高考物理 321精品系列 专题14 交变电流.doc

专题14 交变电流（教师版）【考点预测】 预测2012年高考中交变电流考点主要考查：一考查正弦交变电流的产生过程，正弦交变电流的产生过程要做到“情、数、形”三者相统一。“情”就是物理情景，即线圈在磁场中转动的情形；“数”就是用数学表达式表示交变电流的产生过程；“形”就是用图象表示交变电流的产生过程。在这三者中已知其一，便知其二。 交流电路的分析与计算考查的知识点主要是交流电的产生、有效值与瞬时值的计算要求能对正弦交流电的函数表达式、图象表示法有正确的理解，能利用函数关系式或图象求解涉及交流电的“四值”问题，特别要注意交流电四值适用的场合变压器电路考查的内容主要有两个方面：一是变压器原、副线圈电路中的电流、电压与电功率的求解，求解过程中注意相应的制约关系，同时对于动态变化过程的分析，可以借助于直流电路的动态分析方法，结合原、副线圈中电流、电压与功率的关系进行判断二是应用变压器进行远距离输电的分析，对于远距离输电，关键在输电导线损耗功率的计算上，注意选用正确的求解公式【考点定位】交流电路部分由于与工农业生产和日常生活紧密结合，在近几年的高考中考查的频度较高，重点考查交流电有效值、变压器的有关知识考查的形式多以难度中等或中等偏下的选择题、填空题出现，但也有以计算题的形式出现本考点是电磁感应的应用和延伸高考对本章知识的考查主要体现在三突出：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一般试题难度不大，且多以选择题的形式出现对于电磁场和电磁波只作一般的了解本考点知识易与力学和电学知识综合，如带电粒子在加有交变电压的平行金属板间的运动，交变电路的分析与计算等同时，本考点知识也易与现代科技和信息技术相联系，如电动自行车、磁悬浮列车等另外，远距离输电也要引起重视尤其是不同情况下的有效值计算是高考考查的主要内容；对变压器的原理理解的同时，还要掌握变压器的静态计算和动态分析 【考点pk】考点1、交变电流的产生及变化规律 电感和电容【例1】 在图a-13-55-5所示电路中，l为电感线圈， r为灯炮，电流表内阻为零，电压表内阻无限大，交变电流源的电压u=220sinl00t(v)若保持电压的有效值不变，只将电源频率改为100 hz，下列说法正确的有( )图a-13-55-5 a电流表示数增大 b电压表示数增大 c灯泡变暗 d灯泡变亮【解析】 由u=220sinl00t(v)可得电源原来的频率为当电源由原来的50hz增为100hz时，线圈的感抗增大；在电压不变的情况下，电路中的电流减少，选项a错误，灯泡的电阻r是一定的，电流减小时，实际消耗的电功率(p=i2r)减小，灯泡变暗，选项c正确，d错误电压表与电感线圈并联，其示数为线圈两端的电压 ，设灯泡两端电压为，则电源电压的有效值为因，故电流减小时，减小因电源电压有效值保持不变，故增大，选项b正确考点2、变压器 电能的输送【例2】 在绕制变压器时，某人将2个线圈误绕在如图a-13-56-4所示的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，而另一半则通过中间的臂，已知线圈1和2的匝数比为2：1，在不接负载的情况下( )a当线圈1输入电压为200 v时，线圈2输出电压为110 vb当线圈l输入电压为220 v时，线圈2输出电压为55 vc当线圈2输入电压为110 v时，线圈1输出电压为220 vd当线圈2输入电压为110 v时，线圈l输出电压为110 v【解析】当线圈1接220v的交流电压时，设穿过线圈1的磁通量为，依题意则穿过线圈2的磁通量为，若线圈1的匝数为n，则线圈2的匝数为，根据法拉第电磁感应定律得 ；整理得。 当线圈2接在110 v的交流电压时，设穿过线圈2的磁通量为，则穿过线圈1的磁通量为/2，由法拉第电磁感应定律得： ， 整理得。考点3、考查交流电的图像一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示由图可知a该交流电的电压瞬时值的表达式为u100sin（25t）vb该交流电的频率为25 hzc该交流电的电压的有效值为100 d若将该交流电压加在阻值r100 的电阻两端，则电阻消耗的功率为50 w解析：由图象可知正弦交流电的周期s，则，所以该交流电的电压瞬时值的表达式为u100sin（50t）v，a不正确，b正确；该交流电的电压的有效值为v，则c不正确；若将该交流电压加在阻值r100 的电阻两端，则电阻消耗的功率为w，则d正确，所以正确答案为bd答案：bd 考点5考查理想变压器的电流关系、电压关系和功率关系如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为201，原线圈接正弦交流电，副线圈接入“220v，60w”灯泡一只，且灯泡正常发光则 （ ）a电流表的示数为ab电源输出功率为1200wc电流表的示数为ad原线圈端电压为11v解析：灯泡正常发光，则副线圈的电流为i13a/11，根据变压器的电流关系可得：，原线圈中的电流i03a/220，即电流表的示数为a，原线圈中电压为：u04400v，电源的输出功率pui440060w。答案：c考点6考查变压器电路的动态分析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，u1 为加在原线圈两端的交变电压，i1、i2 分别为原线圈和副线圈中的电流下列说法正确的是 （ ）a保持p的位置及u1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u1不变，s由a切换到b，则i2减小c保持p的位置及u1 不变，s由b切换到a，则i1增大 d保持u1不变，s接在b端，将p向上滑动，则 i1减小 解析：s由b切换a时，副线圈匝数增多，则输出电压u2增大，r1消耗的功率增大，由变压器功率关系可知，其输入功率也增大，故i1增大，所以a错c对；s由a切换b时，副线圈匝数减少，则输出电压u2减小，i2减小，b对；p向上滑动时，r减小，i2增大，由电流与匝数的关系可知，i1增大，d错答案：bc【2012高考试题解析】（2012广东）19.某小型发电机产生的交变电动势为e=50sin100t（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0.02s【答案】cd【解析】考查交流电的最大值，瞬时值，有效值、周期、频率基本物理量，交变电动势瞬时值的表达式为=50sin100t，故交变电动势的最大值为50v，有效值为v，故a错c对。由得频率是f=50hz，周期，故b错d对。【考点定位】电磁感应、交流电（2012山东）18图甲是某燃气炉点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为、。v为交流电压表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000v时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。以下判断正确的是a电压表的示数等于5vb电压表的示数等于 c实现点火的条件是d实现点火的条件是【答案】bc【解析】 电压表的示数为有效值，所以等于，选项a错误b正确；实现点火的条件是，所以，选项c正确d错误。【考点定位】交变电流5. （2012海南）如图，一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上，细线从一水平金属环中穿过。现将环从位置i释放，环经过磁铁到达位置ii。设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为t1和t2，重力加速度大小为g，则at1mg，t2mg bt1mg，t2mg，t2mg dt1mg【答案】：a【解析】：环从位置i释放下落，环经过磁铁上端和下端附近时，环中磁通量都变化，都产生感应电流，由楞次定律可知，磁铁阻碍环下落，磁铁对圆环有向上的作用力。根据牛顿第三定律，圆环对磁铁有向下的作用力，所以t1mg，t2mg，选项a正确。【考点定位】此题考查电磁感应、楞次定律及其相关知识。4. （2012海南）如图，理想变压器原、副线圈匝数比为201，两个标有“12v，6w”的小灯泡并联在副线圈的两端。当两灯泡都正常工作时，原线圈中电压表和电流表（可视为理想的）的示数分别是a120v，0.10a b240v，0.025a c120v，0.05a d240v，0.05a【答案】：d【解析】：当两灯泡都正常工作时，每个灯泡中电流为0.5a。副线圈输出电压12v，输出电流为20.5a=1.0a。由变压器变压公式可知原线圈中电压表读数为240v。由功率关系可知，原线圈中电流表读数为0.05a，选项d正确。【考点定位】此题考查变压器及其相关知识。（2012重庆）如图所示，理想变压器的原线圈接u11000sin100t(v)的交变电压，副线圈通过电阻r6 的导线对“220 v/880 w”的电器rl供电，该电器正常工作由此可知()a原、副线圈的匝数比为501 b交变电压的频率为100 hzc副线圈中电流的有效值为4 a d变压器的输入功率为880 w【答案】c【解析】输入电压的有效值为11000 v，用电器的额定电压为220 v，所以变压器的输出电压大于220 v，原副线圈的匝数比小于，a错误；由输入电压的表达式知，f hz50 hz，b错误；副线圈中的电流与用电器中的电流相同，i4 a，c正确；变压器的输出功率为用电器的功率和导线电阻损耗的功率之和，大于880 w，所以变压器的输入功率大于880 w，d错误【考点定位】交变电流（2012江苏）7. 某同学设计的家庭电路保护装置如图所示,铁芯左侧线圈l1 由火线和零线并行绕成. 当右侧线圈l2 中产生电流时,电流经放大器放大后,使电磁铁吸起铁质开关k,从而切断家庭电路. 仅考虑l1 在铁芯中产生的磁场,下列说法正确的有(a) 家庭电路正常工作时,l2 中的磁通量为零(b) 家庭电路中使用的电器增多时,l2 中的磁通量不变(c) 家庭电路发生短路时,开关k 将被电磁铁吸起(d) 地面上的人接触火线发生触电时,开关k 将被电磁铁吸起【答案】：abd【解析】原线圈l1处属于双线绕法，只有火线和零线电流相等，则l1处磁通量始终为零，故ab正确；当家庭电路短路时，火线零线电流仍然相等，故开关还是不被磁铁吸起，c错误；若人接触火线触电时，火线零线电流不相等，此时磁通量发生变化，l2处有感应电流，电磁铁被吸起，d正确。【考点定位】 家庭电路 变压器（2012浙江）20、为了测量储罐中不导电液体的高度，将与储罐外面壳绝缘的两块平行金属板构成的电容c置于储罐中，电容器可通过开关s与线圈l或电源相连，如图所示。当开关从a拨到b时，由l与c构成的回路中产生周期的振荡电流。当罐中的液面上升时a.电容器的电容减小b. 电容器的电容增大c. lc回路的振荡频率减小d. lc回路的振荡频率增大【答案】：bc【解析】：由电容器决定式知，当液面上升的时候，相当于介电常数在变大，所以a错误，b正确，所以振荡周期变大，振荡频率在减小。c正确【考点定位】电磁波、电容器（2012天津）4 通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率p，原线圈的电压u保持不变，输电线路总电阻的r。当副线圈与原线圈的匝数比为k时，线路损耗的电功率为p1，若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk，线路损耗的电功率为p2，则p1，和p2p1aprku，1nbpku2r，1ncprku，1n2dpku2r，1n2【答案】：d【解析】：由u1u2= n1n2=1k，p=u2i，p1=i2r得，p1=pku2r，排除a、b两选项。若u1u2= n1n2=1nk，p2=pnku2r，所以p2p1 = 1n2，d正确。（2012北京）15一个小型电热器若接在输出电压为10v的直流电源上，消耗电功率为p；若把它接在某个正弦交流电源上，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a5vb52vc5vd102v【答案】：c【解析】：p=u2r=102r ，p2=um22r，解得um=10v【考点定位】本题考查了交流电的有效值的计算，属于简单题。（2012全国新课标卷）17.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2.0kw。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9.1a【答案】 b【解析】根据电压与线圈匝数的关系：u1/u2=n1/n2可知：u2=380v，排除选项c、d；根据i1/i2= n2/ n1可知i1=9.1a，排除选项a，综上所述，选项b正确。【考点定位】本考点主要考查变压器的基本原理。【2011高考试题解析】1（福建）图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1n2=51，电阻r=20 ，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=20sin(50)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后，r消耗的电功率为0.8w答案：d解析：此题考查变压器和电路动态变化等知识点。由输入电压u随时间t的变化关系图象可知，交变电流周期为0.02s，输入电压u的表达式u=20sin(100)v，选项a错误；只断开s1后，l1、l2均不能发光，选项b错误；只断开s2后，灯泡l1、l2串联后接入电路，变压器输出电流减小，原线圈的输入功率减小，选项c错误；若s1换接到2后，变压器输出电压u=4v，r中电流为i=0.2a，r消耗的电功率为p=ui=0.8w，选项d正确。2.（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=55，、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2a b、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答案：ac解析：交流电压表和交流电流表的示数都是有效值，电流表的示数，a、c正确。由图7（b）可知原线圈电压有效值为220v，周期0.02s，则可得原、副线圈匝数比为2:1，交变电压的频率为50hz，b、d错误。3（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=190sin(50t)vb、u2=190sin(100t)v c、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u2随时间t变化的曲线周期为0.02s，所以u2=190sin(100t)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。4（浙江）如图所示，在铁芯上、下分别绕有匝数n1=800和n2=200的两个线圈，上线圈两端u=51sin314tv的交流电源相连，将下线圈两端接交流电压表，则交流电压表的读数可能是a. 2.0v b. 9.0v c. 12.7v d. 144.0v【答案】a【解析】交流电源电压的有效值，如果看成理想的来处理有：、，解得，故交流电压表的读数应该小于，所以答案为a。5（新课标）如图，一理想变压器原副线圈的匝数比为1：2；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220v，额定功率为22w；原线圈电路中接有电压表和电流表。现闭合开关，灯泡正常发光。若用u和i分别表示此时电压表和电流表的读数，则（ ）解析：由可知，u= u1 =110v，由p = u2i2=ui得i=0.2a，a正确答案：a6（天津）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 at =0.005s时线框的磁通量变化率为零bt =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100hz【解析】交变电流知识的考查。由图2可知，该交变电动势瞬时值的表达式为。当t=0.005s时，瞬时值e=311v，此时磁通量变化率最大，a错；同理当t=0.01s时，e=0v，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emax/，题给电动势的有效值为220v，c错；交变电流的频率为f=1/t=/2=50hz，d错。【答案】b7（江苏）（15分）题13-1图为一理想变压器，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图象如题13-2图所示。若只在ce间接一只rce=400 的电阻，或只在de间接一只rde=225 的电阻,两种情况下电阻消耗的功率均为80w。 （1）请写出原线圈输入电压瞬时值uab的表达式； （2）求只在ce间接400的电阻时，原线圈中的电流i1； （3）求ce和de 间线圈的匝数比。【答案】（1）v；（2）0.28 a（或a）；（3）【解析】（1）由题13 2图知 电压瞬时值 （v） （2）电压有效值 理想变压器 p1=p2原线圈中的电流解得8.（海南）如图，理想变压器原线圈与一10v的交流电源相连，副线圈并联两个小灯泡a和b，小灯泡a的额定功率为0.3w，正常发光时电阻为30，已知两灯泡均正常发光，流过原线圈的电流为0.09a，可计算出原、副线圈的匝数比为_，流过灯泡b的电流为_a。答案：10：3 0.2解析：副线圈两端电压u2等于小灯泡a两端电压ua，由得，ua=3v，则原、副线圈的匝数比；流过灯泡a的电流ia= ua/ ra=0.1a又，得i2=0.3a。流过灯泡b的电流ib= i2- ia=0.3a-0.1a=0.2a【2010高考试题解析】1.某电路中电场随时间变化的图象如图13-1所示,能发射电磁波的电场是哪一种()图13-1解析:周期性变化的电场才能产生周期性变化的磁场,均匀变化的电场产生稳定的磁场,振荡的电场产生同频率振荡的磁场.故只有选项d对.答案:d2.关于电磁波与声波,下列说法正确的是()a.电磁波的传播不需要介质,声波的传播需要介质b.由空气进入水中时,电磁波速度变小,声波速度变大c.由空气进入水中时,电磁波波长变小,声波波长变大d.电磁波和声波在介质中的传播速度,都是由介质决定的,与频率无关解析:可以根据电磁波的特点和声波的特点进行分析,选项a、b均与事实相符,所以选项a、b正确.根据,电磁波波速变小,频率不变,波长变小;声波速度变大,频率不变,波长变大,所以选项c正确.电磁波在介质中的速度与介质有关,也与频率有关,在同一种介质中,频率越大,波速越小,所以选项d错误.答案:abc3.某空间出现了如图13-2所示的一组闭合的电场线,这可能是()图13-2a.沿ab方向磁场在迅速减弱b.沿ab方向磁场在迅速增加c.沿ba方向磁场在迅速增加d.沿ba方向磁场在迅速减弱解析:根据电磁感应,闭合回路中的磁通量变化时,使闭合回路中产生感应电流,该电流可用楞次定律判断.根据麦克斯韦电磁场理论,闭合回路中产生感应电流,是因为闭合回路中受到了电场力的作用,而变化的磁场产生电场,与是否存在闭合回路没有关系,故空间内磁场变化产生的电场方向,仍然可用楞次定律判断,四指环绕方向即为感应电场的方向,由此可知a、c正确.答案:ac4.如图13-3所示,在闭合铁芯上绕着两个线圈m和p,线圈p与电流表构成闭合回路.若在t1至t2这段时间内,观察到通过电流表的电流方向自上向下(即由c经电流表至d),则可以判断出线圈m两端的电势差uab随时间t的变化情况可能是图13-4中的()图13-3图13-4解析：对a图,uab不变,a表中无电流,对b图,uab均匀增大,由安培定则知,m中有向上增强的磁场,p中有向下增加的磁通量,又由楞次定律和安培定则知,a表中电流方向由d经电流表至c,故a、b错,同理分析得c、d正确.答案:cd5.如图13-5所示,把电阻r、电感线圈l、电容器c分别串联一个灯泡后并联在电路中.接入交流电源后，三盏灯亮度相同.若保持交流电源的电压不变，使交变电流的频率减小，则下列判断正确的是()图13-5a.灯泡l1将变暗b.灯泡l2将变暗c.灯泡l3将变暗d.灯泡亮度都不变解析:当交变电流的频率减小时，r不变，电感线圈感抗减小，电容器容抗增大，则灯泡l3亮度不变，l2变暗，l1变亮，故b正确.答案:b6.如图13-6所示,理想变压器有三个线圈a、b、c,其中b、c的匝数分别为n2、n3,电压表的示数为u,电流表的示数为i,l1、l2是完全相同的灯泡,根据以上条件可以计算出的物理量是()图13-6a.线圈a的匝数b.灯l2两端的电压c.变压器的输入功率d.通过灯l1的电流解析:由题意知线圈b两端的电压为u,设线圈c两端的电压为uc,则,所以,b正确;通过l2的电流为i,则可以求出l2的电阻,l2与l1的电阻相同,所以可求出通过l1的电流,d正确;根据以上数据可以求出l1、l2的功率,可得变压器总的输出功率,它也等于变压器的输入功率,c正确;根据题意无法求出线圈a的匝数,a错.答案:bcd7.某同学在研究电容、电感对恒定电流与交变电流的影响时，采用了如图13-7所示的电路，其中l1、l2是两个完全相同的灯泡，已知把开关置于3、4时，电路与交流电源接通，稳定后的两个灯泡发光亮度相同，则该同学在如下操作过程中能观察到的实验现象是()图13-7a.当开关置于1、2时，稳定后l1、l2两个灯泡均发光且亮度相同b.当开关置于1、2时，稳定后l1、l2两个灯泡均发光，且l1比l2亮c.当开关置于3、4时，稳定后，若只增加交变电流的频率，则l1变暗，l2变亮d.在开关置于3、4的瞬间，l2立即发光，而l1亮度慢慢增大解析:当开关置于1、2时，稳定后因电容器隔直流，故电路断开，l2不发光，a、b错误；在开关置于3、4的瞬间，电容器通交流，l2立即发光，由于电感的自感作用，l1亮度慢慢增大，d正确.当开关置于3、4稳定后，增加交变电流频率，容抗减小，感抗增大，l1变暗，l2变亮，c正确.答案:cd8.如图13-8所示，理想变压器初级线圈的匝数为n1，次级线圈的匝数为n2,初级线圈的两端a、b接正弦交流电源，电压表v的示数为220 v，负载电阻r=44 ，电流表a1的示数为0.20 a.下列判断中正确的是()图13-8a.初级线圈和次级线圈的匝数比为21b.初级线圈和次级线圈的匝数比为51c.电流表a2的示数为1.0 ad.电流表a2的示数为0.4 a解析:对于理想变压器，p1=u1i1=2200.20 w=44 w，则负载电阻消耗的功率p2=p1=44 w，据得则故b正确.a2的读数故c正确.答案:bc9.某理想变压器原、副线圈的匝数比为559，原线圈所接电源电压按图示规律变化，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()图13-9a.副线圈两端输出的电压为b.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559d.原线圈两端电压的瞬时值表达式为u=220sin100t(v)解析:根据变压器的原、副线圈的电压之比等于匝数之比，故副线圈两端输出的电压为，a错；根据理想变压器知p1=p2，故有，b选项正确，c错；原线圈两端电压的瞬时值表达式为，d错.只有b选项正确.答案:b10.利用如图13-10所示的电流互感器可以测量被测电路中的大电流，若互感器原、副线圈的匝数比n1n2=1100，交流电流表a的示数是50 ma，则()图13-10a.被测电路的电流有效值为0.5 ab.被测电路的电流平均值为0.5 ac.被测电路的电流最大值为d.原副线圈中的电流同时达到最大值解析:交流电流表示数为副线圈中电流的有效值，即i2=50 ma=0.05 a，根据得，i1=5 a，a、b均错误；原线圈(被测电路)中电流的最大值，c项正确；原线圈中电流最大时，线圈中磁通量的变化率等于零，此时副线圈中的电流最小；原线圈中电流等于0时，磁通量的变化率最大，副线圈中电流最大.所以原、副线圈电流有相位差，故不能同时达到最大值，d项错误.答案:c11.交流发电机的原理如图13-11甲所示，闭合的矩形线圈放在匀强磁场中，绕oo轴匀速转动，在线圈中产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示，已知线圈的电阻为r=2.0 ，求:图13-11(1)通过线圈导线的任一个横截面的电流的最大值是多少？(2)矩形线圈转动的周期是多少？(3)线圈电阻上产生的电热功率是多少？(4)保持线圈匀速运动，1 min内外界对线圈做的功是多少？解析:(1)由it图可知通过线圈导线的任一个横截面的电流的最大值im=2.0 a.(2)矩形线圈转动的周期t=4.0103 s.(3)由有效值线圈电阻上产生的电热功率为(4)外界对线圈做功转化成电能再转化成电热，1分钟内外界对线圈做的功w=pt=240 j.答案:(1)2.0 a(2)4.0103 s(3)4 w(4)240 j12.有一台内阻为1 的发电机，供给一学校照明用电，如图13-12所示.升压变压器原、副线圈匝数比为14，降压变压器原、副线圈匝数比为41，输电线的总电阻为4 .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，则图13-12(1)发电机的电动势为多大？(2)发电机的输出功率为多大？(3)输电效率为多少？解析:(1)由题意知u4=220 v则由降压变压器变压关系:得由降压变压器变流关系:得又因为u2=u3+i2r=880 v+64 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:(1)发电机的电动势:e=u1+i1r=250 v.(2)发电机的输出功率p出=ei1i12r=5 424 w.(3)输电的效率答案:(1)250 v(2)5 424 w(3)97%13.如图13-13甲所示是一种振动发电装置，它的结构由一个半径为r=0.1 m的50匝的线圈套在辐形永久磁铁槽上组成，假设磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(如图乙).线圈运动区域内磁感应强度b的大小均为，方向不变，线圈的总电阻为2 ，它的引出线接有8 的电珠l，外力推动线圈的p端，使线圈做往复运动，便有电流通过电珠，当线圈向右的位移随时间变化的规律如图丙所示时(x取向右为正).图13-13(1)画出通过电珠l的电流图象(规定从lb为正方向);(2)在0.1 s0.15 s内推动线圈运动过程中的作用力;(3)求该发电机的输出功率(其他损耗不计).解析:(1)在0 s0.1 s内:感应电动势e1=nblv1l=2r，在0.1 s0.15 s内:v2=2 m/s，e2=nblv2，(2)因为外力匀速推动线圈，所以有:f=f安=nbi2l=nbi22r,(3)电流的有效值为i，则有:i2r0.15=0.22r0.1+0.42r0.05所以答案:(1)略(2)0.8 n(3)0.64 w14.如图13-14甲所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场.已知线圈的匝数n=100匝，电阻r=1.0 ，所围成矩形的面积s=0.040 m2，小灯泡的电阻r=9.0 ，磁场的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其中bm为磁感应强度的最大值，t为磁场变化的周期.忽略灯丝电阻随温度的变化，求:图13-14(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的时间内，通过小灯泡的电荷量.解析:(1)因为线圈中产生的感应电流变化的周期与磁场变化的周期相同，所以由图象可知，线圈中产生交变电流的周期为t=3.14102 s所以线圈中感应电动势的最大值为(2)根据欧姆定律，电路中电流的最大值为通过小灯泡电流的有效值为小灯泡消耗的电功率为p=i2r=2.88 w.(3)在磁感应强度变化的0t/4内，线圈中感应电动势的平均值通过灯泡的平均电流通过灯泡的电荷量答案:(1)8.0 v(2)2.88 w(3)4.0103 c15.某村在距村庄较远的地方修建了一座小型水电站，发电机输出功率为9 kw，输出电压为500 v，输电线的总电阻为10 ，允许线路损耗的功率为输出功率的4%.求:(1)村民和村办小企业需要220 v电压时，所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比各为多少？(不计变压器的损耗)(2)若不用变压器而由发电机直接输送，村民和村办小企业得到的电压和功率是多少？解析:建立如图甲所示的远距离输电模型，要求变压器原、副线圈的匝数比，先要知道原、副线圈两端的电压之比.本题可以线路上损耗的功率为突破口，先求出输电线上的电流i线，再根据输出功率求出u2，然后再求出u3.甲(1)由线路损耗的功率p线=i线2r线可得又因为p输出=u2i线，所以u3=u2i线r线=(1 500610) v=1 440 v根据理想变压器规律所以升压变压器和降压变压器原、副线圈的匝数比分别是13和7211.(2)若不用变压器而由发电机直接输送(模型如图乙所示)，由乙p输出=ui线可得所以线路损耗的功率p线=i线2r线=18210 w=3 240 w用户得到的电压u用户=ui线r线=(5001810) v=320 v用户得到的功率p用户=p输出p线=(9 0003 240) w=5 760 w.答案:(1)137211(2)320 v5 760 w1 、一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示由图可知a该交流电的电压瞬时值的表达式为u100sin（25t）vb该交流电的频率为25 hzc该交流电的电压的有效值为100 d若将该交流电压加在阻值r100 的电阻两端，则电阻消耗的功率为50 w解析：由图象可知正弦交流电的周期s，则，所以该交流电的电压瞬时值的表达式为u100sin（50t）v，a不正确，b正确；该交流电的电压的有效值为v，则c不正确；若将该交流电压加在阻值r100 的电阻两端，则电阻消耗的功率为w，则d正确，所以正确答案为bd答案：bd2、将阻值为5的电阻接到内阻不计的交流电源上，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电路中交变电流的频率为0.25 hzb通过电阻的电流为ac电阻消耗的电功率为2.5 wd用交流电压表测得电阻两端的电压是5 v解析： 从图中可以看出，电流的周期为s，所以频率为25hz电压的峰值为5v，所以通过电阻的电流的峰值为1a，用交流电表测量的是电压和电流的有效值正弦交流电的有效值是峰值的倍，所以d错误根据电功率的计算公式有w，所以c正确答案：c3如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为201，原线圈接正弦交流电，副线圈接入“220v，60w”灯泡一只，且灯泡正常发光则 （ ）a电流表的示数为ab电源输出功率为1200wc电流表的示数为ad原线圈端电压为11v解析： 灯泡正常发光，则副线圈的电流为i13a/11，根据变压器的电流关系可得：，原线圈中的电流i03a/220，即电流表的示数为a，原线圈中电压为：u04400v，电源的输出功率pui440060w，故选择c答案：c4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，u1 为加在原线圈两端的交变电压，i1、i2 分别为原线圈和副线圈中的电流下列说法正确的是 （ ）a保持p的位置及u1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u1不变，s由a切换到b，则i2减小c保持p的位置及u1 不变，s由b切换到a，则i1增大 d保持u1不变，s接在b端，将p向上滑动，则 i1减小 解析：s由b切换a时，副线圈匝数增多，则输出电压u2增大，r1消耗的功率增大，由变压器功率关系可知，其输入功率也增大，故i1增大，所以a错c对；s由a切换b时，副线圈匝数减少，则输出电压u2减小，i2减小，b对；p向上滑动时，r减小，i2增大，由电流与匝数的关系可知，i1增大，d错答案：bc5钳形电流表的外形和结构如图4（a）所示图4（a）中电流表的读数为1.2a 图4（b）中用同一电缆线绕了3匝，则（ ）a这种电流表能测直流电流，图4（b）的读数为2.4ab这种电流表能测交流电流，图4（b）的读数为0.4ac这种电流表能测交流电流，图4（b）的读数为3.6ad这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图4（b）的读数为3.6a 解析： 由题意可知，钳形电流表利用了电磁感应原理，实际上是变压器，因此钳形电流表只能测交流电由变压器的原理可知，因每匝线圈产生的感应电动势相同，故图4（b）的读数为3.6a答案：c6、 在图a-13-55-5所示电路中，l为电感线圈， r为灯炮，电流表内阻为零，电压表内阻无限大，交变电流源的电压u=220sinl00t(v)若保持电压的有效值不变，只将电源频率改为100 hz，下列说法正确的有( ) a电流表示数增大 b电压表示数增大 c灯泡变暗 d灯泡变亮解析：由u=220sinl00t(v)可得电源原来的频率为当电源由原来的50hz增为100hz时，线圈的感抗增大；在电压不变的情况下，电路中的电流减少，选项a错误，灯泡的电阻r是一定的，电流减小时，实际消耗的电功率(p=i2r)减小，灯泡变暗，选项c正确，d错误电压表与电感线圈并联，其示数为线圈两端的电压 ，设灯泡两端电压为，则电源电压的有效值为因，故电流减小时，减小因电源电压有效值保持不变，故增大，选项b正确答案:b7、在绕制变压器时，某人将2个线圈误绕在如图a-13-56-4所示的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，而另一半则通过中间的臂，已知线圈1和2的匝数比为2：1，在不接负载的情况下( )a当线圈1输入电压为200 v时，线圈2输出电压为110 vb当线圈l输入电压为220 v时，线圈2输出电压为55 vc当线圈2输入电压为110 v时，线圈1输出电压为220 vd当线圈2输入电压为110 v时，线圈l输出电压为110 v解析:当线圈1接220v的交流电压时，设穿过线圈1的磁通量为，依题意则穿过线圈2的磁通量为，若线圈1的匝数为n，则线圈2的匝数为，根据法拉第电磁感应定律得 ；整理得。 当线圈2接在110 v的交流电压时，设穿过线圈2的磁通量为，则穿过线圈1的磁通量为/2，由法拉第电磁感应定律得： ， 整理得。8、根据麦克斯韦电磁场理论，以下说法正确的是 ( )a稳定的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场产生稳定的电场b均匀变化的电场将产生稳定的磁场，均匀变化的磁场将产生稳定的电场c振荡的电场在周围空间产生振荡的磁场d电磁波产生的条件是电路中有快速振动的电荷解析：稳定的磁场不是变化的磁场，不能产生电场，稳定的电场也不能产生磁场振荡的电场，就是周期性变化的电场答案：bcd 6. 理想变压器初级线圈和两个次级线圈的匝数分别为n1=1760匝、n2=288匝、n3=800 0匝，电源电压为u1=220v。n2上连接的灯泡的实际功率为36w，测得初级线圈的电流为i1=0.3a，求通过n3的负载r的电流i3。解析：由于两个次级线圈都在工作，所以不能用i1/n，而应该用p1=p2+p3和un。由un可求得u2=36v，u3=1000v；由u1i1=u2i2+u3i3和i2=1a可得i3=0.03a。7.在变电站里，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，所用的器材叫电流互感器。如下所示的四个图中，能正确反应其工作原理的是 解析：电流互感器要把大电流变为小电流，因此原线圈的匝数少，副线圈的匝数多。监测每相的电流必须将原线圈串联在火线中。答案：a。8.如图，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为加在原线圈两端的电压，i1为原线圈中的电流强度，则a.保持u1及p的位置不变，k由a合到b时，i1将增大b.保持u1及p的位置不变，k由b合到a时，r消耗的功率减小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将增大解析：k由a合到b时，n1减小，由u1/u2=n1/n2，可知u2增大，p2=u22/r随之增大，而p1=p2，又p1=i1u1，从而i1增大，a正确；k由b合到a时，与上述情况相反，p2将减小，b正确；p上滑时，r增大，p2=u22/r减小，又p1=p2，p1=i1u1，从而i1减小，c错误；u1增大，由u1/u2=n1/n2可知，u2增大，i2=u2/r随之增大，由i1/i2=n2/n1可知i1也增大，d正确。答案：abd9. 矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势e-t图象如图1所示.则在（ ）a.t1、t3时刻线圈通过中性面b.t2、t4时刻线圈中磁通量最大c.t1、t3时刻线圈中磁通量变化率最大d.t2、t4时刻线圈平面与中性面垂直【解析】选a、d.由e-t图知，e=emcost.t1、t3时刻e=0，则=0,但为最大，即通过中性面，故a对、c错.t2、t4时刻e为最大，为最大，但=0，即b错，d对.10. 如图3所示，两条平行金属导轨竖直放置，其间有与导轨平面垂直的匀强磁场，金属棒ab沿导轨下滑，下滑过程中与导轨接触良好.金属棒、导轨、电流表a1和理想变压器原线圈构成闭合回路.金属棒ab在沿导轨下滑的过程中，电流表a1一直有示数，而电流表a2在某时刻之后示数变成了零，以下说法正确的是（ ）a.电流表a2示数等于零之前，金属棒必是变速运动b.电流表a2示数等于零之后，金属棒必是变速运动c.电流表a2示数等于零之前，金属棒必是匀速运动d.电流表a2示数等于零之后，金属棒必是匀速运动【解析】选a、d.a2示数等于零后，说明a1所在回路电流恒定不变，故金属棒匀速运动，b错d对.a2示数等于零前，a1所在回路中一定有变化的电流存在，故ab棒必做变速运动，a对c错，故选a、d.11.如图4所示的理想变压器，原、副线圈的匝数比为51，原线圈接正弦交流电，电压u=10 sint(v),输出端接有一个交流电流表、一个阻值为r=10 的定值电阻和一个线圈电阻为r=1 电动机.当输入端接通电源后，电流表读数为0.3 a,电动机带动一重物匀速上升.下列判断中正确的是（ ）a.原线圈中的电流为1.5 ab.定值电阻r的电功率为0.4 wc.电动机的输出功率为0.19 wd.电动机中的电流为0.2 a【解析】选b、c.由于变压器原、副线圈中电流与匝数成反比，故原线圈中的电流为0.06 a,a错.原线圈电压的有效值为10 v，由电压与匝数成正比，得副线圈两端的电压为2 v，则电阻r的功率p= w=0.4 w,b正确.r中的电流ir= a=0.2 a,则通过电动机的电流im=i-ir=0.1 a,则电动机的输出功率p出=uim-im2r=0.19 w,c正确，d错.12.