《交变电流》典型例题变压器

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山东师范大学附属中学高中物理选修二第三章《交变电流》经典题(答案解析)

一、选择题1．黄冈中学有许多选课走班教室，有些教室的特种设备需要用可变电压为设备供电，小米同学设计了如图所示的变压器为某设备供电，理想变压器的原线圈连接一个 r =9Ω的电阻，且原线圈匝数n 1可以通过滑动触头 P 来调节，在副线圈两端连接了R =16Ω 的电阻，副线圈匝数n 2=1000。

在 A 、B 间加上一输出电压恒定的正弦交流电，下列说法正确的是（）A ．若交流电的周期增大，则变压器的输出功率会增大B ．若触头 P 向上移动，则电阻 R 消耗的功率一定减小C ．若触头 P 向下移动，则流过电阻 r 的电流一定减小D ．当 n 1=750时，电阻 R 消耗的功率最大2．单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场，若线圈所围面积里的磁通量随时间变化的规律如图所示，则（）A ．线圈中0时刻的感应电动势最大B ．线圈中1t 时刻的感应电动势最大C ．线圈中0至1t 时间内平均感应电动势为0.4VD ．线圈中1t 至2t 时间内感应电动势逐渐减小3．如图所示，面积为S 的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B 中以角速度ω匀速转动，能产生正弦交变电动势sin e BS t ωω=的图是（）A ．B ．C．D．4．如图所示，单匝线框在匀强磁场中匀速转动，周期为T，转轴O1O2垂直于磁场方向，线框电阻为2 Ω。

若线框从图示位置转过 60°时感应电流的瞬时值为 1A。

则下列说法正确的是（）A．线框匀速转动过程中消耗的电功率为 8WB．线框中感应电流的有效值为 2AC．线框在图示的位置磁通量变化率为零D．从图示位置开始计时，在任意时刻穿过线框磁通量的表达式为Φ=22sinT tTππ（W b）5．如图所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R。

开始时，开关S断开。

当开关S接通时，以下说法中不正确的是（）A．副线圈两端M、N的输出电压减小B．副线圈输电线等效电阻R上的电压增大C．通过灯泡L1的电流减小D．原线圈中的电流增大6．如图甲所示，手摇发电机在磁感应强度为B的匀强磁场中匀速转动，外接一电阻R和一个理想交流电流表。

交变电流习题(答案解析)

一. 教学内容：专题一交变电流［教学过程］一. 交流电：1. 交流电：大小和方向随时间作周期性变化的电流。

如：￥2. 正弦交流电的产生：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场轴匀速转动。

（1）电动势的产生：,③任意时刻t，线圈从中性面转过角度θ=ω·t说明：①交流电的峰值与线圈转轴位置和线圈形状都无关。

②交流电瞬时表达式是正弦或余弦，取决于计时零点线圈所处位置。

-（2）外电路闭合，R外，r（3）线圈转动一圈，交流电变化一个周期，电流方向变化两次。

（每经过中性面时，e=0，i=0，电流方向将发生改变）~3. 描述交流电变化规律：4. 描述交流电物理量：.（5）有效值：根据交流电热效应利用等效原理规定：让交流电和恒定电流通过同样阻值的电阻，在相等时间内产生的热量Q相等，则恒定电流的值为交流电有效值。

式交流电，依据定义Q交=Q直求有效值。

…（2）通常所说交流电值均指交流电的有效值。

秒电流方向改变100次）交流电器的铭牌上标明U额、I额是有效值，交流电表（电压表、电流表）读数也是有效值。

（3）计算通过电量，用平均值，计算交流产生热量，电功率用有效值。

Q=I2Rt，P=I2R二. 变压器1. 主要构造：输入线圈（原、初级）、输出线圈（副、次级）、闭合铁芯、符号：2. 工作原理：原线圈输入交流电U1，在铁芯中产生变化的磁通量，这样原线圈产生自感，副线圈产生电磁感应，反过来，副线圈在铁芯中产生变化的磁通量，引起原线圈的电磁感3. （1）理想变压器：传输交流电能时，自身不消耗电能。

P2=P1。

①原、副线圈没有电阻，不产生焦耳热，不计铜损。

③不计铁芯内电磁感应，即不计铁损。

?注：￥三. 远距离输电1. 输电原理：输电线总电阻R线，输送电功率P，输电电压U。

2. 高压输电原理：已知P输，输电电压U，输电线电阻R线，n1，n2，n3，n4。

/【典型例题】例1. 如图所示，N=100匝的正方形线圈，边长L=10cm，电阻r=1Ω，在匀强磁场中，B=，以n=100/π（r/s）的转速匀速转动，线圈通过滑环和电刷与R=9Ω的电阻组成闭合回路（伏特表是恒热电表），求：（1）从中性面开始计时，写出线圈中产生电动势e的表达式。

高考物理电磁学知识点之交变电流基础测试题及解析

高考物理电磁学知识点之交变电流基础测试题及解析一、选择题1．如图甲所示，理想变压器原副线圈的匝数比为5 ：1，V 和R 1、R 2分别是电压表、定值电阻，且R 1＝5R 2．已知ab 两端电压u 按图乙所示正弦规律变化．下列说法正确的是A ．电压u 瞬时值的表达式2202sin10(V)u t π=B ．电压表示数为40VC ．R 1、R 2两端的电压之比为5 ：1D ．R 1、R 2消耗的功率之比为1 ：52．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 kVB ．110 kVC ．440 kVD ．880 kV3．一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4．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50Hz5．如图所示，一理想变压器的原、副线圈匝数之比为12:55:1n n =，原线圈接入电压2202sin100u tV π=的交流电源，图中电表均为理想电表，闭合开关后，当滑动变阻器的滑动触头P 从最上端滑到最下端的过程中，下列说法正确的是（）A ．副线圈中交变电流的频率为100HzB ．0t =时，电压表的示数为0C ．电流表的示数先变小后变大D ．电流表的示数先变大后变小6．一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 。

通用版高中物理电磁学交变电流典型例题

(每日一练)通用版高中物理电磁学交变电流典型例题单选题1、近十年来，我国环形变压器从无到有，已形成相当大的生产规模，广泛应用于计算机、医疗设备、家电设备和灯光照明等方面，如图甲所示。

环形变压器与传统方形变压器相比，漏磁和能量损耗都很小，可视为理想变压器。

如图乙所示的环形变压器原线圈匝数n1=880匝，副线圈接一个“12V，22W”的照明电灯L，电压表与电流表均为理想交流电表。

原线圈所接正弦式交流电源的电压随时间变化的关系图像如图丙所示，最大值U m= 220√2V。

此时，照明电灯恰好正常发光。

则（）A．该交流电的方向每秒改变50次B．副线圈匝数约为34匝C．此时电流表的读数为0.1AD．若副线圈两端再并联多个规格与L完全相同的照明电灯，则每个电灯都不能正常工作答案：C解析：A．交流电周期为T=2×10−2s1s内包含50个周期，方向改变100次，故A错误；B．输入电压的有效值U1=220√2√2=220V照明点灯正常发光，副线圈的电压U2=12V 根据U1 U2=n1 n2可知n2=48匝故B错误；C．根据P=U2I=U1I1解得I1=0.1A故C正确；D．输入电压不变，匝数比不变，副线圈输出电压不变，并联的每盏灯均正常工作，故D错误。

故选C。

2、如图所示是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。

变压器的输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压不会有大的波动。

输出电压通过输电线输送给用户，两条输电线的总电阻用R0表示，变阻器R代表用户用电器的总电阻。

如果变压器上的能量损失可以忽略，当用户的用电器增加时，下列说法正确的是（）A．用户的用电器是串联的，R增大B．A1的示数变小C．V3示数变化量的绝对值与A2示数变化量的绝对值的比值不变D．V1与V2示数的比值等于A1与A2示数的比值答案：C解析：A．用户的用电器是并联的，当用户的用电器增加时，R减小，故A错误；B．根据变压器的电压之比等于匝数之比U1U2=n1n2，由于原线圈电压不变、匝数比不变，则电压表V2的示数不变；当用户的用电器增加时，总电阻减小、总电流增大，所以A2的示数变大，根据理想变压器的电流之比等于匝数的反比I2I1=n1n2，所以电流表A1的示数也增大，故B错误；C．对于副线圈所在的电路，根据闭合电路的欧姆定律可得U2＝I2R0+U3解得U3＝U2﹣I2R0由于U2和R0为定值，则ΔU3ΔI2=R0故C正确；D．根据B选项可知，V1与V2示数的比值等于A2与A1示数的比值，故D错误。

交变电流3(变压器和电能的远距离传送)

交变电流3（变压器和电能的远距离传送）变压器相关公式：U 1/U 2=n 1/n 2 ;I 1/I 2=n 2/n 1例1.一台理想变压器，其原线圈2200匝，副线圈440匝，并接一个100Ω的负载电阻，如图所示；（1）当原线圈接在44V 直流电上时，电压表示数为 V ，电流表示数为 A 。

（2）当原线圈接在220V 交流电上时，电压表示数为 V ，电流表示数为 A 。

此时输入功率为 W ，变压器效率为。

例2.如图所示，一台有两个副线圈的理想变压器，原线圈匝数n 1=1100匝，接入电压U 1=220V 的电路中；(1)要求在两个副线圈上分别得到电压U 2=6V ，U 3=110V ，它们的匝数n 2、n 3分别为多少？(2)若在两副线圈上分别接上“6V ，20W”“110V ，60W”的两个用电器，原线圈的输入电流为多少？判断相关量变化问题例3.如图所示为一理想变压器，K 为单刀双掷开关，U 1为加在原线圈上的电压，则（）A ．保持U 1及P 的位置不变，K 由a 合到b 时，I 1将增大B ．保持U 1及P 的位置不变，K 由b 合到a 时，R 消耗的功率将减小C ．保持U 1不变，K 合在a 处，使p 上滑，I 1将增大D ．保持P 的位置不变，K 合在a 处，若U 1增大，I 1将增大 /多选/例4.如图所示电路中的变压器为理想变压器，S 为单刀双掷开关，P 是滑动变阻器R 的滑动触头，U 1为加在原线圈两端的交变电压，I 1，I 2分别为原线圈和副线圈中的电流．下列说法正确的是 /多选/ （）(A)保持P 的位置及U 1不变，S 由b 切换到a ，则R 上消耗的功率减小(B)保持P 的位置及U 1不变，S 由a 切换到b ，则I 2减小(C)保持P 的位置及U 1不变，S 由b 切换到a ，则I 1增大(D)保持U 1不变，S 接在b 端，将P 向上滑动，则I 1减小R例4.如图所示，与理想变压器相连的四只灯泡相同，变压器原、副线圈的匝数之比为3:1，接在副线圈上的三只灯泡正常发光，则对于串联在原线圈上的灯泡L （）A ．比正常发光时亮度更大B ．也能正常发光C ．比正常发光时更暗D ．无法判断其亮度情况P76 例5高压输电可以减少因线路电阻造成的电能损耗P 损=I 2R例1.发电厂发电机的输出电压是U1，发电厂至学校的输电线总电阻为R ，导线中的电流为I ，学校得到的电压为U2，则输电线上的损失功率下列表达式错误的是（）A ．U 12/R B.(U 1-U 2)2/R C.I 2R D.I(U 1-U 2)例2.发电机的端电压为220V ，输出电功率44Kw ，输电导线的电阻为0.2Ω，如果用初、次线圈匝数比为1:10的升压变压器升压，经输电线后，再用初、次线圈匝数比为10:1的降压变压器降压供给用户；（1）求用户得到的电压和功率；（2）若不经过变压而直接送到用户，求用户得到的电压和功率。

微专题等效法处理交变电流变压器问题

微专题等效法处理交变电流变压器问题类型一只有一个副线圈的理想变压器如图甲所示，我们可以将变压器与负载看为一个整体，等效为一个新的电阻R ′，即为a 、b 间的等效电阻。

等效电路图如图乙所示，设变压器等效负载电阻为R ′，在图甲中由变压器的电压规律U 1U 2＝n 1n 2，解得U 2＝n 2n 1U 1所以负载电阻R 消耗的功率为P ＝U 22R ＝n 22U 21n 21R在图乙中等效电阻消耗的功率为P ′＝U 21R ′有P ＝P ′，解得a 、b 间的等效电阻为R ′＝n 21n 22R 以上方法叫理想变压器等效电阻法。

类型二含有多个副线圈的理想变压器如图所示，由等效电阻法我们可以将副线圈n 2、负载R 1与原线圈看为整体，等效为新电阻R 1x ，将副线圈n 3，负载R 2与原线圈看为整体，等效为另一个新电阻R 2x ，则R 1x 与R 2x 两端电压相同，均为原线圈输入电压U 1。

假设等效电阻R 1x 与R 2x 在等效电路图中的关系为并联。

令R 1x 与R 2x 中的电流分别为I 1x 与I 2x ，作等效电路图如图所示。

对n 2副线圈U 1I 1x ＝U 2I 2 由电压比有U 1U 2＝n 1n 2 又R 1＝U 2I 2，R 1x ＝U 1I 1x 则R 1x ＝(n 1n 2)2R 1 对n 3副线圈U 1I 2x ＝U 3I 3 由电压比有U 1U 3＝n 1n 3又R 2＝U 3I 3，R 2x ＝U 1I 2x 则R 2x ＝(n 1n 3)2R 2故多个副线圈的变压器问题，可以将每个副线圈与原线圈分别看为一个整体，等效为一个新电阻，作出等效电阻的并联电路图加以分析。

【例1】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，原线圈一侧接有电压为220 V 的正弦交流电源，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之比为k ，则( )A ．U ＝66 V ，k ＝1/9B ．U ＝22 V ，k ＝1/9C ．U ＝66 V ，k ＝1/3D ．U ＝22 V ，k ＝1/3【例1】A【解析】根据电阻等效法，原、副线圈和负载电阻的等效电阻R ′＝n 21n 22R ＝9R ，等效电路如图所示，根据电功率P ＝I 2R ，又因为R 与R ′串联，电流大小相等，则原、副线圈回路中电阻消耗的功率之比k ＝P P ′＝R R ′＝19，等效电阻R ′上的电压U ′＝R ′R ＋R ′×220 V ＝198 V ，即为变压器原线圈两端的电压，根据变压器原、副线圈电压关系U ′U ＝n 1n 2，所以变压器副线圈两端电压U ＝n 2n 1U ′＝13×198 V ＝66 V ，故A 正确。

高考物理历年真题专题10 交变电流

【2011高考】1．（福建）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(50π)V B.只断开S 1后，L 1、L 2均正常发光 C.只断开S 2后，原线圈的输入功率增大 D.若S 1换接到2后，R 消耗的电功率为0.8W2.（广东）图7（a ）左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中R=55Ω，○A 、○V 为理想电流表和电压表。

若原线圈接入如图7（b ）所示的正弦交变电压，电压表的示数为110V ，下列表述正确的是A 、电流表的示数为2AB 、原、副线圈匝数比为1:2C 、电压表的示数为电压的有效值D 、原线圈中交变电压的频率为100Hz图7A VR0.01 0.020.03 t/su/V22022202 －O(a) (b)3.（广东）将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是]A、感应电动势的大小与线圈的匝数无关B、穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大C、穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大D、感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同4．（山东）为保证用户电压稳定在220V，变电所需适时进行调压，图甲为调压变压器示意图。

保持输入电压u1不变，当滑动接头P上下移动时可改变输出电压。

某次检测得到用户电压u2随时间t变化的曲线如图乙所示。

以下正确的是（）A、u2=1902sin(50πt)VB、u2=1902sin(100πt)VC、为使用户电压稳定在220V，应将P适当下移D、为使用户电压稳定在220V，应将P适当上移答案：BD解析：由于用户电压u 2随时间t 变化的曲线周期为0.02s ，所以u 2=1902sin(100πt )V ，选项B 正确A 错误；为使用户电压稳定在220V ，应减小变压器原线圈匝数，应将P 适当上移，选项C 错误D 正确。

交变电流与变压器(易)

交变电流练习题一、单选题1.如图所示，在图甲中是两根不平行导轨，图乙中是两根平行导轨，其他物理条件都相同，金属棒MN 都在导轨上向右匀速平动，在棒的运动过程中，将观察到 A.两个小电珠都发光，只是亮度不同B.两个小电珠都不发光C.L 2发光，L 1不发光D.L 1发光，L 2不发光 2、．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比不变，副线圈上接有电阻不为零的负载，在原线圈上输入不变的电压Ｕ1，以下不．正确的是 A ．Ｕ1∶Ｕ2＝Ｎ1∶Ｎ2 B ．Ｉ1∶Ｉ2＝Ｎ2∶Ｎ1 C ．当Ｉ2减小时，Ｉ1增大 D ．当Ｉ2减小时，Ｉ1减小3、一理想变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝11∶5，原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u 随时间t 的变化规律如图所示，副线圈仅接入一个10 Ω的电阻. 则A. 流过电阻的最大电流是20 AB. 与电阻并联的电压表的示数是141 VC. 变压器的输入功率是1×103 WD. 在交变电流变化的一个周期内，电阻产生的焦耳热是2×103 J4、用电记峰期，电灯往往会变暗，其原理如图7所示，可简化为如下物理问题：在理想变压器的副线圈上，通过输电线连接两只灯泡L 1和L 2，输电线的等效电阻R ，原线圈输入有效值恒定的交流电压，当开关S 闭合时，以下说法正确的是（） A ．R 两端的电压增大 B ．原线圈输入功率减小 C ．副线圈输出电压减小 D ．原线圈中电流减小 5、如图所示为理想变压器原线圈所接正弦交流电源两端的u －t 图象。

原、副线圈匝数比n 1 ：n 2＝10 ：1，串联在原线圈电路中交流电流表的示数为1 A ，则 A ．变压器原线圈所接交流电压的有效值为220VB ．变压器输出端所接电压表的示数为C ．变压器输出端交变电流的频率为50HzD ．变压器的输出功率为6．右图8所示变压器的n 1∶n 2＝3∶1，次级接3个相同的灯泡均能正常发光，初级线圈串有一个相同的灯泡那么A ．灯L 也正常发光B ．灯L 比另3个暗C ．灯L 将会烧毁D ．不能确定二、双选题7、图7（a ）左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中R=55Ω表和电压表，若原线圈接入如图7（b ）所示的正弦交变电压，电压表的示数为110V ，下列表述正确的是（）A 、电流表的示数为2AB 、原、副线圈匝数比为1:2C 、电压表的示数为电压的有效值D 、原线圈中交变电压的频率为100Hz8．如图所示，一理想变压器原线圈的匝数11100n =匝，副线圈的匝数2220n =匝，交流电源的电压)V u t π=，电阻44R =Ω，电压表、电流表均为理想电表，则下列说法中正确的是A ．交流电的频率为100 HzB ．电压表的示数为44VC ．电流表A 2的示数约为1.4AD ．电流表A 1的示数为0.2A9．图乙中，理想变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝10∶1 ．原线圈与如图甲所示的交流电连接．电路中电表均为理想电表，定值电阻R 1＝5Ω，热敏电阻R 2的阻值随温度的升高而减小，则A ．电压表示数为VB ．R 1的电功率为0.2WC ．R 1电流的频率为50HzD ．R 2处温度升高时，电流表示数变小10．生活中处处用电，而我们需要的电都是通过变压器进行转换的。

高考物理专练题交变电流(试题部分)

高考物理专练题交变电流考点一交变电流的产生及描述1.甲图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,为理想交流电流表。

线圈绕垂直于磁场的水平轴OO'沿逆时针方向匀速转动,产生的电动势随时间变化的图像如图乙所示。

已知发电机线圈电阻为10Ω,外接一只阻值为90Ω的电阻,不计电路的其他电阻,则()A.电流表的示数为0.31AB.线圈转动的角速度为50πrad/sC.0.01s时线圈平面与磁场方向平行D.在线圈转动一周过程中,外电阻发热约为0.087J答案D2.(2018东北三校联考,9)(多选)如图所示,面积为S、匝数为N、电阻为r的正方形导线框与阻值为R的电阻构成闭合回路,理想交流电压表并联在电阻R的两端。

线框在磁感应强度为B的匀强磁场中,以与电路连接的一边所在直线为轴垂直于磁场以角速度ω匀速转动,不计其他电阻,则下列说法正确的是()A.若从图示位置开始计时,线框中感应电动势的瞬时值为e=NBSωsinωtB.线框通过中性面前后,流过电阻R的电流方向将发生改变,1秒钟内流过电阻R的电流方向改变ω次πC.线框从图示位置转过60°的过程中,通过电阻R的电荷量为NBS2(R+r)D.电压表的示数跟线框转动的角速度ω大小无关答案ABC3.(2020届吉林长春质量监测,6)(多选)如图甲所示为风力发电的简易模型。

在风力的作用下,风叶带动与其固定在一起的磁铁转动,转速与风速成正比。

若某一风速时,线圈中产生的正弦式电流如图乙所示。

下列说法正确的是()A.电流的表达式为i=0.6sin10πt(A)B.磁铁的转速为10r/sC.风速加倍时电流的表达式为i=1.2sin10πt(A)D.风速加倍时线圈中电流的有效值为3√2A5答案AD考点二变压器、电能的输送1.(2019广西南宁、玉林、贵港等高三毕业班摸底,16)如图所示,为一变压器的实物图,若将其视为理想变压器,根据其铭牌所提供的信息,以下判断正确的是()A.副线圈的匝数比原线圈多B.当原线圈输入交流电压110V时,副线圈中输出交流电压6VC.当原线圈输入交流电压220V时,副线圈输出直流电压12VD.当变压器输出为12V和3A时,原线圈电流为9√2A55答案B2.(2018江西上饶六校一联)如图所示,一正弦交流电瞬时值表达式为e=220sin100πt(V),通过一个理想电流表,接在一个理想变压器两端,变压器起到降压作用,开关S闭合前后,A、B两端输出的电功率相等,以下说法正确的是()A.流过r的电流方向每秒钟变化50次B.变压器原线圈匝数小于副线圈匝数C.开关从断开到闭合时,电流表示数变小D.R=√2r答案D方法理想变压器的动态分析1.(多选)如图所示,理想变压器的副线圈接有规格为“44V44W”的灯泡和线圈电阻为r=1Ω的电动机,原线圈上接有u=220√2sin100πt(V)的正弦交流电压,此时灯泡和电动机都正常工作,且原线圈中的理想交流电流表示数为1A,不考虑灯泡电阻变化和电动机内阻变化,则下列说法正确的是()A.变压器原、副线圈的匝数之比为4∶1B.电动机的输出功率为176WC.电动机的热功率为16WD.若电动机被卡住,灯泡仍正常发光,则电流表示数将变为9A,此时应立即切断电源答案CD2.如图所示的电路中,理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=11∶1,原线圈接u=220√2sin100πt(V)的交流电,电阻R1=2R2=10Ω,D1、D2均为理想二极管(正向电阻为零,反向电阻为无穷大),则副线圈电路中理想交流电流表的读数为()A.3AB.2√5AC.√10AD.√3A答案A3.如图所示为一理想变压器,原线圈接在一输出电压为u=U0sinωt的交流电源两端。

13.交变电流 -典型例题-详解

交变电流第1节交变电流的产生和描述题型探究题型1 交变电流的产生及变化规律【例1】如图所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴OO′以角速度ω逆时针匀速转动。

已知磁感应强度B=0.50T,线圈匝数N=100匝,边长L ab=0.20m,L bc=0.10m,转速n=3000r/min。

若以线圈平面与磁场夹角θ=30°时为计时起点，电动势的瞬时值的表达式为（）A．e=314sin(100πt+π3)VB．e=314sin(100πt−π3)VC．e=314√2sin(100πt+π3)VD．e=314√2sin(100πt−π3)V题型2 交流电有效值的求解【例2】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u0，周期均为T，如图5所示.则Q方∶Q 正等于( )A.1∶ 2B.2∶1C.1∶2D.2∶1题型3 含二极管的交流电有效值的求解【例3】如图所示电路，电阻R1与电阻R2串联接在交变电源上，且R1＝R2＝10 Ω，正弦交流电的表达式为u＝202sin 100πt(V)，R1和理想二极管D(正向电阻为零，反向电阻为无穷大)并联，则R2上的电功率为( )A.10 WB.15 WC.25 WD.30 W题型4 交变电流“四值”的理解和计算【例4】越来越多的电子设备开始支持无线充电技术，无线充电器是指利用电磁感应原理进行充电的设备，原理类似于变压器。

如图甲所示为某兴趣小组在模拟手机无线充电工作原理的示意图，由送电线圈和受电线圈组成。

已知受电线圈的匝数为n＝50匝，电阻r＝1.0 Ω，在它的c、d两端接一阻值R＝9.0 Ω的电阻．设在受电线圈内存在与线圈平面垂直的磁场，可在受电线圈中产生如图乙所示的正弦交流电．求：(1)受电线圈中产生电流的最大值；(2)在一个周期内，电阻R上产生的热量；(3)从t1到1×10﹣2s这四分之一个周期的时间内，通过电阻R的电荷量大小。

近年交变电流变压器高考题

1.自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分，一升压式自耦调压变压器的电路如图所示，其副线圈匝数可调。

已知变压器线圈总匝数为1900匝；原线圈为1100匝，接在有效值为220V的交流电源上。

当变压器输出电压调至最大时，负载R上的功率为2.0 kW。

设此时原线圈中电流有效值为I1，负载两端电压的有效值为U2，且变压器是理想的，则U2和I1分别约为A.380V和5.3AB.380V和9.1AC.240V和5.3AD.240V和9.1A2．如图（a），线圈ab、cd绕在同一软铁芯上。

在ab线圈中通以变化的电流，用示波器测得线圈cd间电压如图（b）所示。

已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比，则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中，可能正确的是（）3.如图，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U ab和U cd，则：A.U ab:U cd=n1:n2B.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4．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，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，观察到电流表的示数增大了0.2A，电流表的示数增大了0.8A，则下列说法正确的是A．电压表示数增大B．电压表，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5. 如图甲，R0为定值电阻，两金属圆环固定在同一绝缘平面内。

左端连接在一周期为T0的正弦交流电源上，经二极管整流后，通过R0的电流i始终向左，其大小按图乙所示规律变化。

规定内圆环a端电势高于b端时，间的电压为u ab正，下列u ab-t图像可能正确的是6. 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 。

重庆巴蜀中学高中物理选修二第三章《交变电流》经典测试题

一、选择题1．远距离输电的原理图如图所示，T 1、T 2为理想变压器，其原、副线圈匝数比分别为1：10和10：1，输电线路的总电阻R =10Ω，A 、B 均是额定电压为220V 额定功率为1100W 的电热器。

开关S 断开时，用电器A 正常工作，则下列说法正确的是（）A ．开关S 断开时，输电线的热功率为2.5WB ．变压器T 1的输入电压为225VC ．闭合开关S ，输电线损失的电压不变D ．闭合开关S ，用电器A 、B 均正常工作2．如图所示，一小水电站，输出的电功率为20kW P =，输出电压0400V U =，经理想升压变压器1T 变为2000V 电压远距离输送，输电线总电阻为10Ωr =，最后经理想降压变压器2T 降为220V 向用户供电。

下列说法正确的是（）A ．变压器1T 的匝数比1∶10B ．变压器2T 的匝数比34:95:11n n =C ．输电线上损失的电功率为25kWD ．输电线上的电流为50A3．如图所示，一理想变压器的原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡L 1和L 2，当原线圈a 、b 端输入电压U 为灯泡额定电压的7倍时，两灯泡均正常发光，则（）A ．原、副线面的匝数之比为7：1B ．原、副线圈的匝数之比为6：1C ．此时灯泡L 1和L 2的功率之比为7：1D ．此时灯泡L 1和L 2的功率之比为6：1 4．每年冬季，我国北方总会迎来冰冻雨雪天气，图为电力公司工作人员监测高压电线覆冰厚度，为清除高压输电线上的凌冰，有人设计了这样的融冰思路，利用电流的热效应除冰，若在正常供电时，高压线上输电电压为U ，电流为I ，热损耗功率为ΔP ；除冰时，输电功率，输电线电阻不变，输电线上的热损耗功率为4ΔP ，则除冰时（）A ．输电电压为2UB ．输电电流为4IC ．输电电压为4UD ．输电电流为4I 5．如图所示，理想变压器匝数比21:2:1n n =，输入电压为202sin 20π(V)u t =。

高考物理一轮复习专题30交变电流与变压器(原卷版+解析)

专题30 交变电流与变压器目录题型一交变电流的产生和描述 (1)类型1 正弦式交变电流的产生及变化规律 (1)类型2 交变电流的有效值的求解 (5)类型3 交变电流“四值”的理解和计算 (7)题型二变压器及其应用 (10)类型1实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 (10)类型2 变压器基本物理量的分析与计算 (12)类型3 原线圈接入负载电阻的变压器问题分析 (15)类型4 两种特殊的变压器模型 (16)类型4 理想变压器的动态分析 (17)题型三远距离输电模型分析 (20)题型一交变电流的产生和描述【解题指导】1．交变电流的产生往往与交变电流图像结合出题，要能将交变电流的图像与线圈的转动过程一一对应起来，分析电流、电动势、磁通量的变化规律.2.交流电气设备上所标的电压值和电流值、交流电压表和电流表的测量值都是交变电流的有效值，只有正弦式交变电流的峰值才是有效值的2倍．类型1 正弦式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)(1)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图像读出或由公式E m＝nωBS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。

①线圈从中性面位置开始计时，则i－t图像为正弦函数图像，函数表达式为i＝I m sin ωt。

①线圈从垂直于中性面的位置开始计时，则i－t图像为余弦函数图像，函数表达式为i＝I m cos ωt。

【例1】(2022·辽宁丹东市一模)图甲为一台小型发电机的示意图，单匝线圈绕OO′轴转动，若从某位置开始计时，产生的电动势随时间的变化规律如图乙所示，已知发电机线圈内阻为r，外接灯泡的电阻为9r，下列说法正确的是()A．线圈是从垂直中性面位置开始计时的B．电动势表达式为e＝62sin(50πt) VC．电流方向每秒改变50次D．理想电压表示数为5.4 V【例2】(多选)如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦式交变电流的图像，当调整线圈转速后，其在同一磁场中匀速转动过程所产生正弦式交变电流的图像如图线b所示．下列关于这两个正弦式交变电流的说法中正确的是()A ．在图中t ＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零B ．线圈先后两次转速之比为3①2C ．交变电流a 的电动势瞬时值表达式为e ＝10sin (5πt ) VD ．交变电流b 的电动势最大值为203V 【例3】(2022·广东省选择考模拟)风速测速仪的简易装置如图甲所示，某段时间内线圈中感应电流的波形如图乙所示，下列说法正确的是( )A ．若风速变大，图乙中感应电流的周期变大B ．若风速变大，图乙中感应电流的峰值变大C ．图乙中感应电流最大时，风速最大D ．图乙中感应电流随时间变化的原因是风速在变【例3】(2022·北京西城区统测)如图为交流发电机的示意图，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO ′匀速转动，发电机的电动势随时间的变化规律为e ＝20sin(100πt ) V 。

2018_2019学年高中物理第二章交变电流第6节变压器练习教科版选修3_220190114174.docx

第6节变压器1．当变压器的原线圈加上交变电压时，原线圈中的交变电流在铁芯中激发交变的磁通量，交变的磁通量穿过________也穿过________，在原、副线圈中产生____________．当副线圈闭合时，在副线圈中就会有交流电通过，这样，虽然原、副线圈并不相连，电能却从原线圈通过磁场传输给副线圈．2．在理想情况下，变压器原、副线圈两端的电压跟它们的____________，公式表示为__________________．如果原线圈的匝数小于副线圈的匝数，则副线圈得到的电压比原线圈高，这种变压器称为____________；如果原线圈的匝数大于副线圈的匝数，则副线圈得到的电压比原线圈低，这种变压器称为____________．3．关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是()A．通有正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变B．穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都不相等C．穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势D．原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈4．对理想变压器，下列说法中正确的是()A．原线圈的输入功率，随着副线圈的输出功率增大而增大B．原线圈的输入电流，随副线圈的输出电流增大而增大C．原线圈的电流，不随副线圈的输出电流变化而变化D．当副线圈的电流为零时，原线圈的电压也为零5．某变电站用原、副线圈匝数比为n1∶n2的变压器，将远距离输来的电能送给用户，如图1所示，将变压器看作理想变压器，当变压器正常工作时，下列说法正确的是()图1A．原、副线圈电压比为n2∶n1B．原、副线圈电流比为n1∶n2C．原、副线圈电压比为n1∶n2D．变压器的输入功率与输出功率的比为n1∶n2【概念规律练】知识点一变压器的基本规律1．如图2所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20∶1，原线圈接正弦交流电源，副线圈接入“220 V,60 W”灯泡一只，且灯泡正常发光，则()图2A．电流表的示数为32 220AB．电源输出功率为1200WC．电流表的示数为3 220AD．原线圈端电压为11V2．某变压器原、副线圈匝数比为55∶9，原线圈所接电源电压按如图3所示规律变化，副线圈接有负载，下列判断正确的是()图3A．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．交流电源电压有效值为220V，频率为50Hz知识点二常见变压器3．如图4所示，自耦变压器输入端A、B接交流稳压电源，其电压有效值U AB＝100V，R0＝40Ω，当滑动片处于线圈中点位置时，C、D两端电压的有效值U CD为________V，通过电阻R0的电流有效值为________A.图44．如图5所示，M、N为两条交流输电线，甲、乙两图是配电室中的互感器和交流电表的两种接线示意图，以下说法正确的是()图5A．在乙图中，线圈N4的导线一定比线圈N3的导线粗B．甲图中的电表是交流电流表，乙图中的电表是交流电压表C．甲图中的电表是交流电压表，乙图中的电表是交流电流表D．甲、乙两图中的电表均为交流电流表【方法技巧练】一、变压器动态问题的分析方法5．如图6所示为一理想变压器，K为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈的电压，则()图6A．保持U1及P的位置不变，K由a合到b时，I1将增大B．保持P的位置及U1不变，K由b合到a时，R消耗功率将减小C．保持U1不变，K合在a处，使P上滑，I1将增大D．保持P的位置不变，K合在a处，若U1增大，I1将增大6．如图7所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2，输电线等效电阻为R.开始时，开关S断开．当S接通时，以下说法中正确的是()图7A．副线圈两端M、N的输出电压减小B．副线圈输电线等效电阻R上的电压增大C．通过灯泡L1的电流减小D．原线圈中的电流增大二、有多个副线圈的理想变压器问题的分析方法7．理想变压器如图8所示，原线圈匝数n1＝1000匝，两副线圈匝数分别为n2＝600匝，n3＝200匝，当原线圈两端接在220V的交流电源上时，原线圈上电流为2A，通过R2的电流为1A，则通过R3的电流为()图8A．10 A B．7 AC．3 AD．1 A8．如图9所示，一台有两个副线圈的理想变压器，原线圈匝数n1＝1100匝，接入电压U1＝220V的电路中．(1)要求在两个副线圈上分别得到电压U2＝6V，U3＝110V，它们的匝数n2、n3分别为多少？(2)若在两副线圈上分别接上“6V，20W”、“110V，60W”的两个用电器，原线圈的输入电流为多少？图91．理想变压器工作时，原线圈输入与副线圈输出的物理量一定相同的是()A．电压有效值B．电流有效值C．交变电流频率D．交流电功率2．如图10所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝4∶1，当导体棒l在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，电流表的示数是12mA，则电流表的示数为()图10A．3mAB．0mAC．48mAD．与负载R的值有关3．在绕制变压器时，某人将两个线圈绕在如图11所示变压器铁芯的左右两个臂上．当通以交流电时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂．已知线圈1,2的匝数之比n1∶n2＝2∶1.在不接负载的情况下()图11A．当线圈1输入电压为220V时，线圈2输出电压为110VB．当线圈1输入电压为220V时，线圈2输出电压为55VC．当线圈2输入电压为110V时，线圈1输出电压为220VD．当线圈2输入电压为110V时，线圈1输出电压为110V4．一理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈输入电压的变化规律如图12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．下列说法正确的是()图12A．副线圈输出电压的频率为50HzB．副线圈输出电压的有效值为31VC．P向右移动时，原、副线圈的电流比减小D．P向右移动时，变压器的输入功率增加5．一台理想变压器从10kV的线路中降压并提供200A的负载电流．已知两个线圈的匝数比为40∶1，则变压器原线圈的电流、输出电压及输出功率是()A．5 A,250 V,50 kWB．5 A,10 kV,50 kWC．200 A,250 V,50 kWD．200 A,10 kV,2×103 kW6．一理想变压器的原线圈上接有正弦交变电压，其最大值保持不变，副线圈有可调电阻R.设原线圈的电流为I1，输入功率为P1，副线圈的电流为I2，输出功率为P2.当R增大时()A．I1减小，P1增大B．I1减小，P1减小C．I2增大，P2减小D．I2增大，P2增大7．如图13所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为1∶5，原线圈两端的交变电压为u＝202sin100πt V．氖泡在两端电压达到100V时开始发光．下列说法中正确的有()图13A．开关接通后，氖泡的发光频率为100HzB．开关接通后，电压表的示数为100VC．开关断开后，电压表的示数变大D．开关断开后，变压器的输出功率不变8．图14所示是霓虹灯的供电电路，电路中的变压器可视为理想变压器．已知变压器原线圈与副线圈匝数比n1n2＝120，加在原线圈的电压为u1＝311sin100πt V，霓虹灯正常工作的电阻R＝440kΩ，I1、I2表示原、副线圈中的电流．下列判断正确的是()图14A．副线圈两端电压6220V，副线圈中的电流14.1mAB．副线圈两端电压4400V，副线圈中的电流10mAC．I1<I2D．I1>I29．如图15甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R1＝20Ω，R2＝30Ω，C为电容器．已知通过R1的正弦式交变电流如图14乙所示，则()图15A．交变电流的频率为0.02HzB．原线圈输入电压的最大值为2002VC．电阻R2的电功率约为6.67WD．通过R3的电流始终为零10．如图16所示，理想变压器线圈匝数比n1∶n2＝2∶1，分别接有相同的两只灯泡A和B，若在a、b间接正弦式交流电源，电源电压为U，则B灯两端电压为()图1611．如图17所示的变压器的原线圈1接到220V的交流电源上．副线圈2的匝数n2＝30匝，与一个“12V12W”的灯泡L连接，L能正常发光．副线圈3的输出电压U3＝110V，与电阻R连接，通过R的电流为0.4A，求：图17(1)副线圈3的匝数n3；(2)原线圈1的匝数n1和电流I1.12．如图18所示，一个变压器(可视为理想变压器)的原线圈接在220V的市电上，向额定电压为1.80×104V的霓虹灯供电，使它正常发光．为了安全，需在原线圈回路中接入熔断器，使副线圈电路中电流超过12mA时，熔丝就熔断．图18(1)熔丝的熔断电流是多大？(2)当副线圈电路中电流为10mA时，变压器的输入功率是多大？13．如图19所示，交流发电机电动势的有效值E＝20V，内阻不计，它通过一个R＝6Ω的指示灯连接变压器．变压器输出端并联24只彩色小灯泡，每只灯泡都是“6V，0.25W”，灯泡都正常发光，导线电阻不计．求：图19(1)降压变压器初级、次级线圈匝数比．(2)发电机的输出功率．第6节变压器答案课前预习练1．原线圈副线圈感应电动势2．匝数成正比U1U2＝n1n2升压变压器降压变压器3．C[通有正弦交变电流的原线圈产生的磁场是变化的，由于面积S不变，故磁通量Φ变化，A错误；因理想变压器无漏磁，故B错误；由互感现象知C 正确；原线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能，原副线圈通过磁场联系在一起，故D错误．]4．AB[理想变压器原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，且随副线圈的输出功率的变化而变化，原线圈的输入电流取决于副线圈的输出电流，当副线圈的电流为零时，原线圈的电流也为零，但原线圈电压并不一定为零，故A、B正确，C、D错误．]5．C[电压之比等于匝数之比，根据输入功率等于输出功率，所以电流之比等于电压之比的反比，也就等于线圈匝数比的反比．]课堂探究练1．C[因为灯泡正常发光，所以副线圈中的电流I2＝PU2＝60220A＝311A根据公式I1I2＝n2n1得I1＝n2n1I2＝120×311A＝3220A，即电流表的示数应为3220A，故A错，C对；电源的输出功率等于变压器的输入功率，由P入＝P出可得电源的输出功率为60W，故B选项错误；根据公式U1U2＝n1n2，得U1＝n1n2U2＝201×220V＝4400V，故D选项错误．]点评变压器的基本规律电压关系：(1)①只有一个副线圈时U1U2＝n1n2或U1n1＝U2n2②当有多个副线圈时U 1n 1＝U 2n 2＝U 3n 3＝…(2)功率关系：P 入＝P 出①只有一个副线圈时，P 1＝P 2②当有多个副线圈时P 1＝P 2＋P 3＋…(3)电流关系：①只有一个副线圈时，由P 1＝P 2知，I 1U 1＝I 2U 2 得I 1I 2＝U 2U 1＝n 2n 1 即I 1I 2＝n 2n 1②当有多个副线圈时，由P 1＝P 2＋P 3＋…知 I 1U 1＝I 2U 2＋I 3U 3＋… 得I 1n 1＝I 2n 2＋I 3n 3＋…2．D [由图知原线圈电压最大值为2202V ，周期T ＝2×10－2s ，故有效值为220V ，频率为50Hz ；由U 1U 2＝n 1n 2，I 1I 2＝n 2n 1得输出电压最大值为362V ，原、副线圈电流之比为9∶55，输入、输出功率应相等，所以正确答案为D.]点评变压器的电压关系、电流关系是有效值(或最大值)间的关系，即如公式U 1U 2＝n 1n 2中，若U 1是有效值则U 2就是有效值，若U 1是最大值则U 2就是最大值．3．200 5解析由理想变压器公式U 1U 2＝n 1n 2得U CD ＝n 2n 1U AB ＝2×100V ＝200V ，又由I 2＝U CD R 0＝20040A ＝5A.点评自耦变压器铁芯上只绕一个线圈，原、副线圈共用一个绕组，最大优点是可以连续调节输出电压，缺点是低压端和高压端直接有电的联系，使用不够安全．变压器的规律都适用于自耦变压器．4．C [电压互感器输入端分别接在两根线上，次级匝数比初级匝数少；电流互感器输入端只能串联在电路中，次级匝数比初级匝数多．]点评甲图是电压互感器，乙图是电流互感器，它们分别与电压表和电流表的使用方法相同，即：电压互感器测电压时需并联接入电路，电流互感器测电流时需串联接入电路．它们利用变压器的原理把高电压、大电流变成低电压、小电流，以方便测量．5．ABD [K 由a 合到b 时，n 1减小而U 1不变，由U 1U 2＝n 1n 2可知副线圈上电压增大，负载R 的电流I 2增大，P 2增大；又由于P 1＝P 2＝U 1I 1，故I 1增大，A 项正确．同理K 由b 合到a 时，P 2减小，B 项正确．P 上滑时，负载电阻R 增大，而U 1、U 2均不变，由I 2＝U 2R 可知I 2减小，又由于n 1、n 2均不变，由I 1I 2＝n 2n 1可知I 1将减小，故C 项错误．当U 1增大时，由U 1U 2＝n 1n 2可知U 2也增大，I 2＝U 2R 增大，再由I 1I 2＝n 2n 1可知I 1增大，故D 项正确．]方法总结此类问题大致有两种情况：一是负载电阻不变，原、副线圈的电压(U 1、U 2)、电流(I 1、I 2)，输入功率、输出功率随匝数比的变化而变化的情况，如选项A 、B ；另一类是原、副线圈的匝数比不变，上述各物理量随负载电阻的变化而变化的情况，如选项C.处理此类问题时，要根据题意分清变量与不变量，要明确变量之间的相互制约关系．6．BCD [由于输入电压不变，所以S 接通时，理想变压器副线圈M 、N两端输出电压不变．并联灯泡L 2，负载总电阻变小，由欧姆定律I ＝UR 知，流过R 的电流增大，电阻R 上的电压U R ＝IR 增大．副线圈输出电流增大，根据输入功率等于输出功率I 1U 1＝I 2U 2得，I 2增大，则原线圈输入电流I 1也增大．U MN 不变，U R 变大，所以U L1变小，流过灯泡L 1的电流减小．] 方法总结变压器动态分析问题的思路程序可表示为7．B [由理想变压器变压比公式U 1U 2＝n 1n 2可得U 2＝U 1n 2n 1＝220×6001000V ＝132V ，由U 1U 3＝n 1n 3可得U 3＝n 3n 1U 1＝200×2201000V ＝44V ，根据输入功率等于输出功率有I 1U 1＝I 2U 2＋I 3U 3解得I 3＝7A ，选B]方法总结理想变压器变压比公式U 1U 2＝n 1n 2，对有一个或n 个副线圈的变压器均适用，而变流比公式I 1I 2＝n 2n 1，只适用于有一个副线圈的变压器，若为两个以上副线圈的变压器，必须用P 入＝P 出，即U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3或n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3来计算．8．(1)30匝 550匝 (2)0.36A解析 (1)根据原、副线圈间电压与匝数的关系，由 U 1U 2＝n 1n 2，U 1U 3＝n 1n 3得n 2＝U 2U 1n 1＝6220×1100匝＝30匝n 3＝U 3U 1n 1＝110220×1100匝＝550匝(2)设原线圈输入电流为I 1，P 入＝P 出，即 I 1U 1＝I 2U 2＋I 3U 3＝P 2＋P 3，所以I 1＝P 2＋P 3U 1＝20＋60220A ＝0.36A方法总结第(1)问中，也可根据原、副线圈每伏电压分配到的匝数相等进行计算．即由n 1U 1＝1100匝220V ＝5匝/V ，得匝数n 2＝5×6匝＝30匝，n 3＝5×110匝＝550匝．课后巩固练 1．CD 2．B3．BD [在不考虑原、副线圈内电阻的情况下，变压器原、副线圈电压之比(U 1/U 2)等于原、副线圈中产生的感应电动势之比(E 1/E 2)．当给线圈1输入电压U 1时，U 1U 2＝E 1E 2＝n 1ΔΦ1Δtn 2ΔΦ2Δt＝n 1ΔΦ1n 2ΔΦ2＝21×21＝41.当给线圈2输入电压U 2时，U 2U 1＝E 2E 1＝n 2ΔΦ2Δtn 1ΔΦ1Δt＝n 2ΔΦ2n 1ΔΦ1＝12×21＝1.所以选项B 、D 正确．]4．AD [变压器不改变电压的频率，副线圈中的电压频率等于原线圈中的电压频率为f ＝1T ＝12×10－2Hz ＝50Hz ；由U 1U 2＝n 1n 2可得副线圈中电压的最大值31V ，故有效值为312V ；P 向右移动时，输出电路中电压不变，电阻减小，电流增大，输出功率增大，变压器的输入功率等于输出功率，也增大，故正确的选项为A 、D.]5．A [设原线圈输入电压、电流、功率分别为U 1、I 1、P 1，副线圈输出电压、电流、功率分别为U 2、I 2、P 2，原、副线圈匝数分别为n 1、n 2.由I 1I 2＝n 2n 1知I 1＝n 2n 1I 2＝140×200 A ＝5 A. 由U 1U 2＝n 1n 2知U 2＝n 2n 1U 1＝140×10×103 V ＝250 V输出功率P 出＝U 2I 2＝250×200W ＝50kW]6．B [副线圈的电压不变，当副线圈接的电阻R 增大时，I 2减小，P 2减小，因为P 1＝P 2，所以P 1减小，I 1＝n 2n 1I 2，I 1也减小．]7．AB [由U 1U 2＝n 1n 2得：副线圈的输出电压u 2＝5u ＝1002sin100πt V ，此电源频率f 0＝50Hz ，而氖泡每个周期发光2次，则氖泡的发光频率f 氖＝2f 0＝100Hz ，A 正确；电压表的示数应为副线圈输出电压的有效值，故U ＝U 2m2＝100V ，B 正确；交变电流、电压的有效值不变，故表示数不变，C 错；断开开关后，变压器的输出功率减小，D 错．]8．BD [原线圈电压有效值U 1＝U m 2＝3112V ＝220V ，由U 1U 2＝n 1n 2，可得U 2＝4400V ，由欧姆定律可知I 2＝U 2R ＝10mA ，由I 1I 2＝n 2n 1可得：I 1>I 2，所以B 、D 两项正确．]9．C [由题中图象可知该交变电流的周期为0.02s ，所以频率为50Hz ，A错误；因为变压器输出电压最大值为20×1V ＝20V ，所以由变压比公式U 1n 1＝U 2n 2知变压器原线圈电压的最大值为20×10V ＝200V ，B 错误；R 2的功率P 2＝U 2R 2＝⎝ ⎛⎭⎪⎫202230W ＝6.67W ，C 正确；因为电容器存在充、放电现象，所以电阻R 3中的电流不感谢你的聆听感谢你的聆听是始终为零，D 错误．]10．D [设原线圈电压为U 1，电流为I 1，副线圈电压为U 2，电流为I 2，则U 1＝U －I 1R A ，U 1U 2＝n 1n 2，I 1I 2＝n 2n 1，U 2＝I 2R B ，依题意，A 、B 完全相同，有R A ＝R B ，联立以上各式，整理可得n 2n 1U 1＝n 1n 2(U －U 1)，即12U 1＝2(U －U 1)，得U 1＝45U ，U 2＝12U 1＝25U ＝0.4U ]11．(1)275匝 (2)550匝 0.255A解析 (1)变压比公式对于两个副线圈也适用，则有 U 2U 3＝n 2n 3，n 3＝n 2U 3U 2＝30×11012匝＝275匝．(2)同理：n 1n 2＝U 1U 2，n 1＝U 1U 2n 2＝22012×30匝＝550匝．理想变压器的输入功率等于输出功率，即P 1＝P 2＋P 3＝12W ＋0.4×110W ＝56W ．原线圈中电流I 1＝P 1U 1＝56220A≈0.255A12．(1)0.98A (2)180W解析 (1)设原、副线圈上的电压、电流分别为U 1、U 2、I 1、I 2.根据理想变压器的输入功率等于输出功率，有I 1U 1＝I 2U 2当I 2＝12mA 时，I 1即为熔断电流，代入数据，得I 1＝0.98A(2)设副线圈中电流为I 2′＝10mA 时，变压器的输入功率为P 1，根据理想变压器的输入功率等于输出功率，有P 1＝I 2′U 2，代入数据，得P 1＝180W13．(1)3∶1 (2)6.67W解析 (1)彩色小灯泡额定电流I L ＝P U ＝0.256A ＝124A ，次级线圈总电流I 2＝24I L ＝1A ．变压器输入功率等于输出功率，有I 1U 1＝I 2U 2＝6W ，变压器原线圈电路中，利用欧姆定律可得E ＝U 1＋I 1R ＝6I 1＋6I 1，代入E 值解得I 1＝13A(I 1＝3A 应舍去，据题意是降压变压器，应I 1<I 2＝1A)，所以n 1n 2＝I 2I 1＝31. (2)发电机输出功率P ＝I 1E ＝6.67W。

(二)交变电流及其变压器

（二）高二物理《交变电流及其变压器》专题1．(2012·广东)某小型发电机产生的交变电动势为e＝50sin 100πt(V)．对此电动势，下列表述正确的有() A．最大值是50 2 VB．频率是100 HzC．有效值是25 2 VD．周期是0.02 s2．矩形线圈绕垂直匀强磁场磁感线的轴匀速转动，当线圈通过中性面时，下列说法正A．穿过线圈的磁通量最大，线圈中感应电动势最大B．穿过线圈的磁通量最大，线圈中感应电动势等于零C．线圈中感应电流最大，方向将改变D．线圈中感应电流等于零，方向将改变3．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(如右图)，线圈的cd边离开纸面向外运动．若规定由a→b→c→d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4．如图所示，电路中完全相同的三只灯泡a、b、c分别与电阻R、电感L、电容C串联，然后再并联到220V、50 Hz的交流电路上，三只灯泡亮度恰好相同．若保持交变电压不变，将交变电流的频率增大到60 Hz，则发生的现象是A．三灯亮度不变B．三灯均变亮C．a不变、b变亮、c变暗D．a不变、b变暗、c变亮5．把一只电热器接在100 V的直流电源上，在t时间内产生的热量为Q；若将它分别接在u1＝100sinωt(V)和u2＝50sin2ωt(V)的交流电源上，仍要产生Q的热量，则所需时间分别是A．t,2t B．2t,8tC．2t,2t D．t,4t6．(2012·石家庄部分学校联考)将阻值为10 Ω的电阻接到内阻不计的交变电源上，电源电动势随时间变化的规律如图所示．下列说法正确的是 ( )A ．该交变电压的周期为0.04 sB ．该交变电压的频率为50 HzC ．用交变电压表测得电阻两端的电压为10 VD ．通过电阻的电流为22A 7．(2011·成都市第三次诊断)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．若甲、乙图中的U 0、T 所表示的电压、周期值是相同的，则以下说法正确的是A ．第一次，灯泡两端的电压有效值是2U 02B ．第二次，灯泡两端的电压有效值是3U 02C ．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∶58．(2012·西安质检)如图所示电路，电阻R 1与电阻R 2阻值相同，都为R ，和R 1并联的D 为理想二极管(正向电阻可看做零，反向电阻可看做无穷大)，在A 、B 间加一正弦交变电流u ＝202sin 100πt (V)，则加在R 2上的电压的有效值为( )A ．10 VB ．20 VC ．15 VD ．510 V9.将硬导线中间一段折成不封闭的正方形，每边长为l ，它在磁感应强度为B 、方向如图的匀强磁场中匀速转动，转速为n ，导线在a 、b 两处通过电刷与外电路连接，外电路接有额定功率为P 的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，灯泡的电阻应为A.(2πl 2nB )2PB.2(πl 2nB )2PC.(l 2nB )22P D.(l 2nB )2P10．如图甲所示，两个相同的灯泡串联，并和电压表、电流表一起连接在正弦交变电源上，每个灯泡的电阻R ＝110 Ω.图乙是交变电源输出电压随时间t 变化的图像，则A ．电压表读数是311 VB ．电流表读数是 2 AC ．每个灯泡两端的电压随时间变化的规律是u R ＝311cos100πt (V)D ．通过每个灯泡的电流随时间变化的规律是i ＝11．(2010·四川)如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T ，转轴O 1O 2垂直于磁场方向，线圈电阻为2 Ω.从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60°时的感应电流为1 A ．那么A ．线圈消耗的电功率为4 WB ．线圈中感应电流的有效值为2 AC ．任意时刻线圈中的感应电动势为e ＝4cos 2πT t (V)D ．任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ＝T πsin 2πT t (Wb)12.如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd 全部处于磁感应强度为B 的水平匀强磁场中，线框面积为S ，电阻为R .线框绕与cd 边重合的竖直固定转轴以角速度ω匀速转动，线框中感应电流的有效值I ＝________.线框从中性面开始转过π2的过程中，通过导线横截面的电荷量q＝______.13．(2012·江苏)某兴趣小组设计了一种发电装置，如图所示．在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为49π，磁场均沿半径方向．匝数为N 的矩形线圈abcd 的边长ab ＝cd ＝l 、bc ＝ad ＝2l .线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动，bc 和ad 边同时进入磁场．在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为B 、方向始终与两边的运动方向垂直．线圈的总电阻为r ，外接电阻为R .求：(1)线圈切割磁感线时，感应电动势的大小E m ；(2)线圈切割磁感线时，bc 边所受安培力的大小F ；(3)外接电阻上电流的有效值I .14.如右图所示线圈面积为0.05 m 2，共100匝，线圈总电阻为1 Ω，与外电阻R ＝9 Ω相连．当线圈在B ＝2π T 的匀强磁场中绕OO ′以转速n ＝300 r/min 匀速转动时，求：(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出电动势的瞬时表达式；(2)两电表○A ○V 的示数；(3)线圈转过160 s 时，电动势的瞬时值；(4)线圈转过130 s 的过程中，通过电阻的电荷量；(5)线圈匀速转一周外力做的功．1．某发电站采用高压输电的方法向外输送电能．若输送的总功率为P 0，输电电压为U ，输电导线的总电阻为R .则下列说法正确的是( )A ．输电线上的电流I ＝U RB ．输电线上的电流I ＝P 0UC ．输电线上损失的功率P ＝(P 0U )2RD ．输电线上损失的功率P ＝U 2R2．如图所示，绕过理想变压器铁芯的导线所接的电压表V 的示数U ＝2 V ．已知原线圈中的输入电压U 1＝5 500 V ，副线圈两端的电压U 2为220 V ，输出端连有完全相同的两个灯泡L 1和L2，当开关S 断开时，电流表A 2的示数I 2＝5 A ．则下列说法正确的是A ．原线圈的匝数为2 750匝B ．当开关S 断开时，电流表A 1的示数I 1为0.5 AC ．当开关S 闭合时，电流表A 1的示数I 1为0.4 AD ．当开关S 闭合时，灯泡L 1消耗的功率为1 100 W3．中国已投产运行的1 000 kV 特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程．假设甲、乙两地原来用500 kV 的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P .现改用1 000 kV 特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为A.P 4B.P 2 C ．2P D ．4P 4．在某交流电路中，有一正在工作的变压器，原、副线圈的匝数分别为n 1＝600匝、n 2＝120匝，电源的电压为u ＝311sin100πt (V)，原线圈中串联一个额定电流为0.2 A 的保险丝，为保证保险丝不被烧毁，则( )A ．负载功率不能超过44 WB ．副线圈电流的最大值不能超过1 AC ．副线圈电流的有效值不能超过1 AD．无论副线圈电流有多大，保险丝总不会被烧毁5．(2012·福建)如图，理想变压器原线圈输入电压u＝U m sinωt，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器．是理想交流电压表，示数分别用U1和U2表示；是理想交流电流表，示数分别用I1和I2表示．下列说法正确的是A．I1和I2表示电流的瞬时值B．U1和U2表示电压的最大值C．滑片P向下滑动过程中，U2不变，I1变大D．滑片P向下滑动过程，U2变小、I1变小6．某理想变压器原、副线圈的匝数比为55∶9，原线圈所接电源电压按下图所示规律变化，副线圈接有一灯泡，此时灯泡消耗的功率为40 W，则下列判断正确的是A．副线圈两端输出的电压为36 2 VB．原线圈中电流表的示数约为0.18 AC．变压器的输入、输出功率之比为55∶9D．原线圈两端电压的瞬时值表达式为u＝220 sin100πt V7．(2012·海淀区期末)如图甲所示，一个理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝6∶1，副线圈两端接三条支路，每条支路上都接有一只灯泡，电路中L为电感线圈、C为电容器、R 为定值电阻．当原线圈两端接有如图乙所示的交变电流时，三只灯泡都能发光．如果加在原线圈两端的交变电流的最大值保持不变，而将其频率变为原来的2倍，则对于交变电流的频率改变之后与改变前相比，下列说法中正确的是A．副线圈两端的电压有效值均为216 VB．副线圈两端的电压有效值均为6 VC．灯泡Ⅰ变亮D ．灯泡Ⅲ变亮8．(2010·浙江)某水电站，用总电阻为2.5 Ω的输电线输电给500 km 外的用户，其输出电功率是3×106 kW.现用500 kV 电压输电，则下列说法正确的是( )A ．输电线上输送的电流大小为2.0×105 AB ．输电线上由电阻造成的损失电压为15 kVC ．若改用5 kV 电压输电，则输电线上损失的功率为9×108 kWD ．输电线上损失的功率为ΔP ＝U 2/r ，U 为输电电压，r 为输电线的电阻 9.如图所示，有一理想变压器，原、副线圈的匝数比为n .原线圈接正弦交流电压U ，输出端接有一个交流电流表和一个电动机．电动机线圈电阻为R .当输入端接通电源后，电流表读数为I ，电动机带动一重物匀速上升．下列判断正确的是( )A ．电动机两端电压为IRB ．电动机消耗的功率为I 2RC ．原线圈中的电流为nID ．变压器的输入功率为UI n10．2011年9月28日，国家电网副总经理舒印彪表示：该公司第二条特高压交流电项目已获得发改委批准，投资规模、线路长度和输电容量都比以前项目大一倍以上．如图所示是远距离输电示意图，电站的输出电压U 1＝250 V ，输出功率P 1＝100 kW ，输电线电阻R ＝8 Ω.则进行远距离输电时，下列说法中正确的是A ．若电站的输出功率突然增大，则降压变压器的输出电压减小B ．若电站的输出功率突然增大，则升压变压器的输出电压增大C ．输电线损耗比例为5%时，所用升压变压器的匝数比n 1n 2＝116D．用10 000 V高压输电，输电线损耗功率为8 000 W11．远距离输电的示意图如图所示，若发电机的输出电压不变，认为升压变压器和降压变压器都是理想变压器，输电线具有一定的电阻，下列判断正确的是()A．升压变压器的输出电压总是大于降压变压器的输入电压B．升压变压器的输出功率总是等于降压变压器的输入功率C．随着用户用电功率的增加，升压变压器初级线圈中的电流变小D．随着用户用电功率的增加，降压变压器初级线圈两端的电压变小12．如图，一理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1，原线圈两端接入一正弦交流电源；副线圈电路中R为负载电阻，交流电压表和交流电流表都是理想电表．下列结论正确的是A．若电压表读数为6 V，则输入电压的最大值为24 2 VB．若输入电压不变，副线圈匝数增加到原来的2倍，则电流表的读数减小到原来的一半C．若输入电压不变，负载电阻的阻值增加到原来的2倍，则输入功率也增加到原来的2倍D．若保持负载电阻的阻值不变，输入电压增加到原来的2倍，则输出功率增加到原来的4倍13．发电机的端电压220 V，输出电功率44 kW，输电导线的电阻为0.2 Ω，如果用初、次级匝数之比为1∶10的升压变压器升压，经输电线后，再用初、次级匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户．(1)画出全过程的线路示意图．(2)求用户得到的电压和功率．(3)若不经过变压而直接送到用户，求用户得到的电压和功率．。

专题10 交变电流和变压器(教师版)2022年新高考物理模拟题分类汇编(第6套)

专题10 交变电流和变压器1．（2021·湖南衡阳市高三二模）图甲为家用燃气灶点火装置的电路原理图，转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交流电加在理想变压器的原线圈上，设变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，当两点火针间电压大于5000V就会产生电火花进而点燃燃气，闭合S，下列说法正确的是（）A．电压表的示数为50VB．在正常点燃燃气的情况下，两点火针间电压的有效值一定大于5000VC．当21200nn=时，点火针每个周期的放电时间大于0.01sD．当21100nn>时，才能点燃燃气【答案】CD【解析】A．由图乙知原线圈电压的最大值为50V，故电压表的示数为有效值即252V，故A错误；B．两点火针间最大电压U2＞5000V25002V2=，故B错误；C．当匝数比为200时，则副线圈电压为50002V，最大值为10000V，根据三角函数关系可知其每个周期放电时间为23T，即0.04s0.01s3>，故C正确；D．根据变压器的变压比得：1122U nU n=，当22 115000100 50n Un U=>=，才能点燃燃气，故D正确。

故选CD。

2．（2021·安徽合肥市高三二模）在图甲所示的电路中，电源电压的最大值为2202V，理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，R1、R2和R3均为定值电阻，R2=R3=20 Ω，各电表均为理想电表。

图乙中正弦曲线为R1两端的电压u1随时间t变化关系的图像。

则下列说法正确的是（）A ．交流电的频率为50 HzB ．电压表的示数为：2C ．电流表的示数为1.0AD ．R 1的阻值为200 Ω【答案】AC 【解析】A ．分析图乙可知，交流电的周期为T =0.02s ，则频率为0z 15H f T=A 正确；B ．电阻R 1两端电压的有效值1120V 2mR U ==，故电压表的示数为20V ，B 错误；C ．电源电压的有效值为1220V 2mR U ==，故变压器原线圈两端的电压为11220V 20V 200V R U U U =-=-=，根据1122n U n U =，解得220V U =，故流过电流表的示数为231.0A U I R ==，C 正确；D ．根据串并联电路特点可知流过副线圈中的电流22 2.0A I I ==，根据1221I n I n =，解得10.2A I =，故111100ΩR U R I ==，D 错误。

高中物理交变电流问题(含解析)

交变电流问题1图乙中，理想变压器原、副线圈匝数比n1：n2=10：1．原线圈与如图甲所示的交流电连接．电路中电表均为理想电表，定值电阻R1=5Ω，热敏电阻R2的阻值随温度的升高而减小，则（）A ．电压表示数为V B．R1的电功率为0.2WC．R1电流的频率为50Hz D．R2处温度升高时，电流表示数变小解：交流电电压最大的值为，则其有效值为U1==10V，则副线圈的输出电压的有效值为U2=则电压表的示数为1V，故A 错误R1的功率为P==0.2W，故B正确，交流的周期为0.02S ，则其频率为，故C正确R2温度升高，电阻变小，电流变大．故D错误．故选：B C 2如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T，转轴O1O2垂直于磁场方向，线圈电阻为2Ω．从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60°时的感应电流为1A．那么（）A．线圈消耗的电功率为4WB．线圈中感应电流的有效值为2AC．任意时刻线圈中的感应电动势为e=4cosD．任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ=sin解：从垂直中性面开始其瞬时表达式为i=I m cosθ，则电流的最大值为I m =感应电动势的最大值为E m=I m r=2×2=4V任意时刻线圈中的感应电动势为e=E m cos =4cos t线圈消耗的电功率为P=I2r==W=4W任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ=根据公式E m=NBSω=NΦm可得故Φ=，故选：AC3 为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L1、L2，电路中分别接了理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表A1、A2，导线电阻不计，如图所示．当开关S闭合后（）A．A1示数变大，A1与A2示数的比值不变B．A1示数变大，A1与A2示数的比值变大C．V2示数变小，V1与V2示数的比值变大D．V2示数不变，V1与V2示数的比值不变解：由于理想变压器原线圈接到电压有效值不变，则副线圈电压不变，V2示数不变，V1与V2示数的比值不变，C错误、D正确．开关S闭合后，变压器副线圈的负载电阻减小，V2不变，由欧姆定律可得A1示数变大，由于理想变压器P2=P1，V1与V2示数的比值不变，所以A1与A2示数的比值不变，A正确、B错误．所以AD正确．故选AD．4如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B．电阻为R、半径为L、圆心角为45°的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴以角速度ω匀速转动（O轴位于磁场边界）．则线框内产生的感应电流的有效值为（）A ．B ．C ．D ．解：交流电流的有效值是根据电流的热效应得出的，线框转动周期为T，而线框转动一周只有的时间内有感应电流，则有（）2 R=I2RT，所以I=，所以D正确．故选：D．5在如图所示的电路中，两个相同的小灯泡L1和L2，分别串联一个带铁芯的电感线圈L和一个滑动变阻器R．闭合开关S后，调整R，使L1和L2发光的亮度一样，此时流过两个灯泡的电流均为I．然后，断开S．若t′时刻再闭合S，则在t′前后的一小段时间内，正确反映流过L1的电流L1、流过L2的电流l2随时间t变化的图象是（）A ．B ．C ．D ．解：A、B、由于小灯泡L1与电感线圈串联，断开S后再闭合，流过L1的电流从无到有（即增大），电感线圈对电流有阻碍作用，所以流过灯泡L1的电流从0开始逐渐增大，最终达到I．故A错误，B正确．C、D、由于小灯泡L2与滑动变阻器串联，断开S后再闭合，立即有电流通过L2，当I1电流逐渐增大时，流过L2的电流逐渐减小，最终减到I．故C、D错误．故选：B．6如图是霓虹灯的供电电路，电路中的变压器可视为理想变压器，已知变压器原线圈与副线圈匝数比，加在原线圈的电压为u1=311sin100πt（V），霓虹灯正常工作的电阻R=440kΩ，I1、I2表示原、副线圈中的电流，下列判断正确的是（）A．副线圈两端电压6220 V，副线圈中的电流14.1 mAB．副线圈两端电压4400 V，副线圈中的电流10.0 mAC．I1＜I2D．I1＞I2解：A、B根据题意可知，交流电的最大电压变311V，则其有效值为=220V，再根据电压与匝数关系，可以求出画线圈的电压为4400V，再根据欧姆定律，可以求出副线圈中的电流为=10mA，选项A错误，选项B正确．C、D根据能量守恒和电功率定义P1=P2、P=UI即：U1I1=U2I2，可以判断I1＞I2，选项C错误，选项D正确．故选BD7一个边长为6cm的正方形金属线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，电阻为0.36Ω．磁感应强度B随时间t的变化关系如图所示，则线框中感应电流的有效值为（）A ．×10﹣5AB ．×10﹣5AC ．×10﹣5AD ．×10﹣5A解：由图可知，磁场是周期性变化的，因此产生电压也是周期性变化的．法拉第电磁感应定律有：0～3秒产生电压为：3～5秒产生电压为：由图可知，磁场的变化周期为5s，所以产生的感应电流周期也为5s，前3s 电流为：，后2s 电流为：设电流的有效值为I ，根据电流的热效应在一个周期内，有：，其中T=5s，t1=3s，t2=2s，所以解得：，故ACD错误，B正确．故选B．8利用升压变压器和降压变压器，实现远距离高压输电，如果发电机的输出电压不变，则下列叙述中正确的是（）A．升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关B．输电线路中的电流只由升压变压器原副线圈的匝数比决定C．当用户用电器的总电阻减小时，输电线上损失的功率增大D．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压解：A、由于发动机的输出电压不变即升压变压器的原电压不变，当用户用电设备消耗功率变化时，输入功率变化，因此升压变压器的原线圈中的电流将发生变化，故A错误；B、输电线上的电流与用户以及电线上消耗的功率以及变压器的匝数比有关，故B错误；C、当用户电阻减小时，导致电流增大，因此输电线上的损失功率增大，故C 正确；D、由于远距离输电式时输电线上有电压损失，因此升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压，故D错误．故选：C．9一台发电机的结构示意图如图所示，其中N、S是永久磁铁的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状．M是圆柱形铁芯，铁芯外套有一矩形线圈，线圈绕铁芯M中心的固定转轴匀速转动．磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的辐向磁场．若从图示位置开始计时电动势为正值，下列图象中能正确反映线圈中感应电动势e随时间t变化规律的是（）A ．B ．C ．D ．解：由磁场分布特点知：线圈在每一位置的切割情况相同，故感应电动势大小是相同的，方向做周期性变化，故D选项正确．故选D10 如图所示，在匀强磁场中有一个矩形单匝线圈ABCD，AB边与磁场垂直，MN边始终与金属滑环K相连，PQ边始终与金属滑环L相连．金属滑环L、交流电流表A、定值电阻R、金属滑环K通过导线串联．使矩形线圈以恒定角速度绕过BC、AD中点的轴旋转．下列说法中正确的是（）A．交流电流表A的示数随时间按余弦规律变化B．线圈转动的角速度越大，交流电流表A的示数越小C．线圈平面与磁场平行时，流经定值电阻R的电流瞬时值最大D．线圈转动的角速度增加为原来的两倍，则流经定值电阻R的电流的有效值也变为原来的两倍解：A、交流电流表测量的是交流电流的有效值，不随时间变化，故A错误；B、线圈转动的角速度增大，感应电动势的最大值增大，有效值增大，交流电流表示数增大，故B错误；C、图示位置，线圈平面与磁场平行，线框切割磁感线最快（垂直切割），感应电动势最大，流经定值电阻R的电流瞬时值最大，故C正确；D、感应电动势的最大值为E m=NB Sω，线圈转动的角速度增加为原来的两倍，则感应电动势的最大值增加为2倍，故有效值变为2倍，电流变为2倍，故D正确；故选CD．11 如图所示，在AB间接入正弦交流电U1=220V，通过理想变压器和二极管D1、D2给阻值R=20Ω的纯电阻负载供电，已知D1、D2为相同的理想二极管，正向电阻为0，反向电阻无穷大，变压器原线圈n1=110匝，副线圈n2=20匝，Q为副线圈正中央抽头，为保证安全，二极管的反向耐压值至少为U0，设电阻R上消耗的热功率为P，则有（）A．U0=40V，P=80 B．U0=40V，P=80WC．U0=40V，P=20W D．U0=40V，P=20W解：在AB间接入正弦交流电U1=220V，变压器原线圈n1=110匝，副线圈n2=20匝，有：，得有效值U2=40V．而二极管的反向耐压值至少为U0，它是最大值，所以U0=，Q为副线圈正中央抽头，则R两端电压为20V，所以R 消耗的热功率为故选：C12如图甲所示，变压器原副线圈的匝数比为3：1，L1、L2、L3、L4为四只规格均为“9V，6W”的相同灯泡，各电表均为理想交流电表，输入端交变电压u的图象如图乙所示．则以下说法中正确的是（）A．四只灯泡均能正常发光B．电流表的示数为2AC．电压表的示数为36VD．变压器副线圈两端交变电流的频率为50Hz解：由输入端交变电压u的图象，可求出有效值36V，由原、副线圈匝数之比3：1，可得原、副线圈的电压之比3：1，电流之比1：3，设灯泡两端电压为U，所以U+3U=36V，则U=9V，因此原线圈电压为27V，副线圈电压为9V，四只灯泡均能正常发光．电流表的读数为I=3×A=2A．A、四只灯泡均能正常发光．故A正确；B、由上可知，电流表示数为2A，故B正确；C、原线圈电压为27V，所以电压表的示数为27V，故C错误．D、变压器副线圈两端交变电流的频率50Hz，故D正确；故选：ABD．13一理想变压器，原线线圈匝数为N1，两个副线圈的匝数分别为N2、N3，三个线圈中的电流分别为I1、I2、I3，电压分别为U1、U2、U3，下面关系中正确的是（）A ．B ．C．I1U1=I2U2+I3U3 D．N1I1=N2I2+N3I3解：A 、根据理想变压器的电压与匝数成正比可知，，所以A正确．B 、由于有多个副线圈时，此时的电流与匝数不是成反比，所以不成立，所以B错误．C、理想变压器的输入功率和输出功率相等，所以输入的功率为I1U1，输出的功率为两个副线圈的功率的和，所以I1U1=I2U2+I3U3，所以C正确．D 、根据理想变压器的电压与匝数成正比可知，=，可得U2=，同理可=，可得U3=，把U2，U3带入I1U1=I2U2+I3U3，可得N1I1=N2I2+N3I3，所以D正确．故选ACD．14如图所示的理想变压器，已知原、副线圈的匝数之比为2：1，若原线圈的输入电压的表达式U=20sin10t，则（）A．电压表的示数为10V B．电压表的示数为5VC．在一个周期内，电流计的指针只来回抖动一次D．在一个周期内，电流计的指针只来回抖动两次解：由原线圈的输入电压的表达式U=20sin10t ，可知：原线圈电压，ω=10rad/s根据得：=，由于二极管具有单向导电性，则，故AB错误；f=因为1＜f＜2，所以在一个周期内，电流计的指针只来回抖动一次，故C正确，D错误；故选：C15如图，有一理想变压器，原副线圈的匝数比为n，原线圈接正弦交流电，电压的最大值为U，输出端接有一个交流电流表和一个电动机．电动机线圈电阻为R，当输入端接通电源后，电流表读数为I，电动机带动一重物匀速上升．下列判断正确的是（）A ．原线圈中的电流的有效值为B．电动机消耗的功率为I2RC．电动机两端电压为IR D ．变压器的输入功率为解：A、原副线圈的匝数比为n，副线圈的电流为I，则有原线圈的电流有效值为，故A错误；B、原副线圈的匝数比为n，原线圈接正弦交流电，电压的最大值为U，则原线圈的电压有效值为，所以副线圈的电压为，因此电动机消耗的功率为P=UI=I，故B错误；C、电动机两端电压等于副线圈的电压．由于是非纯电阻，所以不等于IR，故C错误；D、原副线圈的匝数比为n，原线圈接正弦交流电，电压的最大值为U，则原线圈的电压有效值为，所以副线圈的电压为，因此电动机消耗的功率为P=UI=I ，则变压器的输入功率也为I，故D正确；故选：D16矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的交流通入变压器的原线圈，其副线圈两端电压变化如图所示，原、副线圈匝数之比为n1：n2=1：10的理想变压器原线圈两端，则（）A．变压器副线圈两端的电压为U2=100VB．感应电动势的瞬时值表达式为e=10sinπ（V）C．t=0.005秒时，穿过副线圈平面的磁通量最大D．t=0.005秒时，矩形线圈平面与磁场方向平行解：A、由图象可以得到变压器副线圈的电压的最大值为10V，所以电压的有效值为10V，所以A错误；B、由于原、副线圈匝数之比为n1：n2=1：10，根据电压与匝数成正比可得，原线圈的电压的最大值为V，交流电的周期为0.02s，所以ω===100π，所以感应电动势的瞬时值表达式为e=sin100πt（V），所以B错误；C、当t=0.005秒时，带入e=sin100πt（V）可得，e=sin100π×0.005=sin π=（V），此时的电压最大，所以此时穿过副线圈平面的磁通量的变化率最大，穿过副线圈平面的磁通量为零，所以C错误；D、根据C的分析可知，此时穿过副线圈平面的磁通量为零，矩形线圈平面与磁场方向平行，所以D正确．故选D．17如图所示，理想变压器，原副线圈的匝数比为n．原线圈接正弦交流电压U，输出端A、A1、A2、A3为理想的交流电流表，R1、R2、R3为三个完全相同的电阻，L为电感，C为电容，当输入端接通电源后，电流表A读数为I．下列判断不正确的是（）A．R1两端的电压为B ．通过副线圈的最大电流IC．电流表A1的读数I1大于电流表A2的读数I2D．电流表A3的读数I3=0A 、根据得：，所以R1两端的电压为：，故A正确；B、根据题意得副线圈的电流为I，所以通过副线圈的最大电流为，故B 正确；C、线圈会产生感应电流阻碍原电流即I1＞I2，故C正确；D、电容器通交流阻直流，故有电流通过电流表A3，即I3≠0，故D错误．本题选不正确的故选D18如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，b是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想电表，从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交变电压，其瞬时值表达式为12202sin100u tπ=V，则（）A．当t=1600s时，c、d间的电压瞬时值为2VB．当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为2VC．单刀双掷开关与a连接，在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，电压表和电流表的示数均变小D．当单刀双掷开关由a扳向b时，电压表和电流表的示数均变大解：A D19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R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑动触头。

交变电流与变压器(难)

1交变电流与变压器一、单选题1．有一理想变压器，原、副线圈的匝数比为4:1。

原线圈接在一个交流电源上，交流电的变化规律如图1所示。

副线圈所接的负载电阻是11 。

下列说法不正确的是（） A ．原线圈交流电的频率为50Hz B ．副线圈输出电压为55V C ．流过副线圈的电流是5AD ．变压器输入、输出功率之比为4:12．如图所示为理想变压器原线圈所接交流电压的波形图，原、副线圈匝数比n 1n 2＝，串联在原线圈电路中电流表的示数为1 A ，下列说法中错误的是( )A ．副线圈交流电的表达式u ＝2002sin100πtB ．变压器的输出功率为200 WC ．变压器输出端的交流电的频率为50 HzD ．穿过变压器铁芯的磁通量变化率的最大值为202n 2Wb/s3、两个电流随时间的变化关系如图图甲、乙所示，把它们通人相同的电阻中，则在1s 内两电阻消耗的电功之比W a ：W b 等于 ( )A ．1：B ．1：2C ．1：4D ．1：14．如图所示为一理想变压器工作电路图，今欲使变压器的输入功率增大到原来的2倍，在其他条件不变的情况下，可行（） A ．原线圈的匝数n 1增加到原来的2倍 B ．副线圈的匝数n 2增加到原来的2倍 C ．负载电阻的阻值R 变为原来的2倍D ．n 2和R 都变为原来的2倍5．如图3所示，M 是一小型理想变压器，接线柱a 、b 接在电压“u ＝311sin314t (V)的正弦交流电源上，变压器右侧部分为一火警报警系统，其中R 2是用半导体热敏材料(电阻随温度升高而降低)制成的传感器，电流表A 2是值班室的显示器，显示通过R 1的电流，电压表V 2显示加在报警器上的电压(报警器未画出)，R 3是一定值电阻．当传感器R 2所在处出现火情时，下列说法正确的是 ( )A ．A 1的示数不变，A 2的示数增大B ．A 1的示数增大，A 2的示数增大C ．V 1的示数增大，V 2的示数增大D ．V 1的示数不变，V 2的示数减小二、双选题6．一个矩形线圈在匀强磁场中匀角速度转动，产生交变电动势的瞬时值表达式为 e ＝102sin4πt V ，则 ( )A ．该交变电动势的频率为2 Hz-2U 1n 1 n 2 R2B ．零时刻线圈平面与磁场垂直C ．t ＝0.25 s 时，e 达到最大值D ．在1 s 时间内，线圈中电流方向改变100次7．一只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变化的图象如图甲所示，则下列说法正确的是 ( ) A ．t ＝0时刻，线圈平面位于中性面位置 B ．t ＝0.01 s 时刻，Φ的变化率最大 C ．t ＝0.02 s 时刻，交流电动势达到最大D ．该线圈相应产生的交流电动势的图象如图乙所示8．一交变电压的表达式为u ＝1002sin100πt V ，由此表达式可知（） A ．用电压表测该电压其示数为100 V B ．该交变电压的周期为0.02 sC ．将该电压加在100 Ω的电阻两端，电阻消耗的电功率为50 WD ．t ＝1/400 s 时，该交流电压的即时值为50 V9．为了监测变电站向外输电情况，要在变电站安装互感器，其接线如图所示，两变压器匝数分别为N 1、N 2和N 3、N 4，a 和b 是交流电表，则 ( )A ．N 1＞N 2B ．N 3＞N 4C ．a 为交流电流表，b 为交流电压表D ．a 为交流电压表，b 为交流电流表10．如图8所示，T 为理想变压器，副线圈回路中的输电线ab 和cd 的电阻不可忽略，其余输电线电阻可不计，则当电键S 闭合时 ( ) A ．交流电压表V 1和V 2的示数一定都变小 B ．交流电压表只有V 2的示数变小C ．交流电流表A 1、A 2和A 3的示数一定都变大D ．电流表A 1、A 2的示数变大11．远距离输电线路的示意图如图所示，若发电机的输出电压不变，那么当用户用电的总功率增大时( )A ．升压变压器的原线圈中的电流保持不变B ．降压变压器的输出电压升高C ．降压变压器的输出电压降低D ．输电线上损失的功率增大12．如图所示电路中的变压器为理想变压器，S 为单刀双掷开关，P 是滑动变阻器R 的滑动触头，原线圈两端接电压恒定的交变电流，则能使原线圈的输入功率变大的是( )A ．保持P 的位置不变，S 由b 切换到aB ．保持P 的位置不变，S 由a 切换到bC ．S 掷于b 位置不动，P 向上滑动D ．S 掷于b 位置不动，P 向下滑动3附加题1.如图所示，在图甲中是两根不平行导轨，图乙中是两根平行导轨，其他物理条件都相同，金属棒MN 都在导轨上向右匀速平动，在棒的运动过程中，将观察到 A.两个小电珠都发光，只是亮度不同 B.两个小电珠都不发光 C.L 2发光，L 1不发光 D.L 1发光，L 2不发光2．如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行光滑金属导轨相距 l =1 m ，导轨平面与水平面成θ＝30°角，下端连接 “2. 5V ，0. 5W”的小电珠，匀强磁场方向与导轨平面垂直。