【名校资源共享】高考物理难点突破《解密12 交变电流》(解析版)

2022新高考物理总复习--专题十二交变电流备考篇【考情探究】课标解读考情分析备考指导考点内容交变电流的产生和描述1.通过实验,认识交变电流。

2.能用公式和图像描述正弦交变电流。

从近几年命题看,高考对本专题内容考查的频率较低。

主要体现在“三突出”:一是突出考查交变电流的产生过程;二是突出考查交变电流的图像和交变电流的“四值”;三是突出考查变压器及远距离输电。

难度不大,多以选择题的形式命题。

变压器的动态变化以及与电路相结合的问题仍是本专题的重点和难点。

本专题知识是电磁感应知识的应用和延伸,因此运用电磁感应定律来理解交变电流的产生及变压器的原理是关键和核心。

(1)交变电流的变化规律,如交变电流瞬时值表达式、交变电流图像的考查;(2)交变电流瞬时值、峰值、有效值、平均值的理解和计算;(3)变压器的原理、远距离输电的考查;(4)含有变压器的动态分析问题。

这都是高考的重点。

交变电流与工农业生产和日常生活紧密联系,所以复习时一定要注意理论与实际的结合。

变压器、电能的输送1.通过实验,探究并了解变压器原、副线圈电压与匝数的关系。

2.知道远距离输电时通常采用高压输电的原因。

【真题探秘】命题立意本题考查理想变压器和串、并联电路的相关知识,意在考查学生的推理能力和分析问题、解决问题的能力。

体现了物理学科核心素养中物质观念、科学推理、科学论证等要素。

解题指导题目中告诉与副线圈并联的定值电阻R2中电流随时间变化的规律,可得到该电阻两端电压的有效值,也就是副线圈两端电压的有效值,进而求出流过定值电阻R3的电流的有效值;再根据匝数比,可得到原线圈两端电压的有效值,进而求得电阻R1两端的电压。

变压器的输入功率等于副线圈两端的输出功率,也就是R2和R3消耗的功率。

答案解析见P339拓展延伸对变压器的考查,多以动态分析为主,副线圈连接一滑动变阻器,通过移动滑片的位置,判断电压、电流、功率的变化情况;也可以跟远距离输电结合起来考查;还可以拓展出多个副线圈的问题。

1.命题情境源自生产生活中的与直流电路和交流电路的相关的情境或科学探究情境，解题时能从具体情境中抽象出物理模型，正确应用电阻定律、欧姆定律、焦耳定律、闭合电路欧姆定律、交变电流的瞬时值、有效值、变压器工作原理、远距离输电等知识解决物理实际问题。

2.命题中还经常出现含电动机和电解槽的非纯电阻电路，电流、电压关系、输出功率和消耗的电功率的关系。

3.命题中还经常出现电源消耗的总功率、内部消耗的功率，直流电路和交流电路动态分析问题。

1．纯电阻电路和非纯电阻电路的电功、电功率的比较(1)纯电阻电路：电功W ＝UIt ，电功率P ＝UI ，且电功全部转化为电热，有W ＝Q ＝UIt ＝U 2R t ＝I 2Rt ，P ＝UI＝U 2R＝I 2R .(2)非纯电阻电路：电功W ＝UIt ，电功率P ＝UI ，电热Q ＝I 2Rt ，电热功率P 热＝I 2R ，电功率大于电热功率，即W >Q ，故求电功、电功率只能用W ＝UIt 、P ＝UI ，求电热、电热功率只能用Q ＝I 2Rt 、P 热＝I 2R .2．电源的功率和效率(1)电源的几个功率①电源的总功率：P 总＝EI .②电源内部消耗的功率：P 内＝I 2r .③电源的输出功率：P 出＝UI ＝P 总－P 内．(2)电源的效率η＝P 出P 总×100%＝UE ×100%.3．交流电的“四值”(1)最大值E m ＝NBSω，电容器的击穿电压指最大值．(2)瞬时值(从中性面开始计时)e ＝NBSωsin ωt .(3)有效值：正弦式交流电的有效值E ＝E m2；非正弦式交流电的有效值必须根据电流的热效应，用等效的思想来求解．计算交流电路的电功、电功率和测定交流电路的电压、电流都是指有效值．(4)平均值：E ＝n ΔΦΔt ，常用来计算通过电路的电荷量．4．理想变压器的基本关系式(1)功率关系：P 入＝P 出．(2)电压关系：U1U2＝n1 n2 .(3)电流关系：只有一个副线圈时I1I2＝n2 n1 .5．理想变压器动态分析的两种情况(1)负载电阻不变，讨论变压器原、副线圈两端的电压、电流、电功率等随匝数比的变化情况．(2)匝数比不变，讨论变压器原、副线圈两端的电压、电流、电功率等随负载电阻的变化情况．6．理想变压器问题分析技巧(1)根据题意分清变量和不变量；(2)弄清“谁决定谁”的制约关系．对电压而言，输入决定输出；对电流、电功(率)而言，输出决定输入．7．远距离输电问题的解题关键(1)整个输电线路由三个回路组成，回路间通过变压器建立联系．(2)关键是通过分析，利用题目条件，首先求出中间回路的电流．（建议用时：30分钟）A．电流表的示数逐渐减小B．当滑片P位于ab中点时，电压表读数为2.5VC．要求相同时间内滑动变阻器R产热量最多，应将滑片P置于b端D．保险丝即将熔断时，原线圈消耗功率为52W【答案】BA ．10k ，1910a R k -B ．10k C ．10k ，1910a R k -D ．10k 【答案】A【解析】ABCD.设通过电流表的电流为I ，干路电流为I I =总A ．电压表V 1示数增大，电流表AB ．电压表V 2示数减小，电流表AC ．132I I I ∆=∆-∆D ．1211U U I I ∆∆>∆∆【答案】BC【解析】AB ．滑片P 向下滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的电阻减小，电路中总电阻减小，干路电流增大，即电流表A 1示数增大，路端电压减小，电压表即电压表V 2示数减小，通过电阻R 2的电流减小，即电流表电流之和，所以电流表A 3示数增大，C ．由于电流表A 1示数增大，A 2示数减小，D ．由闭合电路欧姆定律可得11U r I ∆=∆故选BC 。

第十二章交变电流1、理解远距离输电线上的能量损失与哪些因素有关2、分析交变电流的产生过程，推导交变电流电动势的表达式3、理解正弦式交变电流的公式和图像4、了解变压器的构造以及几种常见的变压器，理解变压器的工作原理一、交变电流、交变电流的图像1．交变电流大小和方向均随时间做周期性变化的电流叫作交变电流。

2．正弦式交变电流的产生和变化规律(1)产生：在匀强磁场中，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动产生的电流是正弦式交变电流。

(2)中性面①中性面：与磁感线垂直的平面称为中性面。

①中性面的特点以及与峰值面(中性面的垂面)的比较(3)电流方向的改变：线圈通过中性面时，电流方向发生改变，一个周期内线圈两次通过中性面，因此电流的方向改变两次。

(4)正弦式交流电的图像：如果从线圈位于中性面位置时开始计时，其图像为正弦曲线。

如图甲、乙所示。

(5)变化规律正弦式交变电流的函数表达式(线圈在中性面位置时开始计时)①电动势e 随时间变化的规律：e ＝Emsinωt ，其中ω表示线圈转动的角速度，Em ＝NBSω。

①负载两端的电压u 随时间变化的规律：u ＝Umsinωt 。

①电流i 随时间变化的规律：i ＝Imsinωt 。

二、描述交变电流的物理量 1．周期和频率(1)周期(T)：交变电流完成一次周期性变化(线圈转一周)所需的时间，单位是秒(s)，公式T ＝2πω。

(2)频率(f)：交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数。

单位是赫兹(Hz)。

(3)周期和频率的关系：T ＝1f 或f ＝1T。

2．交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值(1)瞬时值：交变电流的电动势、电流或电压在某一时刻的值，是时间的函数。

(2)峰值：交变电流的电动势、电流或电压所能达到的最大值。

(3)有效值①定义：让交变电流与恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交变电流的一个周期内它们产生的热量相等，就把这个恒定电流的电流I 、电压U 叫作这一交变电流的有效值。

2013年高考物理回归教材之专项突破十二交变电流1、〔2013山西省太原五中月考〕如下列图为一交变电流，其最大值为I m ，周期为T ，如此如下有关该交变电流的有效值I 的判断中正确的答案是A ．I ＜2mI B ．I =2mI C ．I ＞2m ID ．无法判断I 与2mI 大小关系2．〔2013高考长春市三模〕某研究小组成员设计了一个如下列图的电路，纯电阻R 的阻值不随温度变化。

与R 并联的是一个理想的交流电压表， D 是理想二极管〔它的导电特点是正向电阻为零，反向电阻为无穷大〕。

在A 、B 间加一交流电压，瞬时值的表达式为 u ＝202sin100πt 〔V 〕，如此交流电压表示数为A ．10VB ．20VC ．15VD ．14.13. (2013柳州铁一中四模) 如图一面积为S 的单匝矩形线圈处于一个交变的匀强磁场中，磁感应强度的变化规律为：B ＝B 0sinωt.如下说法正确的答案是A ．线框中不会产生方向不断变化的交变电流B ．在ωπ2=t 时刻，线框中感应电流将达到最大值 C ．对应磁感应强度B ＝0的时刻，线框中感应电流也一定为零D ．假设增大磁场交变频率，如此线框中感应电流的频率也将同倍数增加，但有效值不变4．〔2013武汉市4月调研〕一般发电机组输出的电压在十千伏上下，不符合远距离输电的要求。

要在发电站内用升压变压器，升压到几百千伏后再向远距离输电。

到达几百公里甚至几千公里之外的用电区之后，再经“一次高压变电站〞、“二次变电站〞降压。

经低压变电站降压变压器〔可视为理想变压器〕后供给某小区居民的交流电2202sin100u t π=V ，该变压器原、副线圈匝数比为50︰1，如此：DA ．原线圈上的电压为110002VB ．原线圈中电流的频率是100HzC ．原线圈使用的导线应该比副线圈的要粗D ．采用高压输电有利于减少输电线路中的损耗【考点定位】此题考查电能输送与其相关知识。

5．〔多项选择题〕〔2013河南省中原名校联考〕如下列图，一个变压器〔可视为理想变压器〕的原线圈接在220V的市电上，向额定电压为l．80×l04V的霓虹灯供电，使它正常发光，为了安全，需在原线圈回路中接入熔断器，使副线圈电路中电流超过12mA时，熔丝就熔断．如此如下说法正确的答案是A．熔丝的熔断电流是0.98AB．熔丝的熔断电流是0.982 AC．当副线圈电路中电流为10mA时．变压器的输入功率是180 WD．当副线圈电路中电流为10mA时．变压器的输入功率是220 W6、〔2013山西省太原五中月考〕施密特触发器是具有特殊功能的非门,当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值时,输出端Y会突然从高电平跳到低电平,而当输入端A的电压下降到另一个值时,Y会从低电平跳到高电平.如图是温度报警器电路示意图,R T是半导体热敏电阻,温度升高时电阻减少,如下分析正确的答案是A．升高温度时,A端电势降低;升高到某一温度时,Y端电势升高,蜂鸣器会发出报警声B．升高温度时,A端电势升高;升高到某一温度时,Y端电势降低,蜂鸣器会发出报警声C．增大R1 时,A端电势降低;增大到某一值时,Y端势升高,蜂鸣器会发出报警声D．增大R1 时,A端电势升高;增大到某一值时,Y端势降低,蜂鸣器不会发出报警声7. (2013黑龙江大庆市二模)一理想变压器原、副线圈匝数比n1:n2=11∶5，原线圈与正弦交流电源连接，输入电压U, 如下列图，副线圈仅接一个10Ω的电阻，如此〔〕A．流过电阻的电流是0.2AB．变压器的输入功率是1×103WC．经过1分钟电阻发出的热量是6×104JD．与电阻并联的电压表示数是1002V8．〔18分〕〔2013武汉市4月调研〕如图甲所示，发光竹蜻蜓是一种常见的儿童玩具，它在飞起时能够持续闪烁发光。

高考物理电磁学知识点之交变电流解析含答案一、选择题1．如图甲所示，理想变压器原、副线圈匝数分别为1n 、2n ，原线圈回路接有内阻不计的交流电流表A ，副线圈回路接有定值电阻R =2Ω，现在a 、b 间，c 、d 间分别接上示波器，同时监测得a 、b 间，c 、d 间电压随时间变化的图象分别如图乙、丙所示，下列说法正确的是（ ）A ．T =0.01sB ．1n ：2n ≈55：2C ．电流表A 的示数I ≈36.4mAD ．当原线圈电压瞬时值最大时，副线圈两端电压瞬时值为02．普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，图中电流互感器ab 一侧线圈的匝数较少，工作时电流为I ab ，cd 一侧线圈的匝数较多，工作时电流为I cd ，为了使电流表能正常工作，则（ ）A ．ab 接MN 、cd 接PQ ，I ab ＜I cdB ．ab 接MN 、cd 接PQ ，I ab ＞I cdC ．ab 接PQ 、cd 接MN ，I ab ＜I cdD ．ab 接PQ 、cd 接MN ，I ab ＞I cd3．如图所示，单匝闭合金属线框abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO'匀速转动，设穿过线框的最大磁通量为Φm ，线框中产生的最大感应电动势为E m ，从线框平面与磁场平行时刻（图示位置）开始计时，下面说法正确的是A ．线框转动的角速度为m mE B ．线框中的电流方向在图示位置发生变化C ．当穿过线框的磁通量为Φm 的时刻，线框中的感应电动势为E mD ．若转动周期减小一半，线框中的感应电动势也减小一半4．如图所示，有一矩形线圈面积为S ，匝数为N ，总电阻为r ，外电阻为R ，接触电阻不计.线圈绕垂直于磁感线的轴'OO 以角速度w 匀速转动，匀强磁场的磁感应强度为.B 则()A ．当线圈平面与磁感线平行时，线圈中电流为零B ．电流有效值2NBSw I R r =+C ．电动势的最大值为2NBSwD ．外力做功的平均功率()22222N B S w P R r =+ 5．如图所示，一交流电的电流随时间而变化的图象。

高考物理电磁学知识点之交变电流难题汇编含答案解析(4)一、选择题1．如图所示，理想变压器的原线圈接在122sin100Vu tπ=（）的交流电源上，副线圈接R=的负载电阻，原、副线圈的匝数之比为31∶。

电流表、电压表均为理想电表。

有10Ω则（）A．电压表的示数为12V B．电流表的示数为0.4AC．变压器输出交流电的周期为50s D．变压器的输入功率为1.6W2．一只电阻分别通过四种不同形式的电流，电流随时间变化的情况如图所示，在相同时间内电阻产生的热量最大的是（）A．B．C．D．3．某变压器原、副线圈匝数比为55：9，原线圈所接电源电压按图示规律变化，副线圈接有负载．下列判断正确的是A．输出电压的最大值为36VB．原、副线圈中电流之比为55：9C．变压器输入、输出功率之比为55：9D．交流电源有效值为220V，频率为50Hz4．如图是交流发电机的示意图，匀强磁场方向水平向右，磁感应强度为B ，线圈ABCD 从图示位置（中性面）开始计时，绕垂直于磁场方向的轴OO ′逆时针匀速转动。

已知转动角速度为ω，线圈ABCD 的面积为S ，匝数为N ，内阻为r ，外电路总电阻为R （包括滑环和电刷的接触电阻和电表电阻），规定线圈中产生的感应电流方向沿ABCD 为正方向，下列说法正确的是（ ）A ．线圈产生感应电动势的瞬时值为02sin e NB S t ωω= B ．电路中产生的电流有效值为022()NB S I R r ω=+C ．外电路的电压峰值为02m NB S RU R rω=+D ．1秒内线圈中电流方向改变2ωπ次 5．如图所示为某住宅区的应急供电系统，由交流发电机和副线圈匝数可调的理想降压变压器组成．发电机中矩形线圈所围的面积为S ，匝数为N ，电阻不计，它可绕水平轴OO′在磁感应强度为B 的水平匀强磁场中以角速度ω匀速转动．矩形线圈通过滑环连接降压变压器，滑动触头P 上下移动时可改变输出电压，R 0表示输电线的电阻．以线圈平面与磁场平行时为计时起点，下列判断正确的是A ．若发电机线圈某时刻处于图示位置，变压器原线圈的电流瞬时值为零B ．发电机线圈感应电动势的瞬时值表达式为e = NBSω sinωtC ．当用电量增加时，为使用户电压保持不变，滑动触头P 应向上滑动D ．当滑动触头P 向下移动时，变压器原线圈两端的电压将升高6．如图所示的电路中，变压器为理想变压器，电流表和电压表为理想电表，R 0为定值电阻，在a 、b 端输入正弦交流电，开关S 闭合后，灯泡能正常发光，则下列说法正确的是（ ）A ．闭合开关S ，电压表的示数变小B ．闭合开关S ，电流表的示数变小C ．闭合开关S 后，将滑动变阻器的滑片P 向下移，灯泡变亮D ．闭合开关S 后，将滑动变阻器的滑片P 向下移，电流表的示数变小7．如图所示，N 匝矩形导线框以角速度ω绕对称轴OO '匀速转动，线框面积为S ，线框电阻、电感均不计，在OO '左侧有磁感应强度为B 的匀强磁场，外电路接有电阻R ，理想电流表A ，则：（ ）A ．从图示时刻起，线框产生的瞬时电动势为sin e NB S t ωω= B ．交流电流表的示数24I NBS Rω=C ．R 两端电压的有效值2U NBS ω=D ．一个周期内R 的发热量()2NBS Q Rπω=8．矩形线框与理想电流表、理想变压器、灯泡连接电路如图甲所示．灯泡标有“36 V 40 W ”的字样且阻值可以视作不变，变压器原、副线圈的匝数之比为2∶1，线框产生的电动势随时间变化的规律如图乙所示．则下列说法正确的是( )A ．图乙电动势的瞬时值表达式为e ＝36 sin (πt)VB ．变压器副线圈中的电流方向每秒改变50次C ．灯泡L 恰好正常发光D ．理想变压器输入功率为20 W9．如图所示，一理想变压器原线圈接在电压恒为U 的交流电源上，原线圈接入电路的匝数可通过调节触头P 进行改变，副线圈、电阻箱R 和定值电阻R 1以及理想交流电流表连接在一起。

专题12 交变电流与传感器第一部分名师综述本章内容实际上是电磁感应现象研究的继续及其规律的具体应用，在学习的过程中，要注意理论联系实际，要善于知识的迁移、综合和应用，本章主要围绕交变电流的产生、变化规律及表征交变电流的物理量这一中心展开，复习时需要注意的问题有：1.区分瞬时值、有效值、最大值、平均值.①瞬时值随时间做周期性变化，表达式为(从中性面开始计时).t NBS e sin ②有效值是利用电流的热效应定义的，即如果交流电通过电阻时产生的热量与直流电通过同一电阻在相同时间内产生的热量相等，则直流电的数值就是该交流电的有效值.用来计算电路中的电功率和电热.③最大值用来计算，是穿过线圈平面的磁通量为零时的感应电动势.NBS E m ④平均值是利用来进行计算的，计算电量时用平均值.t n E2.理想变压器的有关问题，要注意掌握电流比的应用，当只有一原一副时电流比，当理想变压器2121n n I I 为一原多副时，电流比关系则不适用，只能利用输入功率与输出功率相等来进行计算.同时掌握输入功率与输出功率的决定与被决定的关系.3.要了解远距离输电的基本模式，弄清输电的基本规律，正确设计出输电方案，更好地传送电能.4.对传感器部分：①应知道求解传感器问题的思路：传感器问题具有涉及的知识点多、综合性强、能力要求高等特点，而传感器的形式又多种多样，有的原理甚至较难理解.但不管怎样，搞清传感器的工作原理及过程是求解问题的关键.因此，求解时必须结合题目提供的所有信息，认真分析传感器所在的电路结构，这样才能对题目的要求作出解释或回答.另外，平时应多注意实际生产、生活中的一些实例，多一些思考，多动手，多查资料，开阔自己的视野，丰富自己的经验，达到学以致用、活学活用的目的.②特别注意加速度计与加速度传感器：加速度传感器实际上是变式加速度计，它将加速度信号转换为电压信号输出，该传感器可以制作成振动传感器(因为振动物体的加速度一般不为零)，振动传感器可以广泛地应用在报警、测量等领域(如汽车、摩托车防盗报警器等).第二部分精选试题一、单选题1．如图所示的变压器中，原副线圈的匝数比为，图中定值电阻R1与原线圈串联后再与一有效值为44 V的交变电源连在一起。

专题十二 交变电流高考试题考点一 交变电流的产生及描述 ★★★★1.(2013年山东理综,17,5分)图(甲)是小型交流发电机的示意图,两磁极N 、S 间的磁场可视为水平方向的匀强磁场, 为交流电流表.线圈绕垂直于磁场的水平轴OO ′沿逆时针方向匀速转动,从图示位置开始计时,产生的交变电流随时间变化的图像如图(乙)所示,以下判断正确的是( )A.电流表的示数为10 AB.线圈转动的角速度为50π rad/sC.0.01 s 时线圈平面与磁场方向平行D.0.02 s 时电阻R 中电流的方向自右向左 解析:电流表的示数为交变电流的有效值I=2m I =10 A,选项A 正确;由ω=2πT 可得,线圈转动的角速度为 ω=22π210-⨯rad/s=100π rad/s,选项B 错误;0.01 s 时,电路中电流最大,即电路中磁通量的变化率最大,故该时刻通过线圈的磁通量最小,即该时刻线圈平面与磁场方向平行,选项C 正确;根据楞次定律可得,0.02 s 时电阻R 中电流的方向自左向右,选项D 错误. 答案:AC2.(2013年福建理综,15,6分)如图,实验室一台手摇交流发电机,内阻r=1.0 Ω,外接R=9.0 Ω的电阻.闭合开关S,当发电机转子以某一转速匀速转动时,产生的电动势e=102sin 10πt (V),则( )A.该交变电流的频率为10 HzB.该电动势的有效值为102 VC.外接电阻R 所消耗的电功率为10 WD.电路中理想交流电流表的示数为1.0 A解析:因e=102sin 10πt (V),故ω=10π rad/s,由ω=2πf 得f=2πω=5 Hz,选项A 错误;E m =102 V,故其有效值E=2m=10 V,选项B 错误;交流电表的示数及功率的计算均要用有效值,因此电路中的示数I=ER r+=1.0 A,选项D 正确;外接电阻R 所消耗的功率为P=I 2R=1.02×9 W=9 W,选项C 错误. 答案:D点评： 在解决交变电流产生的效果问题时,所用物理量或电表的示数均为有效值,处理电容器问题时才考虑峰值.3.(2012年北京理综,15,6分)一个小型电热器若接在输出电压为10 V 的直流电源上,消耗电功率为P;若把它接在某个正弦交流电源上,其消耗的电功率为2P.如果电热器电阻不变,则此交流电源输出电压的最大值为( ) A.5 V B.52 V C.10 V D.102 V 解析:本题考查描述交变电流的物理量.由P=2U R 得P=()210V R; 设交流电的有效值为U ′,则有2P =2U R ',联立可得U ′=52 V,根据有效值和最大值之间的关系可得U m ′=2U ′=52×2 V=10 V,选项C 正确. 答案:C4.(2012年四川理综,16,6分)如图所示,在铁芯P 上绕着两个线圈a 和b,则( )A.线圈a 输入正弦交变电流,线圈b 可输出恒定电流B.线圈a 输入恒定电流,穿过线圈b 的磁通量一定为零C.线圈b 输出的交变电流不对线圈a 的磁场造成影响D.线圈a 的磁场变化时,线圈b 中一定有电场解析:根据变压器工作原理,a 是原线圈,b 为副线圈,a 接正弦式交流电时,b 中一定输出正弦式交流电,故选项A 错误;a 中输入恒定电流,产生稳定磁场,b 中磁通量一定不为零,故选项B 错误;b 中输出的电流对a 的磁场有阻碍作用,故选项C 错误;只要穿过b 的磁通量变化,b 一定产生电磁感应,有电场,故选项D 正确. 答案:D5.(2011年四川理综,20,6分)如图所示,在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T,转轴O 1O 2垂直于磁场方向,线圈电阻为2 Ω.从线圈平面与磁场方向平行时开始计时,线圈转过60°时的感应电流为1 A.那 么( )A.线圈消耗的电功率为4 WB.线圈中感应电流的有效值为2 AC.任意时刻线圈中的感应电动势为e=4cos2πTtD.任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ=πT sin 2πTt 解析:正弦式交变电流产生时,由题图位置开始计时,其感应电动势的瞬时值表达式为e=BS ωcos(2πTt),转过60°时,瞬时电流为1 A,得:BS ω=4 V,所以选项C 正确;感应电流的有效值I=2m I =2BS R ω⋅=2 A,所以选项B 错误;线圈消耗功率P=I 2·R=4 W,所以选项A 正确;磁通量最大值Φm =BS=42πT =2πT .所以任意时刻磁通量Φ=2πT ·sin (2πTt),所以选项D 错误. 答案:AC6.(2011年安徽理综,19,6分)如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度为B.电阻为R 、半径为L 、圆心角为45°的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O 轴以角速度ω匀速转动(O 轴位于磁场边界).则线框内产生的感应电流的有效值为( )A. 22BL R ωB.222BL R ωC.224BL RωD.24BL Rω解析:线框从图示位置匀速转入磁场和转出磁场的过程中线框中有感应电流,大小为I 1=22BL R ω,但有电流的时间只有14周期,由交流电有效值的定义,有效值I 为:I 2RT=21I R ·4T +0,所以I=12I =24BL R ω.故答案为D.答案:D考点二 变压器原理及动态分析 ★★★★1.(2013年广东理综,16,4分)如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2=2∶1,和均为理想电表,灯泡电阻R L =6 Ω,AB 端电压u 1=122sin 100πt (V).下列说法正确的是( )A.电流频率为100 HzB.的读数为24 VC.的读数为0.5 A D.变压器输入功率为6 W解析:由输入电压u 1=122sin 100πt (V)可知,ω=100π rad/s=2πf,所以频率f=50 Hz,选项A 错误;由变压公式12n n =12U U 可得U 2=6 V,所以选项B 错误;根据欧姆定律得电流表示数I=2L U R =1 A,选项C 错误;变压器输入功率应等于输出功率,所以P=22LU R =6 W,选项D 正确. 答案:D点评： 本题考查的是变压器的规律,同时还包含了其瞬时值、有效值等常考知识点,所以应熟练掌握变压公式.输入功率与输出功率的关系及电表测量特点是准确解决这类问题的有效方法.2.(2013年天津理综,4,6分)普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流,通常要通过电流互感器来连接,图中电流互感器ab 一侧线圈的匝数较少,工作时电流为I ab ,cd 一侧线圈的匝数较多,工作时电流为I cd ,为了使电流表能正常工作,则( )A.ab 接MN 、cd 接PQ,I ab <I cdB.ab 接MN 、cd 接PQ,I ab >I cdC.ab 接PQ 、cd 接MN,I ab <I cdD.ab 接PQ 、cd 接MN,I ab >I cd解析:为使电流表正常工作,电流表应接在电流较小一侧,由12I I =21n n 可知,匝数较多的cd 端应接PQ,匝数少的ab 端接MN,这样I ab >I cd ,选项B 正确. 答案:B3.(2013年四川理综,2,6分)用220 V 的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电,变压器输出电压是110 V,通过负载的电流图像如图所示,则( )A.变压器输入功率约为3.9 WB.输出电压的最大值是110 VC.变压器原、副线圈匝数比是1∶2D.负载电流的函数表达式i=0.05sin （100πt+π2）A解析:根据理想变压器的输入功率等于输出功率,P 入=P 出=P 负=1102W ≈3.9 W,选项A 正确;题干中变压器输出电压的数值是有效值,则最大值应是2选项B 错误;根据理想变压器的变压比关系式可得,原、副线圈匝数比12n n =12U U =21,选项C 错误;由题图可得,负载电流的函数表达式为i=I m sin （2πTt+0） A,解得i=0.05sin(100πt)A,故选项D 错误. 答案:A4.(2013年江苏卷,8,4分)如图所示,理想变压器原线圈接有交流电源,当副线圈上的滑片P 处于图示位置时,灯泡L 能发光.要使灯泡变亮,可以采取的方法有( )A.向下滑动PB.增大交流电源的电压C.增大交流电源的频率D.减小电容器C 的电容解析:向下滑动P 时,副线圈的匝数变少,由变压比公式可知,副线圈两端的电压变小,灯泡变暗,选项A 错误;增大交流电源的电压,由变压比公式可知,副线圈两端的电压增大,灯泡变亮,选项B 正确;电压不变,增大交流电源的频率,电容器的容抗减小,电路中的电流变大,灯泡变亮,选项C 正确;减小电容器的电容,电容器的容抗增大,电路中电流减小,灯泡变暗,选项D 错误. 答案:BC5.(2012年重庆理综,15,6分)如图所示,理想变压器的原线圈接入u=11 0002sin 100πt(V)的交变电压,副线圈通过电阻r=6 Ω的导线对“220 V 880 W ”的电器R L 供电,该电器正常工作.由此可知( )A.原、副线圈的匝数比为50∶1B.交变电压的频率为100 HzC.副线圈中电流的有效值为4 AD.变压器的输入功率为880 W解析:R L 正常工作,由P=UI,知副线圈中的电流I=PU=4 A,所以导线所占电压U 线=I ·r=24 V,所以副线圈上输出电压U 2=244 V,所以原、副线圈匝数比12n n =12U U =11000V 244V =275061,故选项A 错误,选项C 正确;由交流电u=nBS ωsin ωt,知该交流电ω=100π,所以f=2π=50 Hz,故选项B 错误;输入功率等于输出功率,输出功率P 2=P L +P 线=P L +I 2·r=976 W,故选项D 错误. 答案:C6.(2012年山东理综,18,5分)图(甲)是某燃气炉点火装置的原理图.转换器将直流电压转换为图(乙)所示的正弦交变电压,并加在一理想变压器的原线圈上.变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2.为交流电压表.当变压器副线圈电压的瞬时值大于5 000 V 时,就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体.以下判断正确的是( )A.电压表的示数等于5 VB.2V C.实现点火的条件是21n n >1 000D.实现点火的条件是21n n <1 000 解析:电压表V 测量变压器原线圈的输入电压,其示数为交流电的有效值,则U 1=12m U =52V,选项B 正确,A 错误;点火要求副线圈的输出电压大于5 000 V,由变压器原理12U U =12n n ,可得U 2=21n n U 1m >5 000 V,所以21n n > 1 000,选项C 正确,D 错误. 答案:BC7.(2011年广东理综,19,6分)图(甲)左侧的调压装置可视为理想变压器,负载电路中R=55 Ω,、为理想电流表和电压表,若原线圈接入如图(乙)所示的正弦交变电压,电压表的示数为110 V,下列表述正确的是( )A.电流表的示数为2 AB.原、副线圈匝数比为1∶2C.电压表的示数为电压的有效值D.原线圈中交变电压的频率为100 Hz 解析:I=UR=2 A,选项A 正确;原、副线圈匝数比n 1∶n 2=U 1∶U 2=2∶1,选项B 错误;电压表的示数为电压的有效值,选项C 正确;由u t 图像得T=0.02 s,故频率为50 Hz,选项D 错误. 答案:AC考点三 远距离输电问题 ★★★1.(2012年天津理综,4,6分)通过一理想变压器,经同一线路输送相同的电功率P,原线圈的电压U 保持不变,输电线路的总电阻为R.当副线圈与原线圈的匝数比为k 时,线路损耗的电功率为P 1,若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk,线路损耗的电功率为P 2,则P 1和21P P 分别为( )A.PR kU ,1nB.2P kU ⎛⎫⎪⎝⎭ R,1nC.PR kU ,21n D.2P kU ⎛⎫⎪⎝⎭R,21n 解析:原线圈的电压为U,副线圈与原线圈的匝数比为k,则副线圈的电压为kU,输电线路中的电流为P kU ,所以线路损耗的电功率P 1=2P kU ⎛⎫⎪⎝⎭R,故线路损耗的电功率与21k 成正比,即若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk,输电线路损耗的电功率将变为原来的21n ,选项D 正确. 答案:D2.(2010年浙江理综,17,6分)某水电站,用总电阻为2.5 Ω的输电线输电给500 km外的用户,其输出电功率是3×106 kW.现用500 kV电压输电,则下列说法正确的是( )A.输电线上输送的电流大小为2.0×105 AB.输电线上由电阻造成的损失电压为15 kVC.若改用5 kV电压输电,则输电线上损失的功率为9×108 kWD.输电线上损失的功率为ΔP=U2/r,U为输电电压,r为输电线的电阻解析:当U=500 kV时,输电线上输送的电流I=PU=95310510⨯⨯A=6×103 A,而U损=Ir=15 kV,选项A错,B对.当U=5 kV时,P耗=2PU⎛⎫⎪⎝⎭r=293310510⎛⎫⨯⎪⨯⎝⎭×2.5 W=9×108kW,大于总的输出功率,不合理,选项C错.ΔP=2Ur中,U应为输电线上损耗的电压,而不是输电电压,选项D错.答案:B点评：对远距离输电问题,要注意输电电压和输电线上损耗的电压的区别.3.(2010年江苏卷,7,4分)在如图所示的远距离输电电路图中,升压变压器和降压变压器均为理想变压器,发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变,随着发电厂输出功率的增大,下列说法中正确的有( )A.升压变压器的输出电压增大B.降压变压器的输出电压增大C.输电线上损耗的功率增大D.输电线上损耗的功率占总功率的比例增大解析:对升压(或降压)变压器而言,由变压器电压比U1∶U2=n1∶n2知,输入电压不变,匝数不变,输出电压不变,故选项A错误;由P=UI知,U不变,P增大,故I增大,使得输电线上的电压损耗ΔU=I2R线增大,功率损耗ΔP=22I R线增大,所以降压变压器上的输入电压减小,输出电压减小,所以选项B错误,C正确;因为输电线上损耗的功率占总功率的比例为1PP∆=221I RP线=211121P nRU nP⎛⎫⋅⎪⎝⎭线=2112212Pn RU n线∝P1,所以随发电厂输出功率变大,该值变大,选项D正确. 答案:CD4.(2009年山东理综,19,4分)某小型水电站的电能输送示意图如下,发电机的输出电压为200 V,输电线总电阻为r,升压变压器原副线圈匝数分别为n1、n2.降压变压器原副线圈匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器).要使额定电压为220 V的用电器正常工作,则( )A.21nn>34nnB.21nn<34nnC.升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D.升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率 解析:根据变压器工作原理可知12n n =2200U ,34n n =3220U ,由于输电线上损失一部分电压,升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压,有U 2>U 3,所以21n n >34n n ,选项A 正确,B 、C 不正确.升压变压器的输出功率等于降压变压器的输入功率加上输电线损失功率,选项D 正确. 答案:AD。

解密12 交变电流核心考点考纲要求 交变电流、交变电流的图像正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值 理想变压器 远距离输电Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅰm m m 1212112211222π2πsin sin sin =sin sin T fe E t NBS t E i I t t R r U U t U U n n n I n I n I n I n ωωωωωωωω⎧=⎪⎪⎪⎪=⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎩⎩⎧⎪==⎧⎪⎪⎪⎪⎪=⎨⎨+⎪⎪=⎪⎪⎩⎪⎪⎩===+周期：频率：描述的物理量瞬时值有效值“四值”：最大值平均值产生正弦式交变电流变化规律交变电流图象构造电压关系：一个副线圈：电流关系理想变压器多个副线圈：33I ⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎧⎪⎪⎪⎨⎨⎪+⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎧⎪⎨⎪⎩⎩L 功率关系频率关系减小电能损失电能的输送高压输电考点1 变压器一、变压器1．变压器的构造：原线圈、副线圈、铁芯2．电路图中的符号二、变压器的工作原理在变压器原、副线圈中由于有交变电流而发生互相感应的现象，叫互感现象； 铁芯的作用：使绝大部分磁感线集中在铁芯内部，提高变压器的效率。

三、理想变压器原、副线圈基本关系的应用 1．基本关系 （1）P 入=P 出；（2）2121n n U U =，有多个副线圈时，仍然成立，332211n U n U n U ===…； （3）1221n n I I =，电流与匝数成反比，只对一个副线圈的变压器适用，有多个副线圈时，由输入功率和输出功率相等确定电流关系，n 1I 1=n 2I 2+n 3I 3+…；（4）原、副线圈的每一匝的磁通量都相同，磁通量变化率也相同，频率也就相同。

2．制约关系（1）电压：副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定；（2）功率：原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定；（3）电流：原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定。