新高考物理二輪復(fù)習(xí)重難點(diǎn)專(zhuān)練熱點(diǎn)10 理想變壓器和遠(yuǎn)距離輸電物理模型（解析版）

熱點(diǎn)10理想變壓器和遠(yuǎn)距離輸電物理模型熱點(diǎn)10理想變壓器和遠(yuǎn)距離輸電物理模型1.高考中交流電路部分主要考查交變電流的產(chǎn)生和描述、交流電有效值、變壓器的規(guī)律及動(dòng)態(tài)分析、遠(yuǎn)距離輸電等知識(shí)點(diǎn)。對(duì)理想變壓器問(wèn)題應(yīng)該從電磁感應(yīng)的本質(zhì)、電壓比、電流比和能量的觀點(diǎn)幾個(gè)方面正確理解。遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題應(yīng)該分段分析，注意各段電壓、電流、功率的關(guān)系。掌握輸送電過(guò)程中功率損失和電壓損失。2.理想變壓器和遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題有時(shí)也和電磁感應(yīng)一起考查，熟練應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律判斷感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流的方向。一.理想變壓器基本模型（1）理想變壓器的構(gòu)造、作用、原理及特征。構(gòu)造：兩組線圈（原、副線圈）繞在同一個(gè)閉合鐵心上構(gòu)成所謂的變壓器。作用：在辦理送電能的過(guò)程中改變電壓。原理：其工作原理是利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。特征：正因?yàn)槭抢秒姶鸥袘?yīng)現(xiàn)象來(lái)工作的，所以變壓器只能在輸送交變電流的電能過(guò)程中改變交流電壓。（2）理想變壓器的理想化條件及規(guī)律如圖所示，在理想變壓器的原線圈兩端加交流電壓U1后，由于電磁感應(yīng)的原因，原、副線圈中都將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，有SKIPIF1<0忽略原、副線圈內(nèi)阻，有SKIPIF1<0。另外，考慮到鐵心的導(dǎo)磁作用而且忽略漏磁，即認(rèn)為任意時(shí)刻穿過(guò)原、副線圈的磁感線條數(shù)都相同，于是又有SKIPIF1<0。由此便可得理想變壓器的電壓變化規(guī)律為SKIPIF1<0。在此基礎(chǔ)上再忽略變壓器自身的能量損失（一般包括了線圈內(nèi)能量損失和鐵心內(nèi)能量損失這兩部分，分別俗稱(chēng)為“銅損”和“鐵損”），有SKIPIF1<0，而SKIPIF1<0，SKIPIF1<0。于是又得理想變壓器的電流變化規(guī)律為SKIPIF1<0。由此可見(jiàn)：①理想變壓器的理想化條件一般指的是：忽略原、副線圈內(nèi)阻上的分壓，忽略原、副線圈磁通量的差別，忽略變壓器自身的能量損耗（實(shí)際上還忽略了變壓器原、副線圈電路的功率因素的差別）。②理想變壓器的規(guī)律實(shí)質(zhì)上就是法拉第電磁感應(yīng)定律和能的轉(zhuǎn)化與守恒定律在上述理想化條件下的新的表現(xiàn)形式。二．變壓器原線圈接有負(fù)載模型----等效法1.變壓器原線圈接有負(fù)載R時(shí)，原、副線圈的制約關(guān)系依然成立，但電路輸入的總電壓U不再等于變壓器原線圈的電壓U1，而是U＝U1＋U負(fù)載，顯然U≠U1.變壓器原、副線圈兩端的功率也始終相等，但電路輸入的電功率P也不等于原線圈兩端的功率P1，而是P＝P1＋P負(fù)載．2.等效負(fù)載電阻法變壓器等效負(fù)載電阻公式的推導(dǎo)：設(shè)理想變壓器原副線圈的匝數(shù)之比為n1：n2，原線圈輸入電壓為U1，副線圈負(fù)載電阻為R，如圖1（1）所示，在變壓器正常工作時(shí)，求a、b間的等效電阻。先畫(huà)出等效電路圖如圖1（2）所示，設(shè)變壓器等效負(fù)載電阻為SKIPIF1<0在（1）中由變壓器的分壓規(guī)律：SKIPIF1<0得：SKIPIF1<0，所以負(fù)載電阻R消耗的功率為：SKIPIF1<0在（2）中等效電阻消耗的功率為：SKIPIF1<0因SKIPIF1<0，所以等效電阻為：SKIPIF1<0（重要結(jié)論）三、多組副線圈的理想變壓器模型如圖所示，原線圈匝數(shù)為SKIPIF1<0，兩個(gè)副線圈的匝數(shù)分別為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0相應(yīng)的電壓分別為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0和SKIPIF1<0，相應(yīng)的電流分別為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0和SKIPIF1<0根據(jù)理想變壓器的工作原理可得SKIPIF1<0①SKIPIF1<0②可得SKIPIF1<0③根據(jù)SKIPIF1<0得：SKIPIF1<0④將①③代入④得SKIPIF1<0整理得SKIPIF1<0四、理想變壓器動(dòng)態(tài)分析模型【模型結(jié)構(gòu)】1．變壓器動(dòng)態(tài)分析流程圖eq\x(\a\al(輸入電,壓U1))→eq\x(\a\al(輸出電,壓U2))→eq\x(\a\al(輸出電,流I2))→eq\x(\a\al(輸入電,壓I1))→eq\x(\a\al(輸入功,率P1))2．涉及問(wèn)題(1)U2＝eq\f(n2,n1)U1，當(dāng)U1不變時(shí)，不論負(fù)載電阻R變化與否，U2都不會(huì)改變．(2)輸出電流I2決定輸入電流I1．(3)輸出功率P2決定輸入功率P1．五．遠(yuǎn)距離輸電的電模型1.五個(gè)關(guān)系式(1)eq\f(U1,n1)＝eq\f(U2,n2)，eq\f(U3,n3)＝eq\f(U4,n4).(2)理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，P入＝P出．(3)升壓變壓器原線圈的電流I1＝eq\f(P1,U1)，副線圈的電流I2＝eq\f(P2,U2)，U2為輸送電壓．(4)功率損失：ΔP＝Ieq\o\al(2,2)R線＝eq\f(U2－U32,R線)，P2＝P3＋ΔP.(5)電壓關(guān)系：U2＝I2R線＋U3.2.解遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題的思路(1)正確畫(huà)出輸電過(guò)程示意圖并在圖上標(biāo)出各物理量．(2)抓住變壓器變壓前后各量間關(guān)系，求出輸電線上的電流．(3)計(jì)算電路功率問(wèn)題時(shí)常用關(guān)系式：P損＝Ieq\o\al(2,線)R線，注意輸電線上的功率損失和電壓損失．(4)電網(wǎng)送電遵循“用多少送多少”的原則說(shuō)明原線圈電流由副線圈電流決定.3.輸電線路功率損失的計(jì)算方法(1)P損＝P－P′，P為輸送的功率，P′為用戶(hù)所得功率．(2)P損＝Ieq\o\al(2,線)R線＝(eq\f(P2,U2))2R線．，I線為輸電線路上的電流，R線為線路電阻．當(dāng)輸送功率一定時(shí)，輸電電壓增大到原來(lái)的n倍，輸電線上損耗的功率就減小到原來(lái)的eq\f(1,n2).(3)P損＝eq\f(ΔU2,R線)，ΔU為輸電線路上損失的電壓，R線為線路電阻．(4)P損＝ΔUI線，ΔU為輸電線路上損失的電壓，I線為輸電線路上的電流．4.關(guān)于遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題的處理思路(1)畫(huà)出輸電線路圖，將已知量和未知量標(biāo)在圖中相應(yīng)位置；(2)將輸電線路劃分為幾個(gè)獨(dú)立回路；(3)根據(jù)串并聯(lián)電路特點(diǎn)、歐姆定律、電功率公式等確定各部分回路物理量之間的關(guān)系；(4)根據(jù)升壓、降壓，原、副線圈的電壓、電流關(guān)系和功率關(guān)系列式求解。5.遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題的分析思路及常見(jiàn)的“三個(gè)誤區(qū)”（1）分析思路：對(duì)高壓輸電問(wèn)題，應(yīng)按“發(fā)電機(jī)→升壓變壓器→遠(yuǎn)距離輸電線→降壓變壓器→用電器”，或按從“用電器”倒推到“發(fā)電機(jī)”的順序一步一步進(jìn)行分析．（2）三個(gè)誤區(qū)：(1)不能正確地利用公式P損＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P2,U2)))2R計(jì)算輸電線上的損耗功率導(dǎo)致錯(cuò)誤；(2)不能正確理解升壓變壓器的輸出電壓U2、降壓變壓器的輸入電壓U3和輸電線上損失的電壓ΔU的關(guān)系導(dǎo)致錯(cuò)誤，三者關(guān)系是U2＝ΔU＋U3；(3)不能正確理解升壓變壓器的輸入功率P1、降壓變壓器的輸出功率P4和輸電線上損失的功率P損的關(guān)系導(dǎo)致錯(cuò)誤，三者關(guān)系是P1＝P損＋P4.（建議用時(shí)：60分鐘）一、單選題1．（2024·湖南邵陽(yáng)·統(tǒng)考一模）如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比SKIPIF1<0，SKIPIF1<0、SKIPIF1<0接在電壓有效值恒定的交流電源上，已知電阻SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，當(dāng)電鍵SKIPIF1<0接通，電鍵SKIPIF1<0斷開(kāi)時(shí)，SKIPIF1<0的功率為SKIPIF1<0；當(dāng)電鍵SKIPIF1<0、SKIPIF1<0均接通時(shí)，SKIPIF1<0、SKIPIF1<0的功率之和也為SKIPIF1<0，則電阻SKIPIF1<0的阻值為（導(dǎo)線的電阻不計(jì)）（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0【答案】A【解析】根據(jù)題意，設(shè)副線圈兩端的電壓為SKIPIF1<0，流過(guò)副線圈的電流為SKIPIF1<0，則原線圈兩端的電壓為SKIPIF1<0流過(guò)原線圈的電流為SKIPIF1<0設(shè)負(fù)載電路的總電阻為SKIPIF1<0，則原線圈的等效電阻為SKIPIF1<0當(dāng)電鍵SKIPIF1<0接通，電鍵SKIPIF1<0斷開(kāi)時(shí)，原線圈的等效電阻為SKIPIF1<0則有SKIPIF1<0當(dāng)電鍵SKIPIF1<0、SKIPIF1<0均接通時(shí)，則原線圈的等效電阻為SKIPIF1<0則有SKIPIF1<0聯(lián)立解得SKIPIF1<0故選A。2．（2024·廣東肇慶·統(tǒng)考二模）生活中選擇保險(xiǎn)絲時(shí)，其熔斷電流是很重要的參數(shù)。如圖所示，一個(gè)理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為11∶2，原線圈兩端a、b接正弦式交流電源，在原線圈前串聯(lián)一個(gè)規(guī)格為“熔斷電流0.2A、電阻5Ω”的保險(xiǎn)絲，電壓表V的示數(shù)穩(wěn)定為220V，電壓表為理想電表，若電路可以長(zhǎng)時(shí)間正常工作，下列說(shuō)法正確的是（）

A．通過(guò)電阻R的最大電流的有效值為1.1AB．電阻R兩端的電壓的有效值為36VC．由題給條件不能計(jì)算出電阻R阻值的最小值D．正弦式交流電源電壓的有效值也為220V【答案】A【解析】B．根據(jù)變壓器原副線圈兩端的電壓之比等于線圈的匝數(shù)之比，可求得副線圈兩端電壓SKIPIF1<0則電阻R兩端的電壓的有效值為40V，故B錯(cuò)誤；AC．若保險(xiǎn)絲不會(huì)被熔斷，根據(jù)變壓器原副線圈電流之比等于線圈的匝數(shù)的反比，可求得副線圈中的最大電流為SKIPIF1<0根據(jù)歐姆定律可得負(fù)載電阻R應(yīng)不小于SKIPIF1<0故A正確，C錯(cuò)誤；D．正弦式交流電源電壓等于保險(xiǎn)絲兩端電壓與電壓表示數(shù)之和，有效值大于220V，故D錯(cuò)誤。故選A。3．（2024·青?！ばＢ?lián)考一模）某理想變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0，原線圈與定值電阻SKIPIF1<0串聯(lián)后接入輸出電壓大小恒定的正弦交流電源，副線圈電路中接有理想交流電流表和滑動(dòng)變阻器SKIPIF1<0（最大阻值為SKIPIF1<0），開(kāi)始時(shí)滑片SKIPIF1<0位于滑動(dòng)變阻器電阻絲的中央位置，如圖所示?，F(xiàn)將滑片SKIPIF1<0向下滑至電阻絲距下端長(zhǎng)度四分之一處的SKIPIF1<0點(diǎn)時(shí)，電流表的示數(shù)記為SKIPIF1<0，將滑片SKIPIF1<0向上滑至電阻絲距下端長(zhǎng)度四分之三處的SKIPIF1<0點(diǎn)時(shí)，電流表的示數(shù)記為SKIPIF1<0，已知SKIPIF1<0，則SKIPIF1<0為（）

A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0【答案】D【解析】設(shè)當(dāng)滑動(dòng)變阻器阻值為SKIPIF1<0時(shí)，電流表讀數(shù)為SKIPIF1<0，則次級(jí)電壓為SKIPIF1<0，初級(jí)電壓為SKIPIF1<0；初級(jí)電流為SKIPIF1<0，則SKIPIF1<0根據(jù)題意則SKIPIF1<0SKIPIF1<0其中SKIPIF1<0，SKIPIF1<0求得SKIPIF1<0D正確。故選D。4．（2024·福建·一模）如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為n1︰n2=2︰1，輸入端接在SKIPIF1<0（V）的交流電源上，R1為電阻箱，副線圈連在電路中的電阻R=10Ω，電表均為理想電表。下列說(shuō)法正確的是（）A．當(dāng)R1=0時(shí)，電壓表的讀數(shù)為SKIPIF1<0B．當(dāng)R1=0時(shí)，若將電流表?yè)Q成規(guī)格為“5V5W”的燈泡，燈泡能正常發(fā)光C．當(dāng)R1=10Ω時(shí)，電流表的讀數(shù)為1AD．當(dāng)R1=10Ω時(shí)，電壓表的讀數(shù)為6V【答案】B【解析】A．當(dāng)R1=0時(shí)，根據(jù)理想變壓器原副線圈電壓與匝數(shù)之間關(guān)系，有SKIPIF1<0其中SKIPIF1<0聯(lián)立，解得SKIPIF1<0故A錯(cuò)誤；B．由部分電路歐姆定律，可得SKIPIF1<0又SKIPIF1<0聯(lián)立，解得SKIPIF1<0則把電流表?yè)Q成燈泡后，燈泡兩端電壓為SKIPIF1<0即燈泡正常發(fā)光，故B正確；C．當(dāng)R1=10Ω時(shí)，原線圈接入的交流電壓有效值為SKIPIF1<0由理想變壓器原副線圈電流和電壓與匝數(shù)的關(guān)系，可得SKIPIF1<0SKIPIF1<0又SKIPIF1<0SKIPIF1<0聯(lián)立，解得SKIPIF1<0SKIPIF1<0故CD錯(cuò)誤。故選B。5．如圖所示為某小型輸電站高壓輸電示意圖，變壓器均為理想變壓器，發(fā)電機(jī)輸出功率恒為SKIPIF1<0。升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1:10，在輸電線路上接入一個(gè)電流互感器，其原、副線圈的匝數(shù)比為1:10，電流表的示數(shù)為SKIPIF1<0，輸電線的總電阻SKIPIF1<0。下列說(shuō)法正確的是（）

A．升壓變壓器的原線圈輸入電壓SKIPIF1<0B．電流互感器是一種降壓變壓器C．將滑動(dòng)觸頭SKIPIF1<0下移，用戶(hù)獲得的電壓將增大D．用戶(hù)獲得的功率為SKIPIF1<0【答案】D【解析】A．電流互感器原線圈中的電流SKIPIF1<0升壓變壓器的輸出電壓SKIPIF1<0升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1:10，則SKIPIF1<0則SKIPIF1<0故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)線圈匝數(shù)關(guān)系可知電流互惑器是一種升壓變壓器，故B錯(cuò)誤；C．將活動(dòng)觸頭SKIPIF1<0下移，增大了SKIPIF1<0，降壓變壓器用戶(hù)獲得的電壓SKIPIF1<0可知SKIPIF1<0增大時(shí)，SKIPIF1<0減小，故C錯(cuò)誤；D．輸電線上損失的功率SKIPIF1<0用戶(hù)獲得的功率SKIPIF1<0故D正確。故選D。二、多選題6．如圖所示為遠(yuǎn)距離輸電模型，發(fā)電廠輸出電壓不變，電路中升壓變壓器SKIPIF1<0和降壓變壓器SKIPIF1<0均視為理想變壓器，輸電線總電阻等效為SKIPIF1<0，用戶(hù)端各用電器視為純電阻，下列說(shuō)法正確的是（）

A．SKIPIF1<0輸出電壓大于SKIPIF1<0輸入電壓B．SKIPIF1<0輸出功率等于SKIPIF1<0輸入功率C．若用戶(hù)接入的用電器增多，則SKIPIF1<0功率增大D．若用戶(hù)接入的用電器增多，則SKIPIF1<0輸出功率降低【答案】AC【解析】AB．輸電過(guò)程中電阻SKIPIF1<0會(huì)損失電壓和功率，即SKIPIF1<0輸出電壓大于SKIPIF1<0輸入電壓，SKIPIF1<0輸出功率大于SKIPIF1<0輸入功率，故A正確，B錯(cuò)誤；C．由于變壓器SKIPIF1<0輸入電壓不變，所以變壓器SKIPIF1<0的輸出電壓不變，隨著用戶(hù)接入的用電器增多，導(dǎo)致用戶(hù)端并聯(lián)總電阻減小，變壓器SKIPIF1<0與用戶(hù)端的等效電阻變小，則輸電線上電流變大，根據(jù)SKIPIF1<0可知SKIPIF1<0功率增大，故C正確；D．由C可知SKIPIF1<0輸出電壓不變輸出電流增大，由SKIPIF1<0可知SKIPIF1<0輸出功率增大，故D錯(cuò)誤。故選AC。7．（2023·陜西寶雞·統(tǒng)考二模）如圖所示，為某小型發(fā)電站的輸電示意圖．發(fā)電站的輸出功率為SKIPIF1<0，經(jīng)升壓變壓器升壓后，輸出電壓為SKIPIF1<0，發(fā)電站到用戶(hù)的輸電線總電阻為SKIPIF1<0，經(jīng)過(guò)降壓變壓器給一居民小區(qū)供電．已知變壓器均為理想變壓器，下列說(shuō)法正確的是（）

A．輸電線路中的電流為SKIPIF1<0B．用戶(hù)獲得的功率為SKIPIF1<0C．若發(fā)電站的輸出電壓減半，線路損耗的電功率變?yōu)樵瓉?lái)的4倍D．若用戶(hù)所需電壓為SKIPIF1<0，則降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為SKIPIF1<0【答案】CD【解析】A．輸電線路中的電流為SKIPIF1<0故A錯(cuò)誤；B．輸電線的損失功率為SKIPIF1<0用戶(hù)獲得的功率為SKIPIF1<0故B錯(cuò)誤；C．輸電線損失功率為SKIPIF1<0可見(jiàn)SKIPIF1<0不變，若輸出電壓減半，線路損耗的電功率變?yōu)樵瓉?lái)的4倍，故C正確；D．降壓變壓器副線圈的電流為SKIPIF1<0降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為SKIPIF1<0故D正確。故選CD。8．（2023·海南·統(tǒng)考模擬預(yù)測(cè)）如圖1所示，理想自耦變壓器的副線圈匝數(shù)可通過(guò)滑動(dòng)觸頭來(lái)調(diào)節(jié)，SKIPIF1<0為標(biāo)稱(chēng)為“SKIPIF1<0”的用電器，原線圈兩端所接電壓SKIPIF1<0隨時(shí)間SKIPIF1<0變化的正弦曲線如圖2所示。接通電路，將滑動(dòng)頭調(diào)至合適位置使用電器正常工作，下列說(shuō)法正確的是（）

A．通過(guò)用電器的電流方向SKIPIF1<0內(nèi)改變100次B．變壓器的輸出電壓為SKIPIF1<0C．變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為SKIPIF1<0D．流過(guò)原線圈的電流為SKIPIF1<0【答案】AC【解析】A．交變電流一個(gè)周期內(nèi)方向改變兩次，根據(jù)圖2得出該交變電流的周期為0.02s，則1s內(nèi)改變100次，A正確；B．變壓器的副線圈與R并聯(lián)，當(dāng)用電器正常工作時(shí)的電壓為變壓器的輸出電壓，即26V，B錯(cuò)誤；C．根據(jù)圖1可知原線圈輸入電壓的有效值為SKIPIF1<0根據(jù)理想變壓器原副線圈的匝數(shù)比和電壓比的關(guān)系得SKIPIF1<0C正確；根據(jù)歐姆定律得出流過(guò)副線圈的電流為SKIPIF1<0根據(jù)理想變壓器原副線圈的匝數(shù)比和電流比成反比得SKIPIF1<0則通過(guò)原線圈的電流SKIPIF1<0D錯(cuò)誤。故選AC。三、解答題9．重慶某河流，河水流量為SKIPIF1<0，落差為10m，當(dāng)?shù)亟⒘艘粋€(gè)水電站來(lái)發(fā)電，水電站的總效率為75%。水電站到用戶(hù)間要進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電，兩地間輸電線的總電阻為SKIPIF1<0，用戶(hù)所需電壓為220V，所用變壓器為理想變壓器，用戶(hù)能獲得發(fā)電機(jī)輸出功率的96%。已知重力加速度為SKIPIF1<0。求：（1）用戶(hù)能獲得的電功率；（2）連接用戶(hù)的降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比?！敬鸢浮浚?）SKIPIF1<0；（2）SKIPIF1<0【解析】（1）發(fā)電機(jī)輸出的電功率為SKIPIF1<0則用戶(hù)獲得的電功率為SKIPIF1<0（2）降壓變器的輸出電流為SKIPIF1<0輸電線上損失的功率為SKIPIF1<0可得降壓變壓器的輸入電流為SKIPIF1<0所以連接用戶(hù)的降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比SKIPIF1<010．如圖所示，為實(shí)驗(yàn)室使用的旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)模型，線圈SKIPIF1<0的匝數(shù)SKIPIF1<0，內(nèi)阻SKIPIF1<0，輸出端與理想變壓器的原線圈相連，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為SKIPIF1<0，副線圈外接電阻SKIPIF1<0。轉(zhuǎn)動(dòng)磁極，線圈SKIPIF1<0內(nèi)磁場(chǎng)的磁通量的變化規(guī)律為：SKIPIF1<0。閉合S，求：（1）線圈產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的有效值E；（2）電阻R中的電流強(qiáng)度SKIPIF1<0?！敬鸢浮浚?）SKIPIF1<0；（2）4A【解析】（1）由題可知，線圈磁通量的最大值為SKIPIF1<0轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為SKIPIF1<0則線圈產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的最大值為SKIPIF1<0則線圈產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的有效值為SKIPIF1<0（2）設(shè)變壓器原線圈的電流為I1，則根據(jù)能量守恒有SKIPIF1<0根據(jù)變壓器的電流關(guān)系有SKIPIF1<0聯(lián)立解得，電阻R中的電流強(qiáng)度為SKIPIF1<0（建議用時(shí)：60分鐘）一、單選題1．（2024·廣東惠州·統(tǒng)考三模）能夠產(chǎn)生正弦式交變電流的發(fā)電機(jī)（內(nèi)阻可忽略）通過(guò)理想變壓器向定值電阻R供電，電路如圖所示，理想交流電流表A、理想交流電壓表V的讀數(shù)分別為I、U，R消耗的功率為P。若發(fā)電機(jī)線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉?lái)的SKIPIF1<0，則（）A．R消耗的功率變?yōu)镾KIPIF1<0B．電壓表V的讀數(shù)變?yōu)镾KIPIF1<0C．電流表A的讀數(shù)仍為ID．通過(guò)R的交變電流頻率不變【答案】B【解析】發(fā)電機(jī)線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉?lái)的SKIPIF1<0，則角速度變?yōu)樵瓉?lái)的SKIPIF1<0，周期變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，通過(guò)R的交變電流頻率變?yōu)樵瓉?lái)的SKIPIF1<0；根據(jù)SKIPIF1<0，SKIPIF1<0可知發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)有效值變?yōu)樵瓉?lái)的SKIPIF1<0，由于發(fā)電機(jī)內(nèi)阻不計(jì)，則變壓器原線圈輸入電壓原來(lái)的SKIPIF1<0，根據(jù)SKIPIF1<0可知副線圈的輸出電壓原來(lái)的SKIPIF1<0，則電壓表V的讀數(shù)變?yōu)镾KIPIF1<0；副線圈的輸出電流原來(lái)的SKIPIF1<0，根據(jù)SKIPIF1<0可知R消耗的功率變?yōu)镾KIPIF1<0；根據(jù)SKIPIF1<0可知原線圈電流原來(lái)的SKIPIF1<0，則電流表A的讀數(shù)變?yōu)镾KIPIF1<0。故選B。2．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(kāi)關(guān)S，滑片P處于圖示位置時(shí)燈泡正常發(fā)光。將滑片P向下緩慢移動(dòng)，下列說(shuō)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【解析】AD．將滑片P向下緩慢移動(dòng)，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(cuò)誤；B．變壓器不改變交流電的頻率，故B錯(cuò)誤；C．根據(jù)SKIPIF1<0可知，電阻R消耗的功率變小，故C錯(cuò)誤。故選A。3．（2024·廣東·統(tǒng)考一模）普通的交流電壓表不能直接用來(lái)測(cè)量高壓輸電線路間的電壓，通常要通過(guò)電壓互感器來(lái)連接。圖（b）為電壓互感器示意圖，ab端所接線圈的匝數(shù)較少，工作時(shí)ab端電壓為SKIPIF1<0，cd端所接線圈的匝數(shù)較多，工作時(shí)cd端電壓為SKIPIF1<0，現(xiàn)利用這個(gè)電壓互感器通過(guò)普通的交流電壓表測(cè)量圖（a）中輸電導(dǎo)線間的高電壓，下列說(shuō)法中正確的是（）

A．a(chǎn)b接MN、cd接電壓表，SKIPIF1<0B．a(chǎn)b接MN、cd接電壓表，SKIPIF1<0C．cd接MN、ab接電壓表，SKIPIF1<0D．cd接MN、ab接電壓表，SKIPIF1<0【答案】D【解析】電壓互感器的作用是使大電壓變成小電壓，根據(jù)變壓器原理可知，應(yīng)使匝數(shù)多的接入輸入端，即cd接MN、ab接電壓表，由變壓器匝數(shù)與電壓的關(guān)系可得SKIPIF1<0故選D。4．風(fēng)力發(fā)電是一種綠色環(huán)保、清潔無(wú)污染的發(fā)電方式，我省近幾年在多地部署了風(fēng)力發(fā)電裝置。發(fā)電裝置呈現(xiàn)風(fēng)車(chē)外形，由三個(gè)葉片構(gòu)成，風(fēng)垂直吹向葉片驅(qū)動(dòng)風(fēng)輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，風(fēng)輪機(jī)帶動(dòng)內(nèi)部線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生交流電。已知葉片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可形成半徑為60m的圓面，某日平均風(fēng)速為6m/s，風(fēng)能向電能轉(zhuǎn)化的效率為30%。發(fā)電機(jī)組輸出電壓為690V，經(jīng)過(guò)變電站理想變壓器將電壓升為10kV遠(yuǎn)距離輸送?？諝饷芏葹镾KIPIF1<0，則下列說(shuō)法正確的是（）A．理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比約為SKIPIF1<0B．該風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率約為SKIPIF1<0C．該風(fēng)力發(fā)電機(jī)的日發(fā)電量約為SKIPIF1<0D．若遠(yuǎn)距離輸電線上損耗的功率不能超過(guò)SKIPIF1<0，則輸電線的電阻不能超過(guò)SKIPIF1<0【答案】B【解析】A．根據(jù)SKIPIF1<0可知，理想變壓器的匝數(shù)比應(yīng)為SKIPIF1<0故A錯(cuò)誤；B．發(fā)電機(jī)的輸出功率為SKIPIF1<0故B正確；C．日發(fā)電量為SKIPIF1<0故C錯(cuò)誤；D．遠(yuǎn)距離輸電線上的電流SKIPIF1<0損耗功率SKIPIF1<0求得SKIPIF1<0故D錯(cuò)誤。故選B。二、多選題5．（2024·陜西商洛·統(tǒng)考二模）我國(guó)遠(yuǎn)距離特高壓輸電技術(shù)日趨成熟，因其能減少損耗、效能高，所以日漸成為經(jīng)濟(jì)、安全、高效的送電方式。某遠(yuǎn)距離輸電示意圖如圖所示，發(fā)電機(jī)輸出的正弦交流電壓的有效值、輸電線的電阻和理想變壓器的匝數(shù)均不變，且SKIPIF1<0，當(dāng)用戶(hù)數(shù)量增加后，下列表述正確的是（）A．用戶(hù)的總電阻減小B．輸電線的損耗功率減小C．升壓變壓器原線圈電壓的有效值大于降壓變壓器副線圈電壓的有效值D．用戶(hù)端變化的功率等于升壓變壓器變化的功率【答案】AC【解析】A．因?yàn)橛脩?hù)是并聯(lián)關(guān)系，所以用戶(hù)數(shù)量增加后，根據(jù)并聯(lián)電阻的特點(diǎn)可知，用戶(hù)的總電阻減小，故A正確；B．用戶(hù)數(shù)量增加后，用戶(hù)消耗的總電功率增加，所以降壓變壓器副線圈中的電流增加，根據(jù)SKIPIF1<0可知輸電線中的電流增大，所以輸電線的損耗功率SKIPIF1<0增大，故B錯(cuò)誤；C．根據(jù)變壓器的匝數(shù)與電壓的關(guān)系有SKIPIF1<0可得SKIPIF1<0由SKIPIF1<0SKIPIF1<0聯(lián)立可得SKIPIF1<0所以SKIPIF1<0故C正確；D．由于用戶(hù)消耗的總電功率增加，輸電線路上的電流增大，輸電線損失的功率變大，所以用戶(hù)端變化的功率小于升壓變壓器變化的功率，故D錯(cuò)誤。故選AC。6．（2023·天津和平·統(tǒng)考一模）如圖甲所示為一自耦變壓器（可視為理想變壓器）的結(jié)構(gòu)示意圖，線圈均勻繞在圓環(huán)形鐵芯上，滑動(dòng)觸頭SKIPIF1<0在某一位置，在BC間接一個(gè)交流電壓表和一個(gè)變阻器R，若AB間輸入圖乙所示的交變電壓，則（

）A．當(dāng)SKIPIF1<0時(shí)，電壓表的示數(shù)為零B．AB間輸入電壓的瞬時(shí)值SKIPIF1<0C．滑動(dòng)觸頭SKIPIF1<0向上移動(dòng)時(shí)，SKIPIF1<0兩端的電壓增大D．變阻器滑片SKIPIF1<0向上移動(dòng)時(shí)，AB間輸入功率增大【答案】BCD【解析】A．電壓表的示數(shù)為有效值，不為零，A錯(cuò)誤；B．由圖可知SKIPIF1<0故SKIPIF1<0代入表達(dá)式SKIPIF1<0可得，AB間輸入電壓的瞬時(shí)值SKIPIF1<0B正確；C．根據(jù)變壓器電壓關(guān)系SKIPIF1<0當(dāng)滑動(dòng)觸頭SKIPIF1<0向上移動(dòng)時(shí)，SKIPIF1<0變大，所以SKIPIF1<0兩端的電壓增大，C正確；D．變阻器滑片SKIPIF1<0向上移動(dòng)時(shí)，SKIPIF1<0不變，SKIPIF1<0減小，根據(jù)變壓器電壓關(guān)系SKIPIF1<0所以SKIPIF1<0兩端的電壓不變，輸入功率等于輸出功率SKIPIF1<0所以變阻器滑片SKIPIF1<0向上移動(dòng)時(shí)，AB間輸入功率增大，D正確。故選BCD。7．如圖甲所示為某鉗形電流表的工作原理圖。當(dāng)通有交流電的導(dǎo)線從環(huán)形鐵芯的中間穿過(guò)時(shí)，與繞在鐵芯上的線圈相連的電表G指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，不考慮鐵芯的漏磁及各種能量損耗，已知n2=1000匝，下列說(shuō)法正確的是（）A．用該表測(cè)交流電時(shí)，G中通過(guò)的是交變電流B．若G中通過(guò)的電流為50mA，則導(dǎo)線中的被測(cè)電流為50AC．若導(dǎo)線中通過(guò)的是圖乙所示矩形脈沖交流電，G無(wú)示數(shù)D．當(dāng)用該表測(cè)量400Hz的電流時(shí)，測(cè)量值比真實(shí)值偏小【答案】AB【解析】A．變壓器只能改變交流電電壓，不改變交流電頻率，電流表G中通過(guò)的仍是交流電流，故A正確；B．根據(jù)SKIPIF1<0，SKIPIF1<0得SKIPIF1<0故B正確；C．矩形脈沖交流電的方向由周期性變化，副線圈中磁通量會(huì)發(fā)生周期性變化，有感應(yīng)電流，故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律和變壓器互感原理，可知改變交流電頻率，不影響測(cè)量值的準(zhǔn)確性，故D錯(cuò)誤。故選AB。8．某同學(xué)研究遠(yuǎn)距離輸電的電路如圖所示，a、b端接入電壓為SKIPIF1<0的交流電源，升壓變壓器SKIPIF1<0和降壓變壓器SKIPIF1<0均為理想變壓器，且SKIPIF1<0。已知SKIPIF1<0，三個(gè)電阻消耗的功率相同，電表均為理想交流電表，則（）A．升壓變壓器SKIPIF1<0的砸數(shù)比為SKIPIF1<0 B．電壓表的示數(shù)小于SKIPIF1<0C．若R1短路，電流表示數(shù)將變大 D．若SKIPIF1<0斷路，電壓表示數(shù)將減小【答案】BC【解析】A．令SKIPIF1<0三個(gè)電阻消耗的功率相同，則有SKIPIF1<0SKIPIF1<0則有SKIPIF1<0根據(jù)變壓器原副線圈匝數(shù)比電流之間的關(guān)系可得SKIPIF1<0由題意可得升壓變壓器SKIPIF1<0的砸數(shù)比為SKIPIF1<0A錯(cuò)誤；B．根據(jù)變壓器的工作原理SKIPIF1<0SKIPIF1<0又因?yàn)镾KIPIF1<0SKIPIF1<0則SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0電壓表的示數(shù)即SKIPIF1<0，可知電壓表的示數(shù)小于SKIPIF1<0，B正確；C．若R1短路，則SKIPIF1<0降壓變壓器的原線圈電壓變大，副線圈的電壓也將升高，從而使得降壓變壓器的電流SKIPIF1<0增大，根據(jù)電流與變壓器匝數(shù)的關(guān)系SKIPIF1<0可知，當(dāng)降壓變壓器副線圈中的電流增升壓變壓器原線圈的電流也增加，即R1短路，電流表示數(shù)將變大，C正確；D．若SKIPIF1<0斷路，此時(shí)電壓表的示數(shù)為SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0可知SKIPIF1<0由此可以判定，SKIPIF1<0斷路，電壓表示數(shù)將變大，D錯(cuò)誤。故選BC。三、解答題9．如圖所示，兩根等高光滑的SKIPIF1<0圓弧軌道豎直平行放置，圓弧軌道的底端與水平軌道相切，軌道半徑為r，間距為L(zhǎng)，軌道頂端連接有一阻值為R的電阻，整個(gè)裝置處在一豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。將一根質(zhì)量為m的金屬棒從軌道的頂端ab處由靜止釋放，金屬棒到達(dá)軌道底端cd時(shí)受到軌道的支持力為2mg。整個(gè)過(guò)程中金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好，不計(jì)導(dǎo)軌和金屬棒電阻，重力加速度為g。（1）求棒到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)電阻R的電功率；（2）若棒在拉力F作用下，從cd開(kāi)始以速率v0沿圓弧軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)到達(dá)ab，求此過(guò)程中感應(yīng)電流的有效值和拉力F做的功。【答案】（1）SKIPIF1<0；（2）SKIPIF1<0，SKIPIF1<0【解析】（1）到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)，設(shè)棒的速度為v，彈力與重力的合力充當(dāng)向心力，則SKIPIF1<0此時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E，感應(yīng)電流為I，則SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0（2）金屬棒切割磁感線產(chǎn)生正弦交變電流，