新教材2021-2022學(xué)年高中物理人教版選擇性必修第二冊課后鞏固提升：第三章 交變電流

第三章交變電流

1.交變電流

課后篇素養(yǎng)形成

A級必備知識基礎(chǔ)練

1.如圖所示，線圈中不能產(chǎn)生交變電流的是（）

ABCD

解析|B、C、D中線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向均發(fā)生變化,故能產(chǎn)生交變電流,A中不產(chǎn)生交變

電流。

gg]A

2.（多選）線圈在勻強磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的電動勢e=10sin（20w）V,則下列說法正確的是（）

A.f=O時,線圈平面位于中性面

B/=0時，穿過線圈的磁通量最大

C/=0時，導(dǎo)線切割磁感線的有效速率最大

D./=0.4s時,e有最大值10V

曖畫由電動勢的瞬時值表達式可知從線圈位于中性面時開始計時，所以f=0時,線圈平面位于

中性面，磁通量為最大,但此時導(dǎo)線速度方向與磁感線平行，切割磁感線的有效速率為零,A、B

正確,C錯誤。當(dāng)f=0.4s時,e=10sin20m（V）=10xsin（2（kx0.4）V=0,D錯誤。

答案|AB

3.處在勻強磁場中的矩形線圈"4,以恒定的角速度繞ab邊轉(zhuǎn)動，磁場方向平行于紙面并與

ab垂直，在/=0時刻,線圈平面與紙面重合（如圖所示），線圈的4邊離開紙面向外運動，若規(guī)定

由4-Jc—d-4方向的感應(yīng)電流方向為正，則能反映線圈中感應(yīng)電流/隨時間，變化的圖像

是下圖中的（）

物分析交變電流的圖像問題應(yīng)注意圖線上某一時刻對應(yīng)線圈在磁場中的位置，將圖線描述

的變化過程對應(yīng)到線圈所處的具體位置是分析本題的關(guān)鍵，線圈在圖示位置時磁通量為零，但

感應(yīng)電流為最大值;再由楞次定律可判斷線圈在轉(zhuǎn)過90°的過程中，感應(yīng)電流方向為正，故選

項C正確。

4.線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生交變電流的圖像如圖所示，由圖可知（）

A.在A、C時刻線圈處于中性面位置

B.在B、。時刻穿過線圈的磁通量為零

C.從A時刻到D時刻線圈轉(zhuǎn)過的角度為71

D.若從O時刻到D時刻經(jīng)過0.02s,則在1s內(nèi)交變電流的方向改變100次

解析|4、C時刻感應(yīng)電流最大，線圈位置與中性面垂直,8、。時刻感應(yīng)電流為零，線圈在中性

面，此時磁通量最大。從A時刻到。時刻線圈轉(zhuǎn)過角度為。若從O時刻到。時刻經(jīng)過0.02s,

即線圈轉(zhuǎn)動一周用時0.02s,且在這個時間內(nèi)電流方向改變2次，則在1s內(nèi)交變電流的方向改

變x2=100次，故D正確。

答案D

5.（多選）一個矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動，穿過線圈的磁通量隨時

間的變化圖像如圖所示，則下列說法中正確的是（）

A./=0時，線圈平面與中性面平行

BJ=0.01s時，穿過線圈平面的磁通量的變化率最大

C.f=0.02s時，線圈中有最大感應(yīng)電動勢

D.f=0.025s時，線圈中有最大感應(yīng)電流

|解析|當(dāng)0=0mSinor時，感應(yīng)電動勢e=EmCOS函,當(dāng)r=0時,0=0,線圈平面與中性面垂直，線圈

中有最大的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，此類時刻還有0.01s、0.02s、0.03s,而感應(yīng)電動勢最大時,

磁通量的變化率也最大。f=0.025s時，感應(yīng)電動勢為零,故選項B、C正確。

答案|BC

6.一臺發(fā)電機的結(jié)構(gòu)示意圖如圖甲所示，其中N、S是永久磁鐵的兩個磁極，它們的表面呈半圓

柱面形狀是圓柱形鐵芯，鐵芯外套有一矩形線圈，線圈繞鐵芯M中心的固定轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動。

磁極與鐵芯之間的縫隙中形成方向沿半徑的輻向磁場。若從圖甲所示位置開始計時，此時電

動勢為正值，下列圖中能正確反映線圈轉(zhuǎn)動一周時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢e隨時間t的變化規(guī)律

的是（）

甲

由于磁場為沿半徑的輻向磁場，可以認(rèn)為磁感應(yīng)強度的大小不變，線圈始終垂直切割磁

感線，所以產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小不變，由于每個周期磁場方向要改變兩次，所以產(chǎn)生的感應(yīng)

電動勢的方向也要改變兩次，選項D正確。

答案|D

7.

如圖所示，勻強磁場的磁感應(yīng)強度B=T,邊長乙=10cm的正方形線圈浦cd共100匝，線圈總電

阻r=lQ,線圈繞垂直于磁感線的軸。。勻速轉(zhuǎn)動，角速度3=2nrad/s,外電路電阻R=4Q。

(1)求轉(zhuǎn)動過程中線圈中感應(yīng)電動勢的最大值。

(2)從圖示位置(線圈平面與磁感線平行)開始計時，求線圈中感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式。

(3)由圖示位置轉(zhuǎn)過30°角時，求電路中電流的瞬時值。

22

解析卜)設(shè)轉(zhuǎn)動過程中線圈中感應(yīng)電動勢的最大值為Em,則Em=NBLco=100xx0.1x27tV=2

V,

(2)從圖示位置開始計時，線圈中感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式為e=EmCosco/=2cos2m(V)。

(3)由圖示位置轉(zhuǎn)過30°南時，線圈中的感應(yīng)電動勢的瞬時值e'=2cos30°(V)=V,則電路

中電流的瞬時值為z=Ao

|答案|(1)2V⑵e=2cos2m(V)(3)A

B級關(guān)鍵能力提升練

如圖甲所示,單匝矩形線圈的一半放在具有理想邊界的勻強磁場也線圈軸線OO與磁場邊界

重合。線圈按圖示方向勻速轉(zhuǎn)動。若從圖示位置開始計時，并規(guī)定電流方向沿。-6一。一3一4

為正方向，則線圈內(nèi)感應(yīng)電流隨時間變化的圖像是圖乙中的()

ABCD

乙

解析|若從圖示位置開始計時，在線圈轉(zhuǎn)動90°的過程中，只有時邊切割磁感線,相當(dāng)于向右切

割,故感應(yīng)電流的方向為a—d-bTa,為負(fù)方向，大小相當(dāng)于半個線圈在磁場中轉(zhuǎn)動，但還

是正弦的形式，這一部分A、B的表示都是正確的;在線圈轉(zhuǎn)動90°到180°的過程中，只有cd

邊切割磁感線，相當(dāng)于向左切割,故感應(yīng)電流的方向為a—dTCTbia,為負(fù)方向，大小相當(dāng)于

半個線圈在磁場中轉(zhuǎn)動，但還是正弦的形式，這一部分B項表示的方向是不正確的;再按同樣

的方法繼續(xù)分析可以得到A項是正確的。

奉A(yù)

9.（多選）如圖甲所示為一個矩形線圈浦cd在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動。線

圈內(nèi)磁通量隨時間，變化如圖乙所示，則下列說法中正確的是（）

A.時刻線圈中的感應(yīng)電動勢最大

B./2時刻ab的運動方向與磁場方向垂直

C.t3時刻線圈平面與中性面重合

上工4時刻線圈中感應(yīng)電流的方向相同

解析】時刻通過線圈的。最大，磁通量變化率最小，此時感應(yīng)電動勢為零,A錯;在打、■時刻,

線圈中的感應(yīng)電動勢為Em,此時,力、C”的運動方向垂直于磁場方向,B正確;白、打、右時刻，0

最大,=0,此時線圈平面垂直于磁場方向，與中性面重合,C正確;右時刻，線圈中的感應(yīng)電流為

零,D錯。

答案|BC

10.（多選）如圖甲所示,在勻強磁場中，一矩形金屬線圈兩次分別以不同的轉(zhuǎn)速，繞與磁感線垂

直的軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交變電動勢圖像如圖乙中曲線4、b所示，則（）

A.兩次片0時刻線圈平面均與中性面重合

B.曲線a、b對應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為2；3

C.曲線a表示的交變電動勢頻率為25Hz

D.曲線b表示的交變電動勢最大值為10V

解析卜=0時刻，兩次產(chǎn)生的交變電流的電動勢瞬時值均為零，因此線圈平面均與中性面重合,A

正確;圖中a、〃對應(yīng)的周期之比為2；3,因此線圈轉(zhuǎn)速之比na；"〃==3；2,B錯誤;a線表示的

交變電動勢的頻率為人=Hz=25Hz,C正確;a線對應(yīng)線圈相應(yīng)的電動勢的最大值Eam=NBS-,

由圖像知瓦m=15V,6線對應(yīng)線圈相應(yīng)的電動勢的最大值&m=NBS?，因此，瓦m=10V,D正確。

|答案|ACD

H.交流發(fā)電機在工作時電動勢為e=&sin函,若將發(fā)電機的角速度變?yōu)樵瓉淼?倍，同時將線

圈所圍面積變?yōu)樵瓉淼?其他條件不變，則其電動勢變?yōu)椋ǎ?/p>

A.e'=EmsinB.e-2Emsin

C.e-Emsin2cotD.e-sin2cot

|解析|交變電壓的瞬時值表達式e=Emsin而Ee=NBSs,當(dāng)co變?yōu)樵瓉淼?倍而S變?yōu)樵瓉?/p>

的時,Em不變，故C正確。

12.(多選)矩形線圈的匝數(shù)為50匝，在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動時，穿過線圈的

磁通量隨時間的變化規(guī)律如圖所示，下列結(jié)論正確的是(兀取3.14)()

A.在t=0.\s和f=0.3s時，電動勢最大

B.在1=0.2s和1=0.4s時，電動勢改變方向

C.電動勢的最大值是157V

D.在f=0.4s時，磁通量變化率達最大,其值為3.14Wb/s

解析|由St圖像可知0max=8S=O.2Wb,T=0.4s,又因為N=50,所以EM=NBS3=N=157

V,C正確;f=0.1s和0.3s時,①最大,e=0,方向改變;f=0.2s和0.4s時,0=O,e=Emax,方向不變，

故A、B錯誤，根據(jù)線圈在磁場中轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的特點知，當(dāng)/=0.4$時,最大,=3.14

Wb/s,D正確。

|ggCD

13.

O

如圖所示,矩形線圈匝數(shù)N=100,兒=30cm,U=20cm,勻強磁場磁感應(yīng)強度8=0.8T,繞軸00,

從圖示位置(線圈平面與磁感線平行)開始勻速轉(zhuǎn)動，角速度3=100兀rad/s,求：

(1)穿過線圈的磁通量的最大值0m。

(2)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值Em。

(3)感應(yīng)電動勢e隨時間［變化的表達式。(從圖示位置開始計時)

(4)從圖示位置開始勻速轉(zhuǎn)動60°時,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。

曖畫⑴當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至與磁感線垂直時，穿過線圈的磁通量有最大值,0m=35=0.8x0.3x0.2

Wb=0.048Wbo

(2)線圈平面與磁感線平行時，感應(yīng)電動勢有最大值,Em=NB5cu=480兀V。

(3)從題圖所示位置開始計時，感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式為e=EmCOS加=480兀cos

1007tr(V)o

(4)從圖示位置開始勻速轉(zhuǎn)動60°,即初=60°,則此時線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的瞬時

值e-480n:cos60°V=240TUV。

修案|(1)0.048Wb⑵480兀V

(3)e=480兀cos100MV)(4)240JIV

第三章交變電流

2.交變電流的描述

課后篇素養(yǎng)形成

A級必備知識基礎(chǔ)練

1.下列提到的電壓或電流，不是指有效值的是（）

A.交流電壓表的讀數(shù)

B.保險絲熔斷電流

C.電容器擊穿電壓

D.220V交流電壓

畫電容器擊穿電壓指電容器兩端允許加的電壓的最大值。

ggc

2.下列關(guān)于交變電流的說法正確的是（）

A.若交變電流的峰值為5A,則它的最小值為-5A

B.用交流電流表測交變電流時，指針來回擺動

C.我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活用的交變電流頻率為50Hz,故電流方向每秒改變100次

D.正弦式交變電流i=20sin10TU（A）的峰值為20A,頻率為100Hz

隆麗電流的負(fù)值表示電流方向與規(guī)定正方向相反，不表示大小,A項錯誤;交流電流表測交變

電流時，指針不會來回擺動,B項錯誤;我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活用的交變電流周期為0.02s,交變

電流方向一個周期改變兩次，所以每秒改變100次,C項正確;由3=2寸得正弦式交變電流

z=20sin（107cr）A的頻率為5Hz,D項錯誤。

ggc

3.（2020海南卷）圖甲、乙分別表示兩種電流的波形，其中圖乙所示電流按正弦規(guī)律變化，分別

用人和/2表示圖甲和圖乙表示的兩電流的有效值，則（）

A./i：h=2：1

B./i：12=\

C./i?/2=1；

D./i；/2=；1

函圖甲所示的電流在一個周期內(nèi)方向變化，大小不變，故圖甲的電流有效值為/產(chǎn)/0；圖乙所

三絲流為正弦式交變電流，其有效值為/2=，故/1；/2二；1,選項口正確。

答案D

4.如圖所示,兩只阻值相同的電阻分別通以正弦波和方波電流，電流的最大值相等，則兩只電阻

產(chǎn)生的熱功率的比是（）

z/A

...?ii

z/A?ii

1-I:~1

A.l：4B.l：2C.l/1D.2/1

解析|正弦波電流通過電阻在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Qu=RT,則尸正=R=R(W)。方波電流

通過電阻在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為。方=(1A)2.R7,則P方==(1A)2.R=R(W)。,B選項正確。

5.如圖是一個正弦式交變電流的圖像，下列說法正確的是()

B.周期是0.15s,電流的峰值是10A

C.頻率是5Hz,電流的有效值是10A

D.頻率是0.2Hz,電流的有效值是7.07A

暖麗由圖像可知T=0.2s,/m=10A,故頻率/==5Hz,有效值/==5A=7.07A,故A正確,B、C、

D錯誤。

量A

6.一電阻接一直流電源，通過4A的電流時熱功率為尸，若換接一正弦式交流電源，它的熱功率

變?yōu)椋瑒t該交變電流的最大值為()

A.4AB.6A

C.2AD.4A

解明由「二/2/?,/^,接交流電源時=〃?凡故/'=A,/,n=/'=A=4Ao

IgA

7.一臺小型發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖像如圖甲所示。已知發(fā)電機線圈內(nèi)

阻為5.0Q，若外接一只電阻為95.0Q的燈泡，如圖乙所示，則()

A.電壓表V的示數(shù)為220V

B.電路中的電流方向每秒改變50次

C.燈泡實際消耗的功率為484W

D.發(fā)電機線圈內(nèi)阻每秒產(chǎn)生的焦耳熱為24.2J

阿耐電壓表的示數(shù)為燈泡兩端電壓的有效值，由圖像可知電動勢的峰值品=220V,則其有效

值E=220V,燈泡兩端電壓U=/R=R=209V,故A選項錯誤;由圖像可知T=0.02s,一個周期內(nèi)

電流方向改變2次，可知1s內(nèi)電流方向改變100次，故B選項錯誤;燈泡的實際功率尸==459.8

W,C選項錯誤;電流的有效值/==2.2A,發(fā)電機線圈內(nèi)阻每秒產(chǎn)生的焦耳熱為Q=/2"=24.2J,

故D選項正確。

答案|D

8.

在如圖所示電路中人是熔斷電流/o=2A的保險絲,R是可變電阻,S是交流電源。交流電源的

內(nèi)電阻不計，其電動勢隨時間變化的規(guī)律是e=220sin314f（V）。為了不使保險絲熔斷，可變電阻

的阻值應(yīng)該大于（）

A.110Q

B.110Q

C.220C

D.220Q

解析|。=220V,/?mi?=Q=110Q。

答案|B

B級關(guān)鍵能力提升練

9.（多選）有一個電子元器件，當(dāng)其兩端電壓高于100V時導(dǎo)電，等于或低于100V時不導(dǎo)電，若

把這個電子元器件接到100V、50Hz的正弦交變電壓上，這個電子元器件將（）

A.不導(dǎo)電

B.每秒導(dǎo)電50次

C.每秒導(dǎo)電100次

D.每秒電流方向改變100次

隆麗電源電壓100V為有效值，則電源電壓的最大值為100V,在每個周期的0~內(nèi)，有一段時間

加在電子元器件上的電壓大于100V,電子元件導(dǎo)電，在每個周期的~7內(nèi)，有一段時間加在電

子元器件上的電壓大于100V,電子元件導(dǎo)電，即一個周期電子元件導(dǎo)電兩次，而每秒有50個

周期，故每秒導(dǎo)電100次,A、B錯誤,C正確。每秒有50個周期，每個周期內(nèi)電流方向改變兩

次,故每秒電流方向改變100次,D正確。

|答案匕D

10.如圖甲所示，調(diào)光臺燈是通過雙向可控硅電子器件來實現(xiàn)無級調(diào)節(jié)燈的亮度的?，F(xiàn)將某無

級調(diào)光臺燈接在220V的正弦交變電流上,經(jīng)過可控硅調(diào)節(jié)后加在燈管兩端的電壓如圖乙所

A.220VB.156V

C.110VD.78V

解析|雖然圖示電流不是正弦式交變電流，根據(jù)正弦式交變電流的圖像對稱性可知，只要有T的

些壁I滿足最大值是有效值的倍，根據(jù)電流有效值定義有T=，解得U=110V=156V,故B對。

SMIB

11.

如圖所示，出心/為一邊長為L、匝數(shù)為N的正方形閉合線圈，繞對稱軸0。，勻速轉(zhuǎn)動，角速度為

。?？臻g中只有00'左側(cè)存在垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為瓦若閉合線圈的總電

阻為R,則（）

A.線圈中電動勢的有效值為NBG（o

B.線圈中電流方向每秒鐘改變次數(shù)為次

C.在轉(zhuǎn)動一圈的過程中，線圈中有一半時間沒有電流

D.當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖中所處的位置時,穿過線圈的磁通量為NBZ?

隆麗線圈在轉(zhuǎn)動過程中，除線圈平行磁場方向時始終有N條邊在切割磁感線，因此線圈中始終

有電流，故C錯。由于始終只有N條邊在切割磁感線，因此線圈中電動勢表達式為e=NBL2"sin

W,電動勢有效值表達式為E=NBL2a）,故A錯。由3=2株則戶，由此可知,線圖中電流方向每秒

鐘改變次，因此B正確。磁通量與平面相對應(yīng)，與線圈匝數(shù)無關(guān)，因此D錯。

SSIB

|解析|從圖中即可看出電壓的最大值Um=10V,完成一次周期性變化所需的時間為7=0.16So

然而，由于該變化電壓不是正弦式交流電壓，所以有效值要由定義來計算,即找到與其熱效應(yīng)

等效的恒定電流電壓值。根據(jù)焦耳定律，在一個周期T內(nèi)電阻R產(chǎn)生的熱量為

。1=（八+/4）+（，2+工3）。

式中力、h、f3、f4分別為圖中一個周期內(nèi)電壓U1、。2對應(yīng)的通電時間。

對于直流電路，通過電阻R的發(fā)熱量為。2=，＞

由交流電壓有效值的定義，知Qi=Q。

解得U=,

u=v=7.91Vo

此即電壓的有效值。

答案|10V0.16s7.91V

13.

如圖所示的電表均為理想的交流電表,保險絲P的熔斷電流為2A,電容器的擊穿電壓為300

V,若在a、b間加正弦交流電壓,并適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)R,使P恰好不被熔斷C恰好不被擊穿，則電流

表的讀數(shù)為多少?電壓表的讀數(shù)為多少？

帔助電流表測的是通過P的電流，保險絲恰好不熔斷，所以電流表讀數(shù)為2A。而電容器與電

阻R并聯(lián)，因而其路端電壓和電阻R兩端電壓相同，也和電壓表兩端電壓相同，由電容器耐?壓值

Um=300V,得U==212V。

答案12A212V

14.如圖所示，交流發(fā)電機的矩形線圈abed中/“>=Zcd=50cm,鼠=/?d=30cm,匝數(shù)a=100,線圈電

阻r=0.2。，外電阻R=4.8。，線圈在磁感應(yīng)強度8=0.05T的勻強磁場中繞垂直于磁場的轉(zhuǎn)軸

00'勻速轉(zhuǎn)動,角速度cu=1007trad/s?

(1)求線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值。

(2)若從圖示位置開始計時，寫出感應(yīng)電流的瞬時值表達式。

(3)求交流電壓表和交流電流表的示數(shù)。

(4)求此發(fā)電機的功率。

(5)從圖示位置起轉(zhuǎn)過90°的過程中，平均感應(yīng)電動勢為多大?通過導(dǎo)線橫截面的電荷量為多

少？

(6)從圖示位置起轉(zhuǎn)過90°的過程中,外力做的功為多少?線圈上產(chǎn)生的焦耳熱為多少？

解析|(1)設(shè)ab=/i,cb=b則感應(yīng)電動勢的最大值為Em-nBl\l2(o-23>5.5V。

(2)根據(jù)閉合電路歐姆定律得感應(yīng)電流的最大值為/m==47.1A,在圖示位置時，電流有最

大值，則感應(yīng)電流的瞬時值表達式為i=/mcos代入數(shù)值得i=47.1cos10(hrr(A)o

(3)感應(yīng)電流的有效值為/==33.3A。

則路端電壓的有效值為［/=//?=159.84V?

故交流電壓表的示數(shù)為159.84V,交流電流表的示數(shù)為33.3A?

(4)感應(yīng)電動勢的有效值為E==166.5V。

所以發(fā)電機的功率為P=/E=5544.5Wo

(5)平均電動勢為=〃=〃=2〃<y=150V。通過導(dǎo)線橫截面的電荷量為q=Zf==0.15C。

(6)外力通過克服安培力做功,將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能,所以有

W=W『/EAf=/4=27.7J。

線圈上產(chǎn)生的焦耳熱為Q=arAf=/V=l.llJ?

|答案|(1)235.5V(2)i=47.1cos10(MA)

(3)159.84V33.3A(4)5544.5W(5)150V0.15C(6)27.7J1.11J

第三章交變電流

3.變壓器

課后篇素養(yǎng)形成

A級,_________必備知識基礎(chǔ)練

甲乙

1.鉗形電流表的外形和結(jié)構(gòu)如圖甲所示。圖甲中電流表的讀數(shù)為1.2A,圖乙中用同一電纜線

繞了3匝，則（）

A.這種電流表能測直流電流,圖乙的讀數(shù)為2.4A

B.這種電流表能測交變電流，圖乙的讀數(shù)為0.4A

C.這種電流表能測交變電流，圖乙的讀數(shù)為3.6A

D.這種電流表既能測直流電流，又能測交變電流,圖乙的讀數(shù)為3.6A

麗|鉗形電流表的工作原理是電磁感應(yīng)，所以它只能測交變電流，根據(jù)變壓器的原理/=/o"o,

其中為指鉗形電流表內(nèi)部線圈的匝數(shù),如指待測電流導(dǎo)線的匝數(shù)/指外接電流。當(dāng)在圖乙中

用同一電纜線繞了/io,=3匝,則滿足癡尸加方,解得/2=3/產(chǎn)3.6A。

ggc

2.（多選）理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10.T,以下說法中正確的是（）

A.穿過原、副線圈每一匝磁通量之比是10；1

B.穿過原、副線圈每一匝磁通量的變化率相等

C.原、副線圈每一匝產(chǎn)生的電動勢瞬時值之比為10/1

D.正常工作時原、副線圈的輸入、輸出功率之比為1

隆麗對于理想變壓器，穿過兩個線圈的磁通量相同，磁通量變化率相同，每匝線圈產(chǎn)生的感應(yīng)

電動勢相等，輸入功率等于輸出功率。

答案|BD

3.如圖所示，可以將電壓升高供給電燈的變壓器是圖（）

CD

壓器應(yīng)該接在交流電路中,升壓變壓器副線圈的匝數(shù)應(yīng)大于原線圈的匝數(shù)。

ggc

4.在變電站里，經(jīng)常要用交流電表去監(jiān)測電網(wǎng)上的強電流,所用的器材叫電流互感器。如圖所

示的四個圖中，能正確反映其工作原理的是（）

ABCD

凰5]電流互感器應(yīng)是測電流的，應(yīng)串聯(lián)在火線上,故選項B、D錯誤;同時，由/g=/2〃2知，要使

須使故選項A正確，選項C錯誤。

gg]A

5.如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為20原線圈接正弦交流電源，副線圈接入

“220V60W”燈泡一只，旦燈泡正常發(fā)光，則（）

I—ffi-L,J------1

A.電流表的示數(shù)為A

B.電流表的示數(shù)為A

C.電源輸出功率為1200W

D.原線圈端電壓為11V

暖麗由題意知流經(jīng)副線圈的電流/2=A=A,則電流表的示數(shù)為/產(chǎn)A,選項A正確、B錯誤；

因為是理想變壓器，故電源輸出的功率等于燈泡消耗的功率，選項C錯誤;由Ui=x220V=4

400V知，選項D錯誤。

ggA

6.如圖所示,一輸入電壓為220V、輸出電壓為36V的變壓器副線圈燒壞。為獲知此變壓器

原、副線圈匝數(shù)，某同學(xué)拆下燒壞的副線圈，用絕緣導(dǎo)線在鐵芯上新繞了5匝線圈，然后將原線

圈接到220V交流電源上，測得新繞線圈兩端的電壓為1V,按理想變壓器分析,該變壓器燒壞

前的原、副線圈匝數(shù)分別為（）

A.1100,360B,1100,180

C.2200,180D.2200,360

解析|由U\/Ui:5=3：m；〃3,可得〃1=〃3=1lOO/zfhtlgOB選項正確。

量B

7.現(xiàn)用電壓為380V的正弦式交變電流給額定電壓為220V的電燈供電,以下電路中不可能使

電燈正常發(fā)光的是（）

國麗由圖可知,A、B中均有電阻分壓，可以使電燈正常發(fā)光;C為降壓變壓器，通過變壓器降壓

也可以使電燈正常發(fā)光;D為升壓變壓器，電燈兩端的電壓不會小于380V,不可行。

答案D

8.當(dāng)變壓器一個線圈的匝數(shù)已知時，可以用下面的方法測量其他線圈的匝數(shù):把被測線圈作為

原線圈，用匝數(shù)已知的線圈作為副線圈,通入交變電流，測出兩線圈的電壓，就可以求出被測線

圈的匝數(shù)。已知副線圈有400匝,把原線圈接到220V的線路中，測得副線圈的電壓是55V,

求原線圈的匝數(shù)。

理想變壓器原副線圈的電壓與匝數(shù)成正比,

由得〃產(chǎn)”2=1600o

答案600

B級關(guān)鍵能力提升練

9.（多選）如圖所示,乙、L2是高壓輸電線，圖中兩電表示數(shù)分別是220V和10A,已知甲圖中原、

副線圈匝數(shù)比為100；1,乙圖中原、副線圈匝數(shù)比為1：10,則（）

甲

A.甲圖中的電表是電壓表，輸電電壓為22000V

B.甲圖是電流互感器，輸電電流是100A

C.乙圖中的電表是電壓表，輸電電壓為22000V

D.乙圖是電流互感器，輸電電流是100A

暖麗題圖甲是電壓互感器，題圖甲中的電表是電壓表，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比可知輸電電壓

為22000V,A對,B錯;題圖乙是電流互感器，題圖乙中的電表是電流表，根據(jù)電流與匝數(shù)成反

比可得輸電電流是100A,C錯,D對。

gg]AD

10.如圖甲、乙所示的電路中，當(dāng)A、8接有效值為10V的交流電壓時,C、。間電壓的有效值

為4V;當(dāng)M、N接10V直流電壓時,P、Q間的電壓也為4V?，F(xiàn)把C、。接有效值為4V交

流電壓，尸、。接4V直流電壓，下列表示4、8間和例、N間電壓的是（）

A

B

A.10VJ0V

B.10V,4V

C.4V,10V

D.10V,0

畫題圖甲是一個自耦變壓器，當(dāng)A、8作為輸入端,C、。作為輸出端時,是一個降壓變壓器,

兩邊的電壓之比等于兩邊線圈的匝數(shù)之比。當(dāng)C、。作為輸入端,4、8作為輸出端時，是一個

升壓變壓器,電壓比也等于匝數(shù)比，所以C、。接有效值為4V交流電壓時小、8間將得到有

效值為10V交流電壓。題圖乙是一個分壓電路，當(dāng)M、N作為輸入端時，上下兩個電阻上的電

壓跟它們電阻的大小成正比。但是當(dāng)把電壓加在P、Q兩端時，電流只經(jīng)過下面那個電阻，上

面的電阻中沒有電流通過,M、P兩端也就沒有電勢差，即M、P兩點的電勢相等。所以當(dāng)P、

。接4V直流電壓時,M、N兩端的電壓也是4V。如果M、N或.P、Q換成接交流電壓，上述

關(guān)系仍然成立，因為交變電流在純電阻電路中歐姆定律仍然適用。

11.（多選）如圖所示為一理想變壓器，出為原線圈，接一正弦交流電,〃2=〃3,在〃2、〃3兩個線圈上

分別獲得35V電壓。要想得到70V電壓,c、d、e、/連接方式為（）

/

A.d、e連在一起,c、『為輸出端

B.c、/連在一起,e、d為輸出端

C.e、c連在一起/、”為輸出端

D/、d連在一起,e、c為輸出端

個線圈串聯(lián)后，要注意使電動勢的方向相同，如果接反了，輸出電壓就變?yōu)榱恪?/p>

|答案（D

12.將輸入電壓為220V,輸出電壓為6V的理想變壓器改繞成輸出電壓為30V的變壓器，副線

圈原來是30匝，原線圈匝數(shù)不變，則副線圈新增匝數(shù)為（）

A.120B.150C.180D.220

曖畫由變壓比，得，所以“1=1100,當(dāng)S'=30V時,，所以〃2'=150,故公〃2'=〃2"2=120。所以A正

確。

ggA

13.一自耦變壓器如圖所示,環(huán)形鐵芯上只繞有一個線圈，將其接在以匕間作為原線圈。通過

滑動觸頭取該線圈的一部分，接在c、d間作為副線圈。在a、方間輸入電壓為口的交變電流

時,c、d間的輸出電壓為在將滑動觸頭從M點順時針旋轉(zhuǎn)到N點的過程中（）

A.U2>Ul,l/2降低

B.U2>U,S升高

C.U2<U],S降低

D.S<U,U2升高

曖畫由變壓器的變壓公式可知，由于原線圈匝數(shù)小大于副線圈匝數(shù)"2,因此有U\>U2,當(dāng)滑動

觸頭從M點順時針旋轉(zhuǎn)到N點的過程中,“2減小，因此U1降低,C項正確。

ggc

14.（2020山東卷）圖甲中的理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比小；m=22；3,輸入端a、〃所接電壓

“隨時間，的變化關(guān)系如圖乙所示。燈泡L的電阻恒為15Q,額定電壓為24V。定值電阻R=10

Q、R2=5Q,滑動變阻器R的最大阻值為10Q。為使燈泡正常工作，滑動變阻器接入電路的

電阻應(yīng)調(diào)節(jié)為（）

甲

乙

A.lQB.5QC.6QD.8Q

曖畫由理想變壓器原、副線圈電壓關(guān)系得，求出U2=30V。小燈泡正常工作,/=A=L6A,并聯(lián)

出單阻值R#=，根據(jù)并聯(lián)關(guān)系有,代入數(shù)據(jù)得出R=1Q,選項B、C、D錯誤，選項A正確。

第三章交變電流

4.電能的輸送

課后篇素養(yǎng)形成

A級必備知識基礎(chǔ)練

1.在電能輸送過程中，若輸送的電功率一定、輸電線電阻一定,則在輸電線上損耗的電功率

（）

A.和輸電電壓的二次方成正比

B.和輸送電流的二次方成反比

C.和輸送電線上損失的電壓的二次方成正比

D.和輸送電流成正比

解析愉電線上的功率損失電壓損失△U=U-U'=I次R戊,輸電電流/『，所以△尸=R次,

可見在輸送功率尸一定、輸電線電阻一定時,與成正比,AP與At/2成正比,與U2成反比。

gijc

2.發(fā)電廠發(fā)電機的輸出電壓為J,發(fā)電廠至學(xué)校的輸電導(dǎo)線的總電阻為凡通過導(dǎo)線的電流為

/,學(xué)校得到的電壓為S,則輸電線上損耗的電壓可表示為（）

A.U\B.Ui-IRC.IRD.S

暖麗輸電線的電壓損失MJ=ULU2=IR,故B錯誤,C正確;Ui為輸出電壓,S為用戶得到的電

壓,A、D錯誤。

3.如圖，利用理想變壓器進行遠距離輸電，發(fā)電廠的輸出電壓恒定,輸電線路的電阻不變，當(dāng)用

電高峰到來時（）

A.輸電線上損耗的功率減小

B.電壓表V.的示數(shù)減小,電流表Ai增大

C.電壓表V2的示數(shù)增大,電流表A2減小

D.用戶端功率與發(fā)電廠輸出功率的比值減小

麗當(dāng)用電高峰到來時,用戶消耗的功率變大，則電流表A2讀數(shù)變大,輸電線上的電流變大，輸

電線上損耗的功率變大，選項A錯誤;電流表Ai增大,因為發(fā)電廠的輸出電壓恒定，則升壓變壓

器的次級電壓不變，即電壓表Vi的示數(shù)不變，選項B錯誤;輸電線上的電壓損失變大，故降壓變

壓器的初級電壓減小，次級電壓也減小，即電壓表V2的示數(shù)減小，選項C錯誤;用戶消耗的功率

占發(fā)電廠輸出功率的比例=1-=1因為輸電線上的電流增大，故電壓損失增大M不變，所以用

左*的功率與發(fā)電廠輸出功率的比值減小，故D正確。故選D。

答案D

4.照明供電線路的路端電壓基本上是保持不變的，可是我們在晚上七八點鐘用電高峰時開燈，

電燈比深夜時要顯得暗些，這是因為此時（）

A.總電阻比深夜時大，干路電流小，每盞燈分到的電壓就小

B.總電阻比深夜時大，干路電流小，每一支路的電流就小

C.總電阻比深夜時小，干路電流大，輸電線上損失的電壓大

D.干路電流一定，支路比深夜時多，分去了一部分電壓

畫此時用電器多,電阻?。ㄒ驗橛秒娖鞫际遣⒙?lián)的），干路電流大，輸電線上損失電壓大，導(dǎo)致

電燈兩端電壓減小,故比深夜時暗，故C正確。

ggc

5.“西電東送”工程中，為了減少輸電損耗，必須提高輸電電壓。從西部某電站向華東某地區(qū)輸

送的電功率為106kW,輸電電壓為1000kV,輸電線電阻為100Q。若改用超導(dǎo)材料作為輸電

線,則可減少輸電損耗的功率為（）

A.105kWB.104kWC.106kWD.IO3kW

解析I輸電電流/=，輸電線路損失的電功率P母=尸/?=（）2R=1X105kW；當(dāng)改用超導(dǎo)輸電時，就不

損失電能，因此減少輸電損耗的功率就等于P摭,A正確。

奉A(yù)

6.（多選）為了減少輸電線路中的電力損失,發(fā)電廠發(fā)出的電通常是經(jīng)過變電站升壓后進行遠

距離輸送，再經(jīng)變電站將高壓變?yōu)榈蛪骸Ｄ匙冸娬景央妷痕?11OOOsin100MV）的交變電流降

為220V供居民小區(qū)用電，則變電站變壓器（）

A.原、副線圈匝數(shù)比為50.T

B.副線圈中電流的頻率是50Hz

C.原線圈的導(dǎo)線比副線圈的要粗

D.輸入原線圈的電流等于居民小區(qū)各用電器電流的總和

廨研由斯=11OOOsin100MV）得電壓的有效值為11000V,則原、副線圈之間的匝數(shù)之比等于

兩線圈的電壓之比，即50.T,A正確;由。=100兀rad/s可得頻率為50Hz,變壓器不改變電流的

頻率,因此，副線圈的頻率也是50Hz,B正確;電流與匝數(shù)成反比,即原線圈的電流比副線圈電

流要小，因此，副線圈的導(dǎo)線要比原線圈導(dǎo)線粗,C錯誤;居民小區(qū)各個用電器都是并聯(lián)的，它們

的電流總和等于副線圈中的電流，故D錯誤。

gljAB

7.發(fā)電機兩端的電壓為220V,輸出功率為44kW,輸電導(dǎo)線的總電阻為0.2Q,如果用原、副線

圈匝數(shù)比為1；10的升壓變壓器升壓，經(jīng)輸電線后，再用原、副線圈匝數(shù)比為10.T的降壓變

壓器降壓供給用戶，兩個變壓器均為理想變壓器。

（1）畫出全過程的線路示意圖。

（2）求用戶得到的電壓和功率。

（3）若不經(jīng)過變壓而直接送給用戶,求用戶得到的電壓和功率。

(1)線路示意圖如圖所示:

個

人

r

j

O-發(fā)

—

\?用

電?

J?戶

機i/1S

(2)由圖可知,升壓變壓器副線圈兩端的輸出電壓U2=UI=2200V。根據(jù)理想變壓器P

=P*,則升壓變壓器副線圈的輸出電流/2=A=20A,輸電線上的功率損耗和電壓損失分別為

戶次=RK=202X0.2W=80W

U損=AR找=20x0.2V=4V

所以降壓變壓器原線圈的輸入電壓和電流分別為

U3=U2-UW=2200V-4V=2196V

h=h=20A

降壓變壓器副線圈的輸出電壓和電流分別為

=5二x2196V=219.6V

/4=/3=10x20A=200A

4

用戶得到的功率為P4=t/4/4=219.6x200W=4.392xl0Wo

vR奴

發(fā)電機Ui=220V%'用戶

U__________D

(3)若直接給用戶供電,線路示意圖如圖所示

則輸電電流/'=A=200A

輸電線路上的電壓損失AU'=/'R=200x0.2V=40V

所以用戶得到的電壓U2'=t/rAt/^220V-40V=180V

用戶得到的功率為P'=U27'=180x200W=3.6xl04W。

傍氨1)見解析圖(2)219.6V4.392xlO4W

(3)180V3.6xl04W

關(guān)鍵能力提升練

8.遠距離輸電線路的示意圖如圖所示，若發(fā)電機的輸出電壓不變，則下列敘述中正確的是

()

—輸電線[]-

發(fā)電機升壓變壓器降壓變壓器用戶

A.升壓變壓器的原線圈中的電流與用戶用電設(shè)備消耗的功率無關(guān)

B.輸電線中的電流只由升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比決定

C.當(dāng)用戶用電器的總電阻減小時，輸電線上損失的功率增大

D.升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓

腕洞變壓器的輸入功率、輸入電流的大小是由次級線圈所接的負(fù)載消耗的功率大小決定

的,A、B錯誤;用戶用電器總電阻減小，據(jù)尸=，消耗功率增大,輸電線中電流增大,線路損失功率

增大,C正確;升壓變壓器的輸出電壓等于輸電線路電阻上損失的電壓加上降壓變壓器的輸入

電壓,D錯誤。

9.（多選）有人設(shè)計了這樣的除冰思路:利用電流的熱效應(yīng)除冰。若在正常供電時,輸電線上送電

電壓為U,電流為/,熱耗功率為AP;除冰時，輸電線上的熱耗功率需變?yōu)?△尸，則除冰時（認(rèn)為輸

電功率和輸電線電阻不變）（）

A.輸電電流為3/B.輸電電流為9/

C.輸電電壓為3。D.輸電電壓為U

解析|輸電線上的熱耗功率”,若熱耗功率變?yōu)?AP,則9△尸氏,聯(lián)立得/'=3/,A正確;

輸送功率不變，即P=UI=U'i；得U'=U,所以D正確。

SUAD

10.（多選）一臺發(fā)電機最大輸出功率為4000kW、輸出電壓為4000V,經(jīng)變壓器不升壓后向

遠方輸電。輸電線路總電阻R=1kQ。到目的地經(jīng)變壓器乙降壓，負(fù)載為多個正常發(fā)光的燈

泡（220V60W）。若在輸電線路上消耗的功率為發(fā)電機輸出功率的10%,變壓器T\和Ti的

損耗可忽略，發(fā)電機處于滿負(fù)荷工作狀態(tài)，則（）

A.Ti原、副線圈電流分別為1000A和20A

B.n原、副線圈電壓分別為1.8x105v和220V

C.Ti和72的變壓比分別為1：50和40/1

D.有6x1。盞燈泡（220V60W）正常發(fā)光

隆麗遠距離輸電的電路如圖所示，在升壓變壓器原線圈中有故得原線圈中電流為1

000A,在遠距離輸電線路中由AP=RK得Ti副線圈中電流為20A,故選項A正確;在遠距離輸

電線路中由P=U2/2和/娛=/2得02=2x105V,由可得72原線圈電壓為

1.8X105V,由于燈泡能正常發(fā)光，故小副線圈電壓為220V,故選項B正確;由變壓器變壓特點

知變壓比與匝數(shù)成正比,故可得力變壓比為1；50,而乙的變壓比為9000；11,故選項C錯誤;

正常發(fā)光時每盞燈的功率為60W,由90%尸=橋",可得M^xlO4,故選項D正確。

答案|ABD

11.（多選）某小型水電站的電能輸送示意圖如圖所示，發(fā)電機的輸出電壓為200V,輸電線總電

阻為r,升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為由、〃2,降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為〃3、〃4（變

壓器均為理想變壓器）。要使額定電壓為220V的用電器正常工作，則（）

A.

B.

C.升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓

D.升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功率

朝由于輸電線上有電阻，所以要考慮電壓損失,則有升壓變壓器的輸出電壓大于降壓變壓

器的輸入電壓，根據(jù)變壓器的電壓與匝數(shù)之比的關(guān)系，可知，故A項正確,B、C項錯誤;考慮到

輸電線上也有電功率的損失，可知D項正確。

gg]AD

12.某小型實驗水電站輸出功率是20kW,輸電線總電阻是6Q。（結(jié)果保留四位有效數(shù)字）

（1）若采用380V的電壓輸電，求輸電線損耗的功率。

(2)若改用5000V高壓輸電，用戶利用也.“2=22/I的變壓器降壓，求用戶得到的電壓。

廨析|⑴輸電線上的電流為

1=A=52.63A

輸電線路損耗的功率為尸域=/7?=52.632x6W=16.62kW。

(2)改用高壓輸電后,輸電線上的電流變?yōu)?/p>

/，=A=4A

用戶在變壓器降壓前獲得的電壓

Ui=U'-I'R=(5000-4x6)V=4976V

根據(jù)，用戶得到的電壓為

S=U=x4976V=226.2V。

悟案|(1)16.62kW(2)226.2V

13.以下是一段關(guān)于輸電線損失功率的推導(dǎo)。將電能從發(fā)電站送到用戶,在輸電線上會損失一

部分功率。設(shè)輸電電壓為。，則功率損失為尸物=。/①

而U=Ir②

將狗代入?yún)^(qū)或，得到％=③

由&成可知，要減小功率損失尸外就應(yīng)當(dāng)用低壓送電和增大輸電線的電阻入這段推導(dǎo)錯在哪

里？

解析凡/和。=〃都是錯誤的,U是輸電電壓,而非輸電線上損失的電壓。正確的推導(dǎo)應(yīng)該

是:設(shè)輸電電壓為。，輸送的電功率為報=/V,/=,則「掘=八由此式可知，要減小功率損失，就應(yīng)

當(dāng)用高壓送電和減小輸電線的電阻廠。

■見解析

第三章交變電流

習(xí)題課:變壓器與電能的輸送

課后篇素養(yǎng)形成

A級必備知識基礎(chǔ)練

1.如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比〃?；〃2=10輸出端電阻R=50Q,把原線圈

接入“220V50Hz”的正弦式交變電流時(電表為理想電表)()

A.當(dāng)X為電流表時,若電阻R增大，則原線圈中的電流將增大

B.當(dāng)X為電流表時,電壓表V的示數(shù)為22V

C.當(dāng)X為電流表時，電流表的示數(shù)為0.44A

D.當(dāng)X為二極管時,電壓表V的示數(shù)為11V

薊當(dāng)X為電流表時,若電阻R增大，則副線圈中的電流變小,原線圈中的電流也變小,A項錯

誤;當(dāng)X為電流表時，根據(jù)公式，解得S=22V,電壓表測量的電壓為有效值，所以電壓表V的示

數(shù)為22V,B項正確;當(dāng)X為電流表時，電流表的示數(shù)為4=A=0.44A,C項錯誤;當(dāng)X為二極管

曳連一個周期內(nèi)只有半個周期的時間有電流通過，此時由7=,解得U=llV,D項錯誤。

2.（多選）如圖所示，一理想變壓器原線圈與頻率為50Hz的正弦交流電源相連，兩個阻值均為

20Q的電阻串聯(lián)后接在副線圈的兩端，圖中的電流表、電壓表均為理想交流電表，原、副線圈

匝數(shù)分別為200匝和100匝，電壓表的示數(shù)為5Vo貝女）

A.電流表的示數(shù)為0.5A

B.流過電阻的交變電流的頻率為100Hz

C.交流電源的輸出電壓的最大值為20V

D.交流電源的輸出功率為2.5W

隆畫根據(jù)歐姆定律可得副線圈中的電流/2==}據(jù)理想變壓器原、副線圈中的電流與匝數(shù)的關(guān)

系,可解得/i=0.125A,A錯誤;理想變壓器原、副線圈中的交變電流的頻率相同，都為50Hz,B

錯誤;副線SI輸出電壓的有效值為10V,根據(jù)正弦交變電流的最大值和有效值的關(guān)系可得其

最大值應(yīng)為U2m=10V,原、副線圈電壓比為,可得交流電源輸出電壓的最大值為U|m=20V,C

正確;對于理想變壓器，交流電源的輸出功率等于變壓器副線圈負(fù)載消耗的功率尸=2xW=2.5

W,故D正確。

ggCD

3.如圖所示電路中，變壓器為理想變壓器,八力接在電壓有效值不變的交流電源兩端,Ro為定值

電阻,R為滑動變阻器。現(xiàn)將變阻器的滑片從一個位置滑動到另一位置,觀察到電流表A,的示

數(shù)增大了0.2A,電流表A2的示數(shù)增大了0.8A,則下列說法正確的是（）

A.電壓表Vi示數(shù)增大

B.電壓表V2、V3示數(shù)均增大

C.該變壓器起升壓作用

D.變阻器滑片是沿crd的方向滑動

曖畫由于〃、。接在電壓有效值不變的交流電源兩端，故電壓