2020届高考物理计算题复习《变压器综合题》(解析版)

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2020年高考物理素养提升专题15 变压器及远距离输电(解析版)

素养提升微突破15 变压器及远距离输电——理论知识在实际生活中的应用远距离输电远距离输电问题包含对输电原理图的理解以及两组变压器中电压、电流及功率关系的理解，是对变压器和恒定电流的综合考查，高考中常以选择题的形式出现。

【2018·天津卷】教学用发电机能够产生正弦式交变电流。

利用该发电机（内阻可忽略）通过理想变压器向定值电阻R 供电，电路如图所示，理想交流电流表A 、理想交流电压表V 的读数分别为I 、U ，R 消耗的功率为P 。

若发电机线圈的转速变为原来的12，则A ．R 消耗的功率变为12PB ．电压表V 的读数为12UC ．电流表A 的读数变为2ID ．通过R 的交变电流频率不变【答案】B【解析】根据公式m E nBS ω=分析电动机产生的交流电的最大值以及有效值、频率的变化情况；根据112221n U I n U I ==判断原副线圈中电流电压的变化情况，根据副线圈中功率的变化判断原线圈中功率的变化；根据2πn ω=可知转速变为原来的12，则角速度变为原来的12，根据m E nBS ω=可知电动机产生的最大电动势为原来的12，根据2mU=可知发电机的输出电压有效值变为原来的12，即原线圈的输出电压变为原来的12，根据1122n Un U=可知副线圈的输入电压变为原来的12，即电压表示数变为原来的12，根据2UPR=可知R消耗的电功率变为14P，A错误B正确；副线圈中的电流为212UIR=，即变为原来的12，根据1221n In I=可知原线圈中的电流也变为原来的12，C错误；转速减小为原来的12，则频率变为原来的12，D错误。

【素养解读】本题考查正弦交流电的产生原理、理想变压器。

正弦交流电的最大值与转速的关系、理想变压器的电流、电压及功率的决定关系是此类问题的解题关键。

一、理想变压器理想变压器的构造、原理的理解，各物理量之间的基本关系、制约关系，以及变压器电路的动态分析既是高考重点，也是学习难点。

2020(人教版)高考物理复习课时过关题36 变压器电能的输送(含答案解析)

2020(人教版)高考物理复习课时过关题36变压器电能的输送1.教学用发电机能够产生正弦式交变电流．利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R 供电，电路如图所示，理想交流电流表A 、理想交流电压表V 的读数分别为I 、U ，R消耗的功率为P.若发电机线圈的转速变为原来的12，则( )A ．R 消耗的功率变为12PB ．电压表V 的读数变为12UC ．电流表A 的读数变为2ID ．通过R 的交变电流频率不变2.如图所示是发电厂通过升压变压器进行高压输电，接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电的示意图；图中变压器均可视为理想变压器，图中电表均为理想交流电表；设发电厂输出的电压一定，两条输电线总电阻用R 0表示，变阻器R 相当于用户用电器的总电阻．当用电器增加时，相当于R 变小，则当用电进入高峰时 ( )A ．电压表V 1、V 2的读数均不变，电流表A 2的读数增大，电流表A 1的读数减小B ．电压表V 3、V 4的读数均减小，电流表A 2的读数增大，电流表A 3的读数减小C ．电压表V 2、V 3的读数之差与电流表A 2的读数的比值不变D ．线路损耗功率不变3.普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，图中电流互感器ab 一侧线圈的匝数较少，工作时电流为I ab ，cd 一侧线圈的匝数较多，工作时电流为I cd ，为了使电流表能正常工作，则( )A ．ab 接MN 、cd 接PQ ，I ab <I cdB ．ab 接MN 、cd 接PQ ，I ab >I cdC ．ab 接PQ 、cd 接MN ，I ab <I cdD ．ab 接PQ 、cd 接MN ，I ab >I cd4.如图所示，甲图中变压器为理想变压器，其原线圈接在u=122sin 100πt(V)的交流电源上，副线圈与阻值R 1=2 Ω的电阻接成闭合电路，电流表为理想电流表．乙图中阻值R 2=32 Ω的电阻直接接到u=122sin 100πt(V)的交流电源上，结果电阻R 1与R 2消耗的电功率相等，则( )A ．通过电阻R 1的交变电流的频率为0.02 HzB ．电阻R 1消耗的电功率为9 WC ．电流表的示数为6 AD ．变压器原、副线圈匝数比为4∶15.一自耦变压器如图所示，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 点顺时针转到N 点的过程中( )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6.用220 V 的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是110 V ，通过负载的电流图象如图所示，则( )A ．变压器输入功率约为3.9 WB ．输出电压的最大值是110 VC ．变压器原、副线圈匝数比是1∶2D ．负载电流的函数表达式i=0.05sin ⎝⎛⎭⎪⎫100πt ＋π2 A 7.如图是原、副线圈都有中心抽头(匝数一半处)的理想变压器，原线圈通过单刀双掷开关S 1与电流表连接，副线圈通过另一单刀双掷开关S 2与定值电阻R 0相连接，通过S 1、S 2可以改变原、副线圈的匝数．现在原线圈加一电压有效值为U 的正弦交流电，当S 1接a ，S 2接c 时，电流表的示数为I ，下列说法正确的是( )A ．当S 1接a ，S 2接d 时，电流为2IB ．当S 1接a ，S 2接d 时，电流为I2C ．当S 1接b ，S 2接c 时，电流为4ID ．当S 1接b ，S 2接d 时，电流为I28.如图所示，电路中变压器原线圈匝数n 1=1 000匝，两个副线圈匝数分别为n 2=500匝、n 3=200匝，分别接一个R=55 Ω的电阻，在原线圈上接入U 1=220 V 的交流电源．则两副线圈输出电功率之比P 2P 3和原线圈中的电流I 1分别是( )A.P 2P 3=52，I 1=2.8 A B.P 2P 3=25，I 1=2.8 A C.P 2P 3=254，I 1=1.16 A D.P 2P 3=425，I 1=1.16 A 9.如图所示，边长为L 、匝数为N 、电阻不计的正方形线圈abcd ，在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕转轴OO′以角速度ω匀速转动，轴OO′垂直于磁感线，制成一台交流发电机，它与理想变压器的原线圈连接，变压器原、副线圈的匝数之比为1∶2.二极管的正向电阻为零，反向电阻无穷大，从正方形线圈处于图示位置开始计时，下列判断正确的是( )A ．交流发电机的感应电动势的瞬时值表达式为e=NB ωL 2sin ωt B ．变压器的输入功率与输出功率之比为2∶1C ．电压表V 示数为NB ωL 2D ．若将滑动变阻器的滑片向下滑动，电流表和电压表示数均减小10.如图所示的变压器，接如图甲所示的交流电时，灯泡正常发光，电容器能正常工作，现将电源换成如图乙所示的交流电，则( )A ．由于乙交变电流的周期短，因此灯泡比第一次亮B ．由于乙的频率比甲的大，因此电容器有可能被击穿C ．无论接甲电源，还是接乙电源，若滑动触头P 向上移动，灯泡都变暗D ．若将原线圈n 1的匝数增加，灯泡消耗的功率将变大11. (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，闭合开关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12. (多选)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为3∶1，L 1、L 2、L 3为三只规格均为“9V 6 W”的相同灯泡，各电表均为理想交流电表，输入端接入如图乙所示的交变电压，则以下说法中正确的是( )A ．电流表的示数为2 AB ．电压表的示数为27 2 VC ．副线圈两端接入耐压值为8 V 的电容器能正常工作D ．变压器副线圈中交变电流的频率为50 Hz13. (多选)如图为某小型水电站的电能输送示意图，发电机通过升压变压器T 1和降压变压器T 2向用户供电．已知输电线的总电阻R=10 Ω，降压变压器T 2的原、副线圈匝数之比为4∶1，副线圈与用电器R 0组成闭合电路．若T 1、T 2均为理想变压器，T 2的副线圈两端电压u=2202sin 100πt V ，当用电器电阻R 0=11 Ω时( )A ．通过用电器R 0的电流有效值是20 AB ．当用电器的电阻R 0减小时，输电线损耗的功率也随着减小C ．发电机中的电流变化频率为100 HzD ．升压变压器的输入功率为4 650 W14. (多选)如图为远距离输送交流电的系统示意图，变压器均为理想变压器．随着用户负载增多，发电机F 达到额定功率时，降压变压器输出功率仍然不足，用户的用电器不能正常工作．那么，在发电机以额定功率工作的情况下，为了适当提高用户的用电功率，可采取的措施是( )A ．适当减小输电线的电阻rB ．适当提高n 4n 3C ．适当提高n 2n 1的同时，降低n 4n 3D ．适当降低n 2n 1的同时，提高n 4n 3答案解析1.答案为：B ；解析：[根据ω=2πn 可知转速变为原来的12，则角速度变为原来的12，根据E m =nBS ω可知电动机产生的最大电动势为原来的12，根据U=E m 2可知发电机的输出电压有效值变为原来的12，即原线圈的输出电压变为原来的12，根据n 1n 2=U 1U 2可知副线圈的输入电压变为原来的12，即电压表示数变为原来的12，根据P=U 2R 可知R 消耗的电功率变为14P ，A 错误，B 正确；副线圈中的电流为I 2=12U R ，即变为原来的12，根据n 1n 2=I 2I 1可知原线圈中的电流也变为原来的12，C 错误；转速减小为原来的12，则频率变为原来的12，D 错误．]2.答案为：C ；解析：[根据题意可知，电压表V 1、V 2的示数不变，当用电进入高峰时，电阻R 减小，电流表A 3的读数增大，电流表A 2、A 1的读数都增大，R 0两端电压增大，电压表V 3读数减小，电压表V 4的读数也减小，A 、B 均错误；电压表V 2、V 3的读数之差与电流表A 2的读数的比值是R 0的阻值，不变，C 正确；线路损耗功率ΔP=I 22R 0增大，D 错误．]3.答案为：B ；解析：[根据理想变压器的原理，线圈电流与匝数成反比，ab 接MN ，通过的电流较大，电流表接在cd 两端，通过的电流较小，B 正确．]4.答案为：D ；解析：[由u=122sin 100πt(V)可知：ω=100π=2πf ，解得f=50 Hz ，A 错误；因为R 1、R 2消耗的功率相等，设R 1两端的电压为U 1，U 21R 1=U2R 2，解得U 1=3 V ，由理想变压器电压与匝数成正比得变压器原、副线圈匝数比为4∶1，D 正确；R 1上的电流I 1=U 1R 1=1.5 A ，电阻R 1消耗的电功率P=U 21R 1=4.5 W ，B 、C 错误．]5.答案为：C ；解析：[由题图可知，cd 间的线圈为整个线圈的一部分，故其匝数比作为原线圈的整个线圈的匝数少，根据变压器的电压与匝数的关系可知，U 2<U 1，当触头由M 点顺时针旋转到N 点的过程中，cd 间线圈的匝数减少，所以输出电压降低，选项C 正确．]6.答案为：A ；解析：[由题图可知通过负载的电流最大值为I m =0.05 A ，周期T=0.02 s ，故电流的函数表达式i=I m sin 2πTt=0.05sin 100πt(A)，D 错误；理想变压器匝数比等于电压比，即 n 1∶n 2=U 1∶U 2=2∶1，C 错误；输出电压U 2=110 V ，其最大值U 2m =2U 2=110 2 V ，B 错误；理想变压器输入功率等于输出功率，即输入功率P=I 2U 2=0.052×110 W≈3.9 W，A 正确．]解析：[设S 1、S 2分别接a 、c 时，原、副线圈匝数比为n 1∶n 2，则输出电压U 2=n 2n 1U ，功率P=UI=U 22R 0；在S 1、S 2分别接a 、d 时，输出电压U 2′=n 2U 2n 1，功率P′=UI′=U 2′2R 0，联立得I′=14I ，A 、B项均错，同理可知，C 项对，D 项错误．]8.答案为：C ；解析：[对两个副线圈有U 1U 2=n 1n 2，U 1U 3=n 1n 3，所以U 2=110 V ，U 3=44 V ，又P=U 2R ，所以P 2P 3=U 22U 23=254；由欧姆定律得I 2=U 2R =2 A ，I 3=U 3R=0.8 A ，对有两个副线圈的变压器有：n 1I 1=n 2I 2＋n 3I 3，得I 1=1.16 A ，C 正确．]9.答案为：C ；解析：[从图示位置开始计时，e=E m cos ωt=NBL 2ωcos ωt ，A 错误；变压器的输入功率等于输出功率，B 错误；副线圈两端电压的最大值为2NBL 2ω，电压表的示数是R 两端电压的有效值，设为U ，⎝⎛⎭⎪⎫2NBL 2ω22R ·T 2=U 2R·T，解得U=NBL 2ω，C 正确；若将滑动变阻器的滑片向下移动，电压表的示数不变，电流表的示数减小，D 错误．]10.答案为：C ；解析：[灯泡的亮度与周期无关，取决于有效值，故A 错误；电容器的击穿电压取决于电压的最大值，与频率无关，故B 错误；无论接哪个电源，输入电压相同，滑片向上移动时，接入电阻增大，则灯泡均变暗，故C 正确；若将副线圈n 1的匝数增加，则输出电压将减小，故灯泡消耗的功率将变小，故D 错误．]11.答案为：BD ；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=U2R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．]12.答案为：AD ；解析：[由输入端交变电压u －t 图象知，输入电压的有效值为2722V=27 V ，由原、副线圈匝数之比为3∶1，可得原、副线圈的电压之比为3∶1，电流之比为1∶3，设灯泡两端电压为U ，所以U=9 V ，副线圈两端电压的有效值为9 V ，三只灯泡均能正常发光，电流表的读数I=3×69A=2 A ，A 正确；电压表的示数为有效值27 V ，B 错误；副线圈两端电压的最大值为9 2 V ，C 错误；变压器副线圈两端交变电流的频率为50 Hz ，D 正确．]解析：[通过用电器R0的电流有效值I=UR0=22011A=20 A，A正确；当用电器的电阻R0减小时，由于电压不变，电流增大，输电线上的电流也增大，输电线上损失的功率增大，B错误；变压器不改变交流电的频率，f=50 Hz，C错误；降压变压器的输出功率为P1=UI=220×20 W=4 400 W，由理想变压器原、副线圈电流与匝数成反比，得输电线上的电流为I′=5 A，输电线上损失的功率ΔP=I′2R=25×10 W=250 W，升压变压器的输入功率P=P1＋ΔP=4 650 W，D正确．]14.答案为：AC；解析：[当发电机输出功率一定时，为使用户得到更大的功率，需减小输电线上的功率损失，根据ΔP=I2r，可以减小输电线的电阻r，A对；也可以通过提高输电电压，减小输送电流，即提高n2n1，这样使线圈n3两端电压变大，为使用户的用电器正常工作需要适当降低n4n3，C对．]。

2020年高考物理精选专题(含答案详解)10 交变电流变压器传感器的简单应用

2020年高考物理精选专题（含答案详解）一、单选题（共11题；共22分）1.如图所示的电路中，D1、D2是完全相同的灯泡，线圈L的自感系数较大，直流电阻不计。

先闭合开关S，电路稳定后再断开开关S，此时( )A. D1立刻熄灭B. D2立刻熄灭C. D1闪亮一下逐渐熄灭D. D2闪亮一下逐渐熄灭2.如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为n1：n2=10:1，a、b两点间的电压为u=220√2sin100πt（V），R为可变电阻，P为额定电流1A、用铅锑合金制成的保险丝．为使保险丝中的电流不超过1A，可变电阻R连入电路的最小阻值是（）A. 2.2ΩB. 2.2√2ΩC. 22ΩD. 22√2Ω3.某实验小组模拟远距离输电的原理图如图所示，A、B为理想变压器，R为输电线路的电阻，灯泡L1、L2规格相同，保持变压器A的输入电压不变，开关S断开时，灯泡L1正常发光，则( )A. 仅将滑片P上移，A的输入功率不变B. 仅将滑片P上移，L1变暗C. 仅闭合S，L1、L2均正常发光D. 仅闭合S，A的输入功率不变4.A、B是两个完全相同的电热器，A通以图甲所示的方波交变电流，B通以图乙所示的正弦式交变电流，则两电热器的电功率P A∶P B等于( )A. 5∶4B. 3∶2C. √2∶1D. 2∶15.如图所示，A、B是两个完全相同的灯泡，L是自感系数较大的线圈，其直流电阻忽略不计。

当开关S 闭合时，下列说法正确的是（）A. A和B一起亮，然后A熄灭B. A和B一起亮，然后A逐渐熄灭C. A比B先亮，然后A熄灭D. B比A先亮，然后A逐渐变亮6.如图所示为远距离交流输电的简化电路图，升压变压器与发电厂相连，降压变压器与用户相连，两变压器均为理想变压器，发电厂输出发电功率P、升压变压器原线圈两端电压和输电线总电阻保持不变。

当升压变压器原副线圈匝数比为k时，用户得到的功率为P1则当升压变压器的原副线圈匝数比为nk时，用户得到的电功率为（）A. (1−n2k2)P+n2k2P1B. (1−n2)P+n2P1C. (1−1n2k2)P+P1n2k2D. (1−1n2k2)P+P1n2k27.如图所示，一理想变压器的原副线圈匝数分别为n1和n2，原线圈输入电压保持不变，副线圈输出端通过开关S接电阻R1和滑动变阻器R，电流表为理想电表，下列说法正确的是（）A. 若S断开，则副线圈输出端电压为零B. 若S闭合，滑动片P向上滑动，则两电流表示数都变小C. 若S闭合，滑动片P向上滑动，则电流表A1示数变大，A2示数变小D. 若S闭合，滑动片P向上滑动，则电流表A1示数不变，A2示数变小8.如图所示，一理想变压器原线圈匝数n1=500匝，副线圈匝数n2=100匝，原线圈中接一交变电源，交变电电压u=220√2sin100πt(V)。

历年(2020-2023)全国高考物理真题分类(变压器的原理)汇编(附答案)

历年（2020-2023）全国高考物理真题与模拟题分类（变压器的原理）汇编一、单选题1．（2023ꞏ山东ꞏ统考高考真题）某节能储能输电网络如图所示，发电机的输出电压U1= 250V，输出功率500kW。

降压变压器的匝数比n3：n4= 50：1，输电线总电阻R= 62.5Ω。

其余线路电阻不计，用户端电压U4= 220V，功率88kW，所有变压器均为理想变压器。

下列说法正确的是（）A．发电机的输出电流为368A B．输电线上损失的功率为4.8kWC．输送给储能站的功率为408kW D．升压变压器的匝数比n1：n2= 1：442．（2023ꞏ北京ꞏ统考高考真题）自制一个原、副线圈匝数分别为600匝和190匝的变压器，原线圈接12V的正弦交流电源，副线圈接额定电压为3.8V的小灯泡。

实际测得小灯泡两端电压为2.5V。

下列措施有可能使小灯泡正常发光的是（）A．仅增加原线圈匝数B．仅增加副线圈匝数C．将原、副线圈匝数都增为原来的两倍D．将两个3.8V小灯泡并联起来接入副线圈3．（2023ꞏ浙江ꞏ统考高考真题）我国1100kV特高压直流输电工程的送电端用“整流”设备将交流变换成直流，用户端用“逆变”设备再将直流变换成交流。

下列说法正确的是（）A．送电端先升压再整流B．用户端先降压再变交流C．1100kV是指交流电的最大值D．输电功率由送电端电压决定4．（2022ꞏ重庆ꞏ高考真题）低压卤素灯在家庭电路中使用时需要变压器降压。

若将“12V 50W”的交流卤素灯直接通过变压器（视为理想变压器）接入电压为220V的交流电后能正常工作，则（）A．卤素灯两端的电压有效值为B．变压器原、副线圈的匝数比为553∶C．流过卤素灯的电流为0.24A D．卤素灯的电阻为9685．（2022ꞏ北京ꞏ高考真题）某理想变压器的原线圈接在220V的正弦交流电源上，副线圈输出电压为22000V，输出电流为300mA。

该变压器（）∶B．输入电流为30AA．原、副线圈的匝数之比为1001∶C．输入电流的最大值为D．原、副线圈交流电的频率之比为11006．（2022ꞏ河北ꞏ统考高考真题）张家口市坝上地区的风力发电场是北京冬奥会绿色电能的主要供应地之一，其发电、输电简易模型如图所示，已知风轮机叶片转速为每秒z转，通过转速比为1:n的升速齿轮箱带动发电机线圈高速转动，发电机线圈面积为S ，匝数为N ，匀强磁场的磁感应强度为B ，0=t 时刻，线圈所在平面与磁场方向垂直，发电机产生的交变电流经过理想变压器升压后。

解析版-2020年高考物理二轮专项训练交变电流综合计算题

绝密★启用前2020年高考物理二轮专项训练交变电流综合计算题1.某火力发电站通过燃烧煤来发电．每秒烧煤800 kg，已知每完全燃烧1 kg煤放热500 J，热能发电效率为0.6 .电站通过升压器、输电线和降压器把电能输送给生产和照明组成的用户，若发电机输出电压是240 V，升压变压器原、副线圈的匝数之比为1∶50，输电线的总电阻为5 Ω，用户需要电压为220 V．求：(1) 输电线上损失的电功率为多少？(2) 降压变压器的匝数比为多少？【答案】(1)2000 W(2)595∶11【解析】(1)发电机输出功率P1＝0.6P总＝0.6×800×500 W＝2.4×105W升压变压器的输出电压为U2，＝＝，U2＝1.2×104VI2＝＝＝A＝20 A输电线上损失的电功率：P损＝I22R＝202×5 W＝2000 W(2)降压变压器输入电压：U3＝U2－U线＝U2－I2R＝1.2×104V－20×5 V＝11900 V降压变压器匝数比：＝＝＝2.如图所示，一小型发电站通过升压变压器B1和降压变压器B2把电能输送给用户(B1和B2都是理想变压器)，已知发电机的输出功率为500 kW，输出电压为500 V，升压变压器B1原、副线圈的匝数比为1∶10，两变压器间输电导线的总电阻为2 Ω，降压变压器B2的输出电压为220 V．求：(1)输电导线上损失的功率；(2)降压变压器B2的原、副线圈的匝数比．【答案】(1)20000 W(2)240∶11【解析】原、副线圈电压比等于匝数比，对升压变压器：＝，即u2＝5000 V(1)输电线的电流：i2＝＝＝＝100 A损失的功率：P损＝i22R＝20000 W(3)降压变压器的输入电压u3＝u2－i2R＝4800 V降压变压器匝数比：＝＝＝240∶113.发电站通过升压变压器，输电导线和降压变压器把电能输送到用户(升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器)，若发电机的输出功率是100 kW，输出电压是250 V，升压变压器的原、副线圈的匝数比为1∶25，求：(1)求升压变压器的输出电压和输电导线中的电流．(2)若输电导线中的电功率损失为输入功率的4%，求输电导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压．【答案】(1)6250 V16 A(2)15.6 Ω6000 V【解析】(1)对升压变压器，据公式＝，有U2＝U1＝×250 V＝6250 VI2＝＝＝A＝16A(2)P损＝I22R线P损＝0.04P1所以R线＝＝15.6 Ω因为ΔU＝U2－U3＝I2R线所以U3＝U2－I2R线＝6000 V4.有一台发电机通过升压和降压变压器给用户供电，已知发电机的输出功率是300 kW，端电压为800 V，升压变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2＝1∶15，两变压器之间输电导线的总电阻r＝1.0 Ω，降压变压器输出电压U4＝220 V，求：(1)升压变压器的输出电压．(2)输送线路损失的功率．(3)输送线路损失的电压．(4)降压变压器的原、副线圈的匝数比．【答案】(1)1 2000 V(2)625 W(3)25 V(4)2395∶44【解析】(1)由输入、输出匝数和电压的比值关系可知升压变压器的输出电压为1 2000 V(2)由P＝U2I2，P r＝I22r＝625 W(3)输送线路损失的电压为U r＝I2r＝25 V(4)U3＝U2－I2r，＝＝2395∶445.有一条河流，河水流量为4 m3/s，落差为5 m，现利用它来发电，使用的发电机总效率为50%.发电机输出电压为350 V，输电线的电阻为2 Ω，允许输电线上损耗功率为发电机输出功率的5%，而用户所需要电压为220 V，求：(1)发电机的输出功率；(2)所用的升压、降压变压器上原、副线圈的匝数比．【答案】(1)1×105W(2)【解析】发电机的发电功率为：P机＝＝ρQgh(1)发电机的输出功率为：P1＝P机×η1＝η1ρQgh＝1×105W(2)①有公式可得：I1＝＝A电线上损耗的电功率为：P损＝η2P1＝5×103W输送电流为：I2＝＝50 A所以＝＝②用户得到的功率为：P＝P1－P损＝9.5×104W用I用＝＝A＝＝6.如图所示为一输电系统，A地有一台升压变压器，B地有一台匝数比为10∶1的降压变压器，降压变压器副线圈上的电流为100 A，输出功率是12 kW，A、B两地输电线的电阻是20 Ω，求：(1)升压变压器输出端的电压；(2)若不用变压器，要在B地得到同样大小的电流和电功率，那么在A地要用多大的电压将电能输出？(3)两情况下输电线上损失功率之比是多少？【答案】(1)1400 V(2)2120 V(3)1∶100【解析】(1)降压变压器输出端电压：U4＝＝V＝120 V所以由＝得U3＝1200 V由＝得：I3＝10 A输电线上损失的电压为：U损＝I2r＝10×20 V＝200 V(I2＝I3)所以升压变压器输出端的电压：U2＝U3＋U损＝1200 V＋200 V＝1400 V(2)若不用变压器，B处电压：U＝＝V＝120 V线路压降：U＝Ir＝100×20 V＝2000 V所以A处电压为2000 V＋120 V＝2120 V(3)有变压器时，线路损耗功率：P′＝I2r＝102×20＝2 kw无变压器，线路消耗功率：P＝I2r＝1002×20＝200 kw所以两情况下输电线上损耗功率之比为＝7.如图所示，发电机输出功率P1＝100 kW，输出电压U1＝250 V，用户需要的电压U4＝220 V，输电线总电阻为10 Ω.若输电线中因发热而损失的功率为输送功率的4%，试求：(1)发电机的输送电流I1是多少？(2)在输电线路中设置的升压变压器原副线圈的匝数比n1∶n2.(3)用户得到的电功率P4是多少？【答案】(1)400 A(2)1∶20(3)96 kW【解析】(1)I1＝＝A＝400 A(2)输电线损耗功率P损＝P1×4%＝4×103W①又P损＝I22R②∴输电线电流I2＝20 A∴n1∶n2＝I2∶I1＝20∶400＝1∶20③(3)P4＝P1－P损＝96%P1＝96%×100×103W＝96 kW8.有一台内阻为1 Ω的发电机，供给一学校照明用电，如图所示．升压变压器原、副线圈匝数比为1∶4，降压变压器原、副线圈匝数比为4∶1，输电线的总电阻为4 Ω.全校共有22个班，每班有“220 V,40 W”灯6盏，若保证全部电灯正常发光，则(1)发电机的输出功率多大？(2)发电机的电动势多大？【答案】(1)5424 W(2)250 V【解析】由题意知U4＝220 V则I3＝I3＝×22×6 A＝24 A由降压变压器变压关系：＝得U3＝＝880 V由降压变压器变流关系：＝得I2＝＝6 A又因为U2＝U3＋I2R＝880 V＋6×4 V＝904 V由升压变压器变压关系：＝得U1＝226 V由升压变压器变流关系：＝得I1＝24 A所以发电机的电动势：E＝U1＋I1r＝250 V发电机的输出功率PW＝EI1－I12r＝5424 W9.图甲左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中R＝55 Ω，两电表为理想电流表和电压表，变压器原、副线圈匝数比为n1∶n2＝2∶1，若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压．求：(1)交流电压的函数表达式；(2)电流表的示数I.【答案】(1)u＝220sin 100πt V(2)2 A【解析】(1)由交流电规律可知u＝u m sinωt①ω＝②联立①②代入图中数据可得u＝220sin 100πt V③(2)根据理想变压器特点和欧姆定律有：＝④I＝⑤联解④⑤代入图乙中数据得：I＝2 A⑥10.如图所示，理想变压器原线圈中输入电压U1＝3300 V，副线圈两端电压U2为220 V，输出端连有完全相同的两个灯泡L1和L2，绕过铁芯的导线所接的电压表V的示数U＝2 V．求：(1)原线圈n1等于多少匝？(2)当开关S断开时，电流表A2的示数I2＝5 A．则电流表A1的示数I1为多少？(3)当开关S闭合时，电流表A1的示数I1′等于多少？【答案】(1)1650匝(2)A(3)A【解析】(1)由电压与变压器匝数的关系可得：U1/n1＝U2/n2＝U，则n1＝1650匝．(2)当开关S断开时，有：U1I1＝U2I2，I1＝U2I2/U1＝A(3)当开关S断开时，有：R1＝U2/I2＝44 Ω.当开关S闭合时，设副线圈总电阻为R′，有R′＝RL/2＝22 Ω，副线圈中的总电流为I2′＝U2/R′＝10 A．由U1I1′＝U2I2′可知，I1′＝U2I2′/U1＝A.11.交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动．一小型发电机的线圈共220匝，线圈面积S＝0.05 m2，线圈转动的频率为50 Hz，线圈内阻不计，磁场的磁感应强度B＝T．为用此发电机所发出交变电流带动两个标有“220 V,11 kW”的电机正常工作，需在发电机的输出端a、b与电机之间接一个理想变压器，电路如图所示，求：(1)发电机的输出电压有效值为多少？(2)变压器原、副线圈的匝数比为多少？(3)与变压器原线圈串联的交流电流表的示数为多大？【答案】(1)1100 V(2)5∶1(3)10 A【解析】理想变压器的工作原理是原线圈输入变化的电流时，导致副线圈的磁通量发生变化，从而导致副线圈中产生感应电动势．而副线圈中的感应电流的变化，又导致在原线圈中产生感应电动势．变压器的电流比与电压比均是有效值，电表测量值也是有效值．解：(1)线圈转动产生的电动势最大值为：E m＝NBSω＝1100V由于线圈内阻不计，则输出电压就等于电动势，得输出电压的有效值为U1＝＝1100 V.(2)由于电动机的额定电压为220 V，所以变压器的匝数比由变压器的电压关系得：＝，得＝；(3)根据P入＝P出＝1.1×104W再根据P入＝U1I1，解得I1＝10 A12.如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数n1∶n2＝3∶1，原线圈电路中接有一量程为3 A的理想交流电流表，副线圈两端接有理想交流电压表一只和可变电阻3 A以及若干“6 V、6 W”的相同灯泡．输入端交变电压u的图象如图乙所示．(1)求图甲中电压表的读数．(2)要求灯泡均正常发光，求电路中最多允许接入的灯泡个数．(3)为满足第(2)问中要求，求可变电阻R应调到的电阻值【答案】(1)9 V(2)9盏(3)Ω【解析】输出电压是由输入电压和匝数比决定的，输入的功率的大小是由输出功率的大小决定的，电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，根据理想变压器的原理分析即可．(1)根据图象可得原线圈电压的最大值U1m＝27V其有效值为U1＝27 V根据n1∶n2＝U1∶U2代入数据后可得U2＝9 V此即为电压表的读数．(2)设原线圈中通过的电流为I1，副线圈中通过的电流为I2为使副线圈接入的灯泡最多，则I1取允许通过的最大电流的有效值为3 A根据U1I1＝U2I2代入数据后可得I2＝9 A正常发光时每个灯泡中电流为I灯＝＝1 A所以允许接入的灯泡个数为m＝＝9盏．(3)电阻两端电压为UR＝U2－U灯＝3 V电阻阻值为R＝＝Ω。

2020届高考物理计算题复习《电容器综合题》(解析版)

电容器综合题》一、计算题1. 如图所示，定值电阻R1=9Ω、R2=15Ω，电容C=10μF，电源电动势E=12V、内阻r=1Ω．若电路稳定时，理想电流表的读数I=0.4A，试求：1）电阻R3 的阻值；2）电容 C 的电量．2. 如图所示电路，电源电动势E=28V，内阻r=2Ω，电阻R1=12Ω，R2=4Ω，R3=12Ω，-2C 为水平放置的平行板电容器，其电容C=3.0pF，两极板的间距d=1.0 ×10-2m（g取10m/s2，结果均保留两位有效数字）。

（1）开关S 处于断开状态时，平行板电容器的电压是多大？所带电荷量是多少？（2）开关S 处于断开状态时，有一带电微粒恰好能在平行板电容器中静止不动，求该微粒的电性及比荷；（3）在开关S由断开到闭合的过程中，流过电阻R2 的电荷量为多少？3. 如图所示电路，A、B两点间接上一电动势为4V、内电阻为1Ω的直流电源，三个电阻的阻值均为4Ω，电容器的电容为20μF，电流表内阻不计，求：1）闭合开关S 后，电容器所带电荷量；2）断开开关S 后，通过R2的电荷量。

4. 如图所示的电路中，电源动势E=36V，内阻r=1 ，与定值电阻R1 和滑动变阻器R2 构成闭合回路，其中R1=25 ，滑动变阻器的阻值范围为0～50 ，平行板电容器上下板间距d=0.1m，连接在滑动变阻器R2 的两端，一带负电小球质量m=0.01kg，q=10 －32－3C，闭合开关k，要使小球静止于板间，（g=10m/s2）则求：1）平行板电容器两板间的电势差U AB；2）此时滑动变阻器的阻值。

5. 如图所示电路中，R1=3Ω，R2=6Ω，R3=1.5 Ω，C=20μF ，当开关S1闭合、S2 断开电路稳定时，电源消耗的总功率为2W，当开关S1、S2 都闭合电路稳定时，电源消耗的总功率为4W，求：1）电源电动势 E 和内阻r ；2）当S1、S2闭合时电源的输出功率；3）当S1闭合，分别计算在S2 闭合与断开时，电容器所带的电量各为多少？6. 如图所示，电源电动势E=9V，内阻r=0.5 Ω，电阻R1=5.0Ω，R2=3.5 Ω，R3=6.0 Ω，R4=3.0 Ω，电容C=2.0 μF 。

2020年高考物理专题精准突破变压器与远距离输电问题(解析版)

2020年高考物理专题精准突破专题变压器与远距离输电问题【专题诠释】1．变压器的工作原理2．理想变压器中的相互作用关系3.几种常用的变压器(1)自耦变压器——调压变压器，如图甲、乙所示．(2)互感器⎩⎪⎨⎪⎧电压互感器：把高电压变成低电压，如图丙所示.电流互感器：把大电流变成小电流，如图丁所示.4．常见的理想变压器的动态分析问题一般有两种：匝数比不变的情况和负载电阻不变的情况．5．远距离输电的处理思路：对高压输电问题，应按“发电机→升压变压器→远距离输电线→降压变压器→用电器”这样的顺序，或从“用电器”倒推到“发电机”一步一步进行分析．6．远距离输电问题的“三二一”(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了回路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U1U2＝n1n2，I1I2＝n2n1，P1＝P2.②理想的降压变压器联系了回路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U3U4＝n3n4，I3I4＝n4n3，P3＝P4.(3)掌握一个守恒：能量守恒关系式P1＝P损＋P3.5．输电线路功率损失的四种计算方法(1)输送功率是指升压变压器输出的功率，损失功率是指由于输电线发热而消耗的功率．两者关系是P 损＝P －P ′(P 为输送功率，P ′为用户所得功率)．(2)P 损＝I 2线R 线，I 线为输电线路上的电流，R 线为线路电阻． (3)P 损＝ΔU 2R 线，ΔU 为输电线路上损失的电压．(4)P 损＝ΔUI 线．【高考领航】【2019·江苏卷】某理想变压器原、副线圈的匝数之比为1：10，当输入电压增加20 V 时，输出电压（） A ．降低2 V B ．增加2 V C ．降低200 V D ．增加200 V 【答案】D【解析】由理想变压器原、副线圈电压比等于匝数比即1122U n U n =，得：2211n U U n =，即副线圈两端电压与原线圈两端电压成正比，所以有：2211n U U n ∆=⋅∆，当输入电压增加20V 时，输出电压增大200V ，故D 正确。

2020届高考物理计算题复习《安培力综合题》(解析版)

《安培力综合题》一、计算题1.如图所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度L=0.4m，一端连接R=1Ω的电阻。

导线所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B=1T。

导体棒MN 放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计。

在平行于导轨的拉力F作用下，导体棒沿导轨向右匀速运动，速度v= 5m/s。

求：(1)感应电动势E和感应电流I；(2)拉力F的大小；(3)若将MN换为电阻r=1Ω的导体棒，其他条件不变，求导体棒两端的电压U。

2.如图所示，足够长的U形导体框架的宽度l=0.5m，电阻忽略不计，其所在平面与水平面成θ=37°角，磁感应强度B=0.8T的匀强磁场方向垂直于导体框平面，一根质量m=0.2kg，有效电阻R=2Ω的导体棒MN垂直跨放在U形框架上，导体棒与框架间的动摩擦因数μ=0.5，导体棒由静止开始沿框架下滑到刚开始匀速运动，通过导体棒截面的电量共为Q=2C.求：(1)导体棒匀速运动的速度；(2)导体棒从开始下滑到刚开始匀速运动这一过程中，导体棒的电阻产生的焦耳热．(sin37°=0.6,cos 37°=0.8，g=10m/s2)3.如图所示，在倾角为θ=30°的斜面上，固定一宽L=0.5m的平行金属导轨，在导轨上端接入电源和滑动变阻器R，电源电动势E=10V，内阻r=2Ω，一质量m= 100g的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好．整个装置处于磁感应强度B=1T、垂直于斜面向上的匀强磁场中(导轨与金属棒的电阻不计).金属导轨是光滑的，取g= 10m/s2，要保持金属棒在导轨上静止，求：(1)金属棒所受到的安培力大小；(2)滑动变阻器R接入电路中的阻值．4.在范围足够大，方向竖直向下的匀强磁场中，B=0.2T，有一水平放置的光滑框架，宽度为L=0.4m，如图所示，框架上放置一质量m=0.05kg、电阻R=1Ω的金属杆ab，框架电阻不计，在水平外力F的作用下，杆ab以恒定加速度a=2m/s2，由静止开始做匀变速运动．求：(1)在5s内平均感应电动势是多少？(2)第5s末作用在杆ab上的水平外力F多大？(3)定性画出水平外力F随时间t变化的图象．5.如图所示，两平行金属导轨间的距离L=0.40m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B=0.50T，方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场．金属导轨的一端接有电动势E=4.5V、内阻r=0.50Ω的直流电源．现把一个质量m=0.040kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止．导体棒与金属导轨垂直、且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的总电阻R0=2.5Ω，金属导轨电阻不计，g取10m/s2.已知sin37°=0.60，cos37°=0.80，求：(1)导体棒受到的安培力；(2)导体棒受到的摩擦力；(3)若将磁场方向改为竖直向上，要使金属杆继续保持静止，且不受摩擦力作用，求此时磁场磁感应强度B1的大小？6.如图所示，光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在竖直平面内，两导轨间的距离为L=1m，导轨间连接的定值电阻R=3Ω，导轨上放一质量为m=0.1kg的金属杆ab，金属杆始终与导轨连接良好，杆的电阻r=1Ω，其余电阻不计，整个装置处于磁感应强度为B=1.0T的匀强磁场中，磁场的方向垂直导轨平面向里．重力加速度g=10m/s2，现让金属杆从AB水平位置由静止释放，求：(1)金属杆的最大速度；(2)当金属杆的加速度是5m/s2，安培力的功率是多大？7.如图所示，一个半径为r=0.4m的圆形金属导轨固定在水平面上，一根长为r的金属棒ab的a端位于圆心，b端与导轨接触良好．从a端和圆形金属导轨分别引出两条导线与倾角为θ=37°、间距l=0.5m的平行金属导轨相连．质量m=0.1kg、电阻R=1Ω的金属棒cd垂直导轨放置在平行导轨上，并与导轨接触良好，且棒cd与两导轨间的动摩擦因数为μ=0.5.导轨间另一支路上有一规格为“2.5V0.3A”的小灯泡L和一阻值范围为0～10Ω的滑动变阻器R0.整个装置置于垂直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B=1T.金属棒ab、圆形金属导轨、平行导轨及导线的电阻不计，从上往下看金属棒ab做逆时针转动，角速度大小为w.假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8．(1)当w=40rad/s时，求金属棒ab中产生的感应电动势E−1，并指出哪端电势较高；(2)在小灯泡正常发光的情况下，求w与滑动变阻器接入电路的阻值R0间的关系；(已知通过小灯泡的电流与金属棒cd是否滑动无关)(3)在金属棒cd不发生滑动的情况下，要使小灯泡能正常发光，求w的取值范围．8.如图所示，PQ和MN为水平、平行放置的金属导轨，相距1m，导体棒ab跨放在导轨上，导体棒的质量m=0.2kg，导体棒的中点用细绳经滑轮与物体相连，物体质量M=0.3kg，导体棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5.匀强磁场的磁感应强度B=2T，方向竖直向下，为了使物体匀速上升，应在导体棒中通入多大的电流？方向如何？9.如图所示，光滑平行导轨宽为L，导轨平面与水平方向有夹角θ，导轨的一端接有电阻R.导轨上有与导轨垂直的电阻也为R的轻质金属导线(质量不计)，导线连着轻质细绳，细绳的另一端与质量为m的重物相连，细绳跨过无摩擦的滑轮．整个装置放在与导轨平面垂直的磁感应强度为B的匀强磁场中．重物由图示位置从静止释放，运动过程中金属导线与导轨保持良好的接触．导轨足够长，不计导轨的电阻求：(1)重物的最大速度(2)若重物从开始运动到获得最大速度的过程中下降了h，求此过程中电阻R上消耗的电能．10.如图所示，水平放置的平行金属导轨，相距L=0.50m，左端接一电阻R=0.20Ω，方向垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度B=0.40T，导体棒ab垂直放在导轨上，并能无摩擦地沿导轨滑动，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计，当ab以v=4.0m/s的速度水平向右匀速滑动时，求：(1)ab棒中感应电动势的大小，并指出a、b哪端电势高；(2)回路中感应电流的大小；(3)维持ab棒做匀速运动的水平外力的功率。

高中物理-专题变压器与电磁感应综合问题(解析版)

2021年高考物理100考点最新模拟题千题精练（选修3-2）第五部分交变电流专题5.15 变压器与电磁感应综合问题一、选择题1.（2019吉林东北师大附中测试）如图，单匝矩形导线框abcd 与匀强磁场乖直，线框电阻不计，线框绕与cd 边重合的同定转轴以恒定角速度从图示位置开始匀速转动，理想变压器匝数比为n 1：n 2．开关S 断开时，额定功率为P 的灯泡L 1正常发光，电流表示数为I ，电流表内阻不计，下列说法正确的是（）A. 线框中产生的电流为正弦式交变电流B. 线框从图中位置转过π/4时，感应电动势瞬时值为P/IC. 灯泡L 1的额定电压等于12n Pn ID. 如果闭合开关S ，则电流表示数变大【参考答案】.ABD【解析】线框绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，线框中产生的是电流为正弦式交变电流，选项A 正确；线框从中性面转动，当转动π/4时，感应电动势的瞬时值表达式为2P/I ·sin45°=P/I ，选项B 正确；原线圈两端的电压U 1= P/I ，由变压器变压公式，副线圈两端的电压U 2=21n n U 1=21n Pn I，选项C 错误；S 闭合，副线圈电阻变小，输出功率变大，输入功率变大，由P=UI 可知原线圈电流变大，即电流表示数变大，选项D 正确。

2．（2019随州质量检测）(多选)如图所示，MN 和PQ 为处于同一水平面内的两根平行的光滑金属导轨，垂直导轨放置金属棒ab 与导轨接触良好。

N 、Q 端接理想变压器的初级线圈，理想变压器的输出端有三组次级线圈，分别接有电阻元件R 、电感元件L 和电容元件C 。

在水平金属导轨之间加竖直向下的匀强磁场，若用I R 、I L 、I c 分别表示通过R 、L 和C 的电流，则下列判断中正确的是( ) A ．在ab 棒匀速运动且ab 棒上的电流已达到稳定后，I R ≠0、I L ≠0、I C ＝0B．在ab棒匀速运动且ab棒上的电流已达到稳定的，I R＝0、I L＝0、I C＝0C．若ab棒在某一中心位置附近做v＝v m sin ωt的运动，则I R≠0、I L≠0、I C≠0D．若ab棒匀加速运动，则I R≠0、I L≠0、I C＝0【参考答案】BCD【名师解析】在ab棒匀速运动过程中，ab棒产生恒定的感应电动势，左边原线圈中产生恒定的电流，形成恒定的磁场，穿过右侧的三个副线圈的磁通量不变，则副线圈中没有感应电动势产生，所以I R=0、I L=0、I C=0，故A错误，B正确；若ab棒在某一中心位置附近做简谐运动，原线圈中产生正弦式交变电流，副线圈中将有感应电流产生，故I R≠0、I L≠0、I C≠0，故C正确；若ab棒匀加速运动，原线圈中感应电流均匀增大，穿过副线圈的磁通量均匀增大，副线圈中产生恒定的感应电动势，由于电容器有隔直的特性，I C=0，而电感线圈有通直的特性，I L≠0，故I R≠0、I L≠0、I C=0，故D正确。

2020届高考物理计算题复习《交变电流的图像和函数表达式》(解析版)

《交变电流的图像和函数表达式》一、计算题1.如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0.5T，边长L=10cm的正方形线圈abcd共100匝，100匝线圈的总电阻r=1Ω．线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，角速度ω=2πrad/s，设外电路电阻R=4Ω．求：①转动过程中感应电动势的最大值；②由图示位置（线圈平面与磁感线平行）转过60°角时的瞬时感应电动势；③由图示位置转过60°角的过程中产生的平均感应电动势；④交流电表的示数；⑤转动一周外力做的功．2.如图所示，线圈面积为0.05m2，共100匝，线圈总电阻为1Ω，与阻值为R=9Ω的外电阻相连，线圈在B=T的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的OO′轴以转速n=300r/min匀速转动．从线圈处于中性面开始计时，求：（1）线圈转过s时电动势的瞬时值；（2）线圈转过s的过程中，通过电阻的电荷量；（3）线圈匀速转一周外力做的功．3.如图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图。

其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，线圈的匝数n=100，电阻r=10Ω，线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻R=90Ω，与R并联的交流电压表为理想电表。

在t=0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按图乙所示正弦规律变化。

求：（1）交流发电机产生的电动势最大值；（2）电路中电压表的示数；（3）R上的热功率。

4.如图所示，矩形线圈abcd的匝数为N=100匝，线圈ab的边长为L1=0.2m，bc的边长为L2=0.25m，在磁感应强度为B=0.4T的匀强磁场中，绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO′轴匀速转动，转动的角速度ω=100rad/s，若线圈自身电阻为r=1Ω，负载电阻R=9Ω。

试求：（1）穿过线圈平面的最大磁通量Φm；（2）感应电动势的最大值E m；（3）设时间t=0时线圈平面与磁感线垂直，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；（4）1分钟时间内电阻R上产生的焦耳热Q的大小；（5）线圈从图示位置转过90°的过程中，通过R的电荷量。

2020年高考物理模拟试题分类汇编交变电流综合计算(解析版)

想电表，R0为定值电阻，R为半导体热敏电阻，其阻值随温度的高升而减小，以下说法中正确的选项是（）
A.图乙中电压的有效值为1102V
B.电压表的示数为44V
C.R处出现火警时电流表示数增大
D.R处出现火警时电阻R0耗费的电功率增大【答案】ACD
【分析】
2
依据电流的热效应
220
2
，解得U
110 2V，电压与匝数成正比
高考最新模拟试题分类汇编
交变电流综共计算
1、（2020·贵州省铜仁市高三放学期适应性测试一）如下图，一理想变压器的原线圈与稳固的正弦沟通
电源相连，副线圈与定值电阻
R0和平均密绕的滑线变阻器
R串连。若不考虑温度对
R0、R阻值的影响。在
将滑动头P自a匀速滑到b的过程中（
）
A.原线圈输入功率变大B.原线圈两头电压变大
200sin100tV
B
若开关S闭合，电流表示数将增大
C.若开关S闭合，灯泡L1将更亮
D.灯泡L1的额定功率为
2W
【答案】B
【分析】
A.变压器的输入电压的最大值为：
Um=NBSω=10×
×0.5×100=200V；从垂直中性面地点开始计时，故线框
中感觉电动势的刹时价为
u=Um
V），应选项A不切合题意；
则小轮转动的角速度
ω小=10ω大=20πrad/s
故产生沟通电的频次
f小20Hz=10Hz
22
故B正确；
Em
CD．若手摇手柄的转速减半，小轮的角速度减半，由Em=NBSω 知，产生沟通电的最大值减半，依据E
2
可知，有效值减半，故C错误，D正确。
应选BD。
减小，故C正确；

2020届高考物理考前回顾交变电流与变压器(解析版)

交变电流与变压器知识梳理1. 正弦式交变电流周期与频率（1s ）；表达式：sin （中性面） cos （垂直中性面）；中性面的特点；图像e-t Φ-t E m =NBSω 2. 交变电流的四值峰值（击穿电压）有效值（电功电热电表）瞬时值平均值(计算电荷量)3. 有效值的计算电流的热效应常见电流的有效值4. 电荷量的计算 q ＝N ΔΦR5. 变压器变交流只变电压和电流不变频率和功率（理想）均是有效值6.变压器的基本原理 P 入＝P 出U 1n 1＝U 2n 2 I 1I 2＝n 2n 1P 出决定P 入 U 1决定U 2 I 2决定I 1 即判断电流功率变化先看副线圈，电压变化看原线圈有多个副线圈时,U 1n 1＝U 2n 2＝U 3n 3＝… U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3＋…＋U n I n 。

7. 远距离输电U 1U 2＝n 1n 2，I 1I 2＝n 2n 1，P 1＝P 2I 2＝I 3＝I R ，U 2＝U 3＋ΔU ，P 2＝ΔP ＋P 3U 3U 4＝n 3n 4，I 3I 4＝n 4n 3，P 3＝P 4交变电流与变压器题型梳理<题型1—交变电流的图像规律四值>1. (多选)图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N 、S 间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，Ⓐ为交流电流表，线圈绕垂直于磁场的水平轴OO ′沿逆时针方向匀速转动，从图甲所示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示．以下判断正确的是( )A ．电流表的示数为10 AB．线圈转动的角速度为50π rad/sC．t＝0.01 s时，线圈平面与磁场方向平行D．t＝0.02 s时，电阻R中电流的方向自右向左AC[电流表测量的是电路中电流的有效值I＝10 A，选项A正确．由题图乙可知，T＝0.02s，所以ω＝2πT＝100 π rad/s，选项B错误，t＝0.01 s时，电流最大，线圈平面与磁场方向平行，选项C正确．t＝0.02 s时，线圈所处的状态就是图示状况，此时R中电流的方向自左向右，选项D错误．]2.如图所示，矩形线圈abcd与可变电容器C、理想电流表Ⓐ组成闭合电路．线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动，转动的角速度ω＝100πrad/s.线圈的匝数N＝100匝，边长ab＝0.2 m、ad＝0.4 m，电阻不计．磁场只分布在bc边的左侧，磁感应强度大小B＝216πT.电容器放电时间不计．下列说法正确的是()A．该线圈产生的交流电动势峰值为50 VB．该线圈产生的交流电动势有效值为25 2 VC．电容器的耐压值至少为50 VD．电容器的电容C变大时，电流表的示数变小B[该线圈产生的交流电动势峰值E m＝NBSω＝50 2 V，A项错误；因为该线圈产生的交变电流不是完整的正弦式交变电流，只有一半，所以根据有效值的定义E2R×T2＝E′2R T，E＝E m2，联立解得电动势有效值E′＝25 2 V，B项正确，电容器的耐压值至少为50 2 V，C项错误；电容器的电容C变大时，电容器的充放电电流增大，D项错误．]3.在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转动轴匀速转动，如图甲所示．产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示．则下列说法正确的是()A．t＝0.01 s时穿过线框的磁通量最小B．该交变电动势的有效值为11 2 VC ．该交变电动势的瞬时值表达式为e ＝22 2 cos 100 πt (V)D ．电动势瞬时值为22 V 时，线框平面与中性面的夹角为45°D [t ＝0.01 s 时，感应电动势为零，线框位于中性面位置，穿过线框的磁通量最大，A 项错误；由图象知，正弦交变电动势的最大值为U m ＝22 2 V ，故有效值U ＝U m2＝22 V ，B 项错误；t ＝0时，感应电动势为零，故瞬时值表达式应为e ＝22 2 sin 100π t (V)，C 项错误；当e ＝22 V 时，e ＝E m sin θ＝22 V ，解得：θ＝45°，D 项正确．]4. (多选)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所示正弦规律变化．设线圈总电阻为2 Ω，则( )A ．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8π2JAD [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；感应电动势的最大值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．] 5. (多选)如图所示，处在垂直于纸面向外、磁感应强度为B 的匀强磁场中的单匝矩形闭合线框MNPQ ，以恒定的角速度ω绕对角线NQ 转动．已知MN 长为l 1，NP 长为l 2，线框电阻为R .t ＝0时刻线框平面与纸面重合，下列说法正确的是( )A ．矩形线框产生的感应电动势有效值为22Bl 1l 2ω B ．矩形线框转过π时的电流为零C．矩形线框转动一周，通过线框任意横截面的电荷量为Bl1l2 RD．矩形线框转过π过程中产生的热量为πB2l21l22ω2RABD[产生正弦式交变电池，最大值为Bl1l2ω，所以有效值E＝22Bl1l2ω，A正确；转过π时，线圈平面与磁场垂直，磁通量最大，感应电动势为0，电流为0，B正确；转过一周通过横截面的电量为0，C错；转过π过程的热量Q＝E2R t＝E2Rπω＝πB2l21l22ω2R，D正确．]6.边长为a的N匝正方形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线且与线圈在同一平面内的对称轴匀速转动，转速为n，线圈所围面积内的磁通量Φ随时间t变化的规律如图所示，图象中Φ0为已知。

2020届高考物理精准培优专练二十交变电流及理想变压器含解析20191029225(数理化网)

交变电流及理想变压器1．对于本知识点，高考中主要是以选择题的形式考查交变电流的形成、交变电流的特征量及变压器的工作原理。

2．注意要点：变压器联系着两个电路：原线圈电路、副线圈电路。

原线圈在原线圈电路中相当于一用电器，副线圈在副线圈电路中相当于电源。

典例1.(2018·全国III 卷·16)一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q 方；若该电阻接到正弦交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q 正，该电阻上电压的峰值均为u 0，周期均为T ，如图所示。

则Q 方∶Q 正等于( )A ．1∶ 2B ．2∶1 C．1∶2 D．2∶1典例2.(2019·江苏卷·1)某理想变压器原、副线圈的匝数之比为1∶10，当输入电压增加20 V 时，输出电压( )A ．降低2 VB ．增加2 VC ．降低200 VD ．增加200 V1．如图甲所示，在磁感应强度为B 的匀强磁场中，有一匝数为n ，面积为S ，总电阻为r 的矩形线圈abcd 绕轴OO ′以角速度ω匀速转动，矩形线圈在转动中可以保持和外电路电阻R 形成闭合电路，回路中接有一理想交流电流表。

图乙是线圈转动过程中产生的感应电动势e 随时间t 变化的图象，则下列说法中正确的是( )A ．从t 1到t 3这段时间穿过线圈的磁通量的变化量为2nBSB ．从t 3到t 4这段时间通过电阻R 的电荷量为nBS RC ．t 3时刻穿过线圈的磁通量变化率为nBSωD ．电流表的示数为2nBSω2R ＋r2．如图所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其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。

磁场的磁感应强度B＝2×10－2T，线圈的面积S＝0.02 m2，匝数N＝400 匝，线圈总电阻r＝2 Ω，线圈的两端经集流环和电刷与电阻R＝8 Ω连接，与电阻R并联的交流电压表为理想电表，线圈的转速n＝50πr/s。

2020年高考物理新课标第一轮总复习讲义：高考真题专项突破(十二) 变压器的综合应用题含答案

高考真题专项突破(十二) 变压器的综合应用题[真题1] (多选)(2018·全国卷Ⅲ)如图(a)，在同一平面内固定有一长直导线PQ 和一导线框R ，R 在PQ 的右侧．导线PQ 中通有正弦交流电流i ，i 的变化如图(b)所示，规定从Q 到P 为电流的正方向．导线框R 中的感应电动势( )A ．在t ＝T4时为零 B ．在t ＝T2时改变方向C ．在t ＝T2时最大，且沿顺时针方向 D ．在t ＝T 时最大，且沿顺时针方向解析：由图(b)可知，导线PQ 中电流在t ＝T4时达到最大值，变化率为零，导线框R 中磁通量变化率为零，根据法拉第电磁感应定律，在t ＝T4时导线框中产生的感应电动势为零，选项A 正确；在t ＝T2时，导线PQ 中电流图象斜率方向不变，导线框R 中磁通量变化率的正负不变，根据楞次定律，所以在t ＝T2时，导线框中产生的感应电动势方向不变，选项B 错误；由于在t ＝T2时，导线PQ 中电流图象斜率最大，电流变化率最大，导致导线框R 中磁通量变化率最大，根据法拉第电磁感应定律，在t ＝T2时导线框中产生的感应电动势最大，由楞次定律可判断出感应电动势的方向为顺时针方向，选项C 正确；由楞次定律可判断出在t ＝T 时感应电动势的方向为逆时针方向，选项D 错误．答案：AC[真题2](2018·全国卷Ⅲ)一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q 方；若该电阻接到正弦交变电源上，在一个周期内产生的热量为Q 正．该电阻上电压的峰值为u 0，周期为T ，如图所示．则Q 方∶Q 正等于( )A ．1∶2B ．2∶1C ．1∶2D ．2∶1解析：根据题述，正弦交变电流的电压有效值为u 02，而方波交流电的有效值为u 0，根据焦耳定律和欧姆定律，Q ＝I 2RT ＝U 2RT ，可知在一个周期T 内产生的热量与电压有效值的二次方成正比，Q 方∶Q 正＝u 20∶(u 02)2＝2∶1，选项D 正确．答案：D[真题3](2018·江苏卷)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 kVD ．880 kV解析：当输电功率P ＝UI ，U 为输电电压，I 为输电线路中的电流，输电线路损失的功率为P 损＝I 2R ，R 为输电线路的电阻，即P 损＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2R .当输电功率一定时，输电线路损失的功率为原来的14，则输电电压为原来的2倍，即440 V ，故选项C 正确．答案：C [命题情报]近几年高考重点考查交变电流的产生及变化规律，交变电流最大值、瞬时值、有效值、平均值的计算及应用，变压器的工作原理，电能的输送与生产、生活相联系的问题．在考查方式上，对本部分知识单独考查的试题居多，也有与力学、电学相结合的综合性试题．单独考查的试题主要以选择题的形式出现，题目难度不大，与力学、电学相结合的试题主要以计算题的形式出现．1．(2018·天津卷)教学用发电机能够产生正弦式交变电流．利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R 供电，电路如图所示，理想交流电流表A 、理想交流电压表V 的读数分别为I 、U ，R 消耗的功率为P .若发电机线圈的转速变为原来的12，则( )A ．R 消耗的功率变为12P B ．电压表V 的读数为12U C ．电流表A 的读数变为2I D ．通过R 的交变电流频率不变解析：发电机线圈转速变为原来一半时，产生电动势的最大值和有效值均变为原来的一半，变压器匝数比不变，故副线圈上的电压表示数变为原来的一半，选项B 正确；对负载电阻R 由P ＝U 2R 可得，R 消耗的功率变为原来的14，即副线圈消耗的功率变为原来的14，故原线圈消耗的功率也变为原来的14，而原线圈电压变为原来的一半，故原线圈中的电流即电流表示数变为原来的一半，选项A 、C 均错误；发电机线圈转速变为原来一半时，频率变为原来的一半，选项D 错误．答案：B2．(2018·贵州黔东一模)小型发电站为某村寨110户家庭供电，输电原理如图所示，图中的变压器均为理想变压器，其中降压变压器的匝数比n 3∶n 4＝50∶1，输电线的总电阻R ＝10 Ω.某时段全村平均每户用电的功率为200 W ，该时段降压变压器的输出电压为220 V ．则此时段( )A ．发电机的输出功率为22 kWB ．降压变压器的输入电压为11 kVC ．输电线的电流为1 100 AD ．输电线上损失的功率约为8.26 W解析：用户总功率为P ＝110×200＝22 000＝22 kW ，加上输电线上消耗的电功率等于发电机输出功率，所以发电机的输出功率应大于22 kW，A错误；降压变压器的输出电压为220 V，根据n3n4＝U3U4可得降压变压器的输入电压U3＝50×220＝11 000 V＝11 kV，B正确；用户端总电流为I4＝PU4＝22 000220＝100 A, 根据n3n4＝I4I3得输电线中的电流为I3＝2 A，输电线上损失的功率约为ΔP＝I23R＝22×10＝40 W，C、D错误．答案：B3．(多选)(2019·西藏拉萨中学月考)如图甲所示电路中的理想变压器原线圈a匝数n1＝500，副线圈b匝数n2＝100，线圈a接在如图乙所示的交变电压的交流电源上，规格为“3 V 6 W”的灯泡恰好正常发光，电阻R2＝18.5 Ω，电压表为理想电表．下列推断正确的是()A．交流电源的频率为100 HzB．穿过铁芯的磁通量的最大变化率为225Wb/sC．电压表的示数为44 V D．R1消耗的功率为8 W解析：由图象知交流电源的频率为f＝1T＝10.02Hz＝50 Hz，A错误；副线圈电流的有效值I2＝PU＝63A＝2 A，电阻R2两端的电压U＝I2R2＝2×18.5 V＝37 V，副线圈两端电压的有效值U2＝37 V＋3 V＝40 V，副线圈电压的最大值为40 2 V，根据E m＝n2ΔΦΔt知ΔΦΔt＝E mn2＝402100Wb/s＝225Wb/s，B正确；由B可知：电压表V的示数为40 V，故C错误；变压器初级电流I1＝n2n1I2＝100500×2 A＝0.4 A，初级电压：U1＝n1n2U2＝500100×40 V＝200 V；R1上的电压：U R1＝220 V－200 V＝20 V; 电阻R1消耗的功率P＝I1UR1＝0.4×20 W＝8 W，故D正确．答案：BD。

2020届高考物理热点猜押练一热点十变压器及其应用(含解析)

猜押练一致胜高考必须掌握的15个热点热点十变压器及其应用1.在如图所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着用户用电功率的增大，下列说法中正确的有 ( )A.升压变压器的输出电压增大B.降压变压器的输出电压增大C.输电线上损耗的功率增大D.输电线上损耗的功率占总功率的比例增大2.一理想变压器原、副线圈的匝数比为100∶1，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头。

则下列说法正确的是 ( )A.副线圈输出电压的频率为50 HzB.副线圈输出电压的有效值为3.1 VC.P向左移动时，原、副线圈的电流比减小D.P向左移动时，变压器的输出功率增加3.图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2=10∶1，电阻R=10 Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1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S1接1、S2闭合，此时L2正常发光。

下列说法正确的是( )A.输入电压U的表达式U=20错误!未找到引用源。

sin50πtVB.只断开S2后，L1、L2均正常发光C.只断开S2后，原线圈的输入功率增大D.若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.4 W4.(多选)图1为一理想变压器，ab为原线圈，ce为副线圈，d为副线圈引出的一个接头，原线圈输入正弦式交变电压的u-t图象如图2所示。

若只在ce间接一只R ce=400 Ω的电阻，或只在de间接一只R de=225 Ω的电阻，两种情况下电阻消耗的功率均为80 W。

则下列说法正确的是( )A.原线圈输入电压瞬时值u ab的表达式为U ab=200错误!未找到引用源。

sin200πt(V)B.只在ce间接400 Ω的电阻时，原线圈中的电流I1为错误!未找到引用源。

AC.ce和de间线圈的匝数比为错误!未找到引用源。

=错误!未找到引用源。