專題12交變電流1．（2021·山東卷）輸電能耗演示電路如圖所示。左側(cè)變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶3，輸入電壓為的正弦交流電。連接兩理想變壓器的導(dǎo)線總電阻為r，負(fù)載R的阻值為。開關(guān)S接1時(shí)，右側(cè)變壓器原、副線圈匝數(shù)比為2∶1，R上的功率為；接2時(shí)，匝數(shù)比為1∶2，R上的功率為P。以下判斷正確的是（）A． B．C． D．【答案】BD【解析】當(dāng)開關(guān)S接1時(shí)，左側(cè)變壓器次級(jí)電壓U2=3×7.5V=22.5V電阻R上的電壓，即右側(cè)變壓器的次級(jí)電壓電流則右側(cè)變壓器初級(jí)電壓電流則當(dāng)開關(guān)S接2時(shí)，設(shè)輸電電流為I，則右側(cè)變壓器的次級(jí)電流為0.5I；右側(cè)變壓兩邊電壓關(guān)系可知解得I=3A則R上的功率故選BD。2．（2021·河北卷）如圖，發(fā)電機(jī)的矩形線圈長為、寬為L，匝數(shù)為N，放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)分別為、和，兩個(gè)副線圈分別接有電阻和，當(dāng)發(fā)電機(jī)線圈以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，理想電流表讀數(shù)為I，不計(jì)線圈電阻，下列說法正確的是（）A．通過電阻的電流為 B．電阻兩端的電壓為C．與的比值為 D．發(fā)電機(jī)的功率為【答案】BC【解析】AB．由題知理想電流表讀數(shù)為I，則根據(jù)歐姆定律U1=IR1根據(jù)變壓器電壓與匝數(shù)的關(guān)系有，代入數(shù)據(jù)有U0=，U2=再由歐姆定律有U2=I2R2可計(jì)算出I2=綜上可知，A錯(cuò)誤、B正確；C．由于矩形線圈產(chǎn)生的交變電流直接輸入原線圈，則有Emax=NB2L2ω，U0==NBL2ω由選項(xiàng)AB知U0=則C正確；D．由于變壓器為理想變壓器則有P0=P1+P2=U1I+U2I2=I2R1+U2I2代入選項(xiàng)ABC公式有P0=由于矩形線圈產(chǎn)生的交變電流直接輸入原線圈，則發(fā)電機(jī)的功率為P0，D錯(cuò)誤。故選BC。3．（2021·浙江卷）發(fā)電機(jī)的示意圖如圖甲所示，邊長為L的正方形金屬框，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中以恒定角速度繞OO’軸轉(zhuǎn)動(dòng)，阻值為R的電阻兩端的電壓如圖乙所示。其它電阻不計(jì)，圖乙中的Um為已知量。則金屬框轉(zhuǎn)動(dòng)一周（）A．框內(nèi)電流方向不變 B．電動(dòng)勢的最大值為UmC．流過電阻的電荷 D．電阻產(chǎn)生的焦耳熱【答案】BD【解析】A．當(dāng)線框轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，框內(nèi)電流方向每經(jīng)過中性面一次都要變化一次，則選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．由圖乙可知，電動(dòng)勢的最大值為Um，選項(xiàng)B正確；C．線圈轉(zhuǎn)過半周，則流過電阻的電荷量為則金屬框轉(zhuǎn)過一周流過電阻的電荷量為D．因?yàn)閯t金屬框轉(zhuǎn)過一周電阻產(chǎn)生的焦耳熱選項(xiàng)D正確。故選BD。4．（2021·浙江卷）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和最大值相同，則實(shí)線所對應(yīng)的交流電的有效值U滿足（）A． B． C． D．【答案】D【解析】因虛線是正弦交流電的圖像，則該交流電的有效值為由圖可知，在任意時(shí)刻，實(shí)線所代表的交流電的瞬時(shí)值都不大于虛線表示的正弦交流電的瞬時(shí)值，則實(shí)線所代表的交流電的有效值小于虛線表示的正弦交流電的有效值，則故選D。5．（2021·廣東卷）某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)充電裝置，如圖所示，假設(shè)永磁鐵的往復(fù)運(yùn)動(dòng)在螺線管中產(chǎn)生近似正弦式交流電，周期為0.2s，電壓最大值為0.05V，理想變壓器原線圈接螺線管，副線圈接充電電路，原、副線圈匝數(shù)比為1∶60，下列說法正確的是（）A．交流電的頻率為10HzB．副線圈兩端電壓最大值為3VC．變壓器輸入電壓與永磁鐵磁場強(qiáng)弱無關(guān)D．充電電路的輸入功率大于變壓器的輸入功率【答案】B【解析】A．周期是T=0.2s，頻率是故A錯(cuò)誤；B．由理想變壓器原理可知解得，副線兩端的最大電壓為故B正確；C．根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，永磁鐵磁場強(qiáng)，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢越大，變壓器的輸入電壓會(huì)越大，故C錯(cuò)誤；D．由理想變壓器原理可知，充電電路的輸入功率等于變壓器的輸入功率，故D錯(cuò)誤。故選B。6．（2021·湖南卷）如圖，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為，輸入端、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的阻值相同。在滑動(dòng)變阻器的滑片從端滑動(dòng)到端的過程中，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【答案】A【解析】副線圈的總電阻為解得則滑動(dòng)變阻器R的滑片從a端滑到b端過程中，副線圈的總電阻選增大后減小，根據(jù)等效電阻關(guān)系有則等效電阻先增大后減小，由歐姆定律有，先減小后增大，先減小后增大，則先變暗后變亮，根據(jù)，由于先減小后增大，則副線圈的電壓先增大后減小，通過L2的電流為則滑動(dòng)變阻器R的滑片從a端滑到b端過程中，逐漸減小，副線圈的電壓增大過程中增大；在副線圈的電壓減小過程中，通過R0的電流為逐漸增大，則越來越小，則則先變暗后變亮，一直變亮；故選A。1．（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，分別用和表示甲和乙兩電流的有效值，則（）A． B．C． D．【答案】D【解析】對圖甲的交流電分析，可知一個(gè)周期內(nèi)交流電的電流方向變化，而電流的大小不變，故圖甲的電流有效值為；對圖乙的交流電分析可知，其為正弦式交流電，故其有效值為，故，故選D。2．（2020·北京卷）如圖所示，理想變壓器原線圈接在的交流電源上，副線圈接三個(gè)阻值相同的電阻R，不計(jì)電表內(nèi)電阻影響。閉合開關(guān)S后（）A．電流表的示數(shù)減小B．電壓表的示數(shù)減小C．電壓表的示數(shù)不變D．電流表的示數(shù)不變【答案】A【解析】開關(guān)S閉合時(shí)，副線圈總的電阻減小，由于變壓器的匝數(shù)比和輸入的電壓都不變，所以輸出的電壓也不變，即V1示數(shù)不變，但因副線圈的總電阻減小，則副線圈的總電流增大，則原線圈的電流增大，故A1的示數(shù)變大；由于副線圈的電流增大，故串聯(lián)在副線圈的電阻R兩端的電壓增大，而副線圈的總電壓不變，所以副線圈并聯(lián)部分的電壓減小，即的示數(shù)減小，故電流表的示數(shù)減小，故A正確，BCD錯(cuò)誤。故選A。3．（2020·江蘇卷）電流互感器是一種測量電路中電流的變壓器，工作原理如圖所示。其原線圈匝數(shù)較少，串聯(lián)在電路中，副線圈匝數(shù)較多，兩端接在電流表上。則電流互感器（）A．是一種降壓變壓器B．能測量直流電路的電流C．原、副線圈電流的頻率不同D．副線圈的電流小于原線圈的電流【答案】D【解析】A．原線圈匝數(shù)較少，電流互感器是一種降電流的變壓器，A選項(xiàng)錯(cuò)誤。B．電流互感器的工作原理是電磁感應(yīng)中的互感現(xiàn)象，只可以測量交變電流，B選項(xiàng)錯(cuò)誤。C．電流互感器不會(huì)改變電流的頻率，只改變電流，故原、副線圈電流的頻率相同。C選項(xiàng)錯(cuò)誤。D．原線圈匝數(shù)較少，電流互感器是一種降電流的變壓器，副線圈的電流小于原線圈的電流。D正確。故選D。4．（2020·山東卷）圖甲中的理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1：n2=22：3，輸入端a、b所接電壓u隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示。燈泡L的電阻恒為15Ω，額定電壓為24V。定值電阻R1=10Ω、R2=5Ω，滑動(dòng)變阻器R的最大阻值為10Ω。為使燈泡正常工作，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻應(yīng)調(diào)節(jié)為（）A．1Ω B．5Ω C．6Ω D．8Ω【答案】A【解析】輸電電壓的有效值為（即原線圈電壓的有效值）根據(jù)理想變壓器電壓規(guī)律可知副線圈電壓有效值為燈泡正常工作，根據(jù)歐姆定律可知分壓為，則通過燈泡的電流，即副線圈部分的干路電流為根據(jù)串聯(lián)分壓規(guī)律可知，和、構(gòu)成的并聯(lián)電路部分的分壓為通過的電流為通過、的電流為、的分壓為解得滑動(dòng)變阻器的阻值為A正確，BCD錯(cuò)誤。故選A。5．（2020·浙江卷）如圖所示，某小型水電站發(fā)電機(jī)的輸出功率，發(fā)電機(jī)的電壓，經(jīng)變壓器升壓后向遠(yuǎn)處輸電，輸電線總電阻，在用戶端用降壓變壓器把電壓降為。已知輸電線上損失的功率，假設(shè)兩個(gè)變壓器均是理想變壓器，下列說法正確的是（）A．發(fā)電機(jī)輸出的電流B．輸電線上的電流C．降壓變壓器的匝數(shù)比D．用戶得到的電流【答案】C【解析】A．根據(jù)電功率公式發(fā)電機(jī)輸出電流A錯(cuò)誤；B．輸電線上損失功率，由可得故B錯(cuò)誤；C．降壓變壓器原副線圈得到的功率為P4=P-P線=95kW根據(jù)理想變壓器電流與線圈匝數(shù)成反比關(guān)系，可得C正確；D．用戶得到的功率為，用戶得到的電流D錯(cuò)誤。故選C。6．（2020·浙江卷）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，電壓表讀數(shù)為U，乙圖中變壓器原副線圈的匝數(shù)比為，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．， B．， C．， D．，【答案】B【解析】根據(jù)理想變壓器的電壓和電流規(guī)律：解得甲圖中高壓線電壓為乙圖中高壓線電流為故B正確，ACD錯(cuò)誤。故選B。7．（2020·全國卷）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=10，R3=20，各電表均為理想電表。已知電阻R2中電流i2隨時(shí)間t變化的正弦曲線如圖（b）所示。下列說法正確的是（）A．所用交流電的頻率為50Hz B．電壓表的示數(shù)為100VC．電流表的示數(shù)為1.0A D．變壓器傳輸?shù)碾姽β蕿?5.0W【答案】AD【解析】A．交流電的頻率為A正確；B．通過電流的有效值為兩端即副線圈兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律可知根據(jù)理想變壓器的電壓規(guī)律可知原線圈的電壓電阻兩端分壓即為電壓表示數(shù)，即B錯(cuò)誤；C．電流表的示數(shù)為C錯(cuò)誤；D．副線圈中流過的總電流為變壓器原副線圈傳輸?shù)墓β蕿镈正確。故選AD。8．（2020·全國卷）特高壓輸電可使輸送中的電能損耗和電壓損失大幅降低。我國已成功掌握并實(shí)際應(yīng)用了特高壓輸電技術(shù)。假設(shè)從A處采用550kV的超高壓向B處輸電，輸電線上損耗的電功率為?P，到達(dá)B處時(shí)電壓下降了?U。在保持A處輸送的電功率和輸電線電阻都不變的條件下，改用1100kV特高壓輸電，輸電線上損耗的電功率變?yōu)?P′，到達(dá)B處時(shí)電壓下降了?U′。不考慮其他因素的影響，則（）A．?P′=?P B．?P′=?P C．?U′=?U D．?U′=?U【答案】AD【解析】輸電線上損失的功率ΔP＝()2·r損失的電壓ΔU＝·r當(dāng)輸送電壓變?yōu)樵瓉淼?倍，損失的功率變?yōu)樵瓉淼?，即ΔP′＝ΔP損失的電壓變?yōu)樵瓉淼模处′＝ΔU故選AD。9．（2020·浙江卷）如圖甲所示，在水平面內(nèi)，固定放置著間距為l的兩平行金屬直導(dǎo)軌，其間連接有阻值為R的電阻，電阻兩端連接示波器（內(nèi)阻可視為無窮大），可動(dòng)態(tài)顯示電阻R兩端的電壓。兩導(dǎo)軌間存在大小為B、方向垂直導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場。時(shí)一質(zhì)量為m、長為l的導(dǎo)體棒在外力F作用下從。位置開始做簡諧運(yùn)動(dòng)，觀察到示波器顯示的電壓隨時(shí)間變化的波形是如圖乙所示的正弦曲線。取，則簡諧運(yùn)動(dòng)的平衡位置在坐標(biāo)原點(diǎn)O。不計(jì)摩擦阻力和其它電阻，導(dǎo)體棒始終垂直導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)。（提示：可以用圖象下的“面積”代表力F所做的功）（1）求導(dǎo)體棒所受到的安培力隨時(shí)間t的變化規(guī)律；（2）求在0至0.25T時(shí)間內(nèi)外力F的沖量；（3）若時(shí)外力，求外力與安培力大小相等時(shí)棒的位置坐標(biāo)和速度?！敬鸢浮?1)(2)(3)和；和【解析】（1）由顯示的波形可得安培力隨時(shí)間變化規(guī)律：（2）安培力的沖量：由動(dòng)量定理，有：解得：（3）棒做簡諧運(yùn)動(dòng)，有：當(dāng)時(shí)：當(dāng)時(shí)，設(shè)，根據(jù)動(dòng)能定理：解得：和；和1．（2019·海南卷）如圖，一理想變壓器輸入端接交流恒壓源，輸出端電路由、和三個(gè)電阻構(gòu)成。將該變壓器原、副線圈的匝數(shù)比由5：1改為10：1后（）A．流經(jīng)的電流減小到原來的B．兩端的電壓增加到原來的2倍C．兩端的電壓減小到原來的D．電阻上總的熱功率減小到原來的【答案】CD【解析】設(shè)變壓器初級(jí)電壓為U，則該變壓器原、副線圈的匝數(shù)比由5：1改為10：1后，根據(jù)可知，次級(jí)電壓由變?yōu)椋创渭?jí)電壓變?yōu)樵瓉淼?，可知R1兩端的電壓變?yōu)樵瓉淼?，則流經(jīng)R1的電流減小到原來的，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；R2兩端的電壓為，則兩端的電壓減小到原來的，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；同理R3兩端的電壓為，則兩端的電壓減小到原來的，選項(xiàng)C正確；因次級(jí)電壓變?yōu)樵瓉淼模鶕?jù)可知，次級(jí)電阻上總的熱功率減小到原來的，選項(xiàng)D正確.2．（2019·天津卷）單匝閉合矩形線框電阻為，在勻強(qiáng)磁場中繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過線框的磁通量與時(shí)間的關(guān)系圖像如圖所示．下列說法正確的是（）A．時(shí)刻線框平面與中性面垂直B．線框的感應(yīng)電動(dòng)勢有效值為C．線框轉(zhuǎn)一周外力所做的功為D．從到過程中線框的平均感應(yīng)電動(dòng)勢為【答案】BC【解析】由圖像可知時(shí)刻線圈的磁通量最大，因