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专题强化训练12 直流电路与交流电路选择题(1～10题为单项选择题，11～14题为多项选择题)1．[2022·浙江6月]下列说法正确的是( )A．恒定磁场对静置于其中的电荷有力的作用B．小磁针N极在磁场中的受力方向是该点磁感应强度的方向C．正弦交流发电机工作时，穿过线圈平面的磁通量最大时，电流最大D．升压变压器中，副线圈的磁通量变化率大于原线圈的磁通量变化率2．如图是手机无线充电器的模型，其工作原理与理想变压器相同，已知发射、接收线圈匝数比n1∶n2＝5∶1，C、D端输出电流i＝2sin (2π×105t)(A)，则A、B端输入电流的( )A．频率为50 kHz B．周期为2×10－5 sC．有效值为0.2 A D．最大值为2 A3．[2022·广东押题卷]如图所示，原线圈输入稳定交流电压，S开关处于断开状态．某时刻灯泡L1稍微暗了一些，则原因可能是( )A．输入电压增大B．S开关闭合C．电阻R发生短路D．电流表发生断路4．[2022·浙江绍兴月考]如图所示为振动手电筒的示意图，通过摇晃手电筒使磁铁与线圈发生相对运动来给储电器充电，储电器再给LED灯泡供电．一般来回摇晃手电筒的平均作用力约为2.0 N，平均速度约为0.85 m/s，机械能的四分之三可以转化成LED灯泡正常发光时的电能．已知LED灯泡正常发光的电压为3.1 V，电流为32 mA.下列说法正确的是( )A．摇晃过程线圈磁通量保持不变B．LED灯泡的电阻约为1 000 ΩC．摇晃手电筒的机械功率约0.1 WD．手电筒摇晃1 min，灯泡约可正常发光13 min5．随着经济发展，用电需求大幅增加，当电力供应紧张时，有关部门就会对部分用户进行拉闸限电．如图是远距离输电的原理图，假设发电厂输出电压恒定不变，输电线的电阻为R，两个变压器均为理想变压器．在某次拉闸限电后(假设所有用电器可视为纯电阻)电网中数据发生变化，下列说法正确的是( )A．降压变压器的输出电压U4减小了B．升压变压器的输出电流I2增加了C．输电线上损失的功率减小了D．发电厂输出的总功率增加了6．[2022·安徽宣城二调]图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO′(OO′沿水平方向)匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与电阻R＝10 Ω连接，与电阻R并联的交流电压表为理想电压表，示数是10 V．图乙是矩形线圈中磁通量随时间t变化的图像．线圈内阻不计，则( )A.此交流发电机的电动势平均值为102 VB.t＝0.02 s时R两端的电压瞬时值为零C．R两端的电压u随时间t变化的规律是u＝102·cos (100πt)VD．当ab边速度方向向上时，它所受安培力的方向也向上7.[2022·山东卷]如图所示的变压器，输入电压为220 V，可输出12 V、18 V、30 V电压，匝数为n1的原线圈中电压随时间变化为u＝U m cos (100πt).单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表，电压表的示数为0.1 V．将阻值为12 Ω的电阻R接在BC两端时，功率为12 W．下列说法正确的是( )A．n1为1 100匝，U m为220 VB．BC间线圈匝数为120匝，流过R的电流为1.4 AC．若将R接在AB两端，R两端的电压为18 V，频率为100 HzD．若将R接在AC两端，流过R的电流为2.5 A，周期为0.02 s8．[2022·广东押题卷]图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝5∶1，电阻R ＝20 Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，阻值均为10 Ω，S1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图所示．现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光．下列说法正确的是( )A.输入电压u的表达式u＝202sin 50πt(V)B.只断开S2后，L1、L2均正常发光C．只断开S2后，原线圈的输入功率为0.8 WD.若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.4 W9．[2022·山东押题卷]如图，变压器的输入端接入u1＝2202sin 100πt(V)的交流电，开关S接1，当滑动变阻器接入电路的阻值为20 Ω时，此时电压表的读数为102 V．变压器为理想变压器，二极管正向电阻不计，所有电表均为理想电表，下列说法正确的是( )A．若只将滑动变阻器的滑片向下滑动，则电流表示数减小，电压表示数增大B．若只将S从1拨到2，电流表示数变大C．S接1时，原、副线圈中接入电路的匝数之比为11∶1D．1 min内滑动变阻器产生的热量为400 J10．[2022·湖南押题卷]如图所示，理想变压器原线圈与矩形线圈abcd组成闭合电路，副线圈接有定值电阻R1和滑动变阻器R2.线圈abcd在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动，磁场只分布在bc边的左侧，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里．线圈abcd的面积为S，角速度大小为ω，匝数为N，其电阻忽略不计，图中各电表均为理想电表．开关闭合后，下列说法正确的是( )A．当滑动变阻器的滑片向上滑动时，电流表A的示数变小B．在线圈abcd的转动过程中，通过其磁通量的最大值为NBSC．当变压器原线圈的滑片向下滑动时，电压表V的示数变小D．若线圈abcd转动的角速度大小变为2ω，则变压器原线圈电压的有效值为NBSω11．[2022·湖北卷]近年来，基于变压器原理的无线充电技术得到了广泛应用，其简化的充电原理图如图所示．发射线圈的输入电压为220 V、匝数为1 100匝，接收线圈的匝数为50匝．若工作状态下，穿过接收线圈的磁通量约为发射线圈的80%，忽略其它损耗，下列说法正确的是( )A．接收线圈的输出电压约为8 VB．接收线圈与发射线圈中电流之比约为22∶1C．发射线圈与接收线圈中交变电流的频率相同D.穿过发射线圈的磁通量变化率与穿过接收线圈的相同12．如图所示为一种海上导航浮标的简化原理图．固定的内圆筒上绕有线圈．某段时间内，海浪驱动固定在外浮筒的磁体相对于线圈运动产生正弦式交变电流，频率为 1 Hz，电压最大值为31 V．理想变压器原、副线圈匝数比为1∶10，原线圈接内圆筒线圈的输出端，副线圈接指示灯．下列说法正确的是( )A．通过指示灯电流的频率为10 HzB．指示灯两端电压的有效值约为220 VC．指示灯消耗的电功率等于变压器的输入功率D.变压器的输入电压与绕在内圆筒上线圈的匝数无关13．[2022·山东押题卷]一交流发电机线圈内磁通量随时间的变化规律如图甲所示．已知发电机线圈的匝数N＝50匝，其总电阻r＝2.5 Ω.乙图中灯泡的额定电压为48 V，额定功率为153.6 W．现将该发电机产生的电压接在乙图中理想降压变压器原线圈的a、b两端，此时灯泡正常发光．则( )A．发电机线圈产生的电动势瞬时值表达式为e＝1002sin (100πt) VB．灯泡正常工作时的电阻为15 ΩC．理想降压变压器原、副线圈匝数之比为2∶1D．发电机线圈的热功率为102.4 W14．[2022·重庆押题卷]理想变压器原线圈匝数n1＝270匝，输入如图甲所示的正弦交变电压．P是副线圈上的滑动触头，当P处于如图乙所示位置时，副线圈连入电路的匝数n2＝135匝，灯泡L恰能正常发光，电容器C刚好不被击穿，R是滑动变阻器．下列说法正确的是( )A ．电容器的击穿电压为112 VB ．若R 的滑片不动，向下移动P ，则电容器的电容变小C ．若R 的滑片不动，向下移动P ，则原线圈的输入功率变大D ．若P 不动，向上移动R 的滑片，则灯泡变暗专题强化训练12 直流电路与交流电路1．解析：恒定磁场对静置于其中的电荷没有力的作用，选项A 错误；小磁针N 极在磁场中的受力方向指向该点的磁感应强度方向，选项B 正确；正弦交流发电机工作时，穿过线圈平面的磁通量最大时，磁通量的变化率为零，电流为零，选项C 错误；变压器副线圈的磁通量变化率和原线圈的磁通量变化率相等，与线圈匝数无关，选项D 错误．答案：B2．解析：变压器不改变周期和频率，所以周期为T ＝2πω ＝10－5 s ，频率为f ＝1T＝105 Hz ＝100 kHz ，故A 、B 错误；C 、D 端输出电流的最大值为2 A ，由n 1n 2 ＝I 2m I 1m可得A 、B 端输入电流的最大值为I 1m ＝25 A ，A 、B 端输入电流的有效值为I 1＝I 1m 2＝0.2 A ，故C 正确，D 错误．答案：C3．解析：如果输入电压U 1变大，则U 2变大，根据U L1＝R L1R ＋R L1U 2，可知L 1两端电压变大，灯泡L 1变亮，故A 错误；若S 闭合，则并联电阻变小，副线圈总电阻变小，副线圈电流I 2变大，则根据U L1＝U 2－I 2R ，可知L 1两端电压变小，灯泡L 1变暗，故B 正确；若电阻R 发生短路则U L1＝U 2，L 1两端电压变大，灯泡L 1变亮，故C 错误；电流表发生断路，则原线圈电流为零，副线圈电流为零，L 1应熄灭，故D 错误．答案：B4．解析：摇晃过程中，磁铁与线圈相对位置发生变化，线圈内磁通量改变，产生感应电流给储电器充电，A 错误；灯泡电阻为R ＝U I ＝3.10.032Ω＝96.875 Ω，B 错误；摇晃手电筒的机械功率约P ＝Fv ＝2×0.85 W＝1.7 W ，C 错误；灯泡的电功率为P 灯＝UI ＝3.1×0.032W ＝0.099 2 W ，手电筒摇晃1 min ，灯泡可正常发光的时间约为t ＝W P 灯 ＝1.7×60×340.099 2s≈13 min ，D 正确．答案：D5．解析：拉闸限电后，用电器减少，意味着并联支路减少，用户端总电阻增加，I 4减小，I 2＝I 3也随着减小，输电线上的电压损失ΔU 减小，由于发电厂输出电压U 1恒定，输送电压U 2也恒定，根据U 2＝ΔU ＋U 3，可知U 3增加，U 4也增加，故A 、B 错误；根据ΔP ＝I 22 R ，可知输电线上损失的功率减小了，故C 正确；I 2减小，I 1也随着减小，发电厂输出电压U 1恒定，所以发电厂输出总功率减小，故D 错误．答案：C6．解析：矩形线圈相当于电源，若绕垂直于磁场的转轴匀速转动，将产生正弦交流电，电阻R ＝10 Ω，电压表示数10 V ，说明U m2 ＝10 V ，即U m ＝102 V ．根据乙图t ＝0时磁通量等于0，可判断t ＝0时电压最大，所以电压随时间变化的规律为u ＝102 cos （100πt ）V ，C 正确；t ＝0.02 s 时u ＝102 V ，B 错误；根据楞次定律，感应电流总是阻碍线圈的转动，所以当ab 边速度方向向上时，它所受安培力的方向向下，D 错误；电动势最大值为E m ＝102 V ，平均值一定小于102 V ，A 错误．答案：C7．解析：根据理想变压器的变压规律有Un 1 ＝0.1 V 1，代入U ＝220 V 得n 1＝2 200，U m ＝2 U ＝2202 V ，A 错误；由功率与电压的关系得U BC ＝PR ＝12 V ，根据理想变压器的变压规律有Un 1 ＝U BC n BC ，代入数据解得n BC ＝120，由欧姆定律得I ＝U BC R＝1 A ，B 错误；由以上分析结合题意可知U AB ＝18 V ，U AC ＝30 V ，变压器不改变交流电的频率，故f ＝ω2π＝50 Hz ，C 错误；由欧姆定律得I ′＝U AC R ＝2.5 A ，周期T ＝1f ＝0.02 s ，D 正确． 答案：D8．解析：由图乙可知周期为T ＝0.02 s ，则有ω＝2πT＝100π，所以输入电压u 的表达式应为u ＝202 sin 100πt （V ），A 错误；将S 1接1，S 2闭合时，L 2正常发光，L 2的电压为副线圈的输出电压U 2，当只断开S 2时，L 1接入电路，与L 2串联，L 1、L 2的电压都只为副线圈的输出电压的一半，故L 1、L 2均不能正常发光，B 错误；只断开S 2后，负载电阻变为原来的2倍，副线圈输出电压不变，由图乙可知原线圈的输入电压有效值为U 1＝20 V ，副线圈输出电压U 2＝n 2n 1 U 1＝15 ×20 V＝4 V ，由输入功率等于输出功率P 入＝P 出＝U 22 2R L ＝422×10 W ＝0.8 W ，C 正确；若S 1换接到2后，电阻R 两端电压有效值为U 2＝4 V ，R 消耗的电功率为P＝U 22 R ＝4220 W ＝0.8 W ，D 错误． 答案：C9．解析：若只将滑动变阻器的滑片向下滑动，负载电阻增大，则副线圈电流I 2减小，原线圈电流I 1减小，即电流表示数减小，电压表示数由输入电压和匝数比决定，故电压表示数保持不变，A 错误；若只将S 从1拨到2，原线圈匝数n 1增大，可知副线圈输出电压减小，滑动变阻器两端电压减小，故滑动变阻器消耗功率减小，根据变压器输入功率等于输出功率可得U 1I 1＝P R 可知，原线圈输入电压U 1不变，滑动变阻器消耗功率减小，则原线圈电流I 1减小，即电流表示数减小，B 错误；开关S 接1时，设此时副线圈的输出电压为U 2，由于二极管的单向导电性，使得加在滑动变阻器上的电压只剩下一半波形，由电流热效应可得U 22 R ·T 2 ＝（102V ）2R T ，解得U 2＝20 V ，由题意可知U 1＝22022V ＝220 V ，可得原、副线圈中接入电路的匝数之比为n 1n 2 ＝U 1U 2 ＝22020 ＝111 ，C 正确；1 min 内滑动变阻器产生的热量为Q ＝U 2有 R t ＝（102）220×60 J＝600 J ，D 错误． 答案：C10．解析：当滑动变阻器的滑片向上滑动时，电路的总电阻减小，电压不变，电流变大，电流表A 的示数变大，A 错误；磁通量与线圈的匝数无关，在线圈abcd 的转动过程中，线圈磁通量的最大值为BS ，B 错误；当变压器原线圈的滑片向下滑动时，原线圈匝数减小，副线圈的电压变大，电压表V 的示数变大，C 错误；若线圈abcd 转动的角速度为ω，线圈转动一周只有半周在磁场中发生电磁感应，产生的交流电为正弦交流电（全波波形）的每个周期有半个周期存在电动势（半波波形），设输入电压的有效值为U ，电动势最大值为U m ，则U 2RT ＝（U m 2）2R ·T 2 ，因此电压有效值为U ＝U m 2 ＝NBSω2，当角速度大小变为2ω时，变压器原线圈电压的有效值为NBSω，D 正确．答案：D11．解析：根据n 1n 2 ＝80%U 1U 2可得接收线圈的输出电压约为U 2＝8 V ，A 正确；由于存在磁漏现象，电流比不再与匝数成反比，B 错误；变压器是不改变其交变电流的频率的，C 正确；由于穿过发射线圈的磁通量与穿过接收线圈的磁通量大小不相同，所以穿过发射线圈的磁通量变化率与穿过接收线圈的不相同，D 错误．答案：AC 12．解析：变压器不改变交流电频率，故A 错误；交流电有效值U 1＝312 V≈22 V，根据U 1U 2 ＝n 1n 2，因此指示灯两端电压的有效值约为U 2＝220 V ，B 正确；理想变压器没有能量损失，因此指示灯消耗的电功率等于变压器的输入功率，故C 正确；根据E ＝n ΔΦΔt可知变压器的输入电压与绕在内圆筒上线圈的匝数有关，故D 错误．答案：BC13．解析：峰值E m ＝NΦm ·2πT ＝1002 V ，t ＝0时刻，线圈平面与磁感线平行，发电机线圈产生的电动势瞬时值表达式为e ＝1002 cos （100πt ） V ，故A 错误；灯泡正常工作时的电阻为R ＝U 2P ＝15 Ω，故B 正确；发电机电动势的有效值为E ＝E m 2，设原、副线圈中的电流分别为I 1、I 2，由闭合电路欧姆定律可知E ＝I 1r ＋U ab ，根据变压器原理可知U ab n 1 ＝Un 2 ，I 1I 2 ＝n 2n 1 ，其中I 2＝P U ＝3.2 A ，解得n 1n 2＝2，故C 正确；由C 选项知I 1＝1.6 A ，则P r ＝I 21 r ＝6.4 W ，故D 错误． 答案：BC14．解析：原线圈输入电压的峰值为U m1＝222 V ，则副线圈输出电压的峰值为U m2＝n 2n 1U m1＝112 V ，由于电容器C 刚好不被击穿，则电容器的击穿电压为112 V ，故A 正确；根据电容器电容决定式C ＝εr S 4πkd可知，当R 的滑片不动，向下移动P ，电容器的电容不变，故B 错误；若R 的滑片不动，向下移动P ，则负载总电阻R 总不变，副线圈匝数减小，根据U 1U 2＝n 1n 2 可知，副线圈输出电压有效值U 2减小，再根据总P 1＝U 22 R 总可知，副线圈输出功率P 2减小，根据P 1＝P 2可知，原线圈的输入功率变小，故C 错误；若P 不动，向上移动R 的滑片，则滑动变阻器接入电阻变大，负载总电阻变大，副线圈匝数不变，根据U 1U 2 ＝n 1n 2 可知，副线圈输出电压有效值U 2不变，根据I 2＝U 2R 总可知副线圈回路总电流减小，则根据P L ＝I 22 R L 可知，灯泡功率减小，则灯泡变暗，故D 正确．答案：AD。
2024高考物理复习重难点解析—直流电路和交流电路（全国通用）这部分知识单独考查一个知识点的试题非常少，大多数情况都是同时涉及到几个知识点，而且都是闭合电路欧姆定律、焦耳定律、变压器的原理的内容结合起来考查，考查时注重物理思维与物理能力的考核.例题1. 电路如图所示，电源内阻为r ，L 1、L 2、L 3为相同规格小灯泡，当滑动变阻器R 的滑片向右滑动时（ ）A ．小灯泡L 1比L 2亮，L 2比L 3亮B ．电源内阻损耗功率增加C ．电源效率降低D ．灯泡L 2变暗【答案】D 【解析】A ．由于123I I I =+则灯泡L 1中的电流大于灯泡L 2中的电流，小灯泡L 1比L 2亮。
由于灯泡L 2支路的总电阻大于灯泡L 3支路的电阻，则灯泡L 2支路的电流小于灯泡L 3支路的电流，即L 2比L 3暗，A 错误；B ．滑动变阻器的滑片向右滑动时，接入电阻增大，干路电流减小，根据2P I r =可知，电源内阻损耗功率减小，B 错误；C ．根据()221=1I R r IRr R η=++外外外可知，滑动变阻器的滑片向右滑动时，接入电阻增大，外电阻增大，电源效率增大，C 错误；D ．滑动变阻器的滑片向右滑动时，接入电阻增大，根据“串反并同”可知，灯泡L 2中的电流减小，则灯泡L 2变暗，D 正确。
故选D 。
例题2.（多选） 如图为某地铁系统供电的变电站示意图，理想变压器原线圈两端连接有效值为36kV 的交流电源，两副线圈分别连接牵引电机和照明系统。
已知两副线圈匝数分别为2n 和3n ，牵引电机的额定电压为1500V ，额定功率为180kW ，照明系统的额定电压为220V ，闭合开关S ，牵引电机和照明系统均能正常工作。
则（ ）A ．23::7511n n =B ．牵引电机的内阻为12.5ΩC ．S 断开后，原线圈电流为5AD ．S 断开前后，原线圈电流不变【答案】AC 【解析】A ．根据223315007522011n U n U === A 选项正确；B ．若对于求纯电阻用电器223150012.518010U R P ==Ω=Ω⨯额额因电动机是非纯电阻用电器，故内阻不等于12.5Ω，故B 选项错误； C ．S 断开，由原线圈输入功率与副线圈输出功率相等，即11222180kW I U I U P ===可得3213118010A 5A 3610P I U ⨯===⨯C 选项正确；D ．S 断开后，减少了照明系统消耗的电功率，原线圈的输入功率也要减少，而原线圈两端电源电压136kV U =不变，故原线圈电流1I 应变小，D 选项错误。
直流电路与交流电路目录题型一直流电路的动态分析题型二交流电的产生和描述题型三非正弦式交流电有效值的计算题型四变压器和远距离输电问题题型一直流电路的动态分析【题型解码】(1)直流电路动态分析方法①程序法；②“串反并同”法；③极限法。
(2)电容器的特点①直流电路中，只有当电容器充、放电时，电容器支路中才会有电流，当电路稳定时，电容器所在的支路相当于断路。
②电路稳定时，与电容器串联的电路中没有电流，同支路的电阻相当于导线，电容器两端的电压等于与之并联的电阻(或电路)两端的电压。
1(2023上·江苏泰州·高三校联考阶段练习)在如图所示的电路中，R 1、R 2、R 3和R 4皆为定值电阻，R 5为可变电阻，电源的电动势为E 、内阻为r 。
设电流表A 的读数为I ，电流表A 1的读数为I 1，电压表V 的读数为U ，当R 5的滑动触点向图中的a 端移动时()A.I 变大B.I 1变小C.ΔU ΔI 1不变D.U 变大【方法提炼】1.直流电路的动态分析方法(1)程序法：部分电路阻值变化→电路总电阻R 总变化→干路电流I 变化→路端电压U 变化→各分量变化，即R 局增大减小 →R 总增大减小 →I 总减小增大 →U 端增大减小 →I 分U 分。
(2)串反并同法：所谓“串反”，即某一电阻阻值增大(减小)时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端的电压、电功率都减小(增大)。
所谓“并同”，即某一电阻阻值增大(减小)时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端的电压、电功率都增大(减小)。
2.直流电路中的功率变化的判断(1)定值电阻的功率随其电压或电流的增大而增大。
(2)外电阻越接近电源的内阻，电源输出功率越大，等于内阻时电源的输出功率最大。
(3)判断变化电阻的功率时，可以将其他电路等效到电源内部，当变化电阻等于等效电阻时其功率最大，若不能等于则越接近越大。
【变式演练】1(2023上·四川成都·高三成都实外校考阶段练习)在如图所示的电路中，电压表为理想表，电源内阻为r ，滑动变阻器总电阻为R 2，R 1+R 2>r >R 1，滑动变阻器滑片由a 滑向b ，下列说法正确的是()A.电源的效率先变大再减小B.电源输出功率先增大再减小C.电压表示数先增大再减小D.灵敏电流计G 的电流方向d →c2(2023上·河南·高三河南省淮阳中学校联考阶段练习)在如图所示电路中，R 1、R 2、R 3为定值电阻，R 4、R 5为滑动变阻器，电源内阻为r ，平行板电容器C 正中央有一带电液滴P 处于静止状态。
直流电路和沟通电路1．(多选)如图1所示的电路中，电表均为志向电表，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P向右移动至某一位置，与移动前相比，下列说法正确的是( )图1A．电流表读数变小，电压表读数变大B．小灯泡L变亮C．电源的输出功率肯定变大D．电容器C所带的电荷量削减2．(多选)如图2，一带电小球垂直于电场线方向射入极板区域后，偏向A极板，为使小球沿射入方向做直线运动，可以采纳的方法是( )图2A．将变阻器滑片P适当向右滑动B．将变阻器滑片P适当向左滑动C．适当减小小球所带电荷量D．将极板间距适当增大3．如图3所示电路中，电流表A和电压表V均可视为志向电表．闭合开关S后，将滑动变阻器R1的滑片向右移动，下列说法正确的是( )图3A．电流表A的示数变大B．电压表V的示数变大C．电容器C所带的电荷量削减D．电源的效率增加4．如图4所示，电源的电动势为30 V，内电阻为1Ω ，一个标有“6 V,12 W”的电灯与一个绕线电阻为2Ω的电动机串联．开关闭合后，电路中的电灯正常发光，则电动机输出的机械功率为( )A．36 W B．44 WC．48 W D．60 W5．图5甲为小型旋转电枢式沟通发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′(OO′沿水平方向)匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与电阻R＝10 Ω连接，与电阻R并联的沟通电压表为志向电压表，示数是10 V．图乙是矩形线圈中磁通量随时间t变更的图象．线圈内阻不计，则( )图5A．此沟通发电机的电动势平均值为10 2 VB．t＝0.02 s时R两端的电压瞬时值为零C．R两端的电压u随时间t变更的规律是u＝102cos (100πt)VD．当ab边速度方向向上时，它所受安培力的方向也向上6．(多选)如图6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，下列推断正确的是( )图6A．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7．(多选)如图7所示，志向变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝10∶1，电阻R＝10 Ω，两只相同小灯泡L1、L2的规格均为“3 V,1.5 W”，S1为单刀双掷开关．原线圈接正弦沟通电源．当S1接1、S2闭合时，L2正常发光．设小灯泡的电阻值恒定．下列说法正确的是( )图7A ．原线圈所接正弦沟通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 W8．如图8，电阻R 、电容器C 和电感线圈L 并联后，接入输出电压有效值、频率可调的沟通电源．当电路中沟通电的频率为f 时，通过R 、C 和L 的电流有效值恰好相等．若将频率降低为12f ，分别用I 1、I 2和I 3表示此时通过R 、C 和L 的电流的有效值，则( )图8A ．I 1＝I 2＝I 3B ．I 1>I 2>I 3C ．I 3>I 1>I 2D ．I 1>I 2＝I 39．(多选)如图9(a)所示，志向变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝55∶4，原线圈接有沟通电流表A 1，副线圈电路接有沟通电压表V 、沟通电流表A 2、滑动变阻器R 等，全部电表都是志向电表，二极管D 正向电阻为零，反向电阻无穷大，灯泡L 的阻值恒定．原线圈接入的沟通电压的变更规律如图(b)所示，则下列说法正确的是( )图9A ．沟通电压表V 的读数为32 VB ．灯泡L 两端电压的有效值为32 VC ．当滑动变阻器的触头P 向下滑动时，电流表A 2示数增大，A 1示数增大D ．由图(b)可知沟通发电机转子的角速度为100 rad/s10．如图10所示，一志向变压器，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的沟通电源两端．此时6盏灯刚好正常发光．下列说法中不正确的是( )图10A．该变压器的原、副线圈匝数比为1∶2B．此时沟通电源输出的功率为6PC．U0＝6UD．假如灯L6突然烧断，灯L1和L2将变暗，而其余3盏灯将变得更亮11．如图11甲所示为一沟通电源产生的电压随时间变更的关系图象，将该电源接入如图乙所示的志向降压变压器电路的原线圈，副线圈电路中R0为定值电阻，R为滑动变阻器，电路中各电表皆为志向电表，电压表V1和V2的示数分别用U1和U2表示；电流表A1和A2的示数分别用I1和I2表示，下列说法正确的是( )图11A．变压器输入电压瞬时值表达式为u＝442cos (100πt)VB．因为是降压变压器，所以副线圈电路的频率低于原线圈电路的频率C．滑片P向下滑动过程中，U2不变、I1变大D．若只增大发电机转速，则U1不变、I2变大12．(多选)如图12所示，志向变压器副线圈接有滑动变阻器、志向电流表和额定电压为10 V、内阻为1 Ω的电动机．原线圈接入电压瞬时值表达式为u＝1102sin (100πt) V 的沟通电，当滑动变阻器接入电路的电阻为22.5 Ω时，电流表示数为2 A，电动机正常工作，则下列说法正确的是( )图12A．原、副线圈匝数比为2∶1B．电动机消耗的电功率为10 WC．电动机的输出功率为16 WD．突然卡住电动机，电动机内阻消耗的功率为100 W参考答案1.答案 BD2.答案 ACD3.答案 D解析 R 1的滑片向右移动，接入电路的电阻增大，电路的总电阻增大，由闭合电路的欧姆定律知，干路中的电流减小，路端电压增大，R 3两端的电压减小，电压表V 的示数变小，B 错误；并联部分的电压增大，电容器C 所带的电荷量增加，C 错误；通过R 2的电流增大，所以通过R 1的电流减小，电流表的示数变小，A 错误；电源的效率：η＝UIEI ×100%＝U E×100%，所以效率增加，D 正确．4.答案 A解析 电路中电灯正常发光，所以U L ＝6 V ，则电路中电流为I ＝P L U L ＝126A ＝2 A ，电动机两端的电压U M ＝E －Ir －U L ＝(30－2×1－6) V ＝22 V ，则电动机输出的机械功率P 出＝P 电－P 热＝U M I －I 2R M ＝(22×2－4×2) W＝36 W.5.答案 C解析 矩形线圈绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生正弦沟通电，外电阻R ＝10 Ω，电压表示数为10 V ，说明E m2＝10 V ，即E m ＝10 2 V ．依据题图乙知t ＝0时磁通量等于0，可推断t ＝0，电动势最大，所以电动势随时间变更的规律为U ＝E m cos ωt ＝102cos(100πt ) V ，选项C 对．将t ＝0.02 s 代入电动势的表达式，得U ＝10 2 V ，选项B 错．依据楞次定律，感应电流总是阻碍线圈的转动，所以当ab 边速度方向向上时，它所受安培力的方向向下，选项D 错．电动势平均值为磁通量和时间的比值，而该比值最大为E m ＝10 2 V ，所以平均值肯定比E m ＝10 2 V 小，选项A 错．6.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R 0减小，选项A 错误；由于升压变压器的输入电压肯定，则输出电压肯定，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 ＋k 2IR 0，当R 0减小时，I 增大，输电线总电阻R 消耗的功率P R ＝I 2R 变大，选项D 正确；降压变压器T 2的输入电压等于U －IR ，可以推断此电压减小，则输出电压也减小，选项C 正确．7.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 ，依据原、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 ，原线圈所接正弦沟通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 ＝322×6W ＝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．8.答案 C解析 将频率降低时，通过R 的电流不变，电容器的容抗增大，通过C 的电流减小，则有I 1>I 2，电感线圈的感抗减小，通过L 的电流增大，则有I 3>I 1，故A 、B 、D 错误，C 正确．9.答案 AC解析 由题图(b)可知，原线圈输入电压有效值为440 V ，依据U 1U 2＝n 1n 2，可得副线圈电压有效值为32 V ，沟通电压表V 的示数为有效值，即为32 V ，故A 正确；设灯泡L 两端电压的有效值为U ′，灯泡的阻值为r ，交变电流的周期为T ，依据交变电流有效值的定义有322r ×T 2＝U ′2rT ，解得U ′≈22.6 V，故B 错误；当滑动变阻器的触头P 向下滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值减小，则由欧姆定律可知，电流表A 2示数增大，因为志向变压器输入功率与输出功率相等，所以电流表A 1示数也增大，故C 正确；依据ω＝2πT ＝2π0.02 rad/s ＝100πrad/s ，可知，沟通发电机转子的角速度为100π rad/s，故D 错误．10.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；由于志向变压器本身不消耗能量，所以沟通电源输出功率为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；本题选不正确的，故选A.11.答案 C解析 从题图甲可知ω＝2πT＝2π1.6×10－2 rad/s ＝125π rad/s，故变压器输入电压瞬时值表达式为u ＝442cos (125πt ) V ，A 错误；变压器不变更沟通电的频率，故原、副线圈中沟通电的频率相等，B 错误；滑片P 向下滑动过程中，滑动变阻器接入电路的电阻减小，副线圈中的总电阻减小，由于原、副线圈匝数不变，原线圈输入电压不变，所以副线圈两端的电压不变，即U 2不变，所以副线圈中的电流增大，即I 2增大，依据n 1n 2＝I 2I 1可得I 1变大，C 正确；只增大发电机转速，依据U m ＝NBSω＝NBS ·2πn ，可知U m 增大，即U 1增大，依据n 1n 2＝U 1U 2可得副线圈中U 2增大，所以I 2增大，D 错误． 12.答案 AC解析 输入电压最大值为110 2 V ，有效值为：U 1＝11022V ＝110 V ，R 两端的电压：U R ＝I 2R ＝2×22.5 V＝45 V ，所以副线圈两端的电压：U 2＝U R ＋U M ＝45 V ＋10 V ＝55 V ，可得：n 1n 2＝U 1U 2＝11055＝21，故A 正确；电动机消耗的电功率为：P ＝U M I 2＝10×2 W＝20 W ，故B 错误；电动机消耗的热功率为：P 热＝I 22r ＝22×1 W＝4 W ，则输出功率：P 出＝P －P 热＝(20－4)W ＝16 W ，故C 正确；突然卡住电动机时，可看做纯电阻电路，电动机内阻消耗的功率为：P ′＝⎝⎛⎭⎪⎫U 2R ＋r 2r ≈5.48 W，故D 错误．。
专题十二直流电路与交流电路高频考点·能力突破考点一直流电路的分析与计算电路动态分析的两种方法(1)程序法最常规的方法(2)极限法最直接的方法即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端去讨论．例1 [2022·陕西渭南市教学质量检测](多选)如图所示，电流表示数为I，电压表示数为U，定值电阻R2消耗的功率为P，电容器C所带的电荷量为Q，电源内阻不能忽略．当变阻器滑动触头向右缓慢滑动时，下列说法正确的是( )A．U增大、I减小B．U减小、I增大C．P增大、Q减小D．P、Q均减小[解题心得]预测1 在如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，灯泡L的电阻小于电源的内阻，闭合开关S，在滑动变阻器的滑片由a向b移动的过程中，下列各物理量的变化情况正确的是( )A．电流表的读数变大B．灯泡L变亮C．电源输出功率先减小后增大D．电压表的读数先增大后减小预测2 [2022·四川绵阳模拟]如图所示，闭合开关S，将滑动变阻器R的滑片向右滑动的过程中( )A．电流表A1的示数变小B．电流表A2的示数变小C．电压表V的示数变小D．电阻R1的电功率变大考点二交变电流的产生及变化规律解答交变电流问题的三点注意(1)理解两个特殊位置的磁通量、磁通量的变化率、感应电动势及感应电流方向的特点：线圈与中性面重合时，S⊥B，Φ最大，ΔΦ＝0，e＝0，i＝0，电流方向将发生改变，线圈Δt与中)的关系类比v和a(ΔvΔt性面垂直时，S∥B，Φ＝0，ΔΦ最大，e最大，i最大，电流方向不变．Δt(2)区分交变电流的峰值、瞬时值、有效值和平均值．(3)确定交变电流中电动势、电压、电流的有效值后就可以运用直流电路的规律处理交流电路中的有关问题．例2 [2022·浙江1月]如图所示，甲图是一种手摇发电机及用细短铁丝显示的磁场分布情况，摇动手柄可使对称固定在转轴上的矩形线圈转动；乙图是另一种手摇发电机及磁场分布情况，皮带轮带动固定在转轴两侧的两个线圈转动．下列说法正确的是( )A．甲图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场B．乙图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场C．甲图中线圈转动时产生的电流是正弦交流电D．乙图中线圈匀速转动时产生的电流是正弦交流电[解题心得]预测 3 [2022·湖北押题卷]一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，产生正弦式交变电流，电动势随时间的变化规律如图线a 所示．仅调整线圈转速，电动势随时间的变化规律如图线b 所示，则图线b 电动势瞬时值的表达式是( )A ．e ＝100sin 5πt (V)B ．e ＝100sin100πt 3(V)C ．e ＝120sin 5πt(V)D ．e ＝120sin100πt 3(V )预测4 [2022·山东章丘二模]一半径为a 的半圆形单匝闭合线框，其总电阻为r ，空间中存有方向竖直向上、磁感应强度大小为B 的匀强磁场．某时刻在外力驱动下，线框开始绕其水平放置的直径以角速度ω匀速转动(左侧观察顺时针转动)．t 时刻线框恰好转动至如图所示的竖直平面，下列说法正确的是( )A ．线框匀速转动一周的过程中外力做功为W ＝π3B 2a 4ω4rB ．从t 时刻开始计时，感应电动势的表达式为e ＝πBωa 22sin (ωt)VC ．线框从t 时刻转到水平位置的过程中电路中的电荷量为q ＝√2π2Ba 28rD ．设N 点电势为零，t 时刻M 点电势为φM ＝－Bπωa 24考点三 变压器与远距离输电1．理想变压器原副线圈中各物理量的三个制约关系(1)电压制约：输出电压U2由输入电压U1决定，即U2＝n2U1. 原制约副n1(2)电流制约：原线圈中的电流I1由副线圈中的输出电流I2决定，即I1＝n2I2. 副n1制约原(3)功率制约：变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定，原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定，即P1＝P2. 副制约原2．分清远距离输电的三个回路和三种关系(1)理清三个回路(2)分清三种关系例 3 [2022·河北卷]张家口市坝上地区的风力发电场是北京冬奥会绿色电能的主要供应地之一，其发电、输电简易模型如图所示，已知风轮机叶片转速为每秒z转，通过转速比为1∶n的升速齿轮箱带动发电机线圈高速转动，发电机线圈面积为S，匝数为N，匀强磁场的磁感应强度为B，t＝0时刻，线圈所在平面与磁场方向垂直，发电机产生的交变电流经过理想变压器升压后，输出电压为U.忽略线圈电阻，下列说法正确的是( )A．发电机输出的电压为√2πNBSzB．发电机输出交变电流的频率为2πnzC．变压器原、副线圈的匝数比为√2πNBSnz∶UD．发电机产生的瞬时电动势e＝√2πNBSnz sin (2πnz)t[解题心得]预测5 [2022·湖北押题卷]如图甲所示，100匝圆形线圈接入理想变压器的原线圈，变压器的副线圈接入阻值为R的电阻，电表都是理想电表．已知每匝线圈的电阻均为R，若在线圈位置加入垂直于线圈平面的磁场，磁感应强度B随时间t按正弦规律变化的图像如图乙所示，得到圆形线圈的电热功率与电阻R的功率相等．下列说法正确的是( )时刻两电流表示数均达最大A．T2时刻两电流表示数均为0B．T4C．原、副线圈匝数比n1∶n2＝10∶1D．对某一段线圈来说，当磁感应强度最大时，受到的安培力最大预测6 [2022·湖南卷]如图，理想变压器原、副线圈总匝数相同，滑动触头P1初始位置在副线圈正中间，输入端接入电压有效值恒定的交变电源．定值电阻R1的阻值为R，滑动变阻器R2的最大阻值为9R，滑片P2初始位置在最右端．理想电压表的示数为U，理想电流表的示数为I.下列说法正确的是( )A．保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，I减小，U不变B．保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，R1消耗的功率增大C．保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，I减小，U增大D．保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，R1消耗的功率减小预测7 [2022·福建押题卷]如图所示为研究远距离输电的装置．理想变压器T1、T2的匝数比相等(n1∶n2＝n4∶n3)，变压器T1的输入电压u1＝e＝50√2sin 100πt(V)，输电线的总电阻为r，则( )A．闭合开关后，灯泡两端的电压为50 VB．闭合开关后，通过灯泡电流的频率为100 HzC．闭合的开关数越多，所有灯泡获得的总功率越大D．依次闭合开关S1、S2、S3…，灯泡L1越来越暗素养培优·情境命题利用理想变压器规律解决实际问题情境1 [2022·江苏冲刺卷]互感式钳形电流表内部结构如图所示，电流表与次级线圈相连，用手柄控制钳形铁芯上方开口的开合，则( )A．该电流表可用来测量直流电B．次级线圈匝数越少，电流表读数越大C．该电流表测电流时相当于降压变压器D．测量时电流表应串联在被测通电导线中[解题心得]情境2 [2022·历城二中测评]如图是一个家庭用的漏电保护器的简单原理图，它由两个主要部分组成，图中左边虚线框内是检测装置，右边虚线框内是执行装置．检测装置是一个特殊的变压器，它把即将引入室内的火线和零线并在一起绕在铁芯上作为初级(n1匝)，另绕一个次级线圈(n2匝)．执行装置是一个由电磁铁控制的脱扣开关．当电磁铁的线圈中没有电流时，开关是闭合的，当电磁铁的线圈中的电流达到或超过一定值时，开关断开，切断电路，起到自动保护作用．我国规定当漏电流达到或超过30 mA时，就要切断电路以保证人身的安全．至于电磁铁中的电流达到多大时脱扣开关才断开，则与使用的具体器材有关，如果本题中的脱扣开关要求电磁铁中的电流至少达到80 mA才会脱扣，并且其检测装置可以看作理想变压器，那么，n1与n2的比值为( )A．n1∶n2＝5∶3 B．n1∶n2＝3∶5C．n1∶n2＝8∶3 D．n1∶n2＝3∶8[解题心得]情境3 [2022·广东冲刺卷]氮化镓手机充电器具有体积小、功率大、发热量少的特点，图甲是这种充电器的核心电路．交流电经前端电路和氮化镓开关管后，在ab端获得如图乙所示的高频脉冲直流电，经理想变压器降压后在cd端给手机充电，则正常工作时，变压器cd输出端( )A．输出的电压也是直流电压B．输出电流的频率为2TC．输出电流的有效值大于ab端输入电流的有效值D．需将输入电压转变为交流电，输出端才会有电压输出[解题心得]情境4 [2022·山东冲刺卷]近十年来，我国环形变压器从无到有，已形成相当大的生产规模，广泛应用于计算机、医疗设备、家电设备和灯光照明等方面，如图甲所示．环形变压器与传统方形变压器相比，漏磁和能量损耗都很小，可视为理想变压器．原线圈匝数n1＝880匝，副线圈接一个“12 V22 W”的照明电灯，示意图如图乙所示，图中电压表与电流表均为理想交流电表．原线圈接交流电源，原线圈两端的电压随时间变化的关系图像如图丙所示，最大值U m＝220√2 V，最大值始终保持不变，照明电灯恰好正常发光．则( )A．原线圈两端电压的有效值和t＝2.5×10－3 s的电压瞬时值相等B．若电压表为非理想电表，电压表的读数会变小C．照明电灯正常发光时，电流表的读数为0.05 AD．在t＝5×10－3 s时刻，电压表的示数为零[解题心得]专题十二直流电路与交流电路高频考点·能力突破考点一例1 解析：当变阻器滑动触头向右缓慢滑动时，接入电路中的电阻减小，总电阻变小，总电流变大，内电压变大，由路端电压U＝E－Ir知U变小，电压表示数减小，电流表示数增大，R2两端电压增大，功率P增大，电容器与变阻器并联，所以电容器两端电压减小，由公式Q＝CU可知，电荷量减小，故B、C正确．答案：BC预测 1 解析：滑动变阻器的滑片位于最右端时，滑动变阻器两部分并联的阻值为零，此时电路的外电阻最小，干路电流最大，路端电压最小，电流表示数最大；滑动变阻器的滑片位于中间时，滑动变阻器两部分并联的阻值最大，此时电路的外电阻最大，干路电流最小，路端电压最大，电流表示数小于初始位置时的示数；滑动变阻器的滑片位于最左端时，滑动变阻器两部分并联的阻值为零，此时电路的外电阻最小，干路电流最大，路端电压最小，电流表示数为零，所以A、B错误，D正确．滑动变阻器两部分并联的阻值先增大后减小，但与灯泡L及内阻的阻值关系未知，故输出功率无法确定，C错误．答案：D预测2 解析：程序法：在滑动变阻器R的滑片向右滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的电阻变大，电路总电阻变大，根据闭合电路的欧姆定律可知，干路电流变小，选项A 正确；由于干路电流变小，根据U外＝E－Ir可知外电路两端的电压变大，电阻R1两端的电压U1＝IR1变小，则并联部分电路两端的电压变大，即电压表V的示数变大，通过电阻R2的电流变大，即电流表A2的示数变大，选项B、C错误；根据P1＝I2R1可知，电阻R1不变，通过R 1的电流变小，则电阻R 1的电功率变小，选项D 错误．结论法：根据“串反并同”，滑动变阻器R 的滑片向右滑动的过程，R 变大，与之间接串联部分的电流、电压减小，R 1的电功率变小，选项A 正确、D 错误；与之并联部分的电流、电压变大，选项B 、C 错误．答案：A 考点二例2 解析：图中细短铁丝被磁化之后，其作用相当于小磁针，根据其分布特点可判断出甲图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场，故选项A 正确；而乙图中，磁针分布的方向并不相同，则线圈转动区域磁场不能看成匀强磁场，故选项B 错误；根据发电机原理可知，甲图中线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的转轴匀速转动时才能产生正弦交流电，故选项C 错误；乙图中线圈匀速转动时，由于线圈切割磁感线的速度方向始终与磁场垂直且所在位置的磁感应强度大小不变，所以匀速转动时产生的是大小恒定的电流，故选项D 错误．答案：A预测3 解析：由图可知，调整转速前后周期之比Ta Tb ＝0.040.06＝23由ω＝2πT可知角速度与周期成反比，得调整转速前后角速度之比为ωa ωb＝T b T a＝32调整线圈转速之后，交流电的角速度ωb ＝2πT b＝2π0.06 s ＝100π3rad/s感应电动势最大值E m ＝NBSω转速调整前后，NBS 相同，E m 与ω成正比Ema E mb ＝ωa ωb由图可知，调整线圈转速之前交流电的最大电动势E m a ＝150 V所以调整线圈转速之后交流电的最大电动势E m b ＝ωb ωaE m a ＝23×150 V＝100 V线圈从中性面开始转动计时，所以图线b 电动势的瞬时值表达式e ＝100sin 100πt 3(V)，故选B.答案：B预测4 解析：根据法拉第电磁感应定律有，线框中产生感应电动势的有效值为E 有＝√2＝√22NBSω＝√24πa 2Bω，则线框匀速转动一周的过程中线框中产生的焦耳热为Q ＝E 有2 ET ，T ＝2πω，联立解得Q ＝π3B 2a 4ω4r，线框匀速转动一周的过程中外力做功等于线框中产生的焦耳热，即W ＝Q ＝π3B 2a 4ω4r，故A 正确；t 时刻开始计时，线框中产生的感应电动势的表达式为e ＝E m cosωt ＝πBωa 22cos (ωt )V ，B 错误；线框从t 时刻转到水平位置的过程中电路中的电荷量为q＝ΔΦr＝BΔS r＝12Bπa 2r＝Bπa 22r，C 错误；设N 点电势为零，t 时刻M 点电势为φM ＝－(πaπa +2a)·e＝－(πaπa +2a)·πBωa 22·cos 0＝－π2Bωa 22(π+2)，故D 错误．答案：A 考点三例3 解析：发电机线圈的转速为nz ，输出交变电流的频率为f ＝ω2π＝nz ，B 错误；线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的为正弦交流电，最大值为E m ＝NBS ·2π·nz ，输出电压的有效值为E ＝m √2＝√2πNBSnz ，A 错误；变压器原、副线圈的匝数比为n 1n2＝EU ＝√2πNBSnzU，C 正确；发电机产生的瞬时电动势为e ＝E m sin ωt ＝2πNBSnz sin (2πnz )t ，D 错误．答案：C预测5 解析：电表测量的是有效值，不是瞬时值，两电流表的示数不变，A 、B 错误；根据题意得I 12×100R ＝I 22×R ，I 1I2＝n 2n 1，解得n 1n 2＝101，C 正确；由图乙可知当磁感应强度最大时，磁感应强度的变化率为零，感应电流等于零，线圈受到的安培力等于零，D 错误．答案：C预测6 解析：设原线圈两端电压为U 1，副线圈两端电压为U 2，通过原线圈的电流为I 1，通过副线圈的电流为I 2，由理想变压器变压规律和变流规律可得，原、副线圈及定值电阻R 1的等效电阻为R ′＝U 1I 1＝n 1n 2U 2n 2n 1I 2＝(n1n 2)2U2I 2＝(n1n 2)2R 1；保持P 1位置不变，将原、副线圈及电阻R 1等效为一定值电阻，P 2向左缓慢滑动过程中，R 2接入电路的电阻减小，则整个电路的总电阻减小，由欧姆定律可知，回路中电流I 增大，原线圈两端电压增大，又电源电压不变，故电压表示数U 减小，A 项错误；由于原线圈两端电压增大，由理想变压器变压规律可知，副线圈两端电压增大，故R 1消耗的功率增大，B 项正确；当P 2位置不变，P 1向下滑动时，n 2减小，等效电阻R ′增大，由欧姆定律可知，回路中电流减小，R 2两端电压减小，C 项错误；由于R 2两端电压减小，则原线圈两端电压增大，由变压规律可知，副线圈两端电压增大，R 1的功率增大，D 项错误．答案：B预测7 解析：闭合开关后，灯泡两端的电压为U 4＝n 4n 3U 3＝n 4n 3(U 2－ΔU )＝n 4n 3(n2n 1U 1−ΔU )＝U 1－n 4n 3ΔU ，A 错误；变压器不改变频率，交变电流的频率为f ＝ω2π＝50 Hz ，B 错误；设升压变压器的输出电压为U 2，输送电流为I 2，所有灯泡获得的总功率为P ＝U 2I 2−I 22r ＝−E (E 2−E 22E )2+E 22 4E闭合的开关数越多，灯泡总电阻越小，所以灯泡总功率有可能先增大后减小，也有可能一直减小，C 错误；依次闭合开关S 1、S 2、S 3…，灯泡总电阻逐渐减小，输送电流逐渐增大，所以灯泡两端的电压逐渐减小，灯泡L 1越来越暗，D 正确．答案：D 素养培优·情境命题情境1 解析：互感式钳形电流表利用的是电磁感应的互感原理，不能测量直流电，故A 错误；电流大小与线圈匝数成反比，所以次级线圈匝数越少，电流表读数越大，故B 正确；该电表原线圈为单匝，是升压变压器，故C 错误；测量时，用手柄控制钳形铁芯上方开口打开，将被测通电导线圈放入其中，不需要将电流表串联在被测通电导线中，故D 错误．答案：B情境2 解析：根据题意可知n1n 2＝I2I 1＝80 mA 30 mA＝83，故A 、B 、D 错误，C 正确．答案：C情境3 解析：经过变压器输出的电压为交流电压，A 错误；由乙图可知周期为T ，故输出电流的频率为f ＝1T ，B 错误；由于变压器为降压变压器，则输入电压有效值大于输出电压有效值，根据变压器的输入功率等于输出功率，可知输出电流的有效值大于ab 端输入电流的有效值，C 正确；变压器的工作原理是电磁感应，只要输入电流的大小发生变化，产生的磁场就会发生变化，磁通量就会发生变化，输出端就会有电压输出，故不需要将输入电压转变为交流电，输出端也可以有电压输出，D 错误．答案：C情境4 解析：原线圈两端电压的有效值为U ＝m √2＝220 V ，由图丙可知电压周期T ＝2×10－2s ，则电压瞬时值表达式为u ＝U m cos2πTt ＝220√2cos (100πt )，当t ＝2.5×10－3 s 的电压瞬时值为u ＝220√2cos (100π×2.5×10－3)V ＝220 V ，故A 正确；电压表测的是输出电压，不会随外电阻的变化而变化，故B 错误；照明电灯正常发光时，电流为I 2＝P U 2＝116 A ，线圈匝数比为n1n2＝UU2＝22012＝553，电流表的读数为I＝I2n2n1＝0.1 A，故C错误；电压表的示数为有效值，即为12 V，故D错误．答案：A。
