秘籍18 交流電-2021年高考物理搶分秘籍（解析版）

秘籍18交流電

一、備考策略

?命題特點：直流電路部分重點考查閉合電路的分析與計算、電路動態(tài)過程分析、含電容器電路的分析

與計算等，一般以選擇題或?qū)嶒烆}的形式出現(xiàn)(實驗見第15講)，直流電路知識通常也會融入電磁感應(yīng)情景

綜合考查。交變電流、變壓器與遠(yuǎn)距離輸電基本以選擇題的形式出現(xiàn)。

?思想方法：程序法、等效法、分析推理法。

二、基礎(chǔ)知識

典型特征:電流產(chǎn)生

-

方向發(fā)生改變交

如

電

流

-

交流

發(fā)電機

1.產(chǎn)生

在勻強磁場中，繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動的線圈里產(chǎn)生的是交變電流，實驗裝置如圖所示.

2.過程分析

(2)如圖所示：在乙位置和丁位置時，線圈垂直切割磁感線，產(chǎn)生的電動勢和電流最大；在甲位置和丙位

置時，線圈不切割磁感線，產(chǎn)生的電動勢和電流均為零。

1.正弦式交變電流的表達(dá)式

e=EmSincaf,u=Umsin(ot,i—Imsincot,其中Em為最大值，也叫峰值。

2.正弦式交變電流的峰值

(1)轉(zhuǎn)軸在線圈所在平面內(nèi)目與磁場垂直。當(dāng)線圈平面與磁場平行時，線圈中的感應(yīng)電動勢達(dá)到峰值，

且滿足Em=nBSco,,

(2)決定因素：由線圈匝數(shù)〃、磁感應(yīng)強度8、轉(zhuǎn)動角速度。和線圈面積S決定，與線圈的形狀無關(guān)，與

轉(zhuǎn)軸的位置無關(guān)。

(3)如圖所示的幾種情況中，如果”、B、3、S均相同，則感應(yīng)電動勢的峰值均為Em=〃8S。

1.對有效值的理解

(1)交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)定義的，理解有效值重點在“等效”，“效果”相同在定義中體現(xiàn)

為相同電阻、相同時間，產(chǎn)生相同熱量，交變電流與多大的直流電“效果”相同，有效值就是多大。

(2)如果沒有特別說明，交變電流的電壓、電流以及用電器上標(biāo)出的額定電壓、額定電流，都是指其有效

值。

2.有效值的計算

卷求出其有效值。

(1)對于正弦交變電流，可先根據(jù)求出最大值，然后根據(jù)￡=

(2)當(dāng)電流是按非正(余)弦規(guī)律變化時，必須根據(jù)電流的熱效應(yīng)來求解有效值，且時間一般取一個周期。

其具體做法是：假設(shè)讓交變電流通過電阻R,計算交變電流在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量。(可分段計算)，其中

熱量Q用相應(yīng)的物理量的有效值表示(如Q=FRf，Q=U1t/R),進(jìn)而求出相應(yīng)的有效值。

3.幾種常見電流的有效值

電流名稱電流圖線有效值

正弦式

/./

交變電流—)---------------

、、

正弦半波/=%

12

電流

正弦單向、\-/—A.

./1

脈沖電流0

矩形脈沖Ix

上脛m

電流

\

\

非對稱性/=*(/?+玲

./

Z-1___

交變電流/.

特別提醒：(1)E毒、/=卷)只適用于正弦式交變電流，對于按其他規(guī)律變化的交變電流，上述關(guān)系式

一般不再適用。

(2)對于非正弦式交變電流有效值的計算，時間一般選取一個周期。

(3)凡涉及能量、電功以及電功率等物理量時均用有效值，在確定保險絲的熔斷電流時也用有效值。

交變電流的四值對比

物理含義重要關(guān)系適用情況

e=EmsinM計算線圈某一時刻的受力

瞬時值交變電流某一時刻的值

z=/msincoZ情況

最大值最大的瞬時值Em—nBScOIm—R+廠確定用電器的耐壓值

(1)計算與電流熱效應(yīng)相

關(guān)的量(如功率、熱量)

E=Em/yj2

跟交變電流的熱效應(yīng)等效(2)交流電表的測量值

有效值u=uWi

的恒定電流值(3)電器設(shè)備標(biāo)注的額定

I=I/y[2

m電壓、額定電流

(4)保險絲的熔斷電流

交變電流圖象中圖線與時

平均值間軸所圍面積與時間的比-A0；￡計算通過電路截面的電量

E-嗝r-R+r

值

特別提醒：(1)交變電流的平均值不等于有效值，不是初、末狀態(tài)瞬時值的平均值。

(2)交變電流的平均值與交變電流的方向及所取時間的長短均有關(guān)。

(3)計算通過導(dǎo)體某一截面的電荷量時，只能用交變電流的平均值。

電阻、感抗、京抗的比較

電阻感抗容抗

電容器兩極板上積累

定向移動的自由電荷

由于電感線圈的自感的電荷對這個方向定

產(chǎn)生的原因與不動的離子間的碰

現(xiàn)象阻礙電流的變化向移動的電荷的反抗

撞

作用

對直流、交流均有阻只對變化的電流（如交不能通直流，只能通

在電路中的特點

礙作用流）有阻礙作用變化的電流

由導(dǎo)體本身（長短、粗由線圈的自感系數(shù)和

由電容的大小和交流

決定因素細(xì)、材料）決定，與溫交流的頻率決定（成正

的頻率決定（成反比）

度有關(guān)比）

電流通過電阻做功，電能和磁場能往復(fù)轉(zhuǎn)電能與電場能往復(fù)轉(zhuǎn)

化與做功電能的轉(zhuǎn)

電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能化化

三、?？伎键c

考點一交流電的產(chǎn)生及“四值"的應(yīng)用

1.兩個特殊位置的特點

△①

⑴線圈平面與中性面重合時，S±B,①最大，菽=0，e=0,i=0,電流方向?qū)l(fā)生改變.

△①

（2）線圈平面與中性面垂直時，，S〃B,<0=0,后最大，e最大，i最大，電流方向不改變.

2.正弦交流電"四值"的應(yīng)用

考點二變壓器和遠(yuǎn)距離輸電

1.理想變壓器動態(tài)分析的兩種情況

(1)負(fù)載電阻不變，討論變壓器原、副線圈兩端的電壓、電流、電功率等隨匝數(shù)比的變化情況.

(2)匝數(shù)比不變，討論變壓器原、副線圈兩端的電壓、電流、電功率等隨負(fù)載電阻的變化情況.

2.理想變壓器問題分析技巧

(1)根據(jù)題意分清變量和不變量；

(2)弄清“誰決定誰”的制約關(guān)系.對電壓而言，輸入決定輸出；對電流、電功(率)而言，輸出決定輸

入.

3.遠(yuǎn)距離輸電問題的解題關(guān)鍵

(1)整個輸電線路由三個回路組成，回路間通過變壓器建立聯(lián)系.

(2)關(guān)鍵是通過分析，利用題目條件，首先求出中間回路的電流.

考點三理想變壓器的動態(tài)分析

常見的理想變壓器的動態(tài)分析一般分匝數(shù)比不變和負(fù)載電阻不變兩種情況.

1.匝數(shù)比不變的情況(如圖甲所示)

(l)Ui不變，根據(jù)，輸入電壓Ui決定輸出電壓6，不論負(fù)教電阻R如何變化，6不變.

(2)當(dāng)負(fù)載電阻發(fā)生變化時，卜變化，輸出電流12決定輸入電流h，故li發(fā)生變化.

(3)以變化引起P2變化，P1=P2,故Pl發(fā)生變化.

2.負(fù)載電阻不變的情況血圖乙所示)

⑴Ui不變，發(fā)生變化，故6變化.

(2)R不變，3變化，故L發(fā)生變化.

（3）根據(jù)P2=，P2發(fā)生變化,再根據(jù)P1=P2,故Pl變化,P1=U1I1，U1不變，故11發(fā)生變化.

題型一交流電的產(chǎn)生及“四值"的應(yīng)用

例1、（2019?高考天津卷）單匝閉合矩形線框電阻為R,在勻強磁場中繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動，穿

過線框的磁通量①與時間t的關(guān)系圖象如圖所示.下列說法正確的是（）

A.g時刻線框平面與中性面垂直

B.線框的感應(yīng)電動勢有效值為'警

C.線框轉(zhuǎn)一周外力所做的功為4野

r\I

D.從t=0至Ut=［過程中線框的平均感應(yīng)電動勢為華

【解析】由①一t圖象可知，，寸穿過線框的磁通量最大，則線框位于中性面，A錯誤；線框中產(chǎn)生的

感應(yīng)電動勢的最大值應(yīng)為Em=NBS3,又3=竿，N=l,BS=（Dm,則整理得Em="￥，因此感應(yīng)電動勢

的有效值為E=；^=警處，B正確;

由功能關(guān)系可知線框轉(zhuǎn)動一周外力所做的功等于線框中產(chǎn)生的焦耳

E22n2（DmT—（D4（Dm

熱，有W=V=^詈，C正確；0?;的過程中，線框中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢為￡=m竿=竿，D錯

nnI4II

4

誤.

【答案】BC

【變式探究】（2018?高考全國卷HI）—電阻接到方波交流電源上，在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q方；若

該電阻接到正弦交流電源上，在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為QB該電阻上電壓的峰值均為uo,周期均為T,

如圖所示.則Q方：QIE等于（）

A.1：巾B.\[2:1

C.1：2D.2：1

【答案】D

【解析】根據(jù)焦耳定律知產(chǎn)生的熱量與方波中的電流方向的變化無關(guān)，故Q〃=%：而正弦交流電電

r\

壓的有效值等于峰值的。故Q產(chǎn)一＞丁=需丁，所以5~=苧，D正確.

題型二理想變壓器和遠(yuǎn)距離輸電

例2、如圖，理想變壓器原、副線圈分別接有額定電壓相同的燈泡a和b,當(dāng)輸入電壓U為燈泡額定

電壓的10倍時，兩燈泡均能正常發(fā)光.下列說法正確的是（）

A.原、副線圈匝數(shù)比為9：1

B.原、副線圈匝數(shù)比為1：9

C.此時a和b的電功率比為9：1

D.此時a和b的電功率比為1：9

【答案】AD

【解析】因為兩燈泡額定電壓相同且均正常發(fā)光，且輸入電壓為燈泡額定電壓的10倍，所以理想變

壓器的輸入、輸出電壓比為9：1,由理想變壓器變壓規(guī)律可知，原、副線圈的匝數(shù)比為9：1,A項正確，

B項錯誤；由理想變壓器變流規(guī)律可知，原、副線圈的電流比為1：9,由電功率P=UI可知，a和b的電

功率之比為1：9,C項錯誤，D項正確.

【變式探究】如圖所示，理想變壓器原線圈接在交流電源上，圖中各電表均為理想電表.下列說法正

確的是（）

A.當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時，R1消耗的功率變大

B.當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時，電壓表V示數(shù)變大

C.當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時，電流表Ai示數(shù)變大

D.若閉合開關(guān)S,則電流表Ai示數(shù)變大、A2示數(shù)變大

【答案】B

【解析】當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時，滑動變阻器接入電路的電阻增大，變壓器副線圈的

總負(fù)載的等效電阻增大，Ri中電流減小，&兩端電壓減小，電壓表示數(shù)變大，Ri消耗的電功率變小，選項

A錯誤，B正確；當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時，變壓器副線圈輸出電流減小，輸出功率減小，

根據(jù)變壓器輸入功率等于輸出功率，變壓器輸入功率減小，電流表Ai示數(shù)變小，選項C錯誤；若閉合開關(guān)

S,變壓器副線圈的總負(fù)載的等效電阻減小，則Ri中電流增大，Ri兩端電壓增大，電壓表示數(shù)減小，電流

表A2示數(shù)減小，電流表Ai示數(shù)變大，選項D錯誤.

【舉一反三】（2018?高考江蘇卷）采用220kV高壓向遠(yuǎn)方的城市輸電.當(dāng)輸送功率一定時，為使輸電線

1

上損耗的功率減小為原來的不輸電電壓應(yīng)變?yōu)椋ǎ?/p>

A.55kVB.110kV

C.440kVD.880kV

【答案】C

【解析】設(shè)輸送功率為p,則有P=UI,其中U為輸電電壓，I為輸電電流.為使輸電線上損耗的功率

減小為原來的四分之一，山（為輸電線的電阻，恒定不變）可知應(yīng)使變?yōu)樵瓉淼亩种?，又?/p>

P1K=|2RRI

送功率不變，則輸電電壓應(yīng)變?yōu)樵瓉淼?倍，即440kV,選項C正確.

題型四理想變壓器中的動態(tài)分析

例4、如圖所示，電源電壓保持不變，若將滑動變阻器的滑動觸頭向左滑動，關(guān)于兩電表示數(shù)的變

化，下列判斷中正確的是（）

A.電流表的示數(shù)變大

B.電流表的示數(shù)變小

C.電壓表的示數(shù)變大

D.電壓表的示數(shù)變小

【答案】AC

【解析】若將滑動變阻器觸頭向左滑動，滑動變阻器接入電路的電阻減小，則滑動變阻器分得的電壓

減小，原線圈兩端電壓增大，而匝數(shù)比不變，所以副線圈兩端電壓增大，電壓表示數(shù)增大;負(fù)載兩端電壓增

大，則副線圈電流增大;根據(jù)匝數(shù)比不變，則原線圈的電流增大，電流表示數(shù)增大.故AC正確，BD錯誤，

故選AC。

【變式探究】如圖所示，理想變壓器原線圈輸入電壓u=UmSin3t,副線圈電路中Ro為定值電阻，R是

滑動變阻器M和V2是理想交流電壓表，示數(shù)分別用5和6表示;Ai和A2是理想交流電流表，示數(shù)分別用

k和L表示.下列說法正確的是（）

B.滑片P向下滑動過程中，Ui變小

C.滑片P向下滑動過程中，6增大

D.滑片P向下滑動過程中，k變大

【答案】D

【解析】V］和V2是理想交流電壓表，示數(shù)5和5表示電壓的有效值，故A錯誤;滑片P向下滑動過

程中，總電阻減小，副線圈的電壓只與輸入電壓和匝數(shù)有關(guān)，所以Ui、6不變，流過Ro的電流卜變大，

根據(jù)變壓器原理得k變大，故D正確，BC錯誤，故選D。

題型五傳感器的簡單應(yīng)用

例5、現(xiàn)要組裝一個由熱敏電阻控制的報警系統(tǒng)，要求當(dāng)熱敏電阻的溫度達(dá)到或超過60℃時，系統(tǒng)

報警.提供的器材有:熱敏電阻，報警器（內(nèi)阻很小，流過的電流超過1c時就會報警），電阻箱（最大阻值為

999.9Q）,直流電源（輸出電壓為U,內(nèi)阻不計），滑動變阻器Ri（最大阻值為1000C）,滑動變阻器R4最大

阻值為2000Q）,單刀雙擲開關(guān)一個，導(dǎo)線若干.在室溫下對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié).已知U約為18V,k約為10mA;

流過報警器的電流超過20mA時，報警器可能損壞;該熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小，在60℃時阻值

為650.0Q.

⑴完成待調(diào)節(jié)的報警系統(tǒng)原理電路圖的連線.

電源

電阻箱滑動變阻器

—9*——

—

熱敏電阻

(2)電路中應(yīng)選用滑動變阻器(填"Ri"或"R2”).

(3)按照下列步驟調(diào)節(jié)此報警系統(tǒng)：

①電路接通前，需將電阻箱調(diào)到一固定的阻值，根據(jù)實驗要求，這一阻值為Q;滑動變阻器的滑

片應(yīng)置于(填"a"或"b")端附近，不能置于另一端的原因是。

②將開關(guān)向(填"c"或"d")端閉合，緩慢移動滑動變阻器的滑片，直至。

(4)保持滑動變阻器滑片的位置不變，將開關(guān)向另一端閉合，報警系統(tǒng)即可正常使用.

【答案】⑴連線如圖所示.

熱敏電阻

(2)Rz

⑶①650.0b接通電源后，流過報警器的電流會超過20mA,報警器可能損壞②c報警器開始報

警

【解析】(1)先用電阻箱替代熱敏電阻，連接成閉合回路進(jìn)行調(diào)試.電路圖連接如答案所示.

(2)當(dāng)電路中電流lc=10mA時，根據(jù)閉合電路歐姆定律有k=，解得R總=1800。，此時熱敏電阻的阻值

為650Q,則滑動變阻器的阻值為1150Q,所以滑動變阻器選R2.

(3)①當(dāng)熱敏電阻阻值小于650。時?，報警隅就會報警，用電阻箱替代熱敏電阻進(jìn)行調(diào)節(jié)，應(yīng)把電阻箱

的阻值調(diào)到650d若接通電源后電路中的電流過大(超過20mA),報警器就會損壞，電流越小越安全，所以

為了電路安全，閉合開關(guān)前滑片應(yīng)置于b端.

②用電阻箱替代熱敏電阻進(jìn)行調(diào)試，應(yīng)將開關(guān)向c端閉合，開關(guān)閉合后要減小電路中的電阻直至報警

器報警.

【變式探究】（2017江蘇單科）某同學(xué)通過實驗制作一個簡易的溫控裝置，實驗原理電路圖如圖甲所

示，繼電器與熱敏電阻Rt、滑動變阻器R串聯(lián)接在電源E兩端，當(dāng)繼電器的電流超過15mA時，銜鐵被吸

合，加熱器停止加熱，實現(xiàn)溫控.繼電器的電阻約20。，熱敏電阻的阻值Rt與溫度t的關(guān)系如下表所示。

t/℃30.040.050.060.070.080.0

Rt/Q199.5145.4108.181.862.949.1

⑴提供的實驗器材有:電源EI（3V,內(nèi)阻不計）、電源E2（6V,內(nèi)阻不計）、滑動變阻器Ri（0?200C）、滑

動變阻器R2（0?500Q）、熱敏電阻Rt、繼電器、電阻箱（0?999.9Q）、開關(guān)S、導(dǎo)線若干。為使該裝置實現(xiàn)對

30?80℃之間任一溫度的控制，電源E應(yīng)選用（選填"Ei"或"2"）,滑動變阻器R應(yīng)選用（選

⑵實驗發(fā)現(xiàn)電路不工作.某同學(xué)為排查電路故障，用多用電表測量各接點間的電壓，則應(yīng)將如圖乙所

示的選擇開關(guān)旋至（選填或"D"）。

（3）合上開關(guān)S,用調(diào)節(jié)好的多用電表進(jìn)行排查.在圖甲中，若只有b、c間斷路，則應(yīng)發(fā)現(xiàn)表筆接入a、

b時指針（選填"偏轉(zhuǎn)"或"不偏轉(zhuǎn)，接入a、c時指針（選填"偏轉(zhuǎn)"或"不偏轉(zhuǎn)"）。

（4）排除故障后，欲使銜鐵在熱敏電阻為50°C時被吸合，下列操作步驟的正確順序是。（填寫

各步驟前的序號）

①將熱敏電阻接入電路

②觀察到繼電器的銜鐵被吸合

③斷開開關(guān)，將電阻箱從電路中移除

④合上開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值

⑤斷開開關(guān)，用電阻箱替換熱敏電阻，將阻值調(diào)至108.1C

【答案】⑴E2R2(2)C(3)不偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)⑷⑤④②③①

【解析】⑴當(dāng)溫度控制在30℃,銜鐵被吸合時，&兩端的電壓約為Ut=IRt=0Q15x200V=3V,繼電器

兩端的電壓LT=R=0.015X20V=0.3V,故需電源電動勢大于3V,選E2.當(dāng)溫度控制在80℃時，電路中的總

電阻:R*==400C,遠(yuǎn)大于熱敏電阻、繼電器以及滑動變阻器Ri的電阻的總和，故滑動變阻器選R2.

(2)A擋位測量電阻值，B擋位測量交流電壓，C擋位測量直流電壓，D擋位測量電流值，故為測量各接

入點的電壓，應(yīng)將開關(guān)旋至C擋.

(3)若be間斷路，ab只與電源正極相連通，ab間無電壓，如圖

故多用電表指針不偏轉(zhuǎn)。

若be間斷路，a點與電源正極相連通，c點與電源負(fù)極相連通，a、c兩點間的電壓為電源電動勢，如

圖

故多用電表指針偏轉(zhuǎn)。

(4)要想保證溫度控制在50C,由題目表中可得Rt=108.1Q,因此我們要用電阻箱代替熱敏電阻，把電

阻箱電阻調(diào)整到108.1Q,閉合電路調(diào)節(jié)滑動變阻器，讓繼電器吸合(即讓電路中的電流為15mA),再將電

阻箱移除，將熱敏電阻接入電路，完成實驗。

一、單選題

1.(2021?福建漳州市?高三二模)如圖，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為1():1,飛為滑動變阻器，&

為定值電阻，C為電容器，L為額定功率11W的燈泡，原線圈兩端加電壓“=22O0sinlOOm(V),燈

泡恰好正常發(fā)光，則(

A.燈泡的額定電流為也AB.流過R,的電流始終為零

2

c.R1滑片向下滑動時，燈泡L變亮D.R1滑片向下滑動時，原線圈的電流變小

【答案】D

【詳解】

A.由原線圈的電壓的瞬時表達(dá)式可知，原線圈的電壓有效值為

U、=%=200V

根據(jù)理想變壓器的電壓關(guān)系可得

U,=20V

燈泡的額定電流為

所以A錯誤；

B.電容器有通交流隔直流的特點，所以流過R2的電流不可能始終為0,則B錯誤；

C.用滑片向下滑動時，不會改變副線圈的電壓，所以燈泡L亮度不變，則C錯誤；

D.用滑片向下滑動時，電阻增大，電流減小，則副線圈的總電流減小，總功率減小，根據(jù)理想變壓器原

副線圈功率相等的性質(zhì)，則有

UJ\=UL

原副線圈電壓不變時，副線圈電流減小，所以原線圈的電流變小，則D正確；

故選D。

2.（2021?浙江高三二模）小芳設(shè)計了一個電吹風(fēng)，其電路圖如圖所示，變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為

Ni、N2,小風(fēng)扇的額定電壓為60V。o、b、c、d為四個固定觸點，轉(zhuǎn)動扇形金屬觸片P的位置可同時接觸

兩個觸點，使電吹風(fēng)可處于關(guān)機、吹熱風(fēng)和吹冷風(fēng)三種工作狀態(tài)。在電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時（）

小風(fēng)扇變

電點

壓

器

絲

觸片同時接觸、

A.Pab,Ni：N2=11B3

觸片同時接觸

B.Pa,b,Ni：N2=3011

觸片同時接觸、

C.Pbc,Ni：N2=1103

觸片同時接觸、

D.Pbc,Ni：NZ=3011

【答案】A

【詳解】

由題意可知，電吹風(fēng)吹熱時，電熱絲需連入電路中,觸片P同時接觸a,b,由變壓器電壓和匝數(shù)關(guān)系可得

N、_U\_22011

N2一4-60-3

A正確，BCD錯誤，故選A。

3.（2021?重慶高三二模）理想變壓器原線圈匝數(shù)小=270匝，輸入如題圖甲所示的正弦交變電壓。P是副

線圈上的滑動觸頭，當(dāng)P處于題圖乙所示位置時，副線圈連入電路的匝數(shù)小=135匝，燈泡L恰能正常發(fā)

光，電容器C剛好不被擊穿，R是滑動變阻器。下列說法正確的是（）

A.電容淵的擊穿電壓為11V

B.若R的滑片不動，向下移動P,則電容器的電容變小

C.若R的滑片不動，向下移動P,則原線圈的輸入功率變大

D.若P不動，向上移動R的滑片，則燈泡變暗

【答案】D

【詳解】

A.原線圈輸入電壓的峰值為

4=226

則副線圈輸出電壓的峰值為

人2=。=11反

/

由于電容器C剛好不被擊穿，則電容器的擊穿電壓為11、歷V，故A錯誤；

B.根據(jù)電容器電容決定式。=型-可知，當(dāng)R的滑片不動，向下移動P,電容器的電容不變，故B錯

4兀kd

誤；

U.n.

C.若R的滑片不動，向下移動P,則負(fù)載總電阻R慫不變，副線圈匝數(shù)減小，根據(jù)3=」可知，副線圈

U2n2

U2

輸出電壓有效值3減小，再根據(jù)＜■可知，副線圈輸出功率P2減小，根據(jù)［=8可知，原線圈的輸

入功率變小，故C錯誤；

D.若P不動，向上移動R的滑片，則滑動變阻器接入電阻變大，負(fù)載總電阻變大，副線圈匝數(shù)不變，根

據(jù)；廣=」可知，副線圈輸出電壓有效值3不變，根據(jù)“二三■可知副線圈回路總電流減小，則根據(jù)

力及2R總

&可知，燈泡功率減小，則燈泡變暗，故D正確。

故選D。

二、多選題

4.（2021?天津紅橋區(qū)?高三一模）為探究理想變壓器原、副線圈電壓、電流的關(guān)系，將原線圈接到電壓有

效值不變的正弦交流電源上，副線圈連接相同的燈泡Li、Lz,電路中分別接了理想交流電壓表VI、Vz和理

想交流電流表4、A2,導(dǎo)線電阻不計，如下圖所示。當(dāng)開關(guān)S閉合后（）

A.Ai示數(shù)變大，Ai與Az示數(shù)的比值不變

B.Ai示數(shù)變大，Ai與A2示數(shù)的比值變大

c.V2示數(shù)變小，Vi與V2示數(shù)的比值變大

D.V2示數(shù)不變，變壓器輸入功率變大

【答案】AD

【詳解】

線圈接到電壓有效值不變的正弦交流電源上，所以V1與V2示數(shù)及比值均不變。當(dāng)開關(guān)S閉合后，副線圈

的總電阻減小，根據(jù)歐姆定律得A2示數(shù)變大，則根據(jù)變壓器的電流關(guān)系可知，A1示數(shù)變大，而A1與A2示

數(shù)的比值不變。根據(jù)P=。/可知，變壓器的輸入功率變大。

故選AD。

5.（2021?四川成都市?高三二模）如圖，乙和乙是輸電線，甲、乙是兩個互感器（可視為理想變壓

器），其中的線圈匝數(shù)關(guān)系為：勺：4=200:1,%:%=1：100,電流表和電壓表均為理想交流電表。下

列說法正確的是（）

Li

L2

farm)

甲乙

〃4

i-0-1

A.甲是電流互感器，乙是電壓互感器

B.甲是電壓互感器，乙是電流互感器

C.若V表示數(shù)為30V,則輸電線兩端的電壓最大值為60（X）V

D.若A表示數(shù)為5A,則通過輸電線的電流有效值為500A

【答案】BD

【詳解】

AB.甲圖的原線圈兩端接電源兩端的電壓，所以是電壓互感器，已知“：4=200:1,乙圖的原線圈串聯(lián)

接入輸電線的一根導(dǎo)線，所以是電流互感器，故A錯誤，B正確；

c.電壓表測電壓的有效值，若v表示數(shù)為30V,則輸電線兩端的電壓有效值為

——x30V=6000V

1/?.,21

故C錯誤；

D.電流表測電流的有效值，若A表示數(shù)為5A,則通過輸電線的電流有效值為

I,=2=—x5A=500A

%1

故D正確。

故選BDo

6.（2021?天津高三一模）我國在“西電東輸”工程中采用超高壓輸電，利用升壓變壓器把電壓提高到幾百

千伏輸送，到東部再用降壓變壓器把電壓降到用戶需要的電壓。下列說法正確的是（）

A.升壓變壓器原線圈匝數(shù)大于副線圈匝數(shù)B.降壓變壓器原線圈匝數(shù)大于副線圈匝數(shù)

C.降壓變壓器原線圈中的電流大于副線圈中的電流D.在變壓過程中交變電流的頻率保持不變

【答案】BD

【詳解】

A.升壓變壓器原線圈匝數(shù)小于副線圈匝數(shù)，A錯誤；

B.降壓變壓器原線圈匝數(shù)大于副線圈匝數(shù)，B正確；

C.降壓變壓器原線圈中的電流小于副線圈中的電流，C錯誤；

D.變壓器改變電壓大小，不改變交變電流的頻率，D正確。

故選BDo

7.（2021?天津和平區(qū)?高三一模）如圖所示，單匝矩形線圈在有界勻強磁場中繞垂直于磁場的de邊勻速

轉(zhuǎn)動，周期為0.2s,線圈電阻為50。磁場只分布在de邊的左側(cè)，若線圈從如圖所示開始計時，線圈轉(zhuǎn)過

30。時的感應(yīng)電流為1A,那么（）

3

XXX：

a\~j"

X夕X出X

XXXI

A.線圈中感應(yīng)電流的有效值為2A

B.線圈磁通量變化率的最大值為'（wb/s）

71

C.線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過90。的整個過程中，流經(jīng)線圈導(dǎo)線橫截面的電量為4=」-（O

5乃

D.線圈消耗的電功率為5W

【答案】CD

【詳解】

AD.由圖可知，產(chǎn)生的交變電流為半波式正弦交變電流，線圈轉(zhuǎn)過30。時的感應(yīng)電流為1A,所以電流的最

大值為2A,此線框只有半個周期時間內(nèi)有電流，因此由有效值的定義可得

電流的有效值為1A,線圈消耗的功率

尸=[2R=]X5W=5W

故A錯誤，D正確;

B.由A可知，電動勢的最大值為10V

E—〃弛

△t

線圈磁通量變化率"的最大值為10(wb/s),故B錯誤:

\t

C.由B可知

8s刃=10

所以

27r

8s竺=10

0.2

解得

71

線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過90°的整個過程中，磁通量的變化量為,，此時流經(jīng)橫截面的電荷量為

71

q=：C

5萬

故c正確。

故選CD。

8.(2021?福建福州市?高三二模)如圖，一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為4(31,原線圈與一可變電阻串

聯(lián)后，接入一正弦交流電源；副線圈電路中固定電阻的阻值為R。，負(fù)載電阻的阻值R=94,v是理想電

壓表?，F(xiàn)將負(fù)載電阻的阻值減小為火=4%,保持變壓器輸入電流不變，此時電壓表讀數(shù)為2.0V,則

()

B.此時原線圈兩端電壓的最大值約為14V

C.原線圈兩端原來的電壓有效值約為20V

D.原線圈兩端原來的電壓有效值約為28V

【答案】BC

【詳解】

AB.副線圈輸出電壓的有效值為

20

U2=UR+U^=2.0V+^-V=2.5V

則原線圈輸入電壓的有效值為

U|=4U=10V

最大值為

u、"包24V

故A錯誤、B正確；

CD.變壓器輸入電流不變，則流過副線圈電路的電流也不變，所以負(fù)載電阻變化前副線圈輸出電壓的有效

值為

U：=2U、=5V

則原線圈兩端的電壓有效值為

U；=4U：=20V

故C正確、D錯誤。

故選BC。

三、解答題

9.（2019?浙江高三其他模擬）如圖甲所示是某同學(xué)設(shè)計的一種振動發(fā)電裝置的示意圖，它的結(jié)構(gòu)是一個

套在輻向形永久磁鐵槽中的半徑為r=O.lm、匝數(shù)n=100的線圈，磁場的磁感線均沿半徑方向均勻分布

(其右視圖如圖乙所示)。線圈所在位置磁感應(yīng)強度B