2020届高考物理考前回顾交变电流与变压器(学生版)

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 常见交变电流的有效值
4. 电荷量的计算 q ＝N ΔΦ
R
5. 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 2
n 1
P 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 3
n 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 2
n 1，P 1＝P 2
I 2＝I 3＝I R ，U 2＝U 3＋ΔU ，P 2＝ΔP ＋P 3
U 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 A
B．线圈转动的角速度为50π rad/s
C．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
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＝2
16πT.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 V
B．该线圈产生的交流电动势有效值为25 2 V
C．电容器的耐压值至少为50 V
D．电容器的电容C变大时，电流表的示数变小
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 V
C．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°
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8π2J
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l1，NP长为l2，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
2
2Bl1l2ω
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 R
D．矩形线框转过π过程中产生的热量为πB2l21l22ω
2R
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。

则下列说法正确的是()
A．t1时刻线圈中感应电动势最大
B．t2时刻线圈中感应电流为零
C．匀强磁场的磁感应强度大小为Φ0 Na2
D．线圈中瞬时感应电动势的表达式为e＝2NπΦ0n cos 2πnt
7.一个U形金属线框在匀强磁场中绕OO′轴以相同的角速度匀速转动，通过导线给同一电阻
R供电，如图甲、乙所示。

其中甲图中OO′轴右侧有磁场，乙图中整个空间均有磁场，两磁场磁感应强度相同。

则甲、乙两图中交流电流表的示数之比为()
A ．1∶ 2
B ．1∶2
C ．1∶4
D ．1∶1
8.
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 ＝NBSωsin ωt
B ．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ωπ
次
C ．线框从图示位置转过60°的过程中，通过电阻R 的电荷量为NBS
2（R ＋r ）
D ．电压表的示数跟线框转动的角速度ω大小无关
<题型2—有效值的计算>
1.
如图所示为经过一个双向可控硅调节后加在电灯上的电压，即在正弦交流电的每一个二分之一周期中，前面四分之一周期被截去。

调节台灯上的旋钮可以控制截去的多少，从而改变电灯上的电压，那么现在电灯上的电压为( )
A ．U m B.U m 2 C.2U m
2 D.2U m
2.
如图所示的交变电流由正弦式电流的一半和反向脉冲电流组合而成，其有效值为( )
A ．2 A
B ．30
3 A C ． 2 A
D ．
103
A
3.一个边长为6 cm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0.36
Ω。

磁感应强度B随时间t的变化关系如图6所示，则线框中感应电流的有效值为()
A.2×10－5 A
B.6×10－5 A
C.
2
2×10
－5 A D.
32
2×10
－5 A
<题型3—变压器计算及动态分析>
1.一理想变压器的原、副线圈的匝数之比为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＝1
9B．U＝22 V，k＝
1
9
C．U＝66 V，k＝1
3D．U＝22 V，k＝
1
3
2.如图所示，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7倍时，两灯泡均能正常发光．则灯泡a与b的功率之比为()
A．3∶1 B．1∶3 C．6∶1 D．1∶6
3.如图所示，面积为S，匝数为N的矩形金属线框在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，绕
垂直于磁感线的轴OO′匀速转动，通过滑环向理想变压器供电，灯泡L1、L2均正常发光，理想电流表的示数为I.已知L1、L2的额定功率均为P，额定电流均为I，线框及导线电阻不计，则()
A．图示位置时，穿过线框的磁通量变化率为零
B．线框转动的角速度为22P INBS
C．理想变压器原、副线圈的匝数之比为1∶2
D．若L1灯丝烧断，电流表示数增大
4.(多选)如图所示，R是一个光敏电阻，其阻值随光照强度的增加而减小．理想变压器原、
副线圈的匝数之比为10∶1，电压表和电流表均为理想变流电表，从某时刻开始在原线圈两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u1＝2202sin 100πt(V)，则()
A．电压表的示数为22 2 V
B．在天逐渐变黑的过程中，电流表○A2的示数变小
C．在天逐渐变黑的过程中，电流表○A1的示数变大
D．在天逐渐变黑的过程中，理想变压器的输入功率变小
5.如图所示，理想变压器的输入端通过灯泡L1与输出电压稳定的正弦式交流电源相连，副线
圈通过导线与两个相同的灯泡L2和L3相连，开始时开关S处于断开状态．当S闭合后，所有灯泡都能发光，下列说法中正确的是()
A．灯泡L1变亮B．灯泡L2变亮
C．原线圈两端电压不变D．副线圈两端电压变大
6.如图甲中L1、L2是两只规格均为“6 V 3 W”的灯泡，a、b端接如图乙所示的交变电压，
变压器为理想变压器．现调节电阻箱R为某一值时恰好能使两个灯泡均正常发光．则()
A．电压表示数为18 V
B．变压器原、副线圈匝数比为3∶1
C．电阻箱消耗的电功率为3 W
D．增大电阻箱R连入电路的电阻值，电压表的示数将减小
7.有一理想的降压变压器、四个规格均为“6 V 6 W”的小灯泡a、b、c、d以及理想电压表
接在变压器上，电路如图所示．在1、2两端接交流电源(电压有效值为U)时，四个小灯泡均能正常发光．则下列说法正确的是()
A．电压表的示数为24 V
B．电源电压U＝24 V
C．变压器原、副线圈的匝数比为4∶1
D．变压器原线圈的输入功率为24 W
8.(多选)如图5所示，在某一输电线路的起始端接入两个互感器，原、副线圈的匝数比分别
为100∶1和1∶100，图中a、b表示电压表或电流表，已知电压表的示数为22 V，电流表的示数为1 A则()
图5
A．a为电流表，b为电压表
B．a为电压表，b为电流表
C．线路输送电功率是220 kW
D．输电线路总电阻为22 Ω
<题型3—远距离输电>
1.如图甲是远距离输电线路示意图，图乙是用户端电压随时间变化的图象，则()
A．发电机产生的交流电的频率是100 Hz
B．降压变压器输出的电压有效值是340 V
C．输电线的电流仅由输送功率决定
D．仅增加升压变压器的副线圈匝数，其他条件不变，输电线上损失的功率减小
2.(多选)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，随着发电厂输出功率的增大，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
3.(多选)图甲为远距离输电示意图，变压器均为理想变压器，升压变压器原副线圈匝数比为
1∶100，其输入电压如图乙所示，远距离输电线的总电阻为1000 Ω.降压变压器右侧部分为
一火警报警系统原理图，其中R1为一定值电阻，R2为用半导体热敏材料制成的传感器，当温度升高时其阻值变小．电压表V显示加在报警器上的电压(报警器未画出)．未出现火警时，升压变压器的输入功率为750 kW.下列说法正确的是()
A．降压变压器副线圈输出的交流电频率为50 Hz
B．远距离输电线路损耗功率为180 kW
C．当传感器R2所在处出现火警时，电压表V的示数变大
D．当传感器R2所在处出现火警时，输电线上的电流变大
4.如图所示为远距离交流输电的简化电路图．发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的
两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1.在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为I2.则()
A．用户端的电压为I1U1 I2
B．输电线上的电压降为U
C．理想变压器的输入功率为I21r D．输电线路上损失的电功率为I1U。