1、高考资源网（ ） 您身 边的高考专家 版权所 有 高考资源网 - 1 - 交 变电 流和 远距 离输 电 03 一.选 择题 1理 想变 压器 原、 副线 圈 匝数比 为 5 ：1 ，一 下说 法 中正确 的是 A. 穿过 原、 副线 圈每 一匝 的磁通 量之 比 为5：1 B. 穿 过原 、副 线圈 每一 匝 的磁通 量的 变化 率相 等 C. 原 、副 线圈 每一 匝产 生 的电动 势瞬 时值 之比 为 5 ：1 D. 正常 工作 时原 、副 线圈 的输入 、输 出功 率之 比 为5：1 解 析 ： 理想 变 压器 ， 没有漏 磁 现 象， 磁 感线 全 部集中 在 铁 芯内 部 ，所
2、以 穿过原 、 副 线圈 每一匝 的磁 通量 都相 等， 磁通量 的变 化率 也相 等， 选项 A 错误 、B 正 确； 根 据 法拉第 电磁 感应 定律 t e 可知， 原、 副线 圈每 一匝产 生的 电动 势瞬 时值 相等， 选项C 错 误； 理想 变压器 没 有能量 损失 ，正 常工 作时 原、副 线圈 的输 入、 输出 功率相 等， 选 项D 错 误。 答案：B 2. 交流 发电 机在 工作 时电 路中的 电流 为 t I i m sin ， 若将 其电 枢的转 速提 高 1 倍， 匝数 增加1 倍， 其他 条件 不变 ，则电 流变 为（ ） A t I m sin 2 B . t I
3、 m 2 sin 2 C t I m 2 sin D. t I m 2 sin 解 析 ： 设 每 匝 线 圈 的 电 阻 为 0 R , 则 电 路 中 的 电 流 t R BS t NR NBS t R E t I i m m sin sin sin sin 0 0 ， 可 见电 流与 匝数 多少 无 关， 因此 当 提高1 倍， 匝数 增 加1 倍 时电流 t I i m 2 sin 。 答案：C 3. 一矩形线 框在匀强磁 场 中匀速转动时 穿过线框的 磁通 量随时 间的 变化 图像 如 图1 所示 ，以 下说 法正 确的 是 A 1 t 时刻线 圈位 于中 性面 的 位置 B. 2
4、t 时刻 线圈 产生 的感 应电 动势为 零 C. 3 t 时刻 线圈 中的 电流 方向 安生改 变 高考资源网（ ） 您身 边的高考专家 版权所 有 高考资源网 - 2 - D. 4 t 时刻 穿过 线圈 的磁 通量 的变化 率为 零 解析： 由图 像可 知， 1 t 时刻 穿过线 圈的 磁通 量最 大， 线圈与 磁场 垂直 ， 与 中性 面重合 ， 选 项A 正确； 2 t 时刻 磁通 量为 零 ， 但此 时磁 通量 的变 化率 最 大， 由 法拉 第电 磁感 应定 律 t N E 可知， 2 t 时刻 感应 电动 势最 大，选 项 B 错 误； 3 t 时刻 线 圈位于 中性 面的 位
5、置 ，电 流方向 要 发 生变化 ，选 项 C 正确 ；图 线的斜 率表 示磁 通量 的变 化率， 4 t 时刻 图线 的斜 率最 大，磁 通 量 的 变化率 最大 ，选 项D 错误 。 答案：AC 4. 一正 弦交 流电 的电 压随 时间变 化的 规律 如 图 2 所 示。由 图可 知 A该 交流 电的 电压 瞬时 值 的表达 式为 ) 25 sin( 100 t u V B该 交流 电的 频率 为 25 Hz C该 交流 电的 电压 的有 效 值为 100 2 V D若将该交流电 压加在阻 值R 100 的电阻两端 ， 则电阻 消耗 的功 率 时50 W 解析： 由图 像可 知， 2 10
6、 4 T s， 其 频率 25 1 T f Hz， 50 2 f rad/s ，所 以其电 压瞬 时值 表达 式 ) 50 sin( 100 t u V， 由于 100 m U V， 其有 效值 2 50 2 m U U V， 电阻R 的电功 率 100 ) 2 50 ( 2 2 R U P W=50W 答案：BD 5（某 一交 流电 的波 形如 图 3 所 示， 则其 有效 值为 A. 10 2 V B.6V C. 5 4 V D. 5 6 V 解析： 由图 像可 知， 在一 个周期 的时 间内 电压 为 8V 时和 4V 时 的时间均为 2 T , 设此交流电的有 效值为U , 根据有 效
7、值 的定 义有 2 4 2 8 2 2 2 T R T R T R U 高考资源网（ ） 您身 边的高考专家 版权所 有 高考资源网 - 3 - 解得 10 2 U V 答案：A 6.如图 4 所 示 ，输 入端ab 的 输入电 压既 有直 流成 分 ， 又有交 流成 分 ，以 下说 法 中， 正确 的是（L 的直 流电 阻不 为零 ） A. 直流 成分 只能 从L 通过 B. 交流 成分 只能 从R 通过 C. 通过R 的既 有直 流成 分又 有交流 成分 D. 通过L 的直 流成 分比 通过R 的直流 成分 必定 要大 （直 流与 该 支路中 总电 流之 比） 解 析：由 于线圈 的直流
8、 电阻 不为零 ，所以 有直流 成分 通过R ， 而线圈 对交流 成分 有阻碍 作用， 因此 也有 交流 成分 通过R ，选项 B 错误 ，C 正 确；由 于R 对交流 也有 阻碍 作用，所以 也有交 流成 分通 过L ，选项 A 错误， 因为 导线 的一 半 直流电 阻都 很小 ，所 以通 过线圈 的直 流 要比通 过R 的要大 ，选 项 D 正确。 答案：CD 7.如图 5 所 示， 理想 变压 器原、 副线 圈匝 数之 比 为 10 1 ， 原线圈 接正 弦式 电流 ，副 线圈接 入“220V ，100W ” 灯泡一 只， 且灯泡 正常 发光 。则 A 原 线圈 两端 的电 压为22V
9、B 电源 输出 功率 为 1200W C电 流表 的示 数为 1 A 22D电 流表 的示 数为 2 22 A 答案：C 提示： 灯泡 正常 发光， 则副 线圈两 端的 电压 2 220V U ,故 原线 圈 两端的 电 压 1 U 2 2 1 n U n 2200V ， 选项 A 错 误； 电 源 的 输出 功率 100 2 1 P P W ，选项 B 错 误； 副 线圈 中的 电 流 11 5 2 U P I A ， 根 据变 压器 的电 流关 系 有 1 2 2 1 n n I I ,则 原线 圈中 的电 流 22 1 1 1 A 22 nI I n ，即 电流表 的示 数为 22 1
10、A ， 故选 择C。 高考资源网（ ） 您身 边的高考专家 版权所 有 高考资源网 - 4 - 8 关于 远距 离输 电， 下列 表述正 确的 是 A增 加输 电导 线的 横截 面 积有利 于减 少输 电过 程中 的电能 损失 B高 压输 电是 通过 减小 输 电电流 来减 小电 路的 发热 损耗 C在 输送 电压 一定 时， 输 送的电 功率 越大 ，输 电过 程中的 电能 损失 越小 D高 压输 电可 根据 需要 调 节交流 电的 频率 ，加 快输 电的速 度 解析： 依据 输电 原理 ，电 路中的 功率 损耗 线 R I P 2 ，而 S L R 线 ,增大 输电线 的横 截 面积，
11、减小 输电 线的 电阻 ，则能 够减 小输 电线 上的 功率损 耗，A 正 确； 由 P=UI 来看 在输 送 功 率一定 的情 况下 ， 输送 电 压 U 越 大 ， 则 输电 电流 越 小， 则功 率损 耗越 小 ，B 正 确； 若输 电电 压 一定 ， 输 送功 率越 大 ， 则 电流I 越大 ， 电路 中损 耗 的电功 率越 大 ，C 错误 ； 交 流电的 频率 是固 定的， 不需 调节 。输 电的 速度等 于电 磁波 的传 播速 度，是 一定 的， 选 项D 错 误。 答案：AB 9.如图 6 所 示， 理 想变 压器 的副线 圈上 通过 输电 线接 有三 只灯泡 1 L 、 2 L
12、 和 3 L ， 输 电 线 的 等 效 电 阻 为R ， 原 线 圈 接 有 一个理 想的 电流 表 开 始 时开 关 S 接 通， 当S 断 开 时， 以下 说 法正确 的是 （ ） A原 线圈 两端P 、Q 间的输 入 电压减 小 B等 效电 阻R 上消耗 的功 率 变大 C原 线圈 中电 流表 示数 变 小 D灯 泡 1 L 和 2 L 变亮 解 析 ： 原、 副 线圈 两 端电压 不 变 ，开 关 断开 ， 负载电 阻 变 大， 副 线圈 电 流变小 ， 输 电线 上电压 降变 小 （输 电线 等 效电阻 消耗 功率 变小 ） ， 1 L 、 2 L 串联电 路两 端电 压增 大 ，
13、 两灯变 亮， 由 1 2 2 1 n n I I 可知 ， 原 线圈 中的 电流 也变小 。 答案：CD. 高考资源网（ ） 您身 边的高考专家 版权所 有 高考资源网 - 5 - 10.钳 形电 流表 的外 形和 结 构如 图 7（a） 所示 。图7 （a） 中电 流表 的读 数为1.2A 。图7 （b ） 中用 同一 电缆 线绕 了 3 匝 ，则 ： 这种电流表能测直流 电流，图 7 （b ）的读数为 2.4A 这种电流表能测交流 电流，图 7 （b ）的读数为 0.4A 这种电流表能测交流 电流，图 7 （b ）的读数为 3.6A 这 种电 流表 既能 测直 流电流 ，又 能测 交流
14、 电流 ， 图 7 （b ） 的读 数为3.6A 解 析 ： 钳形 电 流表 的 工作原 理 是 电磁 感 应， 所 以它只 能 测 定交 变 电流 。 根据变 压 器 的原 理， 0 0 1 1 n I n I ， 其中 1 n 是指 钳形 电流 表内部 线圈 的匝 数 ， 0 n 是指 待测电 流导 线的 匝数 ， 0 I 是指外 接电 流 。 当 在 （b ） 图 中用同 一电 缆线 绕了 0 n =3 匝 ， 则 0 n 0 3n ， 则满 足 0 0 1 2 n I n I 。 解得 6 . 3 3 1 2 I I A. 答案：C 二 实 验题 11.准 备可 拆变 压器 1 个，
15、如图 8 所示 ，交 流电 压表 2 个， 滑动 变 阻器1 个， 滑动 变 阻1 个 ，学生 电 源1 个 ，导 线若 干。 按图9 连接 好实 验器 材。 选择 400 1 n 匝，调节滑动变阻器R ，记下原线圈电压的读数 1 U =_V ， 保 持R 和 1 U 不变 ， 使 副线圈 的匝 数从 小到 大变 化， 记 下对 应的 副线 圈的 电压 2 U 的读数 ，将 相应 的数 据填 入下表 中。 高考资源网（ ） 您身 边的高考专家 版权所 有 高考资源网 - 6 - 比较分 析实 验数 据， 得出 的结论 是_. 解 析 ： 由表 中 数据 可 以看出 ： 理 想变 压 器原 、
16、 副线圈 的 端 电压 之 比等 于 原、副 线 圈 的匝 数之比 。 12.有 一小 变压 器失 去标 志 ，只知 它是 将 220V 降 为 几伏的 ， 有 5 根引 出线 ， 你能用 一只 多用表 和市 电（220V ）电 源恢复 它的 标志 吗？ 写出 作法步 骤。 解 析 ： 先用 多 用表 欧 姆档测 量 ， 若发 现 有两 引 线头间 相 通 ，且 电 阻较 大 ，则此 两 引 线一 定是 接 220V 的原 线圈 （ 因为降 压变 压器 原线 圈匝 数多， 线径 细， 电阻 大） ； 另三引 线也 应两 两相通 ，且 电阻 较小 ，为 副线圈 。 再将原 线圈 接220V 交流
17、 电 压， 用多 用表 交流 电压 档 测出副 线圈 的电 压 ，标 出 两端间 电压 值（包 括抽 头与 另两 端电 压） ， 该变 压器 即可 恢复 标 志。 三 计 算题 13.某 一发 电机 线圈 的面 积 4 . 0 S m 2 ,匝数 500 n 匝， 绕 轴以1800rad/min 的速 度转 动， 产生的 电动 势的 最大 值为 6000 V. （1）求 磁 感应 强度B ； （2） 当线 圈平 面跟B 的夹 角 为 0 60 时， 求穿 过线 圈的 磁通 量的变 化率 。 组别 1 n /匝 2 n /匝 1 n / 2 n 1 U /V 2 U /V 1 U / 2 U 1
18、 400 200 2 5 2.5 2 2 800 2 110 2 13 1400 7 217.5 7 2高考资源网（ ） 您身 边的高考专家 版权所 有 高考资源网 - 7 - 解析： （1）由 nBS E m 和 f 2 ，得 60 2 1800 4 . 0 500 6000 B 解得 5 . 0 B T; （2） 穿过 线圈 的磁 通量 的 变化率 也就 是每 匝线 圈产 生的电 动势 的瞬 时值 。即 t BS t e cos 所以 6 60 cos 60 1800 2 4 . 0 5 . 0 0 t V=18.8V （ 若 从 中 性 面 计 时 ， 则 t BS t e sin ，
19、式中 0 30 t ） 答案： （1） 5 . 0 T （2）18.8V 14.某 发电 站的 输出 功率 为 4 10 kW， 输 出电 压为4kV ， 通 过理想 变压 器升 压后 向 80km 远处 供电。 已知 输电 导线 的电 阻为 25.6 ， 输电 线路 损 失的功 率为 输出 功率 的 4%，求： （1） 升压 变压 器的 原、 副 线圈匝 数比 ； （2） 输电 线路 上的 电压 损 失。 解析：(1) 设线 路电阻 为R ，线路的损 失功率 为 P ，线路 的损失电 压为 U ，发电站 的 输出功 率为P ，升 压变 压器 的输出 电压 为 2 U 线路损 失的 功率 R
20、I P P 2 0 0 4 则 4%P I R 125A 由 I U P 2 得 4 2 10 8 I P U V 所以 升压 变压 器的 原、 副线圈 匝数 比 20 1 10 8 10 4 4 3 2 1 2 1 U U n n(2) 输电 线路 上的 电压 损失 6 . 25 125 IR U V3200V 答案： （1）1：20 （2 ）3200V 15.如图 10 所 示， 为一 理 想变压 器， 原线 圈的 输入 电压 3300 1 U V,副线 圈的 输出 电压 220 2 U V，绕 过铁 芯的 导线 所接 电 压表的 示数 2 0 U V， 则： 高考资源网（ ） 您身 边的
21、高考专家 版权所 有 高考资源网 - 8 - （1） 原、 副线 圈的 匝数 各 是多少? （2 ） 电 流表A2 的 示数 5 2 I A,那 么电流 表A1 的示数 是多 少？ 解析： （1 ） 根据 变压 比 0 1 0 1 U U n n 及 0 2 0 2 U U n n 有 1 2 3300 0 0 1 1 n U U n 匝=1650 匝 1 2 220 0 0 2 2 n U U n 匝=110 匝 （2） 由于 是理 想变 压器 ， 则有 出 入 P P ，即 2 2 1 1 U I U I 5 3300 220 2 1 2 1 I U U I A=0.33A 16. 电
22、磁 炉 专 用 平 底 锅 起 加 热 作 用 的 锅 底 可 简 化 等 效 于 如 图 11 所 示的 12 个 半径 不同 的同心 导电 圆环 ，各 圆环 之间彼 此绝 缘， 导 电环 所用材 料单位 长度的 电阻 为 125 . 0 0 R /m ，从中 心向 外第n 个 同 心 圆 环 的 半 径 为 1 3 2 ) 1 2 ( r n r n （式中 ) 12 2 , 1 n ，且 0 . 1 1 r cm ， 电 磁炉 工作 时产 生 垂直于 锅底 方向 的变化磁场，磁场的磁感应强度B 的变化率为 t t B sin 2 100 T/s ，计算中可取 10 2 。求： （1） 半
23、径 为 1 r 的导电 圆环 中 感应电 流的 有效 值是 多少 ？ （2） 忽略 损耗 ，平 底锅 的 热功率 多大 ？ 解析： （1） 根据 法拉 第电 磁感应 定律 ，第n 个环 中感 应电动 势瞬 时值 为 t r Sn t B E n n sin 2 100 2 V， 最大值 2 2 2 100 n m r E V， 高考资源网（ ） 您身 边的高考专家 版权所 有 高考资源网 - 9 - 有效值 2 2 100 2 n m r E E V， 第n 个环的 电阻 n n n r r R 2 25 . 0 2 125 . 0 ， 所以 第n 个环中 感应 电流 的 有效值 为 n n
24、 n n n r r r R E I 400 25 . 0 100 2 2 2 A， 将 0 . 1 1 r r n cm 代入 可得 2 1 10 0 . 1 400 I A=4A. (2)设第n 个环的 热功 率为 n P 则 3 5 2 2 2 10 4 25 . 0 ) 400 ( n n n n n n r r r R I P W， 题知 1 3 2 ) 1 2 ( r n r n ， 即 2 2 3 2 5 3 1 2 5 ) 1 2 ( 4 . 0 ) 1 2 ( ) 10 0 . 1 ( 10 4 ) 1 2 ( 10 4 n n r n P n W， 故 4 . 0 1 P W， 2 2 3 4 . 0 P W， 2 3 5 4 . 0 P W， 2 4 5 4 . 0 P W， 2 12 23 4 . 0 P W。 所以 ) 23 5 3 1 4 . 0 2 2 2 2 （ 总 P W = 3 ) 1 2 12 ( ) 1 2 12 ( 12 4 . 0 W=920W. 提示： 求和 公式 ： ） 1 2 )( 1 2 ( 3 1 5 3 1 2 2 2 2 n n n n 答案： （1） 1 I =4A ； （2） 总 P =920W.
