2025年高考物理復(fù)習(xí)：交變電流及遠(yuǎn)距離輸電的運(yùn)用（講義篇）（解析版）

專題10交變電流及遠(yuǎn)距離輸電的運(yùn)用

興-----------)

內(nèi)容概覽

01專題網(wǎng)絡(luò)?思維腦圖

02考情分析?解密高考

03高頻考點(diǎn)?以考定法

04核心素養(yǎng)?難點(diǎn)突破

05創(chuàng)新好題?輕松練習(xí)

席W題網(wǎng)絡(luò)?慝維腦圖

匝數(shù)比不變情況負(fù)載電阻不變情況

理想變壓器處理思路

的動(dòng)態(tài)分析點(diǎn)41運(yùn)距離輸電基本關(guān)系

■及遠(yuǎn)距離.

產(chǎn)生

xjiz交變電流表達(dá)式

四值

有

瞬

最

平

效

時(shí)

大

均

值

值

值

值

⑥*情分析?m密高考

考點(diǎn)內(nèi)容考情預(yù)測(cè)

高考對(duì)于這部分知識(shí)點(diǎn)主要通過發(fā)電機(jī)、遠(yuǎn)

正弦交變電流的產(chǎn)生與瞬時(shí)值表達(dá)式

距離輸電等具體的生活模型進(jìn)行命題設(shè)計(jì)，深入

理解發(fā)電機(jī)的工作原理以及遠(yuǎn)距離輸電減少功

正弦交變電流的“四值”

耗的處理方法，從而對(duì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展產(chǎn)生的指

導(dǎo)、創(chuàng)新等作用。在解決此類問題時(shí)要分析題意

理想變壓器基本規(guī)律的應(yīng)用中的情境，抓住問題實(shí)質(zhì)，具備一定的數(shù)學(xué)推導(dǎo)

能力和物理量的理解。主要考查的知識(shí)點(diǎn)有：正

理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析弦式交變電流的瞬時(shí)表達(dá)式、有效值、平均值、

最大值的理解，理想變壓器的基本規(guī)律和動(dòng)態(tài)分

析，遠(yuǎn)距離輸電問題等。

遠(yuǎn)距離輸電問題2024年備考建議理想變壓器的基本規(guī)律和

動(dòng)態(tài)分析，遠(yuǎn)距離問題的處理等。

學(xué)

1.熟悉交變電流的瞬時(shí)值表達(dá)式，有效值、平均值等的求解。

習(xí)

2.熟悉理想變壓器的基本規(guī)律，從而掌握對(duì)理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析。

目

3.掌握遠(yuǎn)距離輸電問題的基本公式和處理方法。

標(biāo)

■IB03

曼離演考點(diǎn)-隙考定法

【典例1】（2022?海南?高考真題）一個(gè)有N匝的矩形線框，面積為S,以角速度3從如圖所示的位置開始,

在勻強(qiáng)磁場(chǎng)2中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖像是（）

【答案】A

【詳解】圖示位置線框處于與中性面垂直的平面，豎直長(zhǎng)邊垂直切割磁感線，此時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大

為

Em=NBSo)

根據(jù)正弦式交變電流的表達(dá)式可知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間的變化關(guān)系為

e=NBSa)cosa)t

故選Ao

【典例2】（2023?廣東?統(tǒng)考高考真題）用一臺(tái)理想變壓器對(duì)電動(dòng)汽車充電，該變壓器原、副線圈的匝數(shù)比

為1:2,輸出功率為8.8kW,原線圈的輸入電壓it=220V^sin（100m：）V。關(guān)于副線圈輸出電流的有效值和頻

率正確的是（）

A.20A,50HzB.20V2A,50HzC.20A,100HzD.20V2A,100Hz

【答案】A

【詳解】由題可知原線圈輸入電壓的有效值為

220V2

U1=———=220V

原線圈電流為

P

=40A

Ui

副線圈輸出電流的有效值為

九1

I=—h=20A

2n2

變壓器無法改變電流的頻率，故

o)IOOTT

f=—=——Hz=50Hz

27r27r

故選Ao

【典例3】（2023?北京?統(tǒng)考高考真題）自制一個(gè)原、副線圈匝數(shù)分別為600匝和190匝的變壓器，原線圈

接12V的正弦交流電源，副線圈接額定電壓為3.8V的小燈泡。實(shí)際測(cè)得小燈泡兩端電壓為2.5V。下列措

施有可能使小燈泡正常發(fā)光的是（）

A.僅增加原線圈匝數(shù)B.僅增加副線圈匝數(shù)

C.將原、副線圈匝數(shù)都增為原來的兩倍D.將兩個(gè)3.8V小燈泡并聯(lián)起來接入副線圈

【答案】B

【詳解】A.由祖=自知，僅增加原線圈匝數(shù)，副線圈的輸出電壓比減小，不能使小燈泡正常發(fā)光，故A

錯(cuò)誤；

B.由％=空知，僅增加副線圈匝數(shù)，副線圈的輸出電壓S增大，有可能使小燈泡正常發(fā)光，故B正確；

C.由包=空知，將原、副線圈匝數(shù)都增為原來的兩倍，但由于原線圈的電壓不變，則副線圈的輸出電壓

S不變，不能使小燈泡正常發(fā)光，故C錯(cuò)誤；

D.將兩個(gè)3.8V小燈泡并聯(lián)，但由于原線圈的電壓不變，則副線圈的輸出電壓S不變，不能使小燈泡正常

發(fā)光，故D錯(cuò)誤。

故選Bo

廣技巧解密。

考向01正弦交變電流的產(chǎn)生與瞬時(shí)值表達(dá)式

1.正弦式交變電流的變化規(guī)律及對(duì)應(yīng)圖象(線圈在中性面位置開始計(jì)時(shí))

函數(shù)圖象

0

6

磁通量

0=0mCOScot=BSeoscot0;

MB.V*

e

En

電動(dòng)勢(shì)e=E'sincot=nBScosincot

m0_.\JT'

-E.

u

?,REm.,a

電壓u=UTTm'Sincot=-----smcotA

R+r0

也

i

EmIm

電流/=7msincot=―七sincotA

R+r0

1.…7'

2.兩個(gè)特殊位置的特點(diǎn)

(1)線圈平面與中性面重合時(shí)，S±B,。最大，—=0,e=0,z—0,電流方向發(fā)生改變.

(2)線圈平面與中性面垂直時(shí)，S//B,0=0,醒最大，e最大，，最大，電流方向不改變.

考向02正弦交變電流的“四值”

物理含義重要關(guān)系適用情況

瞬時(shí)值交變電流某一時(shí)刻的值e=Emsincot計(jì)算線圈某時(shí)刻的受力

z=/msincot

EmnBSco

確定用電器的耐壓值，如電

最大值最大的瞬時(shí)值—Em

ITm一,容器、晶體管等的擊穿電壓

R+r

對(duì)正(余)弦式交

流電：①計(jì)算與電流熱效應(yīng)相關(guān)

口—Em的量，如功、功率、熱量等；

跟交變電流的熱效應(yīng)等效②交流電表的測(cè)量值；③電

有效值

的恒定電流值。=牛氣設(shè)備所標(biāo)注的額定電壓、

額定電流；④保險(xiǎn)絲的熔斷

電流

pA0

口—n----

交變電流圖象中圖線與時(shí)△t計(jì)算通過電路某一截面的

平均值間軸圍成面積與時(shí)間的比

1=1-

值電荷量：q—1't

R+r

敲黑箱?

交變電流“四值”應(yīng)用的幾點(diǎn)提醒

(1)在解答有關(guān)交變電流的問題時(shí)，要注意電路結(jié)構(gòu).

(2)注意區(qū)分交變電流的最大值、瞬時(shí)值、有效值和平均值，最大值是瞬時(shí)值中的最大值，有效值是以

電流的熱效應(yīng)來等效定義的.

(3)與電磁感應(yīng)問題一樣，求解與電能、電熱相關(guān)的問題時(shí)，一定要用有效值；而求解通過導(dǎo)體某橫截

面的電荷量時(shí)，一定要用平均值.

△劃重點(diǎn)(?)

根據(jù)圖像計(jì)算有效值的技巧

①計(jì)算有效值時(shí)要根據(jù)電流的熱效應(yīng)，抓住“三同”：“相同時(shí)間”內(nèi)“相同電阻”上產(chǎn)生“相同熱量”，先分

段計(jì)算熱量，求和得出一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的總熱量，然后根據(jù)?？?產(chǎn)式7或。總=￡7列式求解.

②若圖像部分是正弦(或余弦)式交變電流，其中的:周期(必須是從零至最大值或從最大值至零)和3周期

部分可直接應(yīng)用正弦式交變電流有效值與最大值間的關(guān)系/=午、。=半求解.

V2勺2

考向03理想變壓器基本規(guī)律的應(yīng)用

1.理想變壓器的基本特點(diǎn)

(1)無漏磁，故原、副線圈中的相同.

(2)線圈無電阻，因此無電壓降，U=E=n-.

△t

(3)根據(jù)U=A史得，套在同一鐵芯上的線圈，無論是原線圈，還是副線圈，該比例都成立，則有幼=2=

n\tn\〃2

-。-3-...

2.理想變壓器的基本關(guān)系

功率關(guān)系原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率，即尸入=p出

原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比，即珠==-,與副線圈的個(gè)

電壓關(guān)系幾2

數(shù)無關(guān)一

①只有一個(gè)副線圈時(shí)：4=逛

hn\

電流關(guān)系

②有多個(gè)副線圈時(shí)：由尸入=尸出得Ui/i二=02/2+5/3+…+

/l〃l=，2〃2+/3〃3H-----

UnIn或卜//1〃.

頻率關(guān)系力=力，變壓器不改變交流電的頻率

△劃量點(diǎn)(?)

1.理想變壓器的制約關(guān)系

原線圈電壓口和匝數(shù)比決定副線圈電壓。2,。2=強(qiáng)。1

Ml

副線圈的輸出功率產(chǎn)出決定原線圈的輸入功率產(chǎn)入，尸入=尸出

副線圈電流A和匝數(shù)比決定原線圈電流/1,/1=強(qiáng)/2

n\

2.含有多個(gè)副線圈的變壓器

計(jì)算具有兩個(gè)或兩個(gè)以上副線圈的變壓器問題時(shí)，需注意三個(gè)關(guān)系:

電壓關(guān)系：5=S=...=5

n\n2幾3nn

功率關(guān)系：尸1=尸2+尸3+尸4+…+尸拉

1/1=+W3/3+W4/4+...+

電流關(guān)系：nndinnIn

理想變壓器問題三點(diǎn)應(yīng)牢記

(1)熟記兩個(gè)基本公式：①竺=以，即對(duì)同一變壓器的任意兩個(gè)線圈，都有電壓和匝數(shù)成正比.

th〃2

②p>=p出,即無論有幾個(gè)副線圈在工作，變壓器的輸入功率總等于輸出功率之和.

(2)原、副線圈中通過每匝線圈磁通量的變化率相等.

(3)原、副線圈中電流變化規(guī)律一樣，電流的周期、頻率一樣.

2盒

4向強(qiáng)冽之

考向01正弦交變電流的產(chǎn)生與瞬時(shí)值表達(dá)式

【針對(duì)練習(xí)1】（2023?河北?校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，a6cd為一個(gè)單匝閉合矩形金屬線框，己知成的長(zhǎng)

度￡1=10cm,A的長(zhǎng)度￡2=20cm,線框電阻R=0.1Q,圖中虛線。1。2為勻強(qiáng)磁場(chǎng)的右邊界（磁場(chǎng)左邊界

足夠遠(yuǎn)），。1。2與線框的M邊平行，且將兒邊等分，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=0.1T、方向垂直線框平面

向里。t=0時(shí)線框由圖示位置開始繞ab邊以角速度3=1007rrad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，下列關(guān)于線框中感應(yīng)電流隨

時(shí)間變化的圖像可能正確的是（圖像中只畫了一個(gè)周期，圖線均為正弦曲線，實(shí)線表示實(shí)際電流，虛線表

示沒有電流）（）

XX

XX

XX

XX

【答案】A

【詳解】當(dāng)線框從圖示位置轉(zhuǎn)過90。時(shí)，線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流最大，且最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

Em=BSo)=0.2TTV

最大感應(yīng)電流

/m=今=27rA

線框轉(zhuǎn)動(dòng)周期

在線框從圖示位置轉(zhuǎn)動(dòng)的一個(gè)周期中，在最初轉(zhuǎn)過的60。和最后轉(zhuǎn)過的60。，所對(duì)應(yīng)時(shí)間為最初的?和最后的；

時(shí)間內(nèi)，由于線框在磁場(chǎng)方向的投影面積不變，即穿過線框的磁通量保持不變，因此在這兩段時(shí)間內(nèi)線框

中沒有感應(yīng)電流，而在一個(gè)周期內(nèi)中間的與時(shí)間內(nèi)，感應(yīng)電流按正弦規(guī)律變化。

故選Ao

【針對(duì)練習(xí)2】如圖邊界的右側(cè)區(qū)域內(nèi)，存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2,方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。邊

長(zhǎng)為I的正方形金屬線框abed由粗細(xì)均勻同種材料制成，ab剛好位于邊界PQ上，現(xiàn)使線框繞過邊界PQ轉(zhuǎn)

軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為3,如圖所示，則在泅邊開始轉(zhuǎn)入磁場(chǎng)的瞬間cd兩端的電勢(shì)差為()

A.—BI^OL)

4

B.-Bl2a)

4

C.—

4

D.--Bl2a)

4

【答案】D

【詳解】當(dāng)cd邊剛轉(zhuǎn)入磁場(chǎng)時(shí)，cd部分切割磁感線，切割長(zhǎng)度為c、d兩個(gè)端點(diǎn)間的距離Z,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小

E=Blv=Bl2a)

由右手定則知，cd邊中電流方向?yàn)閏—d,故d點(diǎn)電勢(shì)比c點(diǎn)高；設(shè)線框abed每個(gè)邊的電阻為R,c、d兩點(diǎn)間

的電勢(shì)差為

Ucd=I?3R

故

3

%=_譚93

故D正確。

考向02正弦交變電流的“四值”

【針對(duì)練習(xí)3】（2024?海南?校聯(lián)考一模）閉合回路中的交變電流在1個(gè)周期內(nèi)的i-t圖像如圖所示，其中圖

線的段和6c段均為正弦曲線的四分之一，則該交變電流的有效值為（）

【答案】B

【詳解】設(shè)該交變電流的有效值為/,則有

.=（偽2R（+登嗚+（率嗎

解得

2V3

/=-A

故選Bo

【針對(duì)練習(xí)4】（多選）（2023?海南?？?海南華僑中學(xué)?？家荒＃┠壳拔覈?guó)的海上核電站已經(jīng)開始建設(shè)，海

上核電站的工作的工作原理是反應(yīng)堆產(chǎn)生蒸汽推動(dòng)渦輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。如果閉合線圈在勻強(qiáng)磁

場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示，可知該交變電流（）

A.周期是0.01s

B.電壓的最大值是220金丫

C.電壓的有效值是220aV

D.電流的方向每秒鐘改變100次

【答案】BD

【詳解】AD.由題圖可知，交流電的周期是0.02s,每個(gè)周期電流的方向改變兩次，電流的方向每秒鐘改變

100次。故A錯(cuò)誤；D正確;

B.由圖可知電壓的最大值是220/V。故B正確;

C.電壓的有效值是

E

U=戈=220V

故C錯(cuò)誤。

故選BDo

考向03理想變壓器基本規(guī)律的應(yīng)用

【針對(duì)練習(xí)5】（2024?河北邯鄲?統(tǒng)考二模）如圖所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比=2:1,原線

圈電路中接入正弦交流電壓"=220V^sin（100?rt）V,電流表為理想交流電表。已知%=10Q,R2=開

關(guān)S閉合前、后電流表示數(shù)之比為2：3。下列說法正確的是（）

A.定值電阻&=5。

B.開關(guān)S閉合時(shí)，副線圈兩端的電壓為110V

C.開關(guān)S斷開時(shí)，電流表的示數(shù)為11A

D.開關(guān)S閉合時(shí)，電路中消耗的總功率為2420W

【答案】D

【詳解】A.由題可知，設(shè)7?2=/?3=2當(dāng)開關(guān)s斷開時(shí)，副線圈的負(fù)載電阻為2R；當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，副

線圈的負(fù)載電阻為R;將理想變壓器的原、副線圈和負(fù)載電阻等效為一個(gè)電阻，畫出電路的等效電路圖，如

圖所示。

U?

根據(jù)理想變壓器電阻等效法，得

R等=（3夫負(fù)載

因此當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)

R等=停）.2R=8R

當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)

根據(jù)閉合電路歐姆定律，可知等效電路中電流表示數(shù)

U

I=-----------

Ri+R等

故

220

/i=-----------

110+87?

『220

11=10+4R

P-3

解得

R=2.5Q

A錯(cuò)誤；

B.開關(guān)閉合時(shí)，電流表的示數(shù)

，220220

11=ToZ4R=To+ioA=11A

根據(jù)原、副線圈電流與匝數(shù)的關(guān)系

/「_物

J%

可知流過此的電流

/=

Z222A

副線圈兩端的電壓

U2=I2R2=55V

B錯(cuò)誤；

C.開關(guān)斷開時(shí)，電流表的示數(shù)

22022022

Ii=-----------=-----------A=—A

110+8/?10+203

故c錯(cuò)誤;

D.開關(guān)S閉合時(shí)，電路中消耗的總功率為

P=UI；=220VX11A=2420W

D正確。

故選D。

【針對(duì)練習(xí)6】（多選）（2023?陜西咸陽??？寄M預(yù)測(cè)）如圖所示，交流電源輸出電壓最大值為100應(yīng)V的

正弦交流電，通過變壓器的副線圈電向5只標(biāo)有“12V1.2A”的并聯(lián)燈泡供電，變壓器原線圈均所串接燈泡L

的額定電壓為40V,原線圈場(chǎng)的匝數(shù)為900匝。若電路接通后，燈泡都恰好正常發(fā)光，則下列說法正確的

是（）

A.交流電源電壓的有效值為200V

B.變壓器副線圈物的匝數(shù)為180

C.原線圈電路中燈泡E的額定電流為36A

D.交流電源的輸出功率為120W

【答案】BD

【詳解】A.由題意可得交流電源電壓的有效值為

u100V2

U=-^m=——V=100V

V2V2

選項(xiàng)A錯(cuò)誤；

B.由題意可得原線圈的兩端電壓為

U]=100V-40V=60V

副線圈的兩端電壓為

U2=12V

由變壓器原、副線圈的電壓與匝數(shù)的關(guān)系公式空=%，結(jié)合的=900匝，可得

1）2九2

u212bE

n=~ni=—x900匝=180匝

260

選項(xiàng)B正確；

C.由題意可得副線圈的電流為

/2=5x1.2A=6A

由變壓器原、副線圈的電流與匝數(shù)的關(guān)系公式j(luò)=絲，可得原線圈電路中燈泡工的額定電流為

h九1

n180

/=2=--x6A=1.2A

1%2900

選項(xiàng)C錯(cuò)誤；

D.由電功率公式可得交流電源的輸出功率為

P=UIr=100x1.2W=120W

選項(xiàng)D正確。

故選BDo

□4

高核心素養(yǎng)?難點(diǎn)突破

考向04理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析

常見的理想變壓器的動(dòng)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)

(1)01不變，根據(jù)生=以，輸入電壓。1決定輸出電壓不論負(fù)載電阻R如何變化，。2不變.

Uim

(2)當(dāng)負(fù)載電阻發(fā)生變化時(shí)，/2變化，輸出電流/2決定輸入電流/1,故發(fā)生變化.

(3)/2變化引起尸2變化，Pl=P2,故馬發(fā)生變化.

m

圖甲

2.負(fù)載電阻不變的情況(如圖乙所示)

(l)Ui不變，以發(fā)生變化，故變化.

(2)尺不變，變化，故/2發(fā)生變化.

(3)根據(jù)尸2=噂，尸2發(fā)生變化，再根據(jù)~=尸2,故P變化，P\=U\I\,不變，故/1發(fā)生變化.

△劃曼怠(?)

解決理想變壓器中有關(guān)物理量的動(dòng)態(tài)分析問題的方法

(1)分清不變量和變量，弄清理想變壓器中電壓、電流、功率之間的聯(lián)系和相互制約關(guān)系，利用閉合電

路歐姆定律，串、并聯(lián)電路特點(diǎn)進(jìn)行分析判定.

(2)分析該類問題的一般思維流程是：

2=IU

Ujh%,2"niP1!1

3一一七“2F----------------------

【典例4】(多選)(2022?天津?高考真題)如圖所示，兩理想變壓器間接有電阻及，電表均為理想交流電表,

。、6接入電壓有效值不變的正弦交流電源。閉合開關(guān)S后()

C.電流表Ai的示數(shù)變大D.電流表A2的示數(shù)變小

【答案】BC

【詳解】AC.閉合開關(guān)S后，負(fù)載電阻減小，匝數(shù)為心的線圈輸出功率變大，匝數(shù)為的的線圈輸入功率也

變大，°、6兩端電壓有效值不變，由

Pl=UjJi

可知電流表Ai的示數(shù)變大，根據(jù)

9=歿

理一H1

因最比值不變，人變大，/2變大，因此，尺的發(fā)熱功率變大，故A錯(cuò)誤，C正確;

B.根據(jù)理想變壓器電壓比等于匝數(shù)比

5=21

n2

可知輸出電壓&不變，電壓表的示數(shù)不變，故B正確；

D.根據(jù)理想變壓器電流與匝數(shù)關(guān)系可得

h_n2

h~%

h_n4

14n3

由于匝數(shù)均保持不變，增大，所以/2、〃增大，故電流表A2的示數(shù)變大，故D錯(cuò)誤。

故選BCo

?金

【針對(duì)練習(xí)7]（2023?河北滄州??？寄M預(yù)測(cè)）如圖所示為某同學(xué)模擬降壓變壓器工作中電路的動(dòng)態(tài)變化

電路圖，已知變壓器為理想變壓器，電表均為理想電表，%為輸電導(dǎo)線電阻，上為滑動(dòng)變阻器，電路接在

恒壓正弦交流電源兩端。當(dāng)滑動(dòng)變阻器的觸頭P向上移動(dòng)時(shí)，下列說法正確的是（）

A.電壓表Vi示數(shù)不變B.電壓表V2示數(shù)增大

C.電流表Ai示數(shù)增大D.電流表A2示數(shù)減小

【答案】C

【詳解】CD.滑動(dòng)變阻器的觸頭尸向上移動(dòng)，電阻減小，電流表A2示數(shù)增大，根據(jù)理想變壓器原副線圈

匝數(shù)比和電流比的關(guān)系可知

!1=世

h~3

電流表Ai示數(shù)增大。故C正確，D錯(cuò)誤；

AB.根據(jù)

U=1%

得電阻R分壓增大，所以電壓表V1示數(shù)減小，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

U1九1

-------

出n2

可知電壓表V2示數(shù)減小，故AB錯(cuò)誤。

故選Co

【針對(duì)練習(xí)8】（多選）（2024?安徽?校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，理想變壓器原線圈a、b端接入電壓恒定的

正弦交流電，燈為定值電阻，R2=R,滑動(dòng)變阻器色的最大阻值為2R，電流表和電壓表均為理想電表.在變

阻器滑片從左端向右端緩慢移動(dòng)的過程中，下列說法正確的是（）

A.電流表Ai示數(shù)減小B.電流表A2示數(shù)增大

C.電壓表表Vi示數(shù)增大D.電壓表V2示數(shù)減小

【答案】AC

【詳解】A.設(shè)滑動(dòng)變阻器右側(cè)阻值為R，則副線圈兩端總電阻為

，RR。1

R=2"R°+￡=2R—￡E

變阻器滑片從左端向右端緩慢移動(dòng)的過程中，&減小，即副線圈兩端總電阻增大，由原線圈兩端等效電阻

2〃

可知等效電阻也增大，由閉合電路歐姆定律知原線圈中電流匕減小，故A正確;

B.由于g=四，則副線圈電流打也減小，故B錯(cuò)誤；

hHI乙

C.原線圈輸入電壓力=U—/1用,則電壓表V1示數(shù)增大，故C正確;

D.由于*=包，可知電壓表V2示數(shù)變大，故D錯(cuò)誤。

1/2九2

故選ACo

考向05遠(yuǎn)距離輸電問題

1.遠(yuǎn)距離輸電的處理思路

對(duì)高壓輸電問題，應(yīng)按“發(fā)電機(jī)一升壓變壓器一遠(yuǎn)距離輸電線降壓變壓器一用電器”，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.遠(yuǎn)距離高壓輸電的幾個(gè)基本關(guān)系(以下圖為例)

(1)功率關(guān)系：Pl=P2,23=尸4,P2=P^+P3.

⑵電壓、電流關(guān)系：行比胃ma,I2=n.

P2P3U2—U3

(3)輸電電流：/線

UiUsR線

(4)輸電線上損耗的電功率：P眼=1戔AU=IlR紇=線.

當(dāng)輸送功率一定時(shí)，輸電電壓增大到原來的〃倍，輸電線上損耗的功率就減小到原來的士

△劃曼怠(?)

輸電過程電壓和功率的辨析

(1)輸電線上電壓損失和輸送電壓不能混用，如2攝=公〃=四"=堡=/。委。?；?。”指輸電線電阻上

RR

的電壓降)，P恨=指輸送總電壓).

(2)輸電過程的電壓關(guān)系：

u出=〃損+U用

J降壓變壓器原線圈電壓

一升壓變壓器副線圈電壓

(3)輸電過程功率的關(guān)系：

1:P出

P—PMPM\匹

2

|rPs=/B?

—1lpD?=酸RT

【典例5】(多選)(2022?福建?高考真題)某同學(xué)利用如圖所示電路模擬遠(yuǎn)距離輸電.圖中交流電源電壓為

6V,定值電阻&=/?2=20。，小燈泡Li、L2的規(guī)格均為“6V1.8W”，理想變壓器7\、隊(duì)原副線圈的匝數(shù)比

分別為1：3和3：1.分別接通電路I和電路II,兩電路都穩(wěn)定工作時(shí)，（）

A.Li與L2一樣亮B.L2比Li更亮

C.%上消耗的功率比/?2的大D.%上消耗的功率比&的小

【答案】BC

【詳解】若開關(guān)接cd端，則若電源電壓為外,理想變壓器加、72的匝數(shù)比為

n2_n_

—=—3=K

n4

用戶電阻為R負(fù)載，輸電線電阻為R導(dǎo)線，由變壓器工作原理和歐姆定律。升壓變壓器次級(jí)電壓

=kU。

降壓變壓器初級(jí)電壓

U3=u?_i?R導(dǎo)線

降壓變壓器次級(jí)電壓

u

33

二%

R負(fù)載

^4_T

「一

h=h

可得輸電功率為

k2曉

「輸”不

+NR負(fù)載

輸電線上損耗的電功率為

p導(dǎo)線=&R導(dǎo)線=導(dǎo)線

R導(dǎo)線+卜2尺負(fù)載

用戶得到的電功率為

P負(fù)載=7:ri,負(fù)載

（R導(dǎo)線+kR負(fù)載）

若開關(guān)接成端，則負(fù)載得到的功率

P負(fù)載=7‘-R負(fù)載

（R導(dǎo)線+R負(fù)載）

輸電線上損耗的電功率為

P導(dǎo)線=~‘R導(dǎo)線

（R導(dǎo)線+R負(fù)載）

◎

將R導(dǎo)線=%=%=20Q,R負(fù)載=臺(tái)。=20。,仁3帶入可知

可得

P負(fù)載＞0負(fù)載

即L2比Li更亮；

P導(dǎo)線（0導(dǎo)線

治上消耗的功率比夫2的大。

故選BCo

金

【針對(duì)練習(xí)9】（2024?廣西南寧?南寧三中校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè)）如圖為某小型發(fā)電站高壓輸電示意圖，變壓器

均為理想變壓器。在輸電線路的起始端接入甲、乙兩個(gè)互感器，兩互感器原、副線圈的匝數(shù)比分別為100：

1和1：10.互感器中，電壓表的示數(shù)為220V,電流表的示數(shù)為4A,輸電線路總電阻尸20。，則下列說法正

確的是（）

A.甲是電流互感器，乙是電壓互感器

B.輸電線路上損耗的功率為32kW

C.用戶得到的電功率為858kW

D.若用戶用電設(shè)備增多，則升壓變壓器輸出電壓S和降壓變壓器輸入電壓S均變大

【答案】B

【詳解】A.由圖示可知，甲并聯(lián)在電路中是電壓互感器，乙串聯(lián)在電路中是電流互感器，故A錯(cuò)誤；

B.由變壓器的變壓比可知

出_"甲1

Uyn甲2

代入數(shù)據(jù)解得

S=22000V

由變壓器的電流比可知

]_n乙2

，An乙1

代入數(shù)據(jù)解得輸電電流

Z=40A

線路上損耗的電功率

P^r=402x20W=32000W=32kW

理想變壓器輸入功率等于輸出功率，發(fā)電機(jī)的輸出功率

P^=W=22000x40W=880000W=880kW

用戶得到的電功率為

P'=「發(fā)電機(jī)一「損=848kW

故C錯(cuò)誤，B正確；

D.用戶使用的用電設(shè)備越多，用戶電流增大，輸電電流變大，輸電導(dǎo)線損失的電壓增大，降壓變壓器輸入

電壓減小，降壓變壓器輸入電壓切變小，故D錯(cuò)誤。

故選B。

【針對(duì)練習(xí)10]（2023?江蘇揚(yáng)州?統(tǒng)考三模）遠(yuǎn)距離輸電的原理圖如圖所示，發(fā)電機(jī)的輸出功率為尸，輸電

線上損失的功率為尸物變壓器均為理想變壓器，下列關(guān)系式正確的是（）

用

戶

升壓變壓器降壓變壓器

A."=也B?/線=為

%九1

cP線=D.P=尸線+U4/4

【答案】D

【詳解】A.根據(jù)電壓與匝數(shù)的關(guān)系有

U]九1

u?n2

故A錯(cuò)誤;

B.輸電線路上損耗的電壓

△u=/線R線

根據(jù)輸電線上電壓的關(guān)系有

△U=-

解得

r—Uzi

線二^T

故B錯(cuò)誤;

C.輸電線上損耗的功率

結(jié)合上述解得

D_（〃2-^3）2

線

故c錯(cuò)誤;

D.發(fā)電機(jī)輸出的功率為

p=U/1=/線=（AU+。3）/線=AUI線+&/線=。線+U4I4

故D正確。

故選D。

為!創(chuàng)新好題?輕松練習(xí)

一、單選題

i.手機(jī)無線充電原理圖如圖所示，該裝置可等效為一個(gè)理想變壓器，送電線圈為原線圈，受電線圈為副線

圈。成間接上220V的正弦交變電流后，受電線圈中產(chǎn)生交變電流。送電線圈的匝數(shù)為劃，受電線圈的匝

數(shù)為"2,且犯：肛=10：1。兩個(gè)線圈中所接電阻的阻值均為凡當(dāng)該裝置給手機(jī)充電時(shí)，手機(jī)兩端的電壓為

1.8V,流過手機(jī)的電流為1A,則下列說法中正確的是（）

A.受電線圈cd兩端的輸出電壓為22V

B.充電時(shí)，兩線圈上所接電阻的阻值R=200。

C.充電時(shí)，與送電線圈相連的電阻火兩端的電壓為20V

D.充電時(shí)，受電線圈cd兩端的輸出電壓為21.8V

【答案】D

【詳解】A.成端輸入電壓為220V,由于送電線圈中的電阻尺分壓，故送電線圈兩端電壓小于220V,則

根據(jù)

Ui

3九2

可知，受電線圈cd兩端的輸出電壓小于22V,故A錯(cuò)誤；

B.設(shè)手機(jī)兩端電壓為由題意可知

U2=U'+I2R

送電線圈的電流為

//當(dāng)，=0.1A

Hl

則送電線圈兩端電壓

Ui=U-hR=220-0AR

根據(jù)

U1兀1

-----

出n2

可得

J?=20Q

故B錯(cuò)誤；

C.充電時(shí)，與送電線圈相連的電阻尺兩端的電壓為

U『LR=2V

故C錯(cuò)誤；

D.充電時(shí)，受電線圈cd兩端的輸出電壓為

仿=。'+/2夫=21.8V

故D正確。

故選D。

2.如圖是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，兩磁極N、S間的磁場(chǎng)可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，A為交流電流表。

線圈繞垂直于磁場(chǎng)的水平軸。。沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從圖示位置開始計(jì)時(shí)，下列選項(xiàng)正確的是（）

A.圖示位置時(shí)，線圈處于中性面，穿過線圈平面的磁通量最大，電流表示數(shù)最大

B.圖示位置時(shí)，線圈處于平行面，穿過線圈平面的磁通量最小，電流表示數(shù)最大

C.從圖示位置旋轉(zhuǎn)90。，線圈處于中性面，穿過線圈平面的磁通量最大，磁通量的變化率最大，電流表

示數(shù)最大

D.從圖示位置開始往逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生正弦式交變電流

【答案】B

【詳解】AB.圖中線圈平面與磁場(chǎng)方向平行，穿過線圈的磁通量最小，磁通量的變化率最大，電流表示數(shù)

最大，故A錯(cuò)誤，B正確；

C.從圖示位置旋轉(zhuǎn)，線圈處于中性面，穿過線圈平面的磁通量最大，磁通量的變化率最小，電流表示數(shù)

最小，故c錯(cuò)誤;

D.從圖示位置開始往逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生余弦式交變電流，故D錯(cuò)誤。

故選Bo

3.如圖甲所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)=0.1m匝數(shù)為N=100匝，電阻可以忽略的正方形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞轉(zhuǎn)軸。。'

以某一角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，。。軸垂直于磁感線，圖示位置線圈平面與磁場(chǎng)平行，在線圈外接一含有理想變壓

器的電路，變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1:2,副線圈接有阻值100。的電阻凡原線圈中電流如圖乙所示,

電流表為理想電表，下列判斷正確的是（）

A.圖示位置，穿過線圈磁通量為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值也為零

B.電流表示數(shù)為魚A

C.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為50zrrad/s

D.勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為

47r

【答案】D

【詳解】A.圖示位置，穿過線圈磁通量為零，磁通量的變化率最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，故A錯(cuò)誤;

B.由圖乙可知電流表示數(shù)最大值為&A,而電流表示數(shù)為有效值，即為

/1=^=1A

故B錯(cuò)誤；

C.交流電周期為

T=2X10-2s

則線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為

27r

0）=—=lOOyrrad/s

故c錯(cuò)誤；

D.根據(jù)

；1_n2_2

與一為】

解得

1

，2=

22

線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為

E=NBS0）

原線圈電壓的有效值為

E

根據(jù)

Ui九11

九22

根據(jù)歐姆定律

U2

解得

V2

B=—rV

4兀

故D正確。

故選Do

4.如圖甲所示。用一臺(tái)發(fā)電機(jī)給滑動(dòng)變阻器R供電，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電流的電動(dòng)勢(shì)如圖乙所示，發(fā)電機(jī)

線圈的總電阻r=10。電壓表為現(xiàn)想交流電壓表，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R=9Q時(shí)，下列說法正確的是（）

A.該發(fā)電機(jī)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為200兀rad/s

B.線圈轉(zhuǎn)至圖甲位置時(shí)，線圈中感應(yīng)電流最大

C.理想電壓表示數(shù)為20V,電阻R的功率為40W

D.如把擊穿電壓為20V的電容器與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)，電容器將被擊穿

【答案】D

【詳解】A.由圖乙可知，該發(fā)電機(jī)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)周期為0.02s,則該發(fā)電機(jī)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為

27r

0)=--=lOOyrrad/s

T

故A錯(cuò)誤；

B.線圈轉(zhuǎn)至圖甲位置時(shí)，磁場(chǎng)與線圈平面垂直，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，線圈中感應(yīng)電流為零，故B錯(cuò)誤;

C.由圖乙可知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為20近V,則有效值為

電流有效值為

/若=----=2A

看R+r

理想電壓表示數(shù)為

U=/有R=18V

電阻R的功率為

P=UI有=36W

故C錯(cuò)誤；

D.如把擊穿電壓為20V的電容器與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)，電容器兩端的電壓最大值為

Um=V2t/=18V2V>20V

則電容器將被擊穿，故D正確。

故選D。

5.2023年9月22至24日，華南日用百貨商品交易會(huì)在廣州隆重舉辦。參展產(chǎn)品中南北美洲的絕大多數(shù)國(guó)

家家用電器的額定電壓是110V,這類用電器不能直接接到我國(guó)220V的電路鼠如圖甲為一臺(tái)南北美洲的

小發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，內(nèi)阻為0.7。的線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的正弦規(guī)律

如圖乙所示。外接電表均為理想交流電表，用電器的電阻恒定為10.3。，則

A.發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的最大值為110位V,線圈的轉(zhuǎn)速n=50r/min

B.電流表的示數(shù)為10A,電壓表的示數(shù)為nov

C.發(fā)電機(jī)的輸出功率為1030W

D.在0.02s時(shí)，穿過線圈的磁通量變化率最大

【答案】C

【詳解】A.由題圖乙可知，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的最大值為

Em=110V2V

電動(dòng)勢(shì)的有效值是

E=H0V

周期為T=0.02s；則轉(zhuǎn)速為

1

n—°0?”s=3000r/min

選項(xiàng)A錯(cuò)誤；

B.電流表的示數(shù)為

P

I=—=

R+r10A

電壓表測(cè)量的是小燈泡兩端的電壓，電壓表示數(shù)為

選項(xiàng)B錯(cuò)誤；

C.發(fā)電機(jī)的輸出功率

P=IU=1030W

選項(xiàng)C正確；

D.在0.02s時(shí)刻，由題圖乙可知此時(shí)的電動(dòng)勢(shì)為零，由電磁感應(yīng)定律知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與磁通量的變化率成

正比，該時(shí)刻穿過線圈的磁通量變化率為零，選