備考2025高考物理“二級結(jié)論”精析與培優(yōu)爭分練講義-16.交變電流含答案

備考2025高考物理“二級結(jié)論”精析與培優(yōu)爭分練講義——16.交變電流含答案16.交流電——備考2025高考物理“二級結(jié)論”精析與培優(yōu)爭分練一、中性面、中性面的垂面位置的特點比較項目中性面中性面的垂面圖示位置線圈平面與磁場垂直線圈平面與磁場平行磁通量Φ最大零磁通量變化率eq\f(ΔΦ,Δt)零最大感應(yīng)電動勢e零最大感應(yīng)電流i零最大電流方向改變不變例題1.（2024·福建漳州·三模）風(fēng)力發(fā)電將成為福建沿海實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要途徑之一。如圖甲，風(fēng)力發(fā)電裝置呈現(xiàn)風(fēng)車外形，風(fēng)吹向葉片驅(qū)動風(fēng)輪機(jī)轉(zhuǎn)動，風(fēng)輪機(jī)帶動內(nèi)部匝數(shù)為N的矩形銅質(zhì)線圈在水平勻強(qiáng)磁場中，以角速度ω繞垂直于磁場的水平轉(zhuǎn)軸順時針勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生交流電，發(fā)電模型簡化為圖乙。已知N匝線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值為。則（

）A．當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖示位置時產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向為B．當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到豎直位置時電流表的示數(shù)為零C．當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖示位置時磁通量的變化率最大D．穿過線圈的最大磁通量為二、交變電流的變化規(guī)律從中性面位置開始計時e＝Emsinωt，i＝Imsinωt，u＝Umsinωt。(2)從與中性面垂直的位置開始計時e＝Emcosωt，i＝Imcosωt，u＝Umcosωt。例題2.（2023·天津和平·二模）如圖為交流發(fā)電機(jī)的示意圖，N、S極間的磁場可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場，矩形線圈ABCD在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸逆時針勻速轉(zhuǎn)動，發(fā)電機(jī)的電動勢隨時間的變化規(guī)律為，電極間接有阻值為的定值電阻，線圈電阻不計，下列說法正確的是（）A．此交流發(fā)電機(jī)的頻率為100HzB．電阻R消耗的功率為40WC．當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到如圖位置時產(chǎn)生的電流方向為ABCDD．當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到如圖位置時磁通量的變化率最大三、正弦式交變電流的有效值與峰值的關(guān)系理論計算表明，正弦式交變電流的有效值I、U與峰值Im、Um之間的關(guān)系為I＝eq\f(Im,\r(2))＝0.707Im，U＝eq\f(Um,\r(2))＝0.707Um。若不是正弦式交變電流，則必須根據(jù)焦耳定律來求解其有效值，且時間取一個周期。幾種典型電流的有效值電流名稱電流圖像有效值正弦式交變電流I＝eq\f(Im,\r(2))正弦半波電流I＝eq\f(Im,2)正弦單向脈沖電流I＝eq\f(Im,\r(2))矩形脈沖電流I＝Imeq\r(\f(t1,T))非對稱性交變電流I＝eq\r(\f(1,2)（Ieq\o\al(2,1)＋I(xiàn)eq\o\al(2,2)）)例題3.如圖所示，匝正方形閉合金屬線圈abcd邊長為，電阻為。線圈處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為的勻強(qiáng)磁場中，繞著與磁場垂直且與線圈共面的軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動，ab邊距軸。則（）A．若從圖示時刻開始計時，則感應(yīng)電動勢的一表達(dá)式：B．感應(yīng)電動勢的有效值為：C．從圖示時刻開始轉(zhuǎn)動的過程中，線圈中流過的電荷量為：D．從圖示時刻開始轉(zhuǎn)動的過程中，線圈產(chǎn)生的焦耳熱為：四、正弦式交變電流“四值”比較及應(yīng)用名稱物理含義重要關(guān)系適用情況瞬時值交變電流某一時刻的值e＝Emsinωti＝Imsinωt分析交變電流在某一時刻的情況最大值最大的瞬時值Em＝NBSωIm＝eq\f(Em,R＋r)確定用電器的耐壓值有效值跟交變電流的熱效應(yīng)等效的恒定電動勢、電壓或電流值E＝eq\f(Em,\r(2))U＝eq\f(Um,\r(2))I＝eq\f(Im,\r(2))(1)計算與電流熱效應(yīng)相關(guān)的量(如功率、熱量)(2)交流電表的測量值(3)電氣設(shè)備標(biāo)注的額定電壓、額定電流(4)保險絲的熔斷電流平均值交變電流圖像中圖線與時間軸所夾“面積”與時間的比值eq\o(E,\s\up6(－))＝neq\f(ΔΦ,Δt)eq\o(I,\s\up6(－))＝eq\f(\o(E,\s\up6(－)),R＋r)計算通過電路橫截面的電荷量q＝eq\o(I,\s\up6(－))Δt＝eq\f(\o(E,\s\up6(－)),R＋r)·Δt＝neq\f(ΔΦ,R＋r)例題4.（2024·四川瀘州·二模）為探究手搖式發(fā)電機(jī)的工作原理，兩同學(xué)來到實驗室設(shè)計了如圖甲、乙所示的兩個實驗裝置，由于兩裝置中僅使用的滑環(huán)有所不同，使得甲裝置產(chǎn)生了直流電（如圖丙），乙裝置產(chǎn)生了交流電（如圖丁）。若兩裝置中線圈以相同角速度在相同勻強(qiáng)磁場中同步進(jìn)行勻速轉(zhuǎn)動。則下列說法中正確的是（

）A．兩裝置在圖示位置所產(chǎn)生的瞬時電流均為零B．兩裝置中所產(chǎn)生的電流變化周期不相同C．在內(nèi)，兩裝置中電阻R產(chǎn)生的焦耳熱不同D．在內(nèi)，兩裝置中通過電阻R的電量相同五、變壓器1.電壓關(guān)系：由于不計原、副線圈的電阻，因此原線圈兩端的電壓U1＝E1，副線圈兩端的電壓U2＝E2，所以eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)。(1)當(dāng)有n2>n1時，U2>U1是升壓變壓器；當(dāng)n2<n1時，U2<U1，是降壓變壓器。(2)當(dāng)有n組線圈時，則有eq\f(U1,n1)＝eq\f(U2,n2)＝eq\f(U3,n3)＝…。2.功率關(guān)系：對于理想變壓器，不考慮能量損失，有P入＝P出。3.電流關(guān)系：(1)當(dāng)只有一個副線圈時，有I1U1＝I2U2，得eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)。(2)當(dāng)有多個副線圈時，有I1U1＝I2U2＋I(xiàn)3U3＋…，得I1n1＝I2n2＋I(xiàn)3n3＋…。4.變壓器的等效電阻例題5.（2024·浙江溫州·二模）如圖所示，矩形線圈abcd放置在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，繞垂直于磁場的中心轉(zhuǎn)軸以300r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動，磁場分布在的右側(cè)，磁感應(yīng)強(qiáng)度。線圈匝數(shù)匝，面積。理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比，定值電阻，C為電容器，電流表A為理想交流電表，不計矩形線圈的電阻，下列說法正確的是（）A．矩形線圈產(chǎn)生的電動勢最大值為B．電流表示數(shù)為5AC．變壓器輸出功率為200WD．增大電容器的電容，電流表示數(shù)增大六、電能輸送1.輸電過程示意圖2.理清三個回路回路1：P1＝U1I1回路2：U2＝ΔU＋U3，P2＝ΔP＋P3＝Ieq\o\al(2,2)R線＋P3，I2＝I3回路3：P4＝U4I4。3.高壓輸電過程的幾個電壓的區(qū)別(1)輸送電壓：輸電線始端電壓，如圖中的U2。(2)用戶電壓：最終用戶得到的電壓，如圖中的U4。(3)損失電壓：輸電線始端電壓與末端電壓的差值，即ΔU＝U2－U3＝I2R線。4.輸電過程的基本關(guān)系(1)功率關(guān)系：P1＝P2，P2＝P線＋P3，P3＝P4。(2)電壓關(guān)系：eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，U2＝U線＋U3，eq\f(U3,U4)＝eq\f(n3,n4)。(3)電流關(guān)系：eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，I2＝I線＝I3，eq\f(I3,I4)＝eq\f(n4,n3)。(4)輸電電流：I線＝eq\f(P2,U2)＝eq\f(P3,U3)＝eq\f(U2－U3,R線)。(5)輸電導(dǎo)線上損耗的電功率：P線＝I線U線＝Ieq\o\al(2,線)R線＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P2,U2)))eq\s\up12(2)R線。例題6.（2024·山東青島·一模）如圖為某小型水電站電能輸送線路示意圖，發(fā)電機(jī)通過升壓變壓器和降壓變壓器向用戶供電。已知發(fā)電機(jī)線圈電阻為r，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢有效值為E。升壓變壓器原副線圈匝數(shù)比為a，降壓變壓器原副線圈匝數(shù)比為b，兩變壓器間輸電線總電阻為，用戶端總電阻為。電流表為理想電表，變壓器為理想變壓器，下列說法正確的是（）A．電流表的示數(shù)B．升壓變壓器原線圈兩端的電壓C．電阻、消耗的功率之比為D．若用戶端負(fù)載增加，電流表示數(shù)變?。ńㄗh用時：60分鐘）一、單選題1．（2024·天津·一模）如圖甲所示，矩形線圈放在有明確邊界的勻強(qiáng)磁場中，線圈的中心軸與磁場邊界重合，從上向下俯視，看到線圈繞軸逆時針勻速轉(zhuǎn)動。從圖示位置開始計時，以abcda方向為電流正方向，則線圈轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的感應(yīng)電流隨時間變化的圖線是圖乙中的（）A． B．C． D．2．（2024·廣東廣州·一模）無線充電技術(shù)已經(jīng)在新能源汽車領(lǐng)域得到應(yīng)用。如圖甲，與蓄電池相連的受電線圈置于地面供電線圈正上方，供電線圈輸入如圖乙的正弦式交變電流，下列說法正確的是（）A．供電線圈中電流的有效值為 B．受電線圈中的電流方向每秒鐘改變50次C．時受電線圈的感應(yīng)電流最小 D．時兩線圈之間的相互作用力最大3．如圖所示，發(fā)電機(jī)矩形線框匝數(shù)為，面積為，線框所處磁場可視為勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，線框從圖示位置開始繞軸以恒定的角速度沿順時針方向轉(zhuǎn)動，線框輸出端接有換向器，通過電刷和外電路連接。定值電阻的阻值均為，兩電阻間接有理想變壓器，原、副線圈的匝數(shù)比為，忽略線框以及導(dǎo)線電阻。下列說法正確的是（）A．安裝了換向器，變壓器副線圈沒有電壓B．轉(zhuǎn)動一圈過程，通過的電量為C．圖示位置線框產(chǎn)生的電動勢最大D．發(fā)電機(jī)的輸出功率為4．（2024·北京石景山·一模）如圖所示，一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為100：1，其原線圈兩端接入正弦式交變電壓u，u=311sin100πtV，副線圈通過交流電流表與變阻器R相連。若不考慮交流電壓表和交流電流表內(nèi)阻的影響，則下列說法正確的是（）A．交流電壓表的示數(shù)為3.11VB．滑動變阻器的滑片向下滑動，交流電壓表的示數(shù)減小C．滑動變阻器的滑片向下滑動，交流電流表的示數(shù)增大D．滑動變阻器的滑片向下滑動，變壓器的輸入功率減小5．（2024·安徽池州·二模）池州市東至縣緊鄰鄱陽湖風(fēng)廊道，是安徽省風(fēng)能資源最豐富地區(qū)之一。圖甲是東至縣紅旗嶺風(fēng)電場，山巔聳立的風(fēng)電機(jī)組與藍(lán)天白云相映成景，美如畫卷。圖乙為風(fēng)力發(fā)電的簡易模型，在風(fēng)力作用下，風(fēng)葉帶動與桿固連的永磁體轉(zhuǎn)動，磁體下方的線圈與電壓傳感器相連。在某一風(fēng)速時，電壓傳感器顯示如圖丙所示正弦規(guī)律變化，則（

）A．永磁體的轉(zhuǎn)速為10r/sB．線圈兩端電壓的有效值為C．交流電壓的表達(dá)式為D．若將該交流電直接加在擊穿電壓為9V的電容器上，電容器不會被擊穿6．（2024·廣東·一模）如圖為高鐵供電流程的簡化圖，牽引變電所的理想變壓器將電壓為的高壓電進(jìn)行降壓；動力車廂內(nèi)的理想變壓器再把電壓降至，為動力系統(tǒng)供電，此時動力系統(tǒng)的電流為，發(fā)電廠的輸出電流為；若變壓器的匝數(shù)，則下列關(guān)系式正確的是（）A． B．C． D．二、多選題7．某興趣小組自制一小型發(fā)電機(jī)，使線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸轉(zhuǎn)動，穿過線圈的磁通量Ф隨時間t按正弦規(guī)律變化的圖像如圖所示，線圈產(chǎn)生的電動勢的最大值，將發(fā)電機(jī)的輸出電壓加在理想變壓器的原線圈兩端，如圖所示，理想變壓器原副線圈匝數(shù)比為2：1，保險絲的電阻為1Ω，熔斷電流為2A，電表均為理想電表。下列說法正確的是（）A．在時，磁場方向與線圈平面平行B．在時，線圈中的磁通量變化率為最大C．為了安全，滑動變阻器接入電路的最小阻值為4ΩD．將滑動變阻器滑片向下移動，電壓表V的示數(shù)增大8．如圖所示是一臺發(fā)電機(jī)的模型圖，面積為的正方形線圈從中性面開始以角速度繞軸勻速轉(zhuǎn)動，線圈共100匝，總電阻為。線圈所在勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，外電路中理想二極管與電阻串聯(lián)，，電流表為理想電表。則下列說法正確的是（）A．電流表的示數(shù)為B．在一個周期內(nèi)，電阻上產(chǎn)生的熱量為0.4J。C．單匝線圈的邊受到的安培力最大值為D．在一個周期內(nèi)，外力對發(fā)電機(jī)做的功為0.5J。9．（2024·安徽·二模）近幾年來，中國在變壓器制造領(lǐng)域已達(dá)到世界領(lǐng)先水平。如圖所示為發(fā)電機(jī)和變壓器的簡化圖，其中發(fā)電機(jī)的矩形線圈長為2L、寬為L，匝數(shù)為N，電阻不計，放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中。理想變壓器的原、副線圖匝數(shù)分別為和，兩個副線圈分別接有電阻和。當(dāng)線圈繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動時，通過電阻的電流為I，下列說法正確的是（

）A．原線圈電壓為B．通過電阻的電流為C．通過原線圈的電流為D．矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動的角速度為10．（2024·河南·二模）如圖所示，理想變壓器原線圈接電壓的交流電，原副線圈的匝數(shù)比，副線圈上接一定值電阻R0與電動機(jī)，電動機(jī)的內(nèi)阻RM=1Ω，定值電阻R0=2Ω。下列說法正確的是（）A．電動機(jī)消耗的最大功率為4.5WB．原線圈上電流為3A時，電動機(jī)消耗功率最大C．若把電動機(jī)換成滑動變阻器（0~5Ω），滑動變阻器消耗的最大功率也為4.5WD．若把電動機(jī)換成滑動變阻器（0~5Ω），當(dāng)R0與滑動變阻器阻值相等時，R0的功率最大11．（2024·遼寧撫順·三模）如圖所示在空間直角坐標(biāo)系中有一等腰直角三角形線框，其中一條直角邊與z軸重合，另一條直角邊在xOy平面內(nèi)，線框總電阻為r，直角邊長為l，當(dāng)線框在外力作用下繞著z軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動時，線框上的P點先后經(jīng)過x軸和y軸，整個裝置處于沿y軸方向的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，則下列判斷正確的是（??）A．當(dāng)線框經(jīng)過y軸時，P、Q兩點電勢差為B．當(dāng)線框經(jīng)過x軸時，OP兩點間的電勢差C．線框由x軸位置轉(zhuǎn)到y(tǒng)軸位置的過程中，通過線框截面的電量為D．線框在轉(zhuǎn)動一圈的過程中外力做功為12．（2024·河南·一模）圖甲所示的裝置是斯特林發(fā)電機(jī)，其工作原理圖可以簡化為圖乙．已知矩形導(dǎo)線框的匝數(shù)為100匝，面積為，處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為的勻強(qiáng)磁場中，矩形導(dǎo)線框以10rad/s的角速度繞垂直磁場方向的軸勻速轉(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，圖示時刻線框平面與磁感線垂直并以此時刻為計時起點，理想電流表示數(shù)為0.5A，副線圈串聯(lián)了電阻可忽略的熔斷器、定值電阻，滑動變阻器R和理想電流表，電路處于正常工作狀態(tài)．不計矩形導(dǎo)線框電阻，下列說法正確的是（

）A．原線圈兩端電壓的瞬時值表達(dá)式為B．熔斷器的熔斷電流應(yīng)該不小于5AC．滑動變阻器的滑片向d端滑動的過程中，電流表示數(shù)減小D．線框從圖示位置開始轉(zhuǎn)過的過程中，產(chǎn)生的平均電動勢為16.交流電——備考2025高考物理“二級結(jié)論”精析與培優(yōu)爭分練一、中性面、中性面的垂面位置的特點比較項目中性面中性面的垂面圖示位置線圈平面與磁場垂直線圈平面與磁場平行磁通量Φ最大零磁通量變化率eq\f(ΔΦ,Δt)零最大感應(yīng)電動勢e零最大感應(yīng)電流i零最大電流方向改變不變例題1.（2024·福建漳州·三模）風(fēng)力發(fā)電將成為福建沿海實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要途徑之一。如圖甲，風(fēng)力發(fā)電裝置呈現(xiàn)風(fēng)車外形，風(fēng)吹向葉片驅(qū)動風(fēng)輪機(jī)轉(zhuǎn)動，風(fēng)輪機(jī)帶動內(nèi)部匝數(shù)為N的矩形銅質(zhì)線圈在水平勻強(qiáng)磁場中，以角速度ω繞垂直于磁場的水平轉(zhuǎn)軸順時針勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生交流電，發(fā)電模型簡化為圖乙。已知N匝線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值為。則（

）A．當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖示位置時產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向為B．當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到豎直位置時電流表的示數(shù)為零C．當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖示位置時磁通量的變化率最大D．穿過線圈的最大磁通量為【答案】C【解析】A．當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到題圖示位置時，根據(jù)右手定則判斷知產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向為，A錯誤；B．當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到豎直位置時，感應(yīng)電流的瞬時值為零，但電流表測量的是有效值，示數(shù)不為零，B錯誤；C．當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到題圖示位置時，線圈與中性面垂直，感應(yīng)電動勢最大，磁通量的變化率最大，C正確；D．由得，穿過線圈的最大磁通量為D錯誤。故選D。二、交變電流的變化規(guī)律從中性面位置開始計時e＝Emsinωt，i＝Imsinωt，u＝Umsinωt。(2)從與中性面垂直的位置開始計時e＝Emcosωt，i＝Imcosωt，u＝Umcosωt。例題2.（2023·天津和平·二模）如圖為交流發(fā)電機(jī)的示意圖，N、S極間的磁場可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場，矩形線圈ABCD在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸逆時針勻速轉(zhuǎn)動，發(fā)電機(jī)的電動勢隨時間的變化規(guī)律為，電極間接有阻值為的定值電阻，線圈電阻不計，下列說法正確的是（）A．此交流發(fā)電機(jī)的頻率為100HzB．電阻R消耗的功率為40WC．當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到如圖位置時產(chǎn)生的電流方向為ABCDD．當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到如圖位置時磁通量的變化率最大【答案】D【解析】A．根據(jù)題意可知此交流電的頻率為故A錯誤；B．此發(fā)電機(jī)電動勢的有效值為線圈電阻不計則電阻R消耗的功率為故B錯誤；C．由右手定則可知，當(dāng)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(dāng)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。三、正弦式交變電流的有效值與峰值的關(guān)系理論計算表明，正弦式交變電流的有效值I、U與峰值Im、Um之間的關(guān)系為I＝eq\f(Im,\r(2))＝0.707Im，U＝eq\f(Um,\r(2))＝0.707Um。若不是正弦式交變電流，則必須根據(jù)焦耳定律來求解其有效值，且時間取一個周期。幾種典型電流的有效值電流名稱電流圖像有效值正弦式交變電流I＝eq\f(Im,\r(2))正弦半波電流I＝eq\f(Im,2)正弦單向脈沖電流I＝eq\f(Im,\r(2))矩形脈沖電流I＝Imeq\r(\f(t1,T))非對稱性交變電流I＝eq\r(\f(1,2)（Ieq\o\al(2,1)＋I(xiàn)eq\o\al(2,2)）)例題3.如圖所示，匝正方形閉合金屬線圈abcd邊長為，電阻為。線圈處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為的勻強(qiáng)磁場中，繞著與磁場垂直且與線圈共面的軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動，ab邊距軸。則（）A．若從圖示時刻開始計時，則感應(yīng)電動勢的一表達(dá)式：B．感應(yīng)電動勢的有效值為：C．從圖示時刻開始轉(zhuǎn)動的過程中，線圈中流過的電荷量為：D．從圖示時刻開始轉(zhuǎn)動的過程中，線圈產(chǎn)生的焦耳熱為：【答案】C【解析】AB．感應(yīng)電動勢的最大值為解得有效值為由圖可知，此時線圈平面與磁場方向平行，開始計時e的瞬時值表達(dá)式為故A、B錯誤；C．從圖示時刻開始轉(zhuǎn)動的過程中，平均感應(yīng)電動勢為平均感應(yīng)電流通過電阻R的電荷量為聯(lián)立解得故C正確；D．電流的有效值為從圖示時刻開始轉(zhuǎn)動所用時間為從圖示時刻開始轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的焦耳熱為解得故D錯誤。故選C。四、正弦式交變電流“四值”比較及應(yīng)用名稱物理含義重要關(guān)系適用情況瞬時值交變電流某一時刻的值e＝Emsinωti＝Imsinωt分析交變電流在某一時刻的情況最大值最大的瞬時值Em＝NBSωIm＝eq\f(Em,R＋r)確定用電器的耐壓值有效值跟交變電流的熱效應(yīng)等效的恒定電動勢、電壓或電流值E＝eq\f(Em,\r(2))U＝eq\f(Um,\r(2))I＝eq\f(Im,\r(2))(1)計算與電流熱效應(yīng)相關(guān)的量(如功率、熱量)(2)交流電表的測量值(3)電氣設(shè)備標(biāo)注的額定電壓、額定電流(4)保險絲的熔斷電流平均值交變電流圖像中圖線與時間軸所夾“面積”與時間的比值eq\o(E,\s\up6(－))＝neq\f(ΔΦ,Δt)eq\o(I,\s\up6(－))＝eq\f(\o(E,\s\up6(－)),R＋r)計算通過電路橫截面的電荷量q＝eq\o(I,\s\up6(－))Δt＝eq\f(\o(E,\s\up6(－)),R＋r)·Δt＝neq\f(ΔΦ,R＋r)例題4.（2024·四川瀘州·二模）為探究手搖式發(fā)電機(jī)的工作原理，兩同學(xué)來到實驗室設(shè)計了如圖甲、乙所示的兩個實驗裝置，由于兩裝置中僅使用的滑環(huán)有所不同，使得甲裝置產(chǎn)生了直流電（如圖丙），乙裝置產(chǎn)生了交流電（如圖?。?。若兩裝置中線圈以相同角速度在相同勻強(qiáng)磁場中同步進(jìn)行勻速轉(zhuǎn)動。則下列說法中正確的是（

）A．兩裝置在圖示位置所產(chǎn)生的瞬時電流均為零B．兩裝置中所產(chǎn)生的電流變化周期不相同C．在內(nèi)，兩裝置中電阻R產(chǎn)生的焦耳熱不同D．在內(nèi)，兩裝置中通過電阻R的電量相同【答案】B【解析】A．由圖甲、乙可知線圈初始時刻處于與中性面垂直的平面，則兩裝置在圖示位置所產(chǎn)生的瞬時電流達(dá)到最大值，故A錯誤；B．由圖丙、丁可知，甲裝置所產(chǎn)生的電流變化周期為乙裝置所產(chǎn)生的電流變化周期為故兩裝置中所產(chǎn)生的電流變化周期不相同，故B正確；C．在內(nèi)，兩裝置中電阻R產(chǎn)生的焦耳熱相同，均為故C錯誤；D．根據(jù)由于在內(nèi)，兩裝置中的磁通量的變化量不同，故在內(nèi)，兩裝置中通過電阻R的電量不同。故D錯誤。故選B。五、變壓器1.電壓關(guān)系：由于不計原、副線圈的電阻，因此原線圈兩端的電壓U1＝E1，副線圈兩端的電壓U2＝E2，所以eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)。(1)當(dāng)有n2>n1時，U2>U1是升壓變壓器；當(dāng)n2<n1時，U2<U1，是降壓變壓器。(2)當(dāng)有n組線圈時，則有eq\f(U1,n1)＝eq\f(U2,n2)＝eq\f(U3,n3)＝…。2.功率關(guān)系：對于理想變壓器，不考慮能量損失，有P入＝P出。3.電流關(guān)系：(1)當(dāng)只有一個副線圈時，有I1U1＝I2U2，得eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)。(2)當(dāng)有多個副線圈時，有I1U1＝I2U2＋I(xiàn)3U3＋…，得I1n1＝I2n2＋I(xiàn)3n3＋…。4.變壓器的等效電阻例題5.（2024·浙江溫州·二模）如圖所示，矩形線圈abcd放置在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，繞垂直于磁場的中心轉(zhuǎn)軸以300r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動，磁場分布在的右側(cè)，磁感應(yīng)強(qiáng)度。線圈匝數(shù)匝，面積。理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比，定值電阻，C為電容器，電流表A為理想交流電表，不計矩形線圈的電阻，下列說法正確的是（）A．矩形線圈產(chǎn)生的電動勢最大值為B．電流表示數(shù)為5AC．變壓器輸出功率為200WD．增大電容器的電容，電流表示數(shù)增大【答案】D【解析】A．由于磁場分布在的右側(cè)，則矩形線圈產(chǎn)生的電動勢最大值為故A錯誤；B．根據(jù)電壓匝數(shù)關(guān)系式有結(jié)合上述，兩端電壓的有效值為則定值電阻中的電流為由于則定值電阻與電容器串聯(lián)，所在支路除了對電流有阻礙作用外，電容器對電流也有阻礙作用，即所在支路對電流的總的阻礙效果作用大于定值電阻所在支路對電流的阻礙效果，即電流表示數(shù)小于5A，故B錯誤；C．定值電阻消耗的功率結(jié)合上述，電流表示數(shù)小于5A，一定，則所在支路消耗功率小于定值電阻所在支路消耗功率100W，可知，變壓器輸出功率小于200W，故C錯誤；D．交變電流頻率不變，電容對交流電也有阻礙效果，這種阻礙效果嗷容抗，其大小為，增大電容器的電容，電容對交流電的阻礙效果減弱，則通過定值電阻所在支路電流增大，即電流表示數(shù)增大，故D正確。故選D。六、電能輸送1.輸電過程示意圖2.理清三個回路回路1：P1＝U1I1回路2：U2＝ΔU＋U3，P2＝ΔP＋P3＝Ieq\o\al(2,2)R線＋P3，I2＝I3回路3：P4＝U4I4。3.高壓輸電過程的幾個電壓的區(qū)別(1)輸送電壓：輸電線始端電壓，如圖中的U2。(2)用戶電壓：最終用戶得到的電壓，如圖中的U4。(3)損失電壓：輸電線始端電壓與末端電壓的差值，即ΔU＝U2－U3＝I2R線。4.輸電過程的基本關(guān)系(1)功率關(guān)系：P1＝P2，P2＝P線＋P3，P3＝P4。(2)電壓關(guān)系：eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，U2＝U線＋U3，eq\f(U3,U4)＝eq\f(n3,n4)。(3)電流關(guān)系：eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，I2＝I線＝I3，eq\f(I3,I4)＝eq\f(n4,n3)。(4)輸電電流：I線＝eq\f(P2,U2)＝eq\f(P3,U3)＝eq\f(U2－U3,R線)。(5)輸電導(dǎo)線上損耗的電功率：P線＝I線U線＝Ieq\o\al(2,線)R線＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P2,U2)))eq\s\up12(2)R線。例題6.（2024·山東青島·一模）如圖為某小型水電站電能輸送線路示意圖，發(fā)電機(jī)通過升壓變壓器和降壓變壓器向用戶供電。已知發(fā)電機(jī)線圈電阻為r，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢有效值為E。升壓變壓器原副線圈匝數(shù)比為a，降壓變壓器原副線圈匝數(shù)比為b，兩變壓器間輸電線總電阻為，用戶端總電阻為。電流表為理想電表，變壓器為理想變壓器，下列說法正確的是（）A．電流表的示數(shù)B．升壓變壓器原線圈兩端的電壓C．電阻、消耗的功率之比為D．若用戶端負(fù)載增加，電流表示數(shù)變小【答案】B【解析】A．降壓變壓器等效電阻為升壓變壓器等效電阻為電流表的示數(shù)故A錯誤；B．升壓變壓器原線圈兩端的電壓故B正確；C．根據(jù)電阻、消耗的功率之比為故C錯誤；D．若用戶端負(fù)載增加，用戶端總電阻為減小，電流表示數(shù)變大，故D錯誤。故選B。（建議用時：60分鐘）一、單選題1．（2024·天津·一模）如圖甲所示，矩形線圈放在有明確邊界的勻強(qiáng)磁場中，線圈的中心軸與磁場邊界重合，從上向下俯視，看到線圈繞軸逆時針勻速轉(zhuǎn)動。從圖示位置開始計時，以abcda方向為電流正方向，則線圈轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的感應(yīng)電流隨時間變化的圖線是圖乙中的（）A． B．C． D．【答案】D【解析】設(shè)線圈轉(zhuǎn)動的角速度為，，，則從圖示位置轉(zhuǎn)過的過程中，感應(yīng)電動勢即感應(yīng)電動勢與時間成正弦函數(shù)關(guān)系，則感應(yīng)電流也與時間成正弦函數(shù)關(guān)系；根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的方向為即與規(guī)定的正方向相反。轉(zhuǎn)過后，ab邊離開了磁場，同時cd邊進(jìn)入了磁場，由于兩邊的線速度大小相等、方向相反，則cd邊進(jìn)入磁場時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小等于ab邊離開磁場時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小、且感應(yīng)電流的方向相反，所以感應(yīng)電流是連續(xù)的。當(dāng)cd邊轉(zhuǎn)動到最左端時，感應(yīng)電流減小到零；繼續(xù)轉(zhuǎn)動時，磁通量將減小，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流的方向?qū)⒆兓癁榧磁c規(guī)定的正方向相同。故選D。2．（2024·廣東廣州·一模）無線充電技術(shù)已經(jīng)在新能源汽車領(lǐng)域得到應(yīng)用。如圖甲，與蓄電池相連的受電線圈置于地面供電線圈正上方，供電線圈輸入如圖乙的正弦式交變電流，下列說法正確的是（）A．供電線圈中電流的有效值為 B．受電線圈中的電流方向每秒鐘改變50次C．時受電線圈的感應(yīng)電流最小 D．時兩線圈之間的相互作用力最大【答案】C【解析】A．根據(jù)如圖乙可知供電線圈中電流的最大值為得有效值為故A錯誤；B．根據(jù)如圖乙可知周期為得頻率為由于交流電流一個周期電流方向改變2次，而受電線圈中的周期和頻率與供電線圈周期和頻率是相同的，得受電線圈中的電流方向每秒鐘改變方向次數(shù)為次故B錯誤；CD．由如圖乙可知時，可知供電線圈電流達(dá)到最大值，其變化率最小為零，由楞次定律可知受電線圈中的電流最小為零，兩線圈這時的相互作用力最小為零，故C正確，D錯誤。故選C。3．如圖所示，發(fā)電機(jī)矩形線框匝數(shù)為，面積為，線框所處磁場可視為勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，線框從圖示位置開始繞軸以恒定的角速度沿順時針方向轉(zhuǎn)動，線框輸出端接有換向器，通過電刷和外電路連接。定值電阻的阻值均為，兩電阻間接有理想變壓器，原、副線圈的匝數(shù)比為，忽略線框以及導(dǎo)線電阻。下列說法正確的是（）A．安裝了換向器，變壓器副線圈沒有電壓B．轉(zhuǎn)動一圈過程，通過的電量為C．圖示位置線框產(chǎn)生的電動勢最大D．發(fā)電機(jī)的輸出功率為【答案】D【解析】A．變壓器中只要有電流的變化就能實現(xiàn)變壓，即變壓器副線圈有電壓，故A錯誤；B．原、副線圈的匝數(shù)比為，設(shè)原線圈電壓為，則副線圈電壓為，副線圈中的電流為則原線圈的電流為流過的電流為可知，原線圈的等效電阻為，則總電阻則轉(zhuǎn)動一圈過程，通過線框的電荷量為則轉(zhuǎn)動一圈過程，通過的電量為故B錯誤；C．圖示位置，線圈平面與磁場垂直，磁通量最大，線框產(chǎn)生的電動勢最小，故C錯誤；D．線圈轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值為則有效值為則的功率為副線圈電壓為，則原線圈的功率等于副線圈的功率為則發(fā)電機(jī)的輸出功率為故D正確。故選D。4．（2024·北京石景山·一模）如圖所示，一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為100：1，其原線圈兩端接入正弦式交變電壓u，u=311sin100πtV，副線圈通過交流電流表與變阻器R相連。若不考慮交流電壓表和交流電流表內(nèi)阻的影響，則下列說法正確的是（）A．交流電壓表的示數(shù)為3.11VB．滑動變阻器的滑片向下滑動，交流電壓表的示數(shù)減小C．滑動變阻器的滑片向下滑動，交流電流表的示數(shù)增大D．滑動變阻器的滑片向下滑動，變壓器的輸入功率減小【答案】C【解析】A．交流電的電壓有效值為根據(jù)可得因此故A錯誤；B．由于原線圈的電壓保持不變，匝數(shù)比不變，無論滑動變阻器阻值如何變化，副線圈兩端的電壓也保持不變，故B錯誤；C．當(dāng)滑動變阻器的滑片向下滑動時，滑動變阻器接入電路的阻值減小，由于副線圈兩端的電壓不變，因此副線圈電流增大，電流表的示數(shù)增大，故C正確；D．根據(jù)結(jié)合C選項分析可知當(dāng)滑動變阻器的滑片向下滑動時，滑動變阻器消耗的功率增大，因此變壓器的輸入功率增大，故D錯誤。故選C。5．（2024·安徽池州·二模）池州市東至縣緊鄰鄱陽湖風(fēng)廊道，是安徽省風(fēng)能資源最豐富地區(qū)之一。圖甲是東至縣紅旗嶺風(fēng)電場，山巔聳立的風(fēng)電機(jī)組與藍(lán)天白云相映成景，美如畫卷。圖乙為風(fēng)力發(fā)電的簡易模型，在風(fēng)力作用下，風(fēng)葉帶動與桿固連的永磁體轉(zhuǎn)動，磁體下方的線圈與電壓傳感器相連。在某一風(fēng)速時，電壓傳感器顯示如圖丙所示正弦規(guī)律變化，則（

）A．永磁體的轉(zhuǎn)速為10r/sB．線圈兩端電壓的有效值為C．交流電壓的表達(dá)式為D．若將該交流電直接加在擊穿電壓為9V的電容器上，電容器不會被擊穿【答案】B【解析】A．根據(jù)圖丙可知，電流的周期為則可知磁體的轉(zhuǎn)速為故A錯誤；B．通過丙圖可知電壓的最大值為，則有效值故B正確；C．根據(jù)周期與角速度之間的關(guān)系可得則電壓的表達(dá)式為故C錯誤；D．電容器是否擊穿應(yīng)參考交流電的最大值，而交流電的最大值大于電容器的擊穿電壓，因此將該交流電直接加在擊穿電壓為9V的電容器上，電容器會被擊穿，故D錯誤。故選B。6．（2024·廣東·一模）如圖為高鐵供電流程的簡化圖，牽引變電所的理想變壓器將電壓為的高壓電進(jìn)行降壓；動力車廂內(nèi)的理想變壓器再把電壓降至，為動力系統(tǒng)供電，此時動力系統(tǒng)的電流為，發(fā)電廠的輸出電流為；若變壓器的匝數(shù)，則下列關(guān)系式正確的是（）A． B．C． D．【答案】D【解析】AB．由變壓器的原副線圈的電壓關(guān)系可知其中可得選項AB錯誤；CD．由變壓器的原副線圈的電流關(guān)系可知其中可得選項C錯誤，D正確。故選D。二、多選題7．某興趣小組自制一小型發(fā)電機(jī)，使線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸轉(zhuǎn)動，穿過線圈的磁通量Ф隨時間t按正弦規(guī)律變化的圖像如圖所示，線圈產(chǎn)生的電動勢的最大值，將發(fā)電機(jī)的輸出電壓加在理想變壓器的原線圈兩端，如圖所示，理想變壓器原副線圈匝數(shù)比為2：1，保險絲的電阻為1Ω，熔斷電流為2A，電表均為理想電表。下列說法正確的是（）A．在時，磁場方向與線圈平面平行B．在時，線圈中的磁通量變化率為最大C．為了安全，滑動變阻器接入電路的最小阻值為4ΩD．將滑動變阻器滑片向下移動，電壓表V的示數(shù)增大【答案】BC【解析】A．由交流電的變化規(guī)律可知，當(dāng)線圈平面與磁感線的方向垂直時，穿過線圈的磁通量最大，所以在時，磁場方向與線圈平面垂直，A錯誤；B．由交流電的變化規(guī)律可知，當(dāng)線圈與磁感線的方向平行時，即時，線圈中的磁通量變化率為最大，B正確；C．原線圈電壓的有效值為根據(jù)變壓器原副線圈電壓與線圈匝數(shù)的關(guān)系有解得保險絲的電阻為1Ω，熔斷電流為2A，為了安全，滑動變阻器接入電路的最小電阻為C正確；D．電壓表V測的是副線圈的電壓，改變滑動變阻器電阻，副線圈電壓不變，D錯誤；故選BC。8．如圖所示是一臺發(fā)電機(jī)的模型圖，面積為的正方形線圈從中性面開始以角速度繞軸勻速轉(zhuǎn)動，線圈共100匝，總電阻為。線圈所在勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，外電路中理想二極管與電阻串聯(lián)，，電流表為理想電表。則下列說法正確的是（）A．電流表的示數(shù)為B．在一個周期內(nèi)，電阻上產(chǎn)生的熱量為0.4J。C．單匝線圈的邊受到的安培力最大值為D．在一個周期內(nèi)，外力對發(fā)電機(jī)做的功為0.5J?！敬鸢浮緽D【解析】A．該線圈產(chǎn)生的電動勢的最大值則產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的有效值則電流極管的由于二單向?qū)щ娦?，結(jié)合有效值的定義得解得電流表的示數(shù)故A錯誤；B．電流的周期為在一個周期內(nèi)，電阻上產(chǎn)生的熱量故B正確；C．線圈中的最大電流的長度為，則單匝線圈的最大安培力故C錯誤；D．一個周期內(nèi)電路中產(chǎn)生的熱量由能量守恒定律可知在一個周期內(nèi)，外力對發(fā)電機(jī)做的功為，故D正確。故選BD。9．（2024·安徽·二模）近幾年來，中國在變壓器制造領(lǐng)域已達(dá)到世界領(lǐng)先水平。如圖所示為發(fā)電機(jī)和變壓器的簡化圖，其中發(fā)電機(jī)的矩形線圈長為2L、寬為L，匝數(shù)為N，電阻不計，放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中。理想變壓器的原、副線圖匝數(shù)分別為和，兩個副線圈分別接有電阻和。當(dāng)線圈繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動時，通過電阻的電流為I，下列說法正確的是（

）A．原線圈電壓為B．通過電阻的電流為C．通過原線圈的電流為D．矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動的角速度為【答案】BC【解析】AB．根據(jù)理想變壓器電壓與匝數(shù)比關(guān)系可得，可得同理，聯(lián)立可得故A錯誤，B正確；C．根據(jù)理想變壓器的輸入功率等于輸