高考物理一轮复习核心考点精讲精练考点50 交变电流的产生 变压器（2份，原卷版+解析版）

这是一份高考物理一轮复习核心考点精讲精练考点50 交变电流的产生 变压器（2份，原卷版+解析版），共28页。试卷主要包含了 高考真题考点分布， 命题规律及备考策略，理解和掌握远距离输电的基本规律，01s时穿过线框的磁通量最小，0VB．5等内容，欢迎下载使用。
1. 高考真题考点分布
2. 命题规律及备考策略
【命题规律】高考对交变电流的产生和描述的单独考查不是特别的频繁，大多与变压器类的高考题相结合，一并考查，难度上不是太大。
【备考策略】
1.理解和掌握交变电流的产生规律。
2.理解和掌握交变电流的四值问题。
3.理解和掌握变压器的原理，能够利用变压器的原理处理有关动态分析问题。
4.理解和掌握远距离输电的基本规律。
【命题预测】重点关注变压器的动态分析问题。
一、交变电流
1．交变电流
大小和方向都随时间做周期性变化的电流。
2．正弦式交变电流的产生条件和图像
(1)产生条件：在匀强磁场中，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。
(2)两个特殊位置的特点
①线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ最大， eq \f(ΔΦ,Δt) ＝0，e＝0，i＝0，电流方向将发生改变。
②线圈平面与中性面垂直时，S∥B，Φ＝0， eq \f(ΔΦ,Δt) 最大，e最大，i最大，电流方向不改变。
(3)电流方向的改变：线圈通过中性面时，电流方向发生改变，一个周期内线圈两次通过中性面，因此电流的方向一个周期改变两次。
(4)图像：线圈从中性面位置开始计时，电动势e、电压u和电流i随时间变化的图像分别如图甲、乙、丙所示。
二、描述正弦式交变电流的物理量
1．周期和频率
(1)周期(T)：交变电流完成一次周期性变化(线圈转一周)所需的时间，单位是秒(s)，公式T＝ eq \f(2π,ω) 。
(2)频率(f)：交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数，单位是赫兹(Hz)。
(3)周期和频率的关系：T＝ eq \f(1,f) 。
2．交变电流的“四值”
(1)瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数，如e＝Emsin ωt。
(2)峰值：交变电流的电流或电压所能达到的最大值。
(3)有效值：让交变电流和恒定电流分别通过相同阻值的电阻，如果在交变电流的一个周期内它们产生的热量相等，就把这一恒定电流的数值叫作这一交变电流的有效值。
[注意] 正(余)弦交流电的有效值和峰值的关系：E＝ eq \f(Em,\r(2)) ，U＝ eq \f(Um,\r(2)) ，I＝ eq \f(Im,\r(2)) 。
(4)平均值：交变电流图像中波形与t轴所围面积跟时间的比值。由E＝ eq \f(nΔΦ,Δt) 算出的是平均值。
三、理想变压器
1．构造：如图所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。
(1)原线圈：与交流电源连接的线圈，也叫初级线圈。
(2)副线圈：与负载连接的线圈，也叫次级线圈。
2．原理：线圈的互感现象。
3．理想变压器的基本关系
(1)电压关系： eq \f(U1,U2) ＝ eq \f(n1,n2) 。
(2)电流关系： eq \f(I1,I2) ＝ eq \f(n2,n1) 。
(3)功率关系：P入＝P出。
四、电能的输送
1．输电损耗：如图所示，若发电站输出电功率为P，输电电压为U，用户得到的电功率为P′，用户的电压为U′，输电线总电阻为R。
2．减少输电线上电能损失的方法
(1)减小输电线的电阻R。由R＝ρ eq \f(l,S) 知，可加大导线的横截面积、采用电阻率小的材料做导线。
(2)减小输电线中的电流。在输电功率一定的情况下，根据P＝UI，要减小电流，必须提高输电电压。
考点一 交变电流的产生规律
考向1 有关两个面的问题
正弦式交变电流的产生
(1)线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。
(2)两个特殊位置的特点：
①线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ最大，磁通量变化率为零，e＝0，i＝0，电流方向将发生改变。
②线圈平面与中性面垂直时，S∥B，Φ＝0，磁通量变化率最大，e最大，i最大，电流方向不改变。
(3)电流方向的改变：线圈通过中性面时，电流方向发生改变，一个周期内线圈两次通过中性面，因此电流的方向改变两次。
(4)交变电动势的最大值Em＝nBSω，与转轴位置无关，与线圈形状无关。
1．如图所示，在匀强磁场中有一个矩形单匝线圈ABCD，AB边与磁场垂直，MN边始终与环K相连，PQ边始终与金属滑环L相连。金属滑环L、交流电流表A、定值电阻R、金属滑环K通过导线串联。现使矩形线圈以恒定角速度绕过BC、AD中点的轴从与磁感线平行的位置开始旋转，下列说法中正确的是（ ）
A．线圈位于图中所示的位置时，穿过线圈的磁通量为0，磁通量的变化率也为0
B．线圈位于图中所示的位置时，穿过线圈的磁通量为0，但磁通量的变化率最大
C．线圈从图中所示的位置转过90°时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率也最大
D．线圈从图中所示的位置转过90°的过程中，流经定值电阻R的电流平均值等于有效值
2．交流发电机模型如图所示。矩形线圈ABCD在匀强磁场中绕其中心轴匀速转动，其角速度。线圈转动过程中，某时刻线圈平面与磁场垂直，取此时刻为计时起点，下列说法正确的是（ ）

A．时，穿过线圈的磁通量最大，产生的电流也最大
B．时，穿过线圈的磁通量为零，产生的电流最小
C．图中交流电流表在与两个时刻示数相同
D．时，AB与CD边所受安培力相同
考向2 交变电流的图像问题
交变电流瞬时值表达式
(1)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图像读出或由公式Em＝nBSω求出相应峰值。
(2)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式。如：
①线圈在中性面位置开始计时，则i-t图像为正弦函数图像，函数表达式为i＝Imsin ωt。
②线圈在垂直于中性面的位置开始计时，则i-t图像为余弦函数图像，函数表达式为i＝Imcs ωt。
3．在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁场垂直的轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示，则下列说法正确的是（ ）

A．t=0.01s时穿过线框的磁通量最小
B．t=0.01s时穿过线框的磁通量变化率最大
C．该线框匀速转动的角速度大小为50πrad/s
D．感应电动势瞬时值为22V时，线框平面与中性面的夹角为45°
4．一单匝闭合矩形线圈以角速度绕垂直于磁感线的固定轴匀速转动，线圈平面位于如图甲所示的匀强磁场中，线圈电阻为。通过线圈的磁通量随时间的变化规律如图乙所示。下列说法不正确的是（ ）
A．时刻线圈中感应电流方向改变，线圈平面与磁场方向垂直
B．时刻通过线圈平面的磁通量变化率最大，线圈中感应电动势最大
C．从到的过程，通过线圈某一截面的电荷量为
D．线框转动一周产生的焦耳热为
考点二 交变电流“四值”的理解和应用
一、求解有效值的两个关键点
1．计算有效值的根据是电流的热效应，抓住“三同”：“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”列式求解。
2．利用公式Q＝I2Rt和Q＝eq \f(U2,R)t可分别求得电流有效值和电压有效值。
二、几种典型交变电流的有效值
三、交变电流“四值”的比较
考向1 交变电流的最大值
5．如图所示，空间中分布着磁感应强度大小为B的匀强有界磁场，EF是其左边界，一面积为S的n匝圆形金属线框垂直于磁场放置，圆形线圈的圆心O在EF上，线圈电阻为R，若线框以角速度ω绕EF匀速转动，并从图示位置开始计时，则（ ）
A．通过金属线框的磁通量最大值为
B．时，线框中的感应电流最大
C．0到时间内，通过线框的电量为
D．线框中产生的交变电动势的最大值为
6．如图所示，边长为L的单匝正方形金属线框abcd一半处于磁感应强度为B的有界匀强磁场中（图竖直固定转轴的左侧有垂直于纸面向里的磁场），线框绕转轴以角速度匀速转动。线框转动过程中在ab、cd边的中点P、Q连接右侧电路将电流输送给小灯泡。灯泡和线框的电阻均为R，不计P、Q的接触电阻及导线电阻。从图示位置开始计时，则（ ）
A．在图示位置，线框磁通量变化率为零
B．线框转过时电流方向发生改变
C．线框产生的电动势最大值为
D．图中理想电压表的示数为
考向2 交变电流的瞬时值
7．如图所示为交流发电机的简化模型。ABCD是一个矩形导线框（电阻不计）。全部处于磁感应强度大小为B的沿水平方向的匀强磁场中，导线框面积为S，绕水平轴以角速度匀速转动，交流电压表示数为U，下列说法正确的是（ ）
A．图示位置时流过线框的电流方向为ADCB
B．交流电源的电动势峰值为2U
C．线框匝数为
D．从图示位置开始计时，时感应电动势瞬时值为
8．2023年中国首个深海浮式风力发电平台“海油观澜”号投产发电，假设旋转磁极式风力发电机原理如图所示，风吹动风叶，带动磁极旋转，使得水平放置线圈的磁通量发生变化，产生感应电流。磁铁下方的线圈与电压传感器相连并通过电脑（未画出）显示数据。已知发电机的转速与风速成正比，线圈的电阻不计。在风速为时，电脑显示电压传感器两端的电压如图乙所示。如果风速增大到，则下列说法正确的是（ ）
A．电脑端显示电压示数的最大值为
B．电压传感器两端的电压表达式为
C．磁铁的转速为
D．如果风速保持为，增加线圈的匝数，电压传感器两端电压不变
考向3 交变电流的有效值
9．如图为一交变电流的图像，图中曲线是正弦曲线的一部分，该交变电流电动势的有效值为（ ）
A．B．C．D．
10．某种发电机的原理如图所示，矩形线圈处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，可绕与磁场方向垂直的固定轴匀速转动，转速为n转/秒。已知线圈的匝数为N，ab边长为，bc边长为，线圈总电阻为r，线圈与阻值为R的外电路连接，交流电压表为理想电表，则（ ）
A．图示位置穿过线圈的磁通量最大，为
B．图示位置线框中无电流，电压表示数为0
C．从图示位置转过的过程中，通过电阻的电荷量为
D．从图示位置转过的过程中，产生的热量为
考向4 交变电流的平均值
11．如图所示，交流发电机的矩形线框共有匝，总电阻，。绕垂直于磁场方向的对称轴以的转速匀速转动，给的电阻供电。线框所在匀强磁场的磁感应强度，其处于中性面时开始计时，则（ ）
A．电阻R两端的最大电压为40V
B．通过R的电流方向在内改变1次
C．在内外力至少对系统做功πJ
D．在内通过线框导线横截面的电荷量为
12．如图所示，正方形单匝线框的边长为L，每边电阻均为r，线框在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度绕轴从如图所示位置开始匀速转动，转轴与磁感线垂直，一理想电压表用电刷接在线框的c、d两点上。下列说法中正确的是（ ）
A．电压表读数为
B．电压表读数为
C．从如图所示位置开始计时，流过线框电流的瞬时值表达式为
D．线框从如图所示位置转过的过程中，流过边的电荷量为
考点三 理想变压器原理与基本关系
考向1 理想变压器工作原理
13．如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比，定值电阻R的阻值为，电表均为理想交流电表，电源两端输出的交流电压，则（ ）
A．电流表示数为4AB．电压表示数为
C．R的功率为352WD．变压器的输入功率为1408W
14．电动汽车充电站变压器如图所示，输入电压为10kV，输出电压为220V，每个充电桩输入电流16A，设原副线圈匝数分别为、，输入正弦交流的频率为50Hz，则下列说法正确的是（ ）
A．交流电的周期为50s
B．原副线圈匝数比
C．输出的最大电压为220V
D．若10台充电桩同时使用，输入功率为160kW
考向2 原线圈中串并联电阻
15．如图示电路，电源为交流电源，输出电压的有效值恒定，理想变压器的原、副线圈匝数比为2:1，三个定值电阻、、的阻值相同，开关断开时消耗的功率为；开关闭合时消耗的功率为，则为（ ）
A．1:4B．25:81C．9:17D．5:9
16．如图所示，理想变压器原线圈接在的交流电源上，阻值的电阻与变压器原线圈并联。副线圈与阻值为的电阻组成闭合回路，电流表为理想电流表。已知电阻消耗的电功率是消耗的电功率4倍，则下列说法正确的是（ ）
A．电流表的示数为2A
B．电阻消耗的电功率为10W
C．电源输出的功率为40W
D．变压器原、副线圈的匝数之比为
考点四 理想变压器的动态分析
考向1 匝数比不变，负载发生变化
17．如图，理想变压器原、副线圈匝数比为2：1，原线圈接的正弦交流电源，副线圈接有电阻和两个小灯泡，开关保持闭合状态，电流表和电压表均可视为理想电表。下列选项正确的是（ ）
A．副线圈中交流电的频率为B．电流表的示数之比为
C．电压表的示数之比为D．开关断开后电压表的示数增大
18．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比，原线圈一侧接入的交流电压的瞬时值表达式为，定值电阻，电阻箱初始阻值为，灯泡阻值恒为。不计电流表内阻，下列说法正确的是（ ）
A．电流表的示数为
B．逐渐增大的阻值，两端电压变大
C．当时，变压器的输出功率最大
D．若将换为理想二极管，则灯泡两端电压的有效值为
考向2 匝数比变化，负载不变
19．如图甲的理想变压器原线圈接在一正弦交流电源上，电源电压如图乙所示，副线圈匝数可通过滑片P来调节。当滑片P处于图示位置时，原、副线圈的匝数比，此时一额定功率为44W，额定电压为220V的灯泡，发现其亮度低于正常亮度。灯泡电阻恒定，下列说法正确的是（ ）
A．该交流电源的频率为100Hz
B．此时通过灯泡电流的有效值为0.2A
C．灯泡两端电压表达式为
D．将滑片P向下滑动，灯泡变亮
20．如图所示，理想变压器a、b两端接入一内阻不计的稳压电源，电阻，，电压表、电流表均为理想电表，原线圈匝数匝，副线圈匝数通过滑动触头P可调。当P向上滑动时，电压表示数变化量的绝对值为，电流表示数变化量的绝对值为，下列说法正确的是（ ）
A．电流表示数减小
B．变大
C．电阻R上消耗的功率一定变大
D．当匝时，变压器的输出功率最大
考点五 远距离输电
考向1 远距离输电原理及电压功率损失
一、三个回路
理清三个回路
二、两个联系
(1)理想的升压变压器联系着回路1和回路2，由变压器原理可得：线圈1(匝数为n1)和线圈2(匝数为n2)中各个量间的关系是eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)，P1＝P2。
(2)理想的降压变压器联系着回路2和回路3，由变压器原理可得：线圈3(匝数为n3)和线圈4(匝数为n4)中各个量间的关系是eq \f(U3,U4)＝eq \f(n3,n4)，eq \f(I3,I4)＝eq \f(n4,n3)，P3＝P4。
三、一个守恒：能量守恒关系式P1＝P损＋P4。
四、电压损失和功率损失计算
（1）电压损失：输电线路上I2＝I线＝I3，总电阻R线导致的电压损失ΔU＝U2－U3＝I线R线。
（2）功率损失：
①P损＝P1－P4
②P损＝I线·ΔU＝Ieq \\al(2,线)R线＝
注意：(1)当输送功率一定时，输电电压增大到原来的n倍，输电线上损耗的功率减小到原来的eq \f(1,n2)。
(2)不要把输电线上的输电电压U2和输电线上损失的电压ΔU相混淆。
21．远距离输电示意图如图所示，两变压器均为理想变压器，升压变压器的原、副线圈匝数比，在的原线圈两端接入一正弦交流电，其电压变化规律满足，若原线圈的输入电功率，输电线总电阻为。不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为（ ）
A．1kWB．2kWC．10kWD．20kW
22．“西电东送”的国家重大工程。如图为某水电站远距离输电的原理图，发电厂的输出功率为P，发电厂输出的电压为U。通过升压变压器升高电压后向远处输电，输送电压为kU，输电线的总电阻为R，在用户端用降压变压器把电压降为U。下列说法正确的是（ ）
A．输电线上的电流为
B．输电线上损失电压为
C．降压变压器的输出功率为
D．降压变压器原、副线圈的匝数比为
考向2 远距离输电的动态分析问题
23．2020年9月，中国发布“双碳战略”，计划到2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和。碳排放问题的治本之策是转变能源发展方式，加快推进清洁替代和电能替代，一座小型水电站向山下村镇供电的示意图如图所示，升压变压器与降压变压器都是理想变压器。已知发电机输出电压V，两个变压器的匝数比，，输电线电阻，发电机输出功率。则下列说法正确的（ ）
A．输电线上损失的电压为25000V
B．用户得到的电压为200V
C．输电线上损失的功率为32kW
D．深夜，用户的用电器减少时输电线上损失的功率将变大
24．“西电东送”是我国实现经济跨区域可持续快速发展的重要保证，如图为模拟远距离高压输电示意图。已知升压变压器原、副线圈两端的电压分别为U1和U2，降压变压器原、副线圈两端的电压分划为U3和U4。在输电线路的起始端接入两个互感器，两个互感器原、副线圈的匝数比分别为20∶1和1：20，各互感器和电表均为理想状态，则下列说法不正确的是（ ）
A．电压互感嚣起降压作用，电流互感器起减小电流作用
B．若电压表的示数为200V，电流表的示数为5A，则线路输送电功率为100kW
C．若保持发电机输出电压和用户数不变，仅将滑片Q下移，则输电线损耗功率增大
D．发电机输出电压一定，增加用户数，为维持用户电压不变，可将滑片P上移
考点六 探究变压器电压与匝数关系
考向 探究变压器电压与匝数关系
1．实验电路图
2．实验方法：采用控制变量法。
(1)n1一定，研究n2和U2的关系。
(2)n2一定，研究n1和U2的关系。
2.实验步骤
（1）保持原线圈的匝数n1和电压U1不变，改变副线圈的匝数n2，研究n2对副线圈电压U2的影响。
（2）保持副线圈的匝数n2和原线圈两端的电压U1不变，研究原线圈的匝数对副线圈电压的影响。
3.误差分析
（1）由于漏磁，通过原、副线圈的每一匝的磁通量不严格相等造成误差。
（2）原、副线圈有电阻，原、副线圈中的焦耳热损耗(铜损)，造成误差。
（3）铁芯中有磁损耗，产生涡流，造成误差。
25．在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，两个学习小组采用了如图甲所示的可拆式变压器进行研究，原、副线圈的电压由电压传感器获得。
（1）下列说法正确的是 。
A．变压器工作时，通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈
B．变压器工作时在原线圈上将电能转化为磁场能，在副线圈上将磁场能转化为电能
C．理想变压器的输入功率等于输出功率，没有能量损失
D．变压器副线圈上不接负载时，原线圈两端电压为零
（2）第一组同学将变压器正确组装好，如图乙所示。连接到图乙中的电源，闭合电源开关，发现原线圈两端电压传感器有示数，但无论如何调节电源的电压旋钮，副线圈两端电压传感器均无示数，经检查导线和各连接处均无断路，则最可能的原因是 。
A．接入的电源电压不够大
B．连接了电源ab间的直流电
C．副线圈匝数太少
（3）第二组同学正确组装变压器后，记录数据如下：
（4）第二组同学继续探究实验，把2.0V的学生电源cd接到原线圈“0”“100”接线柱，副线圈接到“200”“800”接线柱，则接在副线圈两端的传感器示数最有可能是 。
A．1.0V B．2.0V C．11.5V D．15.8V
26．在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，某同学采用了如图甲所示的可拆式变压器进行研究，图中各接线柱对应的数字表示倍率为“×100”的匝数。
(1)本实验中，实验室有下列器材：
A．可拆变压器（铁芯、两个已知匝数的线圈）
B．条形磁铁 C．直流电源
D．多用电表 E.开关、导线若干
上述器材在本实验中需要的有 （填器材序号），本实验中还需要用到的器材有 。
(2)对于实验过程，下列说法正确的有_________。
A．变压器的原线圈接低压交变电流，测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡”
B．为便于探究，应该采用控制变量法
C．因为实验所用电压较低，通电时可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路
D．使用多用电表测电压时，先用最大量程试测，再选用适当的挡位进行测量
(3)实验中，电源接变压器原线圈“0”“8”接线柱，副线圈接“0”“4”接线柱，副线圈所接电表的示数为5.0V，若变压器是理想变压器，则原线圈的电压应为_________。
A．18.0VB．5.0VC．10.0VD．2.5V
(4)组装变压器时，该同学没有将铁芯闭合，如图所示，原线圈接12.0V的学生电源，原、副线圈的匝数比为8：1，副线圈两端接交流电压表，则交流电压表的实际读数可能是_________。
A．0.65VB．96.0VC．1.5VD．0
27．如图，在磁感应强度大小为的匀强磁场中，有一面积为的矩形单匝闭合导线框ABCD，AB边与磁场方向垂直，线框电阻不计。理想变压器原副线圈匝数比，电阻。使线框以恒定角速度绕过AD、BC中点的轴旋转。下列说法正确的是（ ）
A．副线圈中的电流表A示数为
B．线框ABCD中感应电动势的最大值
C．线框平面与磁场方向平行时，流经线框的电流最小
D．副线圈电流的频率为100Hz
28．如图甲为旋转电枢式交流发电机的原理图，单匝矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与可变电阻R连接，与R并联的交流电压表为理想电表，当时电压表示数是10V，线圈内阻不计。图乙是矩形线圈磁通量随时间t变化的图像。则（ ）
A．可变电阻R消耗的电功率为20WB．1s内电流方向变化50次
C．图甲所示位置的电流瞬时值为D．磁通量的最大值为
29．如图所示，面积为0.02m2，内阻不计的100匝矩形线圈ABCD，绕垂直于磁场的轴匀速转动，转动的角速度为50rad/s，匀强磁场的磁感应强度为。矩形线圈通过滑环与理想变压器相连，理想变压器原、副线圈的匝数之比为1∶4，R为滑动变阻器（0~200Ω），定值电阻R0=5Ω，电流表、电压表均为理想交流电表示数分别为I、U。变化量的绝对值分别为、，下列判断正确的是（ ）
A．由图示位置转过30°角的过程产生的平均感应电动势为V
B．当滑动变阻器的滑片向下滑动的过程中，电压表示数变大
C．当滑动变阻器的滑片向下滑动的过程中，
D．当时副线圈的输出功率最大
30．如图甲、乙所示的交流电分别加在两定值电阻R1、R2两端，已知R1=2R2，若两图中的横、纵坐标均为已知量，图甲为正弦曲线。则下列说法正确的是（ ）
A．甲图中交流电压的有效值为
B．乙图中交流电压的有效值为
C．0~时间内两定值电阻R1、R2上产生的热量之比为1:16
D．0~T时间内两定值电阻R1、R2上产生的热量之比为1:5
31．如图所示的电路中变压器是理想变压器，变压器原、副线圈匝数比为2∶1。电流表为理想电表，二极管为理想二极管，两个定值电阻的阻值均为R，a，b两端电压输入有效值为U的正弦交流电压，则下列判断正确的是（ ）
A．电流表的示数为B．电流表的示数为
C．R1、R2消耗的功率之比为2∶1D．R1、R2消耗的功率之比为
32．如图所示，一个理想自耦变压器原线圈上加有电动势为E，内阻为r的交流电源，副线圈连有电阻R，且R>r，A1、A2为理想交流电流表。当移动滑片使负载电阻R上获得最大功率时，下列选项中正确的是（ ）
A．原线圈中的电流
B．电阻R上获得最大功率
C．变压器原、副线圈的匝数比为
D．若滑片继续下移，A1的示数变大，A2的示数变大
33．如图所示，面积为S、匝数为N、内阻不计的矩形线圈处在磁感应强度为的匀强磁场中，从图示位置开始计时，绕水平轴以角速度匀速转动。矩形线圈通过滑环连接理想变压器。理想变压器原线圈上的滑动触头P上下移动可改变副线圈的输出电压，副线圈接有可变电阻，电表均为理想交流电表，电容器均能正常工作。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
B．当P位置不变，阻值不变，增大矩形线圈转动角速度时，电压表示数变大，电流表示数变小
C．当P位置不变，线圈转动角速度不变，向上移动的滑片，灯泡变亮
D．当线圈转动角速度不变，阻值不变，若向上移动原线圈的P，电容器所能储存的最大电荷量增加
34．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为2∶1，输入端A、B接入电压有效值恒定的交变电源。滑动变阻器R1最大阻值为40Ω，其滑片P1初始位置在最左端；滑动变阻器R2最大阻值为5Ω，其滑片P2初始位置在正中间。理想电流表A1、A2的示数分别为I1、I2，理想电压表V1、V2示数为U1、U2，下列说法中正确的是（ ）
A．P2保持不动，P1向右滑动，则U1增大，U2不变
B．P1保持不动，P2向下滑动，则I1减小，I2减小
C．P2保持不动，P1向右滑动，则R1消耗的功率一直增大
D．P2保持不动，P1向右滑动，则R1消耗的功率先增大后减小
35．如图甲所示，单匝矩形线框在匀强磁场B中，绕与磁场B垂直的轴OO'匀速转动。已知线框电阻R，转动周期T，穿过线框的磁通量与时间t的关系图，如图乙所示。则下列说法正确的是（ ）
A．时刻，线框平面与中性面垂直
B．感应电流的有效值为
C．到过程中，线框中平均感应电动势为零
D．线框转动一周，线框中产生的热量为
36．如图所示，交流发电机的矩形线圈面积为S，匝数为N，电阻不计，放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中。发电机与接有定值电阻R的理想变压器相连接，理想变压器的副线圈匝数可通过触头P进行调节。忽略输电线的电阻，当发电机线圈以角速度绕轴匀速转动时，下列说法正确的是（ ）
A．理想变压器原线圈输入电压的有效值为
B．当线圈转至图示位置时，变压器原线圈中电流最小
C．向上移动触头P，R消耗的功率增大
D．向下移动触头P，发电机发电的功率增大
37．如图所示，两条相同的半圆弧形光滑金属导轨固定在绝缘水平桌面上，半圆弧的直径为d，间距为L，两半圆弧面竖直且平行，导轨最高点到水平桌面的距离等于半径，最低点O、的连线与导轨所在竖直面垂直，整个空间存在着磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场，导轨左端连接一阻值为R的电阻。现使一电阻为r的金属棒从导轨左端最高点，以恒定的速率沿导轨运动到右端最高点，运动过程中金属棒始终与平行且与两导轨接触良好，则在金属棒从左端最高点运动到右端最高点的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．金属棒中电流方向始终由N到M
B．金属棒中电流大小始终不变
C．金属棒所受安培力始终做负功
D．回路中产生的焦耳热为
38．如图所示，理想变压器的原线圈匝数，原线圈与电压表V1并联，并通过一电流表A1接正弦交流电源；一个二极管和阻值为的负载电阻串联后接到匝数的副线圈两端，电压表V2与电阻并联；阻值为的负载电阻串联电流表A2后接到匝数的副线圈两端。已知，二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大，电表均为理想电表。下列说法正确的是（ ）
A．电压表V1和V2的示数之比为5：1
B．减小负载电阻阻值，电流表A1示数变大
C．电流表A1和A2的示数之比为2:5
D．如果将二极管短路，电流表A1和A2的示数之比为2：5
39．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为20∶1，b是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想电表，原线圈c、d两端加上交变电压，其瞬时值表达式为，则（ ）
A．单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为11V
B．单刀双掷开关与a连接，时，电压表的示数为
C．单刀双掷开关由a扳向b，电压表和电流表的示数均变大
D．单刀双掷开关与a连接，在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，电压表和电流表的示数均变小
40．自从进入电力时代，变压器在我们的生活中就无处不在。某带有照明系统的电动装置电路如图所示，理想变压器原线圈的匝数为，副线圈匝数分别为、，原线圈两端接电压有效值为220V的交流电源，两副线圈分别连接电动机M和灯泡L，电动机线圈的电阻为，灯泡的电阻恒为。开关S闭合时，电动机和灯泡都正常工作，理想电流表的示数为1A。下列说法正确的是（ ）
A．开关S闭合时，灯泡中的电流为2A
B．开关S闭合时，电动机中的电流为20A
C．开关S断开后，电动机的电功率为108W
D．开关S断开后，电流表的示数减小
41．我国水力资源居世界首位，西部地区水力发电潜力巨大。水力发电的基本原理就是将水流的机械能（主要指重力势能）转化为电能。如图所示，某小型水力发电站水流量（流量是指流体在单位时间内流过某一横截面的体积），落差h＝12.5m，发电机（内阻不计）的输出电压，输电线总电阻，为了减小损耗采用了高压输电。在发电机处安装升压变压器，而在用户处安装降压变压器，其中，用户获得的电压，用户消耗的功率，变压器均视为理想变压器，已知水的密度，取重力加速度。下列说法正确的是（ ）

A．输电线损失的电压为180VB．输电线损失的电功率为25kW
C．升压变压器原副线圈的匝数比D．机械能转化为电能的效率为80%
42．如图1所示为远距离输电示意图，实际用电因季节不同，电力需求量差异很大，用电高峰和低谷之间存在一个较大的差值，因此有必要在远距离输电时再建立一个节能储能输电网。如图2所示，这样的电网可以在用电低谷时段把电能储存起来，高峰时段输出，填补用电缺口。已知发电机的输出电压，输出功率为，U2=5000V，输电线总电阻。其余线路电阻不计，用户端电压，，所有变压器均为理想变压器。下列说法正确的是（ ）


A．发电机的输出电流为32A
B．降压变压器的匝数比
C．输送给储能站的功率为30kW
D．输电线上损失的功率为6kW
43．（2024·浙江·高考真题）理想变压器的原线圈通过a 或b与频率为f、电压为u的交流电源连接，副线圈接有三个支路，如图所示（光敏电阻的阻值随着光照增加而减少）。当S接a时，三个灯泡均发光。若（ ）
A．电容C增大，L1灯泡变亮B．频率f增大，L2灯泡变亮
C．RG上光照增强，L3灯泡变暗D．S接到b时，三个泡均变暗
44．（2024·重庆·高考真题）小明设计了台灯的两种调光方案，电路图分别如图甲，乙所示，图中额定电压为6V灯泡的电阻恒定，R为滑动变阻器，理想变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2。原线圈两端接电压为220V的交流电，滑片P可调节灯泡L的亮度，P在R最左端时，甲、乙图中灯泡L均在额定功率下工作，则（ ）

A．n1：n2 = 110：3
B．当P滑到R中点时，图甲中L功率比图乙中的小
C．当P滑到R最左端时，图甲所示电路比图乙更节能
D．图甲中L两端电压的可调范围比图乙中的大
题型
考点考查
考题统计
选择题
变压器
2024年重庆卷、浙江卷、北京卷
选择题
交变电流基本规律
2024年广东卷
输电电流
电压损失
功率损失
I＝ eq \f(P,U) ＝ eq \f(P′,U′) ＝
eq \f(U－U′,R)
ΔU＝U－U′＝
IR
ΔP＝P－P′＝I2R＝
( eq \f(P,U) )2R
电流图像
有效值
正弦式
交变电流
I＝eq \f(Im,\r(2))
正弦半波
电流
I＝eq \f(Im,2)
矩形脉冲
电流
I＝ eq \r(\f(t0,T))Im
非对称性
交变电流
I＝ eq \r(\f(1,2)I\\al(2,1)＋I\\al(2,2))
物理含义
重要关系
适用情况
瞬时值
交变电流某一时刻的值
e＝Emsin ωt
e＝Emcs ωt
正弦形式，从中性面开始
余弦形式，从垂直中性面开始
峰值
交变电流最大的瞬时值
Em＝nBSω
Im＝eq \f(Em,R＋r)
确定用电器的耐压值、电容器的击穿电压
有效值
跟交变电流的热效应等效的恒定电流值
E＝eq \f(Em,\r(2))
U＝eq \f(Um,\r(2))
(1)计算与电流热效应相关的量(如功率、热量)
(2)交流电表的测量值
(3)电器设备的额定电压、额定电流
(4)保险丝的熔断电流
平均值
i­t图像中图线与时间轴所围面积与时间的比值
eq \x\t(E)＝neq \f(ΔΦ,Δt)
eq \x\t(I)＝eq \f(\x\t(E),R＋r)
计算通过电路某截面的电荷量
理想变压器
没有能量损失(铜损、铁损)，没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中)
基本关系
功率关系
原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，P入＝P出
电压关系
原、副线圈的电压比等于匝数比，U1∶U2＝n1∶n2，与负载的多少无关
电流关系
只有一个副线圈时，I1∶I2＝n2∶n1；有多个副线圈时，由P入＝P出即I1U1＝I2U2＋I3U3＋…＋InUn得I1n1＝I2n2＋I3n3＋…＋Innn
频率关系
f1＝f2(变压器不改变交流电的频率)
处理技巧
等效电阻
匝数比不变的情况
负载电阻不变的情况
(1)U1不变，根据eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，输入电压U1决定输出电压U2，可以得出不论负载电阻R如何变化，U2不变。
(2)当负载电阻发生变化时，I2变化，根据输出电流I2决定输入电流I1，可以判断I1的变化。
(3)I2变化引起P2变化，根据P1＝P2，可以判断P1的变化。
(1)U1不变，eq \f(n1,n2)发生变化，U2变化。
(2)R不变，U2变化，I2发生变化。
(3)根据P2＝eq \f(U\\al(2,2),R)和P1＝P2，可以判断P2变化时，P1发生变化，U1不变时，I1发生变化。
原线圈（匝）
100
100
400
400
副线圈（匝）
200
800
200
800
原线圈电压（伏）
1.96
1.50
4.06
2.80
副线圈电压（伏）
3.90
11.8
2.00
5.48