第06講：交變電流【考點(diǎn)歸納】題型1：交變電流的產(chǎn)生題型2：交變電流描述量的計(jì)算題型3：交變電流有效值的計(jì)算題型4：交變電流平均值和電量的計(jì)算題型5：變壓器的有關(guān)計(jì)算題型6：變壓器的動(dòng)態(tài)分析題型7：變壓器的應(yīng)用題型8：遠(yuǎn)距離輸電的相關(guān)計(jì)算題型9：遠(yuǎn)距離輸電的分析問題題型10：交變電流的綜合問題【知識(shí)梳理】知識(shí)點(diǎn)1：正弦式交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律1．產(chǎn)生：在勻強(qiáng)磁場中線圈繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．2．兩個(gè)特殊位置的特點(diǎn)(1)線圈平面轉(zhuǎn)到中性面時(shí)，S⊥B，Φ最大，eq\f(ΔΦ,Δt)＝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，eq\f(ΔΦ,Δt)最大，e最大，i最大，電流方向不改變．3．一個(gè)周期內(nèi)線圈中電流的方向改變兩次．4．描述交變電流的物理量(1)最大值：Em＝NBSω，與轉(zhuǎn)軸位置無關(guān)，與線圈形狀無關(guān)(均選填“有關(guān)”或“無關(guān)”)．(2)周期和頻率①周期(T)：交變電流完成一次周期性變化所需的時(shí)間．單位是秒(s)，公式T＝eq\f(2π,ω).②頻率(f)：交變電流在單位時(shí)間內(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＝eq\f(1,f)或f＝eq\f(1,T).5．交變電流的變化規(guī)律(線圈從中性面開始計(jì)時(shí))函數(shù)表達(dá)式圖像磁通量Φ＝Φmcosωt＝Bscosωt電動(dòng)勢e＝Emsinωt＝NBSωsinωt知識(shí)點(diǎn)2：交變電流“四值”的理解和計(jì)算物理量物理含義重要關(guān)系適用情況及說明瞬時(shí)值交變電流某一時(shí)刻的值e＝Emsinωti＝Imsinωt計(jì)算線圈某時(shí)刻的受力情況峰值最大的瞬時(shí)值Em＝NBSωIm＝eq\f(Em,R＋r)討論電容器的擊穿電壓平均值交變電流圖像中圖線與時(shí)間軸所圍的面積與時(shí)間的比值eq\x\to(E)＝Neq\f(ΔΦ,Δt)eq\x\to(I)＝eq\f(\x\to(E),R＋r)計(jì)算通過導(dǎo)線橫截面的電荷量有效值跟交變電流的熱效應(yīng)等效的恒定電流的值E＝eq\f(Em,\r(2))U＝eq\f(Um,\r(2))I＝eq\f(Im,\r(2))適用于正(余)弦式交變電流(1)交流電流表、交流電壓表的示數(shù)(2)電氣設(shè)備“銘牌”上所標(biāo)的值(如額定電壓、額定電流等)(3)計(jì)算與電流的熱效應(yīng)有關(guān)的量(如電功、電功率、電熱、保險(xiǎn)絲的熔斷電流等)(4)沒有特別加以說明的知識(shí)點(diǎn)3：理想變壓器的原理及應(yīng)用1．構(gòu)造和原理(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．(2)原理：電磁感應(yīng)的互感現(xiàn)象．2．基本關(guān)系式(1)功率關(guān)系：P入＝P出． (2)電壓關(guān)系：eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2).(3)電流關(guān)系：只有一個(gè)副線圈時(shí)eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1). (4)頻率關(guān)系：f出＝f入．3．理想變壓器的制約關(guān)系電壓原線圈電壓U1和匝數(shù)比決定副線圈電壓U2，U2＝eq\f(n2,n1)U1功率副線圈的輸出功率P出決定原線圈的輸入功率P入，P入＝P出電流副線圈電流I2和匝數(shù)比決定原線圈電流I1，I1＝eq\f(n2,n1)I24.含有多個(gè)副線圈的變壓器計(jì)算具有兩個(gè)或兩個(gè)以上副線圈的變壓器問題時(shí)，需注意三個(gè)關(guān)系：電壓關(guān)系：eq\f(U1,n1)＝eq\f(U2,n2)＝eq\f(U3,n3)＝…＝eq\f(Un,nn)功率關(guān)系：P1＝P2＋P3＋P4＋…＋Pn電流關(guān)系：n1I1＝n2I2＋n3I3＋n4I4＋…＋nnIn知識(shí)點(diǎn)4理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析1．匝數(shù)比不變的分析思路(1)U1不變，根據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，輸入電壓U1決定輸出電壓U2，不論負(fù)載電阻R如何變化，U2不變．(2)當(dāng)負(fù)載電阻發(fā)生變化時(shí)，I2變化，輸出電流I2決定輸入電流I1，故I1發(fā)生變化．(3)I2變化引起P2變化，而P1＝P2，故P1發(fā)生變化．2．負(fù)載電阻不變的分析思路(1)U1不變，eq\f(n1,n2)發(fā)生變化時(shí)，U2變化．(2)R不變，U2變化時(shí)，I2發(fā)生變化．(3)根據(jù)P2＝eq\f(U22,R)，P2發(fā)生變化，再根據(jù)P1＝P2，故P1變化，P1＝U1I1，U1不變，故I1發(fā)生變化．知識(shí)點(diǎn)5遠(yuǎn)距離輸電1．理清輸電電路圖的三個(gè)回路(1)在電源回路中，P發(fā)電機(jī)＝U1I1＝P1.(2)在輸送回路中，I2＝I線＝I3，U2＝ΔU＋U3，ΔU＝I2R線，ΔP＝I22R線．(3)在用戶回路中，P4＝U4I4＝P用戶．2．抓住兩組關(guān)聯(lián)式(1)理想的升壓變壓器聯(lián)系著電源回路和輸送回路，由理想變壓器原理可得：eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，P1＝P2.(2)理想的降壓變壓器聯(lián)系著輸送回路和用戶回路，由理想變壓器原理可得：eq\f(U3,U4)＝eq\f(n3,n4)，eq\f(I3,I4)＝eq\f(n4,n3)，P3＝P4.3．掌握一個(gè)守恒觀念:功率關(guān)系：P2＝ΔP＋P3，其中ΔP＝ΔU·I線＝I線2R線＝eq\f(ΔU2,R線).【題型過關(guān)】題型1：交變電流的產(chǎn)生【答案】AB．根據(jù)圖乙可知該交流電的周期則一個(gè)周期內(nèi)交流電方向變化2次，則該交流電方向每秒變化次數(shù)為次，故B錯(cuò)誤；C．該交流電的電動(dòng)勢最大值其中解得電動(dòng)勢的最大值該交流電電動(dòng)勢的有效值電壓表的示數(shù)故C錯(cuò)誤；D．電阻的電功率故D錯(cuò)誤。故選A。【答案】DC．交流電電動(dòng)勢的有效值根據(jù)串聯(lián)電路分壓原理可知電阻R兩端電壓故C錯(cuò)誤；D．電阻R在內(nèi)產(chǎn)生的熱量故D正確。故選D。B．變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1∶4C．可變電阻越大，則消耗的功率越大D．圖甲中導(dǎo)線框ABCD所處位置的磁通量變化率最大【答案】D【詳解】A．電阻R1上的電壓有效值為則變壓器原線圈電壓最大值因可知變壓器原線圈的輸入電壓的表達(dá)式為選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．次級電流則燈泡電阻變壓器等效電阻將R等看做電源的內(nèi)阻，R1看做外電路，則當(dāng)R1=R等時(shí)R1功率最大，則可變電阻越大，則消耗的功率不一定越大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．圖甲中導(dǎo)線框ABCD所處位置感應(yīng)電動(dòng)勢最大，則磁通量變化率最大，選項(xiàng)D正確。故選D。題型2：交變電流描述量的計(jì)算4．（2425高二上·廣東深圳·期末）2008年南方發(fā)生了大面積冰災(zāi)，許多電線塔被壓垮倒塌，電力供應(yīng)受嚴(yán)重影響，許多企業(yè)自備了小型發(fā)電機(jī)保障用電。如圖甲為一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)及供電示意圖，內(nèi)阻為的線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)電機(jī)輸出的電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙。電壓表和電流表均為理想電表。則（）【答案】C故選C。5．（2425高二上·河北保定·期末）圖甲為按壓式發(fā)電手電筒。以一定的頻率不斷按壓手柄時(shí)，其內(nèi)置發(fā)電機(jī)會(huì)產(chǎn)生交變電流，電動(dòng)勢大小隨時(shí)間變化情況如圖乙所示。已知有3只白熾燈泡并聯(lián)接到發(fā)電機(jī)上，每只燈泡的額定電壓均為6V、阻值均為，發(fā)電機(jī)內(nèi)部電阻可忽略。若燈泡恰好正常發(fā)光，則該發(fā)電機(jī)（）C．輸出電流的有效值為 D．時(shí)穿過發(fā)電機(jī)內(nèi)部線圈的磁通量為0【答案】B故A錯(cuò)誤；B．3只白熾燈泡并聯(lián)接到發(fā)電機(jī)上且正常發(fā)光，輸出電壓有效值為U=6V，即輸出電壓的最大值為故B正確；C．輸出電流的有效值為故C錯(cuò)誤；D．時(shí)電動(dòng)勢最小為0，穿過發(fā)電機(jī)內(nèi)部線圈的磁通量最大，故D錯(cuò)誤。故選B。6．（2324高二下·黑龍江伊春·期末）如圖甲所示，在勻強(qiáng)磁場中，一矩形金屬線框繞與磁場垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，金屬線框產(chǎn)生的電動(dòng)勢與時(shí)間的關(guān)系圖像如圖乙所示，下列說法正確的是（）【答案】DC．線框中交變電流的周期為頻率為故C錯(cuò)誤；D．金屬線框產(chǎn)生的電動(dòng)勢最大值為由解得故D正確。故選D。題型3：交變電流有效值的計(jì)算7．（2425高二上·遼寧葫蘆島·期末）如圖所示是某一交變電流的圖像，曲線部分為正弦函數(shù)的一部分，則該交變電流的有效值為（）【答案】A故選A?！敬鸢浮緿【詳解】根據(jù)交流電的有效值的定義可知解得【答案】B【詳解】根據(jù)電流的熱效應(yīng)，可得解得由丙圖可知?jiǎng)t兩線圈中電流的有效值之比故選B。題型4：交變電流平均值和電量的計(jì)算10．（2324高二下·黑龍江哈爾濱·期末）如圖甲所示為交流發(fā)電機(jī)的示意圖。一矩形線圈在兩磁極間的勻強(qiáng)磁場中繞軸逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈匝數(shù)n=30，線圈電阻r=2Ω，穿過線圈的磁通量隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示，定值電阻R＝8Ω，其余電阻不計(jì)。下列說法正確的是（）A．t=0時(shí)，線圈位于中性面B．當(dāng)BC邊與磁場方向的夾角為30°時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值e=15πVC．該交流電電流的有效值3πAD．在0~0.1s內(nèi)，通過電阻R的電荷量為0.6C【答案】D【詳解】A．線圈位于中性面時(shí)穿過線圈的磁通量最大，t=0時(shí)，穿過線圈的磁通量為零，故A錯(cuò)誤；B．由圖可知?jiǎng)t圖示位置BC邊與磁場方向平行，感應(yīng)電動(dòng)勢最大當(dāng)BC邊與磁場方向的夾角為30°時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值故B錯(cuò)誤；C．該交流電電動(dòng)勢的有效值該交流電電流的有效值故C錯(cuò)誤；D．在0~0.1s內(nèi)，通過電阻R的電荷量為又可得故D正確。故選D。11．（2324高二下·吉林·期末）如圖所示，電阻為r的單匝金屬直角線框abcd放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中，a、d兩點(diǎn)連線與磁場垂直，ab、cd長均為l，bc長為2l，定值電阻阻值為R。線框繞ad連線以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從圖示位置開始計(jì)時(shí)，則（）A．線框每轉(zhuǎn)一圈，回路電流方向改變一次【答案】D【詳解】A．線圈產(chǎn)生的是正弦交流電，正弦交流電在一個(gè)周期內(nèi)方向改變2次。故A錯(cuò)誤；BC．回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢有效值為故B正確；C錯(cuò)誤；D．周期通過的電荷量為故D正確。故選D。B．電路中交流電壓表的示數(shù)為90V【答案】BB．電動(dòng)勢的最大值為則電動(dòng)勢的有效值為由閉合電路歐姆定律，可得電路中交流電壓表的示數(shù)故B錯(cuò)誤；C．從圖示位置開始計(jì)時(shí)，通過矩形線圈的磁通量隨時(shí)間t變化的關(guān)系式為故C正確；D．線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過的過程中，通過電阻R的電荷量為故D正確。本題選錯(cuò)誤的，故選B。題型5：變壓器的有關(guān)計(jì)算A．電壓表示數(shù)為20VB．流過燈泡的電流為40AC．排氣扇電動(dòng)機(jī)的熱功率為9WD．整個(gè)電路消耗的功率為43W【答案】C故原線圈兩端的電壓為則由變壓比公式可得副線圈兩端電壓即電壓表示數(shù)為故AB錯(cuò)誤；則通過排氣扇的電流為故排氣扇電動(dòng)機(jī)的熱功率為故C正確；D．整個(gè)電路的總功率為故D錯(cuò)誤。故選C。A．電流表的示數(shù)為1A B．副線圈內(nèi)交流電的頻率為25HzC．t=0.01s時(shí)，電壓表的示數(shù)為0 D．變壓器原線圈的功率為55W【答案】D【詳解】A．原線圈兩端的電壓有效值為根據(jù)理想變壓器原副線圈電壓與線圈匝數(shù)的關(guān)系解得副線圈中的電流為根據(jù)理想變壓器原副線圈電流與線圈匝數(shù)的關(guān)系解得電流表的示數(shù)為故A錯(cuò)誤；B．原線圈內(nèi)交流電的頻率為C．電壓表的示數(shù)為電阻兩端電壓的有效值，為故C錯(cuò)誤；D．變壓器原線圈的功率為故D正確。故選D。C．電阻消耗功率為20W D．變壓器傳輸?shù)碾姽β蕿?0W【答案】A【詳解】A．由圖（b）可知，電阻中的電流的有效值為由于且和并聯(lián)，則變壓器副線圈的輸出電流為變壓器副線圈的輸出為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電壓表的示數(shù)為電阻的阻值為電阻消耗功率為變壓器傳輸?shù)碾姽β蕿楣蔬xA。題型6：變壓器的動(dòng)態(tài)分析A．滑片P向下，理想電流表A的示數(shù)減小B．滑片P向下，理想電壓表V的示數(shù)增大C．滑片P向上，的電壓值減小D．當(dāng)P處于中點(diǎn)時(shí)，R和消耗的功率最大【答案】D【詳解】AB．滑片P向下，則滑動(dòng)變阻器接入電路阻值變小，將變壓器與副線圈負(fù)載看成一個(gè)等效電阻，有可知等效電阻變小，原線圈電流增大，即理想電流表A的示數(shù)增大；兩端電壓增大，則原線圈輸入電壓減小，根據(jù)變壓器電壓比等于匝數(shù)比可知，副線圈輸出電壓減小，由于滑動(dòng)變阻器接入電路阻值變小，則滑動(dòng)變阻器兩端電壓減小，即理想電壓表V的示數(shù)減小，故AB錯(cuò)誤；C．滑片P向上，則滑動(dòng)變阻器接入電路阻值變大，將變壓器與副線圈負(fù)載看成一個(gè)等效電阻，可知等效電阻變大，原線圈電流減小，兩端電壓減小，則原線圈輸入電壓增大，故C錯(cuò)誤；D．將變壓器與副線圈負(fù)載看成一個(gè)等效電阻，等效電阻消耗的功率為代入數(shù)據(jù)解得可知此時(shí)P處于中點(diǎn)，故D正確。故選D。17．（2324高二下·安徽蚌埠·期末）如圖，理想變壓器的輸入電壓不變，為定值電阻，電流表和電壓表均為理想電表。若滑動(dòng)變阻器R觸頭向上滑動(dòng)，下列對各表示數(shù)變化的描述正確的是（）A．電流表的示數(shù)變大B．電壓表的示數(shù)變小C．電流表的示數(shù)變大D．電壓表的示數(shù)變大【答案】D【詳解】B．理想變壓器的輸入電壓不變，則電壓表、示數(shù)不變，故B錯(cuò)誤；故選D。A．電流表A示數(shù)變小B．電壓表V示數(shù)不變C．變壓器的輸出功率先增大后減小D．電壓表示數(shù)變化與電流表示數(shù)變化的比值不變【答案】D【詳解】A．將原、負(fù)線圈和電阻R1等效為電源。等效后當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的滑片向左滑動(dòng)過程中，電阻變小，所以電流變大，電流表A示數(shù)變大，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)閉合電路歐姆定律由題可知根據(jù)理想變壓器原副線圈關(guān)系聯(lián)立可得由于變大，所以變小，電壓表V示數(shù)變小，故B錯(cuò)誤；C．由上式可知等效內(nèi)阻當(dāng)外電阻接近內(nèi)阻時(shí)，輸出功率增大，由于R1:R2=4:1，即所以當(dāng)R減小，輸出功率一直增大，故C錯(cuò)誤；D．由上述可知電壓表示數(shù)變化與電流表示數(shù)變化的比值不變，故D正確。故選D。題型7：變壓器的應(yīng)用19．（2324高二下·福建福州·期末）如圖所示，為理想自耦變壓器，其中P為變壓器上的滑動(dòng)觸頭，Q為滑動(dòng)變阻器上的滑片，則以下說法正確的是（

）A．適當(dāng)調(diào)節(jié)變壓器上的滑動(dòng)觸頭P，該自耦變壓器既可升壓也可降壓B．滑片Q不動(dòng)，滑動(dòng)觸頭P逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，電流表讀數(shù)變大D．滑動(dòng)觸頭P不動(dòng)，滑片Q緩慢向下滑動(dòng)時(shí)，一直在減小【答案】B【詳解】A．適當(dāng)調(diào)節(jié)變壓器上的滑動(dòng)觸頭P，可改變副線圈的匝數(shù)，但副線圈匝數(shù)一直小于原線圈匝數(shù)，故該自耦變壓器只能降壓不能升壓，A錯(cuò)誤；B．滑片Q不動(dòng)，滑動(dòng)觸頭P逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，副線圈匝數(shù)增大，根據(jù)可知副線圈電壓增大，則電流增大，電流表讀數(shù)變大，B正確；C．圖示位置，原線圈匝數(shù)大于副線圈匝數(shù)，則有C錯(cuò)誤；D．滑動(dòng)觸頭P不動(dòng)，副線圈匝數(shù)不變，則不變，D錯(cuò)誤。故選B。20．（2122高二下·福建龍巖·期末）如圖所示為某小型發(fā)電站高壓輸電示意圖。升壓變壓器原、副線圈兩端的電壓分別為U1和U2，降壓變壓器原、副線圈兩端的電壓分別為U3和U4，升壓、降壓變壓器均為理想變壓器。在輸電線路的起始端接入兩個(gè)理想交流互感器，圖中甲、乙均為理想電表。則下列說法正確的是（）A．甲為電流表，乙為電壓表B．若電壓互感器的讀數(shù)為220V，電流互感器的讀數(shù)為5A，則輸送功率為1100WC．若保持發(fā)電機(jī)輸出電壓U1一定，僅增加負(fù)載，則U3將增大D．若保持發(fā)電機(jī)輸出電壓U1和負(fù)載不變，僅將滑片Q下移，則輸電線損耗功率增加【答案】D【詳解】A．電表甲所在互感器原線圈比副線圈匝數(shù)多，且原線圈并聯(lián)在輸電線路兩端，所以該互感器是將輸電的高電壓降低至電表甲可測量的范圍內(nèi)，是電壓互感器，即電表甲為電壓表；電表乙所在互感器原線圈比副線圈匝數(shù)少，且原線圈串聯(lián)在輸電線路中，所以該互感器是將輸電的高電流降低至電表乙可測量的范圍內(nèi)，是電流互感器，即電表乙為電流表，故A錯(cuò)誤；B．電壓互感器和電流互感器的讀數(shù)并不等于升壓變壓器副線圈兩端電壓和輸電電流，需要根據(jù)互感器原、副線圈匝數(shù)比才能計(jì)算出輸送功率，所以輸送功率不等于1100W，故B錯(cuò)誤；CD．對升壓變壓器有設(shè)負(fù)載總電阻為R，輸電線路電阻為r，對降壓變壓器，可知其中聯(lián)立以上五式可得故選D。A．當(dāng)滑片P向上移動(dòng)時(shí)，風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速將減小B．當(dāng)滑片P向上移動(dòng)時(shí)，原線圈的電流將變小【答案】C【詳解】AB．當(dāng)滑片P向上移動(dòng)時(shí)，風(fēng)扇兩端的電壓變大，則轉(zhuǎn)速將增加，風(fēng)扇消耗的功率也將變大，則變壓器次級消耗的功率變大，初級的輸入功率變大，則原線圈的電流將變大，選項(xiàng)AB錯(cuò)誤；C．當(dāng)滑片P置于C處時(shí)，變壓器次級電壓等于初級電壓，則風(fēng)扇兩端電壓有效值為100V，則，正好正常工作，則風(fēng)扇輸出功率為選項(xiàng)C正確；D．當(dāng)滑片P置于E處時(shí)，風(fēng)扇兩端的電壓為選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選C。題型8：遠(yuǎn)距離輸電的相關(guān)計(jì)算A．升壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為1∶20C．降壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為24∶1D．若用戶消耗的功率增大，則用戶電路兩端的電壓也增大【答案】C【詳解】A．升壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為故A錯(cuò)誤；B．輸電線上的電流為輸電線上損耗的功率為故B錯(cuò)誤；C．降壓變壓器的輸入電壓則降壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)比故C正確；D．若用戶消耗的功率增大，則發(fā)電系統(tǒng)輸出功率一定增大，升壓變壓器的輸入電壓不變，則升壓變壓器原線圈中的電流增大，故副線圈中的電流也增大，即輸電電流增大，輸出電壓不變，又因?yàn)樗越祲鹤儔浩鞯妮斎腚妷簻p小，輸出電壓即用戶電路兩端的電壓減小，故D錯(cuò)誤。故選C。A．流經(jīng)充電樁電流的最大值為600AB．輸電線的總電阻r消耗的功率為40kWC．升壓變壓器副線圈的電壓為15000V【答案】BB．根據(jù)降壓變壓器兩端的電流比等于匝數(shù)的反比，有則輸電線的總電阻r消耗的功率為故B正確；C．降壓變壓器的輸入電壓為則升壓變壓器副線圈的電壓為故C錯(cuò)誤；D．升壓變壓器的匝數(shù)比故D錯(cuò)誤。故選B。A．輸電線上的電流為55A B．用戶得到的功率為20kW【答案】C解得升壓變壓器的輸入功率等于輸出功率有解得即輸電線上的電流為5A，故A錯(cuò)誤；BC．輸電線上損耗的功率用戶得到的功率等于降壓變壓器得到的功率故B錯(cuò)誤，C正確；D．輸電線上的電壓為則降壓變壓器原線圈的電壓降壓變壓器原副線圈電壓比等于匝數(shù)比有故D錯(cuò)誤。故選C。題型9：遠(yuǎn)距離輸電的分析問題25．（2324高二下·江西撫州·期末）2023年2月16日國家電網(wǎng)特高壓直流輸電工程—通山抽水蓄能電站開工建設(shè)。如圖是特高壓輸電過程的示意圖，發(fā)電站輸出電壓穩(wěn)定，經(jīng)升壓后被整流成800的直流電，經(jīng)輸電線后，被逆變成交流電，再被降壓后供用戶使用，假設(shè)電壓在整流和逆變前后有效值不變。則下列說法正確的是（）A．將發(fā)電站輸出的電壓整流后仍能利用升壓變壓器升壓B．采用高壓直流輸電時(shí)，可減小輸電線路上電感的影響C．用戶越多，輸電線上損耗的功率越小D．保持輸電功率不變，若電壓經(jīng)升壓和整流后為400，輸電線上損耗的功率加倍【答案】B【詳解】A．將發(fā)電站輸出的電壓直接整流，則輸入升壓變壓器原線圈的為直流電，升壓變壓器的副線圈將不會(huì)輸出電壓，所以將發(fā)電站輸出的電壓整流后不能利用升壓變壓器升壓，A錯(cuò)誤；B．長距離輸電時(shí)，線路上的電容、電感對交變電流的影響不能忽略，有時(shí)它們引起的電能損失甚至大于導(dǎo)線電阻引起的電能損失，為了減少感抗和容抗，在輸電環(huán)節(jié)可以使用直流電，故B正確；C．用戶增多，降壓變壓器副線圈中的電流增大，降壓變壓器原線圈中的電流增大，輸電線上的電流增大，則由公式可知，輸電線上損耗的功率增大，故C錯(cuò)誤；D．保持輸電功率不變，由公式可知，若電壓經(jīng)升壓和整流后為400kV，輸電線中的電流變?yōu)樵瓉淼?倍，由可知輸電線上損耗的功率變?yōu)樵瓉淼?倍，故D錯(cuò)誤。故選B。26．（2324高二下·廣東廣州·期末）如圖所示為遠(yuǎn)距離輸電的簡易圖，M和N為理想升壓變壓器和理想降壓變壓器，已知變壓器M的原、副線圈匝數(shù)比為，變壓器N的原、副線圈匝數(shù)比為，變壓器M原、副線圈兩端的電壓分別為，，變壓器N原、副線圈兩端的電壓分別為、，發(fā)電廠輸出電壓恒定，輸電線的總電阻為r。則下列說法正確的是（）A．的頻率大于的頻率B．用戶增多，、均不變C．通過變壓器M原線圈的電流等于通過變壓器N副線圈的電流D．用戶增多，輸電線上損耗的電功率不變【答案】C【詳解】A．變壓器不改變交變電流的頻率，故U1的頻率等于U4的頻率，故A錯(cuò)誤；B．發(fā)電廠輸出電壓恒定，即不變，又因?yàn)樽儔浩鱉的原、副線圈匝數(shù)比不變，所以不變；用戶增多，則用戶回路電流變大，則輸送電流變大，損失電壓變大，降壓變壓器輸入電壓變小，降壓變壓器的輸出電壓變小，故B錯(cuò)誤；C．根據(jù)變壓器原副線圈電流和匝數(shù)關(guān)系可解得故C正確；D．由B分析可知，用戶增多，輸送電流變大，根據(jù)可知，輸電線上損耗的電功率變大，故D錯(cuò)誤。故選C。27．（2223高三下·吉林長春）圖（a）是目前世界上在建規(guī)模最大、技術(shù)難度最高的水電工程——白鶴灘水電站，是我國實(shí)施“西電東送”的大國重器，其發(fā)電量位居全世界第二，僅次于三峽水電站。白鶴灘水電站遠(yuǎn)距離輸電電路示意圖如圖（b）所示，如果升壓變壓器與降壓變壓器均為理想變壓器，發(fā)電機(jī)輸出電壓恒定，R表示輸電線電阻，則當(dāng)用戶功率增大時(shí)（

）A．示數(shù)增大，示數(shù)減小 B．、示數(shù)都減小C．輸電線上的功率損失減小 D．、示數(shù)的乘積大于、示數(shù)的乘積【答案】D【詳解】A．當(dāng)用戶功率增大時(shí)，降壓變壓器的輸出功率增大，輸出電流增大，示數(shù)增大，根據(jù)理想變壓器原副線圈電流與線圈匝數(shù)的關(guān)系可知，降壓變壓器中的輸入電流增大，示數(shù)增大，故A錯(cuò)誤；B．升壓變壓器線圈匝數(shù)以及升壓變壓器輸入電壓不變，則升壓變壓器輸出電壓不變，則的示數(shù)不變，降壓變壓器中的輸入電流增大，電線電阻消耗的電壓增大，則降壓變壓器輸入電壓減小，根據(jù)理想變壓器原副線圈電壓與線圈匝數(shù)的關(guān)系可知，降壓變壓器輸出電壓減小，故示數(shù)減小，故B錯(cuò)誤；C．輸電線上的電流增大，輸電線上的功率損失增大，故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)降壓變壓器原副線圈電流與線圈匝數(shù)的關(guān)系可知設(shè)降壓變壓器的輸入電壓為，有根據(jù)降壓變壓器原副線圈電壓與線圈匝數(shù)的關(guān)系可知故故D正確。故選D。題型10：交變電流的綜合問題(1)線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值表達(dá)式；(2)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)90°時(shí)電壓表的示數(shù)；(3)求線圈轉(zhuǎn)動(dòng)1圈的過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱。即電壓表讀數(shù)為150V。(1)升壓變壓器原線圈兩端的電壓；(2)輸電線上損失的功率；(3)降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比?！敬鸢浮?1)500V(2)2000W(3)(1)寫出感應(yīng)電動(dòng)勢隨時(shí)間變化的關(guān)系式；(2)求電壓表的示數(shù)；(2)4V(3)1:50即電壓表的示數(shù)為4V；（3）由輸電功率P=400W，用戶得到的功率P'=360W【專題強(qiáng)化】一、單選題1．（2425高二上·重慶·期末）小型交流發(fā)電機(jī)中，阻值是1Ω的金屬線圈在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢與時(shí)間呈正弦函數(shù)關(guān)系，如圖。將此線圈與一個(gè)9Ω的電阻R構(gòu)成閉合電路，不計(jì)電路的其他電阻，則通過R的電流（）A．周期是0.125s B．頻率是8Hz【答案】C故AB錯(cuò)誤，故C正確，D錯(cuò)誤。故選C。2．（2425高二上·浙江杭州·期末）如圖所示，三只完全相同的燈泡a、b、c分別與電阻R、電感L、電容C串聯(lián)，再將三者關(guān)聯(lián)，接在220V，50Hz的交變電壓兩端，三只燈泡亮度相同。若將交變電壓改為220V，25Hz，則（）A．三只燈泡亮度不變 B．三只燈泡都將變亮C．a(chǎn)亮度不變，b變亮，c變暗 D．a(chǎn)亮度不變，b變暗，c變亮【答案】C【詳解】根據(jù)電感的特性：通低頻、阻高頻，當(dāng)電源的頻率變低時(shí)，電感對電流的感抗減小，b燈變亮；根據(jù)電容器的特性：通高頻、阻低頻，當(dāng)電源的頻率變低時(shí)，電容器對電流的容抗增大，c燈變暗。而電阻的亮度與頻率無關(guān)，a燈亮度不變。故選C。3．（2425高二上·浙江杭州·期末）如圖所示為遠(yuǎn)距離交流輸電的簡化電路圖。發(fā)電廠的輸出電壓是U，用等效總電阻是r的兩條輸電線輸電，輸電線路中的電流是，其末端間的電壓為。在輸電線與用戶間連有一理想變壓器，流入用戶端的電流為。則下列說法錯(cuò)誤的是（

）【答案】B故A正確，不滿足題意要求；故B錯(cuò)誤，滿足題意要求；C正確，不滿足題意要求；故D正確，不滿足題意要求。故選B。A．圖示位置線圈處于中性面，通過線圈的磁通量變化率為0B．線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過角時(shí)的位置為中性面，磁通量變化率最大【答案】C【詳解】AB．圖示位置線圈平面與磁感線平行，為峰值面，通過線圈的磁通量變化率最大，中性面是指線圈平面轉(zhuǎn)動(dòng)至垂直于磁感線時(shí)的特定位置，當(dāng)線圈通過中性面時(shí)，磁通量最大，磁通量變化率為零，故線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過角時(shí)的位置為中性面，磁通量變化率最小，故AB錯(cuò)誤；故C正確，D錯(cuò)誤。故選C。5．（2425高二上·新疆克孜勒蘇·期末）在圖乙的電路中，通入如圖甲所示的交變電流，此交變電流的每個(gè)周期內(nèi)，前三分之一周期電壓按正弦規(guī)律變化，后三分之二周期電壓恒定。電阻R的阻值為，電表均為理想電表，下列判斷正確的是（

）A．該交變電流的電壓有效值為C．電阻R一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為【答案】A則該交變電流的電壓有效值為6V，電壓表的示數(shù)為6V，故A正確，D錯(cuò)誤；故B錯(cuò)誤：故C錯(cuò)誤。故選A。B．降壓變壓器的原副線圈匝數(shù)比大于【答案】D故A錯(cuò)誤；故B錯(cuò)誤；故C錯(cuò)誤；故D正確。故選D。B．輸電線上損失的功率為C．若輸送功率增大，則增大D．若輸送功率增大，則輸電線上損失的功率與輸送功率之比減小【答案】A【詳解】A．由理想變壓器電壓關(guān)系可得由于輸電線有電壓損失，則故故A正確；B．輸電線上損失的功率為故B錯(cuò)誤；D．若輸送功率增大，則輸送電流增大，輸電線上損失的功率與輸送功率之比為故選A。8．（2324高二下·黑龍江哈爾濱·期末）如圖甲所示，一理想變壓器原線圈接入如圖乙所示的正弦交變電流，副線圈與一熱敏電阻R相連，其阻值隨溫度的升高而減小，原、副線圈匝數(shù)比為10:1，電路中的交流電流表和交流電壓表都是理想電表，下列說法正確的是（）B．R處溫度升高時(shí)電流表示數(shù)增大C．R處溫度升高時(shí)電壓表示數(shù)增大【答案】B【詳解】A．原線圈輸入電壓的有效值根據(jù)電壓匝數(shù)關(guān)系有解得BC．結(jié)合上述可知，原線圈電壓一定，副線圈電壓也一定，即電壓表示數(shù)不變，R處溫度升高，熱敏電阻阻值減小，通過熱敏電阻的電流增大，即電流表示數(shù)增大，故B正確，C錯(cuò)誤；D．若電流表的示數(shù)為0.50A，則此時(shí)熱敏電阻的阻值為故D錯(cuò)誤。故選B。9．（2324高二下·內(nèi)蒙古赤峰·期末）圖甲是交流發(fā)電機(jī)的示意圖，兩磁極之間的磁場可視為勻強(qiáng)磁場，金屬線圈ABCD繞轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，A為電流傳感器（與計(jì)算機(jī)相連），為定值電阻，線圈電阻為，其余電阻不計(jì)。圖乙為計(jì)算機(jī)上顯示的電流數(shù)據(jù)隨時(shí)間變化的圖像。下列說法中正確的是（）A．金屬線圈恰好處于圖甲所示的位置時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢為0，對應(yīng)圖乙中或時(shí)刻B．金屬線圈恰好處于圖甲所示的位置時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢最大，對應(yīng)圖乙中或時(shí)刻C．、時(shí)刻穿過線圈的磁通量的絕對值最小，磁通量的變化率最大D．、時(shí)刻穿過線圈的磁通量的絕對值最小，磁通量的變化率最大【答案】D【詳解】AB．圖甲所示位置線圈平面與磁場垂直，即為中性面，此時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢為0，回路中的感應(yīng)電流為0，對應(yīng)圖乙中或時(shí)刻，故AB錯(cuò)誤；C．結(jié)合上述，、時(shí)刻線圈處于中性面，穿過線圈的磁通量的絕對值最大，由于此時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢為0，則此時(shí)的磁通量的變化率最小，故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)圖乙可知，、時(shí)刻的感應(yīng)電流最大，即此時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢最大，則此時(shí)線圈平面與中性面垂直，即線圈平面平行于磁場方向，穿過線圈的磁通量的絕對值最小，由于此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢最大，則此時(shí)磁通量的變化率最大，故D正確。故選D。10．（2324高二下·內(nèi)蒙古通遼·期末）如圖甲為理想變壓器的示意圖，其原、副線圈的匝數(shù)比為4：1，電壓表和電流表均為理想電表，R1為阻值隨溫度升高而變小的熱敏電阻，R為定值電阻。若發(fā)電機(jī)向原線圈輸入如圖乙所示的正弦交流電。下列說法中正確的是（）B．t=0.01s時(shí)，穿過線圈的磁通量最小C．R1溫度升高時(shí)，電流表示數(shù)變大、電壓表示數(shù)變大D．R1溫度升高時(shí)，變壓器的輸入功率變大【答案】D【詳解】A．由圖乙可知交流電壓最大值周期可由周期求出角速度的值為則可得交流電壓u的表達(dá)式故A錯(cuò)誤；B．t=0.01s時(shí)，瞬時(shí)值為零，及磁場量變化速度為0，此時(shí)穿過線圈的磁通量最大，故B錯(cuò)誤；則U3減小，故C錯(cuò)誤，D正確；故選D。11．（2324高二下·河南信陽·期末）如圖所示，理想變壓器的A、B兩端接入正弦交流電，為熱敏電阻（溫度升高時(shí)其電阻減?。?，則（）B．處溫度升高時(shí)，電壓表的示數(shù)變小C．處溫度升高時(shí)，電流表A示數(shù)變小D．處溫度升高時(shí)，電壓表的示數(shù)變小【答案】D【詳解】A．電壓表讀數(shù)是交流電有效值，故始終不為零，故A錯(cuò)誤；B．原線圈電壓不變，則電壓表的示數(shù)不變，故B錯(cuò)誤；CD．根據(jù)由于匝數(shù)比不變，則副線圈輸出電壓不變，溫度升高時(shí)，阻值減小，副線圈負(fù)載總電阻變小，則副線圈電流增大，即電流表A示數(shù)變大，定值電阻R兩端電壓增大，副線圈輸出電壓等于R兩端電壓和示數(shù)之和，所以電壓表的示數(shù)變小，故C錯(cuò)誤，D正確。故選D。二、多選題B．電流表的示數(shù)為C．若矩形線圈的轉(zhuǎn)速增大，為使燈泡仍能正常發(fā)光，應(yīng)將P適當(dāng)上移，減少副線圈的匝數(shù)D．閉合開關(guān)S，電容器不會(huì)被擊穿【答案】AC解得U1=12V故A正確；解得I1=0.5A故B錯(cuò)誤；C．若矩形線圈轉(zhuǎn)速增大，根據(jù)公式Em=NBSω應(yīng)將P適當(dāng)上移；故C正確；D．電容器的擊穿電壓為交流電的最大值，故能擊穿電容器，故D錯(cuò)誤。故選AC。B．原、副線圈回路中電阻消耗的功率之比為C．保持的位置不變，將向下移動(dòng)時(shí)，電壓表示數(shù)保持不變D．保持的位置不變，將逆時(shí)針方向移動(dòng)時(shí)，電阻消耗功率將增大【答案】BD故選BD。C．所受光照變強(qiáng)，小燈泡將變亮D．所受光照變強(qiáng)，電流表示數(shù)變大【答案】BDCD．理想變壓器原線圈兩端電壓恒定，匝數(shù)比一定，則副線圈兩端電壓也恒定，當(dāng)所受光照變強(qiáng)，電阻值變小，光敏電阻R與小燈泡L并聯(lián)的電阻減小，分得的電壓也減小，故小燈泡將變暗，電流表示數(shù)變大，電流表示數(shù)也變大，故C錯(cuò)誤，D正確。故選BD。15．（2425高二上·河南洛陽·期末）如圖所示是發(fā)電廠通過升壓變壓器進(jìn)行高壓輸電，接近用戶端時(shí)再通過降壓變壓器降壓給用戶供電的示意圖（圖中變壓器均可視為理想變壓器，圖中電表均為理想交流電表）。設(shè)發(fā)電廠輸出的電壓一定，兩條輸電線總電阻用R0表示，變阻器R相當(dāng)于用戶用電器的總電阻，當(dāng)用電器增加時(shí)，相當(dāng)于R變小。則在用電高峰時(shí)，下列說法正確的是（）A．輸電導(dǎo)線的損耗功率變大B．發(fā)電廠輸出功率變大C．電壓表V1、V2的示數(shù)之比變大D．因發(fā)電廠輸出電壓一定，所以用戶端電壓不發(fā)生變化【答案】AB【詳解】C．發(fā)電廠輸出的電壓一定，則升壓變壓器原線圈輸入電壓U1保持不變，根據(jù)電壓比等于匝數(shù)比可得電壓表V1、V2的示數(shù)之比為可知電壓表V1、V2的示數(shù)之比不變，且升壓變壓器副線圈輸出電壓U2保持不變，故C錯(cuò)誤；AD．根據(jù)可得在用電高峰時(shí)，變阻器R阻值變小，則I2增大；根據(jù)可知輸電導(dǎo)線的損耗功率變大，輸電導(dǎo)線的兩端電壓變大，則降壓變壓器原線圈輸入電壓U3減小，降壓變壓器副線圈輸出電壓U4減小，即用戶端電壓減小，故A正確，D錯(cuò)誤；B．根據(jù)由于I2增大，所以發(fā)電廠輸出功率變大，故B正確。故選AB。C．升壓變壓器原副線圈匝數(shù)比為 D．降壓變壓器原副線圈匝數(shù)比為【答案】AD【詳解】A．發(fā)電廠輸出的電流輸電線的電流故A正確；B．對升壓變壓器輸電線回路中故B錯(cuò)誤；C．升壓變壓器原副線圈匝數(shù)比為故C錯(cuò)誤；D．降壓變壓器原副線圈匝數(shù)比為故D正確。故選AD。17．（2025·全國·模擬預(yù)測）如圖1所示，、兩端接一內(nèi)阻不計(jì)的正弦交流電源，電源電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖2所示，初始時(shí)開關(guān)接斷開，電表為理想交流電表，下列說法正確的是（）C．若將閉合，通過的電流減小D．若將由接到b，M、兩端間的輸入功率變大【答案】BDA錯(cuò)誤；C．若只將開關(guān)閉合，總電阻減小，副線圈輸出電壓不變，通過的電流增大，C錯(cuò)誤；D．若只將開關(guān)由接到，副線圈匝數(shù)增加，副線圈輸出電壓變大，副線圈輸出功率變大，由能量守恒可知、兩端間的輸入功率變大，D正確。故選BD。18．（2425高二下·全國·期末）如圖所示，磁極N、S間的磁場看成勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，矩形線圈ABCD的面積為S，線圈共n匝，電阻為r，線圈通過滑環(huán)與理想交流電壓表V和阻值為R的定值電阻相連，AB邊與滑環(huán)E相連，CD邊與滑環(huán)F相連。線圈繞垂直于磁感線的軸以角速度逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，圖示位置恰好與磁感線方向垂直。以下說法正確的是（

）A．線圈過圖示位置時(shí)磁通量最大，感應(yīng)電動(dòng)勢最小D．線圈在圖示位置時(shí)電壓表示數(shù)為0【答案】AB【詳解】A．圖示位置為中性面，線圈過圖示位置時(shí)，磁通量最大，磁通量變化率為零，即感應(yīng)電動(dòng)勢為零，即感應(yīng)電動(dòng)勢最小，選項(xiàng)A正確；B．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢最大值為有效值為回路中消耗的總功率為線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中克服安培力做的功等于回路中消耗的總電能，即選項(xiàng)B正確；選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．交流電壓表的示數(shù)是電壓的有效值，始終不為零，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選AB。A．電壓互感器起降壓作用，電流互感器起減小電流作用B．若