北京市-2020届高考物理 专题8 电磁感应与电路、交变电流(含电路问题)交变电流学案(含答案).doc

2020届高考物理交变电流、传感器（通用型）练习及答案*交变电流、传感器*1、如图甲所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴OO′以角速度ω逆时针匀速转动．若以线圈平面与磁场夹角θ＝45°时(如图乙)为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正．则如图所示的四个选项图中正确的是()2、(多选)如图所示，M为半圆形导线框，圆心为O M；N是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为O N；两导线框在同一竖直面(纸面)内；两圆弧半径相等；过直线O M O N的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面。

现使线框M、N在t＝0时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面且过O M和O N的轴，以相同的周期T逆时针匀速转动，则()A．两导线框中均会产生正弦交流电B．两导线框中感应电流的周期都等于TC．在t＝T8时，两导线框中产生的感应电动势相等D．两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等3、电流互感器和电压互感器如图所示．其中n1、n2、n3、n4分别为四组线圈的匝数，a、b为两只交流电表，则()A．A为电流互感器，且n1<n2，a是电流表B．A为电压互感器，且n1>n2，a是电压表C．B为电流互感器，且n3<n4，b是电流表D．B为电压互感器，且n3>n4，b是电压表4、(2019·马鞍山市质检)图甲为远距离输电示意图，理想升压变压器原、副线圈匝数比为1∶1000，理想降压变压器原、副线圈匝数比为1 000∶1，输电线的总电阻为1 000 Ω，若升压变压器的输入电压如图乙所示，用户端电压为220 V。

下列说法正确的是()甲乙A．输电线中的电流为3 AB．电站输出的功率为7 500 kWC．输电线路损耗功率为90 kWD．用户端交变电流的频率为100 Hz5、(多选)霍尔传感器测量转速的原理图如图所示，传感器固定在圆盘附近，圆盘上固定4个小磁体，在a、b间输入方向由a到b的恒定电流，圆盘转动时，每当磁体经过霍尔元件，传感器c、d端输出一个脉冲电压，检测单位时间内的脉冲数可得到圆盘的转速。

专题8 电磁感应与电路、交变电流说明：1．本卷主要考查电磁感应与电路、交变电流。

2．考试时间60分钟，满分100分。

一、选择题：本题共8小题，每小题6分。

在每小题给出的四个选项中，第1～5题只有一项符合题目要求，第6～8题有多项符合题目要求。

全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

1．(2017·贵州贵阳检测)阻值相等的三个电阻R 、电容器C 及电池E (内阻不计)连接成如图所示电路．保持S 1闭合，开关S 2断开，电流稳定时，C 所带的电荷量为Q 1；闭合开关S 2，电流再次稳定后，C 所带的电荷量为Q 2，则Q 1与Q 2的比值为( )A ．12B ．32C ．23D ．13【解析】 开关S 2断开时的等效电路如图甲所示，电路稳定时电容器两极板之间的电压为U 1＝E 2，电容器所带的电荷量为Q 1＝CU 1＝CE2；开关S 2闭合后的等效电路如图乙所示，电路稳定时电容器两极板之间的电压为U 2＝E ，电容器所带的电荷量为Q 2＝CU 2＝CE ，则Q 1∶Q 2＝1∶2，即Q 1与Q 2的比值为12，故选项A 正确．【答案】 A2．(2017·湖北省武昌实验中学模拟)用电压为U 的正弦交流电源通过甲、乙两种电路给额定电压为U 0的同一小电珠供电．图甲中R 为滑动变阻器，图乙中理想变压器的原、副线圈匝数分别为n 1、n 2，若电珠均能正常工作，则( )A ．变压器可能是升压变压器B ．n 1∶n 2＝U 0∶UC ．甲、乙电路消耗功率之比为U 2∶U 20 D ．R 两端的电压最大值为2(U －U 0)【解析】 电珠均正常工作，图甲由于滑动变阻器的分压，小电珠正常工作电压U 0小于U ，故图乙变压器应是降压变压器，选项A 错误；由变压器变压比公式可知n 1n 2＝UU 0，选项B错误；两电路中流过小电珠中的电流相等，由P ＝UI 可知，甲乙两电路消耗的功率比为U U 0，选项C 错误；R 两端电压有效值为(U －U 0)，则最大值为2(U －U 0)，选项D 正确．【答案】 D3．(2017·福建福州质检)如图，线圈abcd 固定于分布均匀的磁场中，磁场方向垂直线圈平面．当磁场的磁感应强度B 随时间t 变化时，该磁场对ab 边的安培力大小恒定，下列描述B 随t 变化的图象中，可能正确的是( )【解析】 线圈abcd 中产生的感应电动势E ＝ΔΦΔt ＝ΔBΔt·S ，设线圈的电阻为R ，则线圈中的电流I ＝E R ＝ΔB Δt ·S R ，则磁场对ab 边的安培力大小F B ＝BIL ＝B ·ΔB Δt ·SLR，由于F B 大小不变，则B ·ΔB Δt 不变，若B 随时间t 均匀变化，ΔBΔt 不变，则B 必然不变，选项A 、C 错误；若B 随时间t 增大，则ΔBΔt必然减小，故选项B 正确，D 错误． 【答案】 B4．(2017·河北石家庄二中模拟)如图所示，导体直导轨OM 和PN 平行且OM 与x 轴重合，两导轨间距为d ，两导轨间垂直纸面向里的匀强磁场沿y 轴方向的宽度按y ＝d |sin π2d x |的规律分布，两金属圆环固定在同一绝缘平面内，内、外圆环与两导轨接触良好，与两导轨接触良好的导体棒从OP 开始始终垂直导轨沿x 轴正方向以速度v 做匀速运动，规定内圆环a 端电势高于b 端时，a 、b 间的电压u ab 为正，下列u ab ­x 图象可能正确的是( )【解析】 导体棒在匀强磁场的第一个区域内运动时，前半个区域，通过大圆环的电流为顺时针方向，且根据法拉第电磁感应定律，内圆环a 端电势高于b 端，后半个区域，内圆环a 端电势低于b 端，可能正确的是图D.【答案】 D5．(2017·安徽师大附中模拟)一质量为m 、电阻为r 的金属杆ab ，以一定的初速度v 0从一光滑平行金属导轨底端向上滑行，导轨平面与水平面成30°角，两导轨上端用一电阻R 相连，如图所示，磁场垂直斜面向上，导轨的电阻不计，金属杆始终与导轨接触良好，金属杆向上滑行到某一高度之后又返回到底端时的速度大小为v ，则金属杆在滑行过程中( )A ．向上滑行与向下滑行的时间相等B ．向上滑行与向下滑行时电阻R 上产生的热量相等C ．向上滑行与向下滑行时通过金属杆的电荷量相等D ．向上滑行与向下滑行时金属杆克服安培力做的功相等【解析】 金属杆向上滑行过程中受到的安培力沿斜面向下，设运动的加速度为a 1，金属杆向下滑行过程中，受到的安培力沿斜面向上，设运动的加速度为a 2，由牛顿第二定律分别有：F ＋mg sin θ＝ma 1和mg sin θ－F ＝ma 2，可知a 1＞a 2，又上滑和下滑位移相等，故金属杆向上滑行的时间小于向下滑行的时间，则选项A 错误；金属杆滑行过程中，通过金属杆的电荷量q ＝I t ＝ER ＋r t ＝ΔΦΔt Δt R ＋r ＝B ΔSR ＋r，而ΔS 相同，故向上滑行与向下滑行时通过金属杆的电荷量q 相等，则选项C 正确；电阻R 上产生的热量Q ＝I 2Rt ＝I tR I ＝qR I ，而电流I ＝BL vR ＋r，可知金属杆向上滑行和向下滑行时平均速度不同，易知选项B 错误；克服安培力做的功W ＝F 安·s ，向上滑行和向下滑行时位移大小s 相同，F 安＝B I L ＝B 2L 2vR ＋r，由金属杆向上滑行和向下滑行的平均速度不同可知克服安培力做的功不相等，选项D 错误．【答案】 C6．(2017·湖北武汉4月调研)(多选)将四根完全相同的表面涂有绝缘层的金属丝首尾连接，扭成如图所示四种形状的闭合线圈，图中大圆半径均为小圆半径的两倍，将线圈先后置于同一匀强磁场中，线圈平面均与磁场方向垂直．若磁感应强度从B 增大到2B ，则线圈中通过的电量最小的是( )【解析】 设大圆的面积为S 1，小圆的面积为S 2.线圈的总电阻为R ；选项A 中，线圈中通过的电量为Q ＝B S 1＋S 2R ；选项B 中，线圈中通过的电量为Q ＝B S 1－S 2R；选项C 中，线圈中通过的电量为Q ＝B S 1－S 2R ；选项D 中，线圈中通过的电量为Q ＝B S 1＋S 2R，选项B 、C 正确．【答案】 BC7．(2017·浙江杭州模拟)(多选)如图甲所示，一个U 形光滑足够长的金属导轨固定在水平桌面上，电阻R ＝10 Ω，其余电阻均不计，两导轨间的距离l ＝0.2 m ，有垂直于桌面向下并随时间变化的匀强磁场，磁感应强度B 随时间变化规律如图乙所示．一个电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动，在滑动过程中保持与导轨两边垂直．在t ＝0时刻，金属杆紧靠在最左端，杆在外力的作用下以速度v ＝0.5 m/s 向右做匀速运动．当t ＝4 s 时，下列说法中正确的是( )A ．穿过回路的磁通量为0.08 WbB ．流过电阻R 的感应电流的方向为b →aC ．电路中感应电动势大小E ＝0.02 VD ．金属杆所受到的安培力的大小为1.6×10－4N【解析】 t ＝4 s 时，金属杆的位移大小x ＝vt ＝2 m ，由图乙知，4 s 末磁感应强度B ＝0.2 T ，则穿过回路的磁通量φ＝BS ＝Bxl ＝0.08 Wb ，选项A 正确；金属杆切割产生的感应电动势E 1＝Blv ＝0.2×0.2×0.5 V＝0.02 V ，由右手定则，切割产生的感应电流由a 流过电阻R 到b ；由法拉第电磁感应定律，磁通量发生变化产生的感应电动势E 2＝ΔφΔt ＝ΔBΔt ·lx＝0.05×0.2×2 V ＝0.02 V ，由楞次定律，E 2的电流方向由a 流过电阻R 到b ，故流过电阻R 的总的感应电流的方向为a →b ，选项B 错误；电路中感应电动势大小E ＝E 1＋E 2＝0.04 V ，选项C 错误；电路中感应电流大小I ＝ER＝4×10－3A ，故金属杆所受到的安培力的大小FB ＝BIl ＝0.2×4×10－3×0.2 N＝1.6×10－4N ，选项D 正确．【答案】 AD8．(2017·湖南十三校联考一)(多选)如图所示，虚线框内为某种电磁缓冲车的结构示意图，其主要部件为缓冲滑块K 和质量为m 的缓冲车厢．在缓冲车的底板上，沿车的轴线固定着两个光滑水平绝缘导轨PQ 、MN .缓冲车的底部安装电磁铁(图中未画出)，能产生垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B ，导轨内的缓冲滑块K 由高强度绝缘材料制成，滑块K 上绕有闭合矩形线圈abcd ，线圈的总电阻为R ，匝数为n ，ab 边长为L .假设缓冲车以速度v 0与障碍物C 碰撞后，滑块K 立即停下，而缓冲车厢继续向前移动距离L 后速度为零．已知缓冲车厢与障碍物和线圈的ab 边均没有接触，不计一切摩擦阻力．在这个缓冲过程中，下列说法正确的是( )A ．线圈中的感应电流沿逆时针方向(俯视)，最大感应电流为BLv 0RB ．线圈对电磁铁的作用力使缓冲车厢减速运动，从而实现缓冲C ．此过程中，线圈abcd 产生的焦耳热为Q ＝12mv 2D ．此过程中，通过线圈abcd 的电荷量为q ＝BL 2R【解析】 缓冲过程中，线圈内的磁通量增加，由楞次定律知，感应电流方向沿逆时针方向(俯视)，感应电流最大值出现在滑块K 停下的瞬间，大小应为nBLv 0R，A 项错误；线圈中的感应电流对电磁铁的作用力，使车厢减速运动，起到了缓冲的作用，B 项正确；据能量守恒定律可知，车厢的动能全部转换为焦耳热，故Q ＝12mv 20，C 项正确；由q ＝I ·Δt 、I ＝ER 及E ＝n ΔΦΔt ，可得q ＝n ΔΦR ，因缓冲过程ΔΦ＝BL 2，故q ＝nBL 2R，D 项错误． 【答案】 BC二、非选择题：本大题共4小题，共52分。

2020年北京市高考物理真题试卷（新高考)一、选择题(本题共14小题，共42分)（共14题；共42分）1.以下现象不属于干涉的是（）A. 白光经过杨氏双缝得到彩色图样B. 白光照射肥皂膜呈现彩色图样C. 白光经过三棱镜得到彩色图样D. 白光照射水面油膜呈现彩色图样2.氢原子能级示意如图。

现有大量氢原子处于n=3能级上，下列说法正确的是（）A. 这些原子跃迁过程中最多可辐射出2种频率的光子B. 从n=3能级跃迁到n=1能级比跃迁到n=2能级辐射的光子频率低C. 从n=3能级跃迁到n=4能级需吸收0.66eV的能量D. n=3能级的氢原子电离至少需要吸收13.6eV的能量3.随着通信技术的更新换代，无线通信使用的电磁波频率更高，频率资源更丰富，在相同时间内能够传输的信息量更大。

第5代移动通信技术(简称5G)意味着更快的网速和更大的网络容载能力，“4G改变生活，5G改变社会”。

与4G相比，5G使用的电磁波（）A. 光子能量更大B. 衍射更明显C. 传播速度更大D. 波长更长4.如图所示，一定量的理想气体从状态A开始，经历两个过程，先后到达状态B和C。

有关A、B和C三个状态温度T A、T B和T C的关系，正确的是（）A. T A=T B，T B=T CB. T A<T B，T B<T CC. T A=T C，T B>T CD. T A=T C，T B<T C5.我国首次火星探测任务被命名为“天问一号”。

已知火星质量约为地球质量的10%，半径约为地球半径的50%，下列说法正确的是（）A. 火星探测器的发射速度应大于地球的第二宇宙速度B. 火星探测器的发射速度应介于地球的第一和第二宇宙速度之间C. 火星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度D. 火星表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度6.一列简谐横波某时刻波形如图甲所示。

由该时刻开始计时，质点L的振动情况如图乙所示。

下列说法正确的是（）A. 该横波沿x轴负方向传播B. 质点N该时刻向y轴负方向运动C. 质点L经半个周期将沿x轴正方向移动D. 该时刻质点K与M的速度、加速度都相同7.真空中某点电荷的等势面示意如图，图中相邻等势面间电势差相等。

高考专题：电磁感应中的电路图像，交变电流选择题（本题包括10个小题，每小题6分，共60分。

1-6为单选，7-10为多选）1．如图，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U 形金属导轨，导轨平面与磁场垂直。

金属杆PQ 置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS ，一圆环形金属线框T 位于回路围成的区域内，线框与导轨共面。

现让金属杆PQ 突然向右运动，在运动开始的瞬间，关于感应学科&网电流的方向，下列说法正确的是（ ）A ．PQRS 中沿顺时针方向，T 中沿逆时针方向B ．PQRS 中沿顺时针方向，T 中沿顺时针方向C ．PQRS 中沿逆时针方向，T 中沿逆时针方向D ．PQRS 中沿逆时针方向，T 中沿顺时针方向2. 如图，直角三角形金属框abc 放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B ，方向平行于ab 边向上。

当金属框绕ab 边以角速度ω逆时针转动时，c a 、b 、三点的电势分别为a b c U U U 、、.已知bc 边的长度为l 。

下列判断正确的是（ ）A ．a c U U >，金属框中无电流B. b c U U >，金属框中电流方向沿a b c a --- C .212bc U Bl ω=-，金属框中无电流 D. 212bc U Bl ω=，金属框中电流方向沿a c b a --- 3.如图，在光滑水平桌面上有一边长为L 、电阻为R 的正方形导线框；在导线框右侧有一宽度为d （d ＞L ）的条形匀强磁场区域，磁场的边界与导线框的一边平行，磁场方向竖直向下。

导线框以某一初速度向右运动，t=0是导线框的的右边恰与磁场的左边界重合，随后导线框进入并通过磁场区域。

下列v-t 图像中，可能正确描述上述过程的是（ ）4.自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分，一升压式自耦调压变压器的电路如图所示，其副线圈匝数可调。

已知变压器线圈总匝数为1900匝；原线圈为1100匝，接在有效值为220V 的交流电源上。

2020 年高考物理试题分类汇编：交变电流（带详尽分析）〔全国卷2〕19. 图中为一理想变压器，其原线圈与一电压有效值不变的沟通电源相连：P 为滑动头。

现令P 从均匀密绕的副线圈最底端开始，沿副线圈匀速上滑，直至白炽灯L 两头的电压等于其额定电压为止。

用I 1表示流过原线圈的电流，I 2表示流过灯泡的电流，U 2表示灯泡两头的电压，N 2表示灯泡耗费的电功率〔那个地址的电流、电压均指有效值：电功率指均匀值〕。

以下 4 个图中，可以正确反应相应物理量的变化趋向的是答案： BC分析：副线圈是均匀密绕的且滑动头匀速上滑，讲明副线圈的匝数在均匀增大，由变压器的变压比U 2 n2，得 U 2Ukt 均匀增大〔k为单位时辰增添的匝数〕，C正确。

灯泡两头的电压由零增大时其电U 1 n1 n1阻增大，描绘的伏安特曲线为B。

灯泡的功当先增大的快〔电阻小〕后增大的慢〔电阻大〕，D 错误。

原线圈功率等于灯泡功率是增大的，所以原线圈电流必定增大， A 错误。

【命题企图与考点定位】观察理想变压器和灯泡的伏安特曲线知识。

〔天津卷〕 7.为研究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦沟通电源上，副线圈连结同样的灯泡L 1、 L2，电路中分不接了理想沟通电压表V 1、 V 2和理想沟通电流表A 1， A 2，导线电阻不计，以下列图。

当开关S 闭合后A. A 1示数变大， A 1与 A 2示数的比值不变B. A 1示数变大， A 1与 A 2示数的比值变大C. V 2示数变小， V 1与 V 2示数的比值变大D. V 2示数不变， V 1与 V 2示数的比值不变答案：AD〔重庆卷〕 17. 输入电压为220V，输出电压为36V 的变压器副线圆烧坏，为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了 5 匝线圈，如题17 图所示，而后将原线圈接到 220V 沟通电源上，测得新绕线圈的端电压为1V，按理想变压器剖析，该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分不为：A 1100 、 360B 1100 、180C 2200 、 180D 220 、 360 【答案】 B【分析】对新绕线的理想变压器，依据变压比公式得n3U 1 5 220n1 1100 U 3 1n1U 2 1100 36180 ，B正确。

第2讲 变压器、电能的输送一、理想变压器 1.构造如图1所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的.图1(1)原线圈：与交流电源连接的线圈，也叫初级线圈. (2)副线圈：与负载连接的线圈，也叫次级线圈. 2.原理电流磁效应、电磁感应.3.理想变压器原、副线圈基本量的关系4.几种常用的变压器(1)自耦变压器——调压变压器，如图2甲(降压作用)、乙(升压作用)所示.图2(2)互感器⎩⎪⎨⎪⎧电压互感器(n 1>n 2)：把高电压变成低电压， 如图丙所示.电流互感器(n 1<n 2)：把大电流变成小电流，如图丁所示.自测1 关于理想变压器，下列说法正确的是( ) A.变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用 B.变压器不但能改变交变电流的电压，还能改变交变电流的频率 C.正常工作的变压器，当副线圈与用电器断开时，副线圈两端无电压 D.变压器副线圈并联更多的用电器时，原线圈输入的电流随之减小 答案 A 二、电能的输送如图3所示，若发电站输出电功率为P ，输电电压为U ，用户得到的电功率为P ′，用户的电压为U ′，输电线总电阻为R.图31.输出电流I ＝P U ＝P ′U ′＝U －U ′R . 2.电压损失 (1)ΔU ＝U －U ′ (2)ΔU ＝IR3.功率损失 (1)ΔP ＝P －P ′ (2)ΔP ＝I 2R ＝(PU)2R4.减少输电线上电能损失的方法(1)减小输电线的电阻R .由R ＝ρlS 知，可加大导线的横截面积、采用电阻率小的材料做导线.(2)减小输电线中的电流.在输电功率一定的情况下，根据P ＝UI ，要减小电流，必须提高输电电压.自测2 从发电站输出的功率为220 kW ，输电线的总电阻为0.05 Ω，用110 V 和11 kV 两种电压输电.两种情况下输电线上由电阻造成的电压损失之比为( ) A.100∶1 B.1∶100 C.1∶10 D.10∶1 答案 A解析 由题意知输电线上的电流I ＝P U ，则输电线的总电阻造成的电压损失ΔU ＝Ir ＝Pr U ，故ΔU 1ΔU 2＝U 2U 1＝11×103110＝1001，故选A.命题点一 实验：探究变压器电压与线圈匝数的关系1.实验目的：探究变压器电压与线圈匝数的关系.2.实验原理：原线圈通过电流时，铁芯中产生磁场，由于交变电流的大小和方向都在不断变化，铁芯中的磁场也在不断的变化，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势，副线圈中就存在输出电压.本实验通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压与匝数的关系.3.实验器材：两只多用电表(或两只交直流数字电压表)、学生电源(低压交流电源)、开关、可拆变压器、导线若干.4.实验步骤(1)按如图4所示连接好电路图，将两个多用电表调到交流电压挡，并记录两个线圈的匝数.图4(2)打开学生电源，读出两个电表电压值，并记录在表格中. (3)保持匝数不变多次改变输入电压，记录下每次的两个电压值.(4)保持电压、原线圈的匝数不变，多次改变副线圈的匝数，记录下每次的副线圈匝数和对应的电压值. 5.数据记录与处理6.结论：原、副线圈的电压比与原、副线圈的匝数比相等.7.误差分析(1)实际变压器存在各种损耗. (2)交流电表的读数存在误差. 8.注意事项(1)在改变学生电源电压、线圈匝数前均要先断开开关，再进行操作.(2)为了人身安全，学生电源的电压不能超过12 V ，不能用手接触裸露的导线和接线柱.(3)为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测，大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量.例1 在“探究变压器线圈两端电压与匝数关系”的实验中，小型可拆变压器的原、副线圈匝数分别为n 1＝120匝、 n 2＝240匝，某实验小组在原线圈两端依次加上不同的电压，用多用电表的交流电压挡分别测量原、副线圈两端的电压，数据如表所示.(1)实验小组根据测得的数据在表格中算出U 1、U 2的比值，还有一组U 1、U 2的比值没有算出，把求出的结果填在表格中.(2)本实验可得出结论：变压器线圈两端电压与匝数关系为______________(用题目中给出的字母表示). (3)该变压器是______________变压器(选填“升压”或“降压”). 答案 (1)1∶1.9 (2)U 1U 2＝n 1n 2 (3)升压解析 (1)第三组数据为：U 1U 2＝7.815.2＝11.9(2)线圈匝数之比n 1n 2＝120240＝12，结合表格中的数据知，在误差允许的范围内线圈两端电压与匝数的关系是U 1U 2＝n 1n 2.(3)从表格中的数据可知副线圈匝数多、电压高，所以该变压器是升压变压器.变式1 在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中，实验室中备有下列可供选择的器材： A.可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈)B.条形磁铁C.直流电源D.多用电表E.开关、导线若干上述器材在本实验中不必用到的是________(填器材前的序号)，本实验中还需用到的器材有________. 答案 BC 低压交流电源命题点二 理想变压器原理的应用例2 (2016·全国卷Ⅰ·16)一含有理想变压器的电路如图5所示，图中电阻R 1、R 2和R 3的阻值分别为3 Ω、1 Ω和4 Ω，为理想交流电流表，U 为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定.当开关S 断开时，电流表的示数为I ；当S闭合时，电流表的示数为4I .该变压器原、副线圈匝数比为( )图5A.2B.3C.4D.5答案 B解析 开关断开时，电路如图甲所示，原、副线圈的电流比I I 2＝n 2n 1，通过R 2的电流I 2＝In 1n 2，副线圈的输出电压U 2＝I 2(R 2＋R 3)＝5In 1n 2，由U 1U 2＝n 1n 2可得原线圈两端的电压U 1＝5I ⎝⎛⎭⎫n 1n 22，则U ＝U 1＋IR 1＝5I ⎝⎛⎭⎫n 1n 22＋3I ；开关闭合时，电路如图乙所示，原、副线圈的电流比4I I 2′＝n 2n 1，通过R 2的电流I 2′＝4In 1n 2，副线圈的输出电压U 2′＝I 2′R 2＝4In 1n 2，由U 1′U 2′＝n 1n 2可得原线圈两端的电压U 1′＝4I ⎝⎛⎭⎫n 1n 22，则U ＝U 1′＋4IR 1＝4I ⎝⎛⎭⎫n 1n 22＋12I ，联立解得n 1n 2＝3，选项B 正确.变式2 (多选)(2014·山东卷·17)如图6所示，将额定电压为60 V 的用电器，通过一理想变压器接在正弦交变电源上.闭合开关S 后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220 V 和2.2 A.以下判断正确的是( )图6A.变压器输入功率为484 WB.通过原线圈的电流的有效值为0.6 AC.通过副线圈的电流的最大值为2.2 AD.变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝11∶3 答案 BD解析 变压器的输入功率P 1＝P 2＝I 2U 2＝2.2×60 W ＝132 W ，选项A 错误；由U 1U 2＝n 1n 2得n 1n 2＝U 1U 2＝22060＝113，选项D 正确；由I 1I 2＝n 2n 1得I 1＝n 2n 1I 2＝311×2.2 A ＝0.6 A ，选项B 正确；根据I ＝I m2得通过副线圈的电流的最大值I 2m ＝2I 2＝2.2 2A ，选项C 错误.变式3 (2018·河南省中原名校第六次模拟)如图7所示，一理想变压器，左右两边共接有额定电压均为U 的6盏完全相同的灯泡(额定功率均为P )，左端接在一电压恒为U 0的交流电源两端.此时6盏灯刚好正常发光.下列说法中不正确的是( )图7A.该变压器的原、副线圈匝数比为1∶2B.此时交流电源输出的功率为6PC.U 0＝6UD.如果灯L 6突然烧断，灯L 1和L 2将变暗，而其余3盏灯将变得更亮 答案 A解析 由于各盏灯相同且均正常发光，所以流过每盏灯的电流均相同，原线圈中的电流I 1等于灯泡的额定电流I ，而副线圈中的总电流为I 2＝4I ，故n 1∶n 2＝I 2∶I 1＝4∶1，A 错误；由于理想变压器本身不消耗能量，所以交流电源输出功率为6盏灯的总功率6P ，B 正确；设原、副线圈两端的电压分别为U 1、U 2，则U 2＝U ，U 0＝U 1＋2U ，而U 1∶U 2＝n 1∶n 2＝4∶1，代入得U 0＝6U ，C 正确；当灯L 6突然烧断，变压器输出的功率将减小，所以输入功率也将减小，由P 1＝U 1I 1得I 1减小，所以灯L 1和L 2将变暗，同时因L 1和L 2分得的电压减小，变压器输入端的电压U 1将增大，所以变压器输出的电压也将增大，使其余3盏灯变得更亮，D 正确.命题点三 理想变压器的动态分析1.匝数比不变的情况(如图8)图8(1)U 1不变，根据U 1U 2＝n 1n 2，输入电压U 1决定输出电压U 2，不论负载电阻R 如何变化，U 2不变.(2)当负载电阻发生变化时，I 2变化，输出电流I 2决定输入电流I 1，故I 1发生变化. (3)I 2变化引起P 2变化，P 1＝P 2，故P 1发生变化. 2.负载电阻不变的情况(如图9)图9(1)U 1不变，n 1n 2发生变化，故U 2变化.(2)R 不变，U 2变化，故I 2发生变化.(3)根据P 2＝U 22R，P 2发生变化，再根据P 1＝P 2，故P 1变化，P 1＝U 1I 1，U 1不变，故I 1发生变化.图10例3 (2018·天津理综·4)教学用发电机能够产生正弦式交变电流.利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R 供电，电路如图10所示，理想交流电流表A 、理想交流电压表V 的读数分别为I 、U ，R 消耗的功率为P .若发电机线圈的转速变为原来的12，则( )A.R 消耗的功率变为12PB.电压表V 的读数变为12UC.电流表A 的读数变为2ID.通过R 的交变电流频率不变 答案 B解析 发电机线圈的转速变为原来的12，由E ＝nBSω2知，原线圈中输入电压变为原来的12，频率变为原来的12.根据U 1U 2＝n 1n 2，知U 2变为原来的12，即U 2＝12U ，则通过R 的电流变为原来的12，R 消耗的功率P 2＝U 22R ＝14P ，根据I 1I 2＝n 2n 1，原线圈上的电流也变为原来的12，即电流表A 的读数变为12I ，故选B.变式4 (多选)(2011·山东卷·20)为保证用户电压稳定在220 V ，变电所需适时进行调压，图11甲为调压变压器示意图.保持输入电压u 1不变，当滑动接头P 上下移动时可改变输出电压.某次检测得到用户电压u 2随时间t 变化的曲线如图乙所示.以下正确的是( )图11A.u 2＝1902sin (50πt ) VB.u 2＝1902sin (100πt ) VC.为使用户电压稳定在220 V ，应将P 适当下移D.为使用户电压稳定在220 V ，应将P 适当上移 答案 BD解析 由u 2－t 图象知u 2m ＝190 2 V ，T ＝2×10－2 s 故ω＝2πT＝100π rad/s ，故u 2＝1902sin (100πt ) V ，选项A 错误，选项B 正确.由变压器电压与匝数关系u 1u 2＝n 1n 2得u 2＝n 2u 1n 1，可减小n 1以使u 2的有效值增大至220 V ，即将P 适当上移，故选项C 错误，选项D 正确.例4 (多选)(2018·山东省临沂市一模)如图12甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为20∶1，图中电表均为理想电表，R 为光敏电阻(其阻值随光强增大而减小)，L 1和L 2是两个完全相同的灯泡.原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压u ，下列说法正确的是( )图12A.交流电压的频率为50 HzB.电压表的示数为11 VC.当照射R 的光强增大时，电流表的示数变大D.若L 1的灯丝烧断后，电压表的示数会变小 答案 ABC解析 由题图乙可知交流电压周期T ＝0.02 s ，所以频率为f ＝1T ＝50 Hz ，故A 正确；原线圈接入电压的最大值是220 2V ，所以原线圈接入电压的有效值是U ＝220 V ，理想变压器原、副线圈匝数比为20∶1，所以副线圈两端电压是11 V ，所以电压表的示数为11 V ，故B 正确；R 阻值随光强增大而减小，根据I ＝UR 知副线圈电流增加，副线圈输出功率增加，根据能量守恒定律，可知原线圈输入功率也增加，原线圈电流增加，所以电流表的示数变大，故C 正确；当L 1的灯丝烧断后，变压器的输入电压不变，根据变压比公式，输出电压也不变，故电压表读数不变，故D 错误. 变式5 (2018·山西省重点中学协作体期末)如图13甲为理想变压器的示意图，其原、副线圈的匝数比为4∶1，电压表和电流表均为理想电表，R t 为阻值随温度升高而变小的热敏电阻，R 1为定值电阻.若发电机向原线圈输入如图乙所示的正弦交流电.下列说法中正确的是( )图13A.输入变压器原线圈的交流电压的瞬时值表达式为u ＝362sin 50πt VB.变压器原、副线圈中的电流之比为4∶1C.t ＝0.01 s 时，发电机的线圈平面位于中性面D.R t 温度升高时，变压器的输入功率变小 答案 C解析 由题图乙可知交流电压最大值U ＝36 2 V ，周期T ＝0.02 s ，可由周期求出角速度的值为2π0.02＝100 π，则可得交流电压u 的瞬时值表达式u ＝362sin 100πt V ，故A 错误；根据I 1I 2＝n 2n 1可知变压器原、副线圈中的电流之比为1∶4，故B 错误；t ＝0.01 s 时，瞬时值为零，发电机的线圈平面与磁场方向垂直，发电机的线圈平面位于中性面，故C 正确；R t 处温度升高时，阻值减小，电流表的示数变大，变压器的输入功率变大，故D 错误.命题点四 远距离输电1.理清三个回路图14远距离输电电网间的基本结构如图14所示.输电过程的电路被划分为三个独立的回路，即电源回路、输送回路和用户回路.在每个回路中，变压器的原线圈是回路的用电器，而相应的副线圈是下一个回路的电源，每个回路均可应用闭合电路欧姆定律、串并联电路的规律，而变压器的电压、电流、功率关系则是联系不同回路的桥梁. 2.抓住两个物理量的联系(1)理想的升压变压器联系了电源回路和输送回路，由理想变压器原理可得：线圈1(匝数为n 1)和线圈2(匝数为n 2)中各个量间的关系是U 1U 2＝n 1n 2，P 1＝P 2，I 1n 1＝I 2n 2.(2)理想的降压变压器联系了输送回路和用户回路，由理想变压器原理可得：线圈3(匝数为n 3)和线圈4(匝数为n 4)中各个量间的关系是U 3U 4＝n 3n 4，P 3＝P 4，I 3n 3＝I 4n 4.3.掌握一个能量守恒定律发电机把机械能转化为电能，并通过导线将能量输送给线圈1，线圈1上的能量就是远程输电的总能量，在输送过程中，先被输送回路上的导线电阻损耗一小部分，剩余的绝大部分通过降压变压器和用户回路被用户使用消耗，所以其能量关系为P 1＝P 线损＋P 用户.例5 (2019·安徽省马鞍山市质检)图15甲为远距离输电示意图，理想升压变压器原、副线圈匝数比为1∶1 000，理想降压变压器原、副线圈匝数比为1 000∶1，输电线的总电阻为1 000 Ω，若升压变压器的输入电压如图乙所示，用户端电压为220 V.下列说法正确的是( )图15A.输电线中的电流为3 AB.电站输出的功率为7 500 kWC.输电线路损耗功率为90 kWD.用户端交变电流的频率为100 Hz 答案 B解析 由题图乙知升压变压器输入端电压的最大值为U m ＝250 2 V ，有效值为U 1＝U m 2＝250 V ，根据U 1U 2＝n 1n 2，得副线圈两端的电压U 2＝n 2n 1U 1＝1 0001×250 V ＝2.5×105 V ；用户端电压为220 V ，根据U 3U 4＝n 3n 4，得降压变压器原线圈两端的电压U 3＝n 3n 4U 4＝1 0001×220 V ＝2.2×105 V ，故输电线上损失的电压为ΔU ＝U 2－U 3＝3×104 V ，则输电线上的电流为I ＝ΔU R ＝3×1041 000A ＝30 A ，电站的输出功率为P 1＝P 2＝U 2I ＝7 500 kW ，输电线路损耗功率为ΔP ＝I 2R ＝900kW ，由题图乙可知，原线圈交变电流的周期为T ＝0.02 s ，则频率为f ＝1T ＝50 Hz ，变压器不会改变交流电的频率，故用户端交变电流的频率为50 Hz ，故B 正确，A 、C 、D 错误.变式6 (多选)(2018·广东省潮州市下学期综合测试)远距离输电线路简化如图16所示，电厂输送电功率不变，变压器均为理想变压器，图中标示了电压和电流，其中输电线总电阻为R ，则( )图16A.I 2<U 2RB.输电线损失的电功率为U 22RC.提高输送电压U 2，则输电线电流I 2增大D.电厂输送电功率为U 2I 2 答案 AD解析 在输电线路上：U 2＝I 2R ＋U 3，所以I 2<U 2R ，故A 正确；由于U 2不是R 两端的电压，所以输电线损失的电功率不是U 22R ，故B 错误；因为输送功率不变，根据P 2＝U 2I 2，可知提高输送电压U 2，则输电线电流I 2减小，故C 错误；因变压器为理想变压器，所以有P 1＝P 2＝U 2I 2，故D 正确.1.(2019·湖北省黄冈中学模拟)下列关于交变电流、变压器和远距离输电的说法中不正确的是( ) A.理想变压器的输出电压由输入电压和原副线圈匝数比决定 B.交变电流的最大值是有效值的2倍C.降低输电损耗有两个途径：减小输电线的电阻和提高输电电压D.如果把升压变压器的原线圈串联在电路中，副线圈的两端接在普通的交流电流表上，可以制成电流互感器 答案 B解析 理想变压器的输出电压由输入电压和原副线圈匝数比决定，选项A 正确；正弦交变电流的最大值是有效值的2倍，选项B 错误；降低输电损耗有两个途径：减小输电线的电阻和提高输电电压，选项C 正确；如果把升压变压器的原线圈串联在电路中，副线圈的两端接在普通的交流电流表上，可以制成电流互感器，选项D 正确.2.(2019·河北省衡水中学模拟)如图1所示为某山区小型电站输电示意图，发电厂发出U 1＝2202sin 100πt (V)的交流电通过变压器升压后进行高压输电，接近用户时再通过降压变压器降压给用户供电，图中高压输电线部分总电阻为r ，负载端的电压表是理想交流电表，下列有关描述正确的是( )图1A.若开关S 1、S 2都断开，则电压表示数为零B.负载端所接收到交流电的频率为25 HzC.深夜开灯时灯特别亮是因为高压输电线上电压损失减小的缘故D.用电高峰期灯泡较暗，可通过减少降压变压器副线圈的匝数来提高其亮度 答案 C解析 S 1、S 2都断开时变压器空载，副线圈两端有电压，电压表示数不为零，故选项A 错误；变压器不能改变交流电的频率，故负载端交流电的频率还是50 Hz ，故B 选项错误；深夜大部分用户已关灯，干路中电流减小，线路损耗也减小，用户得到的电压较高，故此时开灯时灯特别明亮，故选项C 正确；用电高峰时，负载增多，负载总电阻减小，干路中电流增大，因此输电线损耗电压增大，导致降压变压器的输入电压降低，为提高负载电压，可增大降压变压器的副线圈的匝数，使输出电压提高，故选项D 错误.3.(2018·广东省深圳市第一次调研)如图2所示，a 、b 两端接在正弦交流电源上，原副线圈回路中A 、B 电阻的阻值相同，原副线圈匝数比为n 1∶n 2，下列说法正确的是( )图2A.A 、B 电阻的电流之比为n 1∶n 2B.A 、B 电阻的电压之比为n 1∶n 2C.A 、B 电阻的功率之比为n 22∶n 12D.原副线圈的电压之比为1∶1 答案 C解析 根据I 1I 2＝n 2n 1可得A 、B 电阻的电流之比为n 2∶n 1，由于两电阻相等，则A 、B 电阻的电压之比为n 2∶n 1，选项A 、B 错误；根据P ＝I 2R 可知，A 、B 电阻的功率之比为n 22∶n 12，选项C 正确；原副线圈的电压之比为U 1U 2＝n 1n 2，选项D错误.4.(多选)(2018·湖北省武汉市部分学校起点调研)含有理想变压器的电路如图3所示，L 1、L 2、L 3为“24 V 2 W ”的灯泡，为理想交流电压表，a 、b 端接正弦交流电压源(输出电压的有效值恒定).当开关S 闭合时，灯泡均正常发光.下列说法正确的是( )图3A.变压器原、副线圈匝数比为1∶2B.电压表的示数为72 VC.变压器的输入功率为8 WD.若在副线圈上再并联一个相同的灯泡，灯泡L 1可能会烧毁 答案 BD解析 每个灯泡的额定电流：I L ＝P L U L ＝224 A ＝112 A ，则原线圈的电流为I 1＝112 A ，副线圈的电流为I 2＝16 A ，则n 1n 2＝I2 I1＝21，选项A错误；变压器输出电压为24 V，则根据匝数比可得输入电压为U1＝n1n2U2＝48 V，则电压表读数为48 V＋24 V＝72 V，选项B正确；变压器的输入功率：P1＝U1I1＝4 W，选项C错误；副线圈上再并联一个相同灯泡，则副线圈电流增大，则原线圈电流也增大，超过额定电流，灯泡L1可能烧毁，故D正确.5.(多选)(2018·广东省惠州市模拟)在家庭电路中，为了安全，一般在电能表后面的电路中安装一个漏电开关，其工作原理如图4所示，其中甲线圈两端与脱扣开关控制器相连，乙线圈由两条电线采取双线法绕制，并与甲线圈绕在同一个矩形硅钢片组成的铁芯上.以下说法正确的是()图4A.当用户用电正常时，甲线圈两端没有电压，脱扣开关接通B.当用户用电正常时，甲线圈两端有电压，脱扣开关接通C.当用户发生漏电时，甲线圈两端没有电压，脱扣开关断开D.当用户发生漏电时，甲线圈两端有电压，脱扣开关断开答案AD解析正常状态时，火线和零线中电流产生的磁场完全抵消，甲线圈中没有电压，脱扣开关保持接通，A正确，B 错误；当用户发生漏电时，流过火线与零线的电流不相等，保护器中火线和零线中电流产生的磁场不能完全抵消，会使甲线圈中产生感应电动势，脱扣开关断开，C错误，D正确.6.(多选)(2018·山西省晋城市第一次模拟)如图5所示为某山区小型水电站的电能输送示意图，发电机输出的电压和输电线路上的电阻恒定，用电器均为纯电阻元件，当用电高峰来临时，下列判断正确的是()图5A.用电器等效电阻R0变大B.升压变压器T1的输出电压变大C.降压变压器T2的输出电压变小D.输电线路总电阻R上消耗的功率变大答案CD解析用电高峰来临时，用电器增多，用电器并联后的总电阻R0减小，选项A错误；由于升压变压器的输入电压一定，则输出电压一定，选项B错误；设输电线的输送电流为I，降压变压器的变压比为k，升压变压器的输出电压为U，则U＝IR＋k2IR0，当R0减小时，I增大，输电线总电阻R消耗的功率P R＝I2R变大，选项D正确；降压变压器T 2的输入电压等于U －IR ，可以判断此电压减小，则输出电压也减小，选项C 正确.7.(2018·山西省孝义市第一次模拟)图6甲所示为一发电机的原理图，发电机产生的交变电流接图乙中理想变压器的原线圈.已知变压器原、副线圈的匝数之比为22∶1，发电机输出电压u 随时间t 变化的规律如图丙所示，发电机线圈电阻忽略不计，则( )图6A.电阻两端电压的瞬时值表达式为u ＝10sin 50πt (V)B.电压表示数为10 VC.若仅使发电机线圈的转速增大一倍，则变压器副线圈输出电压的频率增大一倍，而电压表示数不变D.若仅使电阻R 增加，则电流表示数不变 答案 B解析 由题图丙知：原线圈电压的最大值U 1m ＝311 V ，原线圈电压有效值U 1＝U 1m2＝220 V ，由U 1∶U 2＝n 1∶n 2知，副线圈电压的最大值U 2m ≈14.1 V ，副线圈电压有效值U 2＝10 V ，故A 项错误，B 项正确；若仅使发电机线圈的转速n 增大一倍，则角速度ω增大一倍，根据E m ＝NBSω可知，变压器原线圈输入电压的频率和最大值都增大一倍，原副线圈中电流的频率相等，变压器副线圈输出电压的频率增大一倍，由U 1∶U 2＝n 1∶n 2知，副线圈输出电压增大一倍，电压表读数增大一倍，故C 项错误；仅使电阻R 增加，原线圈两端的电压和原副线圈匝数比不变，则副线圈输出电压不变，副线圈中电流减小，原副线圈匝数比不变，则原线圈中电流也减小，电流表示数减小，故D 项错误. 8.(多选)(2018·山东省枣庄市二调)如图7所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比n 1∶n 2＝10∶1，电阻R ＝10 Ω，两只相同小灯泡L 1、L 2的规格均为“3 V ,1.5 W ”，S 1为单刀双掷开关.原线圈接正弦交流电源.当S 1接1、S 2闭合时，L 2正常发光.设小灯泡的电阻值恒定.下列说法正确的是( )图7A.原线圈所接正弦交流电源的电动势最大值为30 VB.只断开S 2后，变压器的输出功率为0.75 WC.将S 1换接到2后，原线圈的输入功率为90 WD.将S 1换接到2后，R 的电功率为0.9 W 答案 BD解析 当S 1接1、S 2闭合时，L 2正常发光，副线圈的电压为U 2＝3 V ，根据原、副线圈电压比等于匝数比即U 1U 2＝n 1n 2，解得原线圈的电压为U 1＝30 V ，原线圈所接正弦交流电源的电动势最大值为E m ＝30 2 V ，故A 错误；两只相同小灯泡阻值均为R L ＝U L 2P L ＝6 Ω，只断开S 2后，变压器的输出功率为P 2＝U 222R L ＝322×6 W ＝0.75 W ，故B 正确；将S 1换接到2后，R 的电功率为P R ＝U 22R＝0.9 W ，原线圈的输入功率为P 入＝P R ＝0.9 W ，故C 错误，D 正确.9.(2018·河南省濮阳市第二次模拟)如图8甲所示，一个电阻不计、边长为1 m 的正方形单匝线圈被固定，正方形线圈内有一磁场与线圈平面垂直，磁感应强度B 随时间t 变化的规律如图乙所示，将线圈的两端与理想变压器原线圈相连，开关闭合，副线圈接有定值电阻R 0和磁敏电阻GMR(GMR 的阻值随所处空间磁场的增大而增大)，则下列说法正确的是( )图8A.线圈中产生的电动势的有效值为2 VB.若使电阻R 0消耗的功率增大，则滑动触头P 需上移C.当开关S 由闭合到断开，副线圈中电流增大D.当GMR 处的磁场增强时，变压器的输入功率减小 答案 D解析 磁感应强度随时间t 的变化关系为B ＝0.02sin (100t ) T ，则ω＝2πT ＝100 rad/s ，所以产生的最大感应电动势为E m ＝NB m Sω＝2 V ，线圈中产生的感应电动势的有效值为E ＝E m2＝ 2 V ，A 错误；滑动触头P 上移，R 0两端电压减小，故其消耗的功率减小，B 错误；当开关S 由闭合到断开时，副线圈减少一个支路，电流减小，C 错误；当GMR 处的磁场增强时，其阻值增大，副线圈的电功率U 2R 0＋U 2R减小，故变压器的输入功率减小，D 正确.10.(多选)(2012·山东卷·18)图9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( )图9A.电压表的示数等于5 VB.电压表的示数等于52V C.实现点火的条件是n 2n 1>1 000D.实现点火的条件是n 2n 1<1 000答案 BC解析 由题u －t 图象知，交流电压的最大值U m ＝5 V ，所以电压表的示数U ＝U m 2＝52 V ，故选项A 错误，选项B正确；根据U 1U 2＝n 1n 2得n 2n 1＝U 2U 1，变压器副线圈电压的最大值U 2m ＝5 000 V 时，有效值U 2＝U 2m 2＝5 0002 V ，所以点火的条件n 2n 1>5 0002 V 52V ＝1 000，故选项C 正确，选项D 错误.11.(2018·华南师大附中三模)如图10所示，一个小型水电站，其交流发电机的输出电压U 1 一定，通过理想升压变压器T 1 和理想降压变压器T 2向远处用户供电，输电线的总电阻为R .T 1的输入电压和输入功率分别为U 1和P 1，它的输出电压和输出功率分别为U 2和P 2；T 2的输入电压和输入功率分别为U 3和P 3，它的输出电压和输出功率分别为U 4和P 4.下列说法正确的是( )图10A.当用户的用电器增多时，U 2减小，U 4变小B.当用户的用电器增多时，P 1变大，P 3减小C.输电线上损失的功率为ΔP ＝U 22RD.要减小线路的损耗，应增大升压变压器的匝数比n 2n 1，同时应增大降压变压器的匝数比n 3n 4答案 D解析 交流发电机的输出电压U 1一定，匝数不变，根据U 1U 2＝n 1n 2，知U 2不变，故A 错误；当用户的用电器增多时，。

交变电流本考点是电磁感应的应用和延伸．高考对本章知识的考查主要体现在“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象和交变电流的四值；三是突出考查变压器．一般试题难度不大，且多以选择题的形式出现．对于电磁场和电磁波只作一般的了解．本考点知识易与力学和电学知识综合，如带电粒子在加有交变电压的平行金属板间的运动，交变电路的分析与计算等．同时，本考点知识也易与现代科技和信息技术相联系，如“电动自行车”、“磁悬浮列车”等．另外，远距离输电也要引起重视．尤其是不同情况下的有效值计算是高考考查的主要内容；对变压器的原理理解的同时，还要掌握变压器的静态计算和动态分析．北京近5年高考真题18北京18．正弦交变电源与电阻R 、交流电压表按照图1所示的方式连接，R =10Ω，交流电压表的示数是10V 。

图2是交变电源输出电压u 随时间t 变化的图象。

则 ( )Ａ．通过R 的电流i R 随时间t 变化的规律是i R =2cos100πt (A)Ｂ．通过R 的电流i R 随时间t 变化的规律是i R =2cos50πt (A) Ｃ．R 两端的电压u R 随时间t 变化的规律是u R =52cos100πt (V) Ｄ．R 两端的电压u R 随时间t 变化的规律是u R =52cos50πt (V)18北京17、电阻R 1、R 2交流电源按照图1所示方式连接，R 1=10Ω，R 2=20Ω。

合上开关后S 后，通过电阻R 2的正弦交变电流i 随时间t 变化的情况如图2所示。

则 （ ）A 、 通过R 1的电流的有效值是1.2AB 、R 1两端的电压有效值是6VC 、通过R 2的电流的有效值是1.22AD 、R 2两端的电压有效值是62V18北京18.一理想变压器原、副线圈匝数比n 1:n 2=11:5。

原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u 如图所示。

副线圈仅接入一个10 Ω的电阻。

则 （ ）A.流过电阻的电流是20 AB.与电阻并联的电压表的示数是1002VC.经过1分钟电阻发出的热量是6×118 JD.变压器的输入功率是1×118 W北京18——18模拟题18朝阳二模16．在电路的MN 间加一如图所示正弦交流电，负载电阻为100Ω，若不考虑电表内阻对电路的影响，则交流电压表和交流电流表的读数分别为 （ ）A ．220V ，2.20 AB ．311V ，2.20 AC ．220V ，3.11AD ．311V ，3.11At/×10-2sU/V 0 311 -3111 2 34AVM N~R V 交变电源 ~ 图1 u /Vt /×10-2s O U m -U m1 2 图218丰台一模19．如图所示，在磁感应强度为B 的匀强磁场中，有一匝数为N 的矩形线圈，其面积为S ，电阻为r ，线圈两端外接一电阻为R 的用电器和一个交流电压表。

2018-2020年北京高考各地模拟试题分类（8）——交变电流一．选择题（共35小题）1．（2020•朝阳区二模）如图所示为高压输电的原理图，由于输电距离长，输电线上必然产生电能损耗。

相比传统输电的钢芯铝绞线，新型的碳纤维软铝导线除了具有重量轻、强度大、耐腐蚀等优势外，还能有效减小传输电阻。

图中两个变压器均视为理想变压器。

在发电厂输出功率和输出电压U1都不改变的条件下，若将输电线由传统导线更换成电阻更小的新型碳纤维软铝导线，下列叙述正确的是（）A．因为输电线的电阻减小，两输电线左端电压U2一定减小B．因为输电线的电阻减小，两输电线右端电压U3一定减小C．因为输电线的电阻减小，输电线上的电流一定变大D．因为输电线的电阻减小，用户端的电压U4一定变大2．（2020•北京模拟）如图所示为远距离输电示意图，其中T1、T2为理想变压器，输电线电阻可等效为电阻r，灯L1、L2相同且阻值不变。

现保持变压器T1的输入电压不变，滑片P 位置不变，当开关S断开时，灯L1正常发光。

则下列说法正确的是（）A．仅闭合开关S，灯L1会变亮B．仅闭合开关S，r消耗的功率会变大C．仅将滑片P下移，r消耗的功率会变小D．仅将滑片P上移，电流表示数会变大3．（2020•东城区校级三模）将u＝220sin（100πt）V的电压输入如图所示的理想变压器的原线圈，原副线圈的匝数比为n1：n2＝55：1，电阻R＝10Ω，下列说法正确的是（）A．该交流电的频率为100HzB．闭合开关S后，电流表的读数为0.22AC．闭合开关S后，电阻消耗的电功率为1.6WD．断开开关S后，变压器副线圈输出电压为零4．（2020•朝阳区模拟）在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中，某小组用匝数N1＝400匝和N2＝800匝的变压器来做实验，通过检测知原副线圈匝数都没问题，且实验操作规范正确。

实验记录中U1、U2分别表示N1、N2两端的电压实验测量数据如表，并没有得到变压比等于匝数比这个理想的结果。

交变电流和电磁感应一．单项选择题(石景山区)1.路上使用—种电磁装置向控制中心传输信号以确定火车的位置和速度，安放在火车首节车厢下面的磁铁能产生匀强磁场，如图（俯视图）．当它经过安放在两铁轨间的线圈时，便会产一电信号，被控制中心接收．当火车以恒定速度通过线时，表示线圈两端的电压U ab随时间变化关系的图像是：( )(海淀区)2如图3所示，电源的电动势为E，内阻r不能忽略。

A、B 是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈。

关于这个电路的以下说法正确的是（）A．开关闭合到电路中电流稳定的时间内，A到控制中心图3S灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定B．开关闭合到电路中电流稳定的时间内，B灯立刻亮，而后逐渐变/暗，最后亮度稳定C．开关由闭合到断开瞬间，A灯闪亮一下再熄灭D．开关由闭合到断开瞬间，电流自左向右通过A灯(海淀区)3如图所示，垂直纸面向里的匀强磁场的区域宽度为2a，磁感应强度的大小为B。

一边长为a、电阻为4R的正方形均匀导线框ABCD从图示位置沿水平向右方向以速度v匀速穿过两磁场区域，在下图中线框A、B两端电压U AB与线框移动距离x的关系图象正确的是（）甲AB乙图8Bav/3Bav/Bav/3Bav/BavD(海淀区)4如图11所示，一光滑平行金属轨道平面与水平面成θ角，两导轨上端用一电阻R 相连，该装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直轨道平面向上。

质量为m 的金属杆ab ，以初速度v 0从轨道底端向上滑行，滑行到某一高度h 后又返回到底端。

若运动过程中，金属杆保持与导轨垂直且接触良好，并不计金属杆ab 的电阻及空气阻力，则（ ）A ．上滑过程中安培力的冲量比下滑过程大B ．上滑过程通过电阻R 的电量比下滑过程多C ．上滑过程通过电阻R 产生的热量比下滑过程多D ．上滑过程的时间比下滑过程长(海淀区)5如图12所示，一质量为m 的金属杆ab ，以一定的初速度v 0从一光滑平行金属轨道的底端向上滑行，轨道平面与水平面成θ角，两导轨上端用一电阻相连，磁场方向垂直轨道平面向上，轨道与金属杆ab 的电阻不计并接触良好。

交变电流一、线圈绕垂直磁场的轴旋转产生的交变电流具有以下特点（1）交变电流的大小与转轴在线圈平面内的具体位置无关,未必是线圈的对称轴；(2）交变电流的最大值与线圈的面积成正比，与线圈的具体形状无关；(3)线圈转动的快慢既影响交变电流的周期和频率，又影响交变电流的最大值。

如图所示，在水平向右的匀强磁场中，一线框绕垂直于磁感线的轴匀速转动,线框通过电刷、圆环、导线等与定值电阻组成闭合回路．t1、t2时刻线框分别转到图甲、乙所示的位置，下列说法正确的是A．t1时刻穿过线框的磁通量最大B．t1时刻电阻中的电流最大,方向从右向左C．t2时刻穿过线框的磁通量变化最快D．t2时刻电阻中的电流最大，方向从右向左【错因分析】分不清线圈是从中性面还是峰值面开始转动的导致错误。

【正确解析】t1时刻,穿过线框的磁通量为零，线框产生的感应电动势最大,电阻中的电流最大，根据楞次定律，通过电阻的电流方向从右向左，A错误,B正确；t2时刻，穿过线框的磁通量最大，线框产生的感应电动势为零，电阻中的电流为零,C、D错误。

【正确答案】B1．图1为一台小型发电机构造示意图，内阻r=5。

0 Ω，外电路电阻R=95 Ω，电路中其余电阻不计。

发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数n=100。

转动过程中穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按正弦规律变化,如图2所示，（π=3。

14,2=1.4）则下列说法不正确的是图1 图2 A．该小型发电机的电动势的最大值为200 VB．t=3.14×10－2s时，磁通量的变化率为2 Wb/sC．t=3.14×10－2s时，串联在外电路中的交流电流表的读数为2 AD．t=3.14×10－2s时，串联在外电路中的交流电流表的读数为1。

4 A2．如图所示，是磁感应强度大小为B 的匀强磁场的左边界，也是一面积为S 的n 匝矩形金属线框的对称轴，若线框以角速度绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，并从图示位置（线框与磁感线平行）开始计时，则A ．时，线框中的感应电流最小 B ．时，穿过线框的磁通量变化率最大C ．线框中产生的交变电动势的最大值为D ．线框中产生的交变电动势的有效值为二、对交变电流的理解和应用易出现以下错误（1）只考虑交变电流的产生与规律而忽视了交变电流的结构；（2)不知道计算与热效应有关的物理量时应采用有效值；(3)错误地认为凡是交变电流其电压有效值都可以用m 22U计算。