人教版高中物理一轮复习试题：第十章.docx

考点内容要求说明考纲解读交变电流、交变电流的图象1.不要求讨论交变电流的相位和相位差的问题2只限于单相理想变压器.1.交变电流的产生及其各物理量的变化规律，应用交变电流的图象解决问题2利用有效值的定义，对交变电流的有效值进行计算3理想变压器原、副线圈中电流、电压、功率之间的关系应用，变压器动态变化的分析方法4远距离输电的原理和相关计算5传感器的简单使用，能够解决与科技、社会紧密结合的问题.正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值理想变压器远距离输电实验：传感器的简单使用第1课时交变电流的产生和描述考纲解读1.理解交变电流的产生过程，能正确书写交变电流的表达式.2.理解描述交变电流的几个物理量，会计算交变电流的有效值考点一正弦式交变电流的产生及变化规律1交变电流的产生(1)线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动(2)两个特殊位置的特点：线圈平面与中性面重合时，SB，最大，0，e0，i0，电流方向将发生改变线圈平面与中性面垂直时，SB，0，最大，e最大，i最大，电流方向不改变(3)电流方向的改变：线圈通过中性面时，电流方向发生改变，一个周期内线圈两次通过中性面，因此电流的方向改变两次(4)交变电动势的最大值EmnBS，与转轴位置无关，与线圈形状无关2交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)规律物理量函数表达式图象磁通量mcostBScost电动势eEmsintnBSsint电压uUmsintsint电流iImsintsint例1(2012安徽23)图1甲是交流发电机模型示意图在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO转动，由线圈引出的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕OO转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路图乙是线圈的主视图，导线ab和cd分别用它们的横截面来表示已知ab长度为L1，bc长度为L2，线圈以恒定角速度逆时针转动(只考虑单匝线圈)图1(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式；(2)线圈平面处于与中性面成0夹角位置时开始计时，如图丙所示，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式解析(1)矩形线圈abcd在磁场中转动时，ab、cd切割磁感线，且转动的半径为r，转动时ab、cd的线速度vr，且与磁场方向的夹角为t，所以，整个线圈中的感应电动势e12BL1vsintBL1L2sint.(2)当t0时，线圈平面与中性面的夹角为0，则t时刻时，线圈平面与中性面的夹角为t0故此时感应电动势的瞬时值e22BL1vsin (t0)BL1L2sin (t0)答案(1)e1BL1L2sint(2)e2BL1L2sin (t0)变式题组1交变电流的产生和变化规律如图2甲所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生的交变电流如图乙所示，设沿abcda方向为电流正方向，则下列说法正确的是()图2A乙图中Oa时间段对应甲图中A至B图的过程B乙图中c时刻对应甲图中的C图C若乙图中d等于0.02s，则1s内电流的方向改变50次D若乙图中b等于0.02s，则交流电的频率为50Hz答案A2交变电流的产生和变化规律(2013山东17)图3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()图3A电流表的示数为10AB线圈转动的角速度为50rad/sC0.01s时线圈平面与磁场方向平行D0.02s时电阻R中电流的方向自右向左答案AC解析电流表测量的是电路中电流的有效值I10A，选项A正确由题图乙可知，T0.02s，所以100rad/s，选项B错误t0.01s时，电流最大，线圈平面与磁场方向平行，选项C正确t0.02s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错误考点二交流电有效值的求解1正弦式交流电的有效值：I，U，E2非正弦式交流电有效值的求解需根据电流的热效应进行计算例2如图4所示，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5甲所示；第二次灯泡两端的电压变化规律如图乙所示若图甲、乙中的U0、T所表示的电压、周期是相等的，则以下说法正确的是()图4图5A第一次灯泡两端的电压的有效值是U0B第二次灯泡两端的电压的有效值是U0C第一次和第二次灯泡的电功率之比是29D第一次和第二次灯泡的电功率之比是15解析第一次所加正弦交流电压的有效值为U1U0，A项正确；设第二次所加交流电压的有效值为U2，则根据有效值的定义有T，解得U2U0，B项错；根据电功率的定义式P可知，P1P215，C项错，D项正确答案AD变式题组3交变电流有效值的计算方法如图6所示为一交变电流的电压随时间变化的图象，正半轴是正弦曲线的一个部分，则此交变电流的电压的有效值是()图6A.VB5VC.VD3V答案C解析设其有效值为U，根据交变电流的有效值定义和题图中电流特点可得，在一个周期内有t1t2t，即()20.01s(4V)20.01sU20.02s，解得UV，故C正确4交变电流有效值的计算如图7所示的区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，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()图7A.B.C.D.答案D解析线框转动的角速度为，进磁场的过程用时周期，出磁场的过程用时周期，进、出磁场时产生的感应电流大小均为I，则转动一周产生的感应电流的有效值I满足：I2RT2RT，解得I，D项正确计算交变电流有效值的方法(1)计算有效值时要根据电流的热效应，抓住“三同”：“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”列式求解(2)分段计算电热求和得出一个周期内产生的总热量(3)利用两个公式QI2Rt和Qt可分别求得电流有交值和电压有效值(4)若图象部分是正弦(或余弦)式交变电流，其中的(但必须是从零至最大值或从最大值至零)和周期部分可直接应用正弦式交变电流有效值与最大值间的关系I、U求解.考点三交变电流“四值”的比较交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较物理量物理含义重要关系适用情况及说明瞬时值交变电流某一时刻的值eEmsintiImsint计算线圈某时刻的受力情况峰值最大的瞬时值EmnBSIm讨论电容器的击穿电压有效值跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值EUI适用于正(余)弦式交变电流(1)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热等)(2)电气设备“铭牌”上所标的一般是有效值(3)保险丝的熔断电流为有效值平均值交变电流图象中图线与时间轴所夹的面积与时间的比值Bln计算通过电路横截面的电荷量例3如图8所示，匀强磁场的磁感应强度B0.5T，边长L10cm的正方形线圈共100匝，线圈总电阻r1，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO匀速转动，角速度2rad/s，外电路中的电阻R4，求：(计算结果小数点后保留两位有效数字)图8 (1)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时的瞬时感应电动势；(3)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过60的过程中产生的平均感应电动势；(4)交流电压表的示数；(5)线圈转动一周产生的总热量；(6)从图示位置开始的周期内通过R的电荷量解析(1)感应电动势的最大值为EmnBS1000.50.122V3.14V(2)由图示位置转过60时的瞬时感应电动势为eEmcos603.140.5V1.57V(3)由图示位置转过60的过程中产生的平均感应电动势为nn100V2.60V(4)交流电压表的示数为外电路两端电压的有效值，即URV1.78V(5)线圈转动一周产生的总热量为QT0.99J(6)在周期内通过电阻R的电荷量为qC0.087C答案(1)3.14V(2)1.57V(3)2.6V(4)1.78V(5)0.99J(6)0.087C递进题组5对交变电流“四值”的理解如图9甲所示，标有“220V40W”的灯泡和标有“20F300V”的电容器并联到交流电源上，为交流电压表，交流电源的输出电压如图乙所示，闭合开关下列判断正确的是()图9At时刻，的示数为零B灯泡恰好正常发光C电容器不可能被击穿D.的示数保持110V不变答案B解析的示数应是电压的有效值220V，故A、D错；电压的有效值恰好等于灯泡的额定电压，灯泡正常发光，B正确；电压的峰值Um220V311V，大于电容器的耐压值，故有可能被击穿，C错6对交变电流“四值”的计算如图10所示，线圈abcd的面积是0.05m2，共100匝，线圈总电阻为1，外接电阻R9，匀强磁场的磁感应强度BT，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时问：图10(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；(2)线圈转过s时电动势的瞬时值多大？(3)电路中，电压表和电流表的示数各是多少？(4)从中性面开始计时，经s通过电阻R的电荷量是多少？答案(1)e50sin10t (V)(2)25V(3)31.86V3.54A(4)C解析(1)eEmsintnBS2fsin (2ft)1000.052sin (2t) V50sin10tV(2)当ts时，e50sin (10) V25V.(3)电动势的有效值为EV25V，电流表示数IA3.54A，电压表示数UIR3.549V31.86V.(4)s内线圈转过的角度t2.该过程中，BSBScosBS由、得qCC高考模拟明确考向1(2014天津7)如图11甲所示，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象如图乙中曲线a、b所示，则()图11A两次t0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23C曲线a表示的交变电动势频率为25HzD曲线b表示的交变电动势有效值为10V答案AC解析A从图象可知，两次转动都是从中性面开始计时的，故A选项正确B从图象可知，曲线a、b对应的线圈转动的周期之比为23，则转速之比为32，故B选项错误C由图象可知，曲线a的周期Ta4102s，则曲线a表示的交变电动势频率fa25Hz，故C选项正确D交变电动势的最大值EmnBS，则曲线a、b表示的交变电动势的峰值之比为EmaEmbab32，即EmbEma10V，故曲线b表示的交变电动势的有效值为E有V5V，D选项错误2.(2013福建15)如图12所示，实验室一台手摇交流发电机，内阻r1.0，外接R9.0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e10sin10t (V)，则()图12A该交变电流的频率为10HzB该电动势的有效值为10VC外接电阻R所消耗的电功率为10WD电路中理想交流电流表的示数为1.0A答案D解析由交变电流电动势的表达式e10sin10t (V)Emsint可知，该交变电流的频率为fHz5Hz，A选项错误该交变电流电动势的有效值EV10V，B选项错误电流的有效值IA1.0A，外接电阻R所消耗的电功率PRI2R1.029.0W9.0W，故C选项错误，D选项正确3通过一阻值R100的电阻的交变电流如图13所示，其周期为1s电阻两端电压的有效值为()图13A12VB4VC15VD8V答案B解析由有效值定义可得1 s(0.1 A)2R0.4 s2(0.2 A)2R0.1 s2，其中R100 ，可得U4 V，B正确4如图14所示，边长为L的正方形单匝线圈abcd，电阻为r，外电路的电阻为R，ab的中点和cd的中点的连线OO恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为B，若线圈从图示位置开始，以角速度绕OO轴匀速转动，则以下判断正确的是()图14A图示位置线圈中的感应电动势最大为EmBL2B闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为eBL2sintC线圈从图示位置转过180的过程中，流过电阻R的电荷量为qD线圈转动一周的过程中，电阻R上产生的热量为Q答案BD解析图示位置线圈中的感应电动势最小为零，A错；若线圈从图示位置开始转动，闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为eBL2sint，B对；线圈从图示位置转过180的过程中，流过电阻R的电荷量为q，C错；线圈转动一周的过程中，电阻R上产生的热量为Q，D对5如图15所示区域内存在匀强磁场，磁场的边界由x轴和y2sinx曲线围成(x2m)，现把一边长为2m的正方形单匝线框以水平速度v10m/s匀速地拉过该磁场区，磁场区的磁感应强度为0.4T，线框电阻R0.5，不计一切摩擦阻力，则()图15A水平拉力F的最大值为8NB拉力F的最大功率为12.8WC拉力F要做25.6J的功才能让线框通过此磁场区D拉力F要做12.8J的功才能让线框通过此磁场区答案C解析线框通过磁场区，产生的感应电流先增大后减小，形成正弦交流电，周期为0.4s，感应电动势最大值为EmBlv8V，有效值为4V，感应电流最大值为16A，有效值为8A，则水平拉力最大值为FmBIml12.8N，A错误；拉力的最大功率为PmFmv128W，B错误；线框匀速通过，拉力做的功等于焦耳热，QI2Rt25.6J，C正确，D错误练出高分一、单项选择题1如图所示，面积均为S的单匝线圈绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度匀速转动，能产生正弦交变电动势eBSsint的图是()答案A解析线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴(轴在线圈所在平面内)匀速转动，产生的正弦交变电动势为eBSsint，由这一原理可判断，A图中感应电动势为eBSsint；B图中的转动轴不在线圈所在平面内；C、D图转动轴与磁场方向平行，而不是垂直2为了研究交流电的产生过程，小张同学设计了如下实验构思方案：第一次将单匝矩形线圈放在匀强磁场中，线圈绕转轴OO1按图1甲所示方向匀速转动(ab向纸外，cd向纸内)，并从图甲所示位置开始计时此时产生的交变电流如图乙所示第二次他仅将转轴移至ab边上，第三次他仅将转轴右侧的磁场去掉，关于后两次的电流图象，下列说法正确的是()图1A第二次是A图B第二次是C图C第三次是B图D第三次是D图答案D3(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式交流电源上，其消耗的电功率为.如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为()A5VB5VC10VD10V答案C解析根据P，对直流电有P，对正弦式交流电有，所以正弦式交流电的有效值为UV，故交流电源输出电压的最大值UmU10V，故选项C正确，选项A、B、D错误4如图2所示电路中，电源电压U311sin100t(V)，A、B间接有“220V440W”的电暖宝、“220V220W”的抽油烟机、交流电压表及保险丝下列说法正确的是()图2A交流电压表的示数为311VB电路要正常工作，保险丝的额定电流不能小于3AC电暖宝发热功率是抽油烟机发热功率的2倍D1min抽油烟机消耗的电能为1.32104J答案D5如图3甲是阻值为5的线圈与阻值为15的电阻R构成的回路线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的规律如图乙所示则()图3A电压表的示数为10VB通过电阻R的电流为AC电阻R上消耗的功率为3.75WD通过电阻的电流方向每秒变化100次答案B解析由题图乙可得Em20V，E10V，电压表读数URV，A错误；通过电阻R的电流IA，B正确；R上消耗的功率PI2R7.5W，C错误；T0.04s，f25Hz，电流方向每秒变化50次，D错误二、多项选择题6.如图4所示，矩形线圈abcd绕轴OO匀速转动产生交流电，在图示位置开始计时，则下列说法正确的是()图4At0时穿过线圈的磁通量最大，产生的感应电流最大Bt(T为周期)时感应电流沿abcda方向C若转速增大为原来的2倍，则交变电流的频率是原来的2倍D若转速增大为原来的2倍，则产生的电流有效值为原来的4倍答案BC解析图示时刻，ab、cd边切割磁感线的有效速率为零，产生的感应电动势为零，感应电流为零，A错误；根据线圈的转动方向，确定时线圈的位置，用右手定则可以确定线圈中的感应电流沿abcda方向，B正确；根据转速和频率的定义2f可知C正确；根据EmnBS，E，I可知电流有效值变为原来的2倍，D错误7.如图5所示，闭合的矩形导体线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO匀速转动沿着OO方向观察，线圈逆时针方向转动已知匀强磁场的磁感应强度为B，线圈匝数为n，ab边的边长为l1，ad边的边长为l2，线圈电阻为R，转动的角速度为，则当线圈转至图示位置时()图5A线圈中感应电流的方向为adcbaB线圈中的感应电动势为2nBl2C穿过线圈的磁通量随时间的变化率最大D线圈ab边所受安培力的大小为答案AC解析当线圈转至图示位置时，由楞次定律可知，线圈中感应电流的方向为adcba，选项A正确；图示位置穿过线圈的磁通量随时间的变化率最大，感应电动势最大，线圈中的感应电动势为nBl1l2，选项B错误，C正确；线圈ab边所受安培力的大小为F0，选项D错误8如图6所示，N匝矩形导线框以角速度在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴OO匀速转动，线框面积为S，线框的电阻、电感均不计，外电路接有电阻R、理想交流电流表和二极管D.二极管D具有单向导电性，即正向电阻为零，反向电阻无穷大下列说法正确的是()图6A交流电流表的示数INBSB一个周期内通过R的电荷量qCR两端电压的有效值UNBSD图示位置电流表的示数为0答案AB解析设回路中电流的有效值为I，由电流的热效应可知，()2RTI2RT，I，A正确，D错误电阻R两端电压的有效值UIR，C错误一个周期内通过R的电荷量q，B正确三、非选择题9如图7甲所示为一台小型发电机的示意图，单匝线圈逆时针转动若从中性面开始计时，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1.0，外接灯泡的电阻为9.0.求：图7(1)写出流经灯泡的瞬时电流的表达式；(2)转动过程中穿过线圈的最大磁通量；(3)线圈匀速转动一周的过程中，外力所做的功答案(1)isin100t(A)(2)2.7102Wb(3)7.2102J解析(1)由题图乙得eEmsint6sin100t(V)则流经灯泡的电流isin100t(A)(2)EmBSEm6V100rad/sBSWb2.7102Wb(3)E6V外力所做的功WQT7.2102J10如图8所示，一个半径为r的半圆形线圈，以直径ab为轴匀速转动，转速为n，ab的左侧有垂直于纸面向里(与ab垂直)的匀强磁场，磁感应强度为B.M和N是两个集流环，负载电阻为R，线圈、电流表和连接导线的电阻不计，求：图8(1)感应电动势的最大值；(2)从图示位置起转过转的时间内，负载电阻R上产生的热量；(3)从图示位置起转过转的时间内，通过负载电阻R的电荷量；(4)电流表的示数答案(1)2Bnr2(2)(3)(4)解析(1)线圈绕轴匀速转动时，在电路中产生如图所示的交变电流此交变电动势的最大值为EmBSB2n2Bnr2(2)在线圈从图示位置转过转的时间内，电动势的有效值为E电阻R上产生的热量为Q()2R(3)在线圈从图示位置转过转的时间内，电动势的平均值为通过R的电荷量qtt(4)设此交变电动势在一个周期内的有效值为E，由有效值的定义得T，解得E故电流表的示数为I.第2课时变压器、电能的输送考纲解读1.理解变压器的原理，掌握理想变压器原、副线圈的功率关系、电压关系及电流关系，并会进行有关计算.2.能利用功率、电压、电流关系对变压器进行动态分析.3.会计算远距离输电问题中线路损失的功率和电压考点一理想变压器基本关系的应用1基本关系式(1)功率关系：P入P出(2)电压关系：只有一个副线圈时，；有多个副线圈时，.(3)电流关系：只有一个副线圈时，.由P入P出及PUI推出有多个副线圈时，U1I1U2I2U3I3.2制约关系(1)电压：副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定(2)功率：原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定(3)电流：原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定例1(2014山东17)如图1所示，将额定电压为60V的用电器，通过一理想变压器接在正弦交变电源上闭合开关S后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220V和2.2A以下判断正确的是()图1A变压器输入功率为484WB通过原线圈的电流的有效值为0.6AC通过副线圈的电流的最大值为2.2AD变压器原、副线圈匝数比n1n2113解析变压器的输入功率P1P2I2U22.260W132W，选项A错误；由得，选项D正确；由得I1I22.2A0.6A，选项B正确；根据I得通过副线圈的电流的最大值I2mI2A，选项C错误答案BD递进题组1理想变压器的功率、电压、电流关系如图2所示，理想变压器原线圈的匝数为n1，副线圈的匝数为n2，原线圈的两端a、b接正弦交流电源，电压表V的示数为220V，负载电阻R44，电流表A1的示数为0.2A下列判断正确的是()图2A原线圈和副线圈的匝数比为21B原线圈和副线圈的匝数比为51C电流表A2的示数为0.1AD电流表A2的示数为0.4A答案B解析由题意可求得原线圈的功率，利用理想变压器原、副线圈中的功率相等可求得副线圈中的电流，再利用原、副线圈中的电流之比可求得两线圈的匝数比由电压表V示数和电流表A1的示数可得原线圈中的功率P1U1I1，P1P2IR，所以电流表A2的示数为I2A1A，C、D错误；原线圈和副线圈的匝数比，A错误，B正确2交变电流和理想变压器的综合应用(2013四川2)用220V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110V，通过负载的电流图像如图3所示，则()图3A变压器输入功率约为3.9WB输出电压的最大值是110VC变压器原、副线圈匝数比是12D负载电流的函数表达式i0.05sin(100t)A答案A解析由题意知：U1220V，U2110V，所以21，U2m110V，选项B、C均错误由图像可知：I2m0.05A，T0.02s，则负载电流的函数表达式为i0.05sin(100t)A，选项D错误变压器的输入功率P1P2I2U2110W3.9W，选项A正确3交变电流和理想变压器的综合应用(2013广东16)如图4，理想变压器原、副线圈匝数比n1n221，和均为理想电表，灯泡电阻RL6，AB端电压u112sin100t (V)下列说法正确的是()图4A电流频率为100HzB.的读数为24VC.的读数为0.5AD变压器输入功率为6W答案D解析由2f100rad/s得：f50Hz，A错有效值U112V，又：得：U26V，I21A，选项B、C错由能量守恒得P1P2U2I26W，D选项对关于理想变压器的四点说明(1)变压器不能改变直流电压(2)变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变交变电流的频率(3)理想变压器本身不消耗能量(4)理想变压器基本关系中的U1、U2、I1、I2均为有效值考点二理想变压器的动态分析常见的理想变压器的动态分析一般分匝数比不变和负载电阻不变两种情况1匝数比不变的情况(如图5所示)(1)U1不变，根据，输入电压U1决定输出电压U2，不论负载电阻R如何变化，U2不变(2)当负载电阻发生变化时，I2变化，输出电流I2决定输入电流I1，故I1发生变化(3)I2变化引起P2变化，P1P2，故P1发生变化图5图62负载电阻不变的情况(如图6所示)(1)U1不变，发生变化，故U2变化(2)R不变，U2变化，故I2发生变化(3)根据P2，P2发生变化，再根据P1P2，故P1变化，P1U1I1，U1不变，故I1发生变化例2如图7所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为101，b是原线圈的中心接头，电压表V和电流表A均为理想电表，除滑动变阻器电阻R、定值电阻R0以外的其余电阻不计，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u1220sin100t(V)下列说法中正确的是 ()图7Ats时刻，c、d两点间的电压瞬时值为110VB当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为22VC单刀双掷开关与a连接，在滑动变阻器滑片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析由c、d两点间的电压瞬时值表达式u1220sin100t(V)，当ts时，u1220sinV110V，选项A错误由得U2220V22V，选项B错误单刀双掷开关与a连接，滑片P向上移动时，电压表示数不变，选项C错误答案D递进题组4理想变压器的动态分析如图8所示，一理想变压器原、副线圈匝数之比为41，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()图8A若电压表读数为6V，则输入电压的最大值为24VB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倍答案AD解析若电压表的读数为6V，则变压器的输出电压的有效值为6V，由，故U14U224V，所以输入电压的最大值为UmU124V，所以选项A正确；若输入电压不变，副线圈匝数增加，则U2增大，由I2可知，电流表示数增大，所以选项B错误；输入电压和匝数比不变，则电压值不变，当负载电阻R变大时，则I2，电流变小，又P1P2U2I2，故输入功率也减小，所以选项C错误；若负载电阻R不变，输入电压变为原来的2倍，则输出电压也变为原来的2倍，I2则输出电流也变为原来的2倍，故输出功率P2U2I2变为原来的4倍，所以选项D正确5交变电流的图象和理想变压器的动态分析火警报警系统原理如图9甲所示，M是一个小型理想变压器，原、副线圈匝数之比n1n2101，接线柱a、b接上一个正弦交变电源，电压随时间变化规律如图乙所示，在变压器右侧部分，R2为用半导体热敏材料(电阻率随温度升高而减小)制成的传感器，R1为一定值电阻下列说法中正确的是()图9A电压表示数为22VB此交变电源的频率为50HzC当传感器R2所在处出现火警时，电流表的示数减小D当传感器R2所在处出现火警时，电压表的示数减小答案BD解析副线圈两端电压是22V，电压表示数等于副线圈两端的电压减去R1两端的电压，小于22V，所以A错；从题图乙可知，周期是0.02s，所以频率是50Hz，B正确；当传感器R2所在处出现火警时，R2的电阻变小，它两端的电压变小，电流变大，电流表的示数变大，电压表的示数变小，C错，D对6交变电流的产生和理想变压器的综合分析如图10所示，一矩形线圈的面积为S，匝数为N，内阻不计，绕OO轴在水平方向的磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度做匀速转动，从图示位置开始计时矩形线圈通过滑环接一理想变压器，滑动触头P上下移动时可改变输出电压，副线圈接有可调电阻R，下列判断正确的是()图10A矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为eNBScostB矩形线圈从图示位置经过时间，通过电流表的电荷量为0C当P不动，R增大时，电压表读数也增大D当P向上移动、R不变时，电流表读数减小答案A解析计时起点，线圈内的感应电动势为最大值NBS，所以感应电动势的瞬时值表达式为eNBScost，A选项正确矩形线圈从图示位置经过时间，线圈磁通量的变化量为BS，故通过电流表的电荷量qN，B选项错误电压表示数是线圈产生的感应电动势的有效值，即总是，C选项错误当P向上移动、R不变时，输出电压增大，输出功率增大，电流表读数增大，D选项错误考点三远距离输电问题1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”，或按从“用电器”倒推到“发电机”的顺序一步一步进行分析2远距离高压输电的几个基本关系(以图11为例)图11(1)功率关系：P1P2，P3P4，P2P损P3.(2)电压、电流关系：，U2UU3，I2I3I线(3)输电电流：I线.(4)输电线上损耗的电功率：P损I线UIR线()2R线当输送功率一定时，输电电压增大到原来的n倍，输电线上损耗的功率就减小到原来的.例3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9kW，输出电压为500V，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220V电压时，求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各是多少解析(1)建立如图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.由线路损耗的功率P损IR线和P损4%P出可得I线A6A又因为P输出U2I线，所以U2V1500VU3U2I线R线(1500610) V1440V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(模型如图所示)，由P输出UI线可得I线A18A所以线路损耗的功率P线I线2R线18210W3240W用户得到的电压U用户UI线R线(5001810) V320V用户得到的功率P用户P输出P线(90003240) W5760W.答案(1)137211(2)320V5760W递进题组7远距离输电的分析如图12所示，有一台交流发电机E，通过理想升压变压器T1和理想降压变压器T2向远处用户供电，输电线的总电阻为R.T1的输入电压和输入功率分别为U1和P1，它的输出电压和输出功率分别为U2和P2；T2的输入电压和输入功率分别为U3和P3，它的输出电压和输出功率分别为U4和P4.设T1的输入电压U1一定，当用户消耗的电功率变大时，有()图12AU2变小，U4变大BU2不变，U3变小CP1变小，P2变小DP2变大，P3变大答案BD8输电线路功率损失的计算(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，输电线路的总电阻为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和分别为()A.，B()2R，C.，D()2R，答案D解析根据变压器的变压规律，得k，nk，所以U1kU，U2nkU.根据PUI知匝数比为k和nk的变压器副线圈的电流分别为I1，I2.根据PI2R，输电线路损耗的电功率分别为P1IR()2R，P2IR()2R，所以.选项D正确，选项A、B、C错误9远距离输电问题(2014江苏3)远距离输电的原理图如图13所示，升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，电压分别为U1、U2，电流分别为I1、I2，输电线上的电阻为R.变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是()图13A.BI2CI1U1IRDI1U1I2U2答案D解析根据理想变压器的工作原理得I1U1I2U2、.U2不是加在R两端的电压，故I2，而I1U1等于R上消耗的功率IR与下一级变压器的输入功率之和选项D正确输电线路功率损失的计算方法(1)P损PP，P为输送的功率，P为用户所得功率(2)P损IR线，I线为输电线路上的电流，R线为线路电阻(3)P损，U为输电线路上损失的电压，R线为线路电阻(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高考模拟明确考向1(2014广东19)如图14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，闭合电键S，下列说法正确的是()图14AP向下滑动时，灯L变亮BP向下滑动时，变压器的输出电压不变CP向上滑动时，变压器的输入电流变小DP向上滑动时，变压器的输出功率变大答案BD解析由于理想变压器输入电压U1不变，原、副线圈匝数不变，所以输出电压U2也不变，灯L亮度不随P的滑动而改变，故选项A错误，选项B正确P向上滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，负载总电阻R总减小，由I2知，通过副线圈的电流I2增大，输出功率P2U2I2增大，再由知输入电流I1也增大，故选项C错误，D正确2(2014新课标21)如图15所示，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Uab和Ucd，则()图15AUabUcdn1n2B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Ucd越大D将二极管短路，电流表的读数加倍答案BD解析变压器的变压比，其中U1、U2是变压器原、副线圈两端的电压U1Uab，由于二极管的单向导电特性，UcdU2，选项A错误增大负载电阻的阻值R，负载的电功率减小，由于P入P出，且P入I1Uab，所以原线圈上的电流I1减小，即电流表的读数变小，选项B正确c、d端的电压由输入电压Uab决定，负载电阻R的阻值变小时，Ucd不变，选项C错误根据变压器上的能量关系有E输入E输出，在一个周期T的时间内，二极管未短路时有UabI1T0(U为副线圈两端的电压)，二极管短路时有UabI2TT，由以上两式得I22I1，选项D正确3(2014浙江15)如图16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，流入用户端的电流是I2.则()图16A用户端的电压为B输电线上的电压降为UC理想变压器的输入功率为IrD输电线路上损失的电功率为I1U答案A解析根据变压器的工作原理、欧姆定律和电功率公式解决问题根据理想变压器的工作原理，得I1U1I2U2，所以用户端的电压U2，选项A正确；输电线上的电压降UI1rUU1，选项B错误；变压器的输入功率P1I1UIrI1U1，选项C错误；输电线路上损失的功率PIrI1(UU1)，选项D错误4如图17所示，一正弦交流电瞬时值为e220sin100tV，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闭合前后，A、B两端的电功率相等，以下说法正确的是()图17A流过r的电流方向每秒钟变化50次B变压器原线圈匝数大于副线圈匝数C开关从断开到闭合时，电流表示数变小DRr答案B解析由表达式知交流电的频率为50Hz，所以流过r的电流方向每秒钟变化100次，A错误；降压变压器原线圈匝数大于副线圈匝数，B正确；开关从断开到闭合时，副线圈电阻减小，电压不变，所以副线圈电流增大，则原线圈电流即电流表示数变大，C错误；由已知条件无法判断R的大小，D错误5远距离输电线路的示意图如图18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的，输电线具有一定电阻，下列判断错误的是()图18A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大于降压变压器的输入功率C随着用户用电功率增加，升压变压器原线圈中的电流变小D随着用户用电功率增加，降压变压器原线圈两端的电压变小答案C解析根据远距离输电知识知，输电线上总要损失部分电压U，所以升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压，A正确输电线上有功率损失，所以升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率，B正确用户用电功率增加，那么电路中的电流变大，输电线上损失的电压U也会变大，输送电压一定时，那么降压变压器原线圈两端的电压就会变小，所以C错误，D正确故选C.练出高分一、单项选择题1.(2012课标全国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1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的有效值为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()图1A380V和5.3AB380V和9.1AC240V和5.3AD240V和9.1A答案B解析由题图并根据理想变压器电压比关系，代入数据解得副线圈两端的电压有效值U2380V，因理想变压器原、副线圈输入和输出的功率相等，即P入P出U1I1，解得I1A9.1A，选项B正确，选项A、C、D错误2(2012福建14)如图2所示，理想变压器原线圈输入电压uUmsint，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器.和是理想交流电压表，示数分别用U1和U2表示；和是理想交流电流表，示数分别用I1和I2表示下列说法正确的是()图2AI1和I2表示电流的瞬时值BU1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向下滑动过程中，U2变小，I1变小答案C解析电路中交流电表的示数为有效值，故A、B项均错误；P向下滑动过程中，R变小，由于交流电源的输出电压和原、副线圈匝数不变，U1、U2