2023年高三物理二轮复习练22 交变电流的“四值”问题、变压器的综合问题

2023年高三物理二轮高频考点冲刺突破

专题22交变电流的“四值”问题、变压器的综合问题

专练目标______________________________专练内容______________________________

目标1高考真题（IT—4T）

目标2交变电流的“四值”问题（5T—8T）

目标3变压器的综合问题（9T-12T）

目标4远距离输电问题（13T—16T）

【典例专练】

一、高考真题

1.一个有N匝的矩形线框，面积为S,以角速度。从如图所示的位置开始，在匀强磁场8中匀速转动，则

产生的感应电动势随时间变化的图像是（）

2.张家口市坝上地区的风力发电场是北京冬奥会绿色电能的主要供应地之一，其发电、输电简易模型如图

所示，已知风轮机叶片转速为每秒Z转，通过转速比为1:〃的升速齿轮箱带动发电机线圈高速转动，发电机

线圈面积为S,匝数为N,匀强磁场的磁感应强度为8,/=0时刻，线圈所在平面与磁场方向垂直，发电机

产生的交变电流经过理想变压器升压后。输出电压为“忽略线圈电阻，下列说法正确的是（）

发电机等效图

A.发电机输出的电压为0mV8Sz

B.发电机输出交变电流的频率为2万〃Z

C.变压器原、副线圈的匝数比为向N8S〃z:U

D.发电机产生的瞬时电动势e=V∑JΓNAS>?ZSin（2%"z）

3.某住宅小区变压器给住户供电的电路示意图如图所示，图中R为输电线的总电阻。若变压器视为理想变

压器，所有电表视为理想电表，不考虑变压器的输入电压随负载变化，则当住户使用的用电器增加时，图

中各电表的示数变化情况是（）

A.Al增大，V2不变，V3增大

B.AI增大,V2减小,V3增大

C.A2增大,V2增大,V3减小

D.A2增大,V2不变,V3减小

4.近年来,基于变压器原理的无线充电技术得到了广泛应用，其简化的充电原理图如图所示。发射线圈的

输入电压为220V、匝数为IIOo匝，接收线圈的匝数为50匝。若工作状态下，穿过接收线圈的磁通量约为

发射线圈的80%,忽略其它损耗，下列说法正确的是（）

B

A.接收线圈的输出电压约为8V

B.接收线圈与发射线圈中电流之比约为22:1

C.发射线圈与接收线圈中交变电流的频率相同

D.穿过发射线圈的磁通量变化率与穿过接收线圈的相同

二、交变电流的“四值”问题

5.海洋中蕴藏着巨大的能量，利用海洋的波浪可以发电。在我国南海上有一浮桶式波浪发电灯塔，其原理

示意图如图甲所示。浮桶内的磁体通过支柱固定在暗礁上，浮桶内置线圈随波浪相对磁体沿竖直方向运动,

且始终处于磁场中，该线圈与阻值R=15Ω的灯泡相连，浮桶下部由内、外两密封圆筒构成（斜线阴影部分）,

如图乙所示，其内为产生磁场的磁体，与浮桶内侧面的缝隙忽略不计；匝数N=200的线圈所在处辐射磁场

2

的磁感应强度5=0.2T,线圈直径。=0.4m,电阻r=lΩ‹,取重力加速度g=10m/s,π≈10o若浮桶随波浪

B.灯泡中电流，的瞬时值表达式为i=4sinπ∕（A）

C.灯泡的电功率为240W

D.灯泡两端电压的有效值为旭V

2

6.如图所示，两根等高光滑的g圆弧轨道，α优与Cd等高，半径为『、间距为Z,,轨道电阻不计。在轨道

右侧连有一阻值为R的电阻，整个装置处在一竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为8,现有一根长度

为工、电阻为R'的金属棒，在外力尸的作用下以初速度%从。优沿轨道做匀速圆周运动至cc'处，则该过程

中（)

A.金属棒经过最低位置w√处时，通过金属棒的电流方向为b'→6

B.金属棒经过最低位置油，处时，电路中的电流最小

C.电阻上产生的热量为

2(R+*y

πrβ2l}v

D.外力尸做的功为a

(/?+?)

7.如图所示是小型交流发电机的示意图，线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO'沿逆时针方向匀速转动，角

速度为如线圈匝数为〃，电阻为r,外接电阻为R,A为理想交流电流表，线圈从图示位置（线圈平面平行

于磁场方向）转过60。时的感应电流为/,下列说法正确的是（）

A.电阻R两端电压最大值Em=,BSo

B.转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为①=组£士"

nω

C.从图示位置开始转过90。的过程中，通过电阻R的电荷量为4=2

ω

D.线圈转动一周的过程中，电阻R产生的热量为Q=色竺

ω

8.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。均

为白,磁场均沿半径方向。匝数为N的矩形线圈Mcd的边长M=Cd=£、6c=αd=2L线圈以角速度。绕

中心轴匀速转动，A边和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8、方向

始终与两边的运动方向垂直。线圈的总电阻为厂，外接电阻为R,则（）

A.线圈切割磁感线时，感应电动势的大小Em=28尸切

B.线圈切割磁感线时•，儿边所受安培力的大小F=竺红色

R+r

C.线圈旋转一圈时，流过电阻R的净电荷量为零

↑6N2B2l4ω2

D.外力做功的平均功率为

9(r+7?)

三、变压器的综合问题

9.无线手机充电技术的应用，让手机摆脱了"充电线"的牵制，手机使用者做到了"随用随拿，随放随充"。

正在无线充电的手机无线充电器简化示意图如图所示，其工作原理与理想变压器相同。已知发射线圈与接

收线圈的匝数比为5:1,CD端的输出电流，=应sin（2乃Xi。'MA）,则下列说法正确的是（）

A.手机充电利用了自感现象

B.Is内发射线圈中电流方向改变IO,次

C.发射线圈力B端输入电流的有效值为0.2A

D.接收线圈的输出功率与发射线圈的输入功率之比为1:5

10.在如图所示，理想变压器的电路中原线圈两端并联接入电阻已知交流电源内阻为r,滑动变阻器的

总电阻为R,且满足关系r<4<R,变压器为升压变压器，则滑动变阻器连人电路的阻值Rl从0开始增大

时（）

0

P&

A.原线圈两端的电压不变B.通过电阻小的电流逐渐增大

C.电源的输出功率先减小后增大D.副线圈上消耗的功率逐渐增大

11.某小型发电站给如图甲所示的电路供电，此小型发电站输出稳定的正弦交流电，如图乙所示。理想变

压器原、副线圈的匝数比为10：1,所有电表都是理想交流电表，二极管D的正向电阻为零，反向电阻无穷

A.电压表V的读数为24V

B.灯泡L两端电压的有效值为11√∑V

C.当滑动变阻器K的滑片产向下滑动时，电流表A2的示数增大，电流表Al的示数减小

D.此发电站的输出电压的瞬时值表达式为e=220sin(100m)V

12.如图所示，理想变压器原线圈与电阻R串联，和电压表并联，原、副线圈的匝数比为20：1,人是原线

圈的中心抽头，副线圈连接滑动变阻器，电流表、电压表均为理想交流电表。已知交流电源电压瞬时值表

达式为“=311SinIO0”(V)。当单刀双掷开关K扳向。后，下列说法中正确的是()

A.电压表的示数为220V

B.若将滑动变阻器的滑片下移，则电压表的示数减小，R消耗的功率增大

C.通过滑动变阻器的交变电流的频率为IOOHZ

D.若将单刀双掷开关由。扳向6,则电压表的示数减小

四、远距离输电问题

13.我国领先全球的特高压输电技术将为国家“碳中和"做出独特的贡献。2021年6月28日白鹤滩水电站首

批初装机容量1600万千瓦正式并网发电。在传输电能总功率不变情况下，从原先150KV高压输电升级为

135OKV特高压输电，则下列说法正确的是（）

A.若输电线不变，则输电线上损失的电压变为原先的;

B.若输电线不变，则输电线上损失功率变为原先的"

C.如果损失功率不变，相同材料、传输到相同地方所需导线横截面积是原先的!

D.如果损失功率不变，相同材料、粗细的输电线传输距离是原先的9倍

14.如图所示为某小型发电站高压输电示意图。升压变压器原、副，线圈两端的电压分别为U和U?,降压

变压器原副线圈两端的电压分别为和U4。在输电线路的起始端接入两个互感器，两个互感器原、副线圈

的匝数比分别为10：1和1：10,各互感器和电表均为理想的，则下列说法正确的是（）

A.若电压表的示数为220V,电流表的示数为10A,则线路输送电功率为IIOkW

B.若保持发电机输送功率一定，仅将滑片。下移，输电线损耗功率增加

c.若发电机输出电压α一定，若用户数减少，为维持用户电压S一定，可将滑片尸上移

D.若保持发电机输出电压α一定，仅将滑片。下移，输电线损耗电压增加

15.如图甲，白鹤滩水电站是世界第二大水电站，共安装16台我国自主研制的全球单机容量最大功率百万

千瓦水轮发电机组。2021年6月28日，白鹤滩水电站首批机组投产发电，用500千伏特高压向四川远距离

输电。在远距离输电中，输电线的电阻是不可忽略的，如图乙，为白鹤滩水电站输电线路原理图，水电站

输出电压稳定的正弦交流电，升至特高压。后向四川供电，输送的总功率为P。用户端理想变压器原副线

圈匝数分别为〃八凡为输电线总电阻，处为不断电用户电阻（可视为定值电阻），K为可变用户电阻（可

视为可变电阻）。当可变电阻R减小时，电压表和电流表示数变化的绝对值分别为△"、△/,电压表和电流

表均为理想电表，下列说法正确的是（）

乙

对于原线圈回路，虚线框所圈部分的等效电阻为火'=区（