第1頁（共1頁）2025年高考備考高中物理個性化分層教輔尖子生篇《交變電流》一．選擇題（共10小題）1．（2024?深圳開學）已知家用交流電的電壓按照u＝2202sin（100πt）V的規(guī)律變化。若在家用電路中使用規(guī)格為“12V，48W”的低壓交流鹵素燈（圖甲）進行照明，需要使用變壓器進行變壓，電路結(jié)構(gòu)如圖乙所示，鹵素燈恰好正常工作，下列說法正確的是（）A．家用交流電的周期為0.01s B．鹵素燈正常工作時的電流的最大值為4A C．變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為55：3 D．鹵素燈正常工作時，變壓器原線圈中的電流大于副線圈中的電流2．（2024春?開封期末）在如圖所示電路中接入220V正弦交流電，兩個燈泡的電阻相同。假設二極管正向電阻為0、反向電阻無窮大。閉合開關(guān)S，通過燈泡L1、L2的電流有效值比為（）A．1：5 B．1：3 C．1：23．（2024?湖南開學）如圖所示，電路中的升壓變壓器為理想變壓器，三個交流電表也都是理想電表，R0為定值電阻。已知當滑動變阻器R的滑動觸頭P向下滑動時，則（）A．電壓表示數(shù)不變 B．兩個電流表示數(shù)都減小 C．變阻器的功率一定增大 D．交流電源的輸入功率一定增大4．（2023秋?大連期末）一小型發(fā)電機通過變壓器和電阻R連成如圖所示電路，已知勻強磁場（范圍足夠大）的磁感應強度為B，線圈面積為S，匝數(shù)為n，電阻為r，副線圈中電流的變化周期為T。下列說法中正確的是（）A．原線圈兩端的電壓為2πnBSB．圖示時刻電流表的示數(shù)為0 C．原線圈中電流大小為2nπBSD．電阻R消耗的功率為25．（2023秋?吉林期末）可控硅元件可以實現(xiàn)對調(diào)速風扇進行調(diào)節(jié)，若經(jīng)過元件調(diào)節(jié)后，加在風扇上的電壓U與時間t的關(guān)系由正弦交流電的每半個周期中都截去了前面的四分之一而得到，如圖所示。則該交變電壓的有效值為（）A．U02 B．U03 C．6．（2024?湖南）根據(jù)國家能源局統(tǒng)計，截止到2023年9月，我國風電裝機4億千瓦，連續(xù)13年居世界第一位，湖南在國內(nèi)風電設備制造領域居于領先地位。某實驗小組模擬風力發(fā)電廠輸電網(wǎng)絡供電的裝置如圖所示。已知發(fā)電機轉(zhuǎn)子以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，升、降壓變壓器均為理想變壓器，輸電線路上的總電阻可簡化為一個定值電阻R0。當用戶端接一個定值電阻R時，R0上消耗的功率為P。不計其余電阻，下列說法正確的是（）A．風速增加，若轉(zhuǎn)子角速度增加一倍，則R0上消耗的功率為4P B．輸電線路距離增加，若R0阻值增加一倍，則R0上消耗的功率為4P C．若升壓變壓器的副線圈匝數(shù)增加一倍，則R0上消耗的功率為8P D．若在用戶端再并聯(lián)一個完全相同的電阻R，則R0上消耗的功率為6P7．（2024春?寧波期末）如圖甲所示，一圓形線圈面積S=πR02=100cm2，匝數(shù)N＝100，電阻不計，處于勻強磁場中，磁感應強度B隨時間t正弦變化的圖象如圖乙所示（取垂直紙面向里為正方向）。導線框右邊與理想變壓器的原線圈連接，已知變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為1：10，與副線圈連接的電阻R1＝200A．t＝0.01s時，圓形線圈中有逆時針方向的電流 B．t＝0.005s時，圓形線圈中有最大電流 C．0～0.005s內(nèi)，流過R1的電荷量為0.01C D．1s內(nèi)原線圈輸入的能量為600π2J8．（2024?梅州二模）如圖所示，為日常生活中常見的電子打火灶點火裝置原理圖，將3V直流電壓通過轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為正弦交變電壓U＝8sin100πt（V），再將其加在匝數(shù)比為n1：n2＝1：1000的理想變壓器的原線圈上，副線圈兩端就可獲得高壓引發(fā)電火花點燃燃氣，下列說法正確的是（）A．放電針之間電壓最高可達8000V B．放電針之間電壓最高可達80002C．正弦交變電壓的頻率為5Hz D．原線圈兩端所接交流電壓表的讀數(shù)為89．（2024春?臨沂期末）在圖（a）所示的交流電路中，電源電壓的有效值為220V，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10：1，R1、R2、R3均為固定電阻，R2＝R3＝20Ω，各電表均為理想電表。已知電阻R2中的電流i2隨時間t變化的正弦曲線如圖（b）所示。下列說法正確的是（）A．電壓表的示數(shù)為20V B．電阻R1＝20Ω C．電阻R1消耗功率為20W D．變壓器傳輸?shù)碾姽β蕿?0W10．（2024春?廈門期末）電動汽車制動時可利用車輪轉(zhuǎn)動將其動能轉(zhuǎn)換成電能儲存起來。車輪轉(zhuǎn)動時帶動磁極繞固定的線圈旋轉(zhuǎn)，在線圈中產(chǎn)生交變電流。如圖甲所示，t＝0時磁場方向恰與線圈平面垂直，磁極勻速轉(zhuǎn)動，線圈中的電動勢隨時間變化的關(guān)系如圖乙所示。將兩磁極間的磁場近似視為勻強磁場，則（）A．t＝0時線圈中磁通量為0 B．t＝t1時線圈中電流方向由P指向Q C．t＝t1時線圈中磁通量變化率最大 D．線圈中的電動勢瞬時值表達式為e=二．多選題（共5小題）（多選）11．（2024?清江浦區(qū)模擬）如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為k：1，a、b接入電壓有效值恒定的交變電源，其中R2為滑動變阻器，R1、R3為定值電阻，電流表、電壓表均為理想電表，當滑動變阻器R2的滑片向下移動后，電流表及兩個電壓表示數(shù)變化量的絕對值分別用|ΔI|、|ΔU|和|ΔU3|表示，下列判斷正確的是（）A．|ΔU3||ΔI|C．|ΔU||ΔI|=R（多選）12．（2024?衡水模擬）如圖所示，理想變壓器原線圈接e＝1002sin（100πt）V的交流電，原、副線圈匝數(shù)比n1：n2＝2：5，已知定值電阻r＝16Ω、R0＝25Ω，R是滑動變阻器，電壓表和電流表均為理想交流電表，以下說法正確的是（）A．R＝75Ω時，理想變壓器的輸出功率最大 B．理想變壓器的最大輸出功率為Pm＝165.25W C．理想變壓器的輸出功率最大時，電流表的示數(shù)為1A D．R＝125Ω時，滑動變阻器消耗的功率最大（多選）13．（2024?桃城區(qū)校級模擬）交變電路示意圖如圖所示，圖中變壓器為理想變壓器，已知三個燈泡完全相同，其阻值可視為定值，a、b接入有效值為U的交變電流。初始時滑動變阻器滑片置于最左端時，三個燈泡亮度相同，現(xiàn)讓滑片向右滑動，I1、I2、I3、U1、U2、U3的變化量大小分別為ΔI1、ΔI2、ΔI3、ΔU1、ΔU2、ΔU3，下列說法正確的是（）A．n1：n2：n3＝2：1：1 B．滑片向右滑動時，I2增大 C．2ΔI1＝ΔI2﹣ΔI3 D．ΔU（多選）14．（2024?郫都區(qū)校級模擬）如圖甲所示，導線框ABCD繞垂直于磁場的軸OO'勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交變電動勢的圖像如圖乙所示。線框通過可變電阻R1與理想變壓器原線圈相連，變壓器副線圈接入一額定電壓為40V的電燈泡，當可變電阻R1＝4Ω時，電燈泡恰好正常發(fā)光且電流表的示數(shù)為2A，導線框ABCD的電阻不計，電燈泡的電阻不變，電流表為理想電流表，則下列說法正確的是（）A．圖甲中導線框ABCD所處位置的磁通量變化率最小 B．由圖乙知，t＝5×10﹣3s時，導線框垂直于中性面 C．變壓器原線圈的輸入電壓的表達式為U1D．變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1：2（多選）15．（2024春?長沙期末）圖甲為遠距離輸電示意圖，理想升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1：1000，理想降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1000：1，輸電線的總電阻為1000Ω，若升壓變壓器的輸入電壓如圖乙所示，用戶端電壓為220V。下列說法正確的是）（）A．輸電線中的電流為3A B．電站輸出的功率為7500kW C．輸電線路損耗功率為900kW D．用戶端交變電流的頻率為100Hz三．填空題（共5小題）16．（2024春?福州期末）如何有效地提高能源利用率是人類所面臨的一項重要任務。如下圖是遠距離輸電示意圖，變壓器為理想變壓器，若輸入電壓U1不變，圖示的用電設備消耗總功率變大，則輸電線上消耗的電功率；降壓變壓器副線圈兩端的電壓U4；（均選填“變小”、“變大”或“不變”）。17．（2024春?閩侯縣期末）一正弦式交變電流的電壓隨時間變化規(guī)律如圖所示，由圖可知該交流電壓的峰值為V，有效值為V，t＝5×10﹣3s時的瞬時值為V。18．（2024春?泉州期末）在圖（a）所示的交流電路中，電源電壓的有效值為U＝220V，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10：1，R1、R2、R3均為固定電阻，R2＝R3＝20Ω，各電表均為理想電表。已知電阻R2中電流I2隨時間t變化的正弦曲線如圖（b）所示。則圖中電流表的示數(shù)為A；電壓表的示數(shù)為V；變壓器的輸入功率為W。19．（2024?泉州模擬）如圖甲所示的電路中，理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為2：1，輸入的交變電壓如圖乙所示，L1、L2是完全相同的燈泡，設燈絲電阻保持不變。若燈泡L2能正常發(fā)光，則燈泡L1（選填“能”或“不能”）正常發(fā)光，燈泡L2的額定電壓為V，交變電壓瞬時值表達式為u＝V。20．（2023秋?黃浦區(qū)校級期末）如圖所示，矩形線圈面積S＝100cm2，匝數(shù)N＝100，線圈電阻為r＝2Ω，在磁感應強度為B＝1T的勻強磁場中繞OO′軸以角速度ω＝2πrad/s勻速轉(zhuǎn)動，外電路電阻為R＝3Ω，在線圈由平行磁場的位置轉(zhuǎn)過90°的過程中，平均感應電動勢為E＝V；線圈每轉(zhuǎn)動一圈，回路中產(chǎn)生的總焦耳熱Q＝J。四．解答題（共5小題）21．（2024?海淀區(qū)校級模擬）新型電動汽車在剎車時，電動機的線圈會充當“發(fā)電機”角色，由車輪帶動來回收能量。為研究方便，發(fā)電機可抽象為如圖1所示模型：兩磁極間勻強磁場的磁感應強度大小為B、長方形線圈面積為C，重數(shù)為n，整個線圈都處于磁場中，可繞轉(zhuǎn)軸OO′自由轉(zhuǎn)動，線圈外接有阻值為R的純電阻負載，忽略線圈的電阻。電動汽車的質(zhì)量為M。（1）若電動汽車剎車時受到的地面摩擦等阻力與發(fā)電機線圈轉(zhuǎn)動提供的剎車制動力相比可以忽略，即該模型中，剎車時汽車受到的阻力完全由線圈轉(zhuǎn)動導致，汽車失去的動能全部用來發(fā)電。設在汽車剎車過程中某一時刻，線圈平面和磁場恰好平行，已知此時線圈轉(zhuǎn)動角速度為ω1，汽車在水平路面上的瞬時速度為v1，求此時：a.發(fā)電機工作回路中電功率的大小；b.汽車線圈提供的制動力的大小。（2）若電動汽車受到地面摩擦阻力恒為f，線圈提供的制動力與線圈轉(zhuǎn)動的角速度成正比，比例系數(shù)為k。經(jīng)過時間t0，汽車的速度由v0減為0。a.在圖2中定性作出汽車剎車過程中速度隨時間的變化圖線；b.求汽車減速過程中發(fā)電機線圈轉(zhuǎn)過的圈數(shù)N。22．（2024春?炎陵縣期末）如圖所示為一交流發(fā)電機的原理示意圖，其中矩形線圈abcd的邊長ab＝cd＝50cm，bc＝ad＝20cm，匝數(shù)N＝100，線圈的總電阻r＝0.20Ω，線圈在磁感應強度B＝0.050T的勻強磁場中繞垂直于磁場的轉(zhuǎn)軸OO’勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速n＝50r/s。線圈兩端通過電刷E，F(xiàn)與阻值R＝4.8Ω的定值電阻連接。計算時π取3。（1）從線圈經(jīng)過中性面開始計時，寫出線圈中感應電動勢隨時間變化的函數(shù)表達式；（2）求此發(fā)電機在上述工作狀態(tài)下的輸出功率；（3）求從線圈經(jīng)過中性面開始計時，經(jīng)過1223．（2024?光明區(qū)校級模擬）如圖甲所示是某同學設計的一種振動發(fā)電裝置的示意圖，它的結(jié)構(gòu)是一個套在輻向形永久磁鐵槽中的直徑為d＝0.2m、匝數(shù)N＝50的線圈，磁場的磁感線均沿半徑方向均勻分布（其右視圖如圖乙所示），線圈所在位置的磁感應強度大小均為B=2πT，線圈內(nèi)阻為r＝1Ω，它的引出線接有R＝9（1）電壓表的示數(shù)；（2）t＝0.1s時外力F的大小。24．（2024春?東城區(qū)期末）如圖為交流發(fā)電機的原理示意圖，兩磁極之間的磁場可近似為勻強磁場，發(fā)電機的矩形線圈abcd在磁場中，圖中abcd分別為矩形線圈的四個頂點。線圈可繞過bc邊和ad邊中點且垂直于磁場方向的水平軸OO'勻速轉(zhuǎn)動。線圈在轉(zhuǎn)動過程中可以通過滑環(huán)和電刷保持其兩端與外電路連接。已知矩形線圈的匝數(shù)為n，ab邊長度為L1，bc邊長度為L2，線圈總電阻為r，轉(zhuǎn)動的角速度為ω，外電路定值電阻的阻值為R，磁場的磁感應強度為B。電流表和電壓表均為理想交流電表，忽略一切摩擦阻力及空氣阻力。（1）寫出線圈產(chǎn)生的感應電動勢的最大值Emax；（2）求電壓表的示數(shù)U；（3）求線圈轉(zhuǎn)動一圈過程中，外力對線圈所做的功W。25．（2024春?棗莊期末）如圖所示，豎直平面內(nèi)匝數(shù)為n＝200的正方形線圈PQMN邊長L＝0.1m，在磁感應強度B＝0.01T的水平方向勻強磁場中，繞其中心軸OO′以角速度ω＝100rad/s勻速轉(zhuǎn)動。已知發(fā)光二極管的正向電壓不低于3V（1）線圈中產(chǎn)生的瞬時電動勢的最大值；（2）當MN邊與磁場方向的夾角為37°時，線圈中電動勢的大小；（3）10min內(nèi)，發(fā)光二極管的發(fā)光時間。

2025年高考備考高中物理個性化分層教輔尖子生篇《交變電流》參考答案與試題解析一．選擇題（共10小題）1．（2024?深圳開學）已知家用交流電的電壓按照u＝2202sin（100πt）V的規(guī)律變化。若在家用電路中使用規(guī)格為“12V，48W”的低壓交流鹵素燈（圖甲）進行照明，需要使用變壓器進行變壓，電路結(jié)構(gòu)如圖乙所示，鹵素燈恰好正常工作，下列說法正確的是（）A．家用交流電的周期為0.01s B．鹵素燈正常工作時的電流的最大值為4A C．變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為55：3 D．鹵素燈正常工作時，變壓器原線圈中的電流大于副線圈中的電流【考點】理想變壓器兩端的功率關(guān)系；理想變壓器兩端電壓與匝數(shù)的關(guān)系；理想變壓器兩端電流與匝數(shù)的關(guān)系．【專題】定量思想；推理法；交流電專題；推理能力．【答案】C【分析】根據(jù)T=2π【解答】解：A、根據(jù)u＝2202sin（100πt）V的表達式，家用交流電的周期T=2πB、根據(jù)I=PU可得，鹵素燈正常工作的電流有效值為4A，電流最大值為C、根據(jù)n1D、根據(jù)I1故選：C。【點評】考查變壓器的原理，明確電流與電壓與匝數(shù)的關(guān)系。2．（2024春?開封期末）在如圖所示電路中接入220V正弦交流電，兩個燈泡的電阻相同。假設二極管正向電阻為0、反向電阻無窮大。閉合開關(guān)S，通過燈泡L1、L2的電流有效值比為（）A．1：5 B．1：3 C．1：2【考點】有效值的定義和一般交變電流的有效值．【專題】定量思想；推理法；交流電專題；推理能力．【答案】A【分析】二極管加上正向電壓時，二極管導通，加上反向電壓時，二極管截止；根據(jù)有效值的求解方法作答。【解答】解：已知兩個燈泡電阻相同，對于燈泡L1有T2周期有電流通過，取其大小為I，有TI12RT＝I2R解得I1=2對于燈泡L2有T2周期通過大小為I的電流，有TI22RT＝I2RT2+解得I2=10所以通過L1、L2的電流有效值之比為I1：I2＝1：5故A正確，BCD錯誤；故選：A。【點評】本題主要考查了焦耳定律和有效值的計算，明確二極管的導通時間和截止時間是解題的關(guān)鍵。3．（2024?湖南開學）如圖所示，電路中的升壓變壓器為理想變壓器，三個交流電表也都是理想電表，R0為定值電阻。已知當滑動變阻器R的滑動觸頭P向下滑動時，則（）A．電壓表示數(shù)不變 B．兩個電流表示數(shù)都減小 C．變阻器的功率一定增大 D．交流電源的輸入功率一定增大【考點】變壓器的動態(tài)分析——原線圈有負載．【專題】定量思想；推理法；交流電專題；推理能力．【答案】D【分析】滑動變阻器R的滑動觸頭P向下滑動，則負載電阻減小，根據(jù)等效電阻結(jié)合變壓器原副線圈匝數(shù)比與電壓、電流、負載以及電功率的關(guān)系，可判斷相關(guān)物理量的變化。【解答】解：AB．根據(jù)題意，設升壓變壓器原副線圈匝數(shù)比為k，將副線圈等效為原線圈中的一個等效電阻，則R等當滑動變阻器R的滑動觸頭P向下滑動時，滑動變阻器的阻值減小，等效電阻的阻值減小，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知I1增大，原線圈輸入電壓U1＝u﹣I1R0減小，則副線圈輸出電壓減小，副線圈的電流增大，即電壓表示數(shù)減小，電流表A2的示數(shù)增大，故AB錯誤；C．變阻器的功率等于等效電阻的功率，當?shù)刃щ娮璧淖柚蹬cR0阻值相等時，等效電阻的功率最大，題中無法比較等效電阻的阻值與R0阻值的大小關(guān)系，無法確定變阻器的功率變化情況，故C錯誤；D．交流電源的輸入電壓不變，輸入電流增大，則交流電源的輸入功率一定增大，故D正確。故選：D。【點評】本題考查變壓器問題的分析，考查學生對變壓器構(gòu)造和原理的掌握情況以及推理能力，其中涉及到電路的動態(tài)變化的分析，總的原則就是由部分電路的變化確定總電路的變化的情況，再確定其他的電路的變化的情況，即先部分后整體再部分的方法。4．（2023秋?大連期末）一小型發(fā)電機通過變壓器和電阻R連成如圖所示電路，已知勻強磁場（范圍足夠大）的磁感應強度為B，線圈面積為S，匝數(shù)為n，電阻為r，副線圈中電流的變化周期為T。下列說法中正確的是（）A．原線圈兩端的電壓為2πnBSB．圖示時刻電流表的示數(shù)為0 C．原線圈中電流大小為2nπBSD．電阻R消耗的功率為2【考點】正弦式交變電流的函數(shù)表達式及推導；變壓器的構(gòu)造與原理；電功和電功率的計算；交流發(fā)電機及其產(chǎn)生交變電流的原理．【專題】定量思想；等效替代法；交流電專題；分析綜合能力．【答案】D【分析】根據(jù)Em＝nBSω求出發(fā)電機產(chǎn)生的感應電動勢最大值，由E=E【解答】解：A、發(fā)電機產(chǎn)生的感應電動勢最大值為Em電動勢的有效值為E=E但由于原線圈有電阻，所以原線圈兩端電壓U1B、圖示時刻發(fā)電機電動勢的瞬時值為0，但通過副線圈的電流的瞬時值不為0，電流表測量電流的有效值，不隨時間變化，則圖示時刻電流表的示數(shù)不為0，故B錯誤；C、根據(jù)閉合電路歐姆定律，有U1＝E﹣I1r又U1U2=n1聯(lián)立解得原線圈中電流大小為：I1D、根據(jù)變壓器原副線圈電流與匝數(shù)的關(guān)系I可得副線圈中電流大小為：I則電阻R消耗的功率為P=I故選：D。【點評】本題是交流發(fā)動機與變壓器的綜合應用，要掌握感應電動勢最大值公式Em＝nBSω，搞清有效值與最大值的關(guān)系，掌握變壓器的規(guī)律并能靈活運用。5．（2023秋?吉林期末）可控硅元件可以實現(xiàn)對調(diào)速風扇進行調(diào)節(jié)，若經(jīng)過元件調(diào)節(jié)后，加在風扇上的電壓U與時間t的關(guān)系由正弦交流電的每半個周期中都截去了前面的四分之一而得到，如圖所示。則該交變電壓的有效值為（）A．U02 B．U03 C．【考點】正弦式交變電流的有效值．【專題】定量思想；等效替代法；交流電專題；分析綜合能力．【答案】C【分析】根據(jù)有效值的定義：由一個周期內(nèi)，交變電流通過電阻R的產(chǎn)生熱量與恒定電流通過電阻R一個周期內(nèi)產(chǎn)生熱量相等，來求解有效值。【解答】解：設該交變電壓的有效值為U，根據(jù)有效值定義，有2×(解得：U=1故選：C。【點評】求解交流電的有效值，從有效值的定義出發(fā)，根據(jù)一個周期內(nèi)通過相同的電阻，發(fā)熱量相同，此恒定電流的電壓值即為交流電電壓的有效值。6．（2024?湖南）根據(jù)國家能源局統(tǒng)計，截止到2023年9月，我國風電裝機4億千瓦，連續(xù)13年居世界第一位，湖南在國內(nèi)風電設備制造領域居于領先地位。某實驗小組模擬風力發(fā)電廠輸電網(wǎng)絡供電的裝置如圖所示。已知發(fā)電機轉(zhuǎn)子以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，升、降壓變壓器均為理想變壓器，輸電線路上的總電阻可簡化為一個定值電阻R0。當用戶端接一個定值電阻R時，R0上消耗的功率為P。不計其余電阻，下列說法正確的是（）A．風速增加，若轉(zhuǎn)子角速度增加一倍，則R0上消耗的功率為4P B．輸電線路距離增加，若R0阻值增加一倍，則R0上消耗的功率為4P C．若升壓變壓器的副線圈匝數(shù)增加一倍，則R0上消耗的功率為8P D．若在用戶端再并聯(lián)一個完全相同的電阻R，則R0上消耗的功率為6P【考點】遠距離輸電的相關(guān)計算；電功和電功率的計算式及影響因素；變壓器的動態(tài)分析——原線圈無負載．【專題】定量思想；推理法；交流電專題；推理能力．【答案】A【分析】將降壓變壓器部分的電路等效為一個定值電阻，將電路簡化處理。當轉(zhuǎn)子角速度ω增加一倍時，或升壓變壓器的副線圈匝數(shù)增加一倍時，均會使升壓變壓器副線圈兩端電壓都為原來的2倍。根據(jù)等效電路得到輸電線路上的電流的變化情況，根據(jù)電功率計算公式判斷R0上消耗的功率變化情況；若R2阻值增加一倍變?yōu)?R0，同理根據(jù)輸電線路上的電流的變化情況，根據(jù)電功率計算公式判斷；若在用戶端并聯(lián)一個完全相同的電阻R，用戶端總電阻為R2【解答】解：將降壓變壓器部分的電路等效為一個定值電阻R等，等效電路圖如下圖所示：設降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為k，輸電線路中的電流為I2，降壓變壓器副線圈中的電流為I4，由等效部分的功率相同可得：I42R=I22RA、轉(zhuǎn)子在磁場中轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的電動勢最大值Em＝NBSω，當轉(zhuǎn)子角速度ω增加一倍時，電動勢的最大值與有效值均變?yōu)樵瓉淼?倍，則升壓變壓器的原、副線圈兩端電壓都為原來的2倍。根據(jù)等效電路可得輸電線路上的電流為：I2=U2RB、若R0阻值增加一倍，變?yōu)?R0，輸電線路上的電流為I2′=U22R0+kC、當升壓變壓器的副線圈匝數(shù)增加一倍時，副線圈兩端電壓增加一倍，與選項A的情況相同，可知R0上消耗的功率變?yōu)?P，故C錯誤；D、若在用戶端并聯(lián)一個完全相同的電阻R，用戶端總電阻為R2，等效電阻變?yōu)閗2則輸電線上的電流變?yōu)椋篒2″=R0消耗的功率變?yōu)镻″＝I2″2×R0≠6P，故D錯誤。故選：A。【點評】本題考查了遠距離輸電模型，考查了變壓器的動態(tài)分析。掌握解答中應用等效處理方法，當變壓器副線圈的電路是純電阻電路時，可將變壓器與副線圈的電路等效為一個定值電阻。7．（2024春?寧波期末）如圖甲所示，一圓形線圈面積S=πR02=100cm2，匝數(shù)N＝100，電阻不計，處于勻強磁場中，磁感應強度B隨時間t正弦變化的圖象如圖乙所示（取垂直紙面向里為正方向）。導線框右邊與理想變壓器的原線圈連接，已知變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為1：10，與副線圈連接的電阻R1＝200A．t＝0.01s時，圓形線圈中有逆時針方向的電流 B．t＝0.005s時，圓形線圈中有最大電流 C．0～0.005s內(nèi)，流過R1的電荷量為0.01C D．1s內(nèi)原線圈輸入的能量為600π2J【考點】結(jié)合圖像解決變壓器問題；產(chǎn)生交變電流的B﹣t或φ﹣t圖像．【專題】定量思想；推理法；交流電專題；推理能力．【答案】C【分析】根據(jù)楞次定律分析；根據(jù)穿過線圈的磁通量最大時的磁通量變化率為零分析；先計算出平均電流，然后計算通過的電荷量；分別計算出兩個電阻的功率，然后計算消耗的總能量。【解答】解：A、在由圖乙可知t＝0.01s時，穿過圓形線圈的磁通量垂直紙面向里正在減小為零，根據(jù)楞次定律可判斷圓形線圈中有順時針方向的電流，故A錯誤；B、由圖乙可知在t＝0.005s時，穿過圓形線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零，此時圓形線圈中的電流最小為零，故B錯誤；C、根據(jù)Φ＝BS可知穿過圓形線圈的最大磁通量為Φm＝0.2×100×10﹣4Wb＝2×10﹣3Wb，在0～0.005s內(nèi)穿過圓形線圈的磁通量的變化量為ΔΦ＝Φm，圓形線圈產(chǎn)生的平均感應電動勢為E=NΔΦΔt=100×2×10?30.005V=40VD、根據(jù)乙圖可知ω=2πT=2π0.02rad/s=100πrad/s，圓形線圈產(chǎn)生的感應電動勢的最大值為Em＝NBSω＝NΦmω＝100×2×10﹣3×100π＝20πV，所以感應電動勢的有效值為E=Em2=20π2V=10π2V，根據(jù)變壓器的變壓規(guī)律可得變壓器的輸出電壓有效值為U'=n2n1E=10×10π2V=100π2V，電阻R1的功率為P1=U′2R1=故選：C。【點評】注意因為有二極管的存在，在副線圈中兩個電阻的電壓的有效值不同，根據(jù)最大值和有效值的關(guān)系分別得出兩個電阻兩端電壓的有效值是解題的關(guān)鍵，題目難度較大。8．（2024?梅州二模）如圖所示，為日常生活中常見的電子打火灶點火裝置原理圖，將3V直流電壓通過轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為正弦交變電壓U＝8sin100πt（V），再將其加在匝數(shù)比為n1：n2＝1：1000的理想變壓器的原線圈上，副線圈兩端就可獲得高壓引發(fā)電火花點燃燃氣，下列說法正確的是（）A．放電針之間電壓最高可達8000V B．放電針之間電壓最高可達80002C．正弦交變電壓的頻率為5Hz D．原線圈兩端所接交流電壓表的讀數(shù)為8【考點】理想變壓器兩端電流與匝數(shù)的關(guān)系；理想變壓器兩端電壓與匝數(shù)的關(guān)系．【專題】定量思想；推理法；交流電專題；推理能力．【答案】A【分析】根據(jù)變壓器的變壓規(guī)律計算；根據(jù)頻率和角速度的關(guān)系計算；根據(jù)有效值和最大值的關(guān)系計算。【解答】解：AB、根據(jù)U1U2C、正弦交變電壓的頻率為f=ωD、原線圈兩端所接交流電壓表的讀數(shù)為U=U故選：A。【點評】掌握變壓器的變壓規(guī)律，知道電壓表顯示的是有效值是解題的基礎。9．（2024春?臨沂期末）在圖（a）所示的交流電路中，電源電壓的有效值為220V，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10：1，R1、R2、R3均為固定電阻，R2＝R3＝20Ω，各電表均為理想電表。已知電阻R2中的電流i2隨時間t變化的正弦曲線如圖（b）所示。下列說法正確的是（）A．電壓表的示數(shù)為20V B．電阻R1＝20Ω C．電阻R1消耗功率為20W D．變壓器傳輸?shù)碾姽β蕿?0W【考點】理想變壓器兩端的功率關(guān)系；理想變壓器兩端電壓與匝數(shù)的關(guān)系；理想變壓器兩端電流與匝數(shù)的關(guān)系．【專題】定量思想；推理法；交流電專題；分析綜合能力．【答案】A【分析】根據(jù)圖（b）可得的最大值，根據(jù)有效值與最大值的關(guān)系可得交流電的有效值，利用歐姆定律、變壓器的變壓比可得電壓表的示數(shù)；R2和R3并聯(lián)，電壓相等，利用歐姆定律可得電阻R1的阻值；先算出原線圈中的電流和電流，再利用功率公式求解。【解答】解：A.由圖（b）可知，電阻R2中的電流的有效值為I由于R2＝R3＝20Ω且R2和R3并聯(lián)，則變壓器副線圈的輸出電流為I副＝2I2＝2×1A＝2A變壓器副線圈的輸出為U副＝I2R2＝1A×20Ω＝20V由電壓和電流與線圈匝數(shù)關(guān)系可得，原線圈的輸入電壓和輸入電流分別為U原I原電壓表的示數(shù)為U＝U電源﹣U原＝220V﹣200V＝20V電阻R1的阻值為R電阻R1消耗功率為P1＝UI原＝20V×0.2A＝4W變壓器傳輸?shù)碾姽β蕿镻＝U原I原＝200V×0.2A＝40W。故A正確，BCD錯誤。故選：A。【點評】此題考查了變壓器的構(gòu)造和原理，明確變壓比、變流比是解題的關(guān)鍵，對于原線圈串聯(lián)電阻的電路，可以從電壓關(guān)系分析電壓表的示數(shù)。10．（2024春?廈門期末）電動汽車制動時可利用車輪轉(zhuǎn)動將其動能轉(zhuǎn)換成電能儲存起來。車輪轉(zhuǎn)動時帶動磁極繞固定的線圈旋轉(zhuǎn)，在線圈中產(chǎn)生交變電流。如圖甲所示，t＝0時磁場方向恰與線圈平面垂直，磁極勻速轉(zhuǎn)動，線圈中的電動勢隨時間變化的關(guān)系如圖乙所示。將兩磁極間的磁場近似視為勻強磁場，則（）A．t＝0時線圈中磁通量為0 B．t＝t1時線圈中電流方向由P指向Q C．t＝t1時線圈中磁通量變化率最大 D．線圈中的電動勢瞬時值表達式為e=【考點】交變電流的u﹣t圖像和i﹣t圖像．【專題】定量思想；歸納法；交流電專題；理解能力．【答案】C【分析】在中性面位置產(chǎn)生的感應電動勢為零；根據(jù)右手定則判斷；磁通量變化率越大，感應電動勢就越大；根據(jù)圖乙分析。【解答】解：A、t＝0時，線圈產(chǎn)生的感應電動勢為零，則磁通量變化率為零，此時處在中性面位置，磁通量最大，故A錯誤；B、根據(jù)右手定則判斷，在t＝t1時線圈中的電流方向由Q指向P，故B錯誤；C、由乙圖可知，在t＝t1時，線圈中產(chǎn)生的感應電動勢最大，此時磁通量的變化率最大，故C正確；D、根據(jù)圖乙可知，線圈中的感應電動勢隨時間按照正弦規(guī)律變化，所以線圈中的電動勢瞬時值表達式為e＝Emsin（2πtT故選：C。【點評】知道中性面的特點，會根據(jù)乙圖寫出電動勢隨時間變化的函數(shù)表達式。二．多選題（共5小題）（多選）11．（2024?清江浦區(qū)模擬）如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為k：1，a、b接入電壓有效值恒定的交變電源，其中R2為滑動變阻器，R1、R3為定值電阻，電流表、電壓表均為理想電表，當滑動變阻器R2的滑片向下移動后，電流表及兩個電壓表示數(shù)變化量的絕對值分別用|ΔI|、|ΔU|和|ΔU3|表示，下列判斷正確的是（）A．|ΔU3||ΔI|C．|ΔU||ΔI|=R【考點】變壓器的動態(tài)分析——原線圈無負載．【專題】定量思想；推理法；交流電專題；分析綜合能力．【答案】BD【分析】根據(jù)歐姆定律和變壓器的規(guī)律可求得電流和電壓，再根據(jù)電壓和電流與匝數(shù)的關(guān)系可求得電壓表、電流表的示數(shù)的變化及兩者比值。【解答】解：AB、根據(jù)題意，由圖可知，電壓表V3測定值電阻R3兩端電壓，流過R3的電流等于電流表的讀數(shù)，則根據(jù)歐姆定律有：U3＝I2R3滑片向下移動后同理有：U3′＝I2'R3則兩式相減有：|ΔU3|CD、設交變電源電壓的有效值為U，則有U＝U1+I1R1又根據(jù)變壓器的規(guī)律有：U1U可得表達式：U=k滑片向下移動后同理有：U＝kU2′+1k兩式相減有：0＝k（U2﹣U2′）+變形可得：ΔUΔI故選：BD。【點評】此題考查了變壓器的工作原理和電表示數(shù)問題，解題的關(guān)鍵是掌握變壓器的變壓比和變流比的靈活運用，明確理想變壓器變壓和變流規(guī)律。（多選）12．（2024?衡水模擬）如圖所示，理想變壓器原線圈接e＝1002sin（100πt）V的交流電，原、副線圈匝數(shù)比n1：n2＝2：5，已知定值電阻r＝16Ω、R0＝25Ω，R是滑動變阻器，電壓表和電流表均為理想交流電表，以下說法正確的是（）A．R＝75Ω時，理想變壓器的輸出功率最大 B．理想變壓器的最大輸出功率為Pm＝165.25W C．理想變壓器的輸出功率最大時，電流表的示數(shù)為1A D．R＝125Ω時，滑動變阻器消耗的功率最大【考點】理想變壓器兩端的功率關(guān)系；理想變壓器兩端電壓與匝數(shù)的關(guān)系；理想變壓器兩端電流與匝數(shù)的關(guān)系．【專題】定量思想；推理法；交流電專題；推理能力．【答案】AD【分析】等效電路，根據(jù)歐姆定律定律、理想變壓器規(guī)律和電功率公式推導輸出功率表達式，根據(jù)數(shù)學知識計算輸出功率的最大值；根據(jù)電功率公式計算；先把r等效到副線圈中，計算等效阻值，根據(jù)功率最大的條件判斷。【解答】解：AB．根據(jù)交流電瞬時電動勢表達式可知，電源電動勢有效值為100V，如圖所示，假設原線圈中的電壓為U1，電流為I1，可認為虛線框中為等效電阻R′=U又根據(jù)理想變壓器電壓、電流與線圈匝數(shù)的關(guān)系有U1U2又U可得R′=n則電路可看成是由r和R′組成的電路，若使變壓器輸出功率最大，則R′的功率最大，根據(jù)P出根據(jù)基本不等式，當R′＝r＝16Ω時，R′的輸出功率最大，此時由①式可得R＝75Ω輸出的最大功率Pm故A正確，B錯誤；C．理想變壓器的輸出功率等于負載電阻總功率，根據(jù)電功率公式有P出可得I2＝1.25A故C錯誤；D．要使滑動變阻器上的功率最大，把r按照上述規(guī)則等效到副線圈中，有r=n求得r′＝100Ω如圖所示：把虛線框看成是電源，內(nèi)阻r′＝100Ω當r′+R0＝R時，滑動變阻器輸出功率最大，此時R＝125Ω故D正確。故選：AD。【點評】本題關(guān)鍵掌握將電路進行等效，再依據(jù)變壓器規(guī)律和歐姆定律解決問題。（多選）13．（2024?桃城區(qū)校級模擬）交變電路示意圖如圖所示，圖中變壓器為理想變壓器，已知三個燈泡完全相同，其阻值可視為定值，a、b接入有效值為U的交變電流。初始時滑動變阻器滑片置于最左端時，三個燈泡亮度相同，現(xiàn)讓滑片向右滑動，I1、I2、I3、U1、U2、U3的變化量大小分別為ΔI1、ΔI2、ΔI3、ΔU1、ΔU2、ΔU3，下列說法正確的是（）A．n1：n2：n3＝2：1：1 B．滑片向右滑動時，I2增大 C．2ΔI1＝ΔI2﹣ΔI3 D．ΔU【考點】變壓器的動態(tài)分析——原線圈有負載．【專題】定量思想；推理法；交流電專題；推理能力．【答案】AC【分析】根據(jù)燈泡正常發(fā)光判斷燈泡兩端的電壓關(guān)系和通過的電流關(guān)系，依據(jù)理想變壓器的功率關(guān)系和電壓與線圈匝數(shù)關(guān)系計算；根據(jù)閉合電路歐姆定律分析判斷；根據(jù)理想變壓器電流與線圈匝數(shù)關(guān)系推導；根據(jù)歐姆定律推導。【解答】解：A．滑動變阻器置于最左端時，燈泡正常發(fā)光，根據(jù)題意可知則此時U2＝U3＝UL，I1＝I2＝I3＝IL由理想變壓器的功率關(guān)系有U1I1＝U2I2+U3I3聯(lián)立解得U1＝2U2＝2U3則n1：n2：n3＝2：1：1故A正確；B．將除L2、RP外的所有電路看作等效電源，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知當RP增大時，路端電壓U2增大，則等效電源電流I2減小，故B錯誤；C．由A中結(jié)論n1：n2：n3＝2：1：1可知2I1＝I2+I3、2I1'＝I2'+I3'又因為U2增大，導致U1、U3增大，從而有UL1減小、I3增大，則IΔI1＝I1﹣I1'、ΔI2＝I2﹣I2'、ΔI3＝I3'﹣I3解得2ΔI1＝ΔI2﹣ΔI3故C正確D．根據(jù)歐姆定律有ΔU則比值不變，故D錯誤。故選：AC。【點評】本題關(guān)鍵掌握理想變壓器的電壓、電流與線圈匝數(shù)關(guān)系及輸入輸出功率關(guān)系。（多選）14．（2024?郫都區(qū)校級模擬）如圖甲所示，導線框ABCD繞垂直于磁場的軸OO'勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交變電動勢的圖像如圖乙所示。線框通過可變電阻R1與理想變壓器原線圈相連，變壓器副線圈接入一額定電壓為40V的電燈泡，當可變電阻R1＝4Ω時，電燈泡恰好正常發(fā)光且電流表的示數(shù)為2A，導線框ABCD的電阻不計，電燈泡的電阻不變，電流表為理想電流表，則下列說法正確的是（）A．圖甲中導線框ABCD所處位置的磁通量變化率最小 B．由圖乙知，t＝5×10﹣3s時，導線框垂直于中性面 C．變壓器原線圈的輸入電壓的表達式為U1D．變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1：2【考點】計算從不同位置開始計時交變電流的表達式；根據(jù)線圈轉(zhuǎn)動位置判斷電流方向；中性面及其性質(zhì)；交變電流的u﹣t圖像和i﹣t圖像．【專題】定量思想；推理法；交流電專題；推理能力．【答案】CD【分析】導線框平面與磁感線平行時磁通量的變化率最大；根據(jù)中性面的特點分析；由乙圖可得到交流電的周期與角速度和最大值，據(jù)此可寫出瞬時值表達式；先計算出變壓器的輸入電壓，然后根據(jù)變壓比計算匝數(shù)比。【解答】解：A、圖甲中導線框所在位置正好是導線框平面與磁感線平行，此時穿過導線框的磁通量為零，磁通量變化率最大，故A錯誤；B、由圖乙知，t＝5×10﹣3s時導線框產(chǎn)生的感應電動勢的瞬時值為零，此時磁通量的變化率為零，導線框處于中性面位置，故B錯誤；C、由圖乙可知交流電的周期T＝0.02s，則導線框轉(zhuǎn)動的角速度為ω=2πT=2π0.02rad/s=100πrad/s，感應電動勢的最大值為ED、電動勢的有效值為E=Em2=2822V=28V，所以變壓器原線圈的輸入電壓為U'故選：CD。【點評】掌握中性面的特點和變壓器的變壓規(guī)律是解題的基礎。（多選）15．（2024春?長沙期末）圖甲為遠距離輸電示意圖，理想升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1：1000，理想降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1000：1，輸電線的總電阻為1000Ω，若升壓變壓器的輸入電壓如圖乙所示，用戶端電壓為220V。下列說法正確的是）（）A．輸電線中的電流為3A B．電站輸出的功率為7500kW C．輸電線路損耗功率為900kW D．用戶端交變電流的頻率為100Hz【考點】遠距離輸電的相關(guān)計算；理想變壓器兩端電壓與匝數(shù)的關(guān)系．【專題】定量思想；推理法；交流電專題；推理能力．【答案】BC【分析】根據(jù)變壓器原理得到升壓變壓器副線圈和降壓變壓器原線圈的電壓，求出電壓損失，根據(jù)閉合電路歐姆定律求解電流強度；根據(jù)電功率的計算公式求解電功率和損失的電功率；變壓器變壓不變頻。【解答】解：A．由圖乙知，升壓變壓器輸入端電壓的最大值為Um有效值為U1根據(jù)U1得副線圈兩端的電壓U2用戶端電壓為220V，根據(jù)U3得降壓變壓器原線圈的電壓U3故輸電線上損失的電壓為ΔU=U則輸電線上的電流為I=ΔU故A錯誤；B．電站的輸出功率為P1故B正確；C．輸電線路損耗功率為ΔP＝I2R＝302×1000W＝900kW故C正確；D．由乙圖可知，原線圈交變電流的周期為T＝0.02s則頻率為f=1變壓器不會改變交流電的頻率，故用戶端交變電流的頻率為50Hz，故D錯誤。故選：BC。【點評】本題主要是考查了變壓器的知識；解答本題的關(guān)鍵是知道變壓器的電壓之比等于匝數(shù)之比，在只有一個副線圈的情況下的電流之比等于匝數(shù)的反比；知道理想變壓器的輸出功率決定輸入功率且相等。原線圈的電壓決定副線圈的電壓；理想變壓器在改變電壓和電流的同時，不改變功率和頻率。三．填空題（共5小題）16．（2024春?福州期末）如何有效地提高能源利用率是人類所面臨的一項重要任務。如下圖是遠距離輸電示意圖，變壓器為理想變壓器，若輸入電壓U1不變，圖示的用電設備消耗總功率變大，則輸電線上消耗的電功率變大；降壓變壓器副線圈兩端的電壓U4變小；（均選填“變小”、“變大”或“不變”）。【考點】變壓器的動態(tài)分析——原線圈有負載．【專題】信息給予題；定性思想；推理法；交流電專題；理解能力．【答案】變大；變小。【分析】用電設備消耗的功率變大，則降壓變壓器副線圈中的電流變大，根據(jù)理想變壓器電壓與匝數(shù)比、電流與匝數(shù)比、功率公式和歐姆定律求解作答。【解答】解：用電設備消耗的功率變大，則降壓變壓器副線圈中的電流變大，根據(jù)理想變壓器電流與匝數(shù)比的關(guān)系，降壓變壓器原線圈中的電流I3根據(jù)功率公式，輸電線上的功率損失ΔP=I根據(jù)歐姆定律，輸電線上的電壓損失ΔU＝I3R線變大；根據(jù)理想變壓器電壓與匝數(shù)比的關(guān)系，升壓變壓器副線圈兩端電壓U2則降壓變壓器原線圈兩端電壓U3＝U2﹣ΔU變小；根據(jù)理想變壓器電壓與匝數(shù)比的關(guān)系，降壓變壓器副線圈兩端電壓U4故答案為：變大；變小。【點評】本題主要考查了理想變壓器的動態(tài)變化，掌握理想變壓器電壓與匝數(shù)比、電流與匝數(shù)比的關(guān)系以及歐姆定律和功率公式是解題的關(guān)鍵。17．（2024春?閩侯縣期末）一正弦式交變電流的電壓隨時間變化規(guī)律如圖所示，由圖可知該交流電壓的峰值為100V，有效值為502V，t＝5×10﹣3s時的瞬時值為100V。【考點】正弦式交變電流的有效值；交變電流的u﹣t圖像和i﹣t圖像；計算特定位置處交變電流的瞬時值．【專題】定量思想；歸納法；交流電專題；理解能力．【答案】100，502，100。【分析】根據(jù)圖像可知峰值和瞬時值，根據(jù)有效值和峰值的關(guān)系可得有效值。【解答】解：由圖可知，交流電壓的峰值為100V，有效值為U=Um2故答案為：100，502，100。【點評】能夠讀懂圖像，掌握正弦交流電的有效值和峰值的關(guān)系是解題的基礎。18．（2024春?泉州期末）在圖（a）所示的交流電路中，電源電壓的有效值為U＝220V，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10：1，R1、R2、R3均為固定電阻，R2＝R3＝20Ω，各電表均為理想電表。已知電阻R2中電流I2隨時間t變化的正弦曲線如圖（b）所示。則圖中電流表的示數(shù)為1A；電壓表的示數(shù)為20V；變壓器的輸入功率為40W。【考點】用有效值計算交流電路的電功、電功率和焦耳熱；交流電表的讀數(shù)．【專題】定量思想；推理法；恒定電流專題；推理能力．【答案】1，20，40。【分析】根據(jù)理想電表、理想變壓器結(jié)合交變電流的圖像以及變壓比、串并聯(lián)電路的關(guān)系和功率公式求解相應物理量。【解答】解：由圖可知，電阻R2和R3并聯(lián)，且R3＝R2＝20Ω，電流表是理想電流表，所以電流表的示數(shù)也等于R2的電流I2=Im2=22A＝1A，副線圈兩端電壓U2＝I2R2＝1×20V＝20V，根據(jù)n1n2=U1U故答案為：1，20，40。【點評】考查理想變壓器和電壓、電功率等的求解，會根據(jù)題意進行準確分析和計算。19．（2024?泉州模擬）如圖甲所示的電路中，理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為2：1，輸入的交變電壓如圖乙所示，L1、L2是完全相同的燈泡，設燈絲電阻保持不變。若燈泡L2能正常發(fā)光，則燈泡L1不能（選填“能”或“不能”）正常發(fā)光，燈泡L2的額定電壓為40V，交變電壓瞬時值表達式為u＝1002sin100πtV。【考點】變壓器的構(gòu)造與原理；交變電流的u﹣t圖像和i﹣t圖像．【專題】定量思想；推理法；交流電專題；推理能力．【答案】不能，40，1002sin（100πt）。【分析】根據(jù)變壓器的變壓比和電壓的有效值以及電壓關(guān)系列式求解，結(jié)合交變電壓的表達式列式解答。【解答】解：原副線圈的匝數(shù)比n1n2=I2I1=21，即燈泡L2的電流是燈泡L1電流的2倍，故燈泡L2正常發(fā)光，L1不能正常發(fā)光；根據(jù)圖乙，電源電壓有效值為U=1002故答案為：不能，40，1002sin（100πt）。【點評】考查交流電的最大值、有效值、變壓器的相關(guān)問題，會根據(jù)題意進行準確分析和解答。20．（2023秋?黃浦區(qū)校級期末）如圖所示，矩形線圈面積S＝100cm2，匝數(shù)N＝100，線圈電阻為r＝2Ω，在磁感應強度為B＝1T的勻強磁場中繞OO′軸以角速度ω＝2πrad/s勻速轉(zhuǎn)動，外電路電阻為R＝3Ω，在線圈由平行磁場的位置轉(zhuǎn)過90°的過程中，平均感應電動勢為E＝4V；線圈每轉(zhuǎn)動一圈，回路中產(chǎn)生的總焦耳熱Q＝2π2【考點】正弦式交變電流的函數(shù)表達式及推導；用焦耳定律計算電熱．【專題】定量思想；推理法；交流電專題；推理能力．【答案】4，2【分析】應用法拉第電磁感應定律求出平均感應電動勢；由Em＝NBSω求出感應電動勢的最大值，然后求出感應電動勢的有效值，應用閉合電路的歐姆定律求出感應電流的有效值，應用焦耳定律求出焦耳熱。【解答】解：E=NΔΦΔt=NBS?014T，ω=故答案為：4，2【點評】本題考查了正弦式交變電流的產(chǎn)生問題，掌握基礎知識是解題的前提，求焦耳熱應該用有效值。四．解答題（共5小題）21．（2024?海淀區(qū)校級模擬）新型電動汽車在剎車時，電動機的線圈會充當“發(fā)電機”角色，由車輪帶動來回收能量。為研究方便，發(fā)電機可抽象為如圖1所示模型：兩磁極間勻強磁場的磁感應強度大小為B、長方形線圈面積為C，重數(shù)為n，整個線圈都處于磁場中，可繞轉(zhuǎn)軸OO′自由轉(zhuǎn)動，線圈外接有阻值為R的純電阻負載，忽略線圈的電阻。電動汽車的質(zhì)量為M。（1）若電動汽車剎車時受到的地面摩擦等阻力與發(fā)電機線圈轉(zhuǎn)動提供的剎車制動力相比可以忽略，即該模型中，剎車時汽車受到的阻力完全由線圈轉(zhuǎn)動導致，汽車失去的動能全部用來發(fā)電。設在汽車剎車過程中某一時刻，線圈平面和磁場恰好平行，已知此時線圈轉(zhuǎn)動角速度為ω1，汽車在水平路面上的瞬時速度為v1，求此時：a.發(fā)電機工作回路中電功率的大小；b.汽車線圈提供的制動力的大小。（2）若電動汽車受到地面摩擦阻力恒為f，線圈提供的制動力與線圈轉(zhuǎn)動的角速度成正比，比例系數(shù)為k。經(jīng)過時間t0，汽車的速度由v0減為0。a.在圖2中定性作出汽車剎車過程中速度隨時間的變化圖線；b.求汽車減速過程中發(fā)電機線圈轉(zhuǎn)過的圈數(shù)N。【考點】正弦式交變電流的函數(shù)表達式及推導；牛頓第二定律的簡單應用；電功和電功率的計算．【專題】定量思想；推理法；電磁感應中的力學問題；推理能力．【答案】（1）a.發(fā)電機工作回路中電功率的大小為n2b.汽車線圈提供的制動力的大小為n2（2）a.汽車剎車過程中速度隨時間的變化圖線見解析；b.汽車減速過程中發(fā)電機線圈轉(zhuǎn)過的圈數(shù)為Mv【分析】（1）根據(jù)法拉第電磁感應定律結(jié)合電功率公式解答；（2）a.根據(jù)汽車剎車的受力情況分析加速度變化，從而畫圖；b.根據(jù)動量定理分析解答。【解答】解：（1）a.由于該時刻線圈平面和磁場恰好平行，則線圈產(chǎn)生的電動勢為E＝nBSω1回路的電流為I=發(fā)電機工作回路中電功率的大小為P電＝I2R解得P電=b.由于汽車失去的動能全部用來發(fā)電，則有Fv1＝P電解得汽車線圈提供的制動力的大小為F=（2）a.根據(jù)牛頓第二定律可得f+F＝Ma由于線圈提供的制動力與線圈轉(zhuǎn)動的角速度成正比，可知隨著汽車做減速運動，角速度逐漸減小，線圈提供的制動力逐漸減小，汽車的加速度逐漸減小，所以0～t0汽車做加速度逐漸減小的減速運動，則汽車剎車過程中速度隨時間的變化圖線如圖所示b.汽車減速過程中，根據(jù)動量定理可得﹣ft0﹣∑Ft＝0﹣Mv0其中∑Ft＝∑kωt＝kθ解得線圈轉(zhuǎn)過的角度為θ=則汽車減速過程中發(fā)電機線圈轉(zhuǎn)過的圈數(shù)為N=答：（1）a.發(fā)電機工作回路中電功率的大小為n2b.汽車線圈提供的制動力的大小為n2（2）a.汽車剎車過程中速度隨時間的變化圖線見解析；b.汽車減速過程中發(fā)電機線圈轉(zhuǎn)過的圈數(shù)為Mv【點評】本題為電磁感應綜合問題，解題關(guān)鍵掌握閉合電路歐姆定律、電磁感應定律、動量定理的應用。22．（2024春?炎陵縣期末）如圖所示為一交流發(fā)電機的原理示意圖，其中矩形線圈abcd的邊長ab＝cd＝50cm，bc＝ad＝20cm，匝數(shù)N＝100，線圈的總電阻r＝0.20Ω，線圈在磁感應強度B＝0.050T的勻強磁場中繞垂直于磁場的轉(zhuǎn)軸OO’勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速n＝50r/s。線圈兩端通過電刷E，F(xiàn)與阻值R＝4.8Ω的定值電阻連接。計算時π取3。（1）從線圈經(jīng)過中性面開始計時，寫出線圈中感應電動勢隨時間變化的函數(shù)表達式；（2）求此發(fā)電機在上述工作狀態(tài)下的輸出功率；（3）求從線圈經(jīng)過中性面開始計時，經(jīng)過12【考點】正弦式交變電流的函數(shù)表達式及推導；電功和電功率的計算；交流發(fā)電機及其產(chǎn)生交變電流的原理；交變電流的u﹣t圖像和i﹣t圖像．【專題】計算題；學科綜合題；定量思想；方程法；交流電專題；推理能力．【答案】（1）從線圈經(jīng)過中性面開始計時，感應電動勢隨時間變化的函數(shù)表達式為e＝150sin100πt；（2）此發(fā)電機在上述工作狀態(tài)下的輸出功率為2.16×103W；（3）從線圈經(jīng)過中性面開始計時，經(jīng)過12【分析】（1）根據(jù)公式Em＝nBSω求解電動勢的最大值；然后根據(jù)e＝Emsinωt求解電動勢的瞬時值（2）先求出電動勢的有效值，再根據(jù)歐姆定律求解電流，然后根據(jù)P＝I2R求出電功率；（3）求解電動勢的平均值，再根據(jù)I=ER+r和q=【解答】解：（1）線圈產(chǎn)生感應電動勢的最大值為：Em＝nBωab×bc其中ω＝2πn，n＝50r/s代入數(shù)據(jù)解得：Em＝150V線圈經(jīng)過中性面開始計時，則感應電動勢隨時間變化的表達式：e＝Emsinωt＝150sin100πt（V）（2）線圈中感應電動勢的有效值為：E=E代入數(shù)據(jù)得：E≈106V電流的有效值為I，由閉合電路歐姆定律得：I=E代入數(shù)據(jù)得：I＝21.2A交流發(fā)電機的輸出功率，即為電阻R的熱功率為：P＝I2R代入數(shù)據(jù)得：P＝2.16×103W（3）從線圈經(jīng)過中性面開始計時，經(jīng)過Δt=TE=n其中n＝1，ΔΦ＝2NB?LabLbc感應電流的平均值為：I=又：q=聯(lián)立解得：q＝0.2C答：（1）從線圈經(jīng)過中性面開始計時，感應電動勢隨時間變化的函數(shù)表達式為e＝150sin100πt（V）；（2）此發(fā)電機在上述工作狀態(tài)下的輸出功率為2.16×103W；（3）從線圈經(jīng)過中性面開始計時，經(jīng)過12【點評】本題關(guān)鍵是要能夠區(qū)分交流的有效值、瞬時值、最大值和平均值，求解電表讀數(shù)用有效值，求解電量用平均值．23．（2024?光明區(qū)校級模擬）如圖甲所示是某同學設計的一種振動發(fā)電裝置的示意圖，它的結(jié)構(gòu)是一個套在輻向形永久磁鐵槽中的直徑為d＝0.2m、匝數(shù)N＝50的線圈，磁場的磁感線均沿半徑方向均勻分布（其右視圖如圖乙所示），線圈所在位置的磁感應強度大小均為B=2πT，線圈內(nèi)阻為r＝1Ω，它的引出線接有R＝9（1）電壓表的示數(shù)；（2）t＝0.1s時外力F的大小。【考點】正弦式交變電流的有效值；安培力的計算公式及簡單應用；根據(jù)B﹣t或者φ﹣t圖像計算感應電動勢．【專題】定量思想；推理法；交流電專題；推理能力．【答案】（1）電壓表的示數(shù)為18V；（2）t＝0.1s時外力F的大小為40N。【分析】（1）線圈中產(chǎn)生的是正弦式電流，電壓表測量燈泡電壓的有效值。由電流最大值求出電壓的最大值，再求解有效值。（2）線圈做簡諧運動，t＝0.1s時線圈通過平衡位置，外力等于安培力。【解答】解：（1）由圖丙可得vm＝2m/s，T＝0.4s。根據(jù)電磁感應定律得電動勢最大值Em＝NBLvm＝NBπdvm電動勢的有效值E=電流的有效值I=電壓表的示數(shù)U＝IR代入數(shù)據(jù)解得U＝18V（2）t＝0.1s時，根據(jù)閉合電路歐姆定律得電流強度i＝Im=此時線圈的速度最大而加速度為零，則根據(jù)平衡條件和安培力表達式得F＝F安＝NBIm?πd解得F＝40N答：（1）電壓表的示數(shù)為18V；（2）t＝0.1s時外力F的大小為40N。【點評】本題考查導線切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢公式及正弦式電流有效值與最大值之間的關(guān)系，關(guān)鍵是電動勢的大小表達式。24．（2024春?東城區(qū)期末）如圖為交流發(fā)電機的原理示意圖，兩磁極之間的磁場可近似為勻強磁場，發(fā)電機的矩形線圈abcd在磁場中，圖中abcd分別為矩形線圈的四個頂點。線圈可繞過bc邊和ad邊中點且垂直于磁場方向的水平軸OO'勻速轉(zhuǎn)動。線圈在轉(zhuǎn)動過程中可以通過滑環(huán)和電刷保持其兩端與外電路連接。已知矩形線圈的匝數(shù)為n，ab邊長度為L1，bc邊長度為L2，線圈總電阻為r，轉(zhuǎn)動的角速度為ω，外電路定值電阻的阻值為R，磁場的磁感應強度為B。電流表和電壓表均為理想交流電表，忽略一切摩擦阻力及空氣阻力。（1）寫出線圈產(chǎn)生的感應電動勢的最大值Emax；（2）求電壓表的示數(shù)U；（3）求線圈轉(zhuǎn)動一圈過程中，外力對線圈所做的功W。【考點】用有效值計算交流電路的電功、電功率和焦耳熱；交流電表的讀數(shù)．【專題】定量思想；推理法；交流電專題；推理能力．【答案】（1）線圈產(chǎn)生的感應電動勢的最大值Emax為nBL1L2ω；（2）電壓表的示數(shù)U為RnBL（3）線圈轉(zhuǎn)動一圈過程中，外力對線圈所做的功W為πn【分析】（1）根據(jù)正弦交流電的最大值公式進行解答；（2）根據(jù)有效值和最大值關(guān)系結(jié)合閉合電路的歐姆定律列式求解電壓；（3）根據(jù)功能關(guān)系列式求解相應功。【解答】解：（1）根據(jù)交流發(fā)電機的感應電動勢的最大值公式有Emax＝nBSω＝nBL1L2ω（2）根據(jù)有效值和最大值的關(guān)系結(jié)合閉合電路的歐姆定律，電壓表的讀數(shù)為R兩端的電壓，則U=Emax（3）線圈轉(zhuǎn)動一周時間內(nèi)，產(chǎn)生的電能為E電=E2R+r?t，代入E=Emax2，t=答：（1）線圈產(chǎn)生的感應電動勢的最大值Emax為nBL1L2ω；（2）電壓表的示數(shù)U為RnBL（3）線圈轉(zhuǎn)動一圈過程中，外力對線圈所做的功W為πn【點評】考查正弦交流電最大值、有效值、功率和電壓的問題，會根據(jù)題意進行準確分析和解答。25．（2024春?棗莊期末）如圖所示，豎直平面內(nèi)匝數(shù)為n＝200的正方形線圈PQMN邊長L＝0.1m，在磁感應強度B＝0.01T的水平方向勻強磁場中，繞其中心軸OO′以角速度ω＝100rad/s勻速轉(zhuǎn)動。已知發(fā)光二極管的正向電壓不低于3V（1）線圈中產(chǎn)生的瞬時電動勢的最大值；（2）當MN邊與磁場方向的夾角為37°時，線圈中電動勢的大小；（3）10min內(nèi)，發(fā)光二極管的發(fā)光時間。【考點】計算從不同位置開始計時交變電流的表達式；計算特定位置處交變電流的瞬時值；交變電流峰值的計算和影響因素．【專題】定量思想；推理法；交流電專題；推理能力．【答案】（1）線圈中產(chǎn)生的瞬時電動勢的最大值為2V；（2）當MN邊與磁場方向的夾角為37°時，線圈中電動勢的大小為1.6V；（3）10min內(nèi)，發(fā)光二極管的發(fā)光時間為100s。【分析】（1）根據(jù)公式Em＝nBSω計算；（2）根據(jù)e＝Emcos37°計算；（3）先計算出一個周期內(nèi)的發(fā)光時間，然后計算10min內(nèi)的發(fā)光總時間。【解答】解：（1）線圈中產(chǎn)生的瞬時電動勢的最大值為Em＝nBSω＝200×0.01×0.1×0.1×100V＝2V（2）當MN邊與磁場方向的夾角為37°時，線圈中電動勢的大小為e＝Emcos37°＝2×0.8V＝1.6V（3）線圈轉(zhuǎn)動的周期為T=當二極管兩端的電壓為3V時，有e＝Emcosωt＝2cosωt=3解得線圈轉(zhuǎn)過的角度為30°，則在一個周期內(nèi)二極管發(fā)光的時間為t0=2×所以10min內(nèi)，發(fā)光二極管的發(fā)光時間t=解得t＝100s答：（1）線圈中產(chǎn)生的瞬時電動勢的最大值為2V；（2）當MN邊與磁場方向的夾角為37°時，線圈中電動勢的大小為1.6V；（3）10min內(nèi)，發(fā)光二極管的發(fā)光時間為100s。【點評】掌握感應電動勢最大值的計算方法是解題的關(guān)鍵，還要知道計算瞬時值的方法。

考點卡片1．牛頓第二定律的簡單應用【知識點的認識】牛頓第二定律的表達式是F＝ma，已知物體的受力和質(zhì)量，可以計算物體的加速度；已知物體的質(zhì)量和加速度，可以計算物體的合外力；已知物體的合外力和加速度，可以計算物體的質(zhì)量。【命題方向】一質(zhì)量為m的人站在電梯中，電梯加速上升，加速度大小為13A、43mg分析：對人受力分析，受重力和電梯的支持力，加速度向上，根據(jù)牛頓第二定律列式求解即可。解答：對人受力分析，受重力和電梯的支持力，加速度向上，根據(jù)牛頓第二定律N﹣mg＝ma故N＝mg+ma=4根據(jù)牛頓第三定律，人對電梯的壓力等于電梯對人的支持力，故人對電梯的壓力等于43故選：A。點評：本題關(guān)鍵對人受力分析，然后根據(jù)牛頓第二定律列式求解。【解題方法點撥】在應用牛頓第二定律解決簡單問題時，要先明確物體的受力情況，然后列出牛頓第二定律的表達式，再根據(jù)需要求出相關(guān)物理量。2．電功和電功率的計算式及影響因素【知識點的認識】1．電功（1）電功：電路中電場力移動電荷做的功．（2）公式：W＝qU＝IUt．（3）實質(zhì)：電能轉(zhuǎn)化成其他形式能的過程．2．電功率（1）定義：單位時間內(nèi)電流做的功，表示電流做功的快慢．（2）公式：P=W【命題方向】本考點主要考查電功和電功率的定義類問題下列關(guān)于電功率的說法中正確的是（）A、電功率是表示電流做功多少的物理量B、電功率是表示電流做功效率高低的物理量C、電功率是反映電流做功快慢程度的物理量D、功率為100W的用電器正常工作10h耗電1Kw/h分析：電功率是描述做功快慢的物理量，由W＝Pt計算電流做的功．解答：A、電功率是描述做功快慢的物理量，與電流做功的多少無關(guān)。故A錯誤；B、電功率是描述做功快慢的物理量，與電流做功效率高低無關(guān)。故C錯誤；C、電功率是描述做功快慢的物理量。故C正確；D、功率為100W的用電器正常工作10h耗電：W＝Pt＝100W×1h＝1000W?h＝1Kw/h。故D正確故選：CD。點評：電流做功的過程是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程，電功率反映的電流做功的快慢．【解題思路點撥】1.電功的計算公式W＝qU＝UIt；電功率的計算公式P=W2.電功和電功率的計算公式都是針對所有電路都成立的。3．電功和電功率的計算【知識點的認識】1.電功的計算公式：W＝qU＝UIt2.電功率的計算公式：P=W3.如果是純電阻電路，電流做的功完全用來發(fā)熱，則有W＝qU＝UIt＝I2Rt=UP＝UI＝I2R=U【解題思路點撥】四個定值電阻連成如圖所示的電路。RA、RC的規(guī)格為“6V6W”，RB、RD的規(guī)格為“6V12W”。將該電路接在輸出電壓U＝11V的恒壓電源上，則（）A、RA的功率最大，為6WB、RB的功率最小，為0.67WC、RC的功率最小，為1.33WD、RD的功率最大，為12W分析：根據(jù)P=U2R求出每個電阻值，根據(jù)歐姆定律求出電路總電流，進而求出每個并聯(lián)電阻兩端的電壓，根據(jù)P＝I2解答：由P=U2R知，RA＝RC=U12P1=62電阻B和C并聯(lián)的電阻RBC=RBR則電路的總電流I=U則并聯(lián)電阻兩端電壓UBC＝IRBC＝1×2V＝2V則RA的功率為PA＝I2RA＝12×6W＝6WRB的功率為PB=URC的功率為PC=URD的功率為PD＝I2RD＝12×3W＝3W由此可知：RA的功率最大，為6WRC的功率最小，為0.67W故A正確，BCD錯誤；故選：A。點評：本題考查閉合電路的歐姆定律以及電阻功率的求法。注意并聯(lián)電阻的求解，以及求功率時，串聯(lián)電路常用P＝I2R而并聯(lián)電路常用P=U【解題思路點撥】根據(jù)具體的電路，電功和電功率的計算有很多公式可選，要先具體分析電路條件，選擇出合適的公式，進而計算電功或電功率。4．用焦耳定律計算電熱【知識點的認識】焦耳定律的表達式Q＝I2Rt，由此可以計算電流產(chǎn)生的焦耳熱。【命題方向】電動汽車成為未來汽車發(fā)展的方向．若汽車所用電動機兩端的電壓為380V，電動機線圈的電阻為2Ω，通過電動機的電流為10A，則電動機工作10min消耗的電能為多少焦？產(chǎn)生的熱量是多少焦？分析：通過W＝UIt去求消耗的電能，通過Q＝I2Rt去求產(chǎn)生的熱量．消耗的電能與產(chǎn)生的熱量不等．解答：由W＝UIt，得：W＝380×10×600J＝2.28×106J故電動機工作10min消耗的電能為2.28×106J．產(chǎn)生的熱量Q＝I2Rt＝102×2×600＝1.2×105J故產(chǎn)生的熱量是1.2×105J點評：注意消耗的電能與產(chǎn)生的熱量不等，因為該電路不是純電阻電路，消耗的電能一部分轉(zhuǎn)化為熱量，還有一部分轉(zhuǎn)化為機械能．【解題思路點撥】一、電功率與熱功率的區(qū)別與聯(lián)系（1）區(qū)別：電功率是指某段電路的全部電功率，或這段電路上消耗的全部電功率，決定于這段電路兩端電壓和通過的電流強度的乘積；熱功率是指在這段電路上因發(fā)熱而消耗的功率．決定于通過這段電路電流強度的平方和這段電路電阻的乘積．（2）聯(lián)系：對純電阻電路，電功率等于熱功率；對非純電阻電路，電功率等于熱功率與轉(zhuǎn)化為除熱能外其他形式的功率之和．二、焦耳定律的使用范圍無論在何種電路中，焦耳定律Q＝I2Rt都是成立的。5．安培力的計算公式及簡單應用【知識點的認識】1．安培力的方向（1）用左手定則判定：伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)．讓磁感線從掌心進入，并使四指指向電流的方向，這時拇指所指的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方向．（2）安培力方向的特點：F⊥B，F(xiàn)⊥I，即F垂直于B、I決定的平面．2．安培力的大小（1）當磁感應強度B的方向與導線方向成θ角時，F(xiàn)＝BILsinθ；（2）當磁場和電流垂直時，安培力最大，為F＝BIL；（3）當磁場和電流平行時，安培力等于零．【命題方向】常考題型：安培力的計算如圖，長為2l的直導線折成邊長相等，夾角為60°的V形，并置于與其所在平面相垂直的勻強磁場中，磁感應強度為B．當在該導線中通以電流強度為I的電流時，該V形通電導線受到的安培力大小為（）A．0B．0.5BIlC．BIlD．2BIl【分析】由安培力公式F＝BIL進行計算，注意式中的L應為等效長度．解：導線在磁場內(nèi)有效長度為2lsin30°＝l，故該V形通電導線受到安培力