以一条边为转轴作匀速运动,磁场方向与转轴垂直，线圈中感应电动势e 与时间t 的关系如图所示，感应电动势最大值和周期可由图中读出，（1）求磁感应强度B ？（2）在t=T/12时刻,线圈平面与磁感应强度的夹角为多少？ABCDBa bc（2011天津4）．在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图1所示，产生的交变电动势的图象如图2所示，则A．t =0.005s时线框的磁通量变化率为零B．t =0.01s时线框平面与中性面重合C．线框产生的交变电动势有效值为311VD．线框产生的交变电动势的频率为100Hz11.2交流电的四值2012广东19.某小型发电机产生的交变电动势为e=50sin100πt （V ），对此电动势，下列表述正确的有A.最大值是V B.频率是100Hz C．有效值是V D.周期是0.02s1980全国 4.把220伏特的交流电压加在440欧姆的电阻上,在电阻上:(1)电压的有效值为220伏特,电流的有效值为0.5安培. (2)电压的最大值为220伏特,电流的有效值为0.5安培. (3)电压的有效值为220伏特,电流的最大值为0.5安培. (4)电压的最大值为220伏特,电流的最大值为0.5安培.（2005上海物理卷）2B ．正弦交流电是由闭合线圈在匀强磁场中匀速转动产生的．线圈中感应电动势随时间变化的规律如图所示，则此感应电动势的有效值为＿＿＿＿V ，频率为＿＿＿＿Hz ．2012全国19.一台电风扇的额定电压为交流220V 。
高考物理复习考点知识与命题趋势专题讲解11---交变电流(解析版)
【例 1】(2020·江苏南京、盐城模拟)图甲是小型交流发电机的示意图，在匀强磁场中， 一矩形金属线圈绕与磁场方向垂直的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的正弦规 律图象如图乙所示．发电机线圈内阻为 10 Ω，外接一只电阻为 90 Ω 的灯泡，不计电 路的其他电阻，则( )
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A．t＝0 时刻线圈平面与中性面垂直
＝2π＝ 2π Hz＝50 Hz，A 错误；在 t＝0 时，电动势瞬时值为 0，线圈平面恰好在中
1 性面处，B 错误；当 t＝200 s 时，e 达到峰值 Em＝200 2 V，C 正确；该交变电流的电
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动势的有效值 E＝Em2＝200 V，D 错误． 【例 3】(2020·贵州贵阳高三适应性考试)有一种自行车，它有能向自行车车头灯泡供 电的小型发电机，其原理示意图如图甲所示；图中 N、S 是一对固定的磁极，磁极间 有一固定在绝缘转轴上的矩形线圈，转轴的一端有一个与自行车后轮边缘接触的摩擦 轮．如图乙所示，当车轮转动时，因摩擦而带动摩擦轮转动，从而使线圈在磁场中转 动而产生电流给车头灯泡供电．关于此装置，下列说法正确的是 ( )
秒钟内电流方向改变 100 次，B 正确；由图象可知：电动势的有效值为 22 V，所以灯 90
泡两端的电压为 U＝100×22 V＝19.8 V，C 错误；0～0.01 s 时间内通过灯泡的电流均
为正方向，所以电荷量不为 0，D 错误．
【例 2】(2020·陕西渭南教学质量检测)一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生的电动势
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断是否应用了等效法，并不能真正考查是否理解并能应用等效法，而交流电有效值的
计算则可以结合不同类型的交流电，检测考生是否理解其等效的含义。
【要点概述】求解交变电流有效值的三种方法
高考物理新电磁学知识点之交变电流图文答案
高考物理新电磁学知识点之交变电流图文答案一、选择题1．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，流入用户端的电流是I2．则（）A．用户端的电压为I1U1/I2B．输电线上的电压降为UC．理想变压器的输入功率为I12rD．输电线路上损失的电功率为I1U2．采用220 kV高压向远方的城市输电．当输送功率一定时，为使输电线上损耗的功率减小为原来的14，输电电压应变为（）A．55 kV B．110 kV C．440 kV D．880 kV3．某变压器原、副线圈匝数比为55：9，原线圈所接电源电压按图示规律变化，副线圈接有负载．下列判断正确的是A．输出电压的最大值为36VB．原、副线圈中电流之比为55：9C．变压器输入、输出功率之比为55：9D．交流电源有效值为220V，频率为50Hz4．一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻1R、2R和3R的阻值分别为3Ω、1Ω和4Ω，A为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压R的有效值恒定当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I。
该变图压器原、副线圈匝数的比值为（）A．2B．3C．4D．55．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，电阻55Ω，电流表、电压表均为理想电表。
原线圈A、B端接入如图乙所示的正弦交流电压，下列说法正确的是A．电流表的示数为4.0AB．电压表的示数为155.6VC．副线圈中交流电的频率为50HzD．穿过原、副线圈磁通量的变化率之比为2∶16．如图甲所示为一理想变压器，原、副线圈匝数比为22∶1，两个标有“10 V,5 W”的小灯泡并联在副线圈的两端．原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u如图乙所示，原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想电表)。
则下列说法正确的是 ()A．经过1 min原线圈的输出电能为6×102 JB．由于电压过高小灯泡会被烧坏C．电压表的示数为 2202 VD．电流表的示数为 2 A7．两矩形线圈分别在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，线圈中产生的感应电动势e 随时间t的变化关系分别如图中甲、乙所示，则下列说法正确的是（）A．两交变电流的频率之比f甲：f乙=1：2B．两交变电流的电动势有效值之比E甲：E乙=3：1C．t=1s时，两线圈中的磁通量的变化率均为零D．t=1s时，两线圈均处在与中性面垂直的位置上8．如图所示，理想变压器原线圈a、b两端接正弦交变电压u，u＝2sin（100πt）V，原、副线圈的匝数比n1∶n2＝10∶1，电压表接在副线圈c、d两端，输电线的等效电阻为R，原来开关S是断开的。
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（五年高考真题）2016届高考物理 专题十一 交变电流（全国通用）考点一 交变电流的产生及描述1．(2015·四川理综，4，6分)(难度★★)小型手摇发电机线圈共N 匝，每匝可简化 为矩形线圈abcd ，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO ′， 线圈绕OO ′匀速转动，如图所示．矩形线圈ab 边和cd 边产生的感应电动势 的最大值都为e 0，不计线圈电阻，则发电机输出电压( )A ．峰值是e 0B ．峰值是2e 0C ．有效值是22Ne 0D ．有效值是2Ne 0解析 矩形线圈ab 边和cd 边产生的感应电动势的最大值都为e 0，所以发电 机的电动势峰值为2Ne 0，A 、B 错误；由于不计线圈的电阻，所以电机的输 出电压峰值为2Ne 0，故有效值为2Ne 02＝2Ne 0，故D 正确．答案 D2．(2014·江苏单科，7，4分)(难度★★)(多选)如图所示，在线圈上端放置一盛有 冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来．若要缩 短上述加热时间，下列措施可行的有( )A ．增加线圈的匝数B ．提高交流电源的频率C ．将金属杯换为瓷杯D ．取走线圈中的铁芯解析 该装置的工作原理是，线圈内变化的电流产生变化的磁场，从而使金 属杯体内产生涡流，再把电能转化为内能，使杯内的水发热．交流电源的频率一定时，线圈产生的磁场越强，杯体内磁通量变化就越快，产生的涡流就 越大，增加线圈的匝数会使线圈产生的磁场增强，而取走线圈中的铁芯会使 线圈产生的磁场减弱，故A 正确、D 错误；交流电源的频率增大，杯体内磁 通量变化加快，产生的涡流增大，故B 正确；瓷为绝缘材料，不能产生涡流， 故C 错误．答案 AB3．(2014·天津理综，7，6分)(难度★★★)(多选)如图1所示，在匀强磁场中，一 矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生 的交变电动势图象如图2中曲线a ，b 所示，则( )A ．两次t ＝0时刻线圈平面均与中性面重合B ．曲线a 、b 对应的线圈转速之比为2∶3C ．曲线a 表示的交变电动势频率为25 HzD ．曲线b 表示的交变电动势有效值为10 V解析 线圈经过中性面时不切割磁感线，此时感应电动势为零，选项A 正确；由图可知曲线a 、b 的周期之比为2∶3，则对应的线圈转速之比为3∶2，选 项B 错误；曲线a 的周期为T a ＝4×10－2s ，其频率为f a ＝1T a＝25 Hz ，选项C 正确；曲线a 、b 表示的交变电流的峰值之比为E m a E m b ＝ωa ωb ＝32，又E m a ＝15 V ， E m b ＝10 V ，U b ＝22E m b ＝5 2 V ，选项D 错误．答案 AC4．(2013·福建理综，15，6分)(难度★★★)如图所示，实验室一台手摇交流发电机，内阻r ＝1.0 Ω，外接R ＝9.0 Ω的电阻．闭合开关S ，当发电机转子以 某一转速匀速转动时，产生的电动势e ＝102sin (10πt )V ，则( )A ．该交变电流的频率为10 HzB ．该电动势的有效值为10 2 VC ．外接电阻R 所消耗的电功率为10 WD ．电路中理想交流电流表的示数为1.0 A解析 根据题意知，转子转动的角速度ω＝10π,又ω＝2πf ，则该交流电的频率f ＝5 Hz ，A 项错误；该交变电流电动势最大值E m ＝10 2 V ，则有效值 E ＝E m2＝10 V ，B项错误；根据欧姆定律可得，电路中电流I ＝ER ＋r＝1.0 A ， 即电流表的示数为1.0 A,电阻R 消耗的电功率P ＝I 2R ＝9.0 W ，C 项错误，D 项正确．答案 D5．(2013·海南单科,3，3分)(难度★★)通过一阻值R ＝100 Ω的电阻的交变电流 如图所示，其周期为1 s ．电阻两端电压的有效值为( )A ．12 VB ．410 VC ．15 VD ．8 5 V解析 由有效值定义可得U 2R×1 s ＝(0.1 A)2×R ×0.4 s ×2＋(0.2 A)2×R ×0.1s ×2，其中R ＝100 Ω， 可得U ＝410 V ，B 正确．答案 B6．(2012·北京理综，15，6分)(难度★★)一个小型电热器若接在输出电压为10 V 的直流电源上，消耗电功率为P ；若把它接在某个正弦式交流电源上，其消 耗的电功率为P2.如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为 ( )A ．5 VB ．5 2 VC ．10 VD ．10 2 V解析 根据公式P ＝U 2R 可结合交流电的有效值定义P 2＝U 2效R ,U 效＝U 2知其有效值U 效＝5 2 V ，有效值和最大值的关系2U 效＝U m ，即最大值为U m ＝52× 2 V ＝10 V ，选项C正确．答案 C7．(2011·天津理综，4,6分)(难度★★★)在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁 感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则( )A ．t ＝0.005 s 时线框的磁通量变化率为零B ．t ＝0.01 s 时线框平面与中性面重合C ．线框产生的交变电动势有效值为311 VD ．线框产生的交变电动势频率为100 Hz解析 交变电流知识的考查.由图乙可知，该交变电动势瞬时值的表达式为e ＝311sin(100πt )．当t ＝0.005 s 时，瞬时值e ＝311 V ，此时磁通量变化率最 大，A 错误；同理当t ＝0.01 s 时，e ＝0 V ，此时线框处于中性面位置，磁通量最大，磁通量的变化率为零，B 正确；对于正弦交变电流其有效值为E max /2， 题给电动势的有效值为220 V ，C 错误；交变电流的频率为f ＝1/T ＝ω/2π＝ 50 Hz ，D 错误．答案 B考点二 变压器 电能的输送1. (2015·新课标全国Ⅰ,16，6分)(难度★★★)一理想变压器的原、副线圈的匝数 比为3∶1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220 V 的正弦交流电源上，如图所示．设副线圈回路中电阻两端的 电压为U ，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k ，则( )A ．U ＝66 V ，k ＝19B ．U ＝22 V ，k ＝19C ．U ＝66 V ，k ＝13D ．U ＝22 V ，k ＝13解析 原、副线圈电压比等于匝数比，根据副线圈负载电阻的电压U ，可知 副线圈电压为U ,原线圈电压为3U ，副线圈电流I 2＝U R ，根据I 1I 2＝n 2n 1得原线圈 电流I 1＝U3R ，那么原线圈输入电压220 V ＝3U ＋U3R×R ，整理可得U ＝66 V ； 原、副线圈电阻消耗的功率根据P ＝I 2R ,电阻相等，I 1∶I 2＝1∶3，可得功率 之比为P 1∶P 2＝1∶9，即k ＝19.根据以上分析可知选项A 正确．答案 A2．(2015·江苏单科，1,3分)(难度★)一电器中的变压器可视为理想变压器，它将 220V 交变电流改变为110 V ．已知变压器原线圈匝数为800，则副线圈匝数 为( ) A ．200B ．400C ．1 600D ．3 200解析 根据变压器的变压规律U 1U 2＝n 1n 2得,n 2＝U 2U 1n 1＝110220×800＝400匝，选项B 正确．答案 B3．(2015·福建理综，15，6分)(难度★★★)图为远距离输电示意图，两变压器均 为理想变压器，升压变压器T 的原、副线圈匝数分别为n 1、n 2，在T 的原线 圈两端接入一电压u ＝U m sin ωt 的交流电源，若输送电功率为P ，输电线的 总电阻为2r ，不考虑其它因素的影响，则输电线上损失的电功率为( )A ．(n 1n 2)U 2m4rB ．(n 2n 1)U 2m4rC ．4(n 1n 2)2(PU m)2rD ．4(n 2n 1)2(P U m )2r解析 原线圈电压的有效值：U 1＝U m2，根据U 1U 2＝n 1n 2可求：U 2＝n 2n 1 U m2，又因 为是理想变压器，所以T 的副线圈的输出功率等于原线圈的输入功率P ，所 以输电线上的电流I ＝PU 2,输电线上损失的电功率为P ′＝I 22r ＝4r ⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22⎝ ⎛⎭⎪⎫P U m 2， 所以C 正确，A 、B 、D 错误． 答案 C4．(2015·安徽理综，16，6分)(难度★★★)图示电路中,变压器为理想变压器，a 、 b 接在电压有效值不变的交流电源两端，R 0为定值电阻，R 为滑动变阻器．现 将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置,观察到电流表A 1的示数增大了 0.2 A ，电流表A 2的示数增大了0.8 A ，则下列说法正确的是( )A ．电压表V 1示数增大B ．电压表V 2、V 3示数均增大C ．该变压器起升压作用D ．变阻器滑片是沿c →d 的方向滑动解析 由于a 、b 接在电压有效值不变的交流电源两端，故电压表V 1示数不 变，选项A 错误；由理想变压器原理公式U 1U 2＝n 1n 2且U 1、n 1、n 2不变，则U 2 不变，即V 2的示数不变，V 3的示数U 3＝U 2－I 2R 0应减小，故选项B 错误；由公式I 1I 2＝n 2n 1得：n 1n 2＝ΔI 2ΔI 1＝0.80.2＝4，则n 1＞n 2，该变压器起降压作用，故C 错误；又I 2＝U 2R 0＋R，I 2增大，R 应减小，故滑片应沿c→d 方向滑动，故D 正确．答案 D5．(2015·天津理综，6，6分)(难度★★★)(多选)如图所示，理想变压器的原线圈 连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q 来调节，在副线圈两端连接了定值电阻R 0和滑动变阻器R ，P 为滑动变阻器的滑动触头．在 原线圈上加一电压为U 的正弦交流电，则( )A ．保持Q 的位置不动，将P 向上滑动时，电流表读数变大B ．保持Q 的位置不动，将P 向上滑动时，电流表读数变小C ．保持P 的位置不动，将Q 向上滑动时，电流表读数变大D ．保持P 的位置不动，将Q 向上滑动时，电流表读数变小解析 Q 位置不动，副线圈电压U 2不变，当P 上滑时，R 增大，由P ＝U 22R ＋R 0可知总功率减小，原线圈电压U 1不变，由P ＝U 1I 1可知原线圈电流I 1减小， 故A 错误，B 正确；当P 位置不动,Q 上滑时，由U 2U 1＝n 2n 1知U 2增大，同理分 析原线圈电流I 1增大，故C 正确，D 错误．答案 BC6．(2015·广东理综，15，4分)(难度★★★)如图为气流加热装置的示意图，使用 电阻丝加热导气管，视变压器为理想变压器，原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变，调节触头P ，使输出电压有效值由220 V 降至110 V ， 调节前后( )A ．副线圈中的电流比为1∶2B ．副线圈输出功率比为2∶1C ．副线圈的接入匝数比为2∶1D ．原线圈输入功率比为1∶2解析 在输入电压U 1和原线圈匝数n 1不变的情况下，使输出电压U 2有效值由220 V降至110 V,由U 2U 1＝n 2n 1知，副线圈接入匝数应该减为原来的一半，故 副线圈的接入匝数之比为2∶1,故C 正确；副线圈电压减半，电阻不变，电 流也随之减半，所以电流之比为2∶1,故A 错误；由P ＝UI 知，输出功率之 比为4∶1，故B 错误；副线圈输出功率等于原线圈输入功率,所以原线圈输 入功率之比为4∶1，故D 错误．答案 C7. (2015·海南单科，10，5分)(难度★★★)(多选)如图，一理想变压器原、副线圈 匝数之比为4∶1，原线圈与一可变电阻串联后，接入一正弦交流电源；副线 圈电路中固定电阻的阻值为R 0，负载电阻的阻值R ＝11R 0，是理想电压表， 现将负载电阻的阻值减小为R ＝5R 0，保持变压器输入电流不变，此时电压表的读数为5.0 V ，则( )A ．此时原线圈两端电压的最大值约为34 VB ．此时原线圈两端电压的最大值约为24 VC ．原线圈两端原来的电压有效值约为68 VD ．原线圈两端原来的电压有效值约为48 V解析 当负载电阻的阻值减小为R ＝5R 0时，根据串、并联电路规律，R 两端 电压为R 0两端电压的5倍,因为电压表测量R 两端的电压，所以U R 0＝15×5 V ＝1 V ，故副线圈两端电压为U 2＝6 V ，根据公式U 1U 2＝n 1n 2可得此时原线圈两端 电压的有效值为U 1＝24 V ，所以此时原线圈两端电压的最大值约为24 2 V ≈34 V ，A 正确，B 错误；因为变化过程中变压器的输入电流不变，所以对 于副线圈中变化前、后电流也不变，则变化后电压U 2＝IR 0＋5IR 0＝6IR 0，变 化前，U 2′＝IR 0＋11IR 0＝12IR 0，所以U 2′＝2U 2＝12 V ，根据公式U 1U 2＝n 1n 2可 得原线圈两端原来的电压有效值约为48 V ，D 正确，C 错误．答案 AD8．(2014·新课标全国Ⅱ，21,6分)(难度★★★)(多选)如图，一理想变压器原、副 线圈的匝数分别为n 1、n 2.原线圈通过一理想电流表接正弦交流电源，一个 二极管和阻值为R 的负载电阻串联后接到副线圈的两端．假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大．用交流电压表测得a 、b 端和c 、d 端的电 压分别为U ab 和U cd ，则( )A ．U ab ∶U cd ＝n 1∶n 2B ．增大负载电阻的阻值R ，电流表的读数变小C ．负载电阻的阻值越小，cd 间的电压U cd 越大D ．将二极管短路，电流表的读数加倍解析 设副线圈两端电压为U 2，则有U ab U 2＝n 1n 2，由于二极管具有单向导电性， 根据有效值定义可知,U 22R ×T 2＝U 2cdR 1T ，则U cd ＝U 22，故选项A 错误；增大负载 电阻,则变压器的输出功率减小，输入功率也减小，由P 1＝U ab I 1可知，电流 表读数减小,选项B 正确；cd 间的电压U cd 与R 大小无关，选项C 错误；将二极管短路,变压器的输出功率P 2＝U 22R ＝2U 2cd R，为原来的2倍，由P 2＝P 1＝ U ab I 1可知，电流表的读数变为原来的2倍，选项D 正确．9．(2014·山东理综，17，6分)(难度★★★)(多选)如图，将额定电压为60 V 的用 电器，通过一理想变压器接在正弦交变电源上．闭合开关S 后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220 V 和2.2 A ．以下判断正确的是( )A ．变压器输入功率为484 WB ．通过原线圈的电流的有效值为0.6 AC ．通过副线圈的电流的最大值为2.2 AD ．变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝11∶3解析 理想变压器的输入功率等于输出功率，所以有P 1＝U 1I 1＝U 2I 2＝60×2.2 W ＝132 W ，选项A 错误；原线圈电流I 1＝P 1U 1＝0.6 A ，选项B 正确； 副线圈电流最大值I 2max ＝2I 2＝2.2 2 A ，选项C 错误；原副线圈匝数比n 1n 2＝ U 1U 2＝22060＝113，选项D 正确．答案 BD10．(2014·广东理综，19，6分)(难度★★★)(多选)如图所示的电路中，P 为滑动 变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压U 1不变，闭合电键S ，下列说法 正确的是( )A ．P 向下滑动时，灯L 变亮B ．P 向下滑动时，变压器的输出电压不变C ．P 向上滑动时，变压器的输入电流变小D ．P 向上滑动时，变压器的输出功率变大解析 P 向上或向下滑动时，由变压器的电压特点U 1U 2＝n 1n 2可知，U 2是不变的， 灯L 亮度也不变，A 项错误，B 项正确；P 向上滑动时，滑动变阻器的阻值 减小，由P ＝U 2R可知，变压器的输出功率P 2变大，又理想变压器的输入功率 等于输出功率，则输入功率P 1也变大，由P 1＝U 1I 1及U 1不变可知，变压器 的输入电流变大，C 项错误，D 项正确．11．(2014·浙江理综，15,6分)(难度★★)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I 1,其末端间的电压为U 1.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I 2.则( )A ．用户端的电压为I 1U 1I 2B ．输电线上的电压降为UC ．理想变压器的输入功率为I 21r D ．输电线路上损失的电功率为I 1U解析 根据理想变压器原、副线圈的功率相等,有U 1I 1＝U 2I 2，解得用户端电 压为U 2＝I 1U 1I 2，选项A 正确；输电线上的电压降为I 1r .选项B 错误；理想变 压器的输入功率为UI 1－I 21r ，选项C 错误；输电线路上损失的电功率为I 21r ， 选项D 错误．答案 A12．(2014·福建理综，16,6分)(难度★★★)图为模拟远距离输电实验电路图，两 理想变压器的匝数n 1 ＝n 4<n 2＝n 3，四根模拟输电线的电阻R 1、R 2、R 3、R 4的阻值均为R ，A 1、A 2为相同的理想交流电流表，L 1、L 2为相同的小灯泡， 灯丝电阻R L ＞2R ，忽略灯丝电阻随温度的变化．当A 、B 端接入低压交流电 源时( )A ．A 1、A 2两表的示数相同B ．L 1、L 2两灯泡的亮度相同C ．R 1消耗的功率大于R 3消耗的功率D ．R 2两端的电压小于R 4两端的电压解析 设两电流表示数分别为I A1、I A2，则I A2＝U2R ＋R L.由题意知，升压变压 器的升压比与降压变压器的降压比相等,设为k ，由变压器匝数与电流、电压 的关系可知，升压变压器副线圈两端电压U 2＝kU ,降压变压器副线圈中电流 I 4＝kI A1，U 4＝I 4R L ＝kI A1R L ，则降压变压器原线圈两端电压U 3＝kU 4＝k 2I A1R L ， 则I A1＝U 2－U 32R ，解得I A1＝kU 2R ＋k 2R L ，则I A1I A2＜1，故I A1＜I A2，选项A 错误； I 4＝kI A1＝k 2U 2R ＋k 2R L ，因I 4I A2＞1，故两灯泡亮度不同，选项B 错误；由P ＝I 2R可知，P R 1＜P R 3，选项C 错误；由U ＝IR 可知，U R 2＜U R 4，选项D 正确． 答案 D13．(2014·四川理综，1，6分)(难度★★★)如图所示，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图象，则( )A ．用户用电器上交流电的频率是100 HzB ．发电机输出交流电的电压有效值是500 VC ．输电线的电流只由降压变压器原、副线圈的匝数比决定D ．当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小 解析 由图象知f ＝1T ＝50 Hz,选项A 错误；发电机输出交变电流电压的有效 值为5002V ＝250 2 V ，选项B 错误；输电线的电流由降压变压器原、副线圈的匝数比及负载大小决定，选项C 错误；用电器总电阻变大，则降压器原、 副线圈中电流减小，输电线上损失功率也减小，选项D 正确．答案 D14．(2012·重庆理综，15，6分)(难度★★★)如图所示,理想变压器的原线圈接入 u ＝11 000 2sin(100πt )V 的交变电压，副线圈通过电阻r ＝6 Ω的导线对 “220 V ，880 W ”的电器R L 供电，该电器正常工作．由此可知( )A ．原、副线圈的匝数比为50∶1B ．交变电压的频率为100 HzC ．副线圈中电流的有效值为4 AD ．变压器的输入功率为880 W解析 根据接入电压u ＝11 0002sin(100πt )V ，输入电压有效值为11 000 V ， 要使“220 V ，880 W ”的电器正常工作，则通过用电器的电流为I ＝P U＝4 A ， 副线圈输出电压为U 出＝Ir ＋U ＝4×6 V ＋220 V ＝244 V ，原、副线圈匝数比 等于输入电压与输出电压之比，为2 750∶61,A 错误，C 正确；交流电的频 率f ＝ω2π＝100π2π＝50(Hz)，B 错误；变压器的输出功率P 出＝P RL ＋P r ＝880 W ＋42×6 W ＝976 W ，D 错误．答案 C。