專題10交變電流及遠距離輸電的運用01專題網(wǎng)絡(luò)·思維腦圖02考情分析·解密高考03高頻考點·以考定法04核心素養(yǎng)·難點突破05創(chuàng)新好題·輕松練習(xí)考點內(nèi)容考情預(yù)測正弦交變電流的產(chǎn)生與瞬時值表達式高考對于這部分知識點主要通過發(fā)電機、遠距離輸電等具體的生活模型進行命題設(shè)計，深入理解發(fā)電機的工作原理以及遠距離輸電減少功耗的處理方法，從而對科學(xué)技術(shù)發(fā)展產(chǎn)生的指導(dǎo)、創(chuàng)新等作用。在解決此類問題時要分析題意中的情境，抓住問題實質(zhì)，具備一定的數(shù)學(xué)推導(dǎo)能力和物理量的理解。主要考查的知識點有:正弦式交變電流的瞬時表達式、有效值、平均值、最大值的理解，理想變壓器的基本規(guī)律和動態(tài)分析，遠距離輸電問題等。2024年備考建議理想變壓器的基本規(guī)律和動態(tài)分析，遠距離問題的處理等。正弦交變電流的“四值”理想變壓器基本規(guī)律的應(yīng)用理想變壓器的動態(tài)分析遠距離輸電問題學(xué)習(xí)目標(biāo)熟悉交變電流的瞬時值表達式，有效值、平均值等的求解。2.熟悉理想變壓器的基本規(guī)律，從而掌握對理想變壓器的動態(tài)分析。3.掌握遠距離輸電問題的基本公式和處理方法。【典例1】（2022·海南·高考真題）一個有N匝的矩形線框，面積為S，以角速度ω從如圖所示的位置開始，在勻強磁場B中勻速轉(zhuǎn)動，則產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢隨時間變化的圖像是（

）A． B．C． D．【答案】A【詳解】圖示位置線框處于與中性面垂直的平面，豎直長邊垂直切割磁感線，此時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大為E根據(jù)正弦式交變電流的表達式可知感應(yīng)電動勢隨時間的變化關(guān)系為e=NBSω故選A?！镜淅?】（2023·廣東·統(tǒng)考高考真題）用一臺理想變壓器對電動汽車充電，該變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1:2，輸出功率為8.8kW，原線圈的輸入電壓u=2202sinA．20A，50Hz B．202A【答案】A【詳解】由題可知原線圈輸入電壓的有效值為U原線圈電流為I副線圈輸出電流的有效值為I變壓器無法改變電流的頻率，故f=故選A?！镜淅?】（2023·北京·統(tǒng)考高考真題）自制一個原、副線圈匝數(shù)分別為600匝和190匝的變壓器，原線圈接12V的正弦交流電源，副線圈接額定電壓為3.8V的小燈泡。實際測得小燈泡兩端電壓為2.5V。下列措施有可能使小燈泡正常發(fā)光的是（

）A．僅增加原線圈匝數(shù) B．僅增加副線圈匝數(shù)C．將原、副線圈匝數(shù)都增為原來的兩倍 D．將兩個3.8V小燈泡并聯(lián)起來接入副線圈【答案】B【詳解】A．由n1n2=U1B．由n1n2=U1C．由n1n2=U1D．將兩個3.8V小燈泡并聯(lián)，但由于原線圈的電壓不變，則副線圈的輸出電壓U2不變，不能使小燈泡正常發(fā)光，故D錯誤。故選B?？枷?1正弦交變電流的產(chǎn)生與瞬時值表達式1．正弦式交變電流的變化規(guī)律及對應(yīng)圖象(線圈在中性面位置開始計時)函數(shù)圖象磁通量Φ＝Φm·cosωt＝BScosωt電動勢e＝Em·sinωt＝nBSωsinωt電壓u＝Um·sinωt＝eq\f(REm,R＋r)sinωt電流i＝Im·sinωt＝eq\f(Em,R＋r)sinωt2.兩個特殊位置的特點(1)線圈平面與中性面重合時，S⊥B，Φ最大，eq\f(ΔΦ,Δt)＝0，e＝0，i＝0，電流方向發(fā)生改變．(2)線圈平面與中性面垂直時，S∥B，Φ＝0，eq\f(ΔΦ,Δt)最大，e最大，i最大，電流方向不改變．考向02正弦交變電流的“四值”物理含義重要關(guān)系適用情況瞬時值交變電流某一時刻的值e＝Emsinωti＝Imsinωt計算線圈某時刻的受力最大值最大的瞬時值Em＝nBSωIm＝eq\f(Em,R＋r)確定用電器的耐壓值，如電容器、晶體管等的擊穿電壓有效值跟交變電流的熱效應(yīng)等效的恒定電流值對正（余）弦式交流電：E＝eq\f(Em,\r(2))U＝eq\f(Um,\r(2))I＝eq\f(Im,\r(2))①計算與電流熱效應(yīng)相關(guān)的量，如功、功率、熱量等；②交流電表的測量值；③電氣設(shè)備所標(biāo)注的額定電壓、額定電流；④保險絲的熔斷電流平均值交變電流圖象中圖線與時間軸圍成面積與時間的比值eq\x\to(E)＝neq\f(ΔΦ,Δt)eq\x\to(I)＝eq\f(\x\to(E),R＋r)計算通過電路某一截面的電荷量：q＝eq\x\to(I)·t交變電流“四值”應(yīng)用的幾點提醒(1)在解答有關(guān)交變電流的問題時，要注意電路結(jié)構(gòu)．(2)注意區(qū)分交變電流的最大值、瞬時值、有效值和平均值，最大值是瞬時值中的最大值，有效值是以電流的熱效應(yīng)來等效定義的．(3)與電磁感應(yīng)問題一樣，求解與電能、電熱相關(guān)的問題時，一定要用有效值；而求解通過導(dǎo)體某橫截面的電荷量時，一定要用平均值．根據(jù)圖像計算有效值的技巧①計算有效值時要根據(jù)電流的熱效應(yīng)，抓住“三同”：“相同時間”內(nèi)“相同電阻”上產(chǎn)生“相同熱量”，先分段計算熱量，求和得出一個周期內(nèi)產(chǎn)生的總熱量，然后根據(jù)Q總＝I2RT或Q總＝eq\f(U2,R)T列式求解．②若圖像部分是正弦(或余弦)式交變電流，其中的eq\f(1,4)周期(必須是從零至最大值或從最大值至零)和eq\f(1,2)周期部分可直接應(yīng)用正弦式交變電流有效值與最大值間的關(guān)系I＝eq\f(Im,\r(2))、U＝eq\f(Um,\r(2))求解．考向03理想變壓器基本規(guī)律的應(yīng)用1．理想變壓器的基本特點(1)無漏磁，故原、副線圈中的Φ、eq\f(ΔΦ,Δt)相同．(2)線圈無電阻，因此無電壓降，U＝E＝neq\f(ΔΦ,Δt).(3)根據(jù)eq\f(U,n)＝eq\f(ΔΦ,Δt)得，套在同一鐵芯上的線圈，無論是原線圈，還是副線圈，該比例都成立，則有eq\f(U1,n1)＝eq\f(U2,n2)＝eq\f(U3,n3)＝…2．理想變壓器的基本關(guān)系功率關(guān)系原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率，即P入＝P出電壓關(guān)系原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比，即eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，與副線圈的個數(shù)無關(guān)電流關(guān)系①只有一個副線圈時：eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)②有多個副線圈時：由P入＝P出得U1I1＝U2I2＋U3I3＋…＋UnIn或I1n1＝I2n2＋I3n3＋…＋Innn.頻率關(guān)系f1＝f2，變壓器不改變交流電的頻率1.理想變壓器的制約關(guān)系原線圈電壓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出副線圈電流I2和匝數(shù)比決定原線圈電流I1，I1＝eq\f(n2,n1)I22.含有多個副線圈的變壓器計算具有兩個或兩個以上副線圈的變壓器問題時，需注意三個關(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理想變壓器問題三點應(yīng)牢記(1)熟記兩個基本公式：①eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，即對同一變壓器的任意兩個線圈，都有電壓和匝數(shù)成正比．②P入＝P出，即無論有幾個副線圈在工作，變壓器的輸入功率總等于輸出功率之和．(2)原、副線圈中通過每匝線圈磁通量的變化率相等．(3)原、副線圈中電流變化規(guī)律一樣，電流的周期、頻率一樣．考向01正弦交變電流的產(chǎn)生與瞬時值表達式【針對練習(xí)1】（2023·河北·校聯(lián)考模擬預(yù)測）如圖所示，abcd為一個單匝閉合矩形金屬線框，已知ab的長度L1=10cm，bc的長度L2=20cm，線框電阻R=0.1Ω，圖中虛線O1O2為勻強磁場的右邊界（磁場左邊界足夠遠），O1O2A． B．C． D．【答案】A【詳解】當(dāng)線框從圖示位置轉(zhuǎn)過90°時，線框中的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流最大，且最大感應(yīng)電動勢E最大感應(yīng)電流I線框轉(zhuǎn)動周期T=在線框從圖示位置轉(zhuǎn)動的一個周期中，在最初轉(zhuǎn)過的60°和最后轉(zhuǎn)過的60°，所對應(yīng)時間為最初的T6和最后的T故選A。【針對練習(xí)2】如圖邊界PQ的右側(cè)區(qū)域內(nèi)，存在著磁感應(yīng)強度大小為B，方向垂直于紙面的勻強磁場。邊長為l的正方形金屬線框abcd由粗細均勻同種材料制成，ab剛好位于邊界PQ上，現(xiàn)使線框繞過邊界PQ轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，角速度為ω，如圖所示，則在ad邊開始轉(zhuǎn)入磁場的瞬間cd兩端的電勢差Ucd為（

A．1B．3C．-D．-【答案】D【詳解】當(dāng)cd邊剛轉(zhuǎn)入磁場時，cd部分切割磁感線，切割長度為c、d兩個端點間的距離l，感應(yīng)電動勢大小E=Blv=B由右手定則知，cd邊中電流方向為c→d，故d點電勢比c點高；設(shè)線框abcd每個邊的電阻為R，c、d兩點間的電勢差為U故U故D正確。考向02正弦交變電流的“四值”【針對練習(xí)3】（2024·海南·校聯(lián)考一模）閉合回路中的交變電流在1個周期內(nèi)的i-t圖像如圖所示，其中圖線的ab段和bc段均為正弦曲線的四分之一，則該交變電流的有效值為（）A．22A B．233A C【答案】B【詳解】設(shè)該交變電流的有效值為I，則有I解得I=故選B?！踞槍毩?xí)4】（多選）（2023·海南海口·海南華僑中學(xué)?？家荒＃┠壳拔覈暮Ｉ虾穗娬疽呀?jīng)開始建設(shè)，海上核電站的工作的工作原理是反應(yīng)堆產(chǎn)生蒸汽推動渦輪機轉(zhuǎn)動，帶動發(fā)電機發(fā)電。如果閉合線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，線圈中感應(yīng)電動勢隨時間變化的規(guī)律如圖所示，可知該交變電流（）

A．周期是0.01sB．電壓的最大值是220C．電壓的有效值是220D．電流的方向每秒鐘改變100次【答案】BD【詳解】AD．由題圖可知，交流電的周期是0.02s，每個周期電流的方向改變兩次，電流的方向每秒鐘改變100次。故A錯誤；D正確；B．由圖可知電壓的最大值是2202V。故B正確；C．電壓的有效值是U=故C錯誤。故選BD。考向03理想變壓器基本規(guī)律的應(yīng)用【針對練習(xí)5】（2024·河北邯鄲·統(tǒng)考二模）如圖所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比n1:n2=2:1，原線圈電路中接入正弦交流電壓u=2202sin100πtVA．定值電阻R2=5ΩB．開關(guān)S閉合時，副線圈兩端的電壓為110VC．開關(guān)S斷開時，電流表的示數(shù)為11AD．開關(guān)S閉合時，電路中消耗的總功率為2420W【答案】D【詳解】A．由題可知，設(shè)R2=R3=R，當(dāng)開關(guān)S斷開時，副線圈的負載電阻為2R根據(jù)理想變壓器電阻等效法，得R因此當(dāng)開關(guān)斷開時R當(dāng)開關(guān)閉合時R根據(jù)閉合電路歐姆定律，可知等效電路中電流表示數(shù)I=故III解得R=2.5A錯誤；B．開關(guān)閉合時，電流表的示數(shù)I根據(jù)原、副線圈電流與匝數(shù)的關(guān)系I可知流過R2I副線圈兩端的電壓UB錯誤；C．開關(guān)斷開時，電流表的示數(shù)I故C錯誤；D．開關(guān)S閉合時，電路中消耗的總功率為P=UD正確。故選D?！踞槍毩?xí)6】（多選）（2023·陜西咸陽·?？寄M預(yù)測）如圖所示，交流電源輸出電壓最大值為1002V的正弦交流電，通過變壓器的副線圈n2向5只標(biāo)有“12V1.2A”的并聯(lián)燈泡供電，變壓器原線圈n1所串接燈泡L的額定電壓為40V，原線圈A．交流電源電壓的有效值為200VB．變壓器副線圈n2的匝數(shù)為C．原線圈電路中燈泡L的額定電流為36AD．交流電源的輸出功率為120W【答案】BD【詳解】A．由題意可得交流電源電壓的有效值為U=選項A錯誤；B．由題意可得原線圈的兩端電壓為U副線圈的兩端電壓為U由變壓器原、副線圈的電壓與匝數(shù)的關(guān)系公式U1U2=n選項B正確；C．由題意可得副線圈的電流為I由變壓器原、副線圈的電流與匝數(shù)的關(guān)系公式I1I2I選項C錯誤；D．由電功率公式可得交流電源的輸出功率為P=U選項D正確。故選BD。考向04理想變壓器的動態(tài)分析常見的理想變壓器的動態(tài)分析一般分匝數(shù)比不變和負載電阻不變兩種情況．1．匝數(shù)比不變的情況(如圖甲所示)(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，不論負載電阻R如何變化，U2不變．(2)當(dāng)負載電阻發(fā)生變化時，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，P1＝P2，故P1發(fā)生變化．2．負載電阻不變的情況(如圖乙所示)(1)U1不變，eq\f(n1,n2)發(fā)生變化，故U2變化．(2)R不變，U2變化，故I2發(fā)生變化．(3)根據(jù)P2＝eq\f(U\o\al(2,2),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．解決理想變壓器中有關(guān)物理量的動態(tài)分析問題的方法(1)分清不變量和變量，弄清理想變壓器中電壓、電流、功率之間的聯(lián)系和相互制約關(guān)系，利用閉合電路歐姆定律，串、并聯(lián)電路特點進行分析判定．(2)分析該類問題的一般思維流程是：【典例4】（多選）（2022·天津·高考真題）如圖所示，兩理想變壓器間接有電阻R，電表均為理想交流電表，a、b接入電壓有效值不變的正弦交流電源。閉合開關(guān)S后（

）A．R的發(fā)熱功率不變 B．電壓表的示數(shù)不變C．電流表A1的示數(shù)變大 D．電流表A【答案】BC【詳解】AC．閉合開關(guān)S后，負載電阻減小，匝數(shù)為n4的線圈輸出功率變大，匝數(shù)為n1的線圈輸入功率也變大，a、P可知電流表A1I因n2n1比值不變，I1變大，I2變大，因此，RB．根據(jù)理想變壓器電壓比等于匝數(shù)比U可知輸出電壓U2不變，電壓表的示數(shù)不變，故BD．根據(jù)理想變壓器電流與匝數(shù)關(guān)系可得II由于匝數(shù)均保持不變，I1增大，所以I2、I4增大，故電流表A故選BC。【針對練習(xí)7】（2023·河北滄州·?？寄M預(yù)測）如圖所示為某同學(xué)模擬降壓變壓器工作中電路的動態(tài)變化電路圖，已知變壓器為理想變壓器，電表均為理想電表，R1為輸電導(dǎo)線電阻，R2為滑動變阻器，電路接在恒壓正弦交流電源兩端。當(dāng)滑動變阻器的觸頭P向上移動時，下列說法正確的是（

）A．電壓表V1示數(shù)不變 B．電壓表V2示數(shù)增大C．電流表A1示數(shù)增大 D．電流表A2示數(shù)減小【答案】C【詳解】CD．滑動變阻器的觸頭P向上移動，電阻減小，電流表A2示數(shù)增大，根據(jù)理想變壓器原副線圈匝數(shù)比和電流比的關(guān)系可知I電流表A1示數(shù)增大。故C正確，D錯誤；AB．根據(jù)U=I得電阻R1分壓增大，所以電壓表V1示數(shù)減小，根據(jù)理想變壓器原副線圈的匝數(shù)比和電壓比的關(guān)系U可知電壓表V2示數(shù)減小，故AB錯誤。故選C?！踞槍毩?xí)8】（多選）（2024·安徽·校聯(lián)考模擬預(yù)測）如圖所示，理想變壓器原線圈a、b端接入電壓恒定的正弦交流電，R1為定值電阻，R2=R，滑動變阻器R3的最大阻值為2R，電流表和電壓表均為理想電表A．電流表A1示數(shù)減小 B．電流表A2示數(shù)增大C．電壓表表V1示數(shù)增大 D．電壓表V2示數(shù)減小【答案】AC【詳解】A．設(shè)滑動變阻器右側(cè)阻值為R0R變阻器滑片從左端向右端緩慢移動的過程中，R0R可知等效電阻也增大，由閉合電路歐姆定律知原線圈中電流I1減小，故AB．由于I1I2=nC．原線圈輸入電壓U1=U-I1R1D．由于U1U2=n1故選AC。考向05遠距離輸電問題1．遠距離輸電的處理思路對高壓輸電問題，應(yīng)按“發(fā)電機→升壓變壓器→遠距離輸電線→降壓變壓器→用電器”，或按從“用電器”倒推到“發(fā)電機”的順序一步一步進行分析．2．遠距離高壓輸電的幾個基本關(guān)系(以下圖為例)(1)功率關(guān)系：P1＝P2，P3＝P4，P2＝P損＋P3.(2)電壓、電流關(guān)系：eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)＝eq\f(I2,I1)，eq\f(U3,U4)＝eq\f(n3,n4)＝eq\f(I4,I3)，U2＝ΔU＋U3，I2＝I3＝I線．(3)輸電電流：I線＝eq\f(P2,U2)＝eq\f(P3,U3)＝eq\f(U2－U3,R線).(4)輸電線上損耗的電功率：P損＝I線ΔU＝Ieq\o\al(2,線)R線＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P2,U2)))2R線．當(dāng)輸送功率一定時，輸電電壓增大到原來的n倍，輸電線上損耗的功率就減小到原來的eq\f(1,n2).輸電過程電壓和功率的辨析(1)輸電線上電壓損失和輸送電壓不能混用，如P損＝ΔUI＝eq\f(ΔU2,R)＝eq\f(U\o\al(2,線),R)＝IU線(ΔU或U線指輸電線電阻上的電壓降)，P損＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,U)))2R(U指輸送總電壓)．(2)輸電過程的電壓關(guān)系：(3)輸電過程功率的關(guān)系：【典例5】（多選）（2022·福建·高考真題）某同學(xué)利用如圖所示電路模擬遠距離輸電．圖中交流電源電壓為6V，定值電阻R1=R2=20Ω，小燈泡L1、L2的規(guī)格均為“6V

1.8W”，理想變壓器T1、TA．L1與L2一樣亮 B．L2C．R1上消耗的功率比R2的大 D．R1【答案】BC【詳解】若開關(guān)接cd端，則若電源電壓為U0，理想變壓器T1、n用戶電阻為R負載，輸電線電阻為RU2降壓變壓器初級電壓U降壓變壓器次級電壓UI4II3可得輸電功率為P輸電線上損耗的電功率為P用戶得到的電功率為P若開關(guān)接ab端，則負載得到的功率P輸電線上損耗的電功率為P將R導(dǎo)線=R1=R2可得P即L2比LPR1上消耗的功率比R故選BC。【針對練習(xí)9】（2024·廣西南寧·南寧三中校聯(lián)考模擬預(yù)測）如圖為某小型發(fā)電站高壓輸電示意圖，變壓器均為理想變壓器。在輸電線路的起始端接入甲、乙兩個互感器，兩互感器原、副線圈的匝數(shù)比分別為100：1和1：10.互感器中，電壓表的示數(shù)為220V，電流表的示數(shù)為4A，輸電線路總電阻r=20Ω，則下列說法正確的是（）

A．甲是電流互感器，乙是電壓互感器B．輸電線路上損耗的功率為32kWC．用戶得到的電功率為858kWD．若用戶用電設(shè)備增多，則升壓變壓器輸出電壓U2和降壓變壓器輸入電壓U3均變大【答案】B【詳解】A．由圖示可知，甲并聯(lián)在電路中是電壓互感器，乙串聯(lián)在電路中是電流互感器，故A錯誤；B．由變壓器的變壓比可知U代入數(shù)據(jù)解得U2=22000V由變壓器的電流比可知I代入數(shù)據(jù)解得輸電電流I=40A線路上損耗的電功率P損=I2r=402×20W=32000W=32kW理想變壓器輸入功率等于輸出功率，發(fā)電機的輸出功率P發(fā)電機=P輸電=U2I=22000×40W=880000W=880kW用戶得到的電功率為P'=P故C錯誤，B正確；D．用戶使用的用電設(shè)備越多，用戶電流增大，輸電電流變大，輸電導(dǎo)線損失的電壓增大，降壓變壓器輸入電壓減小，降壓變壓器輸入電壓U3變小，故D錯誤。故選B。【針對練習(xí)10】（2023·江蘇揚州·統(tǒng)考三模）遠距離輸電的原理圖如圖所示，發(fā)電機的輸出功率為P，輸電線上損失的功率為P線，變壓器均為理想變壓器，下列關(guān)系式正確的是（）

A．U1U2C．P線=U【答案】D【詳解】A．根據(jù)電壓與匝數(shù)的關(guān)系有U故A錯誤；B．輸電線路上損耗的電壓Δ根據(jù)輸電線上電壓的關(guān)系有Δ解得I故B錯誤；C．輸電線上損耗的功率P結(jié)合上述解得P故C錯誤；D．發(fā)電機輸出的功率為P=故D正確。故選D。一、單選題1．手機無線充電原理圖如圖所示，該裝置可等效為一個理想變壓器，送電線圈為原線圈，受電線圈為副線圈。ab間接上220V的正弦交變電流后，受電線圈中產(chǎn)生交變電流。送電線圈的匝數(shù)為n1，受電線圈的匝數(shù)為n2，且n1∶n2=10∶1。兩個線圈中所接電阻的阻值均為R，當(dāng)該裝置給手機充電時，手機兩端的電壓為1.8V，流過手機的電流為1A，則下列說法中正確的是（）

A．受電線圈cd兩端的輸出電壓為22VB．充電時，兩線圈上所接電阻的阻值R=200ΩC．充電時，與送電線圈相連的電阻R兩端的電壓為20VD．充電時，受電線圈cd兩端的輸出電壓為21.8V【答案】D【詳解】A．a(chǎn)b端輸入電壓為220V，由于送電線圈中的電阻R分壓，故送電線圈兩端電壓小于220V，則根據(jù)U可知，受電線圈cd兩端的輸出電壓小于22V，故A錯誤；B．設(shè)手機兩端電壓為U'，由題意可知U2=U'+I2R送電線圈的電流為I1=n2n1則送電線圈兩端電壓U1=U-I1R=220-0.1R根據(jù)U可得R=20Ω故B錯誤；C．充電時，與送電線圈相連的電阻R兩端的電壓為UR=I1R=2V故C錯誤；D．充電時，受電線圈cd兩端的輸出電壓為U2=U'+I2R=21.8V故D正確。故選D。2．如圖是小型交流發(fā)電機的示意圖，兩磁極N、S間的磁場可視為水平方向的勻強磁場，A為交流電流表。線圈繞垂直于磁場的水平軸OO

A．圖示位置時，線圈處于中性面，穿過線圈平面的磁通量最大，電流表示數(shù)最大B．圖示位置時，線圈處于平行面，穿過線圈平面的磁通量最小，電流表示數(shù)最大C．從圖示位置旋轉(zhuǎn)90°，線圈處于中性面，穿過線圈平面的磁通量最大，磁通量的變化率最大，電流表示數(shù)最大D．從圖示位置開始往逆時針方向旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生正弦式交變電流【答案】B【詳解】AB．圖中線圈平面與磁場方向平行，穿過線圈的磁通量最小，磁通量的變化率最大，電流表示數(shù)最大，故A錯誤，B正確；C．從圖示位置旋轉(zhuǎn)，線圈處于中性面，穿過線圈平面的磁通量最大，磁通量的變化率最小，電流表示數(shù)最小，故C錯誤；D．從圖示位置開始往逆時針方向旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生余弦式交變電流，故D錯誤。故選B。3．如圖甲所示，邊長為L=0.1m匝數(shù)為N=100匝，電阻可以忽略的正方形線圈在勻強磁場中繞轉(zhuǎn)軸OO'以某一角速度勻速轉(zhuǎn)動，OO'軸垂直于磁感線，圖示位置線圈平面與磁場平行，在線圈外接一含有理想變壓器的電路，變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1:2A．圖示位置，穿過線圈磁通量為零，感應(yīng)電動勢瞬時值也為零B．電流表示數(shù)為2C．線圈轉(zhuǎn)動的角速度為50πD．勻強磁場磁感應(yīng)強度為2【答案】D【詳解】A．圖示位置，穿過線圈磁通量為零，磁通量的變化率最大，感應(yīng)電動勢最大，故A錯誤；B．由圖乙可知電流表示數(shù)最大值為2AI故B錯誤；C．交流電周期為T=2×則線圈轉(zhuǎn)動的角速度為ω=故C錯誤；D．根據(jù)I解得I線圈勻速轉(zhuǎn)動的感應(yīng)電動勢的最大值為E=NBSω原線圈電壓的有效值為U根據(jù)U根據(jù)歐姆定律R=解得B=故D正確。故選D。4．如圖甲所示。用一臺發(fā)電機給滑動變阻器R供電，發(fā)電機產(chǎn)生的交變電流的電動勢如圖乙所示，發(fā)電機線圈的總電阻r=1Ω。電壓表為現(xiàn)想交流電壓表，調(diào)節(jié)滑動變阻器R=9A．該發(fā)電機線圈轉(zhuǎn)動的角速度為200πB．線圈轉(zhuǎn)至圖甲位置時，線圈中感應(yīng)電流最大C．理想電壓表示數(shù)為20V，電阻R的功率為4D．如把擊穿電壓為20V【答案】D【詳解】A．由圖乙可知，該發(fā)電機線圈轉(zhuǎn)動周期為0.02sω=故A錯誤；B．線圈轉(zhuǎn)至圖甲位置時，磁場與線圈平面垂直，感應(yīng)電動勢為零，線圈中感應(yīng)電流為零，故B錯誤；C．由圖乙可知，感應(yīng)電動勢的最大值為202E電流有效值為I理想電壓表示數(shù)為U=電阻R的功率為P=U故C錯誤；D．如把擊穿電壓為20V的電容器與滑動變阻器并聯(lián)，電容器兩端的電壓最大值為U則電容器將被擊穿，故D正確。故選D。5．2023年9月22至24日，華南日用百貨商品交易會在廣州隆重舉辦。參展產(chǎn)品中南北美洲的絕大多數(shù)國家家用電器的額定電壓是110V，這類用電器不能直接接到我國220V的電路上。如圖甲為一臺南北美洲的小發(fā)電機的結(jié)構(gòu)示意圖，內(nèi)阻為0.7Ω的線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律如圖乙所示。外接電表均為理想交流電表，用電器的電阻恒定為10.3A．發(fā)電機產(chǎn)生電動勢的最大值為1102VB．電流表的示數(shù)為10A，電壓表的示數(shù)為110VC．發(fā)電機的輸出功率為1030WD．在0.02s時，穿過線圈的磁通量變化率最大【答案】C【詳解】A．由題圖乙可知，發(fā)電機產(chǎn)生電動勢的最大值為E電動勢的有效值是E=110V周期為T=0.02s；則轉(zhuǎn)速為n=選項A錯誤；B．電流表的示數(shù)為I=E電壓表測量的是小燈泡兩端的電壓，電壓表示數(shù)為U=選項B錯誤；C．發(fā)電機的輸出功率P=IU=1030選項C正確；D．在0.02s時刻，由題圖乙可知此時的電動勢為零，由電磁感應(yīng)定律知，感應(yīng)電動勢與磁通量的變化率成正比，該時刻穿過線圈的磁通量變化率為零，選項D錯誤。故選C。6．如圖所示為遠距離輸電示意圖，兩變壓器均為理想變壓器，輸電線的電阻不變，升壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2，降壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)分別為n3、n4。在保持發(fā)電機輸出電壓U1及用戶得到的電壓U4均不變的條件下，若將輸送電壓U2A．升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比值n1n2B．輸電線上電流I2變?yōu)樵瓉淼?C．輸電線損失的功率變?yōu)樵瓉淼?倍D．降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比值n3【答案】D【詳解】A．根據(jù)電壓匝數(shù)比的關(guān)系有U解得UU1不變，U2由300kV升級為2100kV高壓，解得升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比值n1B．輸送總功率P=解得I由于U2由300kV升級為2100kV高壓，輸送的總電功率變?yōu)樵瓉淼?.5倍，解得輸電線上電流I2變?yōu)樵瓉淼腃．輸電線上損失的功率Δ根據(jù)上述，輸電線上電流I2變?yōu)樵瓉淼?2倍，可知輸電線損失的功率變?yōu)樵瓉淼?4D．根據(jù)電壓分配關(guān)系有U由于用戶得到的電壓U4不變，結(jié)合上述，輸送電流I2減小，可知降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比值n3故選D。7．如圖所示為某小型輸電站高壓輸電示意圖，變壓器均為理想變壓器，發(fā)電機輸出功率恒為22kW。升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1:10，在輸電線路上接入一個電流互感器，其原、副線圈的匝數(shù)比為1:10，電流表的示數(shù)為1A，輸電線的總電阻

A．升壓變壓器的原線圈輸入電壓UB．電流互感器是一種降壓變壓器C．將滑動觸頭P下移，用戶獲得的電壓將增大D．用戶獲得的功率為21【答案】D【詳解】A．電流互感器原線圈中的電流I升壓變壓器的輸出電壓U升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1:10，則U則U故A錯誤；B．根據(jù)線圈匝數(shù)關(guān)系可知電流互惑器是一種升壓變壓器，故B錯誤；C．將活動觸頭P下移，增大了n3U可知n3增大時，U4減小，故D．輸電線上損失的功率Δ用戶獲得的功率P故D正確。故選D。8．杭麗鐵路被列入浙江省重大建設(shè)項目“十四五”規(guī)劃，杭麗高鐵建成后，麗水前往杭州的時間將縮短至1小時內(nèi)。新建成的高鐵將應(yīng)用許多新技術(shù)，圖示為高鐵的牽引供電流程圖，利用可視為理想變壓器（原、副線圈匝數(shù)比為n1：n2）的牽引變電所，將高壓220kV或110kV降至27.5kV，再通過接觸網(wǎng)上的電線與車頂上的受電弓使機車獲得25kV工作電壓，則下列說法正確的是（）A．若電網(wǎng)的電壓為110kV，則n1B．若高鐵機車運行功率增大，機車工作電壓將會高于25kVC．高鐵機車運行功率增大，牽引變電所至機車間的熱損耗功率也會隨之增大D．如果高鐵機車的電動機輸出機械功率為9000kW，電機效率為90%，則牽引變電所到機車間的等效電阻為62.5Ω【答案】C【詳解】A．若電網(wǎng)的電壓為110kVn故A錯誤；BC．若高鐵機車運行功率增大，則牽引變電所副線圈輸入功率增大，而副線圈電壓不變，所以牽引變電所至機車間之間的電流增大，熱損耗功率也會隨之增大，導(dǎo)線電阻分壓增大，機車工作電壓將會低于25kV，故B錯誤，C正確；D．根據(jù)功率關(guān)系可得P=90其中U=25則電流為I=則牽引變電所至機車間的等效電阻為R=故D錯誤。故選C。9．如圖所示，面積為S、匝數(shù)為N的矩形線框在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸OO＇勻速轉(zhuǎn)動，通過滑環(huán)向理想變壓器供電，燈泡L1、L2、L3均正常發(fā)光．已知L1、L2、LA．理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1：2B．在圖示位置時，穿過線框的磁通量變化率最小C．若在副線圈再并聯(lián)一個相同的小燈泡，則燈泡L3D．線框轉(zhuǎn)動的角速度為ω=【答案】D【詳解】A．設(shè)原線圈電流為I，則副線圈電流為2I，則理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為n選項A錯誤；B．在圖示位置時，穿過線框的磁通量為零，此時磁通量的變化率最大，選項B錯誤；C．若在副線圈再并聯(lián)一個相同的小燈泡，則次級電阻減小，次級電流變大，則初級電流也變大，則燈泡L3將變亮，選項CD．線圈輸出的總功率為3P，總電流為I，則電動勢的有效值為E=根據(jù)E可得線框轉(zhuǎn)動的角速度為ω=選項D正確。故選D。10．某理想變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2，原線圈與定值電阻R0串聯(lián)后接入輸出電壓大小恒定的正弦交流電源，副線圈電路中接有理想交流電流表和滑動變阻器R（最大阻值為R0），開始時滑片P位于滑動變阻器電阻絲的中央位置，如圖所示。現(xiàn)將滑片P向下滑至電阻絲距下端長度四分之一處的a點時，電流表的示數(shù)記為I1，將滑片P向上滑至電阻絲距下端長度四分之三處的b點時，電流表的示數(shù)記為I

A．1:4 B．4:1 C．1:2 D．2:1【答案】D【詳解】設(shè)當(dāng)滑動變阻器阻值為R時，電流表讀數(shù)為I，則次級電壓為IR，初級電壓為U1=nu=根據(jù)題意則u=u=其中I1:求得nD正確。故選D。11．如圖是交流發(fā)電機的示意圖，兩磁極N、S間的磁場可視為水平方向的勻強磁場，矩形線圈abcd繞垂直于磁場方向的水平軸OO'沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的電動勢隨時間變化如圖，通過電刷與阻值為5Ω的小燈泡組成閉合電路，已知線圈內(nèi)阻為1Ω，則（）A．交流電壓表示數(shù)為10VB．線圈轉(zhuǎn)速為2.5r/sC．當(dāng)線圈處于圖示與磁感線平行位置時ab邊受到的安培力為零D．線框由圖示與磁感線平行位置轉(zhuǎn)14圈，小燈泡消耗的電能為【答案】B【詳解】A．根據(jù)圖像，電動勢有效值為E=電壓表顯示為外電壓U=52V。故B．周期為T=0.4s，則線圈轉(zhuǎn)速為n=故B正確；C．中線圈與中性面垂直，感應(yīng)電流最大，ab受到安培力最大。故C錯誤；D．燈泡消耗電能Q=故D錯誤。故選B。二、多選題12．如圖是一種理想自耦變壓器示意圖，線圈繞在一個圓環(huán)形的鐵芯上，P是可移動的滑動觸頭，AB間接交流電壓U，輸出端接通了兩個相同的燈泡L1和L2，Q為滑動變阻器的滑動觸頭，當(dāng)開關(guān)S閉合，P處于如圖所示的位置時，兩燈均能發(fā)光，下列說法正確的是（）A．P不動，將Q向右移動，變壓器的輸入功率變大B．Q不動，將P沿逆時針方向移動，變壓器的輸入功率變大C．P不動，將Q向左移動，兩燈均變亮D．P、Q都不動，斷開開關(guān)S，L1將變亮【答案】BCD【詳解】A．P不動，副線圈匝數(shù)n2不變，副線圈兩端電壓U2不變，Q向右移動，滑動變阻器電阻變大，副線圈總電阻變大，副線圈中電流P可知，變壓器的輸入功率減小，A錯誤；B．Q不動，副線圈總電阻不變，將P沿逆時針方向移動，副線圈匝數(shù)n2U可知，副線圈兩端電壓U2變大，副線圈中電流IP可知，變壓器的輸入功率變大，B正確；C．P不動，副線圈匝數(shù)n2不變，副線圈兩端電壓U2不變，Q向左移動，滑動變阻器電阻變小，電壓變小，所以燈泡兩端電壓變大，兩燈均變亮，D．P、Q都不動，副線圈兩端電壓U2不變，斷開開關(guān)S，副線圈總電阻變大，副線圈中電流I2減小，滑動變阻器電壓減小，所以燈泡兩端電壓變大，L1將變亮，故選BCD。13．如圖所示的電路中，變壓器為理想變壓器，電流表和電壓表均為理想電表。三個定值電阻阻值分別為R0、R