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受到最大静摩擦力 UP
由①②得IP=I- .
F2=μFN ③ R
ab中的感应电动势 E 0.02ω ωIP=I-R =I- 3 =I-150
E=Blv ④
,
{0 -45rad
/s≤ω≤15rad/s
MN 中的电流 IP= 1
E 6UP-0.05
,15rad/s<ω≤45rad/s
I=R +R ⑤1 2
MN 受到的安培力 专题10 交变电流
F安=IlB ⑥
十年高考母题原型训练
框架开始运动时
F安=F2 ⑦ A组
由上述各式代入数据解得
v=6m/s ⑧ 题源1 交变电流的产生及描述
(2)闭合回路中产生的总热量
1.BD 【解析】 【解析】 若没有二极管,根据
R
Q = 1
+R2
总 Q ⑨ 理想变压器的电压与匝数成正比,即有:R Uab∶Ucd=2
, n1∶n2;而因二极管的单向导电性,导致副线圈的电由能量守恒定律 得
压有效值低于原来值,A错误;当增大负载电阻的阻1
Fx= 22m1v +Q总 ⑩ 值R,因电压不变,结合闭合电路欧姆定律,则电流表
代入数据解得 的读数变小,B正 确;即 使 负 载 电 阻 的 阻 值 越 小,cd
x=1.1m 间的电压Ucd仍不会变化,C错误;根据原副线圈的功
16.【解析】 (1)由图象得出三点坐标:O(0,0), 率相等,当将二极管短路,副线圈的消耗功率是原来
b(15,0.1),c(45,0.4). 的2倍,则电流表的读数加倍,故D正确.
由直线的两点式得I与ω 关系式: 2.D 【解析】 由ω=100π=2πf解得:f=50Hz,
ìω 选项 错 , / / A .AB
端电压有效值U1=12V,根据变压公
150 -45rads≤ω≤15rads
I= í 式,副线圈电压U2=6V, 的读数为6V.由欧姆定
ω 100-0.05
,15rad/s<ω≤45rad/s 律可得I=U2/RL=1A, 的读数为1A,选项BC
(2)圆 盘 切 割 磁 感 线 产 生 的 电 动 势 为 E = 错误.由理 想 变 压 器 功 率 关 系,变 压 器 输 入 功 率 为
ωr+0 1 P=IU =6W,选项D正确.
Br 2 =2Bωr
2=0.02ω 2
3.A 【解析】 由图象可知,通过负载的电流有
当ω=15rad/s时,产生的电动势为E=0.02×
效值为0.025 2A,变压器输入功 率 约 为 P=UI=
15V=0.3V.
110×0.0252 W=3.9W,选项 A正确.变压器输出
当ω=45rad/s时,产生的电动势为E=0.02×
电压的最大值是1102V,选项B错误 由变压公式,45V=0.9V. .
, , : 变压器原、副线圈的匝数比是忽略圆盘电阻即电源忽略内阻 故U =E 可得 2∶1
,选项C错误.负载
P
U =0.3V,U =0.9V. 电流 的 函 数 表 达 式i=0.05sin
(100πt)A,选 项 D
b c
(3)由并联电路知识有: 错误.
I=I +I ① 4.C 【解析】 电表显示为有效值,故AB错,PP R
E U 向下滑动时,U 不变,R总 变小,故I1 变大,C正确,D
IR= =
P
R R ② 错误.
·83·
5.C 【解析】 题中图甲、图乙均表示交流电, 4.D 【解析】 由图乙知交变电流的周期为T=
故A错;图甲是正弦交流电,周期为2×10-2s,所以 2π00.2s,则输出电压u=Umsin t=202sin(100πt)V,选
2π T
ω=T =100πrad
/s,所以电压的瞬时值表达式为u 项A错误;由题意知两小灯泡的额定电压为变压器
=311sin100πtV,故C选项对;题中图甲和图乙的有 U2 n2输出电压 = ,U2=4V,断开S2 后,两只小灯泡
效值并不相同,B错;变压器只能改变交流电的电压, U1 n1
串联,输出功率减小,则输入功率随之减小,选项
不能改变交流电的频率,故D错. BC
2
6.BD 【解析】 由题图知Um=100V,T=4× 错误;若S1 接2后,
U
R 2消耗的功率为P=R =0.8W
,
-2 , 2π 110 s则ω= =50πrad/s,f= =25Hz,故A错 选项D正确.T T
5.ABD 【解析】 因原线圈是双线绕法,所以
误, UB正确;因电压的有效值U= m=502V,故C 家庭电路正常工作时L1,L2 磁通量为0,AB正确;家2
庭电路短路时,L1,L2 磁通量仍为0,C错误;地面上
U2 (502)2
错误;因P= = ,故 正确R 100 W=50W D . 的人接触火线发生触电时,两根电线电流不等且变
化,开关K被磁铁吸起,D正确.
题源2 变压器及远距离输电 6.BC 【解析】 由图可知周期是0.02s,A错
1.BD 【解析】 由图乙知交变电流的周期为T 误;由图可知电压最大值311V,B正确;根据有效值
311
=0.02s,
2π
则u =U sin t=1902sin(100πt)V,选 U= V=220V,可得C正确;根据交变电压的表2 m T 2
达式:u=Emsinωt(V)可知,D错误.
项A错误,选项B正确,
U1 n1 U
由 = 得U n n1=
1 ,
2 2 U n2 U22 7.D 【解析】 该导线框匀速转动,在进入和离
增大时,n1 需减小,则选项C错误,选项D正确. 1
开磁场 的 T 时 间 内 产 生 的 电 动 势 大 小 为8 E=2.B 【解析】 根据变压器原理,原线圈中电流
与副线圈电流的比值等于副线圈匝数与原线圈匝数 ωLBL ,在一个周期内设导线框的电流有效值I,由2
的比值,电流互感器原线圈匝数少,接高压电路,副线
2
2 E 1
圈匝数多,接电流表,所以ab接MN、cd 接PQ,Iab> 交流电的有效值定义可得IRT= (R ) R×2×8
Icd,选项B正确. BL2ω
T I= ,D选项正确.
3.AD 【解析】 若电压表读数为6V,则输入 4R
4 8.A 【解析】 灯泡正常发光,则副线圈的电压
电压为U1= ×6V=24V是有效值,因此其最大1 有效值为220V,变压器的输入功率为22W,那么原
值为242V,A正确;若输入电压不变,副线圈匝数 n线圈的电压有效值U = 11 U2=110V,原线圈的电
增加到原来的2倍,则输出电压也增加到原 来 的2 n2
倍,电流表示数应增加到原来的2倍, ;
P 22
B错 若输入电 流有效值I1=U =
,电压表和电流表
1 110
A=0.2A
压不变,负载电阻的阻值增加到原来的2倍,则输出 的示数都为有效值,A正确,BCD错误.
电流减小到原来的一半,输入功率等于输出功率即P
=IU 也减小到原来的一半,C错;若保持负载电阻的 B组
阻值不变,输入电压增加到原来的2倍,输出电压增
2 题源1 交变电流的产生及描述U
大到原来的2倍,则由 P= 可知输出功率增加到R 102 P U2
原来的4倍,D正确. 1.C
【解析】 P= ,R 2=
,
R Um= 2U.
·84·
【 】 110 8.C
【解析】 当霓虹灯两端的电压大于或等
2.AC 解析 电流表的示数I2=55 A=
于60 2V 时 发 光,如 图 所 示,由60 2V=120 2
2A,A对;原线圈的电压的最大值为2202V,则有 1
sin100πt0V,t0= s,一周期内霓虹灯的发光时间
2202 600
效值为U1= V=220V,电压表的示数为副线
2 1为Δt=T-4t0= s,一小时内霓虹灯发光时间为t
圈电压的有效值,即U2=110V,所以原、副线圈的匝 75
数比n1∶n2=U1∶U2=2∶1,B错,C对;由图象可 1h=TΔt=2400s.
以看出,原线圈中交变电压的周期为0.02s,所以频
率为50Hz,D错.
3.D 【解析】 a 输入正弦交变电流,则b中也
感应出交变电流,A错.a 中有电流时,b 中磁通量一
定不为零,B错.a、b 线圈产生的磁场互相影响,故C
错.a 中磁场变化,b中必产生电流,故D正确.
【
【 解析
】 时刻,
解析】 , 9.BCD t=0 u=0
,穿过线圈的
4.A 由法拉第电磁感应定律知 线圈
, ; , ,
绕P1、
磁通量最大 错 由图知 根
P2 轴 转 动 到 此 位 置 时 的 电 动 势 均 为 E
A Ta=0.4sTb=0.6s=
1
, E BSω 据n=
,
, , ; 得T na∶nb=Tb∶Ta=3∶2
,故B正确;由
BSω 电流均为I= = 故 A正确R R B
错误 由
2π
右手定则知,此时感应电流的方向为a→d→c→b→ 图知Uma=10V,ωa= =5π,所以交流电a 的瞬时Ta
a,故C错误;由F=BIL,可知两种情况下dc边所受 值为u=Umasinωt=10sin5πtV,C正确;Uma=nBSωa
安培力相等,所以D错误.
, 20【 】 -2 , =10VUmb=nBSωb= V,故D正确5.C 解析 由题图知 T=4×10 sU = 3 .m
1 10.ABC 【解析】 线框在转动过程中,, 产生的5V 故交流电的频率f=T =25Hz
,电压有效值U
2Bl2ω
U 5 U 感应电动势的有效值为E= ,电流的有效值
= m=2 2V
,通过电阻的电流有效值为I= = 2
2 R 2Bl2ω, 2π2 为I= T= ,线框转动一周,产生的热量2 , U 2R ω
Q
A 电阻消耗的功率2 P=R =2.5W
,故 A、B、D三
2 2 2π πB2l4ω
项错误,C项正确. =I
2RT= 2Blω ÷ R· = ,外力做的功
è 2R ω R
6.AC 【解析】 本题考查表征交变电流的物理 W=Q,选 项 A 正 确;感 应 电 动 势 的 最 大 值 Em=
量和图象分析.由图可得电压的峰值(最大值),周期. Bl2ω,选项B正确;线框转动90°的过程中,流过导体
根据周期跟频率的倒数关系可得频率,周期为0.02s, ΔΦ Bl2
某一截面的电荷量q= = ,选项C正确;电压
故选项B错误A正确.对于正弦交变电流,根据电压 R R
R
的最大值是有效值的 2倍,可得电压有效值为220 表的 示 数 等 于 端 电 压 的 有 效 值:U =I· 4 =
V,故D选项错误.
2Bl2ω·R 2Bl
2ω,
U = 选项D错误2 .
7.AC 【解析】 m电流的有效值I= · 2R 4 82 R = 11.【解析】 (1)线圈转动时,总有一条边切割磁
2 362
× A=1.2A,A正确;电阻R 消耗的功率P 感线,且ac边和bd 边转动的线速度大小相等,当线2 30
框平行于磁场时,产生的感应电动势最大,为 Em=
=I2R=43.2 W,B错;电 流 瞬 时 值 的 表 达 式i=
· ·1 1 2
Imsinωt=1.22sin100πt,C正确,D错误. nBLv=nBL ω 2L=2nBLω.
·85·
nBL2ω P 3×106×103
由闭合电路欧姆定律可知Im=2( )
,当以 线上输送 的 电 流 为
R+r I=U = 500×103 A=6000
题中图示位置为计时起点时,流过R 的电流表达式 A,A项错误,输电线上损失的电压为ΔU=Ir=6000
nBL2ω ×2.5V=15kV,B正确;若改用5kV电压输电,虽
为i=Imsinωt=2(R+r)sinωt. P 2 3×106×103 2用公式 计 算
() ΔP=I
2r=
2 在线框由题中图示位置匀速转动90°的过程 (U ) r= ( 5000 )
中,用有效值来计算电阻R 产生的热量. ×2.5W=9×108kW,但在实际中,损失的功率不可
T 2 能大于总功率,故C项是错误的;D项中注意公式中
Q=I2R ,
I nBLω 2π
其中I= m= ,T= ,4 2 22(R+r) ω 的U 应为输电线上的损失的电压,D项错误,本题正
T n2πB2L4ωR 确选项
即Q=I2
B.
R 4=16(R+r)2 . 2.D 【解析】 根据理想变压器的变化比有k
(3)在转过90°的过程中感应电动势的平均值为 U U
= 1,nk= 2,线路的输送功率不变有U U P=U1I1=1 2
ΔΦ 2nBL nBL2ω
E=n = = , UI .由焦耳定律有P =I2R= (P
2 2
Δt π π 2 2 1 1 U ) R= (P ) R,1 kU
2ω
P I2 U2
P =I2
1
E nBL2ω 2 2R,
2
P =
2 1
2= 2= 2,故选D.
流过R 的平均电流I= = , 1 I1 U2 nR+r π(R+r)
U1 n1
·T nBL
2ωπ 3.CD 【解析】 由 = ,知升压变压器的输
所以流过R 的电荷量q=I = U2 n24 π(R+r)2ω
出电压U2 不变,选项A错,输出功率增大时,输电线
nBL2
= . 路上的电流增大,则输电线上的损失电压ΔU 增大,2(R+r)
(4)
U3 n3
由部分电路欧姆定律可知电阻R 上的最大 则降压器的输入电压U3=U2-ΔU 减小,由 ,U =4 n4
nBL2ωR
电压U =I R= . 知降压变压器的输出电压减小,选项B错;输电线的m m 2(R+r)
损失功率P 2损=Ir增大,选项C对;输电线的损耗功
12.【解析】 (1)bc、
l
ad 边的运动速度:v=ω 2 P损 I·ΔU ΔU率占总功率的比例为η= = = 增大,选P总 IU2 U2
感应电动势:Em=4NBlv
项D对,故正确选项为CD.
解得Em=2NBl2ω 4.AD 【解析】 当S闭合后,副线圈所接电阻
( E2) :I = m电流 m 阻值变小,由于线圈匝数不变,原线圈所接电压有效r+R
U2
安培力:F=2NBIl 值不变,则V2 示数不变,由I2= 可知,A2 示数变m R
4N2B2l3ω
解得F= 大;又U1I1=U2I2,可知I1 变大;对于理想变压器有r+R
U1 n I= 1,1
n
= 24 ,可知两电压表读数比不变,电流表(3)一个周期内,通电时间t= T U2 n2 I2 n19 读数比不变,A、D正确.
R 上消耗的电能 W=I2 2mRt且 W=IRT,解得 5.A 【解析】 由P=IU 知,若输送功率不变,
4NBl2ω
I= 13(r+R) 当输送电压增大一倍时,输电电流减为原来的 ,输2
题源2 变压器及远距离输电 电线电阻不变,由P
2
损=Ir 知损失的电功率变为原
1
来的 ,故正确选项为
1.B 【解析】 当用500kV电压送电时,输电 4 A.
·86·
6.B 【解析】 本题考查了理想变压器的有关 U2
可知,U2 增大,输出功率P2=
2
随之增大,而输入功
知识.变压器是利用互感原 理 制 成 的,所 以 若 M、N R
接恒定电流,则IR、IL、IC 都等于零,C、D选项错误; 率P1=P2,所以输入功率P1 也增大,又P1=U1I1,
若 M、N 接正弦式交流电,则副线圈也产生交流电, 故而I1 增大,选项D正确.
所以IR≠0、IL≠0、IC≠0,A选项错误,B选项正确. 11.B 【解析】 根据二极管单向导电性,故一
【 L
个周期内,只有半个周期通过,再考虑变化率的关系
7.BD 解析】 导线电阻R=ρ ,输电电流S I 即可得到图象B正确.
=P/U,故 P'=I2R=P2ρL/U2S,选 项 B正 确;又 12.ABD 【解析】 正常工作时,两原线圈中电
P =P-P'=P(1-PρL/U2用 S),D项亦正确. 流等大反向,形成的磁场互相抵消,铁芯中无磁通量;
8.C 【解析】 本题考查理想变压器的变压比 若电流不等,就会产生变化的磁通量,副线圈中就会
和变流比的关系以及动态电路问题.不论开关S闭合 产生电压,控制电路开始工作.当用户家发生短路时
与否,根据理想变压器的变压比关系可知,U1 不变, 或相、零线间的电压太高时,两个原线圈中的电流仍
A错误;当开关S闭合时,副线圈电路的总电阻减小, 等大反向,故没有过流、过压保护作用,所以 A、B不
U
根据欧姆定律知I2=
1,电流表 A2 的读数变大,D 正确.当站在地面上的人触及b 线时,有部分电流经R总
; 人体流向大地,造成两原线圈中电流不等,从而使副错误 又根据变压器变流比关系知,电流表 A1 的读
, ; 线圈中产生电流,控制电路将使脱扣开关断开,故数变大 C正确 电压表 V2 的读数U2=U1-I2R C1,
U1、R1 不变,I 变大,所以电压表 V U
正确.当站在绝缘物上的人两手分别触到 线和的读数 减 b d 线2 2 2
,B , 、 ,小 错误. 时 相当于bd 间并联了一个电阻 两原线圈中的电
9.BC 【解析】 因为是交流电,所以电容C 可 流仍然等大,脱扣开关不会自动断开,所以D不正确.
以充放电,有电流通过R3,A错误;原、副线圈交变电 13.【解析】 (1)由图乙知 T=0.01s,ω=200
1 ω 100π πrad/s
压频率就是交流电频率f=T=2π= 2π =50Hz
,
电压瞬时值uab=400sin200πt(V)
B正确;根据变压器变压比公式U1∶U2=n1∶n2,U1
(2)
Um
电压有效值
, U1= =2002V=220VU2=22V,所以电阻R2 的电功率为P2= 2
U22 222 因为是理想变压器,所以
R =10W=48.4W
,C正确;原、副线圈的磁通量变 P1=P2
2 P1
化率之比为1∶1,D错误. 原线圈中的电流I1=U1
10.ABD 【解析】 S由a 合到b时,n1 减小,由
解得I1≈0.28A 2 或 ÷
U 2 A2 n= 2可知,U2 增大,
U è
P 2 5

输出功率
U n 2=
随之增大,
1 1 R (3)设ab间匝数为n1
而输入功率 P1=P2,所以输入功率 P1 也增大,又 U1 Uce
P1=U1I1,故而I1 增大,选项A正确. n =1 nce
S由b 合到a 时,与上述情况相反,P2 将减小, U1 Ude
同理 =
所以选项B正确. n1 Ude
变阻器滑片P 向上滑时,R 增大,而U 不变,输出 U2 U22 ce
由题意知 = de
U2 Rce Rde2
功率P2= 随之减小,而输入功率 ,所以输入R P1=P2 nce Rce
解得
功率P1 也减小,又P1=U1I1, , n
=
故I1 减小 选项C错误. de Rde
U2 n2 nce 4
保持变阻器电阻R 不变时,U1 增大,由 = 代入数据得U n n =3.1 1 de
·87·专题10 交变电流
考纲·题型解读
1.常以选择题的形式考查交变电流的变化规律,如交变电流的瞬时值表达式、通过线圈的Φ t图与相对应的e t图之间
的关系、交变电流的有效值的定义及计算、有关有效值与平均值区别的计算.
2.常以选择题的形式考查变压器的电压比、电流比、输入功率和输出功率的求解,电路动态分析;对于远距离输电问题,常
以计算题的形式考查输送电能过程中电能损失的计算方法和提高输电效率的方法.
题源1 交变电流的产生及描述 各种交变电流电气设备上铭牌标有的,交变电表所测
的,以及在叙述中没有特别说明的交变电流的值,都是指
解题模型1.1 有效值.在计算交变电流通过导体产生的热量、电功率以及
,
1.交流电产生过程中两个特殊位置的问题 确定电阻丝的熔断电流时 只能用交变电流的有效值.
总之,在研究交变电流做功、电功率及产生的热量时,
线圈平面垂直于磁感线时的位置叫做中性面.线圈在
,
ΔΦ 只能用有效值 交变电路中电流表
、电压表的读数也都是
中性面时:Φ=Φm, =0,e=0,电流方向发生改变,线圈Δt 有效值.
转一周,经过中性面两次,即电流一周期内方向改变两次. 注:几种典型交流电的有效值
与中性面垂直的位置叫最大值位置.线圈在该位置时: 交流电的有效值是根据电流的热效应规定的,让交流电
ΔΦ 和直流电通过同样的电阻,如果它们在同一时间内产生的热
Φ=0, 最大, ,电流方向不发生改变Δt Em=NBSω . 量相等,就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值.
2.交流电的“四值” ①正弦半波交流电的有效值
近几年的高考在考查“交变电流”一章中的有关内容 若将图甲所示的交流电加在电阻R 上,那么经一个周
时,主要考查了交变电流的四值,即最大值、有效值、瞬时 期产生的热量应等于它为全波交流电时的1/2,即U 2半 T/R
值、平均值.在什么情况下应该使用这四个概念中的哪一 1 U 2( 全= T ), U而U m全 = , 1因 而 得U半 = ,同 理 得个,下面举例说明. 2 R 2 2Um
(1)最大值 1
I半= Im.
最大值是指交流电在变化过程中电动势、电压、电流 2
所能达到的 最 大 值,它 反 映 的 是 交 变 电 流 大 小 的 变 化 范
围,常用大写字母加下标 m或 max来表示,如Emax、Umax、
Imax.当线圈平面与磁感应强度B 的方向平行时,交变电流
的电动势最大.设线圈的匝数为 N,面积为S,绕垂直于磁
场的转轴转动的角速度为ω,Emax=NBSω,Emax的大小与
线圈的形状,旋转的转轴位置无关,在考虑电容器的耐压
程度时,应注意交变电流的最大值.
(2)有效值 图甲 图乙
交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的,即 ②正弦单向脉冲电流的有效值
在同一时间内,能使同一电阻产生相等热量的直流电的数 因为电流热效应与电流方向无关,所以图乙所示正弦
值,叫做该交变电流的有效值,它反映的是交变电流通过 单向脉冲电流与正弦交流电通入电阻时所产生的热效应
用电器把电能转化为其他形式能的本领强弱,常用一大写 Um Im完全相同,即U= ,I= .
字母来表示,如E、U、I.正弦交流电的有效值与最大值之 2 2
间的关系是: ③矩形脉冲电流的有效值
E U 如图丙所示电流实质是一种脉冲直流电,当它通入电
E= m、U= m、
I
I= m.
2 2 2 t1阻后一个周期内产生的热量相当于直流电产生热量的 ,
T
·156·
这里t1 是一个周期内的脉冲时间.
由I 2RT= (t1矩 T )I 2m RT,
(U
2
矩 ) tT= 1 (U
2
或 m
R T R )T.
t 图1 1 图2
得I矩= Im,
t
T U =
1
矩 TUm
,
A. 两次t=0时刻线圈平面均与中性面重合
t1 1 , 2 , 2 B. 曲线a、b对应的线圈转速之比为当 = 时T 2 I矩=2Im U矩=2Um.
2∶3
C. 曲线a表示的交变电动势频率为25Hz
D. 曲线b表示的交变电动势有效值为10V
[解析] 在t=0时刻,线圈一定处在中性面上,A正确;由
图可知,a 的周期为4×10-2s;b 的周期为6×10-2s,则由n=
1
可知, 3转速与周期成反比,故周期之比为 ,B错误;曲线T 2 a
的
图丙 图丁 1交变电流的频率f= =25Hz,C正确;b的最大值为10V,则Ta
④非对称性交流电有效值
10
假设让一直流电压U 和如图丁所示的交流电压分别 有效值为U= =52V,D错误.2
加在同一电阻上,交流电在一个周期内产生的热量 Q1= [答案] AC
U2 T U21· 2·T+ ,直流电在相等时间内产生的热量Q = [真题2] (2023·山东)如图,将额定电压为60V的用电R 2 R 2 2
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
U2 , U
2 2
1·T U2·T U
2
T 根据它们的热量相等有 ,得R R 2+R 2=RT 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220V和2.2A,以下判断正确的是 ( )
1
U= (U2 2),
1
1+U2 同理有I= (I2 22 2 1+I2
).
(3)瞬时值
瞬时值是指交流电在变化过程中某一时刻电动势、电
压、电流的值,它反映的是某一时刻交变电流某物理量的
A. 变压器输入功率为484W
大小,常用小写字母来表示,如e、u、i.当从线圈平面与B
B. 通过原线圈的电流的有效值为0.6A
的方向平行时开始计时,设线圈平面与B 的方向的夹角为
C. 通过副线圈的电流的最大值为2.2A
θ,瞬时电动势e的表达式为e=Emaxcosθ;当以线圈平面与
D. 变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=11∶3
中性面平行时开始计时,设线圈平面与中性面的夹角为α, [解析] 变压器的输入功率等于输出功率,P入 =P出 =
瞬时电动势e的表达式为e=Emaxsinα.在求发电机某一时
刻的电动势、电流、输出功率,用电器某一时刻电压、电流、 I2U2=2.2×60=132W,
P入
A错误;根据P入=I1U1,所以I1=U1
消耗功率时常用瞬时值. 132
= =0.6A,B正确;电流表示数为有效值,故通过副线圈的电
(4)平均值 220
交变电流的平均值是交变电流图象中波形与横轴(t 流的有效值为2.2A,则最大值为Im= 2×2.2A=2.22A,C错
轴)所围的面积跟时间的比值,常用大写字母上加一横线来
误; U1 n1根据变压器的工作原理可知
U =
,所以变压器原、副线圈匝
n
表示,
2 2
如E、U、I.求一段时间内通过导体横截面的电量时要
数比为11∶3,故D正确.
ΔΦ
用平均值q=It.平均电动势E=N ,平均电流 /Δt I=E R. [答案] BD
E +E [真题3] (1 2 2023·山东)图甲是小型交流发电机的示意图,
注意:E≠ ,平均值不等于有效值2 . 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
[真题1] (2023·天津)如图1所示,在匀强磁场中,一矩 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,
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 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
转动,产生的交变电动势图象如图2中曲线a,b所示,则( ) 乙所示.以下判断正确的是 ( )
·157·
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L1,bc长度为L2,线圈以恒定角速度ω 逆时针转动.(只考虑
图甲
单匝线圈)
图乙
A. 电流表的示数为10A 图1 图2
B. 线圈转动的角速度为50πrad/s
C.0.01s时线圈平面与磁场方向平行
D.0.02s时电阻R 中电流的方向自右向左
[解析] 电流表的示数为交变电流的有效值,为10A,选项
A正确.由图乙可知,周期为0.02s,频率为f=50Hz,线圈转动
的角速度为ω=2πf=100πrad/s,选项B错误.0.01s时产生的 图3
感应电流为负最大,线圈平面与磁场方向平行,选项C正确.由 (1)线圈平面处于中性面位置时开始计时,试推导t时刻整
右手定则可判断0.02s时电阻R 中电流的方向自左向右,选项
个线圈中的感应电动势e1 的表达式;
D错误.
(2)线圈平面处于与中性面成[答案] AC φ
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真题4 2023 福建 如图 实验室一台手摇交流发电 2
的表达式;
, , , (3)若线圈电阻为r,求线圈每转动一周电阻机 内阻r=1.0Ω 外接R=9.0Ω的电阻.闭合开关S当发电机转 R
上产生的焦
耳热.(其他电阻均不计)
子以某一转速匀速转动时,产生的电动势e=102sin10πt(V),则
( ) [解析] (1)矩形线圈abcd 转动过程中,只有 ab
和cd 切
L2
割磁感线,设ab和cd 的转动速度为v,则v=ω·2.
在t时刻,导线ab和cd 因切割磁感线产生的感应电动势均
为E1=BL1v.
由图可知v⊥ =vsinωt,则整个线圈的感应电动势 为e1=
A.该交变电流的频率为10Hz
2E1=BL1L2ωsinωt.
B.该电动势的有效值为102V
(2)当线圈由图3位置开始运动时,在t时刻整个线圈的感
C.外接电阻R 所消耗的电功率为10W
应电动势为e2=BL1L2ωsin(ωt+φ0).
D.电路中理想交流电流表 的示数为1.0A
( E3)由闭合电路欧姆定律可知I= ,这里E 为线圈产生[解析] 根据感应电动势的表达式,再由2πf=10π可得该 R+r
交变电流的频率为f=5Hz,选项A错误.该电动势的最大值为 E BLLω的电动势的有效值.E= m= 1 2 ,则线圈转动一周在R 上产
102V, 2 2有效值为10V,选项B错误.外接电阻R 中电流I=E/
Q =I2
2π
Rt, t= . Q =πRω(BL
2
生的焦耳热为 其中 于是 1
L2
(R+r)=1A,电路中理想交流电流表 的示数为1.0A,外接 R ω R R+r )
电阻R 所消耗的电功率为P=I2R=9W,选项C错误,D正确. [答案] (1)e1=BL1L2ωsinωt (2)e2=BL1L2ωsin(ωt+
[答案] D 2
φ0) (3)Q=πRω
BL1L2
[真题5] (2023·安徽)图1是交流发电机模型示意图.在 ( R+r )
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
·158·
题源2 变压器及远距离输电 2.远距离输电问题的处理方法
处理远距离 输 电 问 题,关 键 是 正 确 建 立 输 电 的 流 程
解题模型2.1 图,透彻理解题意,从“输电线”开始,或者从“发电”,或者
从“用户”开始,把握好各物理量之间的相互关系,依次解
1.理想变压器问题的分析思路
决即可.
具备了以下条件的变压器称为理想变压器:(1)不计 常用的关系有:
铜损,即变压器的原、副线圈的内阻很小,可以忽略,在有 (1)输电过程的电压关系
电流通过时认为不产生焦耳热.(2)不计铁损,即变压器铁 →输电线损失电压
芯内不产生涡流,无热损耗.(3)不计磁漏,即原、副线圈中 U出 =U损+U用
→降压变压器原线圈电压
的磁通量总保持相同. →升压变压器副线圈电压
纵观高考命题,对于变压器问题,多集中于对变压器 (2)输电过程功率的关系
的工作原理及I、U、P、n 各量间基本关系的考查.由于变压 P出P =P +P →I=出 损 用 U出
2
器与电能的输送密切相关,贴近生活实际,触及能源利用 P损 = I R线
→ U 2损
的社会热点,符合贴近现实突出能力的命题趋势,应当作 {P损 = R线
为备考的重点.
解题思路:
思路1:
U1
电压思路:变压器原、副线圈的电压之比为:
U2
n1; U1 U2 U= = = 3当变压器有多个副线圈时 …n2 n1 n2 n = .3 3.含线圈、电容的交流电路的分析方法
思路2:功率思路:理想变压器的输入、输出功率为P = 要初步了解线圈和电容器对交流电的作用,电感线圈入
, ; … 有“通直流,阻交流;通低频,阻高频”的作用,而电容器具P出 即P1=P2 当变压器有多个副线圈时P1=P2+P3+ .
有“通交流,隔直流;通高频,阻低频”的作用,从而比较在
P
思路3:电流思路:由I= 知,当变压器有多个副线 各种情况下,它们在电路中所起的作用.要结合串、并联电U
路的特点和闭合电路的欧姆定律来分析实际问题.
圈时n1I1=n2I2+n3I3+…,对只有一个副线圈的变压器
I1 n2; [真题6] (2023·四川)如图所示,甲是远距离的输电示意才有
I =2 n1 图,乙是发电机输出电压随时间变化的图象,则 ( )
思路4:(变压器动态问题)制约思路:
() n1 1电流制约:当变压器原、副线圈的匝数比 一定,n2
且输入电压U1 确定时,原线圈中的电流I1 由副线圈中的
I ,
n
I = 2
I2
输出电流 2 决定 即 1 ,可简述为“副制约原”n .1 甲
(2)负载制约:
①变压器副线圈中的功率P2 由用户负载决定,P2=
P负1+P负2+….
②变压器副线圈中的电流I2 由用户负载电阻R2 确
定, UI2=
2
R .2 乙
③总功率P总=P线+P2.
思路5:原理思路:变压器原线圈中磁通量发生变化, A. 用户用电器上交流电的频率是100Hz
B. 发电机输出交流电的电压有效值是500V
ΔΦ
铁芯中 相等;当遇到“ ” :ΔΦ1 ΔΦ2型变压器时有
Δt Δt = Δt C. 输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定
当用户用电器的总电阻增大时,输电线上损失功率减小
ΔΦ D.
+ 3Δt . [解析] 发电机的输出电压随时间变化的关系,由图可知,
( ) , T=0.02s,故f=50Hz,A错误;由图象可知交流的最大值为此式适用于交流电或电压 电流 变化的直流电 但不
适用于稳定或恒定电流的情况. 500Um=500V,因此其有效值为U= V,B错误;输电线的电流
2
由输送的功率与电压决定的,与降压变压器原副线圈的匝数比
·159·
无关,C错误;当用户用电器的总电阻增大时,用户的功率减小, D.电流表的示数都不为零
降压变压器的输出功率减小,则输入的功率减小,输入的电流减 [ ΔB解析] 由法拉第电磁感应定律E=nS 知原线圈中的
小,输电线上损失的功率减小,D正确. Δt
[答案] D 感应电动势为一定值,则副线圈输出的是恒定的直流,所以电流
[真题7] (2023·江苏)远距离输电的原理图如图所示,升 表A1 和A2 的示数相同,电流表A3 的示数为0,故正确选项为C.
压变压器原、副线圈的匝数分别为n1,n [答案]2,电压分别为U1,U2,电 C
流分别为I ,I ,输电线上的电阻为R,变压器为理想变压器,则 [真题10] (2023·全国)一台电风扇的额定电压为交流1 2
下列关系式中正确的是 ( ) 220V.在其正常工作过程中,用交流电流表测得某一段时间内
的工作电流I随时间t的变化如图所示.这段时间内电风扇的用
电量为 ( )
I n
A. 1= 1
U
I n B.I =
2
2
2 2 R A.3.9×10-2度 B.5.5×10-2度
C.I 21U1=I2R D.I1U1=I2U2 C.7.8×10-2度 D.11.0×10-2度
[解析] 升压变压器电流之比等于匝数的反比; :
I1
故有 [解析] 根 据 电 流 的 变 化 情 况,分 段 计 算 求 电 功 W1=
I2
I1Ut1=0.3×220×10×60J=3.96×104J,W2=I2Ut2=0.4×
n
= 2,A错误;U 是输电导线及降压变压器两端的电压,不能只 220×10×60J=5.28×1042 J,n W3=I3Ut3=0.2×220×40×60J1
5
, ; ,对导线使用欧姆定律求电流 B错误 升压变压器输出的功率等 =1.056×10J则总功W=W1+W2+W3=1.98×10
5J=5.5×
-2 ,
于导线上消耗的功率及降压变压器消耗的功率之和,C错误;理 10 度 选项B正确.
[ ]
想变压器输入功率等于输出功率;故IU =I 答案 B1 1 2U2,D正确.
[ [ ] ( · )答案] D 真题11 2023 山东 图甲是某燃气炉点火装置的原理
[真题8] (2023· )如图所示,理想变压器原线圈接有 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
江苏
, , 一理想变压器的原线圈上,变压器原、副线圈的匝数分别为n1、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 ( ) n2, 为交流电压表.当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000
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.向下滑动P
B.增大交流电源的电压 甲
C.增大交流电源的频率
D.减小电容器C 的电容
[解析] 要使灯泡变亮,就是要增大灯泡两端的电压或者
增大流过灯泡的电流,可以采取的方法有:向上滑动P,或增大
交流电源的电压,增大交流电源的频率,或增大电容器C 的电 乙
容,选项BC正确,AD错误. A.电压表的示数等于5V
[答案] BC 5
[真题9] (2022·四川)图甲所示电路中,A B.电压表的示数等于 V1、A2、A3 为相 2
同的电流表,C 为电容器,电阻R1、R2、R3 的阻值相同,线圈L n2
的电阻不计.在某段时间内理想变压器原线圈内磁场的变化如 C.实现点火的条件是n >10001
图乙所示,则在t1~t2 时间内 ( ) n
D.实现点火的条件是 2n <10001
[解析] U m
5
电压表的示数为有效值,所以U1= = V,选
2 2
n
A 2项 错误,B正确;实现点火的条件是U2>5000V,所以n =1
A.电流表A1 的示数比A2 的小 U2 , ,
B.电流表A 的示数比A >1000 选项C正确 D错误.2 3 的小 U1
C.电流表A1 和A2 的示数相同 [答案] BC
·160·
(★代表高考出现的频次)
A组 Umsinωt,副线圈电路中R0 为定值电阻,R 是滑动变阻器. 和
是理想交流电压表,示数分别用U1 和U2 表示; 和 是
题源1 交变电流的产生及描述(★★★) 理想交流电流表,示数分别用I1 和I2 表示.下列说法正确的是
1.(2023·新课程标准Ⅱ)如图,
( )
一理想变压器原、副线圈的
匝数分别为n1,n2.原线圈通过一理想电流表 接正弦交流电
源,一个二极管和阻值为R 的负载电阻串联后接到副线圈的两
端.假设该二极管的正向电阻为零,反向电阻为无穷大.用交流电
压表测得a、b端和c、d 端的电压分别为Uab,Ucd,则 ( )
A.I1 和I2 表示电流的瞬时值
B.U1 和U2 表示电压的最大值
C.滑片P 向下滑动过程中,U2 不变,I1 变大
D.滑片P 向下滑动过程中,U2 变小,I1 变小
5.(2020·山东)图甲、图乙分别表示两种电压的波形,其中图
A.Uab∶Ucd=n1∶n2
甲所示电压按正弦规律变化.下列说法正确的是 ( )
B. 增大负载电阻的阻值R,电流表的读数变小
C. 负载电阻的阻值越小,cd 间的电压Ucd越大
D. 将二极管短路,电流表的读数加倍
2.(2023·广东)如图,理想变压器原、副线圈匝数比n1∶
n2=2∶1, 和 均为理想电表,灯泡电阻RL=6Ω,AB 端电
压u1=122sin100πt(V).下列说法正确的是 ( ) 甲
乙
A.电流频率为100Hz A.图甲表示交流电,图乙表示直流电
B. 的读数为24V B.两种电压的有效值相等
C. 的读数为0.5A C.图甲所示电压的瞬时值表达式为u=311sin100πtV
D.图甲所示电压经匝数比为10∶1的变压器变压后,频率
D.变压器输入功率为6W
1
3.(2023·四川)用220V的正弦交流电通过理想变压器对 变为原来的10
一负载供电,变压器输出电压是110V,通过负载的电流图象如 6.(2019·宁夏)一正弦交流电的电压随时间变化的规律如
图所示,则 ( ) 图所示.由图可知 ( )
A.该交流电的电压瞬时值的表达式为u=100sin(25t)V
A.变压器输入功率约为3.9W
B.该交流电的频率为25Hz
B.输出电压的最大值是110V
C.变压器原、副线圈的匝数比是1∶2 C.
该交流电的电压有效值为1002V
若将该交流电压加在阻值 的电阻两端,则电
D.负载电流的函数表达式i=0.05sin(100πt+π/2)A D. R=100Ω
( · ) , 阻消耗的功率是4.2023 福 建 如图 理想变压器原线圈输入电压u= 50W
·161·
题源2 变压器及远距离输电(★★★★)
1.(2023·山东)为保证用户电压稳定在220V,变电所需
适时进行调压,图甲为变压器示意图.保持输入电压u1 不变,当
滑动接头P 上下移动时可改变输出电压.某次检测得到用户电
压u2 随时间t变化的曲线如图乙所示.以下叙述正确的是
甲
( )
甲
乙
A.输入电压u的表达式u=202sin(50πt)V
乙 B.只断开S2 后,L1、L2 均正常发光
A.u2=1902sin(50πt)V C.只断开S2 后,原线圈的输入功率增大
B.u2=1902sin(100πt)V D.若S1 换接到2后,R 消耗的电功率为0.8W
C.为使用户电压稳定在220V,应将P 适当下移 5.(2023·江苏)某同学设计的家庭电路保护装置如图所
D.为使用户电压稳定在220V,应将P 适当上移 示,铁芯左侧线圈L1 由火线和零线并行绕成.当右侧线圈L2 中
2.(2023·天津)普通的交流电流表不能直接接在高压输电 产生电流时,电流经放大器放大后,使电磁铁吸起铁质开关 K,
线路上测量电流,通常要通过电流互感器来连接,图中电流互感 从而切断家庭电路.仅考虑L1 在铁芯中产生的磁场,下列说法
器ab一侧线圈的匝数较少,工作时电流为Iab,cd 一侧线圈的匝 正确的有 ( )
数较多,工作时电流为Icd,为了使电流表能正常工作,则 ( )
A.ab接MN、cd 接PQ,IabB.ab接MN、cd 接PQ,Iab>Icd B.家庭电路中使用的电器增多时,L2 中的磁通量不变
C.ab接PQ、cd 接MN,IabD.ab接PQ、cd 接MN,Iab>Icd D.地面上的人接触火线发生触电时,开关 K将被电磁铁
3.(2022·海南)如图所示,一理想变压器原副线圈匝数之 吸起
比为4∶1,原线圈两端接入一正弦交流电源;副线圈电路中R 6.(2022·广东)如图是某种正弦式交变电压的波形图,由
为负载电阻,交流电压表和交流电流表都是理想电表.下列结论 图可确定该电压的 ( )
正确的是 ( )
A.若电压表读数为6V,则输入电压的最大值为242V
B.若输入电压不变,副线圈匝数增加到原来的2倍,则电流
表的读数减小到原来的一半
C.若输入电压不变,负载电阻的阻值增加到原来的2倍,则 A.周期是0.01s
输入功率也增加到原来的2倍 B.最大值是311V
D.若保持负载电阻的阻值不变,输入电压增加到原来的2 C.有效值是220V
倍,则输出功率增加到原来的4倍 D.表达式为u=220sin100πt(V)
4.(2023·福建)图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比 7.(2023·安徽)如图所示的区域内
n ∶n =5∶1,电阻R=20Ω,L 、L 为规格相同的两只小灯 有垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度为1 2 1 2
泡,S1 为单刀双掷开关.原线圈接正弦交变电源,输入电压u 随 B.电阻为R、半径为L、圆心角为45°的扇
时间t的变化关系如图所示.现将S 接1、S 闭合,此时L 正常 形闭合导线框绕垂直于纸面的O 轴以角1 2 2
发光.下列说法正确的是 ( ) 速度ω 匀速转动(O 轴位于磁场边界).则
·162·
线框内产生的感应电流的有效值为 ( ) 3.(2023·四川)如图所示,在铁芯P 上绕着两个线圈a 和
BL2ω 2BL2ω b,则 ( )
A.2R B. 2R A.线圈a输入正弦交变电流,线
2BL2ω BL2ω 圈b可输出恒定电流
C. 4R D.4R B.线圈a输入恒定电流,穿过线
8.(2023·新课程标准)如图,一理想变压器原副线圈的匝 圈b的磁通量一定为零
数比为1∶2;副线圈电路中接有灯泡,灯泡的额定电压为220 C.线圈b 输出的交变电流不对
V,额定功率为22W;原线圈电路中接有电压表和电流表.现闭 线圈a的磁场造成影响
合开关,灯泡正常发光.若用U 和I分别表示此时电压表和电流 D.线圈a的磁场变化时,线圈b中一定有电场
表的读数,则 ( ) 4.(2019·四川)如图所示,矩形线圈abcd 在匀强磁场中可
以分别绕垂直于磁场方向的轴P1 和P2 以相同的角速度匀速转
动,当线圈平面转到与磁场方向平行时 ( )
A.线圈绕P1 转动时的电流等于
绕P2 转动时的电流
B.线圈绕 P1 转动时的电动势小
A.U=110V,I=0.2A 于绕P2 转动时的电动势
B.U=110V,I=0.05A C.线圈绕P1 和P2 转动时电流的
C.U=1102V,I=0.2A 方向相同,都是由a→b→c→d
D.U=1102V,I=0.22A D.线圈绕P1 转动时dc边受到的
安培力大于绕P2 转动时dc边受到的安培力
B组 5.(2019·天津)将阻值为5Ω的电阻接到内阻不计的交流
电源上,电源电动势随时间变化的规律如图所示.下列说法正确
题源1 交变电流的产生及描述(★★★) 的是 ( )
1.(2023·北京)一个小型电热器若接在输出电压为10V
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, P其消耗的电功率为 .如果电热器电阻不变,则此交流电源2
输出电压的最大值为 ( )
A.5V B.52V C.10V D.102V
2.(2023·广东)如图甲所示,左侧的调压装置可视为理想 A.电路中交变电流的频率为0.25Hz
变压器,负载电路中R=55Ω, 、 为理想电流表和电压表.若 B.通过电阻的电流为 2A
原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压,电压表的示数为110V, C.电阻消耗的电功率为2.5W
下列表述正确的是 ( ) D.用交流电压表测得电阻两端的电压是5V
6.交流电源输出的电压U 随时间t变化的图线如图所示,
则下列说法正确的是 ( )
甲
A.交变电流的频率为50Hz
B.交变电流的周期为2s
C.交变电压的最大值为2202V
乙
D.交变电压的有效值为2202V
A.电流表的示数为2A
、 7.电阻
、理想电流表
原 副线圈匝数比为 R A
、开关S和交流电源按照图甲所示
B. 1∶2
方式连接,其中R=30Ω.合上开关S后,交流电源输出的正弦交
C.电压表的示数为电压的有效值
变电压u随时间原线圈中交变电压的频率为 t变化的情况如图乙所示.则
( )
D. 100Hz
·163·
11.如图所示,边长为L 的正方形线圈abcd 的匝数为n,线
圈电阻为r,外电路的电阻为R,ab 的中点和cd 的中点的连线
OO'恰好位于匀强磁场的边界上,磁感应强度为B,现在线圈以
OO'为轴,以角速度ω 匀速转动,求:
(1)闭合电路中电流瞬时值的表达式;
(2)线圈从图示位置转过90°的过程中电阻 R 上产生的
热量;
A.电流表A的示数是1.2A
(3)线圈从图示位置转过90°的过程中电阻R 上通过的电
B.R 消耗的电功率是86.4W
荷量;
C.通过R 的电流瞬时值表达式为:i=1.22sin100πtA (4)电阻R 上的最大电压.
D.通过R 的电流瞬时值表达式为:i=1.2sin50πtA
8.节日里,变幻无穷的动态转换的霓虹灯,为节日的喜庆色
彩增添了热烈、欢庆的气氛.现有一正弦交流电源(电压有效值
为120V,频率为50Hz)向一霓虹灯供电,若霓虹灯的激发电压
和熄灭电压均为U0=602V,请你估算一下在一小时内,霓虹
灯发光时间为 ( )
A.3600s B.1200s
C.2400s D.600s
9.如图所示,图线a 是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产
生的正弦交流电的图象,当调整线圈转速后,所产生正弦交流电
的图象如图线b所示.以下关于这两个正弦交流电的说法正确
的是 ( )
12.(2023·江苏)某兴趣小组设计了一种发电装置,如图所
示.在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为
A.在图中t=0时刻穿过线圈的磁通量均为零 4π,磁场均沿半径方向.匝数为 N 的矩形线圈abcd 的边长ab
B.线圈先后两次转速之比为3∶2 9
、 线圈以角速度 绕中心轴匀速转动, 和
C.交流电a的瞬时值为u=10sin5πtV =cd=lbc=ad=2l. ω bc
ad 边同时进入磁场.在磁场中,两条边所经过处的磁感应强度大20
D.交流电b的最大值为3 V 小均为B,方向始终与两边的运动方向垂直.线圈的总电阻为r,
10.边长为l的正方形闭合线框abcd,在磁感应强度为B 的 外接电阻为R.求:
匀强磁场中,以角速度ω 绕cd 从图示位置开始匀速转动,转轴 (1)线圈切割磁感线时,感应电动势的大小Em;
与磁场垂直,线框总电阻为R,一理想电压表接在线框的c、d 两 (2)线圈切割磁感线时,bc边所受安培力的大小F;
点之间.下列说法中正确的是 ( ) (3)外接电阻上电流的有效值I.
πB2l4ω
A.线框转一周外力所做的功为 R
B.线圈转过90°的过程中感应电动势的最大值为Bl2ω
C.线框转过90°的过程中通过线框导线横截面的电荷量
Bl2
为
R
2Bl2ω
D.电压表示数为 2
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( ) 的超高压输电,输电线上损耗的电功率为P.在保持输送电功率题源2 变压器及远距离输电 ★★★★
和输电线电阻都不变的条件下,现改用1000kV特高压输电,若
1.(2022·浙江)某水电站,用总电阻为2.5Ω的输电线输电 不考虑其他因素的影响,则输电线上损耗的电功率将变为
给500km外的用户,其输出电功率是3×106kW.现用500kV ( )
电压输电,则下列说法正确的是 ( ) P P
A. B. C.2P D.4P
A.输电线上输送的电流大小为2.0×105A 4 2
B.输电线上由电阻造成的损失电压为15kV 6.如图所示,理想变压器的输出端有三组次级线圈,分别接
C.若改用5kV电压输电,则输电线上损失的功率为9× 有电阻元件R、电感元件L 和电容元件C.若用IR、IL、IC 分别
108kW 表示通过R、L 和C 的电流,则下列说法中正确的是 ( )
D.输电线上损失的功率为ΔP=U2/r,U 为输电电压,r为
输电线的电阻
2.(2023·天津)通过一理想变压器,经同一线路输送相同
的电功率P,原线圈的电压U 保持不变,输电线路的总电阻为
R.当副线圈与原线圈的匝数比为k 时,线路损耗的电功率为
P1,若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk,线路损耗的电功
P A.若 M、2 N 接正弦式交流电,则IR≠0、IL≠0、IC=0率为P2,则P1 和 分别为 (P
)
1 B.若 M、N 接正弦式交流电,则IR≠0、IL≠0、IC≠0
PR 2,1 (P ) ,1 C.若 M、N 接恒定电流,则 、A. B. R IR≠0IL≠0、IC=0kU n kU n D.若 M、N 接恒定电流,则IR≠0、IL≠0、IC≠0
PR 2,1 (P ) ,1C.kU n2 D.kU R 7.在远距离输电时,输送的电功率为P,输电电压为U,所n2 用导线电阻率为ρ、横截面积为S,总长度为L,输电线损失的电
3.(2022·江苏)在如图所示的远距离输电电路图中,升压 功率为P',用户得到的电功率 P用,则 P'、P用 的关系式正确
变压器和降压变压器均为理想变压器,发电厂的输出电压和输
的是 ( )
电线的电阻均不变.随着发电厂输出功率的增大,下列说法中正
A.P'=U2S/L
确的有 ( )
ρ
B.P'=P2ρL/U2S
C.P用=P-U2S/ρL
D.P用=P(1-PρL/U2S)
8.如图所示,T 为理想变压器,A1、A2 为理想交流电流表,
V1、V2 为理想交流电压表,R1、R2、RS 为电阻,原线圈两端接电
A.升压变压器的输出电压增大 压一定的正弦交流电,当开关S闭合时,各交流电表的示数变化
B.降压变压器的输出电压增大 情况正确的是 ( )
C.输电线上损耗的功率增大
D.输电线上损耗的功率占总功率的比例增大
4.(2022·天津)为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的
关系,将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上,副线圈
连接相同的灯泡L1、L2,电路中分别接了理想交流电压表 V1、
V2 和理想交流电源表A1、A2,导线电阻不计,如图所示.当开关 A.电压表V1 读数变小
S闭合后 ( ) B.电压表V2 读数变大
C.电流表A1 读数变大
D.电流表A2 读数不变
9.如图所示,理想变压器的原、副线圈匝数之比为10∶1,
R1=20Ω,R2=10 Ω,C 为 电 容 器,原 线 圈 所 加 电 压 u=
2202sin100πt(V).下列说法正确的是 ( )
A.A1 示数变大,A1 与A2 示数的比值不变
B.A1 示数变大,A1 与A2 示数的比值变大
C.V2 示数变小,V1 与V2 示数的比值变大
D.V2 示数不变,V1 与V2 示数的比值不变
A.通过电阻R3 的电流始终为零
5.(2022·福建)中国已投产运行的1000kV特高压输电是 B.副线圈两端交变电压的频率为50Hz
目前世界上电压最高的输电工程.假设甲、乙两地原来用500kV
·165·
C.电阻R2 的电功率为48.8W 13.(2023·江苏)如图甲为一理想变压器,ab为原线圈,ce
D.原、副线圈铁芯中磁通量变化率之比为10∶1 为副线圈,d 为副线圈引出的一个接头.原线圈输入正弦式交变
10.如图所示为一理想变压器,S为单刀双掷开关,P 为滑 电压的u-t图象如图乙所示.若只在ce 间接一只Rce=400Ω
动变阻器的滑动触头,U1 为加在原线圈两端的电压,I1 为原线 的电阻,或只在de间接一只Rde=225Ω的电阻,两种情况下电
圈中的电流强度,则 ( ) 阻消耗的功率均为80W.
甲
A.保持U1 及P 的位置不变,S由a合到b时,I1 将增大
B.保持P 的位置及U1 不变,S由b合到a 时,R 消耗的功
率减小
C.保持U1 不变,S合在a处,使P 上滑,I1 将增大
D.保持P 的位置不变,S合在a处,若U1 增大,I1 将增大
11.如图甲所示,在变压器的输入端串接上一只整流二极管 乙
D,在变压器输入端加上如图乙所示的交变电压u=Umsinωt,设 (1)请写出原线圈输入电压瞬时值uab的表达式;
t=0时刻为a“+”,b“-”,则副线圈输出的电压的波形(设c端 (2)求只在ce间接400Ω的电阻时,原线圈中的电流I1;
电势高于d 端电势时的电压为正)是下图中的 ( )
(3)
n
求ce和de 间线圈的匝数比 cen .de
12.照明电路中,为了安全一般在电能表后面的电路上安装
一漏电保护器.如图所示,当漏电保护器的ef 两端没有电压时,
脱扣开关S能始终保持接通,当ef 两端有电压时,脱扣开关S
立即断开,下列说法错误的是 ( )
A.当用户家的某一用电器发生短路时,电路中电流过大,
脱扣开关会自动断开,即有过流保护作用
B.当相线和零线间电压太高时,脱扣开关会自动断开,即有
过压保护作用
C.站在地面上的人触及b线时(单线触电),脱扣开关会自
动断开,即有触电保护作用
D.当站在绝缘物上的带电工作的两手分别触到b线和d 线
时(双线触电),脱扣开关会自动断开,即有触电保护作用
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