2025年高考物理一輪復習之交變電流

第1頁（共1頁）2025年高考物理一輪復習之交變電流一．選擇題（共10小題）1．如圖所示，理想變壓器原線圈與定值電阻R0＝7.5Ω串聯(lián)后接在電壓U0＝48V的交流電源上，副線圈接理想電壓表、電流表和滑動變阻器R，R的最大阻值為100Ω，原、副線圈匝數比為1：2?，F將滑動變阻器R的滑片P向下滑動，下列說法正確的是（）A．電壓表示數變大 B．電源的輸出功率變小 C．當滑動變阻器的滑片P位于中點時，電流表的示數為2.4A D．改變滑片P的位置，R獲得的最大功率為76.8W2．圖甲中理想變壓器原、副線圈的匝數比為3：1，電源兩端輸入電壓U隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示，電阻R1、R2和R3的阻值分別為5Ω、2Ω和3Ω，電流表為理想交流電表，現將開關S斷開，下列說法正確的是（）A．輸入電壓U的有效值為102B．電流表的示數為0.2A C．若將開關S閉合，副線圈兩端電壓變化量與電流變化量的絕對值之比變大 D．若將開關S閉合，電流表的示數變小3．如圖甲所示為理想變壓器，其原、副線圈匝數比為6：1，電壓表和電流表均為理想交流電表，Rt為NTC型熱敏電阻，其阻值隨溫度升高而減小，R為定值電阻。若變壓器的輸入電壓隨時間變化的關系如圖乙所示，則下列說法正確的是（）A．電壓表示數為62VB．變壓器原，副線圈的功率之比為6：1 C．變壓器原、副線圈中的電流之比為6：1 D．Rt溫度降低時，電壓表的示數不變、電流表的示數變小4．如圖為某電吹風的設計電路圖，a、b、c、d為四個固定觸點，可動的扇形金屬觸片P可同時接觸兩個觸點。觸片P處于不同位置時，電吹風可處于停機、吹熱風和吹冷風三種工作狀態(tài)，理想變壓器原、副線圈的匝數分別記為n1和n2。下列說法中正確的是（）熱風時輸入功率500W冷風時輸入功率60W小風扇額定電壓60V正常工作時小風扇輸出功率48WA．觸片P位于ab時，電吹風屬于吹冷風狀態(tài) B．理想變壓器原、副線圈的匝數比n1：n2＝11：3 C．小風扇工作時的電流為2A D．電熱絲的電阻為100Ω5．如圖乙所示為某小型發(fā)電站高壓輸電示意圖，圖甲為升壓變壓器輸入電壓隨時間變化的圖像。在輸電線路起始端接入I、Ⅱ兩個互感器，兩互感器原副線圈的匝數比分別為484：1和1：100，電壓表的示數為100V，電流表的示數為1A，兩電表圖中未標出，輸電線路總電阻r＝10Ω。用戶端電壓為220V，所有變壓器及互感器均視為理想變壓器。下列說法正確的是（）A．互感器1是電流互感器，互感器Ⅱ是電壓互感器 B．降壓變壓器的匝數比220：1 C．輸電線上損耗的功率1×105W D．當用戶使用的用電設備增多時，電壓表的示數變大6．如圖所示，一個小型交流發(fā)電機輸出端連接原、副線圈匝數比n1：n2＝1：2的理想變壓器，變壓器副線圈上接有R＝20Ω的電阻。已知交流發(fā)電機內勻強磁場的磁感應強度大小為B＝0.2T，發(fā)電機線圈匝數N＝10匝，面積S＝0.2m2，轉動角速度ω＝25rad/s，內阻不計。當發(fā)電機正常工作時，下列說法正確的是（）A．圖示位置磁通量最大，磁通量的變化率最小 B．以圖示位置為t＝0時刻，線圈中感應電動勢的表達式為e＝10sin25t（V） C．電阻R兩端的電壓為102D．電阻R消耗的電功率為20W7．如圖為某燃氣灶點火裝置的原理圖。直流電經轉換器輸出u＝5sin100πt（V）的交流電，經原、副線圈匝數分別為n1和n2的變壓器升壓至峰值大于10kV，就會在打火針和金屬板間引發(fā)電火花，實現點火。下列正確的是（）A．n2B．n1C．用電壓表測原線圈兩端電壓，示數為5V D．副線圈輸出交流電壓的頻率是100Hz8．如圖甲所示，一電阻不計的單匝線圈處于變化的磁場中，圖乙是穿過線圈磁通量Φ隨時間t按正弦變化的圖象（規(guī)定磁感應強度垂直紙面向里時為Φ正）。線圈右邊與理想變壓器的原線圈連接，已知理想變壓器原、副線圈的匝數比n1：n2＝20：1，電阻R1＝20Ω、R2＝10Ω，D為理想二極管，取π2＝10，下列說法正確的是（）A．t＝0.01s時，圓形線圈中電流為零 B．t＝0.005s時，圓形線圈中有最大電流 C．0﹣0.005s內，流過R1的電荷量可能為0.005C D．原線圈的輸入功率為75W9．如圖甲所示為汽車的傳統(tǒng)點火裝置，稱之為蓄電池點火系統(tǒng)。此裝置的核心部件是一個變壓器，該變壓器的原線圈通過開關連接到12V的蓄電池上，副線圈連接到火花塞的兩端。在開關閉合或斷開的瞬間，將會在副線圈中產生脈沖高電壓形成電火花，點燃可燃混合氣體。圖乙和圖丙分別是原線圈、副線圈電壓隨時間變化的圖像，則下列說法正確的是（）A．原線圈的匝數比副線圈的匝數多 B．t2至t3間穿過副線圈的磁通量為零 C．開關斷開與閉合瞬間副線圈產生的感應電動勢方向相同 D．開關斷開時比開關閉合時，更容易點燃混合氣體10．在特、超高壓變電設備中，變壓器占有重要地位。某理想變壓器的簡化模型如圖所示，原線圈的回路中，理想交流電流表的示數為I，理想交流電壓表的示數為U，副線圈的負載阻值為R，則電源電壓的有效值為（）A．IR B．U2C．l2D．因為原、副線圈的匝數比未知，所以不能求出電源電壓的有效值二．多選題（共4小題）（多選）11．如圖所示，矩形線框的匝數為N＝100，面積為S＝0.02m2，線框所處磁場可視為勻強磁場，磁感應強度大小為B＝1T。線框從圖示位置開始繞軸OO'以恒定的角速度ω＝100rad/s沿逆時針方向轉動，線框一端接換向器，通過電刷和外電路連接。理想變壓器原、副線圈的匝數比為2：1，定值電阻R1＝10Ω、R2＝2.5Ω，線框內阻r＝5Ω，忽略導線的電阻。下列說法正確的是（）A．線框經過圖示位置時，產生的感應電動勢為200V B．流過電阻R1的電流是交流電 C．線框轉動一圈，通過電阻R1的電荷量為0.4C D．通過電阻R1的電流有效值為5（多選）12．圖是一臺教學用手搖式交流發(fā)電機。已知大皮帶輪半徑為R，小皮帶輪半徑為r，若以頻率f勻速搖動大皮帶輪上的手柄，且搖動過程中皮帶不打滑，下列說法正確的是（）A．大皮帶輪與小皮帶輪轉動的角速度之比為r：R B．該發(fā)電機產生的交流電頻率為rRC．若僅將f變?yōu)?f，該發(fā)電機產生的交變電流的最大值不變 D．若僅將f變?yōu)?.5f，該發(fā)電機產生的交變電流的有效值變?yōu)樵瓉淼?.5倍（多選）13．如圖所示，一臺交流發(fā)電機E通過理想升壓變壓器T1和理想降壓變壓器T2向遠處的用戶供電，輸電線的總電阻為R；T1的輸入電壓和輸入功率分別為U1和P1，它的輸出電壓和輸出功率分別為U2和P2；T2的輸入電壓和輸入功率分別為U3和P3，它的輸出電壓和輸出功率分別為U4和P4。下列判斷正確的是（）A．U2B．流過用戶端的總電流為P3C．P2D．流過R的電流為P（多選）14．如圖所示，理想變壓器的原線圈與燈泡L1串聯(lián)，接在輸出電壓恒定的正弦交流電源兩端，副線圈接燈泡L2和滑動變阻器R，電流表和電壓表均為理想交流電表，兩燈泡的電阻都不隨溫度變化。將滑動變阻器R的滑片向下滑動，則下列說法正確的是（）A．電壓表V的示數減小 B．電流表A的示數減小 C．燈泡L1變亮 D．燈泡L2變亮三．填空題（共2小題）15．如圖甲所示的電路中，理想變壓器的原、副線圈的匝數比為2：1，輸入的交變電壓如圖乙所示，L1、L2是完全相同的燈泡，設燈絲電阻保持不變。若燈泡L2能正常發(fā)光，則燈泡L1（選填“能”或“不能”）正常發(fā)光，燈泡L2的額定電壓為V，交變電壓瞬時值表達式為u＝V。16．如圖，KLMN是一個豎直的單匝矩形導線框，全部處于磁感應強度為B的水平方向的磁場中，線框面積為S，MN邊水平，線框繞某固定軸以角速度ω勻速轉動。在MN邊與磁場方向的夾角達30°的時刻（圖示位置），導線框只需繞軸轉過最小角度為時，可達中性面。線框勻速轉動過程中，產生電動勢的有效值為。四．解答題（共4小題）17．如圖所示，交流發(fā)電機的線圈處于磁感應強度大小為B=210T的勻強磁場中，線圈繞垂直于磁場方向的轉軸勻速轉動。已知線圈匝數為N＝100匝，面積為S＝0.1m2，轉動的角速度為ω＝100rad/s，通過理想變壓器連接阻值為R＝16Ω（1）寫出該發(fā)電機產生感應電動勢的瞬時值表達式；（2）若不計發(fā)電機線圈電阻，求理想變壓器的原、副線圈匝數比。18．電動曬衣桿方便實用，在日常生活中得到廣泛應用。如圖所示，一理想變壓器，原、副線圈的匝數比為n1：n2，原線圈兩端接入正弦交流電源，電壓為u＝U0cos100πtV，副線圈接有一個交流電流表和一個電動機。當開關S接通后，電動機帶動質量為m的晾衣桿以速度v勻速上升，此時電流表讀數為I，重力加速度為g。求：（1）電動機的輸入功率；（2）電動機線圈電阻R。19．有一條河流，河水流量為4m3/s，落差為5m，現利用它來發(fā)電，水電站的總效率為50%，發(fā)電機的輸出電壓為400V，水電站到用戶之間要進行遠距離輸電，兩地間輸電線的總電阻為8Ω，允許輸電線上損耗的功率為發(fā)電機輸出功率的5%，用戶所需要的電壓為220V，認為所用的變壓器都是理想變壓器，水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，重力加速度g＝10m/s2，求：（1）發(fā)電機的輸出功率P及輸電線上損耗的功率P損；（2）升壓、降壓變壓器原、副線圈的匝數比。20．如圖所示，矩形脈沖電流高度為I0，寬度為t，周期為T，PWM技術（脈沖寬度調節(jié)技術）中將tT稱為占空比。若某脈沖電流的占空比tT（1）求該脈沖電流的有效值I；（2）將該脈沖電流通過內阻為r的電動機，已知電動機消耗的電功率為P，不計摩擦及空氣阻力，求電動機效率η。

2025年高考物理一輪復習之交變電流參考答案與試題解析一．選擇題（共10小題）1．如圖所示，理想變壓器原線圈與定值電阻R0＝7.5Ω串聯(lián)后接在電壓U0＝48V的交流電源上，副線圈接理想電壓表、電流表和滑動變阻器R，R的最大阻值為100Ω，原、副線圈匝數比為1：2?，F將滑動變阻器R的滑片P向下滑動，下列說法正確的是（）A．電壓表示數變大 B．電源的輸出功率變小 C．當滑動變阻器的滑片P位于中點時，電流表的示數為2.4A D．改變滑片P的位置，R獲得的最大功率為76.8W【考點】變壓器的動態(tài)分析——原線圈有負載．【專題】定量思想；推理法；交流電專題；分析綜合能力．【答案】D【分析】理想變壓器輸入功率等于輸出功率，原副線圈電流與匝數成反比，原副線圈電壓與匝數成正比，且電流與電壓均是有效值，電表測量值也是有效值，根據電路連接情況結合閉合電路的歐姆定律、變壓器動態(tài)分析的方法等進行解答?！窘獯稹拷猓篈．根據變壓器原理U1U2變壓器副線圈的等效電阻為R效滑動變阻器R的滑片P向下滑動，滑動變阻器接入電路的阻值減小，副線圈等效電阻減小，原線圈總電流增大，R0兩端的電壓增大，原線圈兩端的電壓減小，根據變壓比可知，副線圈兩端的電壓減小，電壓表示數變小，故A錯誤；B．電源的輸出功率為P＝U0I1原線圈總電流增大，電源的輸出功率變大，故B錯誤；C．當滑動變阻器的滑片P位于中點時，則R＝50Ω根據閉合電路的歐姆定律U0＝I1（R0+R效）解得I1＝2.4A根據變流比I1解得電流表的示數為I2＝1.2A故C錯誤；D．將定值電阻R0看成電源內阻，當變壓器副線圈的等效電阻等于電源等效內阻時，R獲得的功率最大，即R效＝R0＝7.5Ω時，R獲得的最大功率為Pm故D正確。故選：D?！军c評】本題主要是考查了變壓器的知識；解答本題的關鍵是知道變壓器的電壓之比等于匝數之比，在只有一個副線圈的情況下的電流之比等于匝數的反比；原線圈的電壓決定副線圈的電壓；輸出功率決定輸入功率；掌握基礎知識即可解題，平時要注意基礎知識的學習與積累。2．圖甲中理想變壓器原、副線圈的匝數比為3：1，電源兩端輸入電壓U隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示，電阻R1、R2和R3的阻值分別為5Ω、2Ω和3Ω，電流表為理想交流電表，現將開關S斷開，下列說法正確的是（）A．輸入電壓U的有效值為102B．電流表的示數為0.2A C．若將開關S閉合，副線圈兩端電壓變化量與電流變化量的絕對值之比變大 D．若將開關S閉合，電流表的示數變小【考點】變壓器的構造與原理；交變電流的u﹣t圖像和i﹣t圖像．【專題】定量思想；等效替代法；交流電專題；分析綜合能力．【答案】B【分析】A、根據有效值的定義求解輸入電壓U的有效值；B、先求出等效電阻，再由歐姆定律計算電流表的示數；C、根據原副線圈的匝數比得出電學物理量的關系，結合電路構造完成分析；D、根據歐姆定律分析電流表的示數變化情況?！窘獯稹拷猓篈、根據有效值“三同”定義，求得輸入電壓U的有效值為10V，故A錯誤；B、等效電阻RR'代入數據解得R′＝45Ω；因此I=10V50Ω=C、副線圈兩端電壓變化量與電流變化量的絕對值之比始終不變，故C錯誤；D、閉合開關S后，負載電阻變小，因此電流表的示數變大，故D錯誤。故選：B?！军c評】本題考查了交流電的有效值，歐姆定律等知識，弄清電路的連接關系是解題的關鍵。3．如圖甲所示為理想變壓器，其原、副線圈匝數比為6：1，電壓表和電流表均為理想交流電表，Rt為NTC型熱敏電阻，其阻值隨溫度升高而減小，R為定值電阻。若變壓器的輸入電壓隨時間變化的關系如圖乙所示，則下列說法正確的是（）A．電壓表示數為62VB．變壓器原，副線圈的功率之比為6：1 C．變壓器原、副線圈中的電流之比為6：1 D．Rt溫度降低時，電壓表的示數不變、電流表的示數變小【考點】變壓器的動態(tài)分析——原線圈無負載；交變電流的u﹣t圖像和i﹣t圖像；變壓器的構造與原理．【專題】解題思想；定量思想；交流電專題；推理能力．【答案】D【分析】由圖乙可知交流電壓最大值Um＝362V，則可得交流電壓表的示數；由變壓器原理可得變壓器原、副線圈中的電流之比，輸入、輸出功率之比，Rt處溫度降低時，阻值增大，根據負載電阻的變化，可知電流、電壓變化?！窘獯稹拷猓篈．電壓表測量變壓器輸出電壓的有效值，由圖乙可得變壓器原線圈輸入電壓的有效值為U1由理想變壓器電壓比等于匝數比可得U1解得U2＝6V故電壓表示數為6V，故A錯誤；B．理想變壓器原、副線圈的功率之比為1：1，故B錯誤；C．由理想變壓器電流比等于匝數比的反比可得I1可知變壓器原、副線圈中的電流之比為1：6，故C錯誤；D．由變壓器輸入電壓不變，根據U1可知，副線圈輸出電壓不變，則電壓表的示數不變；Rt溫度降低時，Rt阻值增大，根據歐姆定律可知，副線圈電流I2減小，根據I1可知原線圈電流減小，則電流表的示數變小，故D正確。故選：D?！军c評】根據圖象準確找出已知量，是對學生認圖的基本要求，準確掌握理想變壓器的特點及電壓、電流比與匝數比的關系，是解決本題的關鍵4．如圖為某電吹風的設計電路圖，a、b、c、d為四個固定觸點，可動的扇形金屬觸片P可同時接觸兩個觸點。觸片P處于不同位置時，電吹風可處于停機、吹熱風和吹冷風三種工作狀態(tài)，理想變壓器原、副線圈的匝數分別記為n1和n2。下列說法中正確的是（）熱風時輸入功率500W冷風時輸入功率60W小風扇額定電壓60V正常工作時小風扇輸出功率48WA．觸片P位于ab時，電吹風屬于吹冷風狀態(tài) B．理想變壓器原、副線圈的匝數比n1：n2＝11：3 C．小風扇工作時的電流為2A D．電熱絲的電阻為100Ω【考點】變壓器的構造與原理；電功和電功率的計算式及影響因素．【專題】定量思想；推理法；交流電專題；理解能力．【答案】B【分析】只吹冷風時，電熱絲處于斷電狀態(tài)由此即可判斷；根據變壓比公式求解匝數之比；根據電功率公式即可求解流經電熱絲的電流；根據小風扇自身消耗的電功率公式即可求解小風扇的內阻?！窘獯稹拷猓篈、當電吹風送出來的是冷風時，電路中只有電動機工作，觸片P應與觸點b、c接觸，故A錯誤；B、變壓器原副線圈的匝數之比為：n1n2C、冷風時輸入功率為60W，I=P入U=6060D、吹熱風時電熱絲的功率為：P＝500W﹣60W＝440W，吹熱風時電熱絲兩端電壓為220V，所以其電阻R=U2P=2202故選：B?！军c評】題目考查了電功率公式以及變壓比與匝數之比公式的應用，解答該題的關鍵是明白吹風機在不同情況下的工作原理，并結合電路特點解題，題目難度適中。5．如圖乙所示為某小型發(fā)電站高壓輸電示意圖，圖甲為升壓變壓器輸入電壓隨時間變化的圖像。在輸電線路起始端接入I、Ⅱ兩個互感器，兩互感器原副線圈的匝數比分別為484：1和1：100，電壓表的示數為100V，電流表的示數為1A，兩電表圖中未標出，輸電線路總電阻r＝10Ω。用戶端電壓為220V，所有變壓器及互感器均視為理想變壓器。下列說法正確的是（）A．互感器1是電流互感器，互感器Ⅱ是電壓互感器 B．降壓變壓器的匝數比220：1 C．輸電線上損耗的功率1×105W D．當用戶使用的用電設備增多時，電壓表的示數變大【考點】電壓與電流互感器；遠距離輸電的相關計算．【專題】定量思想；推理法；交流電專題；推理能力．【答案】C【分析】A.根據兩個互感器接入電路時的連接方式進行分析判斷；B.根據兩互感器的電壓表和電流表的讀數結合匝數換算線路中相應的電壓和電流，再結合電壓計算降壓變壓器的匝數比；C.根據功率的損耗公式列式解答；D.根據輸電總功率的變化的動態(tài)分析方法進行判斷?！窘獯稹拷猓篈.互感器Ⅰ并聯(lián)接入電路，測量電壓，是電壓互感器，互感器Ⅱ串聯(lián)接入電路，測量電流，是電流互感器，故A錯誤；B.根據互感器Ⅰ可知，U2＝100V×484＝48400V，根據互感器Ⅱ可知，I2＝I3＝1A×100＝100A，所以U3＝U2﹣I2r＝48400V﹣100×10V＝47400V，則降壓變壓器的匝數比為U3：U4＝47400：220＝215：1，故B錯誤；C.輸電線上損耗的功率P損=I22?r＝1002×10W＝1×105WD.當用戶使用的用電設備增多時，會增加電路電流，線路上損失的電壓增大，但由于電壓互感器接在起始端，且升壓變壓器的匝數比不變，則不會增加電壓表上的電壓，故D錯誤。故選：C?！军c評】考查遠距離輸電的問題，識別電壓互感器和電流互感器，會根據題意計算各個電流、電壓和變壓器的匝數比。6．如圖所示，一個小型交流發(fā)電機輸出端連接原、副線圈匝數比n1：n2＝1：2的理想變壓器，變壓器副線圈上接有R＝20Ω的電阻。已知交流發(fā)電機內勻強磁場的磁感應強度大小為B＝0.2T，發(fā)電機線圈匝數N＝10匝，面積S＝0.2m2，轉動角速度ω＝25rad/s，內阻不計。當發(fā)電機正常工作時，下列說法正確的是（）A．圖示位置磁通量最大，磁通量的變化率最小 B．以圖示位置為t＝0時刻，線圈中感應電動勢的表達式為e＝10sin25t（V） C．電阻R兩端的電壓為102D．電阻R消耗的電功率為20W【考點】變壓器的構造與原理；交變電流的u﹣t圖像和i﹣t圖像．【專題】定量思想；推理法；交流電專題；推理能力．【答案】C【分析】A.根據與中性面垂直的平面的特點進行分析解答；B.根據交流電的瞬時值表達式進行分析求解；C.根據有效值和最大值的關系結合變壓器變壓比進行計算；D.根據功率公式求解?！窘獯稹拷猓篈.圖示位置是與中性面垂直的平面，穿過線圈的磁通量為0，磁通量變化率最大，故A錯誤；B.以圖示位置為t＝0時刻，對應的感應電動勢的表達式為e＝NBSωcosωt＝10×0.2×0.2×25cos25t（V）＝10cos25t（V），故B錯誤；C.交流電壓的有效值為U1=Em2=102V＝52V，根據變壓器的變壓比關系n1n2=D.電阻R消耗的電功率為P=U22R=(10故選：C?！军c評】考查交流電的瞬時值、最大值、有效值和變壓器的相關問題，會根據題意進行準確分析和計算。7．如圖為某燃氣灶點火裝置的原理圖。直流電經轉換器輸出u＝5sin100πt（V）的交流電，經原、副線圈匝數分別為n1和n2的變壓器升壓至峰值大于10kV，就會在打火針和金屬板間引發(fā)電火花，實現點火。下列正確的是（）A．n2B．n1C．用電壓表測原線圈兩端電壓，示數為5V D．副線圈輸出交流電壓的頻率是100Hz【考點】變壓器的構造與原理；交變電流的u﹣t圖像和i﹣t圖像．【專題】定量思想；控制變量法；交流電專題；推理能力．【答案】B【分析】根據公式得出變壓器兩端電壓的有效值，再根據電壓匝數關系得出變壓器副線圈電壓的峰值，從而得出匝數比；根據頻率與周期關系得出頻率大小。【解答】解：AB．原線圈兩端電壓的有效值U1根據電壓匝數關系有U1變壓器副線圈電壓的峰值U2由于U2故代入數據解得n2n1故A錯誤，B正確；C．用電壓表測原線圈兩端電壓，電壓表測的是有效值，則示數為U1故C錯誤；D．變壓器不改變頻率，根據2π代入數據解得f＝50Hz則副線圈輸出交流電壓的頻率是50Hz，故D錯誤。故選：B?！军c評】此題考查了變壓器的構造和原理，掌握理想變壓器的電壓、電流和匝數之間的關系，會讀出正弦交流電有關圖形信息，知道電壓表的示數為有效值，本題即可得到解決。8．如圖甲所示，一電阻不計的單匝線圈處于變化的磁場中，圖乙是穿過線圈磁通量Φ隨時間t按正弦變化的圖象（規(guī)定磁感應強度垂直紙面向里時為Φ正）。線圈右邊與理想變壓器的原線圈連接，已知理想變壓器原、副線圈的匝數比n1：n2＝20：1，電阻R1＝20Ω、R2＝10Ω，D為理想二極管，取π2＝10，下列說法正確的是（）A．t＝0.01s時，圓形線圈中電流為零 B．t＝0.005s時，圓形線圈中有最大電流 C．0﹣0.005s內，流過R1的電荷量可能為0.005C D．原線圈的輸入功率為75W【考點】變壓器的構造與原理；交變電流的u﹣t圖像和i﹣t圖像．【專題】定量思想；推理法；交流電專題；分析綜合能力．【答案】C【分析】中性面位置為磁通量最大的位置，此時磁通量的變化率為零。而磁通量為的位置，感應電動勢最大；根據變壓器的規(guī)律、閉合電路歐姆定律、電流的定義等通過R1的電荷量；求出副線圈的感應電動勢的最大值后，分別求出兩個電阻電壓的有效值，再由功率的公式和變壓器的規(guī)律求輸入功率?！窘獯稹拷猓篈、t＝0.01s時，磁通量為零，與中性面垂直，此時電流最大，故A錯誤；B、t＝0.005s時，磁通量最大，磁通量變化率為零，感應電動勢為零，電流為零，故B錯誤；C、通過副線圈的電荷量：q2=I2?Δt=E2R總?Δt=n2n1?E1R總D、原線圈感應電動勢最大值為：Em＝NBSω＝Φmω＝2.0×2π0.02V＝200πV，變壓器原、副線圈的匝數比為20：1，根據原副線圈匝數比等于電壓比，所以E2m＝10πV，電阻R1電壓有效值U21=E2m2V=100π2V=502πV，電阻R2電壓的有效值：U22=E2m2=100故選：C。【點評】本題考查了正弦式電流的圖象和三角函數表達式、變壓器的構造和原理等知識點，掌握瞬時值表達式，求得輸出電壓的有效值、周期和頻率等，電壓與匝數成正比等結論。9．如圖甲所示為汽車的傳統(tǒng)點火裝置，稱之為蓄電池點火系統(tǒng)。此裝置的核心部件是一個變壓器，該變壓器的原線圈通過開關連接到12V的蓄電池上，副線圈連接到火花塞的兩端。在開關閉合或斷開的瞬間，將會在副線圈中產生脈沖高電壓形成電火花，點燃可燃混合氣體。圖乙和圖丙分別是原線圈、副線圈電壓隨時間變化的圖像，則下列說法正確的是（）A．原線圈的匝數比副線圈的匝數多 B．t2至t3間穿過副線圈的磁通量為零 C．開關斷開與閉合瞬間副線圈產生的感應電動勢方向相同 D．開關斷開時比開關閉合時，更容易點燃混合氣體【考點】變壓器的構造與原理；交變電流的u﹣t圖像和i﹣t圖像．【專題】比較思想；圖析法；交流電專題；理解能力．【答案】D【分析】根據原副線圈電壓關系，分析原副線圈匝數關系。根據t2至t3間原線圈是否有電流，來判斷穿過副線圈的磁通量是否為零。根據圖丙判斷感應電動勢方向關系。根據副線圈產生的電壓大小分析D項?！窘獯稹拷猓篈、依題意可知，該變壓器為升壓變壓器，所以副線圈的匝數比原線圈的匝數多，故A錯誤；B、由圖乙可知，t2至t3間原線圈有電流流過，產生恒定磁場，則穿過副線圈的磁通量不為零，故B錯誤；C、由圖丙可知，開關斷開與閉合瞬間副線圈產生的感應電動勢方向相反，故C錯誤；D、由圖丙可知，開關斷開時比開關閉合時，副線圈產生的電壓更高，更容易點燃混合氣體，故D正確。故選：D?！军c評】本題要理解變壓器的工作原理，掌握原副線圈的電壓與匝數的關系，并能理解圖像的意義。10．在特、超高壓變電設備中，變壓器占有重要地位。某理想變壓器的簡化模型如圖所示，原線圈的回路中，理想交流電流表的示數為I，理想交流電壓表的示數為U，副線圈的負載阻值為R，則電源電壓的有效值為（）A．IR B．U2C．l2D．因為原、副線圈的匝數比未知，所以不能求出電源電壓的有效值【考點】變壓器的構造與原理；正弦式交變電流的函數表達式及推導．【專題】定量思想；分析綜合能力．【答案】B【分析】利用變壓器中電壓電流的比例關系可以解決?！窘獯稹拷猓篈BCD.根據變壓器中的能量守恒可知，P原＝P副=U2R，則電源電壓的有效值U原=PI故選：B?！军c評】本題考查學生對變壓器基礎知識的掌握。二．多選題（共4小題）（多選）11．如圖所示，矩形線框的匝數為N＝100，面積為S＝0.02m2，線框所處磁場可視為勻強磁場，磁感應強度大小為B＝1T。線框從圖示位置開始繞軸OO'以恒定的角速度ω＝100rad/s沿逆時針方向轉動，線框一端接換向器，通過電刷和外電路連接。理想變壓器原、副線圈的匝數比為2：1，定值電阻R1＝10Ω、R2＝2.5Ω，線框內阻r＝5Ω，忽略導線的電阻。下列說法正確的是（）A．線框經過圖示位置時，產生的感應電動勢為200V B．流過電阻R1的電流是交流電 C．線框轉動一圈，通過電阻R1的電荷量為0.4C D．通過電阻R1的電流有效值為5【考點】變壓器的構造與原理；交變電流的u﹣t圖像和i﹣t圖像；正弦式交變電流的函數表達式及推導．【專題】定量思想；推理法；交流電專題；推理能力．【答案】CD【分析】本題根據中線框在中性面時電動勢為0分析A選項，根據線框中產生的交流電經過換向器后變?yōu)橹绷麟姺治鯞選項，根據圈轉動一圈，通過電阻R1的電荷量為q=NΔΦ【解答】解：A.線框經過圖示位置時，此時線框處于中性面，產生的感應電動勢大小為0，則此時線框產生的感應電動勢大小為0，故A錯誤。B.線框一端接換向器，通過電刷和外電路連接，所以線框中產生的交流電經過換向器后變?yōu)橹绷麟?，變壓器只能改變交流電的電壓，所以流過電阻R1的電流是直流電，故B錯誤；C.對于電阻R2，其功率滿足PR2=U22R2=(n2n1U1)2R2=U12(n1n2)2R2，所以副線圈的等效電阻為R2D.矩形線框轉動時產生的感應電動勢的有效值為：E=Em2=NBSω2，解得：E＝1002V，可知總電流：I=所以通過R1的電流有效值滿足I1=1故選：CD?！军c評】本題考查了交流電相關知識，理解交流電的最大值、有效值、平均值和瞬時值是解決此類問題的關鍵。（多選）12．圖是一臺教學用手搖式交流發(fā)電機。已知大皮帶輪半徑為R，小皮帶輪半徑為r，若以頻率f勻速搖動大皮帶輪上的手柄，且搖動過程中皮帶不打滑，下列說法正確的是（）A．大皮帶輪與小皮帶輪轉動的角速度之比為r：R B．該發(fā)電機產生的交流電頻率為rRC．若僅將f變?yōu)?f，該發(fā)電機產生的交變電流的最大值不變 D．若僅將f變?yōu)?.5f，該發(fā)電機產生的交變電流的有效值變?yōu)樵瓉淼?.5倍【考點】正弦式交變電流的函數表達式及推導；線速度的物理意義及定義式；交流發(fā)電機及其產生交變電流的原理．【專題】定量思想；推理法；交流電專題；推理能力．【答案】AD【分析】根據角速度和線速度關系分析；根據角速度和頻率的關系分析；根據線圈轉動產生的最大感應電動勢的表達式分析?！窘獯稹拷猓篈．因為皮帶不打滑，所以兩皮帶輪邊緣的線速度大小相同，由v＝rω可得ω大ω小=rR，即大皮帶輪與小皮帶輪轉動的角速度之比為B．由f=ω2π可知，該發(fā)電機產生的交流電頻率為C．該發(fā)電機產生的交變電壓的最大值Em=nBS?2πf'=2nπBSRrf，僅將fD．若僅將f變?yōu)?.5f，由上面C的分析可得E′m＝0.5Em，則該發(fā)電機產生的交變電流的有效值變?yōu)樵瓉淼?.5倍，故D正確。故選：AD?！军c評】知道皮帶傳動的輪子邊緣上點的線速度大小相等，熟練掌握角速度和線速度關系以及線圈在磁場中勻速轉動的最大電動勢的表達式。（多選）13．如圖所示，一臺交流發(fā)電機E通過理想升壓變壓器T1和理想降壓變壓器T2向遠處的用戶供電，輸電線的總電阻為R；T1的輸入電壓和輸入功率分別為U1和P1，它的輸出電壓和輸出功率分別為U2和P2；T2的輸入電壓和輸入功率分別為U3和P3，它的輸出電壓和輸出功率分別為U4和P4。下列判斷正確的是（）A．U2B．流過用戶端的總電流為P3C．P2D．流過R的電流為P【考點】遠距離輸電的相關計算；變壓器的構造與原理．【專題】定量思想；推理法；交流電專題；推理能力．【答案】AB【分析】A、根據降壓變壓器P3＝P4，利用P＝UI可得輸電線上電阻R的電流，電阻R上電壓等于變壓器損耗的電壓，則可得結論；B、根據P＝UI分析；C、根據輸電線上損耗的功率等于電阻R上消耗的功率分析；D、根據P＝UI分析?！窘獯稹拷猓篈、降壓變壓器輸入功率等于輸出功率，即：P3＝P4，則輸電線上電阻R的電流為：I輸電線電阻上的電壓為：U2﹣U3，則可得：U2-UB、流過用戶端的總電流為：I4=PC、輸電線上損耗的功率為：P2-PD、流過R的電流為：I2=P故選：AB?！军c評】本題考查了遠距離輸電，解題的關鍵是知道理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，輸電線上損耗的功率等于輸電線電阻R上消耗的功率。（多選）14．如圖所示，理想變壓器的原線圈與燈泡L1串聯(lián)，接在輸出電壓恒定的正弦交流電源兩端，副線圈接燈泡L2和滑動變阻器R，電流表和電壓表均為理想交流電表，兩燈泡的電阻都不隨溫度變化。將滑動變阻器R的滑片向下滑動，則下列說法正確的是（）A．電壓表V的示數減小 B．電流表A的示數減小 C．燈泡L1變亮 D．燈泡L2變亮【考點】變壓器的動態(tài)分析——原線圈無負載．【專題】比較思想；推理法；交流電專題；推理能力．【答案】BD【分析】根據滑動變阻器接入電路電阻的變化分析副線圈電流的變化、原線圈電流的變化、原線圈電壓的變化，進而分析副線圈電壓的變化?！窘獯稹拷猓篈BC、滑片下移、R增大，負載電阻增大，等效電阻增大，副線圈電流減小，則電流表示數減小。根據變壓器原理可知，原線圈中電流也減小，燈泡L1變暗，L1兩端電壓減小，則原線圈兩端電壓增大，電壓表示數增大，故B正確、AC錯誤；BD、根據變壓器原理可得U1U2=n1n2，U1增大，故選：BD。【點評】變壓器的動態(tài)問題大致有兩種情況：一是負載電阻不變，原、副線圈的電壓U1，U2，電流I1，I2，輸入和輸出功率P1，P2隨匝數比的變化而變化的情況；二是匝數比不變，電流和功率隨負載電阻的變化而變化的情況。不論哪種情況，處理這類問題的關鍵在于分清變量和不變量，弄清楚“誰決定誰”的制約關系。三．填空題（共2小題）15．如圖甲所示的電路中，理想變壓器的原、副線圈的匝數比為2：1，輸入的交變電壓如圖乙所示，L1、L2是完全相同的燈泡，設燈絲電阻保持不變。若燈泡L2能正常發(fā)光，則燈泡L1不能（選填“能”或“不能”）正常發(fā)光，燈泡L2的額定電壓為40V，交變電壓瞬時值表達式為u＝1002sin100πtV?！究键c】變壓器的構造與原理；交變電流的u﹣t圖像和i﹣t圖像．【專題】定量思想；推理法；交流電專題；推理能力．【答案】不能，40，1002sin（100πt）。【分析】根據變壓器的變壓比和電壓的有效值以及電壓關系列式求解，結合交變電壓的表達式列式解答?！窘獯稹拷猓涸本€圈的匝數比n1n2=I2I1=21，即燈泡L2的電流是燈泡L1電流的2倍，故燈泡L2正常發(fā)光，L1不能正常發(fā)光；根據圖乙，電源電壓有效值為U=10022V＝100V，設燈泡的電阻為R，L1的電流為I，根據電壓關系有U＝IR+2×2IR＝5IR，則IR＝20V，所以燈泡L2的電壓為2IR＝2×20V＝40V，根據圖乙，交變電壓的瞬時值表達式為u＝故答案為：不能，40，1002sin（100πt）。【點評】考查交流電的最大值、有效值、變壓器的相關問題，會根據題意進行準確分析和解答。16．如圖，KLMN是一個豎直的單匝矩形導線框，全部處于磁感應強度為B的水平方向的磁場中，線框面積為S，MN邊水平，線框繞某固定軸以角速度ω勻速轉動。在MN邊與磁場方向的夾角達30°的時刻（圖示位置），導線框只需繞軸轉過最小角度為60°時，可達中性面。線框勻速轉動過程中，產生電動勢的有效值為22BSω【考點】正弦式交變電流的函數表達式及推導．【專題】定量思想；推理法；交流電專題；分析綜合能力．【答案】故答案為：60°；2【分析】根據中性面的特點解答；根據正弦式交流電電動勢最大值表達式和有效值與最大值的關系，計算線框勻速轉動過程中產生電動勢的有效值。【解答】解：線圈自圖示位置轉過60°時，線圈平面與磁場垂直，感應電動勢為零，感應電流為零，導線框位于中性面。轉動過程中的最大感應動勢為Em＝BSω產生電動勢的有效值為E故答案為：60°；2【點評】本題考查了正弦式交流電電動勢最大值、有效值，比較容易。四．解答題（共4小題）17．如圖所示，交流發(fā)電機的線圈處于磁感應強度大小為B=210T的勻強磁場中，線圈繞垂直于磁場方向的轉軸勻速轉動。已知線圈匝數為N＝100匝，面積為S＝0.1m2，轉動的角速度為ω＝100rad/s，通過理想變壓器連接阻值為R＝16（1）寫出該發(fā)電機產生感應電動勢的瞬時值表達式；（2）若不計發(fā)電機線圈電阻，求理想變壓器的原、副線圈匝數比?！究键c】變壓器的構造與原理；正弦式交變電流的函數表達式及推導．【專題】定量思想；推理法；交流電專題；推理能力．【答案】（1）該發(fā)電機產生感應電動勢的瞬時值表達式為e=100（2）若不計發(fā)電機線圈電阻，理想變壓器的原、副線圈匝數比為5：1?！痉治觥浚?）利用Em＝NBSω可得感應電動勢最大值，根據由線圈所在位置計時，利用e＝Emcosωt可得感應電動勢瞬時值表達式；（2）根據題意可得原線圈兩端電壓，根據理想變壓器輸入功率等于輸出功率可得副線圈中電流大小，根據原副線圈電流與匝數的關系可得匝數比?！窘獯稹拷猓海?）線圈轉動產生感應電動勢的最大值：E從圖示位置開始計時，線圈中磁通量等于零，感應電動勢最大，所以感應電動勢的瞬時值表達式為：e（2）若不計發(fā)電機線圈電阻，則變壓器原線圈兩端電壓：U設變壓器原副線圈中的電流分別為：I1、I2，可知I1＝0.25A由理想變壓器輸入功率等于輸出功率，則有：U代入數據可得：I2＝1.25A由變壓器原副線圈中電流與匝數的關系可得：n答：（1）該發(fā)電機產生感應電動勢的瞬時值表達式為e=100（2）若不計發(fā)電機線圈電阻，理想變壓器的原、副線圈匝數比為5：1?！军c評】本題考查了變壓器的原理、交變電流的最大值和有效值，解題的關鍵是知道理想變壓器輸入功率與輸出功率相等，注意若從中性面計時，則感應電動勢瞬時值表達式為：e＝Emsinωt，若從垂直中性面的位置計時，則感應電動勢瞬時值表達式為：e＝Emcosωt。18．電動曬衣桿方便實用，在日常生活中得到廣泛應用。如圖所示，一理想變壓器，原、副線圈的匝數比為n1：n2，原線圈兩端接入正弦交流電源，電壓為u＝U0cos100πtV，副線圈接有一個交流電流表和一個電動機。當開關S接通后，電動機帶動質量為m的晾衣桿以速度v勻速上升，此時電流表讀數為I，重力加速度為g。求：（1）電動機的輸入功率；（2）電動機線圈電阻R?！究键c】變壓器的構造與原理；電功和電功率的計算．【專題】定量思想；推理法；功率的計算專題；推理能力．【答案】（1）電動機的輸入功率為2n（2）電動機線圈電阻R為2n【分析】（1）根據變壓器匝數比結合有效值、總功率公式列式解答；（2）根據能量的轉化和守恒定律結合熱功率公式求解線圈電阻R?！窘獯稹拷猓海?）根據公式n1n2=U02U2，得U2=n2（2）電動機線圈電阻消耗的功率為P熱＝P總﹣P機＝P總﹣mgv=2n2U0I2n1-mgv答：（1）電動機的輸入功率為2n（2）電動機線圈電阻R為2n【點評】考查變壓器的功率問題，會根據能量的轉化和守恒定律列式求解相應的物理量。19．有一條河流，河水流量為4m3/s，落差為5m，現利用它來發(fā)電，水電站的總效率為50%，發(fā)電機的輸出電壓為400V，水電站到用戶之間要進行遠距離輸電，兩地間輸電線的總電阻為8Ω，允許輸電線上損耗的功率為發(fā)電機輸出功率的5%，用戶所需要的電壓為220V，認為所用的變壓器都是理想變壓器，水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，重力加速度g＝10m/s2，求：（1）發(fā)電機的輸出功率P及輸電線上損耗的功率P損；（2）升壓、降壓變壓器原、副線圈的匝數比?！究键c】遠距離輸電的相關計算；變壓器的構造與原理．【專題】定量思想；推理法；功能關系能量守恒定律；推理能力．【答案】（1）發(fā)電機的輸出功率P為1×105W，輸電線上損耗的功率P損為5×103W；（2）升壓、降壓變壓器原、副線圈的匝數比分別為1：10，190：11。【分析】（1）根據能的轉化和守恒及效率關系求解；（2）根據損失功率公式，電功率公式和變壓器的變壓比公式列式求解相關物理量?！窘獯稹拷猓海?）發(fā)電機的輸出功率P＝50%?ΔmghΔt=50%?ρQΔtghΔt=50%?ρQgh，代入Q＝4m解得：P＝1×105W輸電線上損耗的功率P損＝5%P＝5%×1×105W＝5×103W（2）輸電線上損耗的功率P損=I線解得：I線＝25A升壓變壓器輸出電壓U2=P故升壓變壓器原、副線圈匝數比n輸電線上損失的電壓U損＝I線R＝25×8V＝200V降壓變壓器的輸入電壓U3＝U2﹣U損＝4000V﹣200V＝3800V故降壓變壓器原、副線圈匝數比n答：（1）發(fā)電機的輸出功率P為1×105W，輸電線上損耗的功率P損為5×103W；（2）升壓、降壓變壓器原、副線圈的匝數比分別為1：10，190：11。【點評】考查遠距離輸電和能量的轉化和守恒問題，會根據題意進行相關分析和計算。20．如圖所示，矩形脈沖電流高度為I0，寬度為t，周期為T，PWM技術（脈沖寬度調節(jié)技術）中將tT稱為占空比。若某脈沖電流的占空比tT（1）求該脈沖電流的有效值I；（2）將該脈沖電流通過內阻為r的電動機，已知電動機消耗的電功率為P，不計摩擦及空氣阻力，求電動機效率η。【考點】正弦式交變電流的函數表達式及推導；電功和電功率的計算．【專題】定量思想；推理法；交流電專題；推理能力．【答案】（1）該脈沖電流的有效值I為I0（2）電動機效率η為4P【分析】（1）根據有效值的定義求解；（2）先求解電動機發(fā)熱功率，再用電動機的電功率減去發(fā)熱功率得到輸出功率，根據電動機效率的定義求解?！窘獯稹拷猓海?）設該脈沖電流通過阻值為R的電阻時，根據有效值的定義可得：I0已知：tT代入數據解得：I（2）設電動機發(fā)熱功率為Pr，則有：Prη=解得：η答：（1）該脈沖電流的有效值I為I0（2）電動機效率η為4P【點評】本題考查了交流電有效值的求解問題，以及電動機功率問題。掌握交流電有效值的定義和求解的方法，知道電動機的輸入功率、發(fā)熱功率、輸出功率的關系。

考點卡片1．線速度的物理意義及定義式【知識點的認識】線速度、角速度和周期、轉速一、描述圓周運動的物理量描述圓周運動的基本參量有：半徑、線速度、角速度、周期、頻率、轉速、向心加速度等．物理量物理意義定義和公式方向和單位線速度描述物體做圓周運動的快慢物體沿圓周通過的弧長與所用時間的比值，v=方向：沿圓弧切線方向．單位：m/s角速度描述物體與圓心連線掃過角度的快慢運動物體與圓心連線掃過的角的弧度數與所用時間的比值，ω=單位：rad/s周期描述物體做圓周運動的