（课标Ⅱ卷）2020届高考物理一轮复习专题十二交变电流课件.pptx

专题十二 交变电流,高考物理 (课标专用),考点一 交变电流的产生和描述,五年高考,A组 统一命题课标卷题组,1.(2016课标,21,6分)(多选)如图,M为半圆形导线框,圆心为OM;N是圆心角为直角的扇形导线 框,圆心为ON;两导线框在同一竖直面(纸面)内;两圆弧半径相等;过直线OMON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OM和ON的轴,以相同的周期T逆时针匀速转动,则 ( ) 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T C.在t= 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 本题中导线框的半径旋转切割磁感线时产生大小不变的感应电流,故A项错误;两 导线框产生的感应电流的周期与线框转动周期相同,B项正确;在t= 时,两导线框切割磁感线 的导线长度相同,且切割速度大小相等,故产生的感应电动势相等,均为E= BR2,C项正确;两 导线框中感应电流随时间变化的图像如图所示,故两导线框中感应电流的有效值不相等,D项 错误。 考查点 交变电流的产生 解题关键 确定转动过程中哪一部分是电源。 画出i-t图像。 疑难突破 设M导线框中的电流有效值为IM,则 rT=2 r ,得IM= ;设N导线框中,电流有效值为IN,则 rT=2 r ,得IN= ,故IM= IN。,2.(2016课标,16,6分)一含有理想变压器的电路如图所示,图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 、1 和4 , 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 ( ) A.2 B.3 C.4 D.5,考点二 变压器、远距离输电,答案 B 设原、副线圈匝数比为n,根据能量守恒,当S断开时,UI=I2R1+(nI)2(R2+R3);当S闭合 时,4UI=(4I)2R1+(4nI)2R2,联立解得n=3,所以B正确。,3.(2015课标,16,6分)一理想变压器的原、副线圈的匝数比为31,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= B.U=22 V,k= C.U=66 V,k= D.U=22 V,k=,答案 A 设原线圈中电流为I,由 = 知副线圈中的电流I2=3I,由题意知副线圈中电阻两端 的电压U=3IR,则原线圈回路中R两端的电压U=IR= ,原线圈两端的电压U1=3U,由闭合电路 中电压关系可知U1+U=220 V,即 +3U=220 V,U=66 V,原线圈回路中电阻消耗的功率P1=I2R, 副线圈回路中电阻消耗的功率P2=(3I)2R, =k= = ,选项A正确。 考查点 变压器 易错警示 原线圈两端的电压U1=220 V-IR,而不是IR或220 V。,1.(2019天津理综,8,6分)(多选)单匝闭合矩形线框电阻为R,在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴 匀速转动,穿过线框的磁通量与时间t的关系图像如图所示。下列说法正确的是 ( ) A. 时刻线框平面与中性面垂直 B.线框的感应电动势有效值为 C.线框转一周外力所做的功为,考点一 交变电流的产生和描述,B组 自主命题省(区、市)卷题组,D.从t=0到t= 过程中线框的平均感应电动势为,答案 BC 本题考查了交变电流的产生和描述,以及考生对交流电产生过程、有效值的确 定、平均感应电动势及安培力做功的分析和判断能力,是核心素养中能量观念的体现。 由-t图像可知,在 时刻穿过线框的磁通量最大,线框处于中性面位置,选项A错误;交变电流 感应电动势的最大值为Em=BS= ,有效值E= Em= ,选项B正确;线框匀速转一周 时外力所做的功等于克服安培力所做的功,W= T= ,选项C正确;从t=0到t= 的过程中 平均感应电动势 = = = ,选项D错误。 审题指导 感应电动势最大值表达式中的BS即磁通量的最大值,虽然题中没有给出B、S,但 可以从图像中获取相关的数据信息m,从而求得感应电动势的最大值;线框匀速转动是确定 外力做功的关键。,2.(2017天津理综,6,6分)(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示正弦规律变化。设线圈总电阻为2 , 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82 J,答案 AD 本题考查正弦交流电的产生、有效值,焦耳热。由-t图可知,t=0时,=0,则线圈 平面平行于磁感线,选项A正确;t=1 s时=0,此时电动势最大,t=0.5 s和t=1.5 s时,最大,此时电 动势为0,电流改变方向,选项B、C错误;交流电电动势的最大值Em=nBS=nm =4 V,有效 值E= Em=2 V,一个周期内线圈产生的热量Q= T=82 J,D正确。 疑难突破 由E=n 知随时间按正弦规律变化,则E随时间按余弦规律变化。电流改 变方向的时刻在E=0时刻,即最大时刻。计算电流产生的焦耳热应使用电动势的有效值。,3.(2015四川理综,4,6分)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e0,不计线圈电阻,则发电机输出电压 ( ),A.峰值是e0 B.峰值是2e0 C.有效值是 Ne0 D.有效值是 Ne0,答案 D 发电机输出电压峰值是2Ne0,A、B错误;有效值是 2Ne0= Ne0,C错误,D正确。,4.(2019江苏单科,1,3分)某理想变压器原、副线圈的匝数之比为110,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,考点二 变压器、远距离输电,答案 D 本题考查变压器原理内容,有利于培养学生理解能力,体现了核心素养中的科学态 度要素。 依据理想变压器原、副线圈的电压比与匝数比关系公式可知, = ,则U2= U1,得U2= 200 V,故选项D正确。,5.(2018天津理综,4,6分)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 ,则 ( ) A.R消耗的功率变为 P B.电压表V的读数变为 U C.电流表A的读数变为2I D.通过R的交变电流频率不变,答案 B 本题考查正弦交流电的产生原理、理想变压器。由正弦交流电的产生原理可知, 其电动势的最大值Em=NBS,而=2n,有效值E= Em,线圈转速变为原来的 ,则U1=E变为原 来的 。由 = 知U2变为原来的 ,电压表读数变为原来的 ,选项B正确;R消耗的功率P= ,故R消耗的功率变为原来的 ,选项A错误;由P入=P出得,U1I1= ,故I1变为原来的 ,即电流表 读数变为原来的 ,选项C错误;变压器不改变交变电流的频率,故通过R的交变电流频率变为 原来的 ,选项D错误。 解题关键 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, 是解答此题的关键。,6.(2018江苏单科,2,3分)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 ,输电电压应变为 ( ) A.55 kV B.110 kV C.440 kV D.880 kV,答案 C 本题考查电能的输送。由P送=U送I线和P损= R线得,P损= R线。因为P送和R线一 定,要使P损= P损,结合上式得,U送=2U送=440 kV,C项正确。 规律总结 输电线路功率损失的计算方法 (1)P损=P送-P,P送为输送的功率,P为用户得到的功率。 (2)P损= R线,I线为输电线路上的电流,R线为输电线电阻。 (3)P损= ,U为输电线路上损失的电压,R线为输电线电阻。 (4)P损=UI线,U为输电线路上损失的电压,I线为输电线路上的电流。,7.(2017北京理综,16,6分)如图所示,理想变压器的原线圈接在u=220 sin 100t(V)的交流电 源上,副线圈接有R=55 的负载电阻,原、副线圈匝数之比为21,电流表、电压表均为理想 电表。下列说法正确的是 ( ) A.原线圈的输入功率为220 W B.电流表的读数为1 A C.电压表的读数为110 V D.副线圈输出交流电的周期为50 s,答案 B 本题考查交变电流、变压器。由题知,变压器的输入电压U1= V=220 V,所以 U2= U1=110 V;副线圈电流I2= =2 A,原线圈电流I1= I2=1 A。本题中电压表、电流表的读 数为有效值,故B项正确,C项错误;原线圈输入功率P1=U1I1=220 W,A项错误;交流电的周期T= = s=0.02 s,D项错误。,8.(2016江苏单科,4,3分)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 ( ) A.U2U1,U2降低 B.U2U1,U2升高 C.U2U1,U2降低 D.U2U1,U2升高,答案 C 由图可知变压器的原线圈匝数n1大于副线圈匝数n2,因 = ,则U2U1;在将滑动触 头从M点顺时针转到N点的过程中,n2减小,U2降低,选项C正确,选项A、B、D错误。,9.(2015安徽理综,16,6分)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,R0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A1的示数增大了0.2 A,电流表A2的示数增大了0.8 A,则下列说法正确的是 ( ) A.电压表V1示数增大 B.电压表V2、V3示数均增大 C.该变压器起升压作用 D.变阻器滑片是沿cd的方向滑动,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V1、V2示数不变,选项A、B均错误;I1、I2增加,则副线圈电路中总电阻减小,故变阻器滑 片应沿cd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I1n1=I2n2,调节滑动变阻器后I1n1=I2n2,联立得(I1-I1)n1=(I2-I2)n2,即I1n1=I2n2, = = =4,故该变压器起降压作用,选项C错误。,10.(2015海南单科,10,5分)(多选)如图,一理想变压器原、副线圈匝数之比为41,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R0,负载电阻的阻值R= 11R0, 是理想电压表。现将负载电阻的阻值减小为R=5R0,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 V B.此时原线圈两端电压的最大值约为24 V C.原线圈两端原来的电压有效值约为68 V D.原线圈两端原来的电压有效值约为48 V,答案 AD 当R=5R0时, 示数为5.0 V,所以输出电流I出= ,UR0=I出R0=1 V,则变压器输出电压 为6 V,由 = 得到输入电压的有效值为24 V,所以原线圈两端电压最大值为 U134 V,A 正确,B错误。因I入I出=n2n1不变,故输入电流不变时输出电流也不变,当负载由R=11R0变为R =5R0时,由U=IR知副线圈电压由I(R0+11R0)降到I(R0+5R0)=6 V,则副线圈两端原来的电压有效值 为12 V,原线圈两端原来的电压有效值为48 V,C错误,D正确。,11.(2015天津理综,6,6分)(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R0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,答案 BC 保持Q位置不动,则副线圈两端电压U2不变,P向上滑动,则R增大,副线圈电流I2减 小,由P1=UI1=U2I2,可知I1减小,电流表读数减小,A错误,B正确。保持P位置不动,则R不变,Q向上 滑动,n2变大,根据 = 得,U2= U,则U2增大,由I2= ,知I2增大,由UI1=U2I2,U不变,知I1增大, 电流表读数变大,所以C正确,D错误。故选B、C。,1.(2014天津理综,7,6分)(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像如图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23 C.曲线a表示的交变电动势频率为25 Hz D.曲线b表示的交变电动势有效值为10 V,考点一 交变电流的产生和描述,C组 教师专用题组,答案 AC 由题图2知t=0时两次转动产生的瞬时电动势都等于零,故A正确。由图2知两次转 动所产生的交变电动势的周期之比TaTb=23,再由周期与转速的关系n= 得nanb=32,故 B错误。因Ta=410-2 s,故fa= =25 Hz,C正确。因Ema=15 V,而Em=NBS= ,故Emb= Ema=1 0 V,Eb= =5 V,D错误。 评析 本题考查了交变电动势的产生及描述,涉及交变电动势的四值及其图像。条件设置较 为隐蔽,陷阱设置比较巧妙,对考生的分析能力要求较高,试题难度中等。,2.(2013四川理综,2,6分)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,通过负载的电流图像如图所示,则 ( ) A.变压器输入功率约为3.9 W B.输出电压的最大值是110 V C.变压器原、副线圈匝数比是12 D.负载电流的函数表达式i=0.05 sin (100t+ ) A,答案 A 由题图可知通过负载的电流最大值为Im=0.05 A,周期T=0.02 s,故电流的函数表达式 i=Im sin t=0.05 sin 100t A,D错误;理想变压器电压比等于匝数比,即n1n2=U1U2=21,C 错误;输出电压U2=110 V,其最大值U2m= U2=110 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=I2U2= 110 W3.9 W,A正确。,3.(2013福建理综,15,6分)如图,实验室一台手摇交流发电机,内阻r=1.0 ,外接R=9.0 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=10 sin 10t(V),则 ( ) A.该交变电流的频率为10 Hz B.该电动势的有效值为10 V C.外接电阻R所消耗的电功率为10 W D.电路中理想交流电流表 的示数为1.0 A,答案 D 由交变电流电动势的表达式e=10 sin 10t(V)=Em sin t可知,该交变电流的频率 为f= = Hz=5 Hz,A错误。该交变电流电动势的有效值E= = V=10 V,B错误。电 流的有效值I= = A=1.0 A,外接电阻R所消耗的电功率 PR=I2R=1.029.0 W=9 W,故C 错误,D正确。,4.(2013海南单科,3,3分)通过一阻值R=100 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 V B.4 V C.15 V D.8 V,答案 B 由有效值定义可得 1 s=(0.1 A)2R0.4 s2+(0.2 A)2R0.1 s2,其中R=100 ,可 得U=4 V,B正确。,5.(2016四川理综,2,6分)如图所示,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 ( ) 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,考点二 变压器、远距离输电,答案 B 由 = 得U2= U1 由 = 得 U2= U1 由/得: = = ,因为n2n1,所以 1,即U2U2,故小灯泡变暗,B正确,A 错。由以上分析过程可以看出,C错。由 = 和 = 可见,D错。,6.(2015广东理综,15,4分)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12 B.副线圈输出功率比为21 C.副线圈的接入匝数比为21 D.原线圈输入功率比为12,答案 C 电阻丝的阻值R可认为不变,由欧姆定律I= 可知副线圈中的电流取决于副线圈的 输出电压,故调节前后副线圈中电流之比为21,A错误;再由P2=I2U2或P2= 可知副线圈的输 出功率之比应为41,B错误;而理想变压器输入功率总是等于输出功率,故原线圈的输入功率 之比也为41,D错误;因原线圈的输入电压U1、匝数n1恒定,故由电压关系 = 可知副线圈 的接入匝数比为21,C正确。,7.(2014广东理综,19,6分)(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U1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,答案 BD 对于理想变压器U2= U1,U1不变则U2不变,与调节P无关,故B正确。又UL=U2,所以 灯的亮度不变,A错。P向上滑动时RP减小,则R总减小,P出= 增大,P入=P出=U1I1,所以I1增大,可知 C错误,D正确。,8.(2014四川理综,1,6分)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 变化的图像,则 ( ) A.用户用电器上交流电的频率是100 Hz B.发电机输出交流电的电压有效值是500 V C.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,答案 D 由图乙知,交流电的周期为0.02 s,所以频率f= =50 Hz,A错误。发电机输出交流电 的电压最大值为Um=500 V,故有效值U= =250 V,B错误。输电线电流I线= ,可见I线 与R线及用户电路有关,C错误。当用户用电器总电阻增大时,P用减小,I用减小,I线减小,输电线上损 失的电功率P损= R线减小,D正确。,9.(2014浙江理综,15,6分)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 B.输电线上的电压降为U C.理想变压器的输入功率为 r D.输电线路上损失的电功率为I1U,答案 A 由理想变压器输入、输出功率相等可知P1=P2,即U1I1=U2I2,U2= ,A正确。输电线 上的电压降为U=U-U1,B错。理想变压器的输入功率P=U1I1=UI1- r,C错。输电线路上损失 的电功率为P= r=I1U-I1U1,D错。,10.(2014福建理综,16,6分)图为模拟远距离输电实验电路图,两理想变压器的匝数n1=n42R,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.A1、A2两表的示数相同 B.L1、L2两灯泡的亮度相同 C.R1消耗的功率大于R3消耗的功率,D.R2两端的电压小于R4两端的电压,答案 D 解法一:由欧姆定律可知A2的读数I2= 。U2= n2,I12R=U2-U3, = ,U4=I4 RL, = ,联立可得:I12R= U1- I1RL 由题意可知:I12R= U1- I1RL I1 = U1 I1= = 令 =k,则有I1= 由于RL2R,k1,则2R+RL +kRL I1I2,因PR1= R,PR3= R 故PR1PR3,因UR2=I1R,UR4=I2R,故UR2 ,知I4I2 故L1灯亮度比L2灯亮度大,选项B错误。 解法二:由题意可知为模拟远距离输电,先采用升压变压器,将输入电压升高,这是为了减小输 电线路中的电流I1,其目的是减小输电线路中的电能损失和电压降落,使用户得到更多的电能, 因此,L1的亮度大,选项A、B、C错误,选项D正确。,1.(2019辽宁葫芦岛调研,7)如图所示,矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO匀速转动, 产生的交流电动势e=100 sin 100t(V)。下列说法正确的是 ( ) A.交流电的频率为100 Hz B.交流电动势的有效值为100 V C.当线圈转到如图所示的位置时电动势最大 D.当线圈转到如图所示的位置时穿过线圈的磁通量变化率最大,考点一 交变电流的产生和描述,三年模拟,A组 20172019年高考模拟考点基础题组,答案 B 交流电动势e=100 sin 100t(V),可知线圈转动的角速度为=100 rad/s,可求出频 率f= = =50 Hz,故A错误。产生的是正弦交变电流,所以可知交流电动势的有效值为E= = V=100 V,故B正确。当线圈转到如图所示的位置时,线圈处于中性面位置,穿过线 圈的磁通量最大,磁通量的变化率为零,故电动势为零,故C、D错误。 考查点 交变电流的产生 温馨提示 中性面位置磁通量最大,磁通量变化率最小。,2.(2019辽宁省实验中学、东北师大附中、哈师大附中二次联考,15)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10 ,外接一只阻值为90 的电阻,不计电路的其他电阻,则 ( ),A.电流表的示数为0.31 A B.线圈转动的角速度为50 rad/s C.0.01 s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0.087 J,答案 D 在交流电路中电流表的示数为有效值,E有效= =22 V,电流表的示数I= = A =0.22 A,A错误;从图像可知线圈转动的周期为0.02 s,则线圈转动的角速度= =100 rad/s,B 错误,0.01 s时线圈的电动势为0,因此线圈在中性面处,C错误;发热量应用电流的有效值进行计 算,则发热量Q=I2Rt=(0.22)2900.020.087 J,D正确。 考查点 交流电的产生与描述 温馨提示 交流电在一个周期内的发热量可以用交流电有效值进行计算。,3.(2018甘肃兰州一诊,19)(多选)理想电压表和理想电流表与两个相同的灯泡连成如图甲所示 的电路,接在正弦交变电源上,每个灯泡的电阻R=110 。图乙是交变电源输出电压u随时间t 变化的图像,则下列选项正确的是 ( ) A.电流表读数是1 A B.电压表读数是311 V C.每个灯泡两端的电压随时间变化的规律是UR=311 cos 100t(V) D.通过每个灯泡的电流随时间变化的规律是i= cos 100t(A),答案 AD 由题图乙知输出电压最大值为311 V,则有效值为220 V,故电压表示数应为220 V, 电流I=U/2R= A=1 A,即电流表示数为1 A,故A正确,B错误;灯泡电阻相同,故其两端电压 相等,每个灯泡两端电压为输出电压的一半,而每个灯泡两端电压的变化周期与输出电压相同, 所以灯泡两端电压随时间变化的规律为UR=155.5 cos 100t (V),故C错误;根据欧姆定律得,电 路最大电流为imax= A= A,故电流i= cos 100t(A),故D正确。故选A、D。 考查点 交流电的描述 温馨提示 电压表与电流表所测得的电压值和电流值都为有效值,有效值= ,串联电路 中电流处处相等,电压之比等于各电阻的阻值之比。,4.(2018吉林三调,8)(多选)如图所示,n匝矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小为B的水平 匀强磁场中,线框面积为S,电阻为r。线框绕垂直于磁场的轴OO以角速度匀速转动,并与理 想变压器原线圈相连,原副线圈匝数之比为21,变压器副线圈接入一只额定电压为U、电阻 为R的灯泡,灯泡正常发光。从线框通过中性面开始计时,下列说法正确的是 ( ) A.匀速转动过程中穿过每匝线框的磁通量变化率最大值为BS B.灯泡中的电流方向每秒改变 次 C.线框中产生的感应电流表达式为i= sin t(A),D.变压器原线圈两端电压最大值为nBS,答案 AC 根据Em=n =nBS,则 =BS,则匀速转动过程中穿过每匝线框的磁通量变化 率最大值为BS,选项A正确;频率f= ,则灯泡中的电流方向每秒改变 次,选项B错误;变压器 副线圈电流I2= ,则原线圈电流为I1= ,原线圈电流最大值为Im= = ,则线框中产生 的感应电流表达式为i= sin t(A),选项C正确;由于线圈有内阻,则变压器原线圈两端电压 最大值小于nBS,选项D错误;故选A、C。 考查点 交流电的描述 温馨提示 线圈有内阻会影响输出电压的大小哦!,5.(2019甘肃、青海、宁夏联考,2)变压器线圈中的电流越大,所用的导线应当越粗。街头见到 的变压器是降压变压器,假设它只有一个原线圈和一个副线圈,则 ( ) A.副线圈的导线应当粗些,且副线圈的匝数少 B.副线圈的导线应当粗些,且副线圈的匝数多 C.原线圈的导线应当粗些,且原线圈的匝数少 D.原线圈的导线应当粗些,且原线圈的匝数多,考点二 变压器、远距离输电,答案 A 街头见到的变压器是降压变压器,可知原线圈的匝数比副线圈的匝数多,由于功率 相同,而副线圈中电压小,所以副线圈中的电流比原线圈中的电流要大,副线圈中的电流大,导 线应当粗些。故A正确,B、C、D错误。 考查点 变压器 思路指导 理想变压器的电压与匝数成正比,当只有一个副线圈的时候,电流与匝数成反比,街 头见到的变压器是降压变压器,可知原线圈的匝数比副线圈的匝数多,再根据电流的大小判断 导线的粗细。,6.(2019甘肃兰州一诊,8)(多选)如图所示,理想变压器原、副线圈分别接有额定电压均为U的灯 泡A和B。当输入电压为5U时,两灯泡均能正常发光。下列说法正确的是 ( ) A.原、副线圈匝数比为14 B.原、副线圈匝数比为41 C.灯泡A、B的额定功率之比为14 D.灯泡A、B的额定功率之比为41,答案 BC 两灯均正常发光,则A、B两端的电压均为U,原线圈两端电压U1=5U-U=4U,副线圈 两端电压U2=U,所以原、副线圈匝数比n1n2=41,故A错误,B正确。原、副线圈匝数n1n2= 41,则原、副线圈中的电流比I1I2=n2n1=14,通过灯泡A、B的电流之比为14,两灯的额 定电压相同,则灯泡A、B的额定功率之比为14,故C项正确,D项错误。 温馨提示 由题中“理想变压器”可知,本题考查变压器的原理。根据理想变压器的规律,应 用电压关系、电流关系等知识分析计算。,7.(2019黑龙江哈尔滨三中一模,7)(多选)如图所示,M是一小型理想变压器,在a、b端输入稳定 的正弦交流电,变压器右侧部分连有电阻恒定不变的相同小灯泡L1、L2,滑动变阻器R,所有电 表都是理想电表,当滑动变阻器的滑片P向上滑动时,U2为V2表示数,I2为A2表示数,以下说法中 正确的是 ( ) A.A1的示数增大,A2的示数增大,A3的示数也增大 B.V1的示数不变,V2的示数减小,C. 变小 D.L1、L2都变亮,答案 AB a、b端输入稳定的正弦交流电,则电压表V1示数不变,所以副线圈的电压恒定,当 滑动变阻器P向上滑动时,副线圈总电阻减小,总电流变大,即电流表A2的示数变大,灯泡L1两端 电压变大,所以电压表V2示数变小,由 = 可知,电流表A1的示数变大,由于电压表V2的示数变 小,所以流过L2的电流变小,总电流变大,所以电流表A3的示数变大,故A、B正确;设副线圈两端 电压为U副,则有U2=U副-I2R1, =R1不变,C错误;由A分析可知,L1变亮,L2变暗,故D错误。 考查点 变压器 温馨提示 原、副线圈两端电压不变。副线圈可以看成是电源,U2=U副-I2R1。,8.(2018辽宁丹东一模,18)如图所示的电路中,理想变压器原、副线圈的匝数比n1n2=111,原 线圈接u=220 sin 100t(V)的交流电,电阻R1=2R2=10 ,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.3 A B.2 A C. A D. A,答案 A 由表达式知原线圈电压有效值为220 V,根据 = ,得副线圈两端的电压为U2=U1 =220 V=20 V,因为二极管具有单向导电性,电阻R1、R2中半个周期有电流,半个周期电流 为0,I1= =2 A,I2= =4 A;根据电流的热效应有:U2IT= R1 + R2 ,解得I=3 A,即电流表的 读数为3 A,故选A。 考查点 变压器 温馨提示 根据原线圈所接交流电瞬时值表达式可以求得输出电压的有效值、周期和频率 等,再根据原副线圈电压与匝数成正比和二极管的特点即可求得电流,根据电流热效应求得电 流表的读数。,9.(2018辽宁鞍山一中四模,4)如图所示为向额定电压为220 V的用户供电的远距离输电的示意 图,已知输入原线圈n1两端的电压U1=500 V,发电机的输出功率P=50 kW,输电线的电阻R=3 , 输电线上损失的功率为输送功率的0.6%。如果图中的升压变压器以及降压变压器均为理想 的变压器。则下列正确的是 ( ) A.n3n4=251 B.n1n2=110 C.流过输电线的电流大小为100 A D.降压变压器原线圈两端的电压为4 700 V,答案 B 输电线上的电流I2= = A=10 A,升压变压器副线圈电压U2= = V=5 000 V,则 = = = ,故B正确,C错误;降压变压器的原线圈电压:U3=U2-I 2R=5 000 V-103 V=4 970 V,则 = = = ,选项A、D错误;故选B。 考查点 远距离输电 答题指导 解决本题的关键是知道变压器原副线圈电压之比等于匝数之比,知道升压变压器 的输出电压与降压变压器的输入电压的关系。,10.(2018宁夏石嘴山4月一模,6)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的匀强磁场中绕轴OO转动,轴OO垂直于磁感线,在线圈外有一含理想变压器的 电路,变压器原、副线圈的匝数分别为n1和n2,保持线圈以恒定的角速度转动,下列判断正确 的是 ( ) A.当滑动变阻器R的滑片P向上滑动时,电压表V2的示数变大 B.在图示位置时线圈中磁通量为零,感应电动势最大 C.电压表V1的示数等于NBL2 D.变压器的输入功率与输出功率之比为12,答案 B 电压表V2测量的是副线圈两端的电压,副线圈两端电压由原线圈两端电压决定,与 负载电阻无关,A错误;当线圈转到题图所示位置时,穿过线圈的磁通量为零,但磁通量变化率最 大,线圈中产生的感应电动势最大,B正确;电压表V1的示数为有效值,U= = ,C错误;理 想变压器输入功率等于输出功率,D错误。 考查点 交流电的描述、变压器 温馨提示 理想变压器原副线圈电压比等于匝数比;电压表的读数为有效值;输出电压由输入 电压及线圈的匝数之比决定;理想变压器的输入功率等于输出功率。,选择题(每小题6分,共42分),B组 20172019年高考模拟专题综合题组 (时间：30分钟 分值：42分),1.(2019辽宁丹东四校协作体摸底,5)如图所示,两种情况下变压器灯泡L2、L3的功率均为P,且 L1、L2、L3为相同的灯泡,匝数比为n1n2=31,则图甲中L1的功率和图乙中L1的功率分别为 ( ) A.P、P B.9P、 P C. P、9P D. P、P,答案 B 由题意可知,两种情况下变压器输入功率均为2P。设灯泡L2、L3的电压为U,电流为 I,电阻为R,则有P= 。根据电压与匝数成正比可知,两种情况下变压器的输入电压均为3U,根 据输入功率和输出功率相等可知,变压器输入电流为 。所以图甲中L1的功率为P甲= =9 P;图乙中L1的功率为P乙= R= P,B正确。 考查点 变压器 温馨提示 此题中副线圈有两个,根据变压器的电压与匝数成正比、变压器的输入功率等于 输出功率,求出变压器的输入电压和电流,由功率的公式P= 和P=I2R可以求得两种情况下灯 泡L1的功率的大小。,2.(2019辽宁沈阳郊联体期末,2)如图,T1、T2是监测交流高压输电参数的互感器,其中a、b是交 流电压表或交流电流表。若高压输电线间的电压为220 kV,T1的原、副线圈匝数比为1100, 交流电压表的示数为100 V,交流电流表的示数为1 A,则( ) A.b是交流电压表 B.T2的原、副线圈匝数比为1001 C.高压线路输送的电流为1 A D.高压线路输送的电功率为220 kW,答案 A T1是电流互感器,a是交流电流表;T2是电压互感器,b是交流电压表,故A正确;对T2,根 据电压与匝数成正比,得 = = = ,故B错误;对T1,根据电流与匝数成反比, = ,即 = ,得I1=100 A,故C错误;根据P=UI=220 kV100 A=22 000 kW,故D错误。故选A。 考查点 变压器、互感器 温馨提示 T1是电流互感器,T2是电压互感器。变压器原、副线圈的电压比等于匝数比。只 有一个副线圈的变压器,原、副线圈中的电流比等于匝数的反比。,3.(2019陕西咸阳武功二模,7)(多选)四个相同的灯泡分别接在如图甲所示的位置,理想变压器 原线圈串联灯泡L1,副线圈回路并联三个灯泡L2、L3、L4,A、B两端接交流电源,电压按如图乙 所示规律变化,现闭合开关S,四个灯泡均正常发光,下列说法正确的是 ( ),A.电压表示数为220 V B.灯泡的额定电压为55 V C.变压器原、副线圈的匝数比为31 D.若断开开关S,电压表示数减小,答案 BC 由图乙可知A、B两端电压有效值为220 V,因四个灯泡均正常工作,可知原、副线 圈电流之比为 = ,根据 = 可知变压器原、副线圈的匝数比为31;灯泡的额定电压为U, 则电压表示数为U1=3U=220 V-U,故U=55 V,则U1=165 V,故A错误,B、C正确;若断开开关S,则 原线圈回路电流为零,电压表示数增大为220 V,故D错误。 考查点 变压器,交变电流的描述 温馨提示 理想变压器有 = , = (一个副线圈)。,4.(2018陕西咸阳一模,5)图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比为n1n2=51,电阻R=20 ,L1、L2为规格相同的两只灯泡,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的表达式为u=20 sin(50t)V B.只断开S1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,R消耗的电功率为0.8 W,答案 D 周期是0.02 s,则有= =100 rad/s,所以输入电压u的表达式应为u=20 sin(100 t) V,A错误;只断开S1,L1、L2的电路都被断开,则L1、L2均不能正常发光,B错误;只断开S2后,负 载电阻变大,原副线圈电流变小,原线圈的输入功率减小,C错误;若S1换接到2,电阻R两端电压 有效值为4 V,R消耗的电功率为P= = W=0.8 W,D正确;故选D。 考查点 变压器、交流电的描述 答题指导 根据原、副线圈电压与匝数成正比,原、副线圈电流与匝数成反比,变压器的输入 功率和输出功率相等,逐项分析即可得出结论。,5.(2018黑龙江齐齐哈尔一模,4)如图所示的理想变压器电路中,变压器原副线圈的匝数比为 12,在a、b端输入正弦交流电压U,甲、乙、丙三个灯泡均能正常发光,且三个灯泡的额定功 率相等,则下列说法正确的是 ( ) A.乙灯泡的额定电流最大 B.甲灯的额定电压为 U C.丙灯的电阻最小 D.甲灯泡的额定电流最小,答案 B 设原线圈中电流为I1,根据原副线圈电流与匝数成反比可知,副线圈中的电流为 I1, 即丙灯泡的额定电流为 I1,设原线圈两端的电压为U1,则副线圈两