2016年高考三轮复习物理必做专练15 直流电路和交流电 变压器
2016年高考+联考模拟物理试题分项版解析 专题10 电路和电流(包含直流和交流)(原卷版) 缺答案
2016高考+联考模拟物理试题分项解析专题10 电路和电流（包含直流和交流）1．【2016·上海卷】电源电动势反映了电源把其他形式的能量转化为电能的能力,因此A．电动势是一种非静电力B．电动势越大，表明电源储存的电能越多C．电动势的大小是非静电力做功能力的反映D．电动势就是闭合电路中电源两端的电压2．【2016·全国新课标Ⅱ卷】阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E(内阻可忽略）连接成如图所示电路。
开关S断开且电流稳定时，C所带的电荷量为Q1；闭合开关S,电流再次稳定后，C 所带的电荷量为Q2.Q1与Q2的比值为A．25B．12C．35D．233．【2016·江苏卷】如图所示的电路中，电源电动势为12 V，内阻为2 Ω,四个电阻的阻值已在图中标出．闭合开关S,下列说法正确的有A．路端电压为10 VB．电源的总功率为10 WC．a、b间电压的大小为5 VD．a、b间用导线连接后，电路的总电流为1 A 4．【2016·四川卷】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，其它条件不变,则A．小灯泡变亮B．小灯泡变暗C．原、副线圈两段电压的比值不变D．通过原、副线圈电流的比值不变5．【2016·全国新课标Ⅲ卷】如图，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b。
当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时,两灯泡均能正常发光。
下列说法正确的是A．原、副线圈匝数比为9:1 B．原、副线圈匝数比为1：9C．此时a和b的电功率之比为9：1 D．此时a和b的电功率之比为1:96．【2016·北京卷】某兴趣小组探究用不同方法测定干电池的电动势和内阻，他们提出的实验方案中有如下四种器材组合.为使实验结果尽可能准确，最不可取的一组器材是A．一个安培表、一个伏特表和一个滑动变阻器B．一个伏特表和多个定值电阻C．一个安培表和一个电阻箱D．两个安培表和一个滑动变阻器7．【2016·上海卷】如图所示电路中,电源内阻忽略不计。
高考物理专练题交变电流(试题部分)
高考物理专练题交变电流考点一交变电流的产生及描述1.甲图是小型交流发电机的示意图,两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场,为理想交流电流表。
线圈绕垂直于磁场的水平轴OO'沿逆时针方向匀速转动,产生的电动势随时间变化的图像如图乙所示。
已知发电机线圈电阻为10Ω,外接一只阻值为90Ω的电阻,不计电路的其他电阻,则()A.电流表的示数为0.31AB.线圈转动的角速度为50πrad/sC.0.01s时线圈平面与磁场方向平行D.在线圈转动一周过程中,外电阻发热约为0.087J答案D2.(2018东北三校联考,9)(多选)如图所示,面积为S、匝数为N、电阻为r的正方形导线框与阻值为R的电阻构成闭合回路,理想交流电压表并联在电阻R的两端。
线框在磁感应强度为B的匀强磁场中,以与电路连接的一边所在直线为轴垂直于磁场以角速度ω匀速转动,不计其他电阻,则下列说法正确的是()A.若从图示位置开始计时,线框中感应电动势的瞬时值为e=NBSωsinωtB.线框通过中性面前后,流过电阻R的电流方向将发生改变,1秒钟内流过电阻R的电流方向改变ω次πC.线框从图示位置转过60°的过程中,通过电阻R的电荷量为NBS2(R+r)D.电压表的示数跟线框转动的角速度ω大小无关答案ABC3.(2020届吉林长春质量监测,6)(多选)如图甲所示为风力发电的简易模型。
在风力的作用下,风叶带动与其固定在一起的磁铁转动,转速与风速成正比。
若某一风速时,线圈中产生的正弦式电流如图乙所示。
下列说法正确的是()A.电流的表达式为i=0.6sin10πt(A)B.磁铁的转速为10r/sC.风速加倍时电流的表达式为i=1.2sin10πt(A)D.风速加倍时线圈中电流的有效值为3√2A5答案AD考点二变压器、电能的输送1.(2019广西南宁、玉林、贵港等高三毕业班摸底,16)如图所示,为一变压器的实物图,若将其视为理想变压器,根据其铭牌所提供的信息,以下判断正确的是()A.副线圈的匝数比原线圈多B.当原线圈输入交流电压110V时,副线圈中输出交流电压6VC.当原线圈输入交流电压220V时,副线圈输出直流电压12VD.当变压器输出为12V和3A时,原线圈电流为9√2A55答案B2.(2018江西上饶六校一联)如图所示,一正弦交流电瞬时值表达式为e=220sin100πt(V),通过一个理想电流表,接在一个理想变压器两端,变压器起到降压作用,开关S闭合前后,A、B两端输出的电功率相等,以下说法正确的是()A.流过r的电流方向每秒钟变化50次B.变压器原线圈匝数小于副线圈匝数C.开关从断开到闭合时,电流表示数变小D.R=√2r答案D方法理想变压器的动态分析1.(多选)如图所示,理想变压器的副线圈接有规格为“44V44W”的灯泡和线圈电阻为r=1Ω的电动机,原线圈上接有u=220√2sin100πt(V)的正弦交流电压,此时灯泡和电动机都正常工作,且原线圈中的理想交流电流表示数为1A,不考虑灯泡电阻变化和电动机内阻变化,则下列说法正确的是()A.变压器原、副线圈的匝数之比为4∶1B.电动机的输出功率为176WC.电动机的热功率为16WD.若电动机被卡住,灯泡仍正常发光,则电流表示数将变为9A,此时应立即切断电源答案CD2.如图所示的电路中,理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=11∶1,原线圈接u=220√2sin100πt(V)的交流电,电阻R1=2R2=10Ω,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.3AB.2√5AC.√10AD.√3A答案A3.如图所示为一理想变压器,原线圈接在一输出电压为u=U0sinωt的交流电源两端。
专题10.2 变压器 电能的输送-2016年高考物理一轮复习精品资料(解析版)
【考情解读】1．了解变压器的构造，理解变压器的工作原理。
2．理解理想变压器原、副线圈中电压与匝数的关系，能应用它分析解决有关问题。
3．知道远距离输电过程，知道降低输电损耗的两个途径。
了解电网供电的优点和意义。
【重点知识梳理】 一、理想变压器1．构造：如图1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。
图1(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：电流磁效应、电磁感应。
3．基本关系式(1)功率关系：P 入＝P 出。
(2)电压关系：U 1n 1＝U 2n 2。
有多个副线圈时U 1n 1＝U 2n 2＝U 3n 3＝…。
(3)电流关系：只有一个副线圈时I 1I 2＝n 2n 1。
由P 入＝P 出及P ＝UI 推出有多个副线圈时，U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3＋…＋U n I n 。
4．几种常用的变压器 (1)自耦变压器——调压变压器(2)互感器⎩⎪⎨⎪⎧电压互感器：用来把高电压变成低电压。
电流互感器：用来把大电流变成小电流。
二、远距离输电1．输电过程(如图2所示)图22．输电导线上的能量损失：主要是由输电线的电阻发热产生的，表达式为Q ＝I 2Rt 。
3．电压损失(1)ΔU ＝U －U ′；(2)ΔU ＝IR 4．功率损失(1)ΔP ＝P －P ′；(2)ΔP ＝I 2R ＝⎝⎛⎭⎫P U 2R 5．输送电流(1)I ＝PU ；(2)I ＝U －U ′R 。
【高频考点突破】考点一 理想变压器基本规律的应用例1．如图3所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶2；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220 V ，额定功率为22 W ；原线圈电路中接有电压表和电流表。
现闭合开关，灯泡正常发光。
若用U 和I 分别表示此时电压表和电流表的读数，则( )图3A ．U ＝110 V ，I ＝0.2 AB ．U ＝110 V ，I ＝0.05 AC ．U ＝110 2 V ，I ＝0.2 AD ．U ＝110 2 V ，I ＝0.2 2 A 【答案】 A 【解析】【变式探究】如图4所示，理想变压器原线圈的匝数为n 1，副线圈的匝数为n 2，原线圈的两端a 、b 接正弦交流电源，电压表V 的示数为220 V ，负载电阻R ＝44 Ω，电流表A 1的示数为0.2 A 。
2016物理高考题分类--交变电流
M 单元 交变电流M1 交变电流的产生及描述21．L2 M1[2016·全国卷Ⅲ] 如图所示，M 为半圆形导线框，圆心为O M ；N 是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为O N ；两导线框在同一竖直面(纸面)；两圆弧半径相等；过直线O M O N 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O M 和O N 的轴，以相同的周期T 逆时针匀速转动，则( )图1A ．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TC ．在t ＝T 8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21．BC [解析] 设导线圈半径为l ，角速度为ω，两导线框切割磁感线的等效长度始终等于圆弧半径，因此在产生感应电动势时其瞬时感应电动势大小始终为E ＝12B ωl 2，但进磁场和出磁场时电流方向相反，所以线框中应该产生方波交流式电，如图所示，A 错误；由T ＝2πω可知，两导线框中感应电流的周期相同，均为T ，B 正确；在t ＝T 8时，两导线框均在切割磁感线，故两导线框中产生的感应电动势均为12B ωl 2，C 正确；对于线框M ，有E 2R ·T 2＋E 2R ·T 2＝U 2有M R ·T ，解得U 有M ＝E ；对于线框N ，有E 2R ·T 4＋0＋E 2R ·T 4＋0＝U 2有N R ·T ，解得U 有N ＝22E ，故两导线框中感应电流的有效值并不相等，D 错误．M2 变压器 远距离输电16．M2[2016·全国卷Ⅰ] 一含有理想变压器的电路如图1所示，图中电阻R 1、R 2和R 3的阻值分别为3 Ω、1 Ω 和4 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( )图1A ．2B ．3C ．4D ．5[解析] B 开关断开时，原、副线圈的电流比I I 2＝n 2n 1，通过R 2的电流I 2＝In 1n 2，副线圈的输出电压U 2＝I 2(R 2＋R 3)＝5In 1n 2，由U 1U 2＝n 1n 2可得原线圈两端的电压U 1＝5I ⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22，则U ＝U 1＋IR 1＝5I ⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22＋3I ；开关闭合时，原、副线圈的电流比4I I ′2＝n 2n 1，通过R 2的电流I ′2＝4In 1n 2，副线圈的输出电压U ′2＝I ′2R 2＝4In 1n 2，由U ′1U ′2＝n 1n 2可得原线圈两端的电压U ′1＝4I ⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22，则U ＝U ′1＋4IR 1＝4I ⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22＋12I ，解得n 1n 2＝3，选项B 正确． 19．M2[2016·全国卷Ⅲ] 如图1所示，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a 和b.当输入电压U 为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光．下列说确的是( )图1A ．原、副线圈匝数比为9∶1B ．原、副线圈匝数比为1∶9C ．此时a 和b 的电功率之比为9∶1D ．此时a 和b 的电功率之比为1∶919．AD [解析] 设灯泡的额定电压为U 0，则输入电压U ＝10U 0，由于两灯泡均正常发光，故原线圈两端的电压U 1＝U －U 0＝9U 0，副线圈两端的电压U 2＝U 0，所以原、副线圈的匝数比n 1∶n 2＝U 1∶U 2＝9∶1，A 正确，B 错误；原、副线圈的电流之比I 1∶I 2＝n 2∶n 1＝1∶9，由电功率P ＝UI 可知，a 和b 的电功率之比为1∶9，C 错误，D 正确．5．M2 J3[2016·卷] 如图1所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表．下列说确的是( )图1A ．当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，R 1消耗的功率变大B ．当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，电压表V 示数变大C ．当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，电流表A 1示数变大D ．若闭合开关S ，则电流表A 1示数变大，A 2示数变大5．B [解析] 滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，总电阻也变大，而副线圈两端的电压没有变化，所以干路中的电流减小，R 1消耗的功率变小，A 错误；干路中的电流变小，R 1两端的电压变小，并联电路的电压变大，即电压表V 示数变大，B 正确；由于变压器副线圈干路中的电流变小，所以原线圈中的电流变小，即电流表A 1的示数变小，C 错误；闭合开关S 后，并联电路的阻值变小，总电阻也变小，干路中的电流变大，R 1两端的电压变大，并联电路的电压变小，通过R 2的电流变小，即电流表A 2示数变小，因变压器的功率变大，故电流表A 1示数变大，D 错误．4．M2[2016·卷] 一自耦变压器如图1所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a 、b 间作为原线圈．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U 1的交变电流时，c 、d 间的输出电压为U 2，在将滑动触头从M 点顺时针旋转到N 点的过程中( )图1A ．U 2>U 1，U 2降低B ．U 2>U 1，U 2升高C ．U 2<U 1，U 2降低D ．U 2<U 1，U 2升高4．C [解析] 根据变压器原、副线圈两端电压和原、副线圈匝数的关系式有U 1U 2＝n 1n 2，这里n 2< n 1，所以U 2 <U 1.在将滑动触头从M 点顺时针旋转到N 点的过程中，n 2变小，n 1不变，而原线圈两端电压U 1也不变，因此U 2降低，选项C 正确．2．M2、J2[2016·卷] 如图1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( )图1A ．小灯泡变亮B ．小灯泡变暗C ．原、副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2．B [解析] 由变压器相关知识得：U 1U 2＝n 1n 2，原、副线圈减去相同的匝数n 后：U 1U ′2＝n ′1n ′2＝n 1－n n 2－n ，n 1n 2－n ′1n ′2＝－n （n 1－n 2）n 2（n 2－n ）<0，则说明变压器原、副线圈的匝数比变大，则可得出C 、D 错误．由于原线圈电压恒定不变，则副线圈电压减小，小灯泡实际功率减小，小灯泡变暗，A 错误，B 正确．9．M2[2016·卷] 图1(a)中，理想变压器的原、副线圈的匝数比为4∶1，R T 为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，R 1为定值电阻，电压表和电流表均为理想交流电表．原线圈所接电压u 随时间t 按正弦规律变化，如图(b)所示．下列说确的是( )图1A ．变压器输入、输出功率之比为4∶1B ．变压器原、副线圈中的电流之比为1∶4C ．u 随t 变化的规律为u ＝51sin(50πt )(国际单位制)D ．若热敏电阻R T 的温度升高，则电压表的示数不变，电流表的示数变大9．BD [解析] 理想变压器的输入功率等于输出功率，故A 错误．理想变压器原、副线圈的电流与匝数成反比，故B 正确．从图(b)可知交流电的周期为0.02 s ，所以u 随t 变化的规律为u ＝51sin(100πt )，故C 错误．温度升高，热敏电阻阻值减小，电流表示数变大，电压表示数为输入的交流电的电压有效值，故不变，D 正确．M3 交变电流综合3．[2016·、二市一模] 一只电阻分别通过四种不同形式的电流，电流随时间变化的情况如图K363所示，在0～0.02 s 电阻产生热量最大的是( )图K36 33．D [解析] A 为正弦式电流，有效值I 1＝22I m ＝ 2 A ，根据焦耳定律得：Q 1＝I 21RT ＝( 2 A)2RT ＝2RT (J)；B 为正弦式电流，有效值I 2＝22I m ＝ 2 A ，根据焦耳定律得：Q 2＝I 22RT ＝( 2 A)2RT ＝2RT (J)；对C ，根据焦耳定律得：Q 3＝I 23RT ＝2.25RT (J)；对D ，根据焦耳定律得：Q 4＝I 24R ·T 2＋I ′24R ·T 2＝4RT (J)，故选项D 正确． 5．(多选)[2016·模拟] 图K365甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N 、S 间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A 为交流电流表．线圈绕垂直于磁场的水平轴OO ′沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示．以下判断正确的是( )甲 乙图K36 5A ．电流表的示数为10 AB ．线圈转动的角速度为50π rad/sC ．0.01 s 时线圈平面与磁场方向平行D ．0.02 s 时电阻R 中电流的方向自右向左5．AC [解析] 产生的交变电流的最大值为10 2 A ，有效值为10 A ，所以电流表的示数为10 A ，故A 正确．线圈转动的角速度ω＝2πT ＝2π0.02rad/s ＝100π rad/s ，故B 错误.0.01 s 时电动势最大，由法拉第电磁感应定律得，磁通量的变化率最大，此时线圈平面与磁场方向平行，故C 正确.0.02 s 时线圈转到图示位置，对CD 边由右手定则可判断电流方向为由D 到C ，所以R 中的电流从左向右，故D 错误．2．(多选)[2016·一中第四次周考] 图K372是一个理想变压器的示意图，S 为单刀双掷开关，P 是滑动变阻器的滑动触头，R 0是定值电阻，保持交变电压U 1不变，下列说确的是( )图K37 2A ．若P 的位置不变，S 由a 合到b 处，则电流表示数减小B ．若P 的位置不变，S 由a 合到b 处，则电压表示数增大C ．若S 置于b 处，将P 向上滑动，则电流表示数增大D ．若S 置于b 处，将P 向上滑动，则电压表示数增大2．BD [解析] 将S 由a 切换到b ，原线圈匝数变小，所以副线圈电压变大，电阻不变，所以R 上电流增大，R 上电压增大，电流与匝数成反比，则I 1将增大，故A 错误，B 正确；S 置于b 位置不动，P 向上滑动，电阻变大，电流变小，R 0的分压变小，输出电压不变，则R 的分压增大，故D 正确；由P ＝U 21R ＋R 0可知输出功率变小，则输入功率变小，电流表示数减小，C 错误．4．(多选)[2016·期末考试] 如图K374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( )图K37 4A ．发电机输出交流电的电压有效值是500 VB ．用户用电器上交流电的频率是50 HzC ．输电线的电流只由降压变压器原、副线圈的匝数比决定D ．保持升压变压器原线圈匝数不变，增加副线圈匝数，可减少输电线上损失的功率4．BD [解析] 发电机输出交流电的电压有效值是5002V ，A 项错误；交流电的周期为0.02 s ，故频率为50 Hz ，B 项正确；输电线的电流由输送功率和输送电压决定，C 项错误；保持升压变压器原线圈匝数不变，增加副线圈匝数，由U 1U 2＝n 1n 2得增大了输送电压，由P ＝UI 知减少了输电线上的电流，故减少了损失的功率，D 项正确．4．(多选)[2016·一中期末考试] 图K384甲为远距离输电示意图，变压器均为理想变压器．升压变压器原、副线圈匝数比为1∶100，其输入电压如图乙所示，远距离输电线的总电阻为100 Ω.降压变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R 1为一定值电阻，R 2为用半导体热敏材料制成的传感器，当温度升高时其阻值变小．电压表V 显示加在报警器上的电压(报警器未画出)．未出现火警时，升压变压器的输入功率为750 kW.下列说法中正确的有( )图K38 4A ．降压变压器副线圈输出的交流电频率为50 HzB ．远距离输电线路损耗功率为180 kWC ．当传感器R 2所在处出现火警时，电压表V 的示数变大D ．当传感器R 2所在处出现火警时，输电线上的电流变大4．AD [解析] 由图乙知交流电的周期为0.02 s ，所以频率为50 Hz ，A 正确；由图乙知升压变压器输入端电压有效值为250 V ，根据电压与匝数成正比知副线圈电压为25 000 V ，所以输电线中的电流为：I ＝P U＝30 A ，输电线上电压降为：ΔU ＝IR ＝30×100 V ＝3000 V ，输电线路损耗功率为：ΔP ＝ΔUI ＝90 kW ，B 错误；当传感器R 2所在处出现火警时其阻值减小，副线圈中电流增大，定值电阻的分压增大，所以电压表V 的示数变小，C 错误；副线圈电流增大，根据电流与匝数成反比知输电线上的电流变大，D 正确．。
7.3 直流电路和交流电路(同步测试)-2016届高三物理下册(解析版)
高三物理二轮专题7 电磁感应和电路第3课时：直流电路和交流电路――测（满分60分，30分钟完成）班级姓名总分__________一、选择题（共11个小题，每小题5分，共55分）1、【北京四中2014-2015学年度第二学期高二年级期末测验物理学科物理试卷】如图所示电路，电源内阻不可忽略。
开关S闭合后，在变阻器R o的滑动端向下滑动的过程中（）A．电压表与电流表的示数都减小B．电压表的示数减小，电流表的示数增大C．电阻R1消耗的电功率增大D．电源内阻消耗的功率减小【答案】AC【解析】当变阻器R o的滑动端向下滑动时，R0的阻值变小，故它与R2并联的总电阻变小，再与R1串联的总电阻也会变小，即外电器的电阻变小，所以路端电压的示数变小，即电压表的示数变小，由于电路的总电阻减小，所以电路中的电流会变大，所以R1两端的电压也随之变大，故R0与R2并联的两端电压一定变小，则电流表的示数会变小，选项A正确，B错误；由于电路中的电流增大，故电阻R1消耗的电功率增大，选项C正确；电源内阻消耗的电功率也增大，选项D错误。
考点：电路的动态分析。
【名师点晴】通过电路中外电阻的变化，由欧姆定律，串联电路的电压分配规律判断出其他物理量的变化，从而确定电路中电压表与电流表示数的变化，再确定电阻的电功率的变化；动态电路关键要抓住外电阻的变化，从而确定电路中电流的变化，进而确定其他物理量的变化。
2、【2014•北京市朝阳区高三年级第一学期期末统一考试】如图所示的电路中，电源电动势为E，内电阻为r，L为小灯泡（其灯丝电阻可以视为不变），R1和R2为定值电阻，R3为光敏电阻，其阻值的大小随照射光强度的增强而减小。
闭合开关S后，将照射光强度增强，则（）A．电路的路端电压将增大B．灯泡L将变暗C．R2两端的电压将增大D．R1两端的电压将增大3、【2014•北京市朝阳区高三年级第一学期期末统一考试】如图所示，电源内阻不可忽略，电路中接有一小灯泡和一电动机。
2016届高考物理专题十一交变电流(全国通用)
【大高考】（三年模拟精选）2016届高考物理专题十一交变电流（全国通用）A组基础训练选择题1．(2015·河北邢台检测)如图分别是直流电动机、摇绳发电、磁电式仪表和电磁轨道炮示意图，其中不是“因电而动”(即在安培力作用下运动)的是( )解析直流电动机、磁电式仪表和电磁轨道炮工作时都是“因电而动”，A、 C、D项错误；摇绳发电是人力使绳运动而产生感应电流,是“因动而电”现象，故B项正确．答案 B2．(2015·河北邢台一模)(多选)如图甲所示，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象如图乙中曲线a、b所示，则( )A．两次t＝0时刻线圈平面均与中性面垂直B．曲线a、b对应的线圈转速之比为3∶2C．曲线a表示的交变电动势频率为25 HzD．曲线b表示的交变电动势有效值为10 V解析 因t ＝0时，e ＝0,故在t ＝0时刻两线圈平面均与中性面平行，A 项错 误；由et 图象知：T a ＝4×10－2 s ，T b ＝6×10－2 s,则a 、b 对应的线圈转速之比为n a ∶n b ＝T b ∶T a ＝3∶2，B 项正确；a 的变化频率f a ＝1T a ＝25 Hz,C 项正 确；由E a ＝1522 V 和E m a E m b ＝E aE b＝ωa ωb ＝T b T a ＝32可知E b ＝5 2 V ，D 项错误．答案 BC3．(2015·广西三市毕业考试)如图所示，甲、乙两个交流电路中,电源的输出电压、 输出电流均相等．若理想变压器原、副线圈的匝数为n 1、n 2，则负载电阻R 1 与R 2的比值为( )A ．n 1∶n 2B ．n 2∶n 1C ．n 21∶n 22D ．n 22∶n 21解析 设电源的电压为U 1，则R 1消耗的功率P 1＝U 21R 1，根据电压与匝数成正 比得U 2＝n 2n 1U 1，则R 2消耗的功率P 2＝U 22R 2，因为P 1＝P 2，所以R 1R 2＝n 21n 22，故选 C .答案 C4．(2015·中原名校豫南九校一模)(多选)一理想变压器的原、副线圈匝数分别为 500 匝和100匝，现将原线圈接上交流电压，交流电压的瞬时值表达式u ＝ 2002sin(100πt )V ，副线圈接上理想交流电压表和定值电阻R ，如图所示．现 在A 、B 两点间接入不同的电子元件，则下列说法正确的是( )A ．若在A 、B 两点间串联一只电阻R ，则穿过副线圈的磁通量的最大变化率为0.4 2 Wb/s B ．若在A 、B 两点间接入理想二极管，则电压表的示数为40 VC ．若在A 、B 两点间接入一只电容器,只提高交流电的频率，则电压表的示 数增加D ．若在A 、B 两点间接入一只电感线圈,只提高交流电的频率，则电阻R 消耗的电功率增大解析 由变压规律得U 2m ＝n 2n 1U 1m ＝40 2 V ，由电磁感应定律得U 2m ＝ n 2⎝⎛⎭⎪⎫ΔΦΔt m解得⎝ ⎛⎭⎪⎫ΔΦΔt m＝0.4 2 Wb/s,A 项正确；若A 、B 间接入理想二极管， 根据交流电有效值的定义和二极管的单向导电性得U 22RT ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫U 2m 22R×T2，解得电 压表的示数为U 2＝20 2 V,B 项错误；若A 、B 间接入一电容器，只提高交流电的频率，电容器容抗减小，流经R 的电流增大，R两端电压增大，C 项 正确；若在A 、B 间接入一只电感线圈,只提交交流电的频率，感抗增大，流 经R 的电流减小，R 两端的电压减小，R 消耗的功率减小，D 项错误．答案 AC5．(2015·江西景德镇质检)(多选)如图，一理想变压器原线圈接正弦交变电源，副 线圈接有三盏相同的灯(不计灯丝电阻的变化)，灯上均标有(36 V ，6 W)字样， 此时L 1恰正常发光，图中两个电表均为理想电表,其中电流表显示读数为0.5 A ，下列说法正确的是( )A ．原、副线圈匝数之比为3︰1B ．变压器的输入功率为12 WC ．电压表的读数为18 VD ．若L 3突然断路，则L 1变暗，L 2变亮，输入功率减小解析 L 1恰正常发光,其电流为I 2＝636 A ＝16 A ，灯泡的电阻R ＝3626Ω＝216 Ω，电压表示数为U 并＝0.5IR ＝18 V ，故C 正确；根据变压器的输入功 率等于输出功率知P 1＝P 2＝U 2I 2＝(36＋18)×16 W ＝9 W ，而又P 1＝U 1I 1＝U 1×0.5，解得U 1＝18 V ，则原、副线圈匝数之比为n 1∶n 2＝18∶54＝1∶3，故A 、B错误；若L 3突然断路，负载电阻增大，电流I 2减小，则L 1变暗，L 1分压减 小，L 2分压增大，L 2变亮，输入功率P 1＝P 2＝U 2I 2减小，故D 正确．答案 CD6．(2014·东城区模拟)如图所示，理想变压器原线圈a 、b 两端接正弦交变电压u ， u ＝2202sin(100πt )V,原、副线圈的匝数比n 1∶n 2＝10∶1，电压表接在副线 圈c 、d 两端，输电线的等效电阻为R ,原来开关S 是断开的．则当S 闭合一段时间后( )A ．电压表示数不变，示数为22 VB ．电压表示数不变，示数为220 2 VC ．灯泡L 两端的电压将变大D ．电流表示数一定为0解析 当S 闭合一段时间后，电压表示数不变，由U 1U 2＝n 1n 2得U 2＝n 2n 1U 1＝110×220 V ＝22 V ，即电压表示数为22 V,选项A 正确，B 错误；S 闭合后有交流 电通过电容器和电流表，电流表示数不为零，D 错误；S 闭合后，电容器与 灯泡L 并联的电阻减小，由于U 2不变,所以灯泡L 两端的电压将变小，C 错 误．答案 A7．(2014·安徽安庆二模)一个匝数为100匝,电阻为0.5 Ω的闭合线圈处于某一 磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，从某时刻起穿过线圈的磁通量按图示规 律变化．则线圈中产生交变电流的有效值为( )A ．5 2 AB ．2 5 AC ．6 AD ．5 A解析 0～1 s 内线圈中产生的感应电动势E 1＝n ΔΦΔt＝100×0.01 V ＝1 V ， 1～1.2s 内线圈中产生的感应电动势E 2＝n ΔΦΔt ＝100×0.010.2V ＝5 V ，对一个定值电阻,在一个周期内产生的热量Q ＝Q 1＋Q 2＝120.5×1＋520.5×0.2 J ＝12 J, 根据交变电流有效值的定义Q＝I 2Rt ＝12 J 得：I ＝2 5 A ，故B 正确，A 、C 、 D 错误．答案 B8．(2014·贵州六校联考)(多选)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比．n 1∶ n 2＝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 ＝10 Ω. 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，理想电流表的示数为2.2 AB ．当S 与a 连接后，t ＝0.01 s 时理想电流表示数为零C ．当S 由a 拨到b 后，原线圈的输入功率变为原来的4倍D ．当S 由a 拨到b 后，副线圈输出电压的频率变为25 Hz解析 S 与a 连接后，由U 1U 2＝n 1n 2，又知U 1＝22022V ＝220 V ，得U 2＝22 V ， 则理想电压表的示数为22 V,又知定值电阻R ＝10 Ω，可得理想电流表示数 为I ＝U 2R＝2.2 A ，故A 对、B 错；S 由a 拨到b 后，n 1∶n 2＝5∶1，则U 1∶U 2′＝5∶1，得U 2′＝2U 2，据P＝U 2R得功率变为原来的4倍，故C 对；输 出电压频率不变，仍为50 Hz ，故D 错．答案 AC9．(2013·广东深圳一模)(多选)一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交变 电动势e ＝2202sin(100πt )V ，那么( ) A ．该交变电流的频率是50 HzB ．当t ＝0时，线圈平面恰好位于中性面C ．当t ＝1100s 时，e 有最大值D ．该交变电流电动势的有效值为220 2 V解析 根据表达式知ω＝100π rad/s,交变电流的频率f ＝1T ＝ω2π＝50 Hz ，A正确；当t ＝0时，e ＝0，线圈处于中性面位置，B 正确；当t ＝1100s 时，e ＝0，C 错误；该交变电流电动势的有效值为E ＝E m2＝220 V ，D 错误．答案 ABB 组 能力提升选择题1．(2015·云南三大名校统考)将阻值为100 Ω的电阻丝绕成一个110匝的闭合矩 形线圈，让其在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，产生的感应电 动势如图乙所示．则可以判断( )A ．t ＝0时刻线圈应转到图甲所示的位置B ．该线圈的转速为100 πr/sC ．穿过线圈的磁通量的最大值为150π WbD ．线圈转一周所产生的电热为9.68 J解析 0时刻产生的电动势为零,线圈应处于中性面即线圈与磁场垂直，故A 错误；由图象可知T ＝0.02 s ，据T ＝2πω可得ω＝100π rad/s ，所以转速为n ＝ω2π＝50 r/s ，故B 错误;由E m ＝nBS ω可知BS ＝311110×100π Wb ＝9×10－3Wb ，故C 错误；由峰值可知，E＝0.707E m ＝220 V ，据焦耳定律可知线圈转 一周产生的热量Q ＝2202100×0.02 J ＝9.68 J ，故D 正确．答案 D2．(2015·贵州七校联考)如图甲所示电路,理想变压器原线圈输入电压如图乙所示， 副线圈电路中R 0为定值电阻,R 是滑动变阻器，C 为耐压值为22 V 的电容器， 所有电表均为理想电表．下列说法正确的是A ．副线圈两端电压的变化频率为0.5 HzB ．电流表的示数表示的是电流的瞬时值C ．滑动片P 向下移时，电流表A 1和A 2示数均增大D ．为保证电容器C 不被击穿，原、副线圈匝数比应小于10：1解析 由交变电压图象可知,原线圈输入电压最大值为311 V ，周期T ＝0.02 s ， 因此其有效值为220 V ，频率为50 Hz ，因为变压器不改变交变电压的频率， 故副线圈两端电压的变化频率为50 Hz,A 项错误；电流表的示数为交变电流的有效值，B 项错误；输入电压一定,变压器原、副线圈匝数比不变，由U 1U 2＝ n 2n 1知输出电压不变，滑片下移，副线圈电路总电阻减小,电流增大，故A 2示 数变大，由原、副线圈电流与匝数成反比，由I 1I 2＝n 1n 2可知A 1示数增大，C 项 正确；保证电容器不被击穿，输出电压最大值为22 V ，而输入电压最大值为 311 V ，故原、副线圈匝数比应大于10∶1，D 项错误．答案 C3．(2015·湖南永明三校联考)如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比n 1∶n 2 ＝4∶1，原线圈接图乙所示的正弦交流电，副线圈与理想电压表、热敏电阻 R T (阻值随温度的升高而减小)及报警器P 组成闭合电路，回路中电流增加到 一定值时报警器P 将发出警报声．则以下判断正确的是( )A ．变压器副线圈输出交流电的频率为50 HzB ．电压表的示数为9 VC ．R T 处温度升高到一定值时，报警器P 将会发出警报声D ．R T 处温度升高时，变压器的输入功率减小解析 由图乙知周期T ＝0.02 s ，得频率f ＝50 Hz ，故A 正确；原线圈电压 U 1＝36V ，匝数比n 1∶n 2＝4∶1,得副线圈电压为U 2＝9 V ，但电压表测的是 热敏电阻电压，其值小于9 V ，故B 错误；R T 处温度升高时，阻值减小，电 压U 2不变，电流增大，电铃报警，故C 正确；R T 处温度升高时，阻值减小， 电压U 2不变，电流增大，输入功率增大，故D 错误．答案 AC4．(2015·陕西咸阳模拟)(多选)如图所示，一面积为S 、匝数为N 、电阻为r 的矩形线圈，在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕OO ′轴以角速度ω匀速转动，外 电路电阻为R ，当线圈由图示位置转过90°的过程中，下列判断正确的是 ()A ．电压表的读数为NBS ω2B ．通过电阻R 的电荷量为q ＝NBSR ＋rC ．电阻R 所产生的焦耳热为Q ＝πωRN 2B 2S24（R ＋r ）2D ．当线圈由图示位置转过90°时的电流为NBS ω2（R ＋r ）解析 线圈在磁场中转动，产生的电动势的最大值为E m ＝NBS ω，电动势的 有效值为E ＝NBS ω2，电压表测量电路的外电压，所以电压表的读数为U ＝ER ＋r·R ＝NBS ω2（R ＋r ）R ，所以A 错误；由E ＝ΔΦΔt ，I ＝ER ＋r，q ＝I Δt 得到， 电荷量q ＝NBSR ＋r，故B 正确；电阻R 产生的热量Q ＝U 2R ·π2ω＝N 2B 2S 2R πω4（R ＋r ）2，所以C 正确;当线圈由图示位置转过90°时电动势的瞬时值为e ＝NBS ωsin 90° ＝NBS ω，所以电流为i ＝eR ＋r ＝NBS ω（R ＋r ），所以D 错误．答案 BC5．(2015·山东德州期末)图中理想变压器原、副线圈的匝数之比为2∶1，现在原 线圈两端加上交变电压u ＝311 sin (100πt ) V 时，灯泡L 1、L 2均正常发光， 电压表和电流表可视为理想电表．则下列说法中正确的是( )A ．该交流电的频率为100 HzB ．电压表的示数为155.5 VC ．若将变阻器的滑片P 向上滑动，则电流表读数变大D ．若将变阻器的滑片P 向上滑动，则L 1将变暗、L 2将变亮解析 根据ω＝2πf 可知f ＝ω2π＝100π2π Hz ＝50 Hz ，A 错误；根据U 1U 2＝n 1n 2可 知U 2＝n 2n 1U 1＝12×3112V ＝110 V ，B 错误；如果P 向上滑动，R ↓→R 总↓→ I ↑，C 正确；因U 2不变，L 1灯亮度不变，I 变大，I L2变大 ，L 2灯变亮，D 错误．答案 C6．(2015·辽宁五校联考)(多选)图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n 1∶n 2 ＝5∶1,电阻R ＝20 Ω,L 1、L 2为规格相同的两只小灯泡,S 1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S 1 接1、S 2闭合，此时L 2正常发光．下列说法正确的是( )A ．输入电压u 的表达式u ＝202sin(50πt )VB ．只断开S 2后，L 1、L 2均正常发光C ．只断开S 2后，原线圈的输入功率减小D ．若将S 1换接到2，R 消耗的电功率为0.8 W解析 交流电的瞬时表达式u ＝E m sin(ωt ),由图乙可以看出E m ＝20 2 V ，周 期T ＝0.02 s ，ω＝2πT＝100π(rad/s)，A 错；根据题中条件S 1接1，S 2闭合 L 2正常发光，可以推出能使灯L 2正常发光的额定电压为4 V ，如果S 1接1， 断开S 2，则每个灯泡两端电压为2 V ，B 错；理想变压器输入功率由输出功 率决定，而输出功率P 出＝U 2R 0，在输出电压不变的情况下，负载电阻R 0增大，输出功率减小，C 对；当S 1接2时,U ＝4 V ，R ＝20 Ω，代入P 出＝U 2R得0.8 W ，D 对．答案 CD7．(2014·广东深圳一模)(多选)如图所示，电源输入电压不变，要使电路中电流表 示数变大，可采用的方法有( )A．将R上的滑片向上移动B．将R上的滑片向下移动C．将开关S掷向1D．将开关S掷向2解析输入的电压和匝数比不变，输出的电压也不变，当向上移动滑片时，电路的电阻变小，所以电流要增加，A正确；输入的电压和匝数比不变，输出的电压也不变,当向下移动滑片时，电路的电阻变大，所以电流要变小，B 错误；将开关S掷向1，原线圈的匝数变大，由电压与匝数成正比可得，副线圈的输出电压要减小，电路的电阻不变，所以电流要减小，C错误；将开关S掷向2时，原线圈的匝数减少，由电压与匝数成正比可得，副线圈的输出电压要变大，电路的电阻不变，所以电流要增大，D正确．答案AD8．(2014·山东烟台一模)甲图是一小型交流发电机供电原理图,两磁极N、S间的磁场可视为水平方向匀强磁场，理想变压器原、副线圈分别与发电机和灯泡连接,灯泡标有“220 V 60 W”字样且正常发光．从某时刻开始计时，发电机输出端的电流随时间变化图象如图乙所示，则以下说法正确的是( )A．t＝0.02 s时发电机内线圈ABCD平面与磁场方向平行B．电路中的电流方向每秒改变100次C．变压器原、副线圈匝数之比为15∶11D．交流发电机输出电流的函数表达式i＝0.2sin(50πt)A解析0.02 s时线圈中的感应电流为零,感应电动势最小，穿过线圈的磁通量变化率为零，磁通量最大，所以线圈平面与磁场方向垂直，A错误；由图乙可知T＝0.04 s，在一个周期之内电流方向变化两次，即在1 s内电流方向改变50次，B错误；灯泡标有“220V ，60 W ”字样且正常发光，所以副线圈 电流I 2＝P U ＝311A ，由题图乙可知电流最大值I m ＝0.2 A ，所以原线圈电流有 效值I 1＝0.22 A,根据理想变压器的特点即电流与匝数成反比得变压器原、副 线圈匝数之比为n 1n 2＝I 2I 1＝15211，故C 错误；由图乙可知T ＝0.04 s ，ω＝2πT＝2π0.04＝50π rad/s,电流最大值I m ＝0.2 A ，所以交流发电机输出电流的函数表 达式i ＝0.2sin(50πt )A ，故D 正确．答案 D9．(2013·宁夏银川一模,16)如图所示，理想变压器与电阻R 、交流电压表V 、交 流电流表A 按图甲所示方式连接，已知变压器的原、副线圈的匝数比为n 1∶n 2＝10∶1,电阻R＝10 Ω.图乙是R 两端电压u 随时间变化的图象，U m ＝10 2 V ．则下列说法中正确的是( )A ．交变电流的频率是50 2 HzB ．电流表A 的读数为210A C ．电压表V 的读数为10 2 V D ．变压器的输入功率为10 W解析 由题意可知交流电的频率f ＝1T ＝12×10－2 Hz ＝50 Hz,所以A 错；依据I 1I 2＝n 2n 1，I 2＝U m2R可知，电流表A 的读数I 1＝110 A,所以B 错；电压表V 测R 两端电压，则其读数为U 2＝10 V,所以C 错；变压器的输出功率决定输入功率，则P 出＝（U m /2）2R＝10 W ，所以P 入＝10 W ，D 正确．答案 D考向一 理想变压器的动态分析问题1．(交流电、变压器、热敏电阻)如图甲所示的电路中，S 为单刀双掷开关，电表 为理想电表，R t 为热敏电阻(阻值随温度的升高而减小),理想变压器原线圈接 图乙所示的正弦交流电．则( )A ．变压器原线圈中交流电压u 的表达式u ＝1102sin(100πt )VB ．S 接在a 端，R t 温度升高时，变压器的输入功率变小C ．S 接在a 端，R t 温度升高时，电压表和电流表的示数均变大D ．S 由a 切换到b ，R t 消耗的功率变大解析 由题图乙可知，电压的最大值为110 2 V ，周期为0.02 s ，所以ω＝ 100π(rad/s)，A 项正确；副线圈的输出电压由变压器的变压比和输入电压决 定，故电压表的示数不变，C 项错；温度升高时，R t 的阻值减小，由P ＝U 2R可 知，变压器的输出功率增大,故其输入功率也随之增大，B 项错；S 由a 切换 到b ，副线圈匝数减少,故输出电压减小，R t电阻不变，由P ＝U 2R知，R t 消耗 的功率减小，D 项错．答案 A2．(变压器、有效值)如图所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为2∶1,原线 圈接在u ＝2202sin(100πt )V 的交流电源上,副线圈两端接有R ＝55 Ω的负 载电阻、熔断电流为1 A 的保险丝和一个灯泡D ，电流表为理想电表．下列 说法正确的是( )A ．S 断开时，原线圈中电流表的读数为 2 AB ．S 断开时，在线圈的输入功率为220 2 WC ．副线圈中输出交流电的周期为50 sD ．S 闭合时，灯泡D 正常发光，原线圈中电流表读数不会超过1.5 A解析 由电压的瞬时值表达式可知其有效值为220 V,根据理想变压器的规律可知,副线圈输出电压的有效值为110 V,由欧姆定律可知通过电阻的电流 I 2＝U 2R＝2 A,由理想变压器的规律可知，原线圈的输入电流为1 A ，故电流表 示数为1 A ，A 项错；原线圈的输入功率P 1＝U 1I 1＝220 W ，B 项错；变压器 不改变交流电的周期,由瞬时值表达式可知，交流电的周期为0.02 s ，C 项错； 通过灯泡的电流的有效值最大为1 A ，故通过副线圈的最大电流为3 A ，由理 想变压器的规律可知，原线圈输入电流的有效值最大为1.5 A ，故D 项正确．答案 D考向二 考查交变电流的有效值问题3．(自耦变压器、动态分析)如图所示是一种理想自耦变压器示意图,线圈绕在一 个圆环形的铁芯上，P 是可移动的滑动触头，A 、B 间接交流电压U ，输出端 连接了两个相同的灯泡L 1和L 2，Q 为滑动变阻器的滑动触头.当开关S 闭合， P 处于如图所在的位置时，两灯均能发光．下列说法正确的是( )A ．将P 沿逆时针方向移动，两灯均变暗B ．P 不动，将Q 向左移动，两灯均变亮C ．P 不动，将Q 向右移动，输入功率变大D ．断开开关S ，L 1将变暗解析 当P 沿逆时针方向移动时，副线圈的匝数n 2增大,由U 1U 2＝n 1n 2知，U 2增大，L 1、L 2两灯均变亮，A 错；当P 不动时U 2不变，Q 向左移动，R 减小， L 1、L 2两端的电压增大，两灯泡变亮，B 对；当P 不动，Q 向右移动时，R 增大，变压器的输出功率P 2＝U 22R 总，R总增大，P 2减小，而P 1＝P 2，故P 1减小， C 错；断开开关S ，负载电阻增大，L 1的电压增大，L 1将变亮，D 错．答案 B4．(有效值、电功率)(多选)如图所示,先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电．第 一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化，如图甲所示；第二次灯泡两端的电压变化规律如图乙所示．若图甲、乙中的U 0、T 所表示的电压、周期值 是相等的，则以下说法正确的是( )A ．第一次灯泡两端的电压有效值是22U 0 B ．第二次灯泡两端的电压有效值是32U 0C ．第一次和第二次灯泡的电功率之比是2∶9D ．第一次和第二次灯泡的电功率之比是1∶5解析 第一次所加正弦交流电压的有效值为U 1＝22U 0,A 项正确；设第二次 所加交流电压的有效值为U 2，则根据有效值的含义有U 22R T ＝（2U 0）2R ·T 2＋ U 20R ·T 2，解得U 2＝102U 0,B 项错；根据电功率的定义式P ＝U 2R可知，P 1∶P 2 ＝1∶5，C 项错、D 项正确．答案 AD。
高中物理-14 变压器中动态变化--含二极管、电容器和电动机电路—高中物理三轮复习重点题型考前突破
含二极管的变压器问题在理想变压器问题中，偶尔在副线圈的电路中存在二极管，该类问题在高考中也时有出现，应加以重视．(1)二极管具有单向导电性：正向导通，反向截止．(2)先假设二极管不存在，分析副线圈的电流，再利用二极管的单向导电性对副线圈的电流进行修正．(3)结合能量守恒定律进行分析．1.(2019·西安八校联考)如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比n 1∶n 2＝22∶5，电阻R 1＝R 2＝25 Ω，D 为理想二极管，原线圈接u ＝2202sin (100πt ) V 的交流电，则( )A ．交流电的频率为100 HzB ．通过R 2的电流为1 AC ．通过R 2的电流为 2 AD ．变压器的输入功率为200 W 答案：C 解析 由原线圈交流电瞬时值表达式可知，交变电流的频率f ＝1T ＝ω2π＝50 Hz ，A 项错；由理想变压器变压规律U 1U 2＝n 1n 2可知，输出电压U 2＝50 V ，由理想二极管单向导电性可知，交变电流每个周期只有一半时间有电流通过R 2，由交变电流的热效应可知，U 22R ·T 2＝U 2R·T ⇒U ＝22U 2＝25 2 V ，由欧姆定律可知，通过R 2的电流为 2 A ，B 项错，C 项正确；电阻R 2的功率P 2＝UI ＝50 W ，而电阻R 1的电功率P 1＝U 22R 1＝100 W ，由理想变压器输入功率等于输出功率可知，变压器的输入功率为P ＝P 1＋P 2＝150 W ，D 项错．2.(2019·河南六市一联)如图甲所示，理想变压器原、副线圈匝数比为5∶1，原线圈接入如图乙所示的正弦交流电，副线圈与二极管(正向电阻为零，相当于导线；反向电阻为无穷大，相当于断路)、定值电阻R 0、热敏电阻R t (阻值随温度的升高而减小)及报警器P (电流增加到一定值时报警器P 将发出警报声)组成闭合电路，电压表、电流表均为理想电表.则以下判断正确的是( )A.变压器线圈输出交流电的频率为25 HzB.电压表的示数为22 2 VC.R t 处温度减小到一定值时，报警器P 将发出警报声D.报警器报警时，变压器的输入功率比报警前小答案：B 解析 由题图乙可知f ＝1T＝50 Hz ，而理想变压器不改变交流电的频率，A 项错误.由题图乙可知原线圈输入电压的有效值U 1＝220 V ，则副线圈两端电压有效值U 2＝n 2n 1U 1＝44 V ，设电压表示数为U ，由于二极管作用，副线圈回路在一个周期内只有半个周期的时间有电流，则由有效值定义有U 22R 总·T 2＝U 2R 总·T ，解得U ＝U 22＝22 2 V ，B 项正确.由题给条件可知，R t 处温度升高到一定值时，报警器会发出警报声，C 项错误.因报警器报警时回路中电流比报警前大，则报警时副线圈回路的总功率比报警前大，而输入功率与输出功率相等，D 项错误.3．(多选)图甲为某恒温装置的电路原理图，理想变压器原、副线圈匝数比为5∶1，原线圈接正弦式电流，R 0为定值电阻，R 为半导体热敏电阻(阻值随温度的升高而减小)，D 为理想二极管，R 1为电阻恒定的电热丝，AB 间电压变化情况如图乙所示。
2016届高考物理第一轮复习总结(15-10) 第十章 交变电流传感器
7.(多选)(2014 全国卷Ⅱ)如图， 一 理想变压器原、副线圈的匝数分别 为 n1、 n2.原线圈通过一理想电流表 接正弦交流电源， 一个二极管和 阻值为 R 的负载电阻串联后接到副线圈的两端.假设 该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大.用交流 电压表测得 a、 b 端和 c、 d 端的电压分别为 Uab 和 Ucd， 则( ) A.Uab∶Ucd＝n1∶n2 B.增大负载电阻的阻值 R，电流表的读数变小 C.负载电阻的阻值越小，cd 间的电压 Ucd 越大 D.将二极管短路，电流表的读数加倍
【答案】D
4.(多选)(2014 广东)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
8.(2014 福建)下图为模拟远距离输电实验电路图， 两理想变压器的匝数 n1＝n4＜n2＝n3，四根模拟输电 线的电阻 R1、R2、R3、R4 的阻值均为 R，A1、A2 为相 同的理想交流电流表，L1、L2 为相同的小灯泡，灯丝 电阻 RL＞2R，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( )
(2)交变电流的“四值”：交变电流的有效值是根 据电流的热效应来规定的——等效思想，除正弦交变 1 电流的有效值为最大值的 倍外，其他交变电流的有 2 效值只能根据热效应求解.“四值”用法要区分：瞬时 值——某时刻值；最大值——极值、临界问题；有效 值——电热、电功等问题；平均值——平均电流、感 应电荷量等问题. 3.理想变压器：变压器的基本原理仍是电磁感应 现象.要深刻理解理想变压器中的三个基本关系，并能 在涉及变压器电路的有关问题中灵活应用；而对动态 分析问题更要抓住原线圈参量(U1、I1、P1)与副线圈参 量(U2、I2、P2)之间的约束关系，以别于一般电路的动 态分析.
2016届高三物理二轮复习 第一部分 专题四 电路与电磁感应 第一讲 直流与交流电路课件
②任一电阻 R 阻值增大，必将引起与之并联 的支路中电流 I 并的增大和与之串联的各电路电压 U 串的减小。
[保分提速练]
1. (2015·扬州期末)已知磁敏电阻在无磁场时电阻很小，有
磁场时电阻变大，并且磁场越强阻值越大。为探测磁场
的有无，利用磁敏电阻作为传感器设计了如图 4-1-3 所
示电路。电源的电动势 E 和内阻 r 不变，在无磁场时调
解析：据题理想电压表内阻无穷大，相当于断路。理想电 流表内阻为零，相当短路，所以 R 与变阻器串联，电压表 V1、V2 分别测量 R、路端电压。当滑动变阻器滑片向左滑 动时，接入电路的电阻减小，电路中电流增大，则电流表 A 的示数增大，故 A 正确；电路中电流增大，电源的内电 压增大，则路端电压减小，所以 V2 的示数减小，故 B 错误； 电路中电流增大，根据欧姆定律知，电压表 V1 的示数增大， 故 C 正确；根据闭合电路欧姆定律，ΔU1＝ΔIR，ΔU2＝ΔIr， 由于 R＞r，则 ΔU1 大于 ΔU2，故 D 正确。 答案：ACD
[保分提速练]
1. (多选)(2014·惠州模拟)边长为 L 的正方形线框在匀强磁
场 B 中以角速度 ω 匀速转动，产生的感应电流的最大
值为 Im，设灯泡的电阻为 R，其他电阻不计。从如图
4-1-1 位置开始计时，则
()
图 4-1-1
A．Im＝BLR2ω B．电路中交流电的表达式为 i＝Im sin ωt C．电流表的读数为I2m D．电阻 R 上产生的电功率为I2m2R
(2)直观判断法：利用下面两个结论直观地得到结论 ①任一电阻 R 阻值增大，必引起该电阻中电流 I 的减 小和该电阻两端电压 U 的增大。如诊断卷第 5 题 如图所示，在滑动变阻器的滑片向左滑动的过程中， 理想电压表、电流表的示数将发生变化，电压表 V1、V2 示 数变化量的绝对值分别为 ΔU1、ΔU2，已知电阻 R 大于电源 内阻 r，则( ) A．电流表 A 的示数增大 B．电压表 V2 的示数增大 C．电压表 V1 的示数增大 D．ΔU1 大于 ΔU2
高中物理 变压器专项练习题及答案
高中物理 变压器专项练习题及答案一、单选题1．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为1：2，正弦交流电源电压的有效值为U =15V 保持不变，电阻R 1=15Ω，R 2=20Ω，滑动变阻器R 3最大阻值为40Ω。
开始时，滑片P 处于滑动变阻器正中间位置，则下列说法错误的是（ ）A ．通过R 1的电流为1AB ．电压表读数为12VC ．若向下移动P ，电压表读数将变大D ．若向上移动P ，变压器的输出功率将变小2．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，12:1:2n n =，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4PB ．电压表V 的读数变为2UC ．电流表A 的读数变为0.5ID ．通过R 的交变电流频率变为原来的4倍3．如图所示，匝数为50匝的矩形闭合导线框ABCD 处于磁感应强度大小为210B =T 的水平匀强磁场中，线框面积S =0.4m 2，线框电阻为10Ω。
线框绕垂直于磁场的轴OO '以角速度100rad/s ω=匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈接入如图所示电路，当开关S断开时电压表读数为20V ，每个电阻R =0.2Ω，C 是电容器，其击穿电压为102V ，下列说法正确的是（ ）A ．如图所示时刻，线框ABCD 处于中性面，穿过线框的磁通量变化率最大B ．原线圈两端电压的有效值为200VC ．变压器原、副线圈匝数比为5：1D ．闭合开关，电容器恰好被击穿4．如图所示，理想变压器的原、副线圈分别接理想电流表A 、理想电压表V ，原线圈接输出电压恒定的交流电源，副线圈上通过输电线接有一个灯泡L ，一个电吹风M （内阻与灯泡L 相同），输电线的等效电阻为R ，副线圈匝数可以通过调节滑片P 改变。
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专练15 直流电路和交流电 变压器 题型29 直流电路和交流电 1．如图1所示的电路中，R1是定值电阻，R2是光敏电阻，电源的内阻不能忽略．闭合开关S，当光敏电阻上的光照强度增大时，下列说法中正确的是( )
图1 A．通过R2的电流减小 B．电源的路端电压减小 C．电容器C所带的电荷量增加 D．电源的效率增大 答案 B 解析 当光敏电阻上的光照强度增大时，光敏电阻的阻值会减小，电路的总电阻减小，电路中的总电流增大，流过R2的电流增大，故A错误；电路中的总电流增大，路端电压减小，故B正确；路端电压就减小，电容器两端的电压减小，电容器所带的电荷量减小，故C错误；电源效率：η＝P总－P内P总＝I2R总－I2rI2R总＝R总－rR总＝1－rR总，总电路的电阻减小，所以电源的效
率就减小，故D错误． 2．如图2所示，图中的三个电表均为理想电表，当滑动变阻器滑片P向左端缓慢移动时，下面说法中正确的是( )
图2 A．电压表的读数减小，电流表的读数增大 B．电压表的读数增大，电压表的读数增大 C．电阻RP消耗的功率增大，电容器C所带电荷量增加 D．电压表的读数减小，电流表的读数减小 答案 D 解析 P向左端缓慢移动，RP增大，R总＝r＋R1＋R2＋RP增大，电流表读数I＝ER总减小，
测量R2两端的电压U2＝IR2减小，故D正确.测量R2和RP的总电压，或电源和R1的外电压，即U1＝I(R2＋RP)＝E－I(r＋R1)故增大，A、B错误．电阻RP消耗的功率P＝I2RP，不能确定，但电容器C所带电荷量Q＝CU1增大，故C错误． 3．(多选)如图3所示的电路中，电源电动势为E，内电阻为r，平行板电容器C的两金属板水平放置，R1和R2为定值电阻，P为滑动变阻器R的滑动触头，G为灵敏电流计，A为理想电流表．开关S闭合后，C的两板间恰好有一质量为m、电荷量为q的油滴处于静止状态，则以下说法正确的是( )
图3 A．在P向上移动的过程中，A表的示数变大，油滴仍然静止，G中有由a至b的电流 B．在P向上移动的过程中，A表的示数变小，油滴向上加速运动，G中有由b至a的电流 C．在P向下移动的过程中，A表的示数变大，油滴向下加速运动，G中有由a至b的电流 D．在P向下移动的过程中，A表的示数变小，油滴向上加速运动，G中有由b至a的电流 答案 BC 解析 油滴原来处于平衡状态，重力和静电力平衡；电容器与滑动变电阻R、电阻R2并联后与R1串联，滑片P向上移动，电阻R变大，电路总电阻变大，电流变小，电容器两端电压为：U＝E－I(r＋R1)，故电容器两端电压变大，带电荷量变大，电场力变大，粒子向上加速，电容器充电，故电流从b到a，故A错误，B正确；在将滑动变阻器滑片P向下移动的过程，电阻R变小，电路总电阻变小，电流变大，电容器两端电压为：U＝E－I(r＋R1)，故电容器两端电压变小，带电荷量变小，电场力变小，粒子向下加速，电容器放电，故电流从a到b，故C正确，D错误． 4．(多选)如图4所示的电路中，E为电源，R0为定值电阻，R1为光敏电阻(其电阻随光照强度增大而减小)，R2、R3为滑动变阻器，C为平行板电容器．当开关S闭合时，电容器两极板间有一带电微粒恰好处于静止状态．下列说法正确的是( ) 图4 A．只逐渐增大照在R1上的光照强度，电阻R0消耗的电功率变大，带电微粒向上运动 B．只将R3的滑动端P3向上端移动时，电源消耗的功率变大，带电微粒向上运动 C．只将R2的滑动端P2向下端移动时，带电微粒向下运动 D．断开开关S，带电微粒将向下运动 答案 AD 解析 只逐渐增大R1的光照强度，R1的阻值减小，外电路总电阻减小，总电流增大，电阻R0消耗的电功率变大，滑动变阻器的电压变大，电容器两端的电压增大，两板间的场强增大，故微粒向上运动，故A正确；R3与电容器串联，只将R3的滑动端P3向上端移动时，电路稳定时相当于导线，故改变R3的滑片的位置不会影响电路中电流及电压，故带电微粒静止不动，故B错误；只调节电阻R2的滑动端P2向下端移动时，电容器并联部分的电阻变大，所以电容器两端的电压变大，两板间的场强增大，故带电微粒向上运动，故C错误；若断开开关S，电容器处于放电状态，电荷量变小，板间场强减小，带电微粒所受的电场力减小，将向下运动，故D正确． 5．(多选)如图5所示，图甲中M为一电动机，当滑动变阻器R的滑片从一端滑到另一端的过程中，两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙所示．已知电流表读数在0.2A以下时，电动机没有发生转动．不考虑电表对电路的影响，以下判断错误的是( )
图5 A．电路中电源电动势为3.6V B．变阻器滑片向右滑动时，V2读数逐渐减小 C．此电路中，电动机的最大输出功率减小 D．变阻器的最大阻值为30Ω 答案 BC 解析 由电路图甲知，电压表V2测量路端电压，电流增大时，内电压增大，路端电压减小，所以最上面的图线表示V2的电压与电流的关系．此图线的斜率大小等于电源的内阻，为r＝3.4－30.2Ω＝2Ω.当电流I＝0.1A时，U＝3.4V，则电源的电动势E＝U＋Ir＝3.4＋0.1×2V＝
3.6V，故A正确；变阻器滑片向右滑动时，R阻值变大，总电流减小，内电压减小，路端电压即为V2读数逐渐增大，故B错误；由图可知，电动机的电阻rM＝0.8－0.40.1Ω＝4Ω.当I
＝0.3A时，U1＝3V，电动机输出功率最大，最大为P＝U1I－I2rM＝3V×0.3A－(0.3A)2×4Ω＝0.54W，此电路中，变阻器滑片向右滑动时，R阻值变大，总电流减小，电动机的最大输出功率减小；变阻器滑片向左滑动时，R阻值变小，总电流增大，电动机的最大输出功率增大，故C错误；当I＝0.1A时，电路中电流最小，变阻器的电阻为最大值，所以R＝EI－r
－rM＝(3.60.1－2－4) Ω＝30Ω，故D正确．本题选错误的，答案BC. 6．一质量为m、电阻为r的金属杆ab，以一定的初速度v0从一光滑平行金属导轨底端向上滑行，导轨平面与水平面成30°角，两导轨上端用一电阻R相连，如图1所示，磁场垂直斜面向上，导轨的电阻不计，金属杆始终与导轨接触良好，金属杆向上滑行到某一高度之后又返回到底端时的速度大小为v，则金属杆在滑行过程中( )
图6 A．线圈平面与磁场垂直时，交流电流表A的示数最小 B．线圈平面与磁场平行时，流经定值电阻R的电流最大 C．线圈平面与磁场垂直时，通过线圈的磁通量变化率最大 D．线圈平面与磁场平行时，通过线圈的磁通量最大 答案 B 7．图7甲是小型交流发电机的示意图，在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁场方向垂直的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图乙所示．发电机线圈内阻为10Ω，外接一只电阻为90Ω的灯泡，不计电路的其他电阻，则( ) 图7 A．t＝0时刻线圈平面与中性面垂直 B．每秒钟内电流方向改变100次 C．灯泡两端的电压为22V D．0～0.01s时间内通过灯泡的电荷量为0 答案 B 解析 由题图乙可知t＝0时感应电动势为零，处于中性面上，故A错误；由题图乙可知周期T＝0.02s，线圈每转一周，电流方向改变两次，每秒电流方向改变100次，故B正确；由题图乙可知交流电电动势的最大值是Em＝31.1V，有效值为：E＝Em2≈22V，根据闭合电
路的分压特点得电压表的示数为：U＝RR＋rE＝9090＋10×22V＝19.8V，故C错误；根据q＝nΔΦR＋r得：0～0.01s时间内通过灯泡的电荷量为q＝2BSR＋r①
Em＝BSω＝BS2πT＝100πBS② 代入数据①②联立得：q≈0.00198C，故D错误． 8．(多选)图8甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为交流电流表．线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示，以下判断正确的是( )
图8 A．线圈转动的角速度为50πrad/s B．电流表的示数为102A C．0.01s时线圈平面与磁场方向平行 D．0.02s时电阻R中电流的方向自左向右 答案 CD 解析 周期T＝0.02s，角速度ω＝2πT＝100πrad/s，故A错误；由题图乙可知交流电电流的
最大值是Im＝102A，由于电流表的示数为有效值，故示数I＝1022A＝10A，故B错误；0.01s时线圈中的感应电流达到最大，感应电动势最大，则穿过线圈的磁通量变化最快，磁通量为0，故线圈平面与磁场方向平行，故C正确；由楞次定律可判断出0.02s时流过电阻的电流方向自左向右，故D正确．
题型30 变压器和远距离输电问题
1．(多选)如图1所示为街头变压器通过降压给用户供电的示意图．变压器和用户之间两条输电线的总电阻用R0表示，用电器增加时相当于R的阻值减小(滑动片向下移).和是理想交流电压表，示数分别用U1和U2表示；和是理想交流电流表，示数分别用I1和I2
表示．忽略变压器上的能量损失，输入电压恒定．下列说法正确的是( )
图1 A．用电器数目增加时，用电器两端电压减小 B．用电器数目增加时，两电流表示数I1、I2不变 C．变压器的输入功率与用电器数目增减无关 D．滑片P向上滑动的过程中，输电线上的功率损耗减小 答案 AD 解析 当用电器数目增加时，相当于R的阻值减小，电路中的总的电阻减小，所以电流I2
要变大，即A2的示数变大，由于副线圈的电流变大，电阻R0消耗的电压变大，又因为V2
的示数不变，所以用电器两端电压减小，故A正确，B错误；由于变压器的输入的功率和
输出的功率相等，由于副线圈的电阻减小了，输出的功率变大了，所以原线圈的输入的功率也要变大，故C错误；滑片P向上滑动的过程中，相当于R的阻值增大，电流I2要变小，输电线上的功率损耗减小，故D正确． 2．如图2所示，理想变压器的原线圈接有交变电压U，副线圈接有光敏电阻R1(光敏电阻阻