考向22 交變電流-備戰(zhàn)2023年高考物理一輪復(fù)習(xí)考點(diǎn)微專題

考向22交變電流【重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)目錄】交變電流的圖像、函數(shù)表達(dá)式、峰值和有效值正弦交變電流的產(chǎn)生和描述有效值的理解與計(jì)算交變電流“四值”的理解與應(yīng)用理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析遠(yuǎn)距離輸電1．（2022?重慶）低壓鹵素?zé)粼诩彝ル娐分惺褂脮r(shí)需要變壓器降壓。若將“12V50W”的交流鹵素?zé)糁苯油ㄟ^變壓器（視為理想變壓器）接入電壓為220V的交流電后能正常工作，則（）A．鹵素?zé)魞啥说碾妷河行е禐?V B．變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為55：3 C．流過鹵素?zé)舻碾娏鳛?.24A D．鹵素?zé)舻碾娮铻?68Ω【答案】B?！窘馕觥拷猓篈、“12V50W”的交流鹵素?zé)糁械碾妷簽橛行е担喳u素?zé)舻挠行е禐?2V，故A錯(cuò)誤；B、根據(jù)可知：＝＝，故B正確；C、根據(jù)I＝＝A＝4.16A，故C錯(cuò)誤；D、根據(jù)R＝＝Ω＝2.88Ω，故D錯(cuò)誤；2．（2022?北京）某理想變壓器的原線圈接在220V的正弦交流電源上，副線圈輸出電壓為22000V，輸出電流為300mA。該變壓器（）A．原、副線圈的匝數(shù)之比為100：1 B．輸入電流為30A C．輸入電流的最大值為15A D．原、副線圈交流電的頻率之比為1：100【答案】B。【解析】解：AB、根據(jù)原副線圈的匝數(shù)比和電壓的比值關(guān)系可得：解得：I1＝30A，故A錯(cuò)誤，B正確；C、根據(jù)上述分析，結(jié)合正弦式交流電電流的最大值和有效值的關(guān)系可知，，故C錯(cuò)誤；D、變壓器無(wú)法改變電流的頻率，故D錯(cuò)誤；3．（2022?河北）張家口市壩上地區(qū)的風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)是北京冬奧會(huì)綠色電能的主要供應(yīng)地之一，其發(fā)電、輸電簡(jiǎn)易模型如圖所示，已知風(fēng)輪機(jī)葉片轉(zhuǎn)速為每秒z轉(zhuǎn)，通過轉(zhuǎn)速比為1：n的升速齒輪箱帶動(dòng)發(fā)電機(jī)線圈高速轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)電機(jī)線圈面積為S，匝數(shù)為N，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，t＝0時(shí)刻，線圈所在平面與磁場(chǎng)方向垂直，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電流經(jīng)過理想變壓器升壓后，輸出電壓為U。忽略線圈電阻，下列說法正確的是（）A．發(fā)電機(jī)輸出的電壓為πNBSz B．發(fā)電機(jī)輸出交變電流的頻率為2πnz C．變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為πNBSnz：U D．發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)πNBSnzsin（2πnz）【答案】C。【解析】解：B、發(fā)電機(jī)線圈的轉(zhuǎn)速為nz，輸出交變電流的頻率為，故B錯(cuò)誤；A、線圈繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生正弦交流電，最大值為Em＝NBS?2π?nz輸出電壓的有效值為，故A錯(cuò)誤；C、變壓器原副線圈的匝數(shù)比為，故C正確；D、發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)為e＝Emsinωt＝2πNBSnzsin（2πnz）t，故D錯(cuò)誤；一、正弦交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律

1．正弦式交變電流的變化規(guī)律

2．兩個(gè)特殊位置的特點(diǎn)

（1）線圈平面與中性面重合時(shí)，S⊥B，Φ最大，△Φ/△t=0，e=0，i=0，電流方向?qū)l(fā)生改變．

（2）線圈平面與中性面垂直時(shí)，S∥B，Φ=0，△Φ/△t最大，e最大，i最大，電流方向不改變．

3．解決交變電流圖象問題的三點(diǎn)注意

（1）只有當(dāng)線圈從中性面位置開始計(jì)時(shí)，電流的瞬時(shí)值表達(dá)式才是正弦形式，其變化規(guī)律與線圈的形狀及轉(zhuǎn)動(dòng)軸處于線圈平面內(nèi)的位置無(wú)關(guān)．

（2）注意峰值公式Em=nBSω中的S為有效面積．

（3）在解決有關(guān)交變電流的圖象問題時(shí)，應(yīng)先把交變電流的圖象與線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)位置對(duì)應(yīng)起來(lái)，再根據(jù)特殊位置求特征解．二、交變電流有效值的計(jì)算

（1）利用E=Em/√2；U=Um/√2；I=Im/計(jì)算，只適用于正（余）弦式交流電．

（2）非正弦式交流電有效值的求解根據(jù)電流的熱效應(yīng)進(jìn)行計(jì)算，其中，交變電流的有效值是根據(jù)電流通過電阻時(shí)產(chǎn)生的熱效應(yīng)定義的，即讓交變電流和直流電流通過相同的電阻，在相同的時(shí)間里若產(chǎn)生的熱量相同，則交變電流（電壓）的有效值就等于這個(gè)直流電流（電壓）的值，即求解交變電流有效值問題必須在相同電阻、相同時(shí)間、相同熱量的“三同”原則下求解．

三、交變電流“四值”的應(yīng)用

對(duì)交變電流的“四值”的比較和理解一、正弦交流電的產(chǎn)生和圖象

（1）產(chǎn)生：在勻強(qiáng)磁場(chǎng)里，線圈繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．

（2）圖象：用以描述交流電隨時(shí)間變化的規(guī)律，如果線圈從中性面位置開始計(jì)時(shí)，其圖象為正弦曲線．如圖（e）、（f）所示．

二、正弦交變電流的函數(shù)表達(dá)式、峰值和有效值

1．周期和頻率

（1）周期（T）：交變電流完成一次周期性變化（線圈轉(zhuǎn)一周）所需的時(shí)間，單位是秒（s），公式T=2π/ω（2）頻率（f）：交變電流在1s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)．單位是赫茲（Hz）．

（3）周期和頻率的關(guān)系：T=1/f或f=1/T

2．正弦式交變電流的函數(shù)表達(dá)式（線圈在中性面位置開始計(jì)時(shí)）

（1）電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間變化的規(guī)律：e=Emsinωt．

（2）負(fù)載兩端的電壓u隨時(shí)間變化的規(guī)律：u=Umsinωt．

（3）電流i隨時(shí)間變化的規(guī)律：i=Imsinωt．其中ω等于線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，Em=nBSω．三、交變電流的瞬時(shí)值、峰值、有效值

（1）瞬時(shí)值：交變電流某一時(shí)刻的值，是時(shí)間的函數(shù)．

（2）峰值：交變電流（電流、電壓或電動(dòng)勢(shì)）所能達(dá)到的最大的值，也叫最大值．

（3）有效值：跟交變電流的熱效應(yīng)等效的恒定電流的值叫做交變電流的有效值．對(duì)正弦交流電，其有效值和峰值的關(guān)系為：E=Em/√2；U=Um/√2；I=Im/四、變壓器的構(gòu)造和原理理想變壓器

1．構(gòu)造：如圖所示，變壓器是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個(gè)線圈組成的．

（1）原線圈：與交流電源連接的線圈，也叫初級(jí)線圈．

（2）副線圈：與負(fù)級(jí)連接的線圈，也叫次級(jí)線圈．

2．原理：電流磁效應(yīng)、電磁感應(yīng)．

3．基本關(guān)系式

（1）功率關(guān)系：P入=P出．

（2）電壓關(guān)系：U1/n1=U2/n2有多個(gè)副線圈時(shí)，U1/n1=U2/n2=U3/n3電流關(guān)系:只有一個(gè)副線圈時(shí)，I1/I2=n2/n1由P入=P出及P=UI推出有多個(gè)副線圈時(shí)，U1I1=U2I2+U3I3+…+UnIn．

4．幾種常用的變壓器

（1）自耦變壓器--調(diào)壓變壓器

（2）互感器

①電壓互感器：用來(lái)把高電壓變成低電壓

②電流互感器：用來(lái)把大電流變成低電流五、遠(yuǎn)距離輸電

1．輸電過程（如圖所示）

2．輸電導(dǎo)線上的能量損失：主要是由輸電線的電阻發(fā)熱產(chǎn)生的，表達(dá)式為Q=I2Rt。3．電壓損失

（1）△U=U-U′；（2）△U=IR。4．功率損失

（1）△P=P-P′；（2）△P=I2R=(P/U)2R5．輸送電流

易錯(cuò)題【01】掌握“圖與圖”，“圖與式”，“圖與物之間的變通關(guān)系”。易錯(cuò)題【02】看斜率，看截距，注意從圖像中讀取信息。易錯(cuò)題【03】注意等效電路的靈活應(yīng)用。4．（2022春?金沙縣月考）如圖所示，一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為4：1，原線圈與一理想交流電流表串聯(lián)后，接入一正弦交流電源（電壓的有效值不變）；副線圈電路中定值電阻的阻值為5Ω，當(dāng)電阻箱的阻值為25Ω時(shí)，理想電壓表示數(shù)為5.0V；現(xiàn)將電阻箱的阻值調(diào)為5Ω，此時(shí)（）A．電壓表的示數(shù)為4.5V B．電流表的示數(shù)為0.6A C．定值電阻的電功率為1.8W D．原線圈的輸入功率為3.6W5．（2022秋?湖北月考）完全相同的矩形線圈在相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸以相同的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸位置如圖中虛線所示，圖乙中的轉(zhuǎn)軸恰好在磁場(chǎng)的邊界上。兩個(gè)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值E的大小關(guān)系正確的是（）A．E甲＞E乙 B．E甲＝E乙 C．E甲＜E乙 D．無(wú)法比較6．（2022春?永壽縣校級(jí)月考）如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10：1，燈泡的電阻為22Ω，電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻為1Ω，原線圈接上如圖乙所示的正弦交變電壓，電流表示數(shù)為3A，各用電器均正常工作，電流表、電壓表均為理想電表，則（）A．原線圈接交變電壓的表達(dá)式為u＝220sin100πt（V） B．副線圈電壓表示數(shù)為 C．原線圈的輸入功率為66W D．電動(dòng)機(jī)的輸出功率為60W7．（2022春?吉安月考）如圖所示，一矩形線圈面積為S，匝數(shù)為N，總電阻為r，繞其垂直于磁感線的對(duì)稱軸OO′以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)只分布于OO′的左側(cè)區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，外接電阻為R，從圖示位置轉(zhuǎn)180°的過程中，下列說法正確的是（）A．通過電阻R的電荷量q＝ B．電阻R中產(chǎn)生的焦耳熱為Q＝ C．外力做功平均功率P＝ D．從圖示位置開始計(jì)時(shí)，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律為e＝NBSωsinωt8．（2022春?船山區(qū)校級(jí)月考）我國(guó)已投產(chǎn)運(yùn)行的1100kV特高壓直流輸電工程是目前世界上電壓等級(jí)最高、輸送距離最遠(yuǎn)、技術(shù)水平最先進(jìn)的輸電工程，輸電容量可達(dá)1200萬(wàn)千瓦。輸電的簡(jiǎn)化流程可用下圖展示。若直流輸電的線路電阻為10Ω；變壓、整流過程中的電能損失忽略不計(jì)；直流和交流逆變時(shí)有效值不發(fā)生改變。當(dāng)直流線路輸電的電流為5×103A時(shí)，下列說法正確的是（）A．輸電功率為1.2×1010W B．輸電導(dǎo)線上損失的功率為2.5×108W，損失的電壓為50kV C．降壓變壓器匝數(shù)比應(yīng)等于2：1 D．若保持輸送功率不變，用550kV輸電，用戶得到的功率比1100kV輸電時(shí)減少1××109W9．（2022春?建平縣校級(jí)月考）2016年底以來(lái)，共享單車風(fēng)摩全國(guó)各大城市。圖甲為某品牌共享單車第一代產(chǎn)品，單車的內(nèi)部有一個(gè)小型發(fā)電機(jī)，通過騎行者的騎行踩踏，不斷地給單車?yán)锏男铍姵爻潆?，蓄電池再給智能鎖供電。單車內(nèi)小型發(fā)電機(jī)發(fā)電原理可簡(jiǎn)化為圖乙所示，矩形線圈abcd的面積為0.001m2，共有100匝。線圈總電阻為1Ω，線圈處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，可繞與磁場(chǎng)方向垂直的固定對(duì)稱軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以通過滑環(huán)和電刷保持與外電路阻值為9Ω電阻連接，不計(jì)交流電流表的內(nèi)阻。在外力作用下線圈以10πrad/s的角速度繞軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，下列說法中正確的是（）A．交流電流表的示數(shù)是0.002A B．電阻R的發(fā)熱功率是0.4W C．該交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交流電的周期為0.2s D．當(dāng)線圈平面和磁場(chǎng)方向平行時(shí)，線圈中的感應(yīng)電流為零10．（2022春?金沙縣月考）實(shí)驗(yàn)室中手搖發(fā)電機(jī)的原理如圖所示，兩磁體間的磁場(chǎng)視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，發(fā)電機(jī)的矩形線圈ABCD繞OO′軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。已知線圈的匝數(shù)為n，AB的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)1，BC的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)2，線圈的總電阻為r，外接小燈泡的電阻為R，其余電阻不計(jì)，則通過小燈泡的電流為（）A． B． C． D．11．（2022春?南康區(qū)校級(jí)月考）如圖所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2，R1為定值電阻，R2為滑動(dòng)變阻器，圖中電流表、電壓表均為理想電表．在a、b端輸入電壓有效值恒定的交變電流，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R2的滑片P向下滑動(dòng)時(shí)，則（）A．電壓表示數(shù)減小 B．電流表示數(shù)減小 C．R1消耗的功率減小 D．電源的輸出功率減小12．（2022?邯鄲開學(xué)）“張北的風(fēng)點(diǎn)亮北京的燈”，中國(guó)外交部發(fā)言人趙立堅(jiān)這一經(jīng)典語(yǔ)言深刻體現(xiàn)了2022年北京冬奧會(huì)的“綠色奧運(yùn)”理念。張北可再生能源示范項(xiàng)目，把張北的風(fēng)轉(zhuǎn)化為清潔電力，并入冀北電網(wǎng)，再輸向北京、延慶、張家口三個(gè)賽區(qū)?，F(xiàn)有一小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)通過如圖甲所示輸電線路向北京賽區(qū)某場(chǎng)館1萬(wàn)個(gè)額定電壓為220V、額定功率為11W的LED燈供電。當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出如圖乙所示的電壓時(shí)，賽區(qū)的LED燈全部可以正常工作。已知輸電導(dǎo)線損失的功率為賽區(qū)獲得總功率的4%，輸電導(dǎo)線的等效電阻為R＝11Ω。則下列說法正確的是（）A．風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為50r/min B．風(fēng)力發(fā)電機(jī)1h內(nèi)輸出的電能為110kW?h C．降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為25：1 D．升壓變壓器副線圈輸出的電壓的最大值為5720V13．（2022春?定遠(yuǎn)縣校級(jí)月考）如圖，理想變壓器原線圈與定值電阻R0串聯(lián)后接在電壓U0＝36V的交流電源上，副線圈接理想電壓表、電流表和滑動(dòng)變阻器R，原、副線圈匝數(shù)比為1：3，已知R0＝4Ω，R的最大阻值為100Ω?，F(xiàn)將滑動(dòng)變阻器R的滑片P向下滑動(dòng)，下列說法正確的是（）A．電壓表示數(shù)變大，電流表示數(shù)變小 B．電源的輸出功率變小 C．當(dāng)R＝4Ω時(shí)，電壓表示數(shù)為108V D．當(dāng)R＝36Ω時(shí)，R獲得的功率最大14．（2022?南昌開學(xué)）如圖所示，M是一小型理想變壓器，接線柱a、b接在正弦交流電源上，變壓器右側(cè)部分為一火警報(bào)警系統(tǒng)，其中R是用半導(dǎo)體熱敏材料（電阻隨溫度升高而減?。┲瞥傻膫鞲衅鳎娏鞅鞟2是值班室的顯示器，顯示通過R1的電流，電壓表V2顯示加在報(bào)警器兩端的電壓（報(bào)警器未畫出），R3是一定值電阻，當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時(shí)，已知電壓表和電流表均可看成理想電表，則下列說法正確的是（）A．電流表A1的示數(shù)減小 B．電壓表V1的示數(shù)增大 C．電流表A2的示數(shù)減小 D．電壓表V2的示數(shù)增大15．（2022春?運(yùn)城期末）如圖甲所示的電路中，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為5：1，原線圈接入圖乙所示的電壓，副線圈接火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)（報(bào)警器未畫出），電壓表和電流表均為理想電表，R0為定值電阻，R為半導(dǎo)體熱敏電阻，其阻值隨溫度的升高而減小。下列說法中正確的是（）A．圖乙中電壓的有效值為110V B．電壓表的示數(shù)為44V C．R處出現(xiàn)火警時(shí)電流表示數(shù)減小 D．R處出現(xiàn)火警時(shí)電阻R0消耗的電功率減小16．（2022?珠海校級(jí)四模）自行車的發(fā)電花鼓裝置可以在騎行時(shí)為車燈提供持續(xù)的電能，其原理可簡(jiǎn)化為圖（甲）所示，圖中N、S是可與摩擦小輪同軸轉(zhuǎn)動(dòng)的一對(duì)磁極，磁極周圍固定一個(gè)與理想變壓器相連的矩形線框，變壓器的輸出端與車燈相連。勻速騎行時(shí)，摩擦小輪在車輪的驅(qū)動(dòng)下帶動(dòng)磁極旋轉(zhuǎn)，變壓器輸出正弦型交變電流。某輛攜帶發(fā)電花鼓裝置的自行車的部分結(jié)構(gòu)如圖（乙）所示，其中大齒輪與踏板相連，半徑較小的小齒輪1和半徑較大的小齒輪2與后輪同軸固定，騎行者可調(diào)節(jié)變速器使鏈條掛在不同的小齒輪上，騎行時(shí)摩擦小輪與車輪不打滑。下列說法正確的是（）A．騎行速度越快，車燈一定越亮 B．騎行速度越快，交變電流的周期一定越大 C．同樣的騎行速度，鏈條掛在小齒輪1上相比掛在小齒輪2上，燈泡更亮 D．同樣的騎行速度，變壓器原線圈的匝數(shù)越多，車燈越亮17．（2022?南山區(qū)校級(jí)模擬）如圖甲所示，理想變壓器原，副線圈的匝數(shù)之比為10：1，B是原線圈的中心接頭，原線圈輸入電壓如圖乙所示，副線圈電路中R1，R3為定值電阻，R2為NTC型熱敏電阻（阻值隨溫度升高而減?。珻為耐壓值為50V的電容器，所有電表均為理想電表。下列判斷正確的是（）A．當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與B連接，副線圈兩端電壓的頻率變?yōu)?0Hz B．當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由A→B時(shí)，電容器C會(huì)被擊穿 C．當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與A連接，傳感器R2所在處溫度升高，A1的示數(shù)變大，A2的示數(shù)不變 D．其他條件不變，單刀雙擲開關(guān)由A→B時(shí)，變壓器的輸出功率變?yōu)樵瓉?lái)的0.5倍18．（2022?大武口區(qū)校級(jí)四模）北京奧運(yùn)場(chǎng)館的建設(shè)體現(xiàn)了“綠色奧運(yùn)”的理念。國(guó)家體育館“鳥巢”隱藏著一座年發(fā)電量比較大的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，假設(shè)該發(fā)電系統(tǒng)的輸出電壓恒為250V，通過理想變壓器向遠(yuǎn)處輸電，如圖，輸電線的總電阻為8Ω，升壓變壓器T1原、副線圈匝數(shù)比為1：16，下列說法正確的是（）A．若用戶消耗功率減少，則升壓變壓器T1輸出電壓U2減小 B．若用戶消耗功率增加，則用戶電路兩端電壓U4增大 C．若該發(fā)電系統(tǒng)輸送功率為1×105W，則輸電線損失的功率為5×103W D．若該發(fā)電系統(tǒng)輸送功率為1×105W，用戶獲得220V電壓，則降壓變壓器T2原、副線圈的匝數(shù)比為200：1119．（2022春?渝中區(qū)校級(jí)月考）滅蚊燈是利用變壓原理來(lái)滅蛾殺蟲的一種環(huán)保型設(shè)備。如圖4是滅蚊燈高壓電網(wǎng)的工作電路，高壓電網(wǎng)利用變壓器將U1＝220V的家用交流電壓變成高壓，高壓電網(wǎng)相鄰兩極間距離為5mm。已知常溫常壓下空氣擊穿場(chǎng)強(qiáng)的瞬時(shí)值為622V/mm。為防止空氣被擊穿而造成短路，變壓器的副、原線圈最大的匝數(shù)比不得超過（）A．10：1 B．1：10 C．22：311 D．311：2220．（2022?湖南）如圖，理想變壓器原、副線圈總匝數(shù)相同，滑動(dòng)觸頭P1初始位置在副線圈正中間，輸入端接入電壓有效值恒定的交變電源。定值電阻R1的阻值為R，滑動(dòng)變阻器R2的最大阻值為9R，滑片P2初始位置在最右端。理想電壓表?的示數(shù)為U，理想電流表?的示數(shù)為I。下列說法正確的是（）A．保持P1位置不變，P2向左緩慢滑動(dòng)的過程中，I減小，U不變 B．保持P1位置不變，P2向左緩慢滑動(dòng)的過程中，R1消耗的功率增大 C．保持P2位置不變，P1向下緩慢滑動(dòng)的過程中，I減小，U增大 D．保持P2位置不變，P1向下緩慢滑動(dòng)的過程中，R1消耗的功率減小21．（2022?山東）如圖所示的變壓器，輸入電壓為220V，可輸出12V、18V、30V電壓，匝數(shù)為n1的原線圈中電壓隨時(shí)間的變化為u＝Umcos（100πt）。單匝線圈繞過鐵芯連接交流電壓表，電壓表的示數(shù)為0.1V。將阻值為12Ω的電阻R接在BC兩端時(shí)，功率為12W。下列說法正確的是（）A．n1為1100匝，Um為220V B．BC間線圈匝數(shù)為120匝，流過R的電流為1.4A C．若將R接在AB兩端，R兩端的電壓為18V，頻率為100Hz D．若將R接在AC兩端，流過R的電流為2.5A，周期為0.02s22．（2021?福建）某住宅小區(qū)變壓器給住戶供電的電路示意圖如圖所示，圖中R為輸電線的總電阻。若變壓器視為理想變壓器，所有電表視為理想電表，不考慮變壓器的輸入電壓隨負(fù)載變化，則當(dāng)住戶使用的用電器增加時(shí)，圖中各電表的示數(shù)變化情況是（）A．A1增大，V2不變，V3增大 B．A1增大，V2減小，V3增大 C．A2增大，V2增大，V3減小 D．A2增大，V2不變，V3減小23．（2021?湖北）如圖所示，理想變壓器原線圈接入電壓恒定的正弦交流電，副線圈接入最大阻值為2R的滑動(dòng)變阻器和阻值為R的定值電阻。在變阻器滑片從a端向b端緩慢移動(dòng)的過程中（）A．電流表A1示數(shù)減小 B．電流表A2示數(shù)增大 C．原線圈輸入功率先增大后減小 D．定值電阻R消耗的功率先減小后增大24．（2021?浙江）如圖所示，虛線是正弦交流電的圖像，實(shí)線是另一交流電的圖像，它們的周期T和最大值Um相同，則實(shí)線所對(duì)應(yīng)的交流電的有效值U滿足（）A．U＝Um B．U＝Um C．U＞Um D．U＜Um25．（2021?湖南）如圖，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為n1：n2，輸入端C、D接入電壓有效值恒定的交變電源，燈泡L1、L2的阻值始終與定值電阻R0的阻值相同。在滑動(dòng)變阻器R的滑片從a端滑動(dòng)到b端的過程中，兩個(gè)燈泡始終發(fā)光且工作在額定電壓以內(nèi)，下列說法正確的是（）A．L1先變暗后變亮，L2一直變亮 B．L1先變亮后變暗，L2一直變亮 C．L1先變暗后變亮，L2先變亮后變暗 D．L1先變亮后變暗，L2先變亮后變暗26．（2020?浙江）如圖所示，甲乙兩圖中的理想變壓器以不同的方式接在高壓電路中。甲圖中變壓器原副線圈的匝數(shù)比為k1，電壓表讀數(shù)為U，乙圖中變壓器原副線圈的匝數(shù)比為k2，電流表讀數(shù)為I．則甲圖中高壓線電壓和乙圖中高壓線電流分別為（）A．k1U，k2I B．k1U， C．，k2I D．，

考向22交變電流【重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)目錄】交變電流的圖像、函數(shù)表達(dá)式、峰值和有效值正弦交變電流的產(chǎn)生和描述有效值的理解與計(jì)算交變電流“四值”的理解與應(yīng)用理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析遠(yuǎn)距離輸電1．（2022?重慶）低壓鹵素?zé)粼诩彝ル娐分惺褂脮r(shí)需要變壓器降壓。若將“12V50W”的交流鹵素?zé)糁苯油ㄟ^變壓器（視為理想變壓器）接入電壓為220V的交流電后能正常工作，則（）A．鹵素?zé)魞啥说碾妷河行е禐?V B．變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為55：3 C．流過鹵素?zé)舻碾娏鳛?.24A D．鹵素?zé)舻碾娮铻?68Ω【答案】B?！窘馕觥拷猓篈、“12V50W”的交流鹵素?zé)糁械碾妷簽橛行е?，所以鹵素?zé)舻挠行е禐?2V，故A錯(cuò)誤；B、根據(jù)可知：＝＝，故B正確；C、根據(jù)I＝＝A＝4.16A，故C錯(cuò)誤；D、根據(jù)R＝＝Ω＝2.88Ω，故D錯(cuò)誤；2．（2022?北京）某理想變壓器的原線圈接在220V的正弦交流電源上，副線圈輸出電壓為22000V，輸出電流為300mA。該變壓器（）A．原、副線圈的匝數(shù)之比為100：1 B．輸入電流為30A C．輸入電流的最大值為15A D．原、副線圈交流電的頻率之比為1：100【答案】B。【解析】解：AB、根據(jù)原副線圈的匝數(shù)比和電壓的比值關(guān)系可得：解得：I1＝30A，故A錯(cuò)誤，B正確；C、根據(jù)上述分析，結(jié)合正弦式交流電電流的最大值和有效值的關(guān)系可知，，故C錯(cuò)誤；D、變壓器無(wú)法改變電流的頻率，故D錯(cuò)誤；3．（2022?河北）張家口市壩上地區(qū)的風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)是北京冬奧會(huì)綠色電能的主要供應(yīng)地之一，其發(fā)電、輸電簡(jiǎn)易模型如圖所示，已知風(fēng)輪機(jī)葉片轉(zhuǎn)速為每秒z轉(zhuǎn)，通過轉(zhuǎn)速比為1：n的升速齒輪箱帶動(dòng)發(fā)電機(jī)線圈高速轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)電機(jī)線圈面積為S，匝數(shù)為N，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，t＝0時(shí)刻，線圈所在平面與磁場(chǎng)方向垂直，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電流經(jīng)過理想變壓器升壓后，輸出電壓為U。忽略線圈電阻，下列說法正確的是（）A．發(fā)電機(jī)輸出的電壓為πNBSz B．發(fā)電機(jī)輸出交變電流的頻率為2πnz C．變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為πNBSnz：U D．發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)πNBSnzsin（2πnz）【答案】C。【解析】解：B、發(fā)電機(jī)線圈的轉(zhuǎn)速為nz，輸出交變電流的頻率為，故B錯(cuò)誤；A、線圈繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生正弦交流電，最大值為Em＝NBS?2π?nz輸出電壓的有效值為，故A錯(cuò)誤；C、變壓器原副線圈的匝數(shù)比為，故C正確；D、發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)為e＝Emsinωt＝2πNBSnzsin（2πnz）t，故D錯(cuò)誤；一、正弦交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律

1．正弦式交變電流的變化規(guī)律

2．兩個(gè)特殊位置的特點(diǎn)

（1）線圈平面與中性面重合時(shí)，S⊥B，Φ最大，△Φ/△t=0，e=0，i=0，電流方向?qū)l(fā)生改變．

（2）線圈平面與中性面垂直時(shí)，S∥B，Φ=0，△Φ/△t最大，e最大，i最大，電流方向不改變．

3．解決交變電流圖象問題的三點(diǎn)注意

（1）只有當(dāng)線圈從中性面位置開始計(jì)時(shí)，電流的瞬時(shí)值表達(dá)式才是正弦形式，其變化規(guī)律與線圈的形狀及轉(zhuǎn)動(dòng)軸處于線圈平面內(nèi)的位置無(wú)關(guān)．

（2）注意峰值公式Em=nBSω中的S為有效面積．

（3）在解決有關(guān)交變電流的圖象問題時(shí)，應(yīng)先把交變電流的圖象與線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)位置對(duì)應(yīng)起來(lái)，再根據(jù)特殊位置求特征解．二、交變電流有效值的計(jì)算

（1）利用E=Em/√2；U=Um/√2；I=Im/計(jì)算，只適用于正（余）弦式交流電．

（2）非正弦式交流電有效值的求解根據(jù)電流的熱效應(yīng)進(jìn)行計(jì)算，其中，交變電流的有效值是根據(jù)電流通過電阻時(shí)產(chǎn)生的熱效應(yīng)定義的，即讓交變電流和直流電流通過相同的電阻，在相同的時(shí)間里若產(chǎn)生的熱量相同，則交變電流（電壓）的有效值就等于這個(gè)直流電流（電壓）的值，即求解交變電流有效值問題必須在相同電阻、相同時(shí)間、相同熱量的“三同”原則下求解．

三、交變電流“四值”的應(yīng)用

對(duì)交變電流的“四值”的比較和理解一、正弦交流電的產(chǎn)生和圖象

（1）產(chǎn)生：在勻強(qiáng)磁場(chǎng)里，線圈繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．

（2）圖象：用以描述交流電隨時(shí)間變化的規(guī)律，如果線圈從中性面位置開始計(jì)時(shí)，其圖象為正弦曲線．如圖（e）、（f）所示．

二、正弦交變電流的函數(shù)表達(dá)式、峰值和有效值

1．周期和頻率

（1）周期（T）：交變電流完成一次周期性變化（線圈轉(zhuǎn)一周）所需的時(shí)間，單位是秒（s），公式T=2π/ω（2）頻率（f）：交變電流在1s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)．單位是赫茲（Hz）．

（3）周期和頻率的關(guān)系：T=1/f或f=1/T

2．正弦式交變電流的函數(shù)表達(dá)式（線圈在中性面位置開始計(jì)時(shí)）

（1）電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間變化的規(guī)律：e=Emsinωt．

（2）負(fù)載兩端的電壓u隨時(shí)間變化的規(guī)律：u=Umsinωt．

（3）電流i隨時(shí)間變化的規(guī)律：i=Imsinωt．其中ω等于線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，Em=nBSω．三、交變電流的瞬時(shí)值、峰值、有效值

（1）瞬時(shí)值：交變電流某一時(shí)刻的值，是時(shí)間的函數(shù)．

（2）峰值：交變電流（電流、電壓或電動(dòng)勢(shì)）所能達(dá)到的最大的值，也叫最大值．

（3）有效值：跟交變電流的熱效應(yīng)等效的恒定電流的值叫做交變電流的有效值．對(duì)正弦交流電，其有效值和峰值的關(guān)系為：E=Em/√2；U=Um/√2；I=Im/四、變壓器的構(gòu)造和原理理想變壓器

1．構(gòu)造：如圖所示，變壓器是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個(gè)線圈組成的．

（1）原線圈：與交流電源連接的線圈，也叫初級(jí)線圈．

（2）副線圈：與負(fù)級(jí)連接的線圈，也叫次級(jí)線圈．

2．原理：電流磁效應(yīng)、電磁感應(yīng)．

3．基本關(guān)系式

（1）功率關(guān)系：P入=P出．

（2）電壓關(guān)系：U1/n1=U2/n2有多個(gè)副線圈時(shí)，U1/n1=U2/n2=U3/n3電流關(guān)系:只有一個(gè)副線圈時(shí)，I1/I2=n2/n1由P入=P出及P=UI推出有多個(gè)副線圈時(shí)，U1I1=U2I2+U3I3+…+UnIn．

4．幾種常用的變壓器

（1）自耦變壓器--調(diào)壓變壓器

（2）互感器

①電壓互感器：用來(lái)把高電壓變成低電壓

②電流互感器：用來(lái)把大電流變成低電流五、遠(yuǎn)距離輸電

1．輸電過程（如圖所示）

2．輸電導(dǎo)線上的能量損失：主要是由輸電線的電阻發(fā)熱產(chǎn)生的，表達(dá)式為Q=I2Rt。3．電壓損失

（1）△U=U-U′；（2）△U=IR。4．功率損失

（1）△P=P-P′；（2）△P=I2R=(P/U)2R5．輸送電流

易錯(cuò)題【01】掌握“圖與圖”，“圖與式”，“圖與物之間的變通關(guān)系”。易錯(cuò)題【02】看斜率，看截距，注意從圖像中讀取信息。易錯(cuò)題【03】注意等效電路的靈活應(yīng)用。4．（2022春?金沙縣月考）如圖所示，一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為4：1，原線圈與一理想交流電流表串聯(lián)后，接入一正弦交流電源（電壓的有效值不變）；副線圈電路中定值電阻的阻值為5Ω，當(dāng)電阻箱的阻值為25Ω時(shí)，理想電壓表示數(shù)為5.0V；現(xiàn)將電阻箱的阻值調(diào)為5Ω，此時(shí)（）A．電壓表的示數(shù)為4.5V B．電流表的示數(shù)為0.6A C．定值電阻的電功率為1.8W D．原線圈的輸入功率為3.6W【答案】D?！窘馕觥拷猓篈B、當(dāng)可變電阻為25Ω時(shí)，電壓表示數(shù)為5V，副線圈中的電流為：I2＝＝A＝0.2A副線圈兩端電壓為：U2＝I2（R0+R），解得：U2＝6V根據(jù)變壓器電壓關(guān)系可得，原線圈兩端電壓為：＝，解得：U1＝24V當(dāng)可變電阻的阻值為5Ω時(shí)，副線圈中的電流為：I'2＝＝A＝0.6A原線圈的電流為：＝，解得：I'1＝0.15A，即電流表示數(shù)為0.15A電壓表的示數(shù)為：U'V＝I'2R'＝0.6A×5Ω＝3V，故AB錯(cuò)誤；CD、根據(jù)理想變壓器中電功率關(guān)系可知，副線圈的輸入功率為：P'＝I'1U'1，解得：P'＝3.6W，故C錯(cuò)誤，D正確；5．（2022秋?湖北月考）完全相同的矩形線圈在相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸以相同的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸位置如圖中虛線所示，圖乙中的轉(zhuǎn)軸恰好在磁場(chǎng)的邊界上。兩個(gè)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值E的大小關(guān)系正確的是（）A．E甲＞E乙 B．E甲＝E乙 C．E甲＜E乙 D．無(wú)法比較【答案】A?！窘馕觥拷猓涸O(shè)線圈的長(zhǎng)和寬分別為l1、l2，面積為S，轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為ω，則圖甲、乙中線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值分別為：，E乙m＝Bl1l2ω＝BSω而兩線圈在切割磁感線時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間成正弦規(guī)律變化（以圖示時(shí)刻為計(jì)時(shí)零點(diǎn)），圖甲中線圈始終在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，則圖乙中線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中只有半個(gè)周期在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，根據(jù)等效熱值法有，解得，故A正確，BCD錯(cuò)誤。6．（2022春?永壽縣校級(jí)月考）如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10：1，燈泡的電阻為22Ω，電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻為1Ω，原線圈接上如圖乙所示的正弦交變電壓，電流表示數(shù)為3A，各用電器均正常工作，電流表、電壓表均為理想電表，則（）A．原線圈接交變電壓的表達(dá)式為u＝220sin100πt（V） B．副線圈電壓表示數(shù)為 C．原線圈的輸入功率為66W D．電動(dòng)機(jī)的輸出功率為60W【答案】C?！窘馕觥拷猓篈根據(jù)圖乙，可得變壓器輸入端電壓最大值為通過圖乙可得該交流電的角速度為則原線圈所接交變電壓的表達(dá)式為故A錯(cuò)誤；B由圖乙知，電壓表示數(shù)為變壓器輸出端電壓的有效值，根據(jù)理想變壓器電壓與匝數(shù)比關(guān)系，可得，代入數(shù)據(jù)解得U2＝22V故B錯(cuò)誤；C由圖乙知電流表示數(shù)為變壓器輸出端電流的有效值，根據(jù)理想變壓器輸入功率等于輸出功率，可得原線圈的輸入功率為P1＝P2＝U2I2＝22×3W＝66W故C正確；D燈泡正常發(fā)光，可得流經(jīng)燈泡的電流則流經(jīng)電動(dòng)機(jī)的電流IM＝I2﹣IL＝3A﹣1A＝2A電動(dòng)機(jī)內(nèi)部消耗的功率為可得電動(dòng)機(jī)的輸出功率為故D錯(cuò)誤。7．（2022春?吉安月考）如圖所示，一矩形線圈面積為S，匝數(shù)為N，總電阻為r，繞其垂直于磁感線的對(duì)稱軸OO′以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)只分布于OO′的左側(cè)區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，外接電阻為R，從圖示位置轉(zhuǎn)180°的過程中，下列說法正確的是（）A．通過電阻R的電荷量q＝ B．電阻R中產(chǎn)生的焦耳熱為Q＝ C．外力做功平均功率P＝ D．從圖示位置開始計(jì)時(shí)，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律為e＝NBSωsinωt【答案】A?！窘馕觥拷猓篈、在轉(zhuǎn)動(dòng)180°的過程中，產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，形成的感應(yīng)電流，故流過電阻R的電荷量為q＝＝，解得q＝，故A正確；BC、線圈始終有一半在磁場(chǎng)中切割產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，故產(chǎn)生的最大值為，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值E＝，故外力做功的平均功率P＝＝，電阻R產(chǎn)生的焦耳熱Q＝＝，故BC錯(cuò)誤；D、電路中產(chǎn)生的最大值為，故從圖示位置開始計(jì)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律為e＝NBSω?sinωt，故D錯(cuò)誤；8．（2022春?船山區(qū)校級(jí)月考）我國(guó)已投產(chǎn)運(yùn)行的1100kV特高壓直流輸電工程是目前世界上電壓等級(jí)最高、輸送距離最遠(yuǎn)、技術(shù)水平最先進(jìn)的輸電工程，輸電容量可達(dá)1200萬(wàn)千瓦。輸電的簡(jiǎn)化流程可用下圖展示。若直流輸電的線路電阻為10Ω；變壓、整流過程中的電能損失忽略不計(jì)；直流和交流逆變時(shí)有效值不發(fā)生改變。當(dāng)直流線路輸電的電流為5×103A時(shí)，下列說法正確的是（）A．輸電功率為1.2×1010W B．輸電導(dǎo)線上損失的功率為2.5×108W，損失的電壓為50kV C．降壓變壓器匝數(shù)比應(yīng)等于2：1 D．若保持輸送功率不變，用550kV輸電，用戶得到的功率比1100kV輸電時(shí)減少1××109W【答案】B?！窘馕觥拷猓篈、由P＝UI可得，輸電功率為：P＝UI＝1100×103×5000W＝5.5×109W，故A錯(cuò)誤；B、輸電線上損失的功率為：ΔP＝I2R＝（5000A）2×10Ω＝2.5×108W損失的電壓為：ΔU＝IR＝5000A×10Ω＝5×104V＝50kV，故B正確；C、因?yàn)檩旊娋€存在電壓損失，所以降壓變壓器的輸入電壓為：U1＝U﹣ΔU＝1100kV﹣50kV＝1050kV所以降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為：n1：n2＝U1：U2＝1050：550＝21：11，故C錯(cuò)誤；D、當(dāng)輸電線路的電壓為U＝1100V時(shí)，輸電電流為I＝5×103A，輸電功率為P＝5.5×109W，輸電線損失功率為：ΔP＝2.5×108W當(dāng)輸電線路的電壓為U0＝550kV時(shí)，輸電電流為I0＝＝A＝104A，輸電線損失的功率為：ΔP0＝I02R＝（104A）2×10Ω＝109W所以用550kV輸電時(shí)，輸電線損失的功率比1100kV輸電時(shí)損失的功率多：ΔP'＝ΔP0﹣ΔP＝109W﹣2.5×108W＝7.5×108W即用550kV輸電時(shí)用戶得到的功率比1100kV輸電時(shí)減小7.5×108W，故D錯(cuò)誤。9．（2022春?建平縣校級(jí)月考）2016年底以來(lái)，共享單車風(fēng)摩全國(guó)各大城市。圖甲為某品牌共享單車第一代產(chǎn)品，單車的內(nèi)部有一個(gè)小型發(fā)電機(jī)，通過騎行者的騎行踩踏，不斷地給單車?yán)锏男铍姵爻潆姡铍姵卦俳o智能鎖供電。單車內(nèi)小型發(fā)電機(jī)發(fā)電原理可簡(jiǎn)化為圖乙所示，矩形線圈abcd的面積為0.001m2，共有100匝。線圈總電阻為1Ω，線圈處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，可繞與磁場(chǎng)方向垂直的固定對(duì)稱軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以通過滑環(huán)和電刷保持與外電路阻值為9Ω電阻連接，不計(jì)交流電流表的內(nèi)阻。在外力作用下線圈以10πrad/s的角速度繞軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，下列說法中正確的是（）A．交流電流表的示數(shù)是0.002A B．電阻R的發(fā)熱功率是0.4W C．該交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交流電的周期為0.2s D．當(dāng)線圈平面和磁場(chǎng)方向平行時(shí)，線圈中的感應(yīng)電流為零【答案】C。【解析】解：AB、線圈產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為Em＝NBSω＝100××0.001×10πV＝V，有效值為E＝＝V＝2V，根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知I＝＝A＝0.2A，電阻R產(chǎn)生的熱功率為P＝I2R＝0.22×9W＝0.36W，故AB錯(cuò)誤。C、交流電的周期T＝＝s＝0.2s，故C正確。D、當(dāng)線圈平面和磁場(chǎng)方向平行時(shí)，線圈中的感應(yīng)電流最大，故D錯(cuò)誤。10．（2022春?金沙縣月考）實(shí)驗(yàn)室中手搖發(fā)電機(jī)的原理如圖所示，兩磁體間的磁場(chǎng)視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，發(fā)電機(jī)的矩形線圈ABCD繞OO′軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。已知線圈的匝數(shù)為n，AB的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)1，BC的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)2，線圈的總電阻為r，外接小燈泡的電阻為R，其余電阻不計(jì)，則通過小燈泡的電流為（）A． B． C． D．【答案】D。【解析】解：線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em＝nBωL1L2電動(dòng)勢(shì)有效值為根據(jù)歐姆定律得：＝，故D正確，ABC錯(cuò)誤；11．（2022春?南康區(qū)校級(jí)月考）如圖所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2，R1為定值電阻，R2為滑動(dòng)變阻器，圖中電流表、電壓表均為理想電表．在a、b端輸入電壓有效值恒定的交變電流，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R2的滑片P向下滑動(dòng)時(shí)，則（）A．電壓表示數(shù)減小 B．電流表示數(shù)減小 C．R1消耗的功率減小 D．電源的輸出功率減小【答案】A。【解析】解：A、設(shè)變壓器原線圈電壓為U1，電流為I1，副線圈電壓為U2，電流為I2，則有：U1：U2＝n1：n2，I1：I2＝n2：n1，對(duì)副線圈所在的電路，有：I2＝聯(lián)立解得：I1＝，又由于U＝I1R1+U1，所以：U1＝，當(dāng)向下調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R2的滑片P時(shí)，R2接入電路的阻值減小，根據(jù)上面U1的表達(dá)式可知，U1減小，匝數(shù)比不變，所以電壓表的示數(shù)U2減小，故A正確；B、根據(jù)表達(dá)式可得：I1＝可知，當(dāng)R2減小時(shí)，I1增大，所以電流表示數(shù)增大，故B錯(cuò)誤；C、R1消耗的功率為P1＝I12R1，I1增大，P1增大，故C錯(cuò)誤；D、電源的輸出功率為P＝UI1，I1增大，P增大，故D錯(cuò)誤。12．（2022?邯鄲開學(xué)）“張北的風(fēng)點(diǎn)亮北京的燈”，中國(guó)外交部發(fā)言人趙立堅(jiān)這一經(jīng)典語(yǔ)言深刻體現(xiàn)了2022年北京冬奧會(huì)的“綠色奧運(yùn)”理念。張北可再生能源示范項(xiàng)目，把張北的風(fēng)轉(zhuǎn)化為清潔電力，并入冀北電網(wǎng)，再輸向北京、延慶、張家口三個(gè)賽區(qū)?，F(xiàn)有一小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)通過如圖甲所示輸電線路向北京賽區(qū)某場(chǎng)館1萬(wàn)個(gè)額定電壓為220V、額定功率為11W的LED燈供電。當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出如圖乙所示的電壓時(shí)，賽區(qū)的LED燈全部可以正常工作。已知輸電導(dǎo)線損失的功率為賽區(qū)獲得總功率的4%，輸電導(dǎo)線的等效電阻為R＝11Ω。則下列說法正確的是（）A．風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為50r/min B．風(fēng)力發(fā)電機(jī)1h內(nèi)輸出的電能為110kW?h C．降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為25：1 D．升壓變壓器副線圈輸出的電壓的最大值為5720V【答案】C?！窘馕觥拷猓篈．由圖乙可知，交流電的頻率為＝Hz＝50Hz因此風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速n＝f＝50r/s，故A錯(cuò)誤；B．1萬(wàn)個(gè)額定功率為11W的LED燈正常工作時(shí)，電功率P＝10000×11W＝11×104W＝110kW而輸電線上損失的功率ΔP＝P×4%＝110×4%kW＝4.4kW所以風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率為，因此風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出的電能W＝P總t代入數(shù)據(jù)解得：W＝114.4kW?h，故B錯(cuò)誤；C．輸電線路損失的功率Δp＝4.4kw，根據(jù)ΔP＝I2R＝4.4kW代入數(shù)據(jù)解得：I＝20A而通過降壓變壓器副線圈的電流代入數(shù)據(jù)解得：I4＝500A因此降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比，故C正確；D．輸電線路損失的電壓ΔU＝IR代入數(shù)據(jù)解得：ΔU＝220V根據(jù)代入數(shù)據(jù)解得：U3＝5500V所以升壓變壓器副線圈輸出的電壓有效值為5720W，最大值為5720W，故D錯(cuò)誤。13．（2022春?定遠(yuǎn)縣校級(jí)月考）如圖，理想變壓器原線圈與定值電阻R0串聯(lián)后接在電壓U0＝36V的交流電源上，副線圈接理想電壓表、電流表和滑動(dòng)變阻器R，原、副線圈匝數(shù)比為1：3，已知R0＝4Ω，R的最大阻值為100Ω?，F(xiàn)將滑動(dòng)變阻器R的滑片P向下滑動(dòng)，下列說法正確的是（）A．電壓表示數(shù)變大，電流表示數(shù)變小 B．電源的輸出功率變小 C．當(dāng)R＝4Ω時(shí)，電壓表示數(shù)為108V D．當(dāng)R＝36Ω時(shí)，R獲得的功率最大【答案】D。【解析】解：A．由理想變壓器的特點(diǎn)可知U0I1＝I12R0+I22RI1：I2＝3：1可知U0＝I1R0+R滑動(dòng)變阻器R的滑片P向下滑動(dòng)，R減小，則I1變大，I2變大，故電流表示數(shù)變大，原線圈兩端電壓U1＝U0﹣I1R0所以U1減小，則U2減小，電壓表示數(shù)減小，故A錯(cuò)誤；B．據(jù)前面分析，由于I1變大，電源的輸出功率為P＝U0I1則電源的輸出功率變大，故B錯(cuò)誤；C．當(dāng)R＝4Ω時(shí)，電壓表示數(shù)副線圈兩端電壓U2，根據(jù)變壓器的工作原理有＝I2＝n1I1＝n2I2依題意有U1＝U0﹣I1R0I2＝R＝R0＝4Ω聯(lián)立解得U2＝10.8V即電壓表示數(shù)為10.8V，故C錯(cuò)誤；D．等效電路思想，根據(jù)理想變壓器輸入、輸出功率相等這一特點(diǎn)，R獲得的功率最大，即變壓器原線圈的輸入功率達(dá)到最大，相當(dāng)于將原線圈替換為一電阻，其阻值為R1＝將R0視為交流電源U0的內(nèi)阻，可知當(dāng)R1＝R0時(shí)，R1會(huì)獲得最大的功率；此時(shí)根據(jù)電路特點(diǎn)依題意有U1＝＝V＝18VI1＝根據(jù)變壓器規(guī)律有＝n1I1＝n2I2則滑動(dòng)變阻器的阻值為R＝解得：R＝36Ω故D正確。14．（2022?南昌開學(xué)）如圖所示，M是一小型理想變壓器，接線柱a、b接在正弦交流電源上，變壓器右側(cè)部分為一火警報(bào)警系統(tǒng)，其中R是用半導(dǎo)體熱敏材料（電阻隨溫度升高而減小）制成的傳感器，電流表A2是值班室的顯示器，顯示通過R1的電流，電壓表V2顯示加在報(bào)警器兩端的電壓（報(bào)警器未畫出），R3是一定值電阻，當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時(shí)，已知電壓表和電流表均可看成理想電表，則下列說法正確的是（）A．電流表A1的示數(shù)減小 B．電壓表V1的示數(shù)增大 C．電流表A2的示數(shù)減小 D．電壓表V2的示數(shù)增大【答案】C?！窘馕觥拷猓築、V1測(cè)量電源的輸出電壓，其示數(shù)不變，故B錯(cuò)誤；CD、當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時(shí)，R2阻值減小，副線圈電路總電阻變小，副線圈電壓不變，由閉合電路歐姆定律可知，副線圈總電流I2變大，電阻R3電壓U3＝I2R3變大，R1與R2并聯(lián)電壓變小，電壓表V2示數(shù)變小，電流表A2示數(shù)變小，故C正確、D錯(cuò)誤；A、副線圈電流變大，根據(jù)變壓器電流之比等于匝數(shù)反比可知，原線圈電流變大，電流表A1示數(shù)變大，故A錯(cuò)誤。15．（2022春?運(yùn)城期末）如圖甲所示的電路中，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為5：1，原線圈接入圖乙所示的電壓，副線圈接火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)（報(bào)警器未畫出），電壓表和電流表均為理想電表，R0為定值電阻，R為半導(dǎo)體熱敏電阻，其阻值隨溫度的升高而減小。下列說法中正確的是（）A．圖乙中電壓的有效值為110V B．電壓表的示數(shù)為44V C．R處出現(xiàn)火警時(shí)電流表示數(shù)減小 D．R處出現(xiàn)火警時(shí)電阻R0消耗的電功率減小【答案】A?！窘馕觥拷猓篈．設(shè)將此電流加在阻值為R的電阻上，電壓的最大值為Um，電壓的有效值為U＝代入數(shù)據(jù)得圖乙中電壓的有效值為，故A正確；B．變壓器原、副線圈中的電壓與匝數(shù)成正比，所以變壓器原、副線圈中的電壓之比是5：1，所以電壓表的示數(shù)為，故B錯(cuò)誤；C．R處溫度升高時(shí)，阻值減小，副線圈電流增大，而輸出功率和輸入功率相等，所以原線圈電流增大，即電流表示數(shù)增大，故C錯(cuò)誤；D．R處出現(xiàn)火警時(shí)通過R0的電流增大，所以電阻R0消耗的電功率增大，故D錯(cuò)誤。16．（2022?珠海校級(jí)四模）自行車的發(fā)電花鼓裝置可以在騎行時(shí)為車燈提供持續(xù)的電能，其原理可簡(jiǎn)化為圖（甲）所示，圖中N、S是可與摩擦小輪同軸轉(zhuǎn)動(dòng)的一對(duì)磁極，磁極周圍固定一個(gè)與理想變壓器相連的矩形線框，變壓器的輸出端與車燈相連。勻速騎行時(shí)，摩擦小輪在車輪的驅(qū)動(dòng)下帶動(dòng)磁極旋轉(zhuǎn)，變壓器輸出正弦型交變電流。某輛攜帶發(fā)電花鼓裝置的自行車的部分結(jié)構(gòu)如圖（乙）所示，其中大齒輪與踏板相連，半徑較小的小齒輪1和半徑較大的小齒輪2與后輪同軸固定，騎行者可調(diào)節(jié)變速器使鏈條掛在不同的小齒輪上，騎行時(shí)摩擦小輪與車輪不打滑。下列說法正確的是（）A．騎行速度越快，車燈一定越亮 B．騎行速度越快，交變電流的周期一定越大 C．同樣的騎行速度，鏈條掛在小齒輪1上相比掛在小齒輪2上，燈泡更亮 D．同樣的騎行速度，變壓器原線圈的匝數(shù)越多，車燈越亮【答案】A?！窘馕觥拷猓篈．騎行速度越快，摩擦小輪轉(zhuǎn)動(dòng)越快，線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大，車燈的電流越大，車燈一定越亮，故A正確；B．騎行速度越快，摩擦小輪轉(zhuǎn)動(dòng)越快，摩擦小輪的角速度越大，根據(jù)T＝，交變電流的周期一定越小，故B錯(cuò)誤；C．同樣的騎行速度，車輪的線速度線相同，摩擦小輪的線速度相同，摩擦小輪的角速度相同，無(wú)論鏈條掛在小齒輪1上還是掛在小齒輪2上，燈泡的亮度相同，故C錯(cuò)誤；D．同樣的騎行速度，車輪的線速度線相同，摩擦小輪的線速度相同，摩擦小輪的角速度相同，變壓器原線圈的電壓相同，根據(jù)，變壓器原線圈的匝數(shù)越多，變壓器副線圈兩端電壓越小，車燈越暗，故D錯(cuò)誤。17．（2022?南山區(qū)校級(jí)模擬）如圖甲所示，理想變壓器原，副線圈的匝數(shù)之比為10：1，B是原線圈的中心接頭，原線圈輸入電壓如圖乙所示，副線圈電路中R1，R3為定值電阻，R2為NTC型熱敏電阻（阻值隨溫度升高而減?。?，C為耐壓值為50V的電容器，所有電表均為理想電表。下列判斷正確的是（）A．當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與B連接，副線圈兩端電壓的頻率變?yōu)?0Hz B．當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由A→B時(shí)，電容器C會(huì)被擊穿 C．當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與A連接，傳感器R2所在處溫度升高，A1的示數(shù)變大，A2的示數(shù)不變 D．其他條件不變，單刀雙擲開關(guān)由A→B時(shí)，變壓器的輸出功率變?yōu)樵瓉?lái)的0.5倍【答案】B。【解析】解：A．變壓器不會(huì)改變交流電的頻率，因此副線圈兩端電壓的頻率仍為50Hz，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)，可知當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由A→B時(shí)，副線圈兩端電壓的最大值為，因此電容器C會(huì)被擊穿，故B正確；C．若傳感器R2所在處溫度升高，電阻減小，副線圈干路電流強(qiáng)度增加，原線圈電流強(qiáng)度增加，A1的示數(shù)變大；R3分得的電壓升高，而副線圈兩端電壓不變，R1分得的電壓減小，因此電流表A2的示數(shù)減小，故C錯(cuò)誤；D．其他條件不變，單刀雙擲開關(guān)由A→B時(shí)，變壓器的輸出電壓加倍，從而變壓器的輸出功率增加，故D錯(cuò)誤。18．（2022?大武口區(qū)校級(jí)四模）北京奧運(yùn)場(chǎng)館的建設(shè)體現(xiàn)了“綠色奧運(yùn)”的理念。國(guó)家體育館“鳥巢”隱藏著一座年發(fā)電量比較大的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，假設(shè)該發(fā)電系統(tǒng)的輸出電壓恒為250V，通過理想變壓器向遠(yuǎn)處輸電，如圖，輸電線的總電阻為8Ω，升壓變壓器T1原、副線圈匝數(shù)比為1：16，下列說法正確的是（）A．若用戶消耗功率減少，則升壓變壓器T1輸出電壓U2減小 B．若用戶消耗功率增加，則用戶電路兩端電壓U4增大 C．若該發(fā)電系統(tǒng)輸送功率為1×105W，則輸電線損失的功率為5×103W D．若該發(fā)電系統(tǒng)輸送功率為1×105W，用戶獲得220V電壓，則降壓變壓器T2原、副線圈的匝數(shù)比為200：11【答案】C?！窘馕觥拷猓篈、若用戶消耗功率減少，根據(jù)U1：U2＝n1：n2，解得U2＝4000V不變，故A錯(cuò)誤；B、若用戶消耗功率增加，根據(jù)P＝U4I4可知I4增大，根據(jù)I3：I4＝n4：n3可知，輸電線路上的電流增大，損失的電壓增大，故降壓變壓器原線圈兩端的電壓減小，用戶得的電壓減小，故B錯(cuò)誤；C、根據(jù)U1：U2＝n1：n2，解得U2＝4000V，輸電線路上電流為I2＝＝A＝25A，損失的功率P損＝I22r＝252×8W＝5000W，故C正確；D、輸電線路上損失的電壓為U損＝I2r＝25×8V＝200V，降壓變壓器原線圈兩端的電壓為U3＝U2﹣U損＝4000V﹣200V＝3800V，故n3：n4＝U3：U4＝3800：220＝190：11，故D錯(cuò)誤。19．（2022春?渝中區(qū)校級(jí)月考）滅蚊燈是利用變壓原理來(lái)滅蛾殺蟲的一種環(huán)保型設(shè)備。如圖4是滅蚊燈高壓電網(wǎng)的工作電路，高壓電網(wǎng)利用變壓器將U1＝220V的家用交流電壓變成高壓，高壓電網(wǎng)相鄰兩極間距離為5mm。已知常溫常壓下空氣擊穿場(chǎng)強(qiáng)的瞬時(shí)值為622V/mm。為防止空氣被擊穿而造成短路，變壓器的副、原線圈最大的匝數(shù)比不得超過（）A．10：1 B．1：10 C．22：311 D．311：22【答案】A?！窘馕觥拷猓嚎諝獗粨舸r(shí)，兩電極間的最大電壓U2＝Ed＝622×5V＝3110V，原線圈的電壓峰值U1m＝U1＝220V，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比知：n2：n1＝U2：U1m＝3110：220＝10：1，故A正確，BCD錯(cuò)誤；20．（2022?湖南）如圖，理想變壓器原、副線圈總匝數(shù)相同，滑動(dòng)觸頭P1初始位置在副線圈正中間，輸入端接入電壓有效值恒定的交變電源。定值電阻R1的阻值為R，滑動(dòng)變阻器R2的最大阻值為9R，滑片P2初始位置在最右端。理想電壓表?的示數(shù)為U，理想電流表?的示數(shù)為I。下列說法正確的是（）A．保持P1位置不變，P2向左緩慢滑動(dòng)的過程中，I減小，U不變 B．保持P1位置不變，P2向左緩慢滑動(dòng)的過程中，R1消耗的功率增大 C．保持P2位置不變，P1向下緩慢滑動(dòng)的過程中，I減小，U增大 D．保持P2位置不變，P1向下緩慢滑動(dòng)的過程中，R1消耗的功率減小【答案】B?！窘馕觥拷猓焊鶕?jù)原副線圈兩端的電流和電壓的比值關(guān)系可知，原線圈的“等效電阻”與副線圈的電阻的比值關(guān)系為：?？芍穗娐返牡刃щ娐啡鐖D所示：AB、保持P1位置不變，P2向左緩慢滑動(dòng)的過程中，即原、副線圈的匝數(shù)比保持不變，R2接入電路的阻值減小，則由上述分析可知，原線圈位置的等效電阻保持不變，因?yàn)榛瑒?dòng)變阻器的電阻變小，則電流I變大，U變小，而R1消耗的功率增大，故A錯(cuò)誤，B正確；C、保持P2位置不變，P1向下緩慢滑動(dòng)的過程中，n2減小，等效電阻增大，電流I減小，則電壓表的示數(shù)減小，故C錯(cuò)誤；D、滑動(dòng)觸頭P1初始位置在副線圈正中間，此時(shí)“等效電阻”的阻值為R等效＝＝4R＜R2；保持P2位置不變，P1向下緩慢滑動(dòng)的過程中，則副線圈的匝數(shù)變小，相當(dāng)于原線圈位置的“等效電阻”增大；當(dāng)?shù)刃щ娮璧淖柚档扔赗2時(shí)，R1消耗的功率最大；當(dāng)?shù)刃щ娮璧淖柚荡笥?R時(shí)，P1向下緩慢滑動(dòng)時(shí)，R1消耗的電功率減小，故D錯(cuò)誤。21．（2022?山東）如圖所示的變壓器，輸入電壓為220V，可輸出12V、18V、30V電壓，匝數(shù)為n1的原線圈中電壓隨時(shí)間的變化為u＝Umcos（100πt）。單匝線圈繞過鐵芯連接交流電壓表，電壓表的示數(shù)為0.1V。將阻值為12Ω的電阻R接在BC兩端時(shí)，功率為12W。下列說法正確的是（）A．n1為1100匝，Um為220V B．BC間線圈匝數(shù)為120匝，流過R的電流為1.4A C．若將R接在AB兩端，R兩端的電壓為18V，頻率為100Hz D．若將R接在AC兩端，流過R的電流為2.5A，周期為0.02s【答案】D?！窘馕觥拷猓篈、變壓器的輸入電壓為220V，根據(jù)理想變壓器原線圈與單匝線圈的匝數(shù)比為將U1＝220V，n2＝1，U2＝0.1V代入解得原線圈匝數(shù)為：n1＝2200，原線圈的交流電的電壓與時(shí)間成余弦函數(shù)關(guān)系，故輸入交流電壓的最大值為Um＝U＝220V，故A錯(cuò)誤；B、當(dāng)在BC間接入12Ω的電阻時(shí)電功率為12W，由功率表達(dá)式可得：故流過R的電流大小為再由，解得BC間的匝數(shù)為nBC＝120，故B錯(cuò)誤；C.根據(jù)原、副線圈電壓與匝數(shù)之間的關(guān)系可知，原線圈電壓和匝數(shù)固定時(shí)，副線圈的匝數(shù)越多，輸出的電壓就越大，BC間的輸出電壓為12V，AC間的輸出電壓應(yīng)為30V，故AB間的輸出電壓應(yīng)為18V。所以當(dāng)R接在