1、【备考建议】【经典例题】考点一 交变电流的产生及变化规律【典例 1】(2018四川资阳模拟)如图(甲)所示,矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴 OO匀速转动,产生的感应电动势 e 随时间 t 的变化曲线如图(乙)所示.若外接电阻的阻值 R=9 ,线圈的电阻r=1 ,则下列说法正确的是( )A.线圈转速为 100 rad/sB.0.01 s 末穿过线圈的磁通量最大C.通过线圈的最大电流为 10 AD.线圈产生的交变电流的表达式 i=10sin 25t(A)【典例 2】(2018武汉模拟)如图所示,一矩形线圈 abcd 放置在匀强磁场中,并绕过 ab,cd 中点的轴 OO以角速度 逆时针匀
2、速转动.若以线圈平面与磁场夹角为零时(图示位置)为计时起点,并规定当电流自 a流向 b 时电流方向为正.则下列四幅图中正确的是( )交变电流的四值问题、变压器的原理及应用、远距离输电等是本章的考查重点.其中对变压器的考查在高考命题中出现频率较高，交变电流四值与变压器的综合考查、原线圈中含有用电器的变压器问题是常见的命题考向，常以选择题的形式出现,分值一般为 6 分。复习时, 要了解交变电流的产生过程;能分析、应用交变电流的图像;理解并会计算交变电流四值；理解变压器的制约关系并会求解变压器原、副线圈中的电流、电压与电功率，会分析变压器的动态变化过程;掌握应用变压器进行远距离输电问题。考点二 交变
3、电流有效值的求解【典例 3】(2018重庆校级模拟)三个相同的电阻,分别通过如图(甲)、(乙)、(丙)所示的交变电流,三个图中的 I0 和周期 T 都相同.下列说法中正确的是( )A.在相同时间内三个电阻发热量相等B.在相同时间内,(甲)、(乙)发热量相等,是(丙)发热量的 2 倍C.在相同时间内,(甲)、(丙)发热量相等,是(乙)发热量的D.在相同时间内,(乙)发热量最大,(甲)次之,(丙)的发热量最小解析:(甲)的有效值为 ,(乙)的有效值为 I0,设(丙)的有效值为 I,有 I2RT= R 得,I= .计算热量应02I 20IT02I用有效值,由 Q=I2Rt,可知在相同时间内,(甲)
4、(丙)发热量相等,是(乙)发热量的 ,故 C 正确.1考点三 交变电流“四值”的比较和应用【典例 4】(2018辽宁辽阳模拟)如图所示,矩形线圈 abcd 与可变电容器 C、理想电流表 A 组成闭合电路.线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的 bc 边匀速转动,转动的角速度 =100 rad/s.线圈的匝数 N= 100,边长 ab= 0.2 m,ad=0.4 m,电阻不计.磁感应强度大小 B= T.电容器放电时间不计.下列说法正确的是( )A.该线圈产生的交流电动势峰值为 50 VB.该线圈产生的交流电动势有效值为 50 VC.电容器的耐压值至少为 50 VD.电容器的电容 C 变大时,电流表的
5、示数变小解析:Em=NBS=100 (0.20.4)100 V=50 V,故 A 错误;E= =50 V,故 B 正确;电容器的耐2162m2E压值为电压的最大值,至少为 50 V,故 C 错误;电容器的电容 C 变大时,容抗变小,故电流表的示数变大,故 D 错误.考点四理想变压器的原理和基本关系【典例 5】(2018北京模拟)(多选)如图所示,理想变压器原副线圈匝数之比为 41.原线圈接入一电压为u=U0sin t 的交流电源,副线圈接一个 R=27.5 的负载电阻.若 U0=220 V,=100rad/s,则下述结论正确的是( )A.副线圈中电压表的读数为 55 VB.副线圈中输出交变电流
6、的周期为 s10C.原线圈中电流表的读数为 0.5 AD.原线圈中的输入功率为 110 W2解析:原线圈电压有效值 U1=220 V,由电压比等于匝数比可得副线圈电压有效值 U2=55 V,A 正确;电阻 R 上的电流为 2 A,由原副线圈电流比等于匝数的反比,可得电流表示数为 0.5 A,C 正确;输入功率为P=2200.5 W= 110 W, D 错误;周期 T= =0.02 s,B 错误.【典例 6】(2017江苏苏锡常镇一模)钳形电流测量仪的结构图如图所示,其铁芯在捏紧扳手时会张开,可以在不切断被测载流导线的情况下,通过内置线圈中的电流值 I 和匝数 n 获知载流导线中的电流大小 I0
7、,则关于该钳形电流测量仪的说法正确的是( )A.该测量仪可测量直流电流B.载流导线中电流大小 I0= nC.若钳形部分铁芯没有完全闭合,测量出的电流将小于实际电流D.若将载流导线在铁芯上多绕几匝,钳形电流测量仪的示数将变小考点五理想变压器的动态分析【典例 7】(2018湖北黄石模拟)(多选)如图所示为原、副线圈匝数比为 n1 n2=101 的理想变压器,b 是原线圈的中心抽头,电压表和电流表均为理想交流电表,从某时刻开始在原线圈 c,d 两端加上u1=220 sin 100t(V)的交变电压,则( )A.当单刀双掷开关与 a 连接时,电压表的示数为 22 VB.当单刀双掷开关与 a 连接时,在
8、滑动变阻器触头 P 向上移动的过程中,电压表和电流表的示数均变小C.当仅把单刀双掷开关由 a 扳向 b 时,原线圈输入功率变小D.当单刀双掷开关由 a 扳向 b 时,调节滑动变阻器滑片到适当位置,有可能实现调节前、后原线圈输入功率相等解析:当单刀双掷开关与 a 连接时,根据电压与匝数成正比且 n1n2=101 可知,副线圈电压的最大值为 22V,电压表的示数为电压的有效值,所以示数为 V=22 V,故 A 正确;当单刀双掷开关与 a 连接时,输22入电压及匝数比不变,输出电压不变,所以电压表的示数不变,变阻器触头 P 向上移动,变阻器电阻变大,副线圈电流变小,电流表示数变小,故 B 错误;当仅
9、把单刀双掷开关由 a 扳向 b 时,原线圈匝数变小,根据 =12U,得 U2= U1,可知副线圈两端的电压变大,输出功率 P2= 变大,输入功率等于输出功率,所以原线圈输12n21 2UR入功率变大,故 C 错误;当单刀双掷开关由 a 扳向 b 时,输出电压变大,调节滑动变阻器滑片到适当位置使负载电阻变大,输出功率 P2= 可能不变,输出功率等于输入功率,所以有可能实现调节前、后原线圈输入功2UR率相等,故 D 正确.【典例 8】(2018石家庄模拟)如图所示电路中,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.现将变阻器的滑片从一个位置滑动
10、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 的方向滑动考点六远距离输电【典例 9】(2018山东济宁质检)图(甲)为远距离输电示意图,变压器为理想变压器,升压变压器原副线圈匝数比为 1100,输入电压如图(乙)所示,远距离输电线的总电阻为 100 .降压变压器右侧部分为一火警报警系统原理图(报警器未画出),R1 为定值电阻,R2 为半导体热敏材料制成的传感器,当温度升高时其阻值变小.未出现火警时,升压变压器的输入
11、功率为 660 kW.下列说法中正确的是( )A.远距离输电线路损耗的功率为 90 kWB.远距离输电线路损耗的功率为 180 kWC.当传感器 R2 所在处出现火警时,输电线上的电流变小D.当传感器 R2 所在处出现火警时,R2 两端的电压变大考点七特殊变压器【典例 10】(2017广东适应性考试)如图甲所示为一理想自耦变压器， A、 B 端输入电压如图乙所示，A1、V 1和 A2、V 2分别是接入原线圈和副线圈中的理想交流电流表和电压表，其示数分别用 I1、 U1、 I2、 U2表示， R 为定值电阻，现将滑片 P 从图示位置逆时针匀速转动，在 P 转动过程中，电流表和电压表示数均未超过其
12、量程，下列选项中能正确反映 I1、 I2、 U1、 U2变化规律的是( )【参考答案】AC【典例 11】（2016 年江苏省四市联考）如图所示，在某一输电线路的起始端接入两个互感器，原副线圈的匝数比分别为 1001 和 1100，图中 a、 b 表示电压表或电流表，已知电压表的示数为 22V，电流表的示数为 1A，则A a 为电流表， b 为电压表 B a 为电压表， b 为电流表C线路输送电功率是 220 kWD输电线路总电阻为 22【参照答案】BC考点八交变电流的综合问题【典例 12】（2018 安徽合肥三模）如图所示，为了浴室用电安全，某同学用理想变压器给浴室降压供电，理想变压器原、副线
13、圈匝数比为 51，原线圈输入交变电压 u=311sinl00t(V)，已知照明灯额定功率为44W，排气扇电动机内阻为 l，电流表示数为 2A，各用电器均正常工作，电表均为理想表。则A. 电压表示数为 62VB. 变压器的输入功率为 186WC. 排气扇输出功率为 43WD. 保险丝熔断电流不得低于 2A【参考答案】C【易错剖析】解答此题常见错误主要有：一是认为交流电压表示数为最大值，按照最大值利用变压器变压公式计算，导致错选 A；二是没有按照有关电功率之间关系正确计算，导致不能得出排气扇输出功率为43W，没有选择选项 C；把原副线圈电流混淆，导致错选 D。【典例 13】(2016辽宁大连模拟)
14、(20 分)如图所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场。已知线圈的匝数 n100 匝，总电阻 r1.0 ，所围成矩形的面积 S0.040 m2，小灯泡的电阻 R9.0 ，磁感应强度随时间按如图乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为 e nB0S cos t，其中 B0为磁感应强度2T 2T的最大值， T 为磁场变化的周期，不计灯丝电阻随温度的变化。求：(1)线圈中产生感应电动势的最大值；(2)小灯泡消耗的电功率；(3)在磁感应强度变化的 0 时间内，通过小灯泡的电荷量。T4【名师解析】由得：qn 410
15、3 C。B0SR r答案 (1)8 V (2)2.88 W (3)4103 C【走进高考】1.(2018扬州市一模) (多选)电阻为 1 的矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动，线圈的电动势随时间变化的图象如图 4 所示。现把线圈的电动势加在电阻为 9 的电热丝上，则下列说法正确的是( )图 4A.线圈转动的角速度为 31.4 rad/sB.如果线圈转速提高一倍，则电流发生改变C.电热丝两端的电压 U100 V2D.电热丝的发热功率 P1 800 W2.图甲所示电压按正弦规律变化，图乙所示电压是正弦交流电的一部分，则下列说法正确的是( )A.图乙所示的电压也是正弦交流电压B.图甲所
16、示电压的瞬时值表达式为 u10sin 50 t(V)C.图乙所示电压的周期与图甲所示电压周期相同D.图甲所示电压的有效值比图乙所示电压的有效值小3.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 的匀强磁场中绕转轴OO转动，轴 OO垂直于磁感线，在线圈外接一含有理想变压器的电路，变压器原、副线圈的匝数分别为n1和 n2.保持线圈以恒定角速度 转动，下列判断正确的是( )A两电压表的示数之比为 U1 U2 n2 n1B电压表 的示数等于 NBL 2C当滑动变阻器 R 的滑片 P 向上滑动时，电压表 的示数变大D变压器的输入功率与输出功率之比为 114如图所示
17、，一矩形线圈的面积为 S，匝数为 N，内阻不计，绕 OO轴在水平方向的磁感应强度为 B 的匀强磁场中以角速度 做匀速转动，从图示位置开始计时矩形线圈通过滑环接一理想变压器，滑动触头P 上下移动时可改变输出电压，副线圈接有可调电阻 R，下列判断正确的是( )A矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为 e NBS cos tB矩形线圈从图示位置经过 时间内，通过电流表的电荷量为零2C当 P 位置不动， R 增大时，电压表读数也增大D当 P 位置向上移动、 R 不变时，电流表读数变大5(2016 福建质检)手摇发电机产生的正弦交流电经变压器给灯泡 L 供电，其电路如图。当线圈以角速度 匀速转动时，电
18、压表示数为 U，灯泡正常发光。已知发电机线圈的电阻为 r，灯泡正常发光时的电阻为R，其它电阻可忽略，变压器原线圈与副线圈的匝数比为 k，变压器可视为理想变压器。则A灯泡的额定电压为 kU B灯泡的额定功率为 R2C发电机的线圈中产生的电动势最大值为 ()URr+2D从中性面开始计时，原线圈输入电压的瞬时值表达式为 u Usint26如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为 10：1，b 是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想交流电表，除 R 以外其余电阻不计，从某时刻开始开关扳向 a，在原线圈两端加上交变电压，其瞬时值表达式为 ，下列说法中正确的是( )A 时，电压表的读数为 22VB 时
19、， a、 c 两点电压瞬时值为 110VC 滑动变阻器滑片向上移，电压表和电流表的示数均变大D 单刀双掷开关由 a 扳向 b，电压表和电流表的示数均变小7.如图，一理想变压器原、副线圈匝数比为 4:1，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=11R0， 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，此时电压表读数为 5.0V，则（ ）A. 此时原线圈两端电压的最大值约为 34V B. 此时原线圈两端电压的最大值约为 24VC. 原线圈两端原来的电压有效值约为 68V D. 原线圈两端原来的电压有效值约为
20、 48V8（2018 年 3 月北京朝阳区一模）如图所示，将带铁芯的电感器 L 与灯泡 A 串联，再与另一个完全相同的灯泡 B 并联，接在以正弦交流信号发生器为电源的两端。通过调节交流信号发生器上的旋钮，可以改变输出电压和信号的频率。闭合开关 S，A、B 两灯均发光。关于该实验，下列说法中正确的是A.保持交流信号频率不变，适当提高输出电压，发现 A 灯始终比 B 灯亮B.保持输出电压不变，提高交流信号频率，发现 A、B 灯均变亮C.保持输出电压和信号频率不变，撤去铁芯后，发现 A 灯比原来亮D.断开开关 S，发现 A 灯闪亮一下，然后熄灭9.如图所示把电阻、电感、电容并联到某一交流电源上，三个
21、电流表示数相同，若保持电源电压不变，而将频率加大，则三个电流表的示数 I1、I 2、I 3的大小关系是（ ）A. I1I 2I 3 B. I1I2I3 C. I2I1I3 D. I3I1I210如图所示，电路中完全相同的三个灯泡 L1、L 2、L 3分别与电阻 R、电感 L、电容 C 串联，然后再并联到“220 V 50 Hz”的交流电源上，三只灯泡的亮度相同若保持交变电压不变，将交变电流的频率增大到60 Hz，则发生的现象为( )A三灯亮度不变B三灯均变亮CL 1不变、L 2变亮、L 3变暗DL 1不变、L 2变暗、L 3变亮11.如图所示，匝数为 N1的原线圈和匝数为 N2的副线圈绕在同一
22、闭合铁芯上，副线圈两端与电阻 R 相连，原线圈两端与平行金属导轨相连。两轨之间的距离为 L，其电阻可不计。在虚线的左侧，存在方向与导轨所在平面垂直的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为 B， pq 是一质量为 m 电阻为 r 与导轨垂直放置的金属杆，它可在导轨上沿与导轨平行的方向无摩擦地滑动。假设在任何同一时刻通过线圈每一匝的磁通量相同，两个线圈的电阻、铁芯中包括涡流在内的各种损耗都忽略不计，且变压器中的电磁场完全限制在变压器铁芯中。现于 0t时刻开始施一外力，使杆从静止出发以恒定的加速度 a 向左运动。不考虑连接导线的自感。若已知在某时刻 t 时原线圈电流的大小为 I1，i求此时刻外力的功率；i
23、i此功率转化为哪些其他形式的功率或能量变化率？试分别求出它们的大小。1【参考答案】BDRapqN2N12【参考答案】D3【参考答案】D 4【参考答案】AD 【名师解析】矩形线圈产生的感应电动势最大值 Em NBS ，由图示线圈位置可知开始计时时产生的感应电动势最大，则瞬时值表达式为 e NBS cos t ，A 正确线圈从图示位置经过 时间，磁通量变化量2 0，由 q N 可知，通过电流表的电荷量不为零，B 错误电压表的示数为 U1 不变，C 错 R NBS2误由 得 U2 ，当 P 位置向上移动时， n1变小，则 U2变大，又 R 不变，再由 P 可知副线圈U1U2 n1n2 U1n2n1
24、U2R消耗的功率 P2变大，则可知原线圈的输入功率 P1 P2变大，再由 I1 可知， I1变大，D 正确P1U15【参考答案】AD【命题意图】本题考查了交变电流的产生、闭合电路欧姆定律、电功率、变压器的规律等知识点。6【参考答案】 A【名师解析】当单刀双掷开关与 a 连接时，匝数之比为 10：1，原线圈两端有效值为 =220V，所以副线圈电压有效值为 22V，故 A 正确；t=1/600 s 时， a、c 两点电压瞬时值为 u1=220 sin/6( V)=110 V，选项 B 错误；滑动变阻器触头向上移动的过程中，电阻增大，电压不变，电流减小，电流表的示数变小，故 C 错误；当单刀双掷开关
25、由 a 扳向 b 时，匝数之比为 5：1，输出电压增大，电压表和电流表的示数均变大，故 D 错误；故选 A。点睛：此题关键是掌握变压器的特点：匝数与电压成正比，与电流成反比，输入功率等于输出功率；同时做好本题要理解变压器中心抽头的作用：改变了匝数之比，从而改变了电压之比，也改变了两表的示数7【参考答案】D 【分析】本题考查电压器的工作原理。在解决理想变压器问题时，需要掌握两个公式，电压规律公式和电流规律公式 ，还需要知道原线圈的输入功率取决于副线圈消耗的功率，理想变压器不改变交流电的频率。8【参考答案】C9【参考答案】D 【分析】交流电频率变大，电感阻碍作用变大，电流变小，电容阻碍作用变小，电
26、流变大。10【参考答案】D 【名师解析】根据电感的特性：通低频、阻高频，当电源的频率增大时，电感对电流的感抗增大，L 2变暗；根据电容器的特性：通高频，阻低频，当电源的频率增大时，电容器对电流的容抗减小，L 3变亮，而电阻的亮度与频率无关，L 1不变11令 E1、 E2分别表示原、副线圈两端的电动势，并有 1E， U1、 U2分别表示原、副线圈两端的电压， I1表示副线圈中的电流，由欧姆定律，有11EUIr （5）22R（6） 外力的功率转化为：杆的动能的变化率 2EkPmat （11）电阻 r 上消耗的功率为 21rI （12）电阻 R 上消耗的功率为 2211()RNPBLtIr （13）变压器内场能的变化率为 221121()()B atIrWUIBLIatrR（14）
