1、专题十二 交变电流,高考物理 (课标专用),考点一 交变电流的产生和描述 1.(2018课标,16,6分)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u0,周期均为 T,如图所示。则Q方Q正等于 ( ),五年高考,A组 统一命题课标卷题组,A.1 B. 1 C.12 D.21,答案 D 本题考查交变电流的有效值及焦耳定律。根据交变电流有效值的定义及焦耳定律 可得,Q方= + = T,Q正= T= T,故 = ,选项D正确。,易错点拨 正弦式交变电流的有效值是其峰值的 ,其他交流电的有效值和峰值间一般不
2、存 在该关系。,2.(2016课标,21,6分)(多选)如图,M为半圆形导线框,圆心为OM;N是圆心角为直角的扇形导线 框,圆心为ON;两导线框在同一竖直面(纸面)内;两圆弧半径相等;过直线OMON的水平面上方有 一匀强磁场,磁场方向垂直于纸面。现使线框M、N在t=0时从图示位置开始,分别绕垂直于纸 面且过OM和ON的轴,以相同的周期T逆时针匀速转动,则 ( )A.两导线框中均会产生正弦交流电 B.两导线框中感应电流的周期都等于T C.在t= 时,两导线框中产生的感应电动势相等,D.两导线框的电阻相等时,两导线框中感应电流的有效值也相等,答案 BC 本题中导线框的半径旋转切割磁感线时产生大小不
3、变的感应电流,故A项错误;两 导线框产生的感应电流的周期与线框转动周期相同,B项正确;在t= 时,两导线框切割磁感线 的导线长度相同,且切割速度大小相等,故产生的感应电动势相等,均为E= BR2,C项正确;两 导线框中感应电流随时间变化的图像如图所示,故两导线框中感应电流的有效值不相等,D项 错误。,疑难突破 设M导线框中的电流有效值为IM,则 rT=2 r ,得IM= ;设N导线框中 电流有效值为IN,则 rT=2 r ,得IN= ,故IM= IN。,考查点 交变电流的产生,解题关键 确定转动过程中哪一部分是电源。 画出i-t图像。,考点二 变压器、远距离输电 3.(2016课标,16,6分
4、)一含有理想变压器的电路如图所示,图中电阻R1、R2和R3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4I。该变压器原、副线圈匝数比为 ( )A.2 B.3 C.4 D.5,答案 B 设原、副线圈匝数比为n,根据能量守恒,当S断开时,UI=I2R1+(nI)2(R2+R3);当S闭合 时,4UI=(4I)2R1+(4nI)2R2,联立解得n=3,所以B正确。,4.(2015课标,16,6分,0.664)一理想变压器的原、副线圈的匝数比为31,在原、副线圈的回 路中分别接有阻值相同的电阻
5、,原线圈一侧接在电压为220 V的正弦交流电源上,如图所示。 设副线圈回路中电阻两端的电压为U,原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k,则 ( )A.U=66 V,k= B.U=22 V,k= C.U=66 V,k= D.U=22 V,k=,答案 A 设原线圈中电流为I,由 = 知副线圈中的电流I2=3I,由题意知副线圈中电阻两端 的电压U=3IR,则原线圈回路中R两端的电压U=IR= ,原线圈两端的电压U1=3U,由闭合电路 中电压关系可知U1+U=220 V,即 +3U=220 V,U=66 V,原线圈回路中电阻消耗的功率P1=I2R, 副线圈回路中电阻消耗的功率P2=(3I)2R, =
6、k= = ,选项A正确。,考查点 变压器,易错警示 原线圈两端的电压U1=220 V-IR,而不是IR或220 V。,考点一 交变电流的产生和描述 1.(2015四川理综,4,6分)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e0,不计线圈电阻,则发电机输出电压 ( ),B组 自主命题省(区、市)卷题组,A.峰值是e0 B.峰值是2e0 C.有效值是 Ne0 D.有效值是 Ne0,答案 D 发电机输出电压峰值是2Ne0,A、B错误;有效值是 2Ne
7、0= Ne0,C错误,D正确。,考点二 变压器、远距离输电 2.(2018天津理综,4,6分)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2I D.通过R的交变电流频率不变,答案 B 本题考查正弦交流电的产生原理、理想变压器。由正弦交流电的产生原理可知, 其电动势的最大值Em=NBS,而=2n,有效值E= Em,线圈转速变为原来的 ,则U1
8、=E变为原 来的 。由 = 知U2变为原来的 ,电压表读数变为原来的 ,选项B正确;R消耗的功率P=,故R消耗的功率变为原来的 ,选项A错误;由P入=P出得,U1I1= ,故I1变为原来的 ,即电流表 读数变为原来的 ,选项C错误;变压器不改变交变电流的频率,故通过R的交变电流频率变为 原来的 ,选项D错误。,3.(2018江苏单科,2,3分)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,答案 C 本题考查电能的输送。由P送=U送I线和P损= R线得,
9、P损= R线。因为P送和R线一 定,要使P损= P损,结合上式得,U送=2U送=440 kV,C项正确。,规律总结 输电线路功率损失的计算方法 (1)P损=P送-P,P送为输送的功率,P为用户得到的功率。 (2)P损= R线,I线为输电线路上的电流,R线为输电线电阻。 (3)P损= ,U为输电线路上损失的电压,R线为输电线电阻。 (4)P损=UI线,U为输电线路上损失的电压,I线为输电线路上的电流。,4.(2017北京理综,16,6分)如图所示,理想变压器的原线圈接在u=220 sin 100t(V)的交流电 源上,副线圈接有R=55 的负载电阻,原、副线圈匝数之比为21,电流表、电压表均为理
10、想 电表。下列说法正确的是 ( )A.原线圈的输入功率为220 W B.电流表的读数为1 A C.电压表的读数为110 V D.副线圈输出交流电的周期为50 s,答案 B 本题考查交变电流、变压器。由题知,变压器的输入电压U1= V=220 V,所以 U2= U1=110 V;副线圈电流I2= =2 A,原线圈电流I1= I2=1 A。本题中电压表、电流表的读 数为有效值,故B项正确,C项错误;原线圈输入功率P1=U1I1=220 W,A项错误;交流电的周期T= = s=0.02 s,D项错误。,5.(2016江苏单科,4,3分)一自耦变压器如图所示,环形铁芯上只绕有一个线圈,将其接在a、b间
11、 作为原线圈。通过滑动触头取该线圈的一部分,接在c、d间作为副线圈。在a、b间输入电压 为U1的交变电流时,c、d间的输出电压为U2。在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中 ( )A.U2U1,U2降低 B.U2U1,U2升高 C.U2U1,U2降低 D.U2U1,U2升高,答案 C 由图可知变压器的原线圈匝数n1大于副线圈匝数n2,因 = ,则U2U1;在将滑动触 头从M点顺时针转到N点的过程中,n2减小,U2降低,选项C正确,选项A、B、D错误。,6.(2015安徽理综,16,6分)图示电路中,变压器为理想变压器,a、b接在电压有效值不变的交流 电源两端,R0为定值电阻,R为滑动变阻器
12、。现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置,观 察到电流表A1的示数增大了0.2 A,电流表A2的示数增大了0.8 A,则下列说法正确的是 ( )A.电压表V1示数增大 B.电压表V2、V3示数均增大 C.该变压器起升压作用 D.变阻器滑片是沿cd的方向滑动,答案 D 变压器输入电压不变,原、副线圈的匝数比不变,故原、副线圈两端的电压不变,即 电压表V1、V2示数不变,选项A、B均错误;I1、I2增加,则副线圈电路中总电阻减小,故变阻器滑 片应沿cd方向滑动,选项D正确;由原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率P入=P出知,调节 滑动变阻器前I1n1=I2n2,调节滑动变阻器后I1n1=I2n2
13、,联立得(I1-I1)n1=(I2-I2)n2,即I1n1=I2n2, = =4,故该变压器起降压作用,选项C错误。,7.(2015海南单科,10,5分)(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R0,负载电阻的阻值R=11 R0, 是理想电压表。现将负载电阻的阻值减小为R=5R0,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
14、为48 V,答案 AD 当R=5R0时, 示数为5.0 V,所以输出电流I出= ,UR0=I出R0=1 V,则变压器输出电 压为6 V,由 = 得到输入电压的有效值为24 V,所以原线圈两端电压最大值为 U134 V, A正确,B错误。因I入I出=n2n1不变,故输入电流不变时输出电流也不变,当负载由R=11R0变 为R=5R0时,由U=IR知副线圈电压由I(R0+11R0)降到I(R0+5R0)=6 V,则副线圈两端原来的电压有 效值为12 V,原线圈两端原来的电压有效值为48 V,C错误,D正确。,8.(2015天津理综,6,6分)(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
15、,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R0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,答案 BC 保持Q位置不动,则副线圈两端电压U2不变,P向上滑动,则R增大,副线圈电流I2减 小,由P1=UI1=U2I2,可知I1减小,电流表读数减小,A错误,B正确。保持P位置不动,则R不变,Q向上 滑动,n2变大,根据
16、 = 得,U2= U,则U2增大,由I2= ,知I2增大,由UI1=U2I2,U不变,知I1增大, 电流表读数变大,所以C正确,D错误。故选B、C。,9.(2014广东理综,19,6分)(多选)如图所示的电路中,P为滑动变阻器的滑片,保持理想变压器的 输入电压U1不变,闭合开关S,下列说法正确的是 ( )A.P向下滑动时,灯L变亮 B.P向下滑动时,变压器的输出电压不变 C.P向上滑动时,变压器的输入电流变小 D.P向上滑动时,变压器的输出功率变大,答案 BD 对于理想变压器U2= U1,U1不变则U2不变,与调节P无关,故B正确。又UL=U2,所以 灯的亮度不变,A错。P向上滑动时RP减小,
17、则R总减小,P出= 增大,P入=P出=U1I1,所以I1增大,可知 C错误,D正确。,10.(2014四川理综,1,6分)如图所示,甲是远距离输电线路的示意图,乙是发电机输出电压随时 间变化的图像,则 ( )A.用户用电器上交流电的频率是100 Hz B.发电机输出交流电的电压有效值是500 V C.输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定 D.当用户用电器的总电阻增大时,输电线上损失的功率减小,答案 D 由图乙知,交流电的周期为0.02 s,所以频率f= =50 Hz,A错误。发电机输出交流电 的电压最大值为Um=500 V,故有效值U= =250 V,B错误。输电线电流I线= ,可见
18、I线 与R线及用户电路有关,C错误。当用户用电器总电阻增大时,P用减小,I用减小,I线减小,输电线上损 失的电功率P损= R线减小,D正确。,考点一 交变电流的产生和描述 1.(2014天津理综,7,6分)(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像如图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,C组 教师专用题组,D.曲线b表示的交变电动势有效值为10 V,答案 AC 由题图2知t=0时两次转动产生的瞬时电动
19、势都等于零,故A正确。由图2知两次转 动所产生的交变电动势的周期之比TaTb=23,再由周期与转速的关系n= 得nanb=32,故 B错误。因Ta=410-2 s,故fa= =25 Hz,C正确。因Ema=15 V,而Em=NBS= ,故Emb= Ema=1 0 V,Eb= =5 V,D错误。,评析 本题考查了交变电动势的产生及描述,涉及交变电动势的四值及其图像。条件设置较 为隐蔽,陷阱设置比较巧妙,对考生的分析能力要求较高,试题难度中等。,2.(2013四川理综,2,6分)用220 V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电,变压器输出电压 是110 V,通过负载的电流图像如图所示,则 ( )
20、A.变压器输入功率约为3.9 W B.输出电压的最大值是110 V C.变压器原、副线圈匝数比是12 D.负载电流的函数表达式i=0.05 sin (100t+ ) A,答案 A 由题图可知通过负载的电流最大值为Im=0.05 A,周期T=0.02 s,故电流的函数表达式 i=Im sin t=0.05 sin 100t A,D错误;理想变压器电压比等于匝数比,即n1n2=U1U2=21,C 错误;输出电压U2=110 V,其最大值U2m= U2=110 V,B错误;理想变压器输入功率等于输出 功率,即输入功率P=I2U2= 110 W3.9 W,A正确。,3.(2013福建理综,15,6分)
21、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 10t(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,答案 D 由交变电流电动势的表达式e=10 sin 10t(V)=Em sin t可知,该交变电流的频率 为f= = Hz=5 Hz,A错误。该交变电流电动势的有效值E= = V=10 V,B错误。电 流的有效值I= = A=1.0 A,外接电阻R所消耗的电功率 PR=I
22、2R=1.029.0 W=9 W,故C 错误,D正确。,4.(2013海南单科,3,3分)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 V C.15 V D.8 V,答案 B 由有效值定义可得 1 s=(0.1 A)2R0.4 s2+(0.2 A)2R0.1 s2,其中R=100 ,可 得U=4 V,B正确。,考点二 变压器、远距离输电 5.(2016四川理综,2,6分)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
23、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,答案 B 由 = 得U2= U1 由 = 得 U2= U1 由/得: = = ,因为n2n1,所以 1,即U2U2,故小灯泡变暗,B正确,A 错。由以上分析过程可以看出,C错。由 = 和 = 可见,D错。,6.(2015广东理综,15,4分)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
24、比为12,答案 C 电阻丝的阻值R可认为不变,由欧姆定律I= 可知副线圈中的电流取决于副线圈的 输出电压,故调节前后副线圈中电流之比为21,A错误;再由P2=I2U2或P2= 可知副线圈的输 出功率之比应为41,B错误;而理想变压器输入功率总是等于输出功率,故原线圈的输入功率 之比也为41,D错误;因原线圈的输入电压U1、匝数n1恒定,故由电压关系 = 可知副线圈 的接入匝数比为21,C正确。,7.(2015江苏单科,1,3分)一电器中的变压器可视为理想变压器,它将220 V交变电流改变为110 V。已知变压器原线圈匝数为800,则副线圈匝数为 ( ) A.200 B.400 C.1 600
25、D.3 200,答案 B 由理想变压器的变压比等于匝数比,即 = ,解得n2= n1=400,选项B正确。,8.(2014浙江理综,15,6分)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I1,其末端间的电压为U1。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I2。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I1U,答案 A 由理想变压器输入、输出功率相等可知P1=P2,即U1I1=U2I2,U2= ,A正确。输电线 上的电压降为U=U-U1,
26、B错。理想变压器的输入功率P=U1I1=UI1- r,C错。输电线路上损失 的电功率为P= r=I1U-I1U1,D错。,9.(2014福建理综,16,6分)图为模拟远距离输电实验电路图,两理想变压器的匝数n1=n42R,忽略灯丝电阻随温度的变化。当A、B端接入低压交流电源时 ( )A.A1、A2两表的示数相同 B.L1、L2两灯泡的亮度相同,C.R1消耗的功率大于R3消耗的功率 D.R2两端的电压小于R4两端的电压,答案 D 解法一:由欧姆定律可知A2的读数I2= 。U2= n2,I12R=U2-U3, = ,U4=I4 RL, = ,联立可得:I12R= U1- I1RL 由题意可知:I1
27、2R= U1- I1RL I1 = U1 I1= = 令 =k,则有I1= 由于RL2R,k1,则2R+RL +kRL I1I2,因PR1= R,PR3= R 故PR1PR3,因UR2=I1R,UR4=I2R,故UR2 ,知I4I2 故L1灯亮度比L2灯亮度大,选项B错误。,解法二:由题意可知为模拟远距离输电,先采用升压变压器,将输入电压升高,这是为了减小输 电线路中的电流I1,其目的是减小输电线路中的电能损失和电压降落,使用户得到更多的电能, 因此,L1的亮度大,选项A、B、C错误,选项D正确。,10.(2013江苏单科,8,4分)(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
28、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,答案 BC 向下滑动P,变压器副线圈电压降低,灯泡变暗,A错误;增大交流电源电压,副线圈 电压升高,灯泡变亮,B正确;增大交流电源频率,电容器容抗减小,电流变大,灯泡变亮,C正确;减 小电容器的电容,容抗增大,电流减小,灯泡变暗,D错误。,11.(2013广东理综,16,4分)如图,理想变压器原、副线圈匝数比n1n2=21, 和 均为理想 电表,灯泡电阻RL=6 ,AB端电压u1=12 sin 100t(V)。下列说法正确的是 (
29、)A.电流频率为100 Hz B. 的读数为24 V C. 的读数为0.5 A D.变压器输入功率为6 W,答案 D 由u1=12 sin 100t(V)可知,Um=12 V,=100 rad/s,则频率f= =50 Hz,A项错 误。U1= =12 V,U2= U1=6 V,B项错误。I2= =1 A,C项错误。P1=P2=U2I2=6 W,D项正确。,考点一 交变电流的产生和描述 1.(2018甘肃兰州一诊,19)(多选)理想电压表和理想电流表与两个相同的灯泡连成如图甲所示 的电路,接在正弦交变电源上,每个灯泡的电阻R=110 。图乙是交变电源输出电压u随时间t 变化的图像,则下列选项正确
30、的是 ( )A.电流表读数是1 A B.电压表读数是311 V C.每个灯泡两端的电压随时间变化的规律是UR=311 cos 100t(V) D.通过每个灯泡的电流随时间变化的规律是i= cos 100t(A),A组 20162018年高考模拟基础题组,三年模拟,答案 AD 由题图乙知输出电压最大值为311 V,则有效值为220 V,故电压表示数应为220 V, 电流I=U/2R= A=1 A,即电流表示数为1 A,故A正确,B错误;灯泡电阻相同,故其两端电压 相等,每只灯泡两端电压为输出电压的一半,而每只灯泡两端电压的变化周期与输出电压相同, 所以灯泡两端电压随时间变化的规律为UR=155.
31、5 cos 100t (V),故C错误;根据i=E/R得,电路最 大电流为imax= A= A,故电流i= cos 100t(A),故D正确。故选A、D。,考查点 交流电的描述,温馨提示 电压表与电流表所测得的电压值和电流值都为有效值,有效值= ,串联电路 中电流处处相等,电压之比等于各电阻的阻值之比。,2.(2017甘肃张掖三诊,6)(多选)图甲为风力发电的简易模型。在风力作用下,风叶带动与杆固 连的永磁铁转动,磁铁下方的线圈与电压传感器相连。在某一风速时,传感器显示如图乙所示, 则 ( )A.磁铁的转速为10 r/s B.线圈两端电压的有效值为6 V,C.交流电压的表达式为u=12 sin
32、 5t V D.该交流电可以直接加在击穿电压为9 V的电容器上,答案 BC 电流的周期为T=0.4 s,故磁体的转速为n= r/s=2.5 r/s,故A错误;通过乙图可知电 压的最大值为12 V,故有效值U= = V=6 V,故B正确;周期T=0.4 s,故= = rad/s=5 rad/s,故电压的表达式为u=12 sin 5t V,故C正确;交流电的最大值大于电容器的击穿电压,故 不能把该交流电直接加在击穿电压为9 V的电容器上,故D错误。,考查点 交流电的描述,温馨提示 电容器的击穿电压应为交流电的最大值。,3.(2018吉林三调,8)(多选)如图所示,n匝矩形闭合导线框ABCD处于磁感
33、应强度大小为B的水平 匀强磁场中,线框面积为S,电阻为r。线框绕垂直于磁场的轴OO以角速度匀速转动,并与理想 变压器原线圈相连,原副线圈匝数之比为21,变压器副线圈接入一只额定电压为U、电阻为 R的灯泡,灯泡正常发光。从线框通过中性面开始计时,下列说法正确的是 ( )A.匀速转动过程中穿过每匝线框的磁通量变化率最大值为BS B.灯泡中的电流方向每秒改变 次 C.线框中产生的感应电流表达式为i= sin t(A),D.变压器原线圈两端电压最大值为nBS,答案 AC 根据Em=n =nBS,则 =BS,则匀速转动过程中穿过每匝线框的磁通量变化 率最大值为BS,选项A正确;频率f= ,则灯泡中的电流
34、方向每秒改变 次,选项B错误;变压器 副线圈电流I2= ,则原线圈电流为I1= ,原线圈电流最大值为Im= = ,则线框中产生 的感应电流表达式为i= sin t(A),选项C正确;由于线圈有内阻,则变压器原线圈两端电压 最大值小于nBS,选项D错误;故选A、C。,考查点 交流电的描述,温馨提示 线圈有内阻会影响输出电压的大小哦!,4.(2018海南华侨中学月考,2)一根电阻丝接入220 V的直流电路中,1 min内产生的热量为Q,同 样的电阻丝接入正弦交流电路中,2 min内产生的热量也是Q,则该正弦交流电路的电压最大值 为 ( ) A.310 V B.220 V C.155.5 V D.1
35、10 V,答案 B 设正弦交流电电压有效值为U2 对于恒定电流:Q= t1 对于正弦交变电流:Q= t2 由联立得:U2=110 V 该正弦交流电路的电压最大值为:Um= U2=220 V,故选B。,考点二 变压器、远距离输电 5.(2018辽宁丹东一模,18)如图所示的电路中,理想变压器原、副线圈的匝数比n1n2=111,原 线圈接u=220 sin 100t(V)的交流电,电阻R1=2R2=10 ,D1、D2均为理想二极管(正向电阻为 零,反向电阻为无穷大),则副线圈电路中理想交流电流表的读数为 ( )A.3 A B.2 A C. A D. A,答案 A 由表达式知原线圈电压有效值为200
36、 V,根据 = ,得副线圈两端的电压为U2=U1=220 V=20 V,因为二极管具有单向导电性,电阻R1、R2中半个周期有电流,半个周期电流 为0,I1= =2 A,I2= =4 A;根据电流的热效应有:U2IT= R1 + R2 ,解得I=3 A,即电流表的 读数为3 A,故选A。,温馨提示 根据原线圈所接交流电瞬时值表达式可以求得输出电压的有效值、周期和频率 等,再根据原副线圈电压与匝数成正比和二极管的特点即可求得电流,根据电流热效应求得电 流表的读数。,考查点 变压器,6.(2018辽宁鞍山一中四模,4)如图所示为向额定电压为220 V的用户供电的远距离输电的示意 图,已知输入原线圈两
37、端的电压U1=500 V,发电机的输出功率P=50 kW,输电线的电阻R=3 ,输 电线上损失的功率为输送功率的0.6%。如果图中的升压变压器以及降压变压器均为理想的 变压器。则下列正确的是 ( )A.n3n4=251 B.n1n2=110 C.流过输电线的电流大小为100 A D.降压变压器原线圈两端的电压为4 700 V,答案 B 输电线上的电流I2= = A=10 A,升压变压器副线圈电压U2= = V=5 000 V,则 = = = ,故B正确,C错误;降压变压器的原线圈电压:U3=U2-I 2R=5 000 V-103 V=4 970 V,则 = = = ,选项A、D错误;故选B。,
38、考查点 远距离输电,答题指导 解决本题的关键是知道变压器原副线圈电压之比等于匝数之比,知道升压变压器 的输出电压与降压变压器的输入电压的关系。,7.(2018宁夏石嘴山4月一模,6)如图所示,边长为L、匝数为N,电阻不计的正方形线圈abcd在磁 感应强度为B的匀强磁场中绕轴OO转动,轴OO垂直于磁感线,在线圈外有一含理想变压器的 电路,变压器原、副线圈的匝数分别为n1和n2,保持线圈以恒定的角速度转动,下列判断正确 的是 ( )A.当滑动变阻器R的滑片P向上滑动时,电压表V2的示数变大 B.在图示位置时线圈中磁通量为零,感应电动势最大 C.电压表V1的示数等于NBL2,D.变压器的输入功率与输
39、出功率之比为12,答案 B 电压表V2测量的是副线圈两端的电压,副线圈两端电压由原线圈两端电压决定,与 负载电阻无关,A错误;当线圈转到题图所示位置时,穿过线圈的磁通量为零,但磁通量变化率最 大,线圈中产生的感应电动势最大,B正确;电压表V1的示数为有效值,U= = ,C错误;理 想变压器输入功率等于输出功率,D错误。,考查点 交流电的描述、变压器,温馨提示 理想变压器原副线圈电压比等于匝数比;电压表的读数为有效值;输出电压由输入 电压及线圈的匝数之比决定;理想变压器的输入功率等于输出功率。,8.2017第二次全国大联考(课标),19(多选)每到夜深人静的时候我们就会发现灯泡比睡觉 前要亮,其
40、原因在于大家都在用电时,用电器较多,利用如图模拟输电线路,开关的闭合或者断 开模拟用户的变化,原线圈输入50 Hz和220 V交流电,则下列分析正确的是 ( )A.定值电阻相当于输电线电阻 B.开关闭合,灯泡L1两端电压升高,C.开关闭合,原线圈输入功率增大 D.开关断开,副线圈电压增大,答案 AC 由于原副线圈匝数比不变,原线圈输入电压也不变,所以副线圈电压不会变化,选 项D错。定值电阻实际可等效为输电线的电阻,选项A对。开关闭合,副线圈总电阻变小,总电 流变大,定值电阻分压增大,并联电压变小,即灯泡L1两端电压减小,选项B错。副线圈电压不变, 电流增大,副线圈电功率增大,根据能量守恒,原线
41、圈电功率也增大,选项C对。,考查点 理想变压器、串并联电路,解题关键 理解用户越多,并联支路越多,总电阻越小,总电流越大。,易错警示 常有学生利用“ = ”得出“原副线圈电流变化情况相反”的错误结论,其 实I1与I2是正比关系。,9.2017吉林长春质量监测(三),17如图所示,一个理想变压器原线圈的匝数为50匝,副线圈的 匝数为100匝,原线圈两端接在光滑的水平平行导轨上,导轨的间距为0.4 m。导轨上垂直于导 轨放置一长度略大于导轨间距的导体棒,导轨与导体棒的电阻忽略不计,副线圈回路中的电阻 R1=5 ,R2=15 ,图中交流电压表为理想电压表,导轨所在空间有垂直于导轨平面、磁感应强 度大
42、小为1 T的匀强磁场。导体棒在水平外力的作用下运动,其速度随时间变化的关系式为:v =5 sin 10t(m/s),则下列说法中正确的是 ( )A.R1的功率为0.2 W B.电压表的示数为5 V,C.水平外力为恒力 D.变压器铁芯中磁通量变化率的最大值为0.04 Wb/s,答案 D 导体棒两端瞬时电动势表达式e=BLv=2 sin 10t(V),其有效值E= = V,对变压 器有 = ,所以电压表示数即输出电压有效值U2=2 V,选项B错误;输出电流I= = A,电阻R1上消耗的功率P1=I2R1=0.1 W,选项A错误;由导体棒的速度随时间变化的关系式可知, 导体棒在做往复性运动,故水平外
43、力方向必然发生变化,不可能是恒力,选项C错误;副线圈电压 的最大值为4 V,由法拉第电磁感应定律E=n 可知,通过线圈电压的最大值可求出铁芯中磁 通量变化率的最大值 = =0.04 Wb/s,选项D正确。,1.(2018陕西咸阳一模,5)图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比为n1n2=51,电阻R=20 ,L1、L2为规格相同的两只灯泡,S1为单刀双掷开关,原线圈接正弦交变电源,输入电压u随时间 t的变化关系如图乙所示,现将S1接1、S2闭合,此时L2正常发光,下列说法正确的是 ( )A.输入电压u的表达式为u=20 sin(50t)V B.只断开S1后,L1、L2均正常发光 C.只断开S2后
44、,原线圈的输入功率增大 D.若S1换接到2,R消耗的电功率为0.8 W,B组 20162018年高考模拟综合题组 （时间:30分钟 分值:42分） 一、选择题(每题6分,共42分),答案 D 周期是0.02 s,则有= =100 rad/s,所以输入电压u的表达式应为u=20 sin(100 t) V,A错误;只断开S1,L1、L2的电路都被断开,则L1、L2均不能正常发光,B错误;只断开S2后,负 载电阻变大,原副线圈电流变小,原线圈的输入功率减小,C错误;若S1换接到2,电阻R两端电压 有效值为4 V,R消耗的电功率为P= = W=0.8 W,D正确;故选D。,考查点 变压器、交流电的描述
45、,答题指导 根据原副线圈电压与匝数成正比,原副线圈电流与匝数成反比,变压器的输入功率 和输出功率相等,逐项分析即可得出结论。,2.(2018黑龙江齐齐哈尔一模,4)如图所示的理想变压器电路中,变压器原副线圈的匝数比为 12,在a、b端输入正弦交流电压U,甲、乙、丙三个灯泡均能正常发光,且三个灯泡的额定功 率相等,则下列说法正确的是 ( )A.乙灯泡的额定电流最大 B.甲灯的额定电压为 U C.丙灯的电阻最小 D.甲灯泡的额定电流最小,答案 B 设原线圈中电流为I1,根据原副线圈电流与匝数成反比可知,副线圈中的电流为 I1, 即丙灯泡的额定电流为 I1,设原线圈两端的电压为U1,则副线圈两端的电
46、压为2U1,由于三个灯 泡的额定功率相等,则U甲(I乙+I1)=U1I乙=U1I1,可见乙灯的额定电流为I1,甲灯的额定电流为I甲=I乙+ I1=2I1,A错误; 丙灯的额定电流最小,D错误;U甲= U1= U,B正确;由电阻定义式R甲= = ,R乙 = ,R丙= = ,C错误;故选B。,考查点 变压器,解题关键 解答本题关键是知道变压器原副线圈的电压之比等于匝数之比,在只有一个副线 圈的情况下原副线圈电流之比等于匝数的反比,知道理想变压器的输出功率决定输入功率且 两者相等。,3.(2018宁夏吴忠联考,4)在图1所示的电路中,理想变压器原副线圈匝数比为51,两电表均为 理想电表,R为可变电阻
47、,在变压器的原线圈接入如图2所示的电压,下列说法中正确的是( )图1 图2 A.变压器输入电压的有效值为220 V B.R减小时电流表示数增大 C.R减小时电压表示数减小 D.电压表的示数为44 V,答案 B 设将此电压加在阻值为R1的电阻上,电压的最大值为Um,电压的有效值为U, = T,代入数据解得U=110 V,故A错误;R减小时,由于电压不变,所以副线圈电流增大,则 原线圈电流增大,电流表示数增大,故B正确,C错误;变压器原、副线圈电压与匝数成正比,所以 变压器原、副线圈电压之比是51,所以电压表的示数为22 V,故D错误。,考查点 交流电的有效值、变压器,答题指导 根据电流的热效应,
48、求解电压的有效值;根据图像准确找出已知量,是对学生认图的 基本要求;准确掌握理想变压器的特点及电压、电流与匝数的关系,是解题的关键。,4.(2017江苏无锡期末,3)如图,交流电源的电动势有效值与直流电源的电动势相等,两电源的内 阻均可忽略,三个灯泡是完全相同的,分别与定值电阻、电感器和电容器相接。当S接1时三个 灯泡的亮度相同,那么S接2时 ( )A.三个灯泡亮度相同 B.甲灯比乙灯亮,丙灯不亮 C.甲灯比乙灯暗,丙灯不亮 D.甲灯和乙灯亮度相同,丙灯不亮,温馨提示 当交流电源电动势有效值与直流电源电动势相等时,对电阻R来说,热效应相同。,解题关键 理解线圈“通直流,阻交流;通低频,阻高频”
49、。理解电容器“通交流,隔直流; 通高频,阻低频”。,答案 C 电容器接直流电时,电容器断路,丙灯不亮;电感器接直流电时不再有感抗,乙灯比甲 灯亮,选项C正确。,5.(2017黑龙江鸡西虎林高中3月模拟,5)某同学模拟“远距离输电”,将实验室提供的器材连 接成如图所示电路,A、B为理想变压器,灯L1、L2相同且阻值不变。保持A的输入电压不变,开 关S断开时,灯L1正常发光,则 ( )A.仅闭合S,L1变亮 B.仅闭合S,A的输入功率变小 C.仅将滑片P上移,L1变亮 D.仅将滑片P上移,A的输入功率变小,答案 D 闭合S,则消耗功率增大,B副线圈中电流增大,B原线圈电流也增大,则R上损失的电 压和功率增大,则B输入电压UB1=UA2-IR减小,灯泡两端电压UB2减小,故灯泡会变暗,故A错误;由 以上分析知A的输入电流增大,电压不变,根据P=UI知输入功率增大,故B错误;仅将滑片P上移, A副线圈匝数减小,则输出电压减小,B的输入电压减小,灯泡电压也减小,故L1变暗,消耗功率减 小,则A输入功率减小,故C错误、D正确;故选D。,
