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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,专题十二交变电流,考点,1,交变电流的产生及其描述,真题分层1 基础题组,1. 2018,海南,7,5,分,难度,(,多选,),如图,在磁感应强度大小为,B,的匀强磁场中,有一面积为,S,的矩形单匝闭合导线,abcd,ab,边与磁场方向垂直,线框的电阻为,R,.,使线框以恒定角速度,绕过,ad,、,bc,中点的轴旋转,.,下列说法正确的是,(,),A.,线框,abcd,中感应电动势的最大值是,BS,B.,线框,abcd,中感应电动势的有效值是,BS,C.,线框平面与磁场方向平行时,流经线框的电流最大,D.,线框平面与磁场方向垂直时,流经线框的电流最大,题,组,1,交变电流的产生及变化规律,答案,1.AC,【解题思路】,一个单匝线圈在匀强磁场中旋转,当从中性面开始计时,产生的正弦式交变电流电动势的瞬时值表达式为,e,=,E,m,sin,t,故感应电动势的最大值,E,m,=,BS,有效值,E,=,故,A,正确,B,错误,;,当,=90,时,即线框平面与磁场方向平行时,电流最大,故,C,正确,D,错误,.,2. 2017,天津,6,6,分,难度,(,多选,),在匀强磁场中,一个,100,匝的闭合矩形金属线圈,绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动,穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化,.,设线圈总电阻为,2 ,则,(,),A.,t,=0,时,线圈平面平行于磁感线,B.,t,=1 s,时,线圈中的电流改变方向,C.,t,=1.5 s,时,线圈中的感应电动势最大,D.,一个周期内,线圈产生的热量为,8,2,J,题,组,1,交变电流的产生及变化规律,题,组,1,交变电流的产生及变化规律,答案,2.AD,【解题思路】,t,=0,时,磁通量为零,磁感线与线圈平面平行,A,正确,;,当磁感线与线圈平面平行时,磁通量变化率最大,感应电动势最大,画出感应电动势随时间变化的图象如图,由图可知,t,=1 s,时,感应电流没有改变方向,B,错误,;,t,=1.5 s,时,感应电动势为,0,C,错误,;,感应电动势最大值,E,m,=,NBS,=,N,m,=1000.04,(V)=4(V),有效值,E,=,4(V)=2,(V,),Q,=,T,=8,2,(J),D,正确,.,3. 2012,北京,15,6,分,难度,一个小型电热器若接在输出电压为,10 V,的直流电源上,消耗电功率为,P,;,若把它接在某个正弦交流电源上,其消耗的电功率为,.,如果电热器电阻不变,则此交流电源输出电压的最大值为,(,),A.5 V,B.5,V,C.10 V,D.10,V,题,组,2,描述交变电流的物理量,答案,3.C,【解题思路】,设该电热器的电阻为,R,题中正弦交流电源输出电压的有效值为,U,则,P/,2=,U,2,/R,;,加直流电时,P,=,(,10 V),2,/R,;,又由最大值,U,m,=,U,可解出,U,m,=10 V.,故选项,C,正确,.,4. 2015,四川,4,6,分,难度,小型手摇发电机线圈共,N,匝,每匝可简化为矩形线圈,abcd,磁极间的磁场视为匀强磁场,方向垂直于线圈中心轴,OO,线圈绕,OO,匀速转动,如图所示,.,矩形线圈,ab,边和,cd,边产生的感应电动势的最大值都为,e,0,不计线圈电阻,则发电机输出电压,(,),A.,峰值是,e,0,B.,峰值是,2,e,0,C.,有效值是,Ne,0,D.,有效值是,Ne,0,题,组,2,描述交变电流的物理量,答案,4.D,【解题思路】,根据题意,小型发电机输出电压的峰值为,E,m,=2,Ne,0,A,、,B,项均错误,;,对于正弦式交变电流,峰值与有效值,E,的关系满足,E,=,故有效值为,Ne,0,C,项错误,D,项正确,.,5. 2018,全国,16,6,分,难度,一电阻接到方波交流电源上,在一个周期内产生的热量为,Q,方,;,若该电阻接到正弦交流电源上,在一个周期内产生的热量为,Q,正,.,该电阻上电压的峰值均为,u,0,周期均为,T,如图所示,.,则,Q,方,Q,正,等于,(,),A.1,B,.,1,C.12,D.2,1,题,组,2,描述交变电流的物理量,答案,5.D,【解题思路】根据焦耳定律知热量与方波中的电流方向的变化无关,故,Q,方,=,T,;,而正弦交流电电压的有效值等于峰值的,故,Q,正,=,T,=,T,所以,D,正确,.,【解后反思】,方波中电流的热效应与电流的方向无关,.,6. 2013,海南,3,3,分,难度,通过一阻值,R,=100 ,的电阻的交变电流如图所示,其周期为,1 s.,电阻两端电压的有,效值为,(,),A.12 V,B.4,VC.15 V,D.8,V,题,组,2,描述交变电流的物理量,答案,6.B,【解题思路】,一个周期内,该交流电通过阻值为,R,=100 ,的电阻产生的热量为,Q,1,=2(,Rt,1,+,Rt,2,)=2,(0.1,2,1000.4+0.2,2,1000.1)J=1.6,J.,设该交流电的电流有效值为,I,则,Q,2,=,I,2,RT,由于,Q,1,=,Q,2,故通过电阻的电流有效值为,I,=,A,故电阻两端电压的有效值为,4,V,正确答案选,B.,题,组,2,描述交变电流的物理量,答案,【方法点拨】,计算,交变电流有效值的方法,(1),计算有效值时要根据电流的热效应,抓住,“,三同,”:“,相同时间,”,内,“,相同电阻,”,上产生,“,相同热量,”,列式求解,.(2),分段计算电热,然后求和得出一个周期内产生的总热量,.(3),利用公式,Q,=,I,2,Rt,和,Q,=,t,可分别求得电流的有效值和电压的有效值,.(4),若是正弦,(,或余弦,),交流电,其中的,(,但必须是从零至最大值或从最大值至零,),和,周期部分可直接应用正弦式交变电流的有效值与最大值间的关系,I,=,、,U,=,求解,.,7. 2013,福建,15,6,分,难度,如图,实验室一台手摇交流发电机,内阻,r,=1.0 ,外接,R,=9.0 ,的电阻,.,闭合开关,S,当发电机转子以某一转速匀速转动时,产生的电动势,e,=10,sin 10,t,(V),则,(,),A.,该交变电流的频率为,10 Hz,B.,该电动势的有效值为,10,V,C.,外接电阻,R,所消耗的电功率为,10 W,D.,电路中理想交流电流表的示数为,1.0 A,题,组,2,描述交变电流的物理量,答案,7.D,【解题思路】,由产生的电动势可知,该交流电的频率为,5 Hz,选项,A,错误,;,该电动势的有效值为,10 V,选项,B,错误,;,外接电阻,R,所消耗的电功率为,9 W,选项,C,错误,;,电路中交流电流表的示数为电流的有效值,为,1.0 A,选项,D,正确,.,真题分层2 中档题组,1. 2020,海南,3,3,分,难度,图甲、乙分别表示两种电流的波形,其中图乙所示电流按正弦规律变化,分别用,I,1,和,I,2,表示甲和乙两电流的有效值,则,(,),A.,I,1,I,2,=21,B.,I,1,I,2,=12,C.,I,1,I,2,=1,D.,I,1,I,2,=,1,答案,1.D,【解题思路】,对题图甲中的交流电分析,可知一个周期内交流电的电流方向变化,而电流的大小不变,故其有效值为,I,1,=,I,0,;,对题图乙中的交流电分析可知,其为正弦式交流电,故其有效值为,I,2,=,故,I,1,I,2,=,1,选项,D,正确,.,【技巧点拨】,本题主要是考查交流电有效值的计算,解决此类问题的关键是掌握有效值的概念,知道有效值的计算方法以及正弦交流电的有效值与峰值的关系,.,2. 2021,福建适应性考试,1,4,分,难度,一手摇交流发电机线圈在匀强磁场中匀速转动,.,转轴位于线圈平面内,并与磁场方向垂直,.,产生的交变电流,i,随时间,t,的变化关系如图所示,则,(,),A.,该交变电流的频率是,0.4 Hz,B.,该交变电流的有效值是,0.8 A,C.,t,=0.1 s,时,穿过线圈平面的磁通量最小,D.,该交变电流的瞬时值表达式是,i,=0.8,sin 5,t,(A),答案,2.C,【解题思路】题中图象描述的是电流随时间的变化关系,由题图可知,该交变电流的周期为,T,=0.4 s,故频率为,f,=,Hz=2.5 Hz,A,错误,;,由题图可知,该交变电流的峰值是,I,m,=0.8 A,有效值为,I,=,A=0.4,A,B,错误,;,t,=0.1 s,时,产生的感应电流最大,即此时线圈平面与磁场平行,穿过线圈平面的磁通量最小且为零,故,C,正确,;,角速度为,=,rad/s=5 rad/s,该交变电流的瞬时值表达式是,i,=0.8sin 5,t,(A),故,D,错误,.,3. 2014,天津,7,6,分,难度,(,多选,),如图,1,所示,在匀强磁场中,一矩形金属线圈两次分别以不同的转速,绕与磁感线垂直的轴匀速转动,产生的交变电动势图象如图,2,中曲线,a,、,b,所示,则,(,),A.,两次,t,=0,时刻线圈平面均与中性面重合,B.,曲线,a,、,b,对应的线圈转速之比为,23,C.,曲线,a,表示的交变电动势频率为,25 Hz,D.,曲线,b,表示的交变电动势有效值为,10 V,答案,3.AC,【解题思路】,t,=0,时刻,两次产生的交流电的电动势瞬时值均为零,因此线圈平面均与中性面重合,A,项正确,;,题图中,a,、,b,对应的周期之比为,23,因此线圈转速之比,n,a,n,b,=,:,=32,B,项错误,;,a,线表示的交流电动势的频率为,f,a,=,Hz=25 Hz,C,项正确,;,a,线对应线圈相应的电动势的最大值,E,a,m,=,NBS,由图象知,E,a,m,=15 V,b,线对应线圈相应的电动势的最大值,E,b,m,=,NBS,因此,E,b,m,=10 V,有效值,E,b,=,V=5,V,D,项错误,.,【思路点拨】,本题的难点在于从图象上并不能直接得出,b,线对应线圈的感应电动势最大值,两个曲线的周期不同是一个重要的隐含条件,寻找两种转动情况下的相同量,写出感应电动势的最大值表达式,由不同的量分析出两感应电动势最大值的比值,.,4. 2013,山东,17,5,分,难度,(,多选,),图甲是小型交流发电机的示意图,两磁极,N,、,S,间的磁场可视为水平方向的匀强磁场,为交流电流表,.,线圈绕垂直于磁场的水平轴,OO,沿逆时针方向匀速转动,从图示位置开始计时,产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示,.,以下判断正确的是,(,),A.,电流表的示数为,10 A,B.,线圈转动的角速度为,50 rad/s,C.0.01 s,时线圈平面与磁场方向平行,D.0.02 s,时电阻,R,中电流的方向自右向左,答案,4.AC,【解题思路】电流表的示数为交变电流的有效值,10 A,A,项正确,;,由,=,可得,线圈转动的角速度为,=100 rad/s,B,项错,;0.01 s,时,电路中电流最大,故该时刻通过线圈的磁通量最小,即该时刻线圈平面与磁场平行,C,项正确,;,根据楞次定律可得,0.02 s,时电阻,R,中电流的方向自左向右,D,项错,.,5. 2012,安徽,23,16,分,难度,图,1,是交流发电机模型示意图,.,在磁感应强度为,B,的匀强磁场中,有一矩形线圈,abcd,可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴,OO,转动,由线圈引出的导线,ae,和,df,分别与两个跟线圈一起绕,OO,转动的金属圆环相连接,金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触,这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻,R,形成闭合电路,.,图,2,是线圈的主视图,导线,ab,和,cd,分别用它们的横截面来表示,.,已知,ab,长度为,L,1,bc,长度为,L,2,线圈以恒定角速度,逆时针转动,.(,只考虑单匝线圈,),(,1),线圈平面处于中性面位置时开始计时,试推导,t,时刻整个线圈中的感应电动势,e,1,的表达式,;,(2),线圈平面处于与中性面成,0,夹角位置时开始计时,如图,3,所示,试写出,t,时刻整个线圈中的感应电动势,e,2,的表达式,;,(3),若线圈电阻为,r,求线圈每转动一周电阻,R,上产生的焦耳热,.(,其他电阻均不计,),答案,5.,【解析】,(1),矩形线圈,abcd,转动过程中,只有,ab,和,cd,切割磁感线,设,ab,和,cd,的转动速度为,v,则,v,=,在,t,时刻,导线,ab,和,cd,因切割磁感线而产生的感应电动势均为,E,1,=,BL,1,v,由图可知,v,=,v,sin,t,则整个线圈的感应电动势为,e,1,=2,E,1,=,BL,1,L,2,sin,t,(2),当线圈由图,3,位置开始运动时,在,t,时刻整个线圈的感应电动势为,e,2,=,BL,1,L,2,sin (,t,+,0,),(3),由闭合电路欧姆定律可知,I,=,这里,E,为线圈产生的电动势的有效值,E,=,则线圈转动一周在,R,上产生的焦耳热为,Q,R,=,I,2,RT,其中,T,=,联立解得,Q,R,=,R,【规律总结】,1.,只有当线圈从中性面位置开始计时,电流的瞬时值表达式才是正弦形式,.,2.,注意峰值公式,E,m,=,nBS,中的,S,为有效面积,.,3.,转轴相对线圈的位置改变,或线圈的形状改变时,电动势仍可由,E,m,=,nBS,计算,.,考点,2,变压器电能的输送,真题分层1 基础题组,1. 2019,江苏,1,3,分,难度,某理想变压器原、副线圈的匝数之比为,110,当输入电压增加,20 V,时,输出电压,A.,降低,2 V,B,.,增加,2 V,C.,降低,200 V,D,.,增加,200 V,题,组,1,理想变压器基本关系的应用,答案,1.D,【解题思路】,假设理想变压器原线圈的输入电压为,U,1,则由变压器的工作原理可知,变压器副线圈的输出电压为,U,2,=10,U,1,;,当输入电压增加,20 V,时,即输入电压为,(,U,1,+20)V,则变压器的输出电压为,U,2,=10(,U,1,+20)V,则输出电压的变化量为,U,=,U,2,-,U,2,=(10,U,1,+200-10,U,1,)V=200 V,即输出电压增加,200 V,ABC,错误,D,正确,.,2. 2016,四川,2,6,分,难度,如图所示,接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡,L,供电,如果将原、副线圈减少相同匝数,其他条件不变,则,(,),A.,小灯泡变亮,B.,小灯泡变暗,C.,原、副线圈两端电压的比值不变,D.,通过原、副线圈电流的比值不变,题,组,1,理想变压器基本关系的应用,答案,2.B,【解题思路】,设原、副线圈减少的匝数均为,n,则根据变压比有,由于,U,2,=,U,1,U,2,=,U,1,因此,U,2,小于,U,2,即副线圈两端的电压变小,小灯泡变暗,A,项错误,B,项正确,;,由于匝数比变化,因此原、副线圈两端电压的比值和通过原、副线圈电流的比值均发生变化,C,、,D,项错误,.,3. 2021,广东,7,4,分,难度,某同学设计了一个充电装置,如图所示,.,假设永磁铁的往复运动在螺线管中产生近似正弦式交流电,周期为,0.2 s,电压最大值为,0.05 V.,理想变压器原线圈接螺线管,副线圈接充电电路,原、副线圈匝数比为,160.,下列说法正确的是,(,),A.,交流电的频率为,10 Hz,B.,副线圈两端电压最大值为,3 V,C.,变压器输入电压与永磁铁磁场强弱无关,D.,充电电路的输入功率大于变压器的输入功率,题,组,1,理想变压器基本关系的应用,题,组,1,理想变压器基本关系的应用,答案,3.B,【解题思路】,由永磁铁的往复运动在螺线管中产生近似正弦式交流电的周期为,0.2 s,可知,交流电的频率为,5 Hz,选项,A,错误,;,由理想变压器的变压原理可知,原、副线圈两端的电压最大值,U,1m,、,U,2m,和原、副线圈匝数,n,1,、,n,2,的关系满足,解得副线圈两端电压的最大值,U,2m,=3 V,选项,B,正确,;,由法拉第电磁感应定律可知,变压器输入电压为,U,=,n,=,n,S,变压器输入电压与永磁铁磁场强弱,(,磁感应强度,B,),有关,选项,C,错误,;,由于变压器为理想变压器,故充电电路的输入功率等于变压器的输入功率,选项,D,错误,.,4. 2016,全国,19,6,分,难度,(,多选,),如图,理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡,a,和,b,当输入电压,U,为灯泡额定电压的,10,倍时,两灯泡均能正常发光,.,下列说法正确的是,(,),A.,原、副线圈匝数比为,91,B.,原、副线圈匝数比为,19,C.,此时,a,和,b,的电功率之比为,91,D.,此时,a,和,b,的电功率之比为,19,题,组,1,理想变压器基本关系的应用,答案,4.AD,【解题思路】,因为两灯泡额定电压相同且均正常发光,且输入电压为灯泡额定电压的,10,倍,所以理想变压器的输入、输出电压比为,91,由理想变压器变压规律可知,原、副线圈的匝数比为,91,A,项正确,B,项错误,;,由理想变压器变流规律可知,原、副线圈的电流比为,19,由电功率,P,=,UI,可知,a,和,b,的电功率之比为,19,C,项错误,D,项正确,.,5. 2012,山东,18,5,分,难度,(,多选,),图甲是某燃气炉点火装置的原理图,.,转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变电压,并加在一理想变压器的原线圈上,变压器原、副线圈的匝数分别为,n,1,、,n,2,为交流电压表,.,当变压器副线圈电压的瞬时值大于,5 000 V,时,就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体,.,以下判断正确的是,(,),A.,电压表的示数等于,5 V,B.,电压表的示数等于,V,C.,实现点火的条件是,1 000,D.,实现点火的条件是,1 000,选项,C,正确、,D,错误,.,答案,6. 2020,江苏,2,3,分,难度,电流互感器是一种测量电路中电流的变压器,工作原理如图所示,.,其原线圈匝数较少,串联在电路中,副线圈匝数较多,两端接在电流表上,.,则电流互感器,(,),A.,是一种降压变压器,B.,能测量直流电路的电流,C.,原、副线圈电流的频率不同,D.,副线圈的电流小于原线圈的电流,题,组,2,自耦变压器、互感器,答案,6.D,【解题思路】变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置,不能改变交变电流的频率,B,、,C,项均错误,;,根据变压器匝数与电压的关系,可得副线圈的电压,U,2,=,U,1,由于原线圈匝数少而副线圈的匝数多,即,n,1,U,1,电流互感器是一种升压变压器,A,项错误,;,根据变压器匝数与电流的关系,可得副线圈的电流,I,2,=,I,1,由于,n,1,n,2,因此有,I,2,U,1,U,2,降低,B.,U,2,U,1,U,2,升高,C.,U,2,U,1,U,2,降低,D.,U,2,U,2,当滑动触头从,M,点顺时针旋转到,N,点的过程中,n,2,减小,因此,U,2,降低,C,项正确,.,8. 2018,江苏,2,3,分,难度,采用,220 kV,高压向远方的城市输电,.,当输送功率一定时,为使输电线上损耗的功率减小为原来的,输电电压应变,为,(,),A.55 kV,B.110,kV,C.440 kV,D.880,kV,题,组,3,远距离输电,答案,8.C,【解题思路】,设输送功率为,P,则有,P,=,UI,其中,U,为输电电压,I,为输电电流,.,为使输电线上损耗的功率减小为原来的四分之一,由,P,损,=,I,2,R,(,R,为输电线的电阻,恒定不变,),可知应使,I,变为原来的二分之一,又输送功率不变,则输电电压应变为原来的,2,倍,即,440 kV,选项,C,正确,.,9. 2021,江苏适应性考试,7,4,分,难度,小明分别按图,1,和图,2,电路探究远距离输电的输电损耗,将长导线卷成相同的两卷,A,、,B,来模拟输电线路,忽略导线的自感作用,.,其中,T,1,为理想升压变压器,T,2,为理想降压变压器,两次实验中使用的灯泡相同,灯泡的电压相等,.,两次实验,中,(,),A,.,都接直流电源,B.,A,两端的电压相等,C.,A,损耗的功率相等,D,.,图,1,中,A,的电流较大,题,组,3,远距离输电,答案,9.D,【解题思路】题图,2,中有变压器,应采用交流电源,所以,A,错误,;,由于灯泡两端的电压相等,在题图,2,中,T,2,是降压变压器,有,n,3,I,3,=,n,4,I,4,则,I,3,I,4,即题图,2,中通过,A,的电流小于题图,1,中通过,A,的电流,题图,2,中,A,两端的电压小于题图,1,中,A,两端的电压,题图,2,中,A,消耗的功率小于题图,1,中,A,消耗的功率,BC,错误,D,正确,.,10.2014,浙江,15,6,分,难度,如图所示为远距离交流输电的简化电路图,.,发电厂的输出电压是,U,用等效总电阻是,r,的两条输电线输电,输电线路中的电流是,I,1,其末端间的电压为,U,1,.,在输电线与用户间连有一理想变压器,流入用户端的电流为,I,2,.,则,(,),A.,用户端的电压为,B.,输电线上的电压降为,U,C.,理想变压器的输入功率为,r,D.,输电线路上损失的电功率为,I,1,U,题,组,3,远距离输电,答案,10.A,【解题思路】,理想变压器输入和输出功率相同,设用户端得到的电压为,U,2,则有,I,1,U,1,=,U,2,I,2,U,2,=,选项,A,正确,;,输电线上的电压降为,U,=,I,1,r,或者,U,=,U,-,U,1,选项,B,错误,;,理想变压器的输入功率为,P,=,I,1,U,1,选项,C,错误,;,输电线路上损失的电功率为,P,=,r,选项,D,错误,.,11.2015,福建,15,6,分,难度,图为远距离输电示意图,两变压器均为理想变压器,升压变压器,T,的原、副线圈匝数分别为,n,1,、,n,2,在,T,的原线圈两端接入一电压,u,=,U,m,sin,t,的交流电源,若输送电功率为,P,输电线的总电阻为,2,r,不考虑其他因素的影响,则输电线上损失的电功率为,(,),A.(,),B,.(,),C.4(,),2,(,),2,r,D.4,(,),2,(,),2,r,题,组,3,远距离输电,答案,11.C,【解题思路】,因为,u,=,U,m,sin,t,所以有,U,1,=,根据变压器变压规律有,:,U,2,=,根据,P,=,U,2,I,2,得,:,I,2,=,线路损失的功率为,P,=2,r,=,所以,C,项正确,ABD,项错误,.,12.2020,全国,19,6,分,难度,(,多选,),特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低,.,我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术,.,假设从,A,处采用,550 kV,的超高压向,B,处输电,输电线上损耗的电功率为,P,到达,B,处时电压下降了,U,.,在保持,A,处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下,改用,1 100 kV,特高压输电,输电线上损耗的电功率变为,P,到达,B,处时电压下降了,U,.,不考虑其他因素的影响,则,(,),A.,P,=,P,B.,P,=,P,C.,U,=,U,D.,U,=,U,题,组,3,远距离输电,答案,12.AD,【解题思路】,若采用,550 kV,的超高压输电,输电线上的功率损耗,P,=,r,输电线路损失的电压,U,=,r,若改用,1 100 kV,的特高压输电,同理有,P,=(,),2,r,U,=,r,可得,P,=,U,=,故,B,、,C,项错误,A,、,D,项正确,.,13.2016,年,10,月浙江,21,节选,难度,(,多选,),如图所示,在用可拆变压器,“,探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系,”,的实验中,下列说法正确的是,(,),A.,用可拆变压器,能方便地从不同接线柱上选取不同匝数的线圈,B.,测量原、副线圈的电压,可用,“,测定电池的电动势和内阻,”,实验中的直流电压表,C.,原线圈接,0,、,8,接线柱,副线圈接,0,、,4,接线柱,副线圈电压大于原线圈电压,D.,为便于探究,先保持原线圈匝数和电压不变,改变副线圈的匝数,研究其对副线,圈电压的影响,题,组,4,实验,:,探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系,答案,13.AD,【解题思路】,变压器的输出电压与输入电压以及原、副线圈匝数之比都有关,因此需要用可拆卸的变压器研究,选项,AD,正确,;,测量交流电的电压表只能用交流电压表,所以选项,B,错误,;,根据原、副线圈匝数之比等于输入、输出电压之比可知,原线圈接,0,、,8,副线圈接,0,、,4,那么副线圈的电压小于原线圈的电压,所以,C,错误,.,14.2017,年,4,月浙江,21,节选,难度,为完成,“,探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系,”,的实验,必须要选用的是,(,多选,).,A.,有闭合铁芯的原副线圈,B.,无铁芯的原副线圈,C.,交流电源,D.,直流电源,E.,多用电表,(,交流电压挡,),F.,多用电表,(,交流电流挡,),用匝数,n,a,=60,和,n,b,=120,的变压器,实验测量数据如下表,根据测量数据可判断连接电源的线圈是,(,选填,n,a,或,n,b,).,题,组,4,实验,:,探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系,U,a,/V,1.80,2.80,3.80,4.90,U,b,/V,4.00,6.01,8.02,9.98,题,组,4,实验,:,探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系,答案,14.,【参考答案】,ACE,n,b,【解题思路】,变压器的原理是互感现象,原线圈磁场的变化引起副线圈感应电流的变化,如果原线圈接的是直流电源,则副线圈中不会有感应电流产生,;,题为探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系,需要测量电压,所以需要一个测电压的仪器,.,所以需要的器材有,A,有闭合铁芯的原副线圈,C,交流电源,E,多用电表交流电压挡,.,根据题意,电压比与匝数比不相等,可知该变压器为非理想变压器,考虑到漏磁、铁芯发热、导线发热等因素,判断出,U,b,为原线圈上电压大小,则,n,b,接的是电源,.,真题分层2 中档题组,1. 2014,山东,17,6,分,难度,(,多选,),如图,将额定电压为,60 V,的用电器,通过一理想变压器接在正弦交变电源上,.,闭合开关,S,后,用电器正常工作,交流电压表和交流电流表,(,均为理想电表,),的示数分别为,220 V,和,2.2 A.,以下判断正确的是,(,),A.,变压器输入功率为,484 W,B.,通过原线圈的电流的有效值为,0.6 A,C.,通过副线圈的电流的最大值为,2.2 A,D.,变压器原、副线圈匝数比,n,1,n,2,=113,答案,1.BD,【解题思路】,将额定电压为,60 V,的用电器接在理想变压器的输出端,在闭合开关后,用电器正常工作,已知交流电压表和交流电流表,(,均为理想电表,),读数分别为,220 V,和,2.2 A,根据功率公式可以求出用电器消耗的功率,为,132,W,因此,A,选项不正确,;,再根据变压器变压公式和变流公式可知,和,联立可求得通过原线圈的电流的有效值为,0.6 A,所以选项,B,正确,;,由于电流表显示的是有效值,因此通过副线圈电流的最大值为,2.2,A,故选项,C,错误,;,根据变压器的变压公式可知,变压器原、副线圈的匝数比为,n,1,n,2,=113,所以,D,选项正确,.,2. 2015,广东,15,4,分,难度,如图为气流加热装置的示意图,使用电阻丝加热导气管,.,视变压器为理想变压器,原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变,.,调节触头,P,使输出电压有效值由,220 V,降至,110 V,调节,前后,(,),A.,副线圈中的电流比为,12,B.,副线圈输出功率比为,21,C.,副线圈的接入匝数比为,21,D.,原线圈输入功率比为,12,答案,2.C,【解题思路】,设原线圈输入电压为,U,1,原线圈的匝数为,n,1,副线圈输出电压为,U,2,副线圈的匝数为,n,2,则,当副线圈的输出电压降为原来的一半时,副线圈的匝数减为原来的,C,项正确,;,由,I,2,=,可知,副线圈的电流减为原来的一半,A,项错误,;,由,P,=,可知,副线圈输出的功率减为原来的,原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率,因此原线圈的输入功率也减为原来的,B,、,D,项错误,.,3. 2020,全国,20,6,分,难度,(,多选,),在图,(a),所示的交流电路中,电源电压的有效值为,220 V,理想变压器原、副线圈的匝数比为,101,R,1,、,R,2,、,R,3,均为固定电阻,R,2,=10 ,R,3,=20 ,各电表均为理想电表,.,已知电阻,R,2,中电流,i,2,随时间,t,变化的正弦曲线如图,(b),所示,.,下列说法正确的是,(,),A.,所用交流电的频率为,50 Hz,B.,电压表的示数为,100 V,C.,电流表的示数为,1.0 A,D.,变压器传输的电功率为,15.0 W,答案,【规律总结】,关于理想变压器的几点,:,(1),变压器不能改变直流电压,.,(2),变压器只能改变交变电流的电压和电流,不能改变交变电流的频率,.,(3),理想变压器本身不消耗能量,.,(4),理想变压器基本关系中的,U,1,、,U,2,、,I,1,、,I,2,均为有效值,.,3.AD,【解题思路】,由变压器不会使交流电的周期改变和图,(b),可知所用交流电的周期为,210,-2,s,可求得所用交流电的频率为,50 Hz,选项,A,正确,;,由图,(b),可知通过,R,2,的电流的有效值为,1 A,由串并联特点可知通过,R,3,的电流,(,即通过电流表的电流,),为,0.5 A,故副线圈的电流为,I,2,=1.5 A,由欧姆定律可得副线圈两端的电压,U,2,=110 V=10 V,由变压器原、副线圈两端电压比与原、副线圈匝数比的关系可得,原线圈两端的电压,U,1,=,n,1,=100 V,再根据原线圈电路的串联关系可得,R,1,两端的电压为,U,V,=220 V-100 V=120 V,选项,B,、,C,均错误,;,根据变压器原理可得变压器传输的电功率为,P,=,U,2,I,2,=101.5 W=15.0 W,选项,D,正确,.,4. 2019,海南,8,5,分,难度,(,多选,),如图,一理想变压器输入端接交流恒压源,输出端电路由,R,1,、,R,2,和,R,3,三个电阻构成,.,将该变压器原、副线圈的匝数比由,51,改为,101,后,(,),A.,流经,R,1,的电流减小到原来的,B.,R,2,两端的电压增加到原来的,2,倍,C.,R,3,两端的电压减小到原来的,D.,电阻上总的热功率减小到原来的,4.CD,【解题思路】,变压器原、副线圈的匝数比由,51,改为,101,则副线圈的输出电压减小为原来的,根据欧姆定律可知,流经,R,1,的电流减小到原来的,故,A,错误,;,根据串并联电路规律可知,R,2,两端的电压减小到原来的,故,B,错误,;,同理,R,3,两端的电压减小到原来的,故,C,正确,;,副线圈总电阻不变,电压减小为原来的,根据,P,=,可知总功率减小到原来的,故,D,正确,.,答案,5. 2018,天津,4,6,分,难度,教学用发电机能够产生正弦式交变电流,.,利用该发电机,(,内阻可忽略,),通过理想变压器向定值电阻,R,供电,电路如图所示,理想交流电流表,A,、理想交流电压表,V,的读数分别为,I,、,U,R,消耗的功率为,P,.,若发电机线圈的转速变为原来的,则,(,),A.,R,消耗的功率变为,P,B.,电压表,V,的读数变为,U,C.,电流表,A,的读数变为,2,I,D.,通过,R,的交变电流频率不变,答案,5.B,【解题思路】,交流发电机产生的感应电动势最大值,E,m,=,NBS,且有,=2,n,所以当发电机线圈转速减半后,感应电动势最大值减半,有效值减半,又理想变压器原、副线圈电压有效值之比等于原、副线圈匝数比,故电压表示数减为原来的一半,B,项正确,;,由电功率,P,=,可知,变压器输出功率即,R,消耗的功率变为原来的,A,项错误,;,由,P,=,UI,可知,原线圈中电流减为原来的一半,C,项错误,;,交流电的频率与发电机线圈转动角速度成正比,故,D,项错误,.,6. 2015,海南,10,5,分,难度,(,多选,),如图,一理想变压器原、副线圈匝数之比为,41,原线圈与一可变电阻串联后,接入一正弦交流电源,;,副线圈电路中固定电阻的阻值为,R,0,负载电阻的阻值,R,=11,R,0,是理想电压表,.,现将负载电阻的阻值减小为,R,=5,R,0,保持变压器输入电流不变,此时电压表的读数为,5.0 V,则,(,),A.,此时原线圈两端电压的最大值约为,34 V,B.,此时原线圈两端电压的最大值约为,24 V,C.,原线圈两端原来的电压有效值约为,68 V,D.,原线圈两端原来的电压有效值约为,48 V,答案,6.AD,【解题思路】,当负载电阻减小为,5,R,0,时,由串联分压规律可知,R,0,两端电压为,1 V,副线圈两端电压为,6 V,由理想变压器变压规律可知,即,U,1,=24 V,由正弦交变电流有效值与最大值关系可知,原线圈两端电压的最大值,U,1m,=,U,1,34 V,A,项正确,B,项错,;,因为变化过程中变压器的输入电流不变,所以副线圈中变化前后电流也不变,由欧姆定律可知,变化前后电压比,U,2,U,2,=6,R,0,12,R,0,即,U,2,=12 V,由变压规律,U,1,=48 V,C,项错,D,项正确,.,7. 2020,年,7,月浙江,11,3,分,难度,如图所示,某小型水电站发电机的输出功率,P,=100 kW,发电机的电压,U,1,=250 V,经变压器升压后向远处输电,输电线总电阻,R,线,=8 ,在用户端用降压变压器把电压降为,U,4,=220 V.,已知输电线上损失的功率,P,线,=5 kW,假设两个变压器均是理想变压器,下列说法正确的是,(,),A.,发电机输出的电流,I,1,=40 A,B.,输电线上的电流,I,线,=625 A,C.,降压变压器的匝数比,n,3,n,4,=19011,D.,用户得到的电流,I,4,=455 A,答案,7.C,【解题思路】发电机输出的电流,I,1,=,A=400 A,选项,A,错误,.,输电线上的电流,I,线,=,A=25 A,选项,B,错误,.,升压变压器的副线圈输出电压,U,2,=,V=410,3,V,输电线损耗电压,U,=,I,线,R,=258 V=200 V,降压变压器的原线圈电压,U,3,=,U,2,-,U,=3 800 V,故降压变压器的匝数比,选项,C,正确,.,降压变压器的副线圈的输出功率,P,4,=,P,3,=,P,-,P,线,=95 kW,故用户得到的电流,I,4,=,A431.8 A,选项,D,错误,.,答案,【方法技巧】,解决,远距离输电,问题的,一般思路,1.,电路分析,:,远距离输电线路由升压变压器、输电线、降压变压器和负载四部分组成,.,2.,电压关系,:,升压变压器输入电压,U,1,是不变的,根据,可以确定升压变压器的输出电压,U,2,输电线上有一定的电压损失,U,=,I,2,R,.,降压变压器输入端电压,U,3,=,U,2,-,U,降压变压器输出电压,U,4,由,确定,.,3.,功率关系,:,升压变压器输入功率为,P,1,输电线上损失的功率为,P,=,R,降压变压器输出功率为,P,4,则,P,1,=,P,4,+,P,=,P,4,+,R,.,4.,电流关系,:,用户电路的电流由,I,4,=,确定,降压变压器的输入电流由,确定,升压变压器的输出电流,I,2,=,I,3,升压变压器的输入电流由,确定,.,专项变压器问题,1. 2016,全国,16,6,分,难度,一含有理想变压器的电路如图所示,图中电阻,R,1,、,R,2,和,R,3,的阻值分别为,3 ,、,1 ,和,4 ,为理想交流电流表,U,为正弦交流电压源,输出电压的有效值恒定,.,当开关,S,断开时,电流表的示数为,I,;,当,S,闭合时,电流表的示数为,4,I,.,该变压器原、副线圈匝数比值为,(,),A.2,B.3,C.4,D.5,题,组,1,电路的动态分析,答案,1.B,【解题思路】,设理想变压器原、副线圈匝数比值为,k,根据题述,当开关,S,断开时,电流表示数为,I,则由闭合电路欧姆定律得,U,=,IR,1,+,U,1,.,由变压公式,U,1,/U,2,=,k,及功率关系,U,1,I,=,U,2,I,2,可得,I,2,/I,=,k,即副线圈输出电流为,I,2,=,kI,U,2,=,I,2,(,R,2,+,R,3,)=,kI,(,R,2,+,R,3,).,当开关,S,闭合时,电流表示数为,4,I,则有,U,=4,IR,1,+,U,1,.,由变压器公式,U,1,/U,2,=,k,及功率关系,U,1,4,I,=,U,2,I,2,可得,I,2,/,(4,I,)=,k,即副线圈输出电流为,I,2,=4,kI,U,2,=,I,2,R,2,=4,kIR,2,;,联立解得,k,=3,选项,B,正确,.,【易错分析】,此题的易错点主要有两处,:,一是把正弦交流电压源看作直接接在变压器原线圈上,;,二是不能正确运用理想变压器相关公式及原、副线圈功率关系列出相关方程,.,2. 2021,湖南,6,4,分,难度,如图,理想变压器原、副线圈匝数比为,n,1,n,2,输入端,C,、,D,接入电压有效值恒定的交变电源,灯泡,L,1,、,L,2,的阻值始终与定值电阻,R,0,的阻值相同,.,在滑动变阻器,R,的滑片从,a,端滑动到,b,端的过程中,两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内,下列说法正确的是,(,),A.L,1,先变暗后变亮,L,2,一直变亮,B.L,1,先变亮后变暗,L,2,一直变亮,C.L,1,先变暗后变亮,L,2,先变亮后变暗,D.L,1,先变亮后变暗,L,2,先变亮后变暗,题,组,1,电路的动态分析,题,组,1,电路的动态分析,答案,2.A,【解题思路】,滑动变阻器的滑片从,a,端滑动到,b,端的过程中,根据并联电路的知识可知,副线圈所连电路两个支路的电阻相等时并联电路的电阻最大,即副线圈回路中的总电阻先增大后减小,即副线圈回路中的总电流先减小后增大,由,n,1,I,1,=,n,2,I,2,可得,原线圈回路中的电流先减小后增大,灯,L,1,先变暗后变亮,L,1,的分压先减小后增大,对应原线圈两端的电压先增大后减小,副线圈电压先增大后减小,L,2,所在支路电阻逐渐减小,故副线圈电压增大过程中,L,2,中电流逐渐增大,L,2,灯变亮,副线圈电压减小过程,对应,L,1,的电流增大,则副线圈总电流增大,又,R,0,所在支路电阻逐渐增大,则,R,0,支路电流逐渐减小,则,L,2,中电流仍逐渐增大,L,2,灯变亮,. A,正确,BCD,错误,.,题,组,1,电路的动态分析,答案,【思维导图】,3. 2015,天津,6,6,分,难度,(,多选,),如图所示,理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表,副线圈匝数可以通过滑动触头,Q,来调节,在副线圈两端连接了定值电阻,R,0,和滑动变阻器,R,P,为滑动变阻器的滑动触头,.,在原线圈上加一电压为,U,的正弦交流电,则,(,),A.,保持,Q,的位置不动,将,P,向上滑动时,电流表读数变大,B.,保持,Q,的位置不动,将,P,向上滑动时,电流表读数变小,C.,保持,P,的位置不动,将,Q,向上滑动时,电流表读数变大,D.,保持,P,的位置不动,将,Q,向上滑动时,电流表读数变小,题,组,1,电路的动态分析,答案,3.BC,【解题思路】,保持,Q,的位置不动,则副线圈的输出电压不变,当,P,向上滑动时,副线圈电路中的总电阻变大,副线圈中的电流减小,根据变流比公式可知,原线圈中的电流减小,因此电流表的读数变小,A,项错误,B,项正确,;,保持,P,的位置不动,副线圈电路中的总电阻不变,当,Q,向上移时,副线圈的匝数增多,由变压比公式可知,副线圈的输出电压增大,副线圈中的电流增大,由变流比公式可知,原线圈中的电流增大,电流表读数变大,C,项正确,D,项错误,.,题,组,1,电路的动态分析,【规律总结】,含理想变压器电路的动态分析,(1),匝数比不变的情况,(,如图,1,所示,),U,1,不变,根据,输入电压,U,1,决定输出电压,U,2,不论负载电阻,R,如何变化,U,2,也不变,;,当负载电阻发生变化时,I,2,变化,输出电流,I,2,决定输入电流,I,1,故,I,1,发生变化,;,I,2,变化引起,P,2,变化,由,P,1,=,P,2,知,P,1,发生变化,.,(,2),负载电阻不变的情况,(,如图,2,所示,),U,1,不变,发生变化,U,2,变化,;,R,不变,U,2,变化,I,2,发生变化,;,根据,P,2,=,和,P,1,=,P,2,可以判断,P,2,变化时,P,1,发生变化,U,1,不变时,I,1,发生变化,.,4. 2013,江苏,8,4,分,难度,(,多选,),如图所示,理想变压器原线圈接有交流电源,当副线圈上的滑片,P,处于图示位置时,灯泡,L,能发光,.,要使灯泡变亮,可以采取的方法有,(,),A.,向下滑动,P,B.,增大交流电源的电压,C.,增大交流电源的频率,D.,减小电容器,C,的电容,题,组,2,含容电路的分析,答案,4.BC,【解题思路】,向下滑动,P,时,副线圈的匝数变少,由变压比公式可知,副线圈两端的电压变小,灯泡变暗,A,项错误,;,增大交流电源的电压,由变压比公式可知,副线圈两端的电压增大,灯泡变亮,B,项正确,;,电压不变,增大交流电源
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