专题14 交变电流-2021年高考物理各地市模拟题专题汇编

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专题14 交变电流(解析版)
一、单选题（本大题共15小题）
1.[来源:2021浙江省模拟题]如图甲所示，理想变压器的原、副线圈匝数比n1∶n2=10∶1，L1和L2是相同型号的白炽灯，L1与电容器C串联，L2与带铁芯的线圈L串联，为理想交流电压表．当原线圈接有如图乙所示的正弦交变电压时，电路稳定后，两只灯泡的亮度相同，则(    )

A. 与副线圈并联的电压表在t=1×10-2s时的示数为0
B. 与副线圈并联的电压表在t=0.5×10-2s时的示数为222V
C. 当原线圈所接正弦交变电压的频率变为100 Hz时，灯泡L1变亮，灯泡L2变暗
D. 当原线圈所接正弦交变电压的频率变为100 Hz时，灯泡L1变暗，灯泡L2变亮
【答案】C
【解析】
本题考查了交变电流的图象和函数表达式、交变电流的有效值、感抗、容抗、变压器的基本关系(电压、电流、功率)的相关知识，试题难度一般
【解答】
AB、与副线圈并联的电压表的示数为副线圈两端电压的有效值，在不改变其他条件时，其示数不变，为U2=n2n1U1=110×22022 V=22 V，A、B错；
CD、正弦交变电压原频率为f=1T=50 Hz，当频率变为100 Hz时，容抗减小，L1中电流增大，功率增大，灯泡L1变亮，感抗增大，L2中电流减小，功率减小，灯泡L2变暗，C对，D错．

2.[来源:2021年江苏省高考物理预测试卷（四）]如图所示，有一矩形线圈的面积为S，匝数为N，电阻不计，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ω做匀速转动，从图示位置开始计时．矩形线圈通过铜滑环接理想变压器原线圈，副线圈接有固定电阻R0和滑动变阻器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=NBSωsinωt
B. 矩形线圈从图示位置经过π2ω时间内，通过电流表A1的电荷量为0
C. 当滑动变阻器的滑片向上滑动过程中，电流表A1和A2示数都变小
D. 当滑动变阻器的滑片向上滑动过程中，电压表V1示数不变，V2和V3的示数都变小
【答案】C
【解析】
正弦式交流发电机从垂直中性面位置开始计时，其电动势表达式为：e=NBSωcosωt；电压表和电流表读数为有效值；计算电量用电流的平均值。
本题关键明确交流四值、理想变压器的变压比公式、电路的动态分析方法，及计算电量用电流的平均值。
【解答】
A.因为线圈是从垂直中性面开始计时，所以矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBSωcosωt，故A错误；
B.t=π2ω=14T，线圈从垂直中性面转到中性面，磁通量一直增大，感应电流方向不变平均感应电动势不为0，平均电流不为0，q=I⋅△t，所以通过电流表A1 的电荷量不为0，故B错误；
C.滑动变阻器滑片向上滑动过程中，变阻器阻值变大，根据欧姆定律，副线圈电流变小，根据电流与匝数成反比，知原线圈电流减小，即电流表A1和A2示数都变小，故C正确；
D.滑动变阻器滑片向上滑动过程中，变阻器连入电路电阻变大，原线圈电压U1 不变，匝数比不变，副线圈两端的电压不变，所以电压表V2 的示数不变，副线圈电阻变大，电流变小，电阻R0 两端的电压变小，变阻器两端的电压变大，即电压表V3 的示数变大，故D错误。
故选C。

3.[来源:2021浙江省模拟题]如图甲所示，理想变压器的原、副线圈匝数比n1∶n2=10∶1，L1和L2是相同型号的白炽灯，L1与电容器C串联，L2与带铁芯的线圈L串联，为交流电压表。当原线圈接有如图乙所示正弦交变电压时，两只灯泡的亮度相同。则

A. 与副线圈并联的电压表在t=1×10-2s时的示数为0
B. 与副线圈并联的电压表在t=0.5×10-2s时的示数为31V
C. 当原线圈所接正弦交变电压的频率变为100Hz时，灯泡L1变亮，灯泡L2变暗
D. 当原线圈所接正弦交变电压的频率变为100Hz时，灯泡L1变暗，灯泡L2变亮
【答案】C
【解析】
由乙图知输入电压有效值为220V，交流电频率为50Hz，变为100 Hz时，电容器通交流隔直流，通高频阻低频，所以电流更大，而L通低频阻高频，电流更小，电压表测的是电压有效值。
本题考查了变压器的原理，记住电压、电流与匝数的关系，知道电容器和电感线圈对交流电的作用。
【解答】
AB.由乙图知输入电压有效值为220V，根据电压与匝数成正比知副线圈电压有效值为22V，即为电压表的示数，AB错误；
CD.由乙图知交流电频率为50Hz，变为100Hz时，电容器通交流隔直流，通高频阻低频，所以电流更大，而L通低频阻高频，电流更小，则灯泡L1变亮，灯泡L2变暗，C正确，D错误。
故选C。

4.[来源:2021年河南郑州市高考物理猜想试卷（全国Ⅰ卷）]如图甲，有一个原、副线圈匝数比为2∶1的理想变压器，图中的电压表和电流表均为理想电表，原线圈接如图乙所示的正弦式交流电，其中Rt为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，R为定值电阻．下列说法正确的是(  )

A. 副线圈两端电压的瞬时值表达式为u'=18sin 50πt(V)
B. t=0.01 s时电压表V2的示数为0
C. 变压器原、副线圈中的电流之比为2∶1
D. Rt处温度降低时，电流表的示数变小，电压表V2的示数不变
【答案】D
【解析】
根据图象准确找出已知量，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、电流比与匝数比的关系，是解决本题的关键。
【解答】
A、原线圈接的图乙所示的正弦交流电，由图知最大电压U1m=362V，根据变压比可知，副线圈两端电压的最大值为U2m=n1n2⋅U1m=182V，周期0.02s，故角速度是ω=100π rad/s，副线圈两端电压的瞬时值表达式为u'=182sin100πt(V)，故A错误；
B、电压表的示数为有效值，不为0，故B错误；
C、根据理想变压器的变流比可知，变压器原、副线圈中的电流之比等于匝数反比为1：2，故C错误；
D、Rt处温度降低时，阻值增大，电流表的示数变小，而副线圈的电压不变，原线圈电压不变，电压表V2的示数不变，故D正确。
故选：D。

5.[来源:2021湖北省模拟题]一含有理想变压器电路如图所示，正弦交流电源电压为U0，变压器原副线圈匝数之比为4∶1，电阻关系为R0=R1=R2=R3=R4，为理想交流电压表，示数用U表示，则下列判断正确的是

A. 闭合开关S，电阻R0与R1消耗的功率之比为8∶1
B. 闭合开关S前后，电压表示数不变
C. 断开S，U0∶U=19∶4
D. 断开S，U0∶U=4∶1
【答案】C
【解析】
本题考查变压器规律的应用，要注意明确变压器的输入电压不是电源的输出电压，而是电阻电压与变压器输入电压之和等于电源的电压，要根据变压比和变流比结合来解决这类问题。
【解答】
A.闭合开关S，设原线圈电流为I，根据电流与匝数成正比，有副线圈电流I2=4I1，因电阻阻值相等，所以通过R1、R2、R3、R4的电流均为I，电阻R0与R1消耗的功率之比为PR0∶PR1=I2R0∶I2R1=1∶1，故A错误；
B.闭合开关S，副线圈阻值变小，电流变大，原线圈电流变大，原线圈输入电压变小，电压表示数减小，B错误；
CD.断开S，设电阻R1、R2中的电流为I'，则副线圈的电流为I2=3I'，副线圈两端的电压U=I'R1，根据电流与匝数成反比，得原线圈电流I1=34I'，根据电压与匝数成正比，知原线圈两端的电压U1=4U，电阻R0两端的电压UR0=34I'R0=34U，电源电压U0=34U+4U=194U，所以U0∶U=19∶4，故C正确，D错误；
故选C．


6.[来源:2021年贵州省贵阳市高考物理适应性试卷（一）（2月份）]图1中理想变压器原、副线圈的匝数比为n1︰n2=22︰3，原线圈接在如图2所示的正弦交流电源上，副线圈与压敏电阻R(所受压力F越大，阻值越小)、灯泡L相连．已知输电线的等效电阻R0的阻值为3 Ω，灯泡的电阻值恒为15 Ω，额定电压为24 V.闭合开关S，测得灯泡两端的电压低于额定电压，为使灯泡能正常发光，应采取的措施(    )

A. 逐渐增大F，使R=15 Ω B. 逐渐减小F，使R=30 Ω
C. 逐渐增大F，使R=45 Ω D. 逐渐减小F，使R=60 Ω
【答案】D
【解析】
掌握住理想变压器的电压、电流之间的关系，最大值和有效值之间的关系即可解决本题。
【解答】
解：原线圈两端电压的有效值为：
U1=22022V=220V，
根据变压器的变压关系有：U2U1=n2n1，
可得副线圈两端电压的有效值为：U2=n2n1U1=30V，
要使灯泡能正常发光，则需要增大灯泡两端电压，设灯泡L和压敏电阻的并联电阻阻值为R并，根据串联电路分压关系，可得：
UL=R并R并+R0U2，
则需要增大R并，即增大压敏电阻阻值R，故需要逐渐减小F，
且由UL=R并R并+R0U2=24V，结合R并=RLRRL+R，
联立解得：R=60Ω，故ABC错误，D正确。
故选D。

7.[来源:2021年江苏省无锡市高考物理质检试卷（2月份）（一模）]如图所示，理想变压器的原线圈接有电压为U的正弦交流电源．R1和R2为定值电阻，R3为光敏电阻，其阻值随照射光强度的增大而减小．现增大照射光强度，则

A. 通过原线圈的电流减小 B. 变压器的输出功率减小
C. R1两端的电压减小 D. R2消耗的功率减小
【答案】D
【解析】
此题考查了变压器动态分析的问题。
根据光敏电阻的特性，分析电阻的变化，再根据串并连电路的特点及欧姆定律结合变压器的基本关系来分析。
【解答】 
AC.理想变压器的输出电压一定，当光照增强时，光敏电阻R3的阻值减小，副线圈一端总电阻减小，根据欧姆定律可知，副线圈的输出电流增大，则通过原线圈的电流也会增大，电阻R1两端的电压增大，故AC错误； 
B.原线圈的输入电流增大，电源输出电压的不变，根据功率公式：P=UI，则原线圈的输入功率增大，变压器的输入功率等于输出功率，故变压器的输出功率增大，故B错误； 
D.副线圈的输出电流增大，电阻R1两端的电压增大，由于副线圈电压不变，则电阻R2两端电压减小，根据P=U2R可知，电阻R2消耗的功率减小，故D正确。 
故选D。

8.[来源:2021年河北省新高考“八省联考”高考物理适应性试卷]如图，理想变压器原线圈匝数为1100匝，接有一阻值为R的电阻，电压表V1示数为110.0 V。副线圈接有一个阻值恒为RL的灯泡，绕过铁芯的单匝线圈接有一理想电压表V2，示数为0.10 V。已知RL︰R=4︰1，则副线圈的匝数为(    )

A. 225 B. 550 C. 2200 D. 4400
【答案】C
【解析】
理想变压器问题中，对于原线圈电路含有电阻时，建议使用等效电阻法，即把原线圈看做一个纯电阻R=n12n22R副，然后利用闭合电路欧姆定律来解题。
【解答】
设原线圈两端电压为U1，原线圈电流为I1，副线圈两端电压为U2，副线圈电流为I2，
根据理想变压器原理U1U2=n1n2，所以U2=n2U1n1，电压表V2为理想电表，不消耗能量，
所以I1I2=n2n1，所以I2=n1I1n2，U2I2=4R，理想变压器的等效电阻r=U1I1=n12n224R，(建议同学们记住该公式)，
电压表V2示数为单匝线圈产生电压，所以U1=1100×0.1V=110V，原线圈R电压也为110V，所以理想电压表的等效电阻和R相等，即n12n224R=R，解得n1n2=12，副线圈匝数为2200，故C正确，ABD错误。
故选C。

9.[来源:2021年广东省新高考“八省联考”高考物理适应性试卷]科学中心某款手摇点火器原理如图所示．当钢针和金属板间瞬时电压超过5000 V时可以产生电火花．已知匀强磁场的磁感应强度B大小为0.2 T，手摇发电机线圈的面积为0.25 m2，共50匝，不计内阻．变压器为理想变压器，其原副线圈匝数比为1︰100.下列说法正确的是

A. 线圈转速等于2 r/s时，点火器可以产生电火花
B. 线圈转速等于4 r/s时，点火器可以产生电火花
C. 电压表的示数为5 V时，点火器可以产生电火花
D. 电压表的示数为25 V时，点火器可以产生电火花
【答案】B
【解析】
本题考查正弦交流电的相关知识，基础题。
先求出线圈的感应电动势的最大值表达式，结合变压器的变压比公式，联立可得副线圈瞬时电压需达到5000V时转子线圈的角速度；注意电压表测量的是有效值。
【解答】
AB.先求出线圈的感应电动势的最大值Em=NBSω=2.5ω，在理想变压器的副线圈输出电压的最大值为U2=n2n1U1=100Em=250ω，依题意副线圈瞬时电压需达到5000V，则可求出转子线圈的角速度，若点火器产生电火花，线圈转速n⩾ω2π≈3.2r/s，故B正确、A错误；
CD.如果理想变压器输出端最大电压为5000V，则对应的有效值为，由理想变压器的电压与匝数关系：U1=n1n2U2=252V，因此电表压的示数最低应为252V，故CD错误。
故选B。

10.[来源:2021年辽宁省朝阳市凌源市高考物理尖子生抽测物理试卷（3月份）]如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1：n2=10：1，b是原线圈的中心抽头，S为单刀双掷开关，定值电阻R=10Ω.从某时刻开始在原线圈c、d两端加上如图乙所示的交变电压，则下列说法中正确的是(    )

A. 当S与a连接后，t=0.01 s时理想电流表示数为零
B. 当S与a连接后，理想电流表的示数为2.2A
C. 当S由a拨到b后，原线圈的输入功率变为原来的2倍
D. 当S由a拨到b后，副线圈输出电压的频率变为25Hz
【答案】B
【解析】
解：由图象可知，电压的最大值为Um=311V，交流电的周期为T=2×10-2s，所以交流电的频率为f=1T=50Hz，
A、交流电的有效值为U=220V，根据电压与匝数程正比可知，副线圈的电压为U'=22V，
根据欧姆定律得：I=2210=2.2A，电流表示数为电流的有效值，不随时间的变化而变化，当单刀双掷开关与a连接且t=0.01s时，电流表示数为2.2A，故A错误，B正确；
C、当单刀双掷开关由a拨向b时，原、副线圈的匝数比为5：1，根据电压与匝数成正比得副线圈的电压为原来的两倍，即44V，
根据功率P=得副线圈输出功率变为原来的4倍，所以原线圈的输入功率变为原来的4倍，故C错误；
D、变压器不会改变电流的频率，所以副线圈输出电压的频率为f=50Hz，故D错误；
故选：B．
根据图象可以求得输出电压的有效值、周期和频率等，再根据电压与匝数成正比即可求得结论．
掌握理想变压器的电压与匝数成正比、电流与匝数成反比的关系，知道正弦交变电流最大值是有效值2倍的关系即可解决本题．

11.[来源:2021年江苏省南通、徐州、宿迁、淮安、泰州、镇江六市联考高考物理一调试卷]在如图所示电路中，理想变压器原线圈接在交流电源上，调节滑动触头Q可以改变副线圈接入电路的匝数。R0为定值电阻，灯泡L和滑动变阻器R串联，P为滑动变阻器的滑片，A为交流电流表。开关S闭合，电流表A的示数为I。则(    )

A. 仅将P向下滑动，I增大
B. 仅将Q向下滑动，灯泡变亮
C. 仅将开关S断开，灯泡变亮
D. 仅将开关S断开，变压器的输入功率增加
【答案】A
【解析】解：A、仅将P向下滑动，滑动变阻器R电阻减小，总电阻减小，副线圈总电流增大，根据变压器原理可得原线圈的电流增大，即I增大，故A正确；
B、仅将Q向下滑动，副线圈匝数减小，输出电压减小，灯泡变暗，故B错误；
C、仅将开关S断开，灯泡L和滑动变阻器R串联两端电压不变，灯泡亮度不变，故C错误；
D、仅将开关S断开，总电阻增大，总电流减小，变压器的输出功率减小，变压器的输入功率减小，故D错误。
故选：A。
保持Q位置不动，则输出电压不变，保持P位置不动，则负载不变，开关S断开负载增大，再根据电压器的特点和欧姆定律分析求解．
本题主要是考查了变压器的知识；解答本题的关键是知道变压器的电压之比等于匝数之比，在只有一个副线圈的情况下的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相等。

12.[来源:2021年1月浙江省普通高校招生选考物理试卷]在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。为了减小涡流在铁芯中产生的热量，铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成。硅钢片应平行于(    )

A. 平面abcd B. 平面abfe C. 平面abgh D. 平面aehd
【答案】D
【解析】
解：磁感线环绕的方向沿着闭合铁芯，根据楞次定律及右手螺旋定则，产生的涡旋电流的方向垂直于图示变压器铁芯的正面，即与图示abcd面平行，为了减小涡流在铁芯中产生的热量，相互绝缘的硅钢片应平行于平面aehd。故ABC错误，D正确。
故选：D。
根据楞次定律及右手螺旋定则分析出涡旋电流的方向，再判断硅钢片的位置。
解答本题的关键是对涡流的理解与认识。

13.[来源:2021浙江省模拟题]小型发电站向某工厂输电，发电站的输出功率为60 kW。若用2000 V电压输送，输电导线的总电阻为30 Ω，再在用户端用一理想变压器降压，使用户得到的电压为220 V。则降压变压器原、副线圈的匝数之比为
A. 10︰1 B. 5︰1 C. 5︰2 D. 2︰1
【答案】B
【解析】
本题考查远距离输电问题，解决本题的关键知道：1、变压器原副线圈的电压比、电流比与匝数比的关系；2、知道升压变压器的输出电压、电压损失、降压变压器的输入电压之间的关系。
【解答】
由公式P=U1I1，U1-I1R=U2,U2220V=n1n2,解得降压变压器原、副线圈的匝数比为5:1，故B正确。
故选B。

14.[来源:2021海南省模拟题]如图(a)所示，线圈abcd在匀强磁场中绕MN轴匀速转动，产生一交流电。电路的路端电压随时间变化规律如图(b)所示，不计线圈电阻。则(    )

A. 0.05s时穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化最慢
B. 线圈从图示位置转过30°，此时产生的电动势大小为52V
C. 此交变电流的周期是0.2s，线圈转动的角速度是5πrad/s
D. 图中交流电压表的示数是14.1V
【答案】B
【解析】
解：A、0.05s时线圈产生的感应电动势最大，故此时线圈位于与中性面垂直位置，故此时穿过线圈的磁通量为0，磁通量变化率最大，故A错误；
BC、有图(b)可知，周期T=0.2s，路端最大电压为Um=102V，由于不计线圈电阻，故线圈产生的感应电动势的最大值为Em=Um，角速度为ω=2πT=2π0.2rad/s=10πrad/s，故线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=102sin10πt(V)，线圈从图示位置转过30°，电动势的瞬时值为e=102sin30°=52V，故B正确，C错误；
D、交流电压表测量的是有效值，故U=Um2=1022V=10V，故D错误；
故选：B。
根据图b判断出交流电电压的最大值和周期，根据ω=2πT求得角速度，结合图b求得电压的瞬时表达式，当产生的感应电动势最大时，线圈位于与中性面垂直位置，电压表测量的是交流电的有效值。
本题考查了交流的峰值、有效值以及它们的关系、正弦式电流的图象和三角函数表达式等知识点。熟悉交变电流的表达式以及各个系数的物理意义是本题的关键。

15.[来源:2021浙江省模拟题]两个相同的白炽灯泡L1和L2接到如图所示的电路中，灯L1与电容器串联，灯L2与电感线圈串联．当a、b间接电压最大值为Um、频率为f的正弦交流电源时，两灯都发光，且亮度相同．在a、b间更换一个新的正弦交流电源后，灯L1的亮度低于灯L2的亮度．新电源的电压最大值和频率可能是(    )

A. 最大值仍为Um，而频率大于f B. 最大值仍为Um，而频率小于f
C. 最大值大于Um，而频率仍为f D. 最大值小于Um，而频率仍为f
【答案】B
【解析】解：当将a、b接在电压最大值为Um、频率为f的正弦交流电源E1两极之间时，两只灯泡都发光，且亮度相同。而更换一个新电源后，灯L1的亮度低于灯L2的亮度，则说明线圈的感抗比电容器的容抗小，那么新电源的频率小，最大电压值仍不变。故B正确，ACD错误；
故选：B。
对于电容器来说能通交流隔直流，而频率越高越容易通过．对于线圈来讲通直流阻交流，通低频率交流阻高频率交流．
当电容器的电容越小，频率越低时，容抗越高；而线圈的自感系数越大，频率越高时，感抗越高．

二、多选题（本大题共15小题）
16.[来源:2021年云南省昆明市三诊一模高考物理摸底诊断试卷]如图甲所示的电路中，变压器为理想变压器，交流电流表为理想电表，输入电压u随时间t变化的图像如图乙所示，两只规格为“6 V，3 W”的灯泡均正常发光。下列说法正确的是

A. 电阻R的功率为6 W B. 电流表的示数为0.5 A
C. 原、副线圈匝数之比为3︰1 D. 副线圈中电流方向1 s内改变50次
【答案】AC
【解析】
本题考查交变电流的图象和函数表达式及变压器，需要学生熟知交变电流及变压器的基本知识，需要学生综合分析。
【解答】
由图乙可知，交流电压的有效值U=2422=24V，由于原线圈所接的灯泡正常发光，回路中电流I原=PLUL=0.5A，
变压器原线圈电压U原=U-UL=24V-6V=18V，
副线圈灯泡正常发光，U副=UL=6V，
所以原副线圈匝数n1:n2=U原:U副=18V:6V=3:1，故C正确；
原线圈电功率P原=ULI原=18V×0.5A=9W=P副，
副线圈电功率P副=PL+PR=3W+PR，所以PR=6W，故A正确；
UR=UL=6V，由P=UI可知，IR=1A，故B错误；
由图乙可知，在一个周期内电流方向改变2次，1s内改变100次，故D错误。
故选AC．

17.[来源:2021年湖北省龙泉中学、宜昌一中高考物理联考试卷（2月份）]如图所示，理想变压器原线圈一端有a、b两接线柱，a是原线圈的一端点，b是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想电表。从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u1=Usin100πt。则

A. 当单刀双掷开关分别与a、b连接时，电压表的示数比为1:2
B. 当t=0时，c、d间的电压瞬时值为U2
C. 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，电压表示数增大
D. 当单刀双掷开关由a扳向b时，电流表的示数增大
【答案】AD
【解析】
【分析】
本题考查了正弦式电流的图象和三角函数表达式、变压器的构造和原理；电路的动态变化的分析，总的原则就是由部分电路的变化确定总电路的变化的情况，再确定其他的电路的变化的情况，即先部分后整体再部分的方法。
根据瞬时值表达式可以求得输出电压的有效值、周期和频率等，再根据电压与匝数成正比即可求得结论。
【解答】
A.由表达式知原线圈的电压的有效值为U2 ；根据电压与匝数成正比可知，当单刀双挪开关与a连接时，副线圈的电压的有效值为U2a=n2n1×U2，电压表的示数为电压的有效值，所以示数为UVa=n2n1×U2，当单刀双挪开关与a连接时，副线圈的电压的有效值为U2b=n212n1×U2=n2n1×2U，电压表的示数为电压的有效值，所以示数为UVb=n2n1×2U，所以电压表的示数比为1:2，故A正确；
B.当t=0时，u1=0，c、d间的电压瞬时值为0，故B错误；
C.当滑动变阻器触头P向上移动的过程中，滑动变阻器的电阻变大，电路的总电阻增大，由于电压是由变压器决定的，所以电压不变，电流变小，电压表的示数不变，故C错误；
D.若当单刀双掷开关由a扳向b时，理想变压器原、副线圈的匝数比由n1:n2变为n1:2n2，所以输出的电压升高，电压表和电流表的示数均变大，故D正确。
故选AD。

18.[来源:2021年辽宁省名校联盟高考物理联考试卷（3月份）]如图甲所示的电路中，电压表和电流表均为理想电表，与理想变压器原、副线圈相连的定值电阻阻值分别为R1=5Ω，R2=20Ω，当E、F两端接入如图乙所示的交流电源时，电阻R1和R2消耗的功率相等，则
 
A. 变压器原、副线圈的匝数比为1:4
B. 电压表的示数为18V
C. 电流表的示数为1.8A
D. 电源输出的功率为32.4W
【答案】BC
【解析】
根据两电阻消耗的电功率大小求出原副线圈中的电流关系及电流表的示数，即可得匝数比；求出电阻R2两端电压，由变压器的电压关系即可得电压表的示数；电源的输出功率等于电阻R2消耗的电功率。
本题考查变压器问题的分析，考查学生的推理能力。
【解答】
A.由于两电阻消耗的电功率相等，则有I12R1=I22R2，可得I1I2=21，根据变压器的电流关系可得变压器的原、副线圈的匝数比为1：2，故A错误；
BC.设原线圈中的电流为I，原线圈两端电压为U，则副线圈中的电流为I2，副线圈两端电压为2U，结合题意有2U=12I×20，36=U+I×5，联立可得I=3.6A，U=18V，则电流表的示数为I2=1.8A，电压表示数为U=18V，故BC正确；
D.电源的输出功率为P=2×3.62×5W=129.6W，故D错误。
故选BC。

19.[来源:2021年河南省新乡市高考物理摸底试卷（2月份）]如图所示，由于理想变压器原线圈的输入电压降低，电灯L的亮度变暗，下列措施可以使电灯L重新变亮的是

A. 闭合开关S1，其他条件不变
B. 断开开关S2，其他条件不变
C. 滑片P1下移，同时滑片P2上移，其他条件不变
D. 将滑动变阻器的滑片P向右移动，其他条件不变
【答案】ABC
【解析】
电路的动态变化的分析，总的原则就是由部分电路的变化确定总电路的变化的情况，再确定其他的电路的变化的情况，即先部分后整体再部分的方法。
【解答】
A.闭合开关S1，L分得的电压变大，则通过电灯L的电流变大，功率变大，灯泡变亮，故A正确；
B.断开开关S2，电灯L分得电压变大，功率变大，灯泡变亮，故B正确；
C.滑片P1下滑，同时滑片P2上移，n1变小，n2变大，由变压比U1U2=n1n2公式，知道U2变大，所以电灯L分得电压变大，功率变大，灯泡变亮，故C正确；
D.将滑动变阻器的滑片P向右移动，L分的电压变小，通过电灯L的电流变小，功率变小，电灯变暗，故D错误。

20.[来源:2021年云南省红河州高考物理第一次复习统一检测试卷]某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2倍，则

A. R消耗的功率变为2 P B. 电压表V的读数变为2 U
C. 电流表A的读数变为2 I D. 通过R的交变电流频率不变
【答案】BC
【解析】
解决本题的关键是明确发电机产生的感应电动势与角速度的关系，搞清理想变压器原副线圈的电压、电流、功率、频率关系，通过列式来进行半定量分析。
发电机线圈的转速变为原来的2倍，根据公式Em=NBSω知道理想变压器的原线圈的电压为原来的2倍，再根据电压关系分析电压表V的读数，根据功率公式P=U2R分析R消耗的功率。由欧姆定律确定电流表的读数。根据发电机线圈转速的变化分析交变电流频率的变化。
【解答】
B.根据Em=NBSω可知，发电机线圈的转速变为原来的2倍，理想变压器的原线圈的电压为原来的2倍，根据U1U2=n1n2可知，理想变压器的副线圈的电压为原来的2倍，电压表V的读数变为2U，故B正确；
A.R的电压变为原来的2倍，根据P=U2R可知，R消耗的功率变为4P，故A错误；
C.根据欧姆定律I=UR可知通过理想变压器的副线圈的电流为原来的2倍，根据I1I2=n2n1可知，理想变压器的副线圈的电流为原来的2倍，电流表A的读数变为2I，故C正确；
D.由ω=2πf可知通过R的交变电流频率变为原来的2倍，故D错误。
故选B。

21.[来源:2021年湖北省宜昌市高考物理模拟试卷（2月份）]如图所示，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压均为U0的灯泡L1和L2。原、副线圈的匝数比为3:1。S断开时两灯泡均能正常发光，则

A. 电源电压U=4U0
B. S断开时，灯泡L1和L2的电流之比为1:1
C. S断开时，灯泡L1和L2的功率之比1:3
D. S闭合后，灯泡L2仍能正常发光
【答案】AC
【解析】
根据原副线圈电压和匝数关系U1U2=n1n2、电流和匝数关系I1I2=n2n1可以求出这道题。
本题考查了变压器的构造和原理。掌握住理想变压器的电压、电流及功率之间的关系，本题即可
得到解决。
【解答】
A、副线圈的电压为U2=U0，根据U1U2=n1n2，解得原线圈的电压U1=3U0，电源电压
U=U0+3U0=4U0，故A正确;
B、S断开时，灯泡L1和L2的电流之比I1I2=n2n1=13，故B错误;
C、S断开时，灯泡L1和L2的电压相同，电流之比I1I2=n2n1=13，所以功率之比为P1P2=U0I1U0l2=I1I2
=13故C正确;
D、S闭合后，原线圈的电压为电源电压U1=4U0，根据U1U2=n1n2，解得：U2=43U0，灯泡L2不
能正常发光，故D错误;
故选：AC。

22.[来源:2021年江西省上饶市高考物理一模试卷]如图所示，含理想变压器的电路中，原线圈电路中有定值电阻R1，阻值为5R0，副线圈电路中定值电阻R2和滑动变阻器串联，R2阻值和滑动变阻器的最大阻值均为R0，原副线圈的匝数比为2：1，a、b端接电压有效值恒定的正弦式交流电，则在滑动变阻器滑片P从最右端缓慢向左滑动至最左端的过程中，下列说法正确的是(    )

A. R1两端电压与R2两端电压之比始终为5：2
B. R2消耗的功率逐渐减小
C. 整个电路中消耗的总功率在增大
D. 变压器副线圈两端的电压逐渐减小
【答案】AB
【解析】
滑动变阻器滑片P向左移动的过程中，副线圈电阻增大，抓住原线圈所接电压不变，结合变压器的电压与电流关系及欧姆定律分析原线圈中与副线圈中的电流变化，即可分析功率变化；原线圈串联电阻，从电流入手分析，原线圈输入电压等于总电压与电阻R1两端电压之差，根据变压比分析副线圈输出电压。根据欧姆定律比较R1两端电压与R2两端电压。
此题考查了变压器的知识，解答本题的关键是知道变压器的电压之比等于匝数之比，知道理想变压器的输出功率决定输入功率且相等，从电流入手分析原线圈串联电阻的情况。
【解答】
解：A.由原、副线圈匝数比为2：1，可知原、副线圈中的电流之比为1：2，设原线圈中的电流为I，则电阻R1两端电压为5IR0，R2两端电压为2IR0，可知R1两端电压与R2两端电压之比始终为5：2，故 A正确；
B.设正弦交流电压的有效值为U，则有U=2×2IR0+R+5IR0，有滑动变阻器滑片P从最右端缓慢向左滑动至最左端的过程中，滑动变阻器接入电路的阻值增大，则原线圈中的电流I减小，所以副线圈中的电流2I也减小，所以R2消耗的功率逐渐减小，故B正确；
C.整个电路消耗的电功率为P=UI，由于原线圈中的电流I减小，则可知整个电路消耗的电功率减小，故C错误；
D.根据变压器的电压关系可得副线圈两端电压为U2=U-5R0I2，由于原线圈中的电流I减小，则可知副线圈两端电压增大，故D错误。
故选：AB。

23.[来源:2021年湖北省九师联盟高考物理巩固试卷（2月份）]如图所示，理想变压器原线圈接在u=202sin100πtV的交流电源上，阻值R1=10 Ω的电阻与变压器原线圈并联．副线圈与阻值为R2=10 Ω的电阻组成闭合回路，电流表为理想电流表．已知电阻R1消耗的电功率是R2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1 A
B. 电阻R2消耗的电功率为10 W
C. 电源输出的功率为40 W
D. 变压器原、副线圈的匝数之比为4:1
【答案】AB
【解析】
根据两电阻消耗的功率的关系，得到原副线圈电压关系，由变压器原副线圈的电压之比等于匝数之比求得匝数之比；求出加在电阻R1两端电压的有效值，再得到R2两端电压，从而求出电流表示数；根据功率关系求出电源输出功率。
本题主要考查了电阻消耗的功率必须用交流电的有效值计算，关键是抓住在两种条件下消耗的功率的关系即可。
【解答】
D.电阻R1消耗的电功率是R2消耗的电功率4倍，电阻R1两端电压是R2两端电压的2倍，原、副线圈的匝数比为2:1，D错误；
A.加在电阻R1两端电压的有效值为U1=2022V=20V ，电阻R2两端的电压为U2=10 V，电流表的示数为I2=U2R2=1 A，A正确；
BC.电阻R1消耗的功率为PR1=U12R1=40W，电阻R2消耗的电功率为PR2=I22R2=10W，电源输出的功率为P=PR1+PR2=50W，B正确，C错误。

24.[来源:2021年安徽省A10联盟高考物理开年试卷]如图甲所示，理想变压器的原副线圈匝数比为10:1，电表均为理想电表，定值电阻R1=2 Ω，R2=3.5 Ω，在a、b端接入如图乙所示的电压(图线为正弦曲线的一部分)，则(    )

A. 电流表的示数为25A B. 电流表的示数为25A
C. 电压表的示数为14 V D. 电压表的示数为72V
【答案】BD
【解析】
根据理想变压器的原副线圈两端的电压之比等于匝数之比，电流之比等于匝数的反比，且交变电流的有效值等于最大值除以2求解输入到原线圈两端的电压的有效值。
本题是变压器关系的基本比例关系的应用，注意各表的示数为有效值。
【解答】
CD.根据图乙可知，原线圈两端的电压的有效值为U1，根据有效值的定义式得出U12R×0.02=2202R×0.01
得出U1=1102V
根据变压器的原副线圈两端的电压之比等于匝数的比值得出n1n2=U1U2得出，副线圈两端的电压为U2=n2n1×U1=110×1102V=112V，故副线圈中的电流为I2=U2R1+R2=1122+3.5A=22A，故R2两端的电压为U=I2R2=22×3.5V=72V，故电压表的示数为72V，故D正确，C错误；
AB.根据原副线圈两端的电流之比等于匝数的反比得出I1I2=n2n1，得出I1=n2n1I2=110×22A=25A，故B正确，A错误；
故选BD。

25.[来源:2021年1月浙江省普通高校招生选考物理试卷]发电机的示意图如图甲所示，边长为L的正方形金属框，在磁感应强度为B的匀强磁场中以恒定角速度绕OO’轴转动，阻值为R的电阻两端的电压如图乙所示。其它电阻不计，图乙中的Um为已知量。则金属框转动一周(    )

A. 框内电流方向不变 B. 电动势的最大值为Um
C. 流过电阻的电荷q=2BL2R D. 电阻产生的焦耳热Q=πUmBL2R
【答案】BD
【解析】
根据右手定则判断金属框内电流方向；根据闭合电路欧姆定律、法拉第电磁感应定律和交变电流峰值、有效值、平均值的知识解得电动势、电荷量、焦耳热。
解答：
A、由右手定则可判断金属框每经过图示位置一次，框内电流方向改变一次，只是过电阻的电流方向不变，故A错误；
B、由于其它电阻不计，根据闭合电路欧姆定律可知电阻两端电压的最大值即电动势的最大值Um，故B正确；
C、因为q=It且I为平均值，平均电流用法拉第电磁感应定律求得的平均电动势除电阻，即I=nΔΦtR，解得流过电阻的电荷q=nΔΦR=0，故C错误；
D、焦耳热Q=I2Rt=U2Rt，其中U为有效值，即U=Um2，时间为t=T=2πω，且根据交流电峰值可知Um=BL2ω，解得电阻产生的焦耳热Q=πUmBL2R，故D正确；
故选BD。

26.[来源:2021年河北省五个一名校联盟高考物理二模试卷]如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数分别为n1、n2，且n1