2025年高考物理復習考點解密追蹤與預測（新高考）專題10 交變電流及遠距離輸電的運用（分層練）（解析版）

專題10交變電流及遠距離輸電的運用A·?？碱}不丟分命題點01正弦交變電流的產(chǎn)生與瞬時值表達式命題點02正弦交變電流的“四值”命題點03理想變壓器基本規(guī)律的應用命題點04理想變壓器的動態(tài)分析命題點05遠距離輸電問題B·拓展培優(yōu)拿高分C·挑戰(zhàn)真題爭滿分【命題點01正弦交變電流的產(chǎn)生與瞬時值表達式】【針對練習1】（2023·天津·模擬預測）一矩形線圈abcd在勻強磁場中繞垂。垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，線圈內(nèi)磁通量Φ隨時間t變化如圖所示，則下面說法正確的是（）

A．t1時刻線圈中的感應電動勢最大B．t2時刻ad的運動方向與磁場方向垂直C．t3時刻線圈平面與中性面垂直D．t4、t5時刻線圈中感應電流方向相同【答案】B【詳解】A．t1時刻，磁通量最大，感應電動勢為零，故A錯誤；B．t2時刻，磁通量為零，感應電動勢最大，ad邊切割磁感線的有效速度最大，即ad的運動方向與磁場方向垂直，故B正確；C．t3時刻，磁通量最大，感應電動勢為零，所以線圈處于中性面，故C錯誤；D．t5時刻，磁通量最大，感應電動勢為零，所以線圈處于中性面，電流改變方向，故D錯誤。故選B。【針對練習2】如圖所示，KLMN是一個豎直的矩形導線框，全部處于磁感應強度為B的水平方向的勻強磁場中，線框面積為S，MN邊水平，線框繞某豎直固定軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動。在MN邊與磁場方向的夾角達到30°的時刻（圖示位置），導線框中產(chǎn)生的瞬時電動勢e的大小和線框此時電流的方向分別為（已知線框按俯視的逆時針方向轉(zhuǎn)動）（

）A．12BSω，電流方向為KNMLK B．32BSωC．12BSω，電流方向為KLMNK D．32BSω【答案】B【詳解】MN邊與磁場方向成30°時，感應電動勢為e=由右手定則可知電流方向為KNMLK。故選B?！踞槍毩?】（2022·天津紅橋·統(tǒng)考一模）如圖甲中所示，一矩形線圈abcd在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動，線圈所圍面積的磁通量Φ隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示，下列論述正確的是（）A．初始時刻線圈中感應電動勢最小B．t2時刻導線ad的速度方向跟磁感線平行C．t3時刻線圈平面與中性面重合D．t2、t4時刻線圈中感應電流方向相反【答案】CD【詳解】A．由圖可知，t=0時刻磁通量為零，線圈與磁場平行，線圈中感應電動勢最大，A錯誤；B．t2時刻磁通量為零，線圈與磁場平行，磁通量變化率最大，感應電動勢最大，導線ad的速度方向跟磁感線垂直，B錯誤；C．t3時刻線圈的磁通量最大，處于中性面，感應電動勢為零，C正確；D．t2、t4時刻磁通量為零，線圈與磁場平行，線圈中感應電動勢最大，電流最大；相差半個周期，電流方向相反，D正確。故選CD?！久}點02正弦交變電流的“四值”】【針對練習4】（2023·天津和平·統(tǒng)考二模）如圖為交流發(fā)電機的示意圖，N、S極間的磁場可視為水平方向的勻強磁場，矩形線圈ABCD在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸OO′逆時針勻速轉(zhuǎn)動，發(fā)電機的電動勢隨時間的變化規(guī)律為e=20sinA．此交流發(fā)電機的頻率為100HzB．電阻R消耗的功率為40WC．當線圈轉(zhuǎn)到如圖位置時產(chǎn)生的電流方向為ABCDD．當線圈轉(zhuǎn)到如圖位置時磁通量的變化率最大【答案】D【詳解】A．根據(jù)題意可知此交流電的頻率為f=故A錯誤；B．此發(fā)電機電動勢的有效值為E=線圈電阻不計則電阻R消耗的功率為P=故B錯誤；C．由右手定則可知，當線圈平面轉(zhuǎn)到圖示位置時產(chǎn)生的電流方向為DCBA，故C錯誤；D．當線圈平面轉(zhuǎn)到圖示位置時磁通量為零，在中性面的垂面，磁通量的變化率最大，故D正確。故選D。【針對練習5】（多選）（2023·寧夏石嘴山·石嘴山市第三中學?？寄M預測）利用半導體二極管的單向?qū)щ娦裕梢詫蛔冸娏鬟M行整流，將交變電流變?yōu)橹绷鳌Ｒ环N簡單的整流電路如圖甲所示，a、b為交變電流信號輸入端，D為半導體二極管，R為定值電阻。信號輸入后，電阻R兩端的電壓如圖乙所示，則下列說法正確的是（）

A．交變電流的頻率為50HzB．R兩端電壓的有效值為502C．若電阻R=10Ω，則1min內(nèi)R產(chǎn)生的熱量為D．一個標有“95V，30μF”的電容器并聯(lián)在電阻R兩端，可以正常工作【答案】AC【詳解】A．由圖乙可知，該電壓的周期為0.02s，可知交變電流的頻率為f=故A正確；B．由圖乙可知，前T2周期內(nèi)最大電壓為100V，后TU解得R兩端電壓的有效值為U=50故B錯誤；C．若電阻R=10Ω，由焦耳定律，可得1min內(nèi)RQ=故C正確；D．因電阻R兩端的電壓最大值為100V，大于95V，因此一個標有“95V，30μF”的電容器并聯(lián)在電阻R兩端，不可以正常工作，故D錯誤。故選AC?！踞槍毩?】（多選）（2022·寧夏銀川·六盤山高級中學?？既＃┮阎鐖D所示為穿過匝數(shù)n=100的線圈的磁通量隨時間t按正弦規(guī)律變化的圖像，其產(chǎn)生的電壓為交變電壓（π=3.14）。判斷下列選項中的四個交變電壓的有效值與已知的交變電壓的有效值相同的是（）A． B．C． D．【答案】AD【詳解】由題圖知，周期為T=6.28×10ω=交變電壓的最大感應電動勢為E電壓的有效值為U=AB．交變電壓的有效值由U=得UA=1002CD．設等效電壓為U，電阻R相同時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相同，則有U得U=100D正確，C錯誤；故選AD?！久}點03理想變壓器基本規(guī)律的應用】【針對練習7】（多選）（2023·河南鄭州·校聯(lián)考模擬預測）如圖所示，理想變壓器原線圈所在電路的輸入端接有電壓有效值為220V的正弦交變電流，匝數(shù)為30的副線圈2與規(guī)格為“12V36W”的燈泡L1連接，副線圈3與規(guī)格為“18V54W”的燈泡L2連接，原線圈與額定電壓為40V的燈泡L連接。若電路接通時，三個燈泡均正常發(fā)光，則下列說法正確的是（）A．原線圈1兩端的電壓為180VB．原線圈1的匝數(shù)為500C．副線圈3的匝數(shù)為50D．通過燈泡L的電流有效值為0.5A【答案】AD【詳解】A．因為三個燈泡均正常發(fā)光，所以燈泡L兩端的電壓ULU選項A正確；BC．根據(jù)理想變壓器電壓與匝數(shù)的關系有U其中U2=12VD．對理想變壓器，根據(jù)功率關系有U其中P1=36W故選AD。【針對練習8】（2023·海南·統(tǒng)考一模）如圖甲所示的電路中，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為100匝和50匝，定值電阻R1

A．副線圈中的電流頻率為25Hz B．電流表的示數(shù)為1AC．電壓表的示數(shù)為50V D．電阻R2【答案】AB【詳解】A．變壓器不改變交流電的頻率，所以副線圈中的電流頻率f=故A項正確；B．由圖乙可知，輸入電壓的有效值U則有U（其中U1為原線圈兩端的電壓，IUR又R聯(lián)立可得UII所以B項正確：C．電壓表兩端電壓UC項錯誤；D．電阻R2P=所以D項錯誤。故選AB。【針對練習9】（2023·河南新鄉(xiāng)·統(tǒng)考一模）如圖所示，理想變壓器原線圈的匝數(shù)n1為1100匝，原線圈兩端的電壓隨時間變化的關系式為u=2202cos100πtV。單匝線圈繞過鐵芯連接交流電壓表，將阻值為10Ω的電阻A．副線圈的匝數(shù)n2為50匝 B．電壓表的示數(shù)為C．R兩端的電壓為10V，頻率為100Hz D．流過R的電流為1【答案】AD【詳解】B．變壓器的輸入電壓為220V，輸入交流電壓的最大值為2202n解得U故B錯誤；ACD．根據(jù)P=副線圈電壓為U流過R的電流為I根據(jù)理想變壓器原線圈與單匝線圈的匝數(shù)比為1解得n根據(jù)f=周期為T=故AD正確，C錯誤；故選AD?！久}點04理想變壓器的動態(tài)分析】【針對練習10】（2023·河北保定·河北省唐縣第一中學?？级＃├硐胱儔浩髟?、副線圈兩端所接電路如圖所示，圖中電表均為理想交流電表，R2為電阻箱，定值電阻R0=30Ω，R1=20Ω

A．當電阻箱R2的阻值逐漸增大時，V2、B．當電阻箱R2的阻值逐漸增大時，V1、C．電阻箱R2的阻值為零時，V2D．電阻箱R2的阻值為20Ω【答案】D【詳解】B.原線圈的輸入電壓不變，由變壓器的工作原理n可知，變壓器副線圈的輸出電壓不變，即V1不變，當電阻箱R2的阻值逐漸增大時，副線圈的總電阻增大，則副線圈的電流減小，即n可知變壓器原線圈的電流減小，即A1的示數(shù)減小，所以V1、A.又由于定值電阻R0分得的電壓減小，則電壓表VC.當電阻箱R2的阻值為零時，定值電阻R1被短路，電壓表D.電阻箱R2的阻值為20R=由于副線圈的輸出電壓為40VI由n得I則電源消耗的電功率為P=則變壓器的輸入功率為40W，所以變壓器的輸出功率為40故選D。【針對練習11】（2023·河北·校聯(lián)考模擬預測）如圖所示，理想變壓器原線圈接正弦式交流電源，副線圈接有電阻R和燈泡L，閉合開關S，滑片P處于圖示位置時燈泡正常發(fā)光。將滑片P向下緩慢移動，下列說法正確的是（

）A．燈泡L變暗 B．副線圈中電流的頻率變小C．電阻R消耗的功率變大 D．理想變壓器的副線圈輸出電壓變大【答案】A【詳解】AD．將滑片P向下緩慢移動，副線圈匝數(shù)變小，根據(jù)電壓和匝數(shù)成正比可知，副線圈電壓變小，則副線圈回路電流變小，燈泡變暗，故A正確D錯誤；B．變壓器不改變交流電的頻率，故B錯誤；C．根據(jù)P=可知，電阻R消耗的功率變小，故C錯誤。故選A?！踞槍毩?2】（多選）（2023·江西鷹潭·校聯(lián)考模擬預測）將電壓有效值不變的交流電源接在如圖所示電路兩端，電路由理想變壓器、定值電阻R1、R2、R4，滑動變阻器R3，電流表、電壓表組成，a，b為滑動變阻器的兩個端點，所有電表均為理想電表，導線電阻不計。將滑動變阻器滑片P從A．R2兩端電壓不變 C．電壓表示數(shù)增大 D．R4【答案】CD【詳解】B．在滑片P從a端向b端滑動過程中，R3接入電路的電阻減小，副線圈回路中的總電阻減小，回路中的總電流I2增大，電流表示數(shù)增大，BC．由n1I1=n2I2A．輸入理想變壓器的電壓U1減小，由U1UD．R2兩端電壓減小，通過R2的電流減小，由I2=I故選CD?！久}點05遠距離輸電問題】【針對練習13】（2023·廣東·統(tǒng)考二模）“西電東送”是我國西部大開發(fā)的標志性工程之一．如圖是遠距離輸電的原理圖，假設發(fā)電廠的輸出電壓U1

A．若輸送總功率不變，當輸送電壓U2B．在用電高峰期，用戶電壓U4C．當用戶負載增多，升壓變壓器的輸出電壓U2D．當用戶負載增多，通過用戶用電器的電流頻率會增大【答案】B【詳解】A．若輸送總功率不變，當輸送電壓U2P可知輸電線路損失的熱功率變小，故A錯誤；B．在用電高峰期，用戶電壓U4I可知輸電線路中電流變大，輸電線路損失的熱功率增大，故B正確；C．由于發(fā)電廠輸出電壓恒定不變，根據(jù)U可知升壓變壓器的輸出電壓U2不變，故C錯誤；D．當用戶負載增多，通過用戶用電器的電流頻率不會變化，故D錯誤。故選B。【針對練習14】（2023·河北·模擬預測）某同學利用如圖所示電路模擬研究遠距離輸電。圖中交流電源電壓有效值為6V，定值電阻R=20Ω，小燈泡L的規(guī)格為“6V，3.6W”，接通電路調(diào)節(jié)兩個變壓器，使小燈泡始終以額定功率狀態(tài)工作，此時理想變壓器T1、T2A．k1和kB．k1C．若k2=6，則RD．若k2=6，則變壓器T【答案】D【詳解】A．由于在兩個變壓器之間的電阻R上會有電壓損失，理想變壓器T1的輸出電壓等于T2對應的輸入電壓與n1n又因為U則有k故A錯誤；B．由上面分析知，k1越大則變壓器T1的輸出電壓U2CD．對變壓器T2I4I若k2=6，則R中電流I3P根據(jù)U可得U所以變壓器T1U故C錯誤，D正確。故選D。【針對練習15】（多選）（2024·河南·項城市第一高級中學?？寄M預測）某節(jié)能儲能輸電網(wǎng)絡如圖所示，發(fā)電機的輸出電壓U1=250V，輸出功率500kW。降壓變壓器的匝數(shù)比n3:nA．發(fā)電機的輸出電流為2000A B．輸電線上損失的功率為C．輸送給儲能站的功率為400kW D．升壓變壓器的匝數(shù)比【答案】AD【詳解】A．由題知，發(fā)電機的輸出電壓U因為輸出功率500kWI故A正確；BD．由題知，用戶端電壓U因為功率88kWU解得IIU則輸電線上損失的功率為P且U再根據(jù)U解得n故B錯誤，D正確；C．根據(jù)理想變壓器無功率損失有P=解得P故C錯誤。故選AD。一、單選題1．如圖所示，紙面內(nèi)有一“凹”字形單匝金屬線框組成閉合回路，置于垂直于紙面向里、磁感應強度大小為B的勻強磁場中，線框的總電阻為R，邊長如圖所示。線框繞ab軸做角速度為ω的勻速圓周運動。則從圖示位置（）A．轉(zhuǎn)動90°時回路中電流方向發(fā)生改變B．轉(zhuǎn)動180°的過程中通過導線截面的電荷量為零C．轉(zhuǎn)動90°時回路中感應電動勢大小為3BL2ωD．轉(zhuǎn)動180°過程中線框產(chǎn)生的焦耳熱為8π【答案】C【詳解】A．線框通過一次中性面時，電流方向才會發(fā)生改變，圖示位置即是中性面，再轉(zhuǎn)動90°時線框平面與磁感線垂直，電流方向并未發(fā)生改變，故A錯誤；B．轉(zhuǎn)動180°的過程中通過導線截面的電荷量為q=故B錯誤；C．轉(zhuǎn)動90°時回路中感應電動勢大小為E故C正確；D．轉(zhuǎn)動180°過程中線框中電流的有效值為I=轉(zhuǎn)動時間為t=所以線框產(chǎn)生的焦耳熱為Q=故D錯誤。故選C。2．如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為2:1，b是原線圈的中心抽頭，電壓表和電流表均為理想電表，R1=R，R2的最大值為2R，從某時刻開始在原線圈c、d兩端加上交變電壓，其瞬時值表達式為u1

A．當單刀雙擲開關與a連接時，電壓表的示數(shù)為110VB．單刀雙擲開關與a連接，當滑動變阻器觸頭P在正中間時，R2C．當單刀雙擲開關由a扳向b時，當滑動變阻器觸頭P從正中間向下移動的過程中，R1D．單刀雙擲開關與a連接，在滑動變阻器觸頭P向上移動的過程中，電壓表和電流表的示數(shù)均變小【答案】C【詳解】A．變壓器輸入電壓的最大值為2202U根據(jù)理想變壓器原、副線圈電壓關系有U根據(jù)變壓器電路有U解得U可知電壓表的示數(shù)小于110V，A錯誤；B．單刀雙擲開關與a連接時，設原線圈電壓為U1，電流為I1，副線圈電壓為U2，電流為I2，P=又由于U則有R所以I又由于U解得I1=則有P=可知當R2=RC．刀雙擲開關由a扳向b，原副線圈匝數(shù)相等，則有UR1P=I1又由于R所以I又由于U則有I所以P=當滑動變阻器觸頭從正中間向下移動的過程中，R2從R減小到0，則PD．單刀雙擲開關與a連接，滑動變阻器觸頭向上移，滑動變阻器接入電路的電阻變大，根據(jù)上述可知副線圈的電流I2減小，由原、副線圈匝數(shù)比和電流決定關系知，原線圈電流I1減小，電流表示數(shù)變小。同時R1上的電壓減小，則原線圈電壓U故選C。3．如圖為風力發(fā)電機的結(jié)構(gòu)簡圖。風輪機葉片轉(zhuǎn)速為n，轉(zhuǎn)動時所有葉片迎風總面積為S0，風輪機轉(zhuǎn)動時通過轉(zhuǎn)速比為1：k的升速齒輪箱帶動面積為S、匝數(shù)為N的發(fā)電機線圈高速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交變電流經(jīng)過理想變壓器升壓后，輸出電壓為U。已知空氣密度為ρ，風速為v，勻強磁場的磁感應強度為B，V為交流電壓表，忽略線圈電阻，則（）

A．線圈位于圖示位置時，交流電壓表示數(shù)為零B．從圖示位置開始計時，線圈中感應電動勢的瞬時值表達式為2πNBSknC．變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為2πNBSkn:UD．單位時間內(nèi)沖擊風輪機葉片氣流的動能為1【答案】D【詳解】A．交流電壓表的示數(shù)應始終為交變電流的有效值，故A錯誤；B．由題意可得發(fā)電機線圈的轉(zhuǎn)速為nk，則發(fā)電機輸出的交變電流的頻率為f=nk對該線框發(fā)電產(chǎn)生的交變電流應有ω=2πf=2πnke=NBSω故B錯誤；C．線圈中產(chǎn)生的感應電動勢有效值為E=根據(jù)變壓器原副線圈匝數(shù)關系得原副線圈匝數(shù)比為n故C錯誤；D．單位時間（取Δt=1V=氣體質(zhì)量m=ρV=ρ動能E故D正確。故選D。4．水電是清潔能源，發(fā)展水電對我國實現(xiàn)碳達峰和碳中和有著重要的意義。某水電站輸出的功率恒為P，第一次直接通過輸電線向用戶供電時，用戶得到的功率為P1，第二次利用如圖所示的理想升壓變壓器T1和理想降壓變壓器T2向用戶供電時，用戶得到的功率為P2，兩次輸電過程中輸電線電阻和用戶電壓均相同，則

A．P1P2P?P1P?P2【答案】B【詳解】由能量守恒P?I2根據(jù)P=UI兩次輸電用戶電壓相同，則第二次輸電用戶的電流為I降壓變壓器原、負線圈電流關系為n聯(lián)立得n故選B。5．圖（a）是目前世界上在建規(guī)模最大、技術難度最高的水電工程“白鶴灘水電站”，是我國實施“西電東送”的大國重器，其發(fā)電量位居全世界第二，僅次于三峽水電站。白鶴灘水電站遠距離輸電電路示意圖如圖（b）所示，如果升壓變壓器與降壓變壓器均為理想變壓器，發(fā)電機輸出電壓恒定，R表示輸電線電阻，則當用戶功率增大時（）A．A2示數(shù)增大，AB．V1示數(shù)不變、VC．輸電線上的功率損失減小D．V1、A1示數(shù)的乘積等于V2【答案】B【詳解】A．由于發(fā)電機輸出電壓U1U可知，升壓變壓器副線圈兩端電壓不變，即V1示數(shù)U2不變，用戶功率增大，即并聯(lián)用戶數(shù)量增多，令用戶的等效電阻為R0，則等效電阻R0減小，將降壓變壓器與用戶看為一個整體，令整體的等效電阻為Rx，降壓變壓器原副線圈兩端電壓分別為U3、U4，電流表A1、R用戶的等效電阻為R0減小，則Rx減小，AI可知，A1示數(shù)II可知，A2示數(shù)IB．由于U根據(jù)上述可知，V1示數(shù)U2不變，A1示數(shù)IU可知，降壓變壓器副線圈兩端電壓U4減小，即V1示數(shù)不變、C．輸電線上損耗的功率Δ根據(jù)上述，A1示數(shù)ID．由于輸電線上存在功率損耗，則V1、A1示數(shù)的乘積等于V2故選B。6．如圖甲，白鶴灘水電站是世界第二大水電站，共安裝16臺我國自主研制的全球單機容量最大功率百萬千瓦水輪發(fā)電機組。2021年6月28日，白鶴灘水電站首批機組投產(chǎn)發(fā)電，用500千伏特高壓向四川遠距離輸電。在遠距離輸電中，輸電線的電阻是不可忽略的，如圖乙，為白鶴灘水電站輸電線路原理圖，水電站輸出電壓穩(wěn)定的正弦交流電，升至特高壓U后向四川供電，輸送的總功率為P。用戶端理想變壓器原副線圈匝數(shù)分別為n1、n2，R1為輸電線總電阻，R2為不斷電用戶電阻（可視為定值電阻），R為可變用戶電阻（可視為可變電阻）。當可變電阻R減小時，電壓表和電流表示數(shù)變化的絕對值分別為△U、△I，電壓表和電流表均為理想電表，下列說法正確的是（）A．ΔB．ΔC．對于原線圈回路，虛線框所圈部分的等效電阻為RD．輸電線路上損耗的功率為P【答案】B【詳解】AB．設用戶端理想變壓器原副線圈兩端電壓分別為U1、U2，電流分別為I1、I2，則根據(jù)理想變壓器特點U1I1=U2I2U1：U2=n1：n2得U1=n對原線圈電路有U=由上式可得Δ故A錯誤，B正確；C．由U1=I1R'R故C錯誤；D．根據(jù)C中分析可知，虛線框所圈部分的等效電阻為R’，則R1上消耗功率為P故D錯誤。故選B。二、多選題7．間距為L=0.5m的兩根平行光滑金屬導軌MN、PQ固定放置在同一水平面內(nèi)，兩導軌間存在大小為B=1T，方向垂直導軌平面向外的勻強磁場，導軌左端串接一阻值為R=1Ω的定值電阻，導體棒垂直放在導軌上，如圖所示。當水平圓盤勻速轉(zhuǎn)動時，固定在圓盤上的小圓柱帶動T形支架在水平方向往復運動，T形支架進而驅(qū)動導體棒在水平面內(nèi)做簡諧運動，以水平向右為正方向，其位移x與運動時間t的關系為x=?0.5

A．導體棒在運動過程中，速度的最大值為vB．導體棒在運動過程中，產(chǎn)生感應電流的最大值為IC．在0~π4D．在0~π4【答案】ACD【詳解】C．設簡諧運動周期為T，根據(jù)x=?0.5其中T=得T=π在0~π4sx感應電動勢的平均值E感應電流的平均值I通過導體棒的電荷量q=聯(lián)立解得q=0.25故C正確；AB．根據(jù)x?t關系式，可得t時刻導體棒的速度v=所以導體棒在運動過程中，速度的最大值為v通過導體棒的感應電流i=聯(lián)立解得i=0.5導體棒在運動過程中，產(chǎn)生感應電流的最大值為I故A正確，B錯誤；D．在0~π4s內(nèi)，設T形支架對導體棒做功為WT，電阻WQ=聯(lián)立解得W故D正確。故選ACD。8．某興趣小組為了研究圓柱體鐵芯的渦流熱功率，構(gòu)建了如圖所示的分析模型，用電阻率為ρ的硅鋼薄片繞成一個內(nèi)徑為r、厚度為d、高度為h的圓筒，其中d=r。沿平行于圓柱體軸線方向存在磁感應強度B(t)=BA．產(chǎn)生渦流的電阻為ρB．瞬時感應電動勢的表達式為e=πC．感應電流的有效值為2D．發(fā)熱功率為π?d【答案】AC【詳解】A．根據(jù)電阻定律可知R=ρ故A正確；B．根據(jù)法拉第電磁感應定律E=ΔΦe=故B錯誤；C．感應電流的有效值為I故C正確；D．根據(jù)功率的計算公式可知，發(fā)熱功率為P=故D錯誤；故選AC。9．圖甲所示的裝置是斯特林發(fā)電機，其工作原理圖可以簡化為圖乙。已知矩形導線框的匝數(shù)為N，面積為S，處在磁感應強度大小為B的勻強磁場中，矩形導線框以角速度ω繞垂直磁場方向的軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，線框與理想變壓器原線圈相連。理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1:4，圖示時刻線框平面與磁感線垂直并以此時刻為計時起點，R1為定值電阻，R為滑動變阻器，交流電壓表V1、V2

A．線框從圖示位置開始轉(zhuǎn)過180°的過程中，產(chǎn)生的平均電動勢為NBSωB．滑動變阻器的滑片向c端滑動的過程中，R1C．滑動變阻器的滑片向d端滑動的過程中，電壓表V2的示數(shù)始終為2NBSωD．線框從圖示位置開始轉(zhuǎn)過90°時，電壓表V1的示數(shù)為NBSω【答案】BD【詳解】A．線框從題中圖示位置開始轉(zhuǎn)過180°的過程中，磁通量的變化量ΔΦ而產(chǎn)生的平均電動勢ET=解得E故A錯誤；CD．矩形線框在轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生的感應電動勢的最大值E則原線圈的電壓即電壓表V1的示數(shù)U再根據(jù)原、副線圈電壓比與匝數(shù)比的關系有U1U2U故只要U1不變則UB．根據(jù)以上分析知，原線圈的電壓沒有發(fā)生改變，則副線圈的電壓U2也不會改變，在滑動變阻器的滑片向c端滑動的過程中，接入電路中的電阻增大，副線圈回路的電流I2減小，故選BD。三、解答題10．現(xiàn)有一種利用電磁感應原理測血栓的傳感器，該傳感器部分的構(gòu)成如下圖，激勵線圈和反饋線圈分別裝在兩個圓盤上，兩圓盤圓心在同一豎直線上，如圖甲。轉(zhuǎn)盤a固定，其邊緣圍繞一組環(huán)形的激勵線圈，內(nèi)部鋪裝有許多點狀磁感應強度傳感器。轉(zhuǎn)盤b可轉(zhuǎn)動，內(nèi)部單匝反饋線圈為“三葉式”，如圖乙所示。該傳感器工作原理：當檢測部位放入兩圓盤之間時，有血栓部位將導致反饋線圈所在圓盤對應區(qū)域磁感應強度發(fā)生變化，反饋線圈以角速度ω0轉(zhuǎn)動時將產(chǎn)生感應電流，感應電流產(chǎn)生的磁場將導致磁傳感器所在處的耦合磁場磁感應強度發(fā)生變化，從而確定血栓所在位置和大小。某次模擬測試時，放入半徑為r2的16扇形模擬血栓塊，使得兩圓盤之間對應區(qū)域磁感應強度為零。若反饋線圈處磁感應強度與激勵線圈的電流關系為B=kI，反饋線圈單位長度的電阻為R，線圈內(nèi)圈半徑為r1=r，外圈半徑r2=2（1）若激勵線圈接I=1A的恒定電流，取k=0.1,（2）若反饋線圈不轉(zhuǎn)動，模擬血栓塊恰好與其中一葉片重疊，當激勵線圈接i=Isin（3）求（2）中單位時間內(nèi)反饋線圈產(chǎn)生的熱量。

【答案】（1）1A；（2）116π【詳解】（1）反饋線圈產(chǎn)生的電動勢為E反饋線圈的電阻為R則I（2）由題可知反饋線圈有磁場覆蓋的面積為S=則由法拉第電磁感應定律可得E=n其中ΔIΔt=I×故可得反饋線圈產(chǎn)生的感應電動勢為E（3）由第二小問可知，勵磁線圈在反饋線圈產(chǎn)生感應電動勢為E分析可知其為交流電，則有效值為E則反饋線圈的電阻為R根據(jù)Q=聯(lián)立解得單位時間內(nèi)反饋線圈產(chǎn)生的熱量為Q=一、單選題1．（2023·山東·統(tǒng)考高考真題）某節(jié)能儲能輸電網(wǎng)絡如圖所示，發(fā)電機的輸出電壓U1=250V，輸出功率500kW。降壓變壓器的匝數(shù)比n3：n4=50：1，輸電線總電阻R=62.5Ω。其余線路電阻不計，用戶端電壓U4=220V，功率88kW，所有變壓器均為理想變壓器。下列說法正確的是（

）

A．發(fā)電機的輸出電流為368A B．輸電線上損失的功率為4.8kWC．輸送給儲能站的功率為408kW D．升壓變壓器的匝數(shù)比n1：n2=1：44【答案】C【詳解】A．由題知，發(fā)電機的輸出電壓U1=250V，輸出功率500kW，則有IA錯誤；BD．由題知，用戶端電壓U4=220V，功率88kW，則有UP′=U4I4聯(lián)立解得I4=400A，I3=8A，U3=11000V則輸電線上損失的功率為P損=I32R=4kW且U2=U3＋I3R=11500V再根據(jù)U1nBD錯誤；C．根據(jù)理想變壓器無功率損失有P=U2I3＋P儲代入數(shù)據(jù)有P儲=408kWC正確。故選C。2．（2023·浙江·統(tǒng)考高考真題）我國1100kV特高壓直流輸電工程的送電端用“整流”設備將交流變換成直流，用戶端用“逆變”設備再將直流變換成交流。下列說法正確的是（）A．送電端先升壓再整流 B．用戶端先降壓再變交流C．1100kV是指交流電的最大值 D．輸電功率由送電端電壓決定【答案】A【詳解】AB．升壓和降壓都需要在交流的時候才能進行，故送電端應該先升壓再整流，用戶端應該先變交流再降壓，故A正確，B錯誤；C．1100kV指的是交流電的有效值，故C錯誤；D．輸電的功率是由用戶端負載的總功率來決定的，故D錯誤。故選A。3．（2022·重慶·高考真題）低壓鹵素燈在家庭電路中使用時需要變壓器降壓。若將“12V50W”的交流鹵素燈直接通過變壓器（視為理想變壓器）接入電壓為220V的交流電后能正常工作，則（）A．鹵素燈兩端的電壓有效值為62VC．流過鹵素燈的電流為0.24A D．鹵素燈的電阻為968Ω【答案】B【詳解】A．鹵素燈上標記的額定電壓12VB．根據(jù)理想變壓器的原理可知nB正確；C．流過鹵素燈的電流為I=C錯誤；D．鹵素燈是非線性元件，電阻隨著電壓不同而改變，D錯誤。故選B。4．（2022·北京·高考真題）某理想變壓器的原線圈接在220V的正弦交流電源上，副線圈輸出電壓為22000V，輸出電流為A．原、副線圈的匝數(shù)之比為100∶1 B．輸入電流為30C．輸入電流的最大值為152A【答案】B【詳解】A．原、副線圈的匝數(shù)之比為n故A錯誤；B．根據(jù)n可得輸入電流為I故B正確；C．輸入電流的最大值為I故C錯誤；D．變壓器不會改變交流電的頻率，故原、副線圈交流電的頻率之比為1∶1，故D錯誤。故選B。5．（2022·河北·統(tǒng)考高考真題）張家口市壩上地區(qū)的風力發(fā)電場是北京冬奧會綠色電能的主要供應地之一，其發(fā)電、輸電簡易模型如圖所示，已知風輪機葉片轉(zhuǎn)速為每秒z轉(zhuǎn)，通過轉(zhuǎn)速比為1:n的升速齒輪箱帶動發(fā)電機線圈高速轉(zhuǎn)動，發(fā)電機線圈面積為S，匝數(shù)為N，勻強磁場的磁感應強度為B，t=0時刻，線圈所在平面與磁場方向垂直，發(fā)電機產(chǎn)生的交變電流經(jīng)過理想變壓器升壓后。輸出電壓為U。忽略線圈電阻，下列說法正確的是（）A．發(fā)電機輸出的電壓為2B．發(fā)電機輸出交變電流的頻率為2πnzC．變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為2D．發(fā)電機產(chǎn)生的瞬時電動勢e=【答案】C【詳解】B．發(fā)電機線圈的轉(zhuǎn)速為nz，輸出交變電流的頻率為f=B錯誤；A．線圈繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的為正弦交流電，最大值為E輸出電壓的有效值為E=A錯誤；C．變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為nC正確；D．發(fā)電機產(chǎn)生的瞬時電動勢為e=D錯誤。故選C。6．（2022·浙江·統(tǒng)考高考真題）下列說法正確的是（

）A．恒定磁場對靜置于其中的電荷有力的作用B．小磁針N極在磁場中的受力方向是該點磁感應強度的方向C．正弦交流發(fā)電機工作時，穿過線圈平面的磁通量最大時，電流最大D．升壓變壓器中，副線圈的磁通量變化率大于原線圈的磁通量變化率【答案】B【詳解】A．恒定磁場對速度不平行于磁感線的運動電荷才有力的作用，A錯誤；B．小磁針N極在磁場中的受力方向是該點磁感應強度的方向，B正確；C．正弦交流發(fā)電機工作時，穿過線圈平面的磁通量最大時，電流為0，C錯誤；D．根據(jù)變壓器的原理可知，副線圈中磁通量的變化率小于或等于原線圈中磁通量的變化率，D錯誤。故選B。7．（2022·廣東·高考真題）圖是簡化的某種旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機原理圖。定子是僅匝數(shù)n不同的兩線圈，n1>n2，二者軸線在同一平面內(nèi)且相互垂直，兩線圈到其軸線交點O的距離相等，且均連接阻值為R的電阻，轉(zhuǎn)子是中心在A．兩線圈產(chǎn)生的電動勢的有效值相等 B．兩線圈產(chǎn)生的交變電流頻率相等C．兩線圈產(chǎn)生的電動勢同時達到最大值 D．兩電阻消耗的電功率相等【答案】B【詳解】AD．根據(jù)E=nΔΦΔtB．因兩線圈放在同一個旋轉(zhuǎn)磁鐵的旁邊，則兩線圈產(chǎn)生的交流電的頻率相等，選項B正確；C．當磁鐵的磁極到達一線圈附近時，一個線圈的磁通量最大，感應電動勢為0，另一個線圈通過的磁通量最小，感應電動勢最大，可知兩線圈產(chǎn)生的感應電動勢不可能同時達到最大值，選項C錯誤。故選B。8．（2022·湖南·統(tǒng)考高考真題）如圖，理想變壓器原、副線圈總匝數(shù)相同，滑動觸頭P1初始位置在副線圈正中間，輸入端接入電壓有效值恒定的交變電源。定值電阻R1的阻值為R，滑動變阻器R2的最大阻值為9R，滑片P2初始位置在最右端。理想電壓表V的示數(shù)為U，理想電流表A的示數(shù)為I。下列說法正確的是（）A．保持P1位置不變，P2向左緩慢滑動的過程中，I減小，U不變B．保持P1位置不變，P2向左緩慢滑動的過程中，R1消耗的功率增大C．保持P2位置不變，P1向下緩慢滑動的過程中，I減小，U增大D．保持P2位置不變，P1向下緩慢滑動的過程中，R1消耗的功率減小【答案】B【詳解】AB．由題意可知，原副線圈的匝數(shù)比為2，則副線圈的電流為2I，根據(jù)歐姆定律可得副線圈的電壓有效值為U則變壓器原線圈的電壓有效值為U設輸入交流電的電壓有效值為U0U可得I=保持P1位置不變，P2向左緩慢滑動的過程中，U可知變壓器原線圈的電壓有效值變大，輸入電壓有效值不變，則R2兩端的電壓不斷變小，則電壓表示數(shù)U變小，原線圈的電壓電流都變大，則功率變大，根據(jù)原副線圈的功率相等，可知RCD．設原副線圈的匝數(shù)比為n，同理可得U則U整理可得I=保持P2位置不變，P1向下緩慢滑動的過程中，n不斷變大，則I變小，對U=I可知U不斷變小，根據(jù)原副線圈的功率相等可知R1P整理可得P可知n=3時，R1消耗的功率有最大值，可知R故選B。9．（2022·山東·統(tǒng)考高考真題）如圖所示的變壓器，輸入電壓為220V，可輸出12V、18V、30V電壓，匝數(shù)為n1的原線圈中電壓隨時間變化為u=Umcos(100πt)．單匝線圈繞過鐵芯連接交流電壓表，電壓表的示數(shù)為0.1V。將阻值為12ΩA．n1為1100匝，Um為B．BC間線圈匝數(shù)為120匝，流過R的電流為1.4AC．若將R接在AB兩端，R兩端的電壓為18V，頻率為100HzD．若將R接在AC兩端，流過R的電流為2.5A，周期為0.02s【答案】D【詳解】A．變壓器的輸入電壓為220V，原線圈的交流電的電壓與時間成余弦函數(shù)關系，故輸入交流電壓的最大值為2202n解得原線圈為2200匝，A錯誤；B．根據(jù)圖像可知，當原線圈輸入220V時，BC間的電壓應該為12V，故BC間的線圈匝數(shù)關系有nBC間的線圈匝數(shù)為120匝，流過R的電流為IB錯誤；C．若將R接在AB端，根據(jù)圖像可知，當原線圈輸入220V時，AB間的電壓應該為18V。根據(jù)交流電原線圈電壓的表達式可知，交流電的角速度為100π，故交流電的頻率為f=C錯誤；D．若將R接在AC端，根據(jù)圖像可知，當原線圈輸入220V時，AC間的電壓應該為30V，根據(jù)歐姆定律可知，流過電阻R的電流為I交流電的周期為T=D正確。故選D。10．（2021·重慶·高考真題）某電動牙刷的充電裝置含有變壓器，用正弦交流電給此電動牙刷充電時，原線圈兩端的電壓為220V，副線圈兩端的電壓為4.4V，副線圈的電流為A．原、副線圈匝數(shù)之比為25:1 B．原線圈的電流為0.02C．副線圈兩端的電壓最大值為5V D．原、副線圈的功率之比為【答案】B【詳解】A．由理想變壓器的變壓公式，可知原副線圈匝數(shù)之比為nA錯誤；B．由理想變壓器的變流公式I解得原線圈電流IB正確；C．根據(jù)有效值與最大值的關系可知，副線圈兩端的電壓最大值UC錯誤；D．根據(jù)理想變壓器輸出功率大于輸入功率可知，原副線圈的功率之比為1:1，D錯誤。故選B。11．（2021·福建·統(tǒng)考高考真題）某住宅小區(qū)變壓器給住戶供電的電路示意圖如圖所示，圖中R為輸電線的總電阻。若變壓器視為理想變壓器，所有電表視為理想電表，不考慮變壓器的輸入電壓隨負載變化，則當住戶使用的用電器增加時，圖中各電表的示數(shù)變化情況是（）A．A1增大，V2不變，V3增大B．A1增大，V2減小，V3增大C．A2增大，V2增大，V3減小D．A2增大，V2不變，V3減小【答案】D【詳解】不考慮變壓器的輸入電壓隨負載變化，即變壓器原線圈的輸入電壓U1U可知，變壓器副線圈的輸出電壓U2=UI可知，副線圈的電流I2U可知V3減小；由理想變壓器的原理U可知原線圈的電流I1=IA1變大；故綜合上述分析可知A1增大，A2增大，V故選D。12．（2021·湖北·統(tǒng)考高考真題）如圖所示，理想變壓器原線圈接入電壓恒定的正弦交流電，副線圈接入最大阻值為2R的滑動變阻器和阻值為R的定值電阻。在變阻器滑片從a端向b端緩慢移動的過程中（）A．電流表A1示數(shù)減小 B．電流表A2示數(shù)增大C．原線圈輸入功率先增大后減小 D．定值電阻R消耗的功率先減小后增大【答案】A【分析】本題考查含理想變壓器電路的動態(tài)分析。【詳解】AB．由于原線圈所接電壓恒定，匝數(shù)比恒定，故變壓器副線圈的輸出電壓恒定，變阻器的滑片從a端向b端緩慢移動的過程中，由數(shù)學知識可知，變壓器副線圈所接的電阻值逐漸增大，則由歐姆定律得I可知副線圈的電流逐漸減小，由n可知變壓器原線圈的電流I1也逐漸減小，故A正確，B錯誤；C．原線圈的輸入功率為P由于I1逐漸減小，則原線圈的輸入功率逐漸減小，故C錯誤；D．由于副線圈的電流逐漸減小，則定值電阻與變阻器右半部分并聯(lián)的總電流減小，又與定值電阻并聯(lián)的變阻器右半部分的電阻值減小，則由并聯(lián)分流規(guī)律可知，流過定值電阻的電流逐漸減小，則由公式P可知，定值電阻R消耗的電功率逐漸減小，故D錯誤。故選A。13．（2021·遼寧·統(tǒng)考高考真題）如圖所示，N匝正方形閉合金屬線圈abcd邊長為L，線圈處于磁感應強度大小為B的勻強磁場中，繞著與磁場垂直且與線圈共面的軸OO′以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，ab邊距軸L4A．NBL2ω B．22NBL【答案】B【詳解】交流電的最大值和兩條邊到轉(zhuǎn)軸的距離無關，為E因此有效值為E=故選B。14．（2021·天津·高考真題）如圖所示，閉合開關后，R=5Ω的電阻兩端的交流電壓為u=502A．該交流電周期為0.02s B．電壓表的讀數(shù)為100VC．電流表的讀數(shù)為10A D．電阻的電功率為1kW【答案】C【詳解】A．該交流電的周期T=B．電壓表的讀數(shù)為交流電的有效值，即U=選項B錯誤；C．電流表的讀數(shù)為I=選項C正確；D．電阻的電功率為P=IU=10×50選項D錯誤。故選C。15．（2021·北京·高考真題）一正弦式交變電流的i-t圖像如圖所示。下列說法正確的是（）A．在t=0.4s時電流改變方向 B．該交變電流的周期為0.5sC．該交變電流的表達式為i=2cos5πt?A 【答案】C【詳解】A．由圖可知t=0.4s時電流為正方向最大，電流方向沒有發(fā)生變化，故A錯誤；B．由圖可知，該交變電流的周期為T=0.4s，故B錯誤；C．由圖可知，電流的最大值為imaxω=故該交變電流的表達式為i=故C正確；D．該交變電流的有效值為i=故D錯誤。故選C。16．（2021·廣東·高考真題）某同學設計了一個充電裝置，如圖所示，假設永磁鐵的往復運動在螺線管中產(chǎn)生近似正弦式交流電，周期為0.2s，電壓最大值為0.05V，理想變壓器原線圈接螺線管，副線圈接充電電路，原、副線圈匝數(shù)比為1∶60，下列說法正確的是（）A．交流電的頻率為10HzB．副線圈兩端電壓最大值為3VC．變壓器輸入電壓與永磁鐵磁場強弱無關D．充電電路的輸入功率大于變壓器的輸入功率【答案】B【詳解】A．周期是T=0.2s，頻率是f=1故A錯誤；B．由理想變壓器原理可知U解得，副線兩端的最大電壓為U故B正確；C．根據(jù)法拉第電磁感應定律可知，永磁鐵磁場強，線圈中產(chǎn)生的感應電動勢越大，變壓器的輸入電壓會越大，故C錯誤；D．由理想變壓器原理可知，充電電路的輸入功率等于變壓器的輸入功率，故D錯誤。故選B。二、多選題17．（2023·天津·統(tǒng)考高考真題）下圖為輸電線為用戶輸電的情景，電路中升壓變壓器T1和降壓變壓器T2都認為是理想變壓器，中間輸電電路電阻為

A．T1輸出電壓與TB．T1輸出功率大于TC．若用戶接入的用電器增多，則R功率降低D．若用戶接入的用電器增多，則T2【答案】BD【詳解】AB．由于輸電過程中電阻R要產(chǎn)生熱量，會損失功率，故T1輸出功率大于T2輸入功率；T1C．由于輸入電壓不變，所以變壓器T1P可知R功率增大；故C錯誤；D．用戶接入電路的用電器越多，用電器消耗功率增大，即T2故選BD。18．（2023·海南·統(tǒng)考高考真題）下圖是工廠利用u=2202sin100πtV的交流電給

A．電源電壓有效值為2202V C．副線圈匝數(shù)為180匝 D．副線圈匝數(shù)為240匝【答案】BC【詳解】A．電源電壓的有效值U=選項A錯誤；B．交流電的周期T=選項B正確；CD．根據(jù)n可得副線圈匝數(shù)n2選項C正確，D錯誤。故選BC。19．（2023·湖南·統(tǒng)考高考真題）某同學自制了一個手搖交流發(fā)電機，如圖所示。大輪與小輪通過皮帶傳動（皮帶不打滑），半徑之比為4:1，小輪與線圈固定在同一轉(zhuǎn)軸上。線圈是由漆包線繞制而成的邊長為L的正方形，共n匝，總阻值為R。磁體間磁場可視為磁感應強度大小為B的勻強磁場。大輪以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，帶動小輪及線圈繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸與磁場方向垂直。線圈通過導線、滑環(huán)和電刷連接一個阻值恒為R的燈泡。假設發(fā)電時燈泡能發(fā)光且工作在額定電壓以內(nèi)，下列說法正確的是（

）

A．線圈轉(zhuǎn)動的角速度為4ωB．燈泡兩端電壓有效值為3C．若用總長為原來兩倍的相同漆包線重新繞制成邊長仍為L的多匝正方形線圈，則燈泡兩端電壓有效值為4D．若僅