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- 2021-05-24 发布
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专题十一 交变电流 传感器
高考物理
(江苏省专用)
一、单项选择题
1.(2016江苏单科,4,3分)一自耦变压器如图所示,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
(
)
A
组
自主命题
·
江苏卷题组
五年高考
A.
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
答案 C 由图可知变压器的原线圈匝数
n
1
大于副线圈匝数
n
2
,因
=
,则
U
2
<
U
1
;在将滑动触
头从
M
点顺时针转到
N
点的过程中,
n
2
减小,
U
2
降低,选项C正确,选项A、B、D错误。
考查点 本题考查变压器变压的规律和变压器动态变化的分析,情景简单,考查的是最基础的知
识,属于中等难度题。
友情提醒 自耦变压器的原理与我们熟悉的“回”字形铁芯的变压器的原理相同。
2.(2015江苏单科,1,3分)一电器中的变压器可视为理想变压器,它将220 V交变电流改变为110
V。已知变压器原线圈匝数为800,则副线圈匝数为
( )
A.200 B.400 C.1 600 D.3 200
答案 B 由理想变压器的变压比等于匝数比,即
=
,解得
n
2
=
n
1
=400,选项B正确。
考查点 本题考查考生对理想变压器电压与匝数关系的理解与应用,属于中等难度题。
易错警示 有少数考生把
=
的比例关系记反了,从而错选C,真是遗憾啊!
3.(2014江苏单科,3,3分)远距离输电的原理图如图所示,升压变压器原、副线圈的匝数分别为
n
1
、
n
2
,电压分别为
U
1
、
U
2
,电流分别为
I
1
、
I
2
,输电线上的电阻为
R
。变压器为理想变压器,则下列
关系式中正确的是
( )
A.
=
B.
I
2
=
C.
I
1
U
1
=
R
D.
I
1
U
1
=
I
2
U
2
答案 D 由理想变压器可知
=
,选项A错;
I
2
=
,而
U
2
=
U
R
+
U
3
,故
I
2
<
,B错;
P
入
=
P
出
,即
U
1
I
1
=
U
2
I
2
,而
U
2
≠
I
2
R
,C项错,D项正确。
考查点 本题考查考生对远距离输电、理想变压器的理解,以及对欧姆定律、电功率等知识的应用,属于中等难度题。
错解分析 易错选B和C,原因是没有真正理解远距离输电的过程、原理,而将升压变压器的副
线圈后面的电路当成了纯电阻电路。
4.(2017江苏单科,7,4分)某音响电路的简化电路图如图所示,输入信号既有高频成分,也有低频成
分,则
( )
A.电感线圈
L
1
的作用是通高频
B.电容器
C
2
的作用是通高频
C.扬声器甲用于输出高频成分
D.扬声器乙用于输出高频成分
二、多项选择题
答案 BD 电感线圈具有“阻高频通低频”的特性,电容器具有“通交流隔直流”“通高频
阻低频”的特性,当输入端既有高频成分,也有低频成分时,低频成分通过电感
L
1
,到达扬声器甲,
高频成分通过电容
C
2
,到达扬声器乙,选项B、D正确。
规律总结 分析电路,识记电感、电容的特性。
5.(2013江苏单科,8,4分)如图所示,理想变压器原线圈接有交流电源,当副线圈上的滑片
P
处于图
示位置时,灯泡L能发光。要使灯泡变亮,可以采取的方法有
( )
A.向下滑动
P
B.增大交流电源的电压
C.增大交流电源的频率
D.减小电容器
C
的电容
答案 BC 向下滑动
P
,变压器副线圈电压降低,灯泡变暗,A错误;增大交流电源电压,副线圈电
压升高,灯泡变亮,B正确;增大交流电源频率,电容器容抗减小,电流变大,灯泡变亮,C正确;减小电
容器的电容,容抗增大,电流减小,灯泡变暗,D错误。
考查点 本题考查变压器的原理、电容器对交变电流的影响、闭合电路欧姆定律等知识,属于
中等难度题。
易错警示 易漏选C,原因是不知道交变电流的频率越高,电容器对电流的阻碍作用越小。
考点一 交变电流的产生和描述
一、单项选择题
1.(2015四川理综,4,6分)小型手摇发电机线圈共
N
匝,每匝可简化为矩形线圈
abcd
,磁极间的磁场
视为匀强磁场,方向垂直于线圈中心轴
OO
',线圈绕
OO
'匀速转动,如图所示。矩形线圈
ab
边和
cd
边产生的感应电动势的最大值都为
e
0
,不计线圈电阻,则发电机输出电压
( )
A.峰值是
e
0
B.峰值是2
e
0
C.有效值是
Ne
0
D.有效值是
Ne
0
B
组
统一命题、省(区、市)卷题组
答案 D 发电机输出电压峰值是2
Ne
0
,A、B错误;有效值是
·2
Ne
0
=
Ne
0
,C错误,D正确。
2.(2013福建理综,15,6分)如图,实验室一台手摇交流发电机,内阻
r
=1.0 Ω,外接
R
=9.0 Ω的电阻。
闭合开关S,当发电机转子以某一转速匀速转动时,产生的电动势
e
=10
sin 10π
t
(V),则
( )
A.该交变电流的频率为10 Hz
B.该电动势的有效值为10
V
C.外接电阻
R
所消耗的电功率为10 W
D.电路中理想交流电流表
的示数为1.0 A
答案 D 由交变电流电动势的表达式
e
=10
sin 10π
t
(V)=
E
m
sin
ωt
可知,该交变电流的频率
为
f
=
=
Hz=5 Hz,A错误。该交变电流电动势的有效值
E
=
=
V=10 V,B错误。电流
的有效值
I
=
=
A=1.0 A,外接电阻
R
所消耗的电功率
P
R
=
I
2
R
=1.0
2
×
9.0 W=9 W,故C错
误,D正确。
评析 本题为交变电流的描述题,重点考查交变电流的表达式,易错点是电流表的示数是有效值。
3.(2017天津理综,6,6分)在匀强磁场中,一个100匝的闭合矩形金属线圈,绕与磁感线垂直的固定
轴匀速转动,穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。设线圈总电阻为2 Ω,则
(
)
A.
t
=0时,线圈平面平行于磁感线
B.
t
=1 s时,线圈中的电流改变方向
C.
t
=1.5 s时,线圈中的感应电动势最大
D.一个周期内,线圈产生的热量为8π
2
J
二、多项选择题
答案 AD 本题考查正弦交流电的产生、有效值,焦耳热。由
Φ
-
t
图可知,
t
=0时,
Φ
=0,则线圈平
面平行于磁感线,选项A正确;
t
=1 s时
Φ
=0,此时电动势最大,
t
=0.5 s和
t
=1.5 s时,
Φ
最大,此时电动势
为0,电流改变方向,选项B、C错误;交流电电动势的最大值
E
m
=
nBSω
=
n
Φ
m
=4π V,有效值
E
=
E
m
=2
π V,一个周期内线圈产生的热量
Q
=
·
T
=8π
2
J,D正确。
疑难突破 ①由
E
=
n
知
Φ
随时间按正弦规律变化,则
E
随时间按余弦规律变化。②电流改变
方向的时刻在
E
=0时刻,即
Φ
最大时刻。③计算电流产生的焦耳热应使用电动势的有效值。
4.(2016课标Ⅲ,21,6分)如图,
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)内;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
( )
A.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
T
C.在
t
=
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
答案 BC 本题中导线框的半径旋转切割磁感线时产生大小不变的感应电流,故A项错误;两
导线框产生的感应电流的周期与线框转动周期相同,B项正确;在
t
=
时,两导线框切割磁感线的
导线长度相同,且切割速度大小相等,故产生的感应电动势相等,均为
E
=
BR
2
ω
,C项正确;两导线
框中感应电流随时间变化的图像如图所示,故两导线框中感应电流的有效值不相等,D项错误。
疑难突破 设
M
导线框中的电流有效值为
I
M
,则
rT
=2
·
r
·
,得
I
M
=
;设
N
导线框中电
流有效值为
I
N
,则
rT
=2
·
r
·
,得
I
N
=
,故
I
M
=
I
N
。
5.(2014天津理综,7,6分)如图1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像如图2中曲线
a
、
b
所示,则
( )
A.两次
t
=0时刻线圈平面均与中性面重合
B.曲线
a
、
b
对应的线圈转速之比为2∶3
C.曲线
a
表示的交变电动势频率为25 Hz
D.曲线
b
表示的交变电动势有效值为10 V
答案 AC 由题图2知
t
=0时两次转动产生的瞬时电动势都等于零,故A正确。由图2知两次转
动所产生的交变电动势的周期之比
T
a
∶
T
b
=2∶3,再由周期与转速的关系
n
=
得
n
a
∶
n
b
=3∶2,故B
错误。因
T
a
=4
×
10
-2
s,故
f
a
=
=25 Hz,C正确。因
E
m
a
=15 V,而
E
m
=
NBSω
=
,故
E
m
b
=
E
m
a
=10
V,
E
b
=
=5
V,D错误。
评析 本题考查了交变电动势的产生及描述,涉及交变电动势的四值及其图像。条件设置较为
隐蔽,陷阱设置比较巧妙,对考生的分析能力要求较高,试题难度中等。
1.(2017北京理综,16,6分)如图所示,理想变压器的原线圈接在
u
=220
sin 100π
t
(V)的交流电源
上,副线圈接有
R
=55 Ω的负载电阻,原、副线圈匝数之比为2∶1,电流表、电压表均为理想电
表。下列说法正确的是
( )
A.原线圈的输入功率为220
W
B.电流表的读数为1 A
C.电压表的读数为110
V
D.副线圈输出交流电的周期为50 s
考点二 变压器 远距离输电
一、单项选择题
答案 B 本题考查交变电流、变压器。由题知,变压器的输入电压
U
1
=
V=220 V,所以
U
2
=
U
1
=110 V;副线圈电流
I
2
=
=2 A,原线圈电流
I
1
=
I
2
=1 A。本题中电压表、电流表的读数
为有效值,故B项正确,C项错误;原线圈输入功率
P
1
=
U
1
I
1
=220 W,A项错误;交流电的周期
T
=
=
s=0.02 s,D项错误。
易错点拨 交流电的最大值与有效值
1.在正弦交流电中,
U
=
。
2.在交流电路中,电表的读数为有效值。
2.(2016课标Ⅰ,16,6分)一含有理想变压器的电路如图所示,图中电阻
R
1
、
R
2
和
R
3
的阻值分别为3
Ω、1 Ω和4 Ω,
为理想交流电流表,
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4
I
。该变压器原、副线圈匝数比为
( )
A.2 B.3 C.4 D.5
答案 B 设原、副线圈匝数比为
n
,根据能量守恒,当S断开时,
UI
=
I
2
R
1
+(
nI
)
2
(
R
2
+
R
3
);当S闭合时,4
UI
=(4
I
)
2
R
1
+(4
nI
)
2
R
2
,联立解得
n
=3,所以B正确。
误区警示 变压器原线圈上串联电阻之后,属于非纯电阻电路,不能在含有线圈的电路中应用欧
姆定律。要计算原线圈上消耗的功率,只要计算出副线圈电阻上消耗的功率即可。
3.(2016四川理综,2,6分)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,其他条件不变,则
( )
A.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
答案 B 由
=
得
U
2
=
U
1
①
由
=
得
U
2
'=
U
1
②
由②/①得:
=
=
,因为
n
2
<
n
1
,所以
<1,即
U
2
'<
U
2
,故小灯泡变暗,B正确,A
错。由以上分析过程可以看出,C错。由
=
和
=
可见,D错。
疑难突破 ①审题要细心。原、副线圈减少相同匝数,不是减少相同的倍数。
②比较两个代数式的大小,有“做差”和“做商”两种思路,要视代数式的特征而定。
4.(2015福建理综,15,6分)图为远距离输电示意图,两变压器均为理想变压器,升压变压器
T
的原、
副线圈匝数分别为
n
1
、
n
2
,在
T
的原线圈两端接入一电压
u
=
U
m
sin
ωt
的交流电源,若输送电功率为
P
,输电线的总电阻为2
r
,不考虑其他因素的影响,则输电线上损失的电功率为
( )
A.(
)
B.(
)
C.4(
)
2
(
)
2
r
D.4(
)
2
(
)
2
r
答案 C
T
的输入电压
U
1
=
,则
P
=
U
1
I
1
,
I
1
=
=
,又因为
=
,所以
I
2
=
I
1
=
,则输
电线上损失的电功率
P
损
=
·2
r
=4(
)
2
(
)
2
r
,C项正确。
5.(2015课标Ⅰ,16,6分,★)一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3∶1,在原、副线圈的回路中
分别接有阻值相同的电阻,原线圈一侧接在电压为220 V的正弦交流电源上,如图所示。设副线
圈回路中电阻两端的电压为
U
,原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为
k
,则
( )
A.
U
=66 V,
k
=
B.
U
=22 V,
k
=
C.
U
=66 V,
k
=
D.
U
=22 V,
k
=
答案 A 设原线圈中电流为
I
,由
=
知副线圈中的电流
I
2
=3
I
,由题意知副线圈中电阻两端的
电压
U
=3
IR
,则原线圈回路中
R
两端的电压
U
'=
IR
=
,原线圈两端的电压
U
1
=3
U
,由闭合电路中电
压关系可知
U
1
+
U
'=220 V,即
+3
U
=220 V,
U
=66 V,原线圈回路中电阻消耗的功率
P
1
=
I
2
R
,副线圈
回路中电阻消耗的功率
P
2
=(3
I
)
2
R
,
=
k
=
=
,选项A正确。
评析 此题为常见题型,但原线圈回路加一电阻,使试题难度大为增加。
6.(2016课标Ⅲ,19,6分)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∶9
C.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∶9
二、多项选择题
答案 AD 由题意知
U
=10
U
灯
,
a
、
b
均正常发光,则变压器输入电压
U
1
=9
U
灯
,而输出电压
U
2
=
U
灯
,
所以原、副线圈匝数比
n
1
∶
n
2
=
U
1
∶
U
2
=9∶1;而
I
1
∶
I
2
=
n
2
∶
n
1
=1∶9,所以两灯功率之比
P
a
∶
P
b
=
U
灯
I
1
∶
U
灯
I
2
=1∶9,选项A、D正确。
审题指导 两灯均正常发光,
U
a
=
U
b
=
U
灯
,
U
=
U
a
+
U
1
=10
U
灯
,则
U
1
=9
U
灯
。
7.(2015天津理综,6,6分)如图所示,理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表,副线圈匝数可
以通过滑动触头
Q
来调节,在副线圈两端连接了定值电阻
R
0
和滑动变阻器
R
,
P
为滑动变阻器的滑
动触头。在原线圈上加一电压为
U
的正弦交流电,则
( )
A.保持
Q
的位置不动,将
P
向上滑动时,电流表读数变大
B.保持
Q
的位置不动,将
P
向上滑动时,电流表读数变小
C.保持
P
的位置不动,将
Q
向上滑动时,电流表读数变大
D.保持
P
的位置不动,将
Q
向上滑动时,电流表读数变小
答案 BC 保持
Q
位置不动,则副线圈两端电压
U
2
不变,
P
向上滑动,则
R
增大,副线圈电流
I
2
减小,
由
P
1
=
UI
1
=
U
2
I
2
,可知
I
1
减小,电流表读数减小,A错误,B正确。保持
P
位置不动,则
R
不变,
Q
向上滑动,
n
2
变大,根据
=
得,
U
2
=
U
,则
U
2
增大,由
I
2
=
,知
I
2
增大,由
UI
1
=
U
2
I
2
,
U
不变,知
I
1
增大,电流表
读数变大,所以C正确,D错误。故选B、C。
评析 本题考查变压器的工作原理,难度较小。
1.(2014福建理综,16,6分,★)图为模拟远距离输电实验电路图,两理想变压器的匝数
n
1
=
n
4
<
n
2
=
n
3
,
四根模拟输电线的电阻
R
1
、
R
2
、
R
3
、
R
4
的阻值均为
R
,A
1
、A
2
为相同的理想交流电流表,L
1
、L
2
为
相同的小灯泡,灯丝电阻
R
L
>2
R
,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
( )
A.A
1
、A
2
两表的示数相同
B.L
1
、L
2
两灯泡的亮度相同
一、单项选择题
C.
R
1
消耗的功率大于
R
3
消耗的功率
D.
R
2
两端的电压小于
R
4
两端的电压
C
组
教师专用题组
答案 D 解法一:由欧姆定律可知A
2
的读数
I
2
=
。
U
2
=
n
2
,
I
1
·2
R
=
U
2
-
U
3
,
=
,
U
4
=
I
4
·
R
L
,
=
,联立可得:
I
1
·2
R
=
U
1
-
·
I
1
R
L
由题意可知:
I
1
·2
R
=
U
1
-
·
I
1
R
L
I
1
=
U
1
I
1
=
=
令
=
k
,则有
I
1
=
由于
R
L
>2
R
,
k
>1,则2
R
+
R
L
<
+
kR
L
I
1
<
I
2
,因
P
R
1
=
R
,
P
R
3
=
·
R
故
P
R
1
<
P
R
3
,因
U
R
2
=
I
1
R
,
U
R
4
=
I
2
R
故
U
R
2
<
U
R
4
,选项A、C错误,选项D正确;
同理
I
4
=
I
1
=
I
1
=
>
=
I
2
,知
I
4
>
I
2
故L
1
灯亮度比L
2
灯亮度大,选项B错误。
解法二:由题意可知为模拟远距离输电,先采用升压变压器,将输入电压升高,这是为了减小输电
线路中的电流
I
1
,其目的是减小输电线路中的电能损失和电压降落,使用户得到更多的电能,因
此,L
1
的亮度大,选项A、B、C错误,选项D正确。
2.(2013天津理综,4,6分)普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流,通常要通过
电流互感器来连接,图中电流互感器
ab
一侧线圈的匝数较少,工作时电流为
I
ab
,
cd
一侧线圈的匝数
较多,工作时电流为
I
cd
,为了使电流表能正常工作,则
( )
A.
ab
接
MN
、
cd
接
PQ
,
I
ab
<
I
cd
B.
ab
接
MN
、
cd
接
PQ
,
I
ab
>
I
cd
C.
ab
接
PQ
、
cd
接
MN
,
I
ab
<
I
cd
D.
ab
接
PQ
、
cd
接
MN
,
I
ab
>
I
cd
答案 B 在测量高压线路上电流时,电流互感器的作用是减小测量支路的电流。根据变压器
原理,
=
,
I
大
n
小,故
ab
端应接
MN
,
cd
端应接
PQ
,
I
ab
>
I
cd
,选项B正确。
3.(2013四川理综,2,6分)用220 V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电,变压器输出电压
是110 V,通过负载的电流图像如图所示,则
( )
A.变压器输入功率约为3.9 W
B.输出电压的最大值是110 V
C.变压器原、副线圈匝数比是1∶2
D.负载电流的函数表达式
i
=0.05 sin (100π
t
+
) A
答案 A 由题图可知通过负载的电流最大值为
I
m
=0.05 A,周期
T
=0.02 s,故电流的函数表达式
i
=
I
m
sin
t
=0.05 sin 100π
t
(A),D错误;理想变压器匝数比等于电压比,即
n
1
∶
n
2
=
U
1
∶
U
2
=2∶1,C错
误;输出电压
U
2
=110 V,其最大值
U
2m
=
U
2
=110
V,B错误;理想变压器输入功率等于输出功
率,即输入功率
P
=
I
2
U
2
=
×
110 W
≈
3.9 W,A正确。
4.(2014广东理综,19,6分)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
U
1
不变,闭合电键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
二、多项选择题
答案 BD 对于理想变压器
U
2
=
U
1
,
U
1
不变则
U
2
不变,与调节
P
无关,故B正确。又
U
L
=
U
2
,所以
灯的亮度不变,A错。
P
向上滑动时
R
P
减小,则
R
总
减小,
P
出
=
增大,
P
入
=
P
出
=
U
1
I
1
,所以
I
1
增大,可知C
错误,D正确。
5.(2014山东理综,17,6分)如图,将额定电压为60 V的用电器,通过一理想变压器接在正弦交变电
源上。闭合开关S后,用电器正常工作,交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为2
20 V和2.2 A。以下判断正确的是
( )
A.变压器输入功率为484 W
B.通过原线圈的电流的有效值为0.6 A
C.通过副线圈的电流的最大值为2.2 A
D.变压器原、副线圈匝数比
n
1
∶
n
2
=11∶3
答案 BD 对于理想变压器,
P
入
=
P
出
,所以输入功率
P
入
=60
×
2.2 W=132 W,A错。
I
1
=
=
A=
0.6 A,B正确。通过副线圈的电流的最大值
I
2m
=
I
2
=2.2
A,C错误。变压器原、副线圈匝数
比
n
1
∶
n
2
=
U
1
∶
U
2
=11∶3,D正确。
一、单项选择题(每题3分,共6分)
1.(2017江苏四市一联,5)如图所示,接在家庭电路上的理想降压变压器给一个电阻
R
供电,如果将
原、副线圈增加相同匝数,其他条件不变,则
( )
A.电阻
R
的功率变大
B.电阻
R
的功率变小
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
三年模拟
A组 2015—2017年高考模拟·基础题组
(时间:15分钟 分值:30分)
答案 A 由
=
和
=
可知C错。由上述两式得
=
,因为
n
1
>
n
2
,所以
U
2
'>
U
2
,并由
P
=
可知,B错,A正确。由
=
和
=
可知D错。
2.(2016苏北三市三联,3)如图所示,理想变压器的原、副线圈匝数比为
n
1
∶
n
2
=1∶2,副线圈与阻
值
R
=10 Ω的电阻相连,原线圈两端所加的电压
u
=10
sin 100π
t
(V),下列说法正确的是
( )
A.交流电压表的示数为14.1 V
B.原线圈中的电流为4 A
C.电阻
R
消耗的电功率为400 W
D.副线圈中交流电的频率为100 Hz
答案 B 交流电压表的示数为有效值,应为10 V,故A错。由2π
f
=100π得
f
=50 Hz,故D错。由
=
得
U
2
=20 V,则
I
2
=
=2 A,
R
消耗的电功率
P
=
R
=40 W,故C错。由
=
得
I
1
=4 A,故B正确。
3.(2017江苏四市一模,7)如图甲所示,为一台小型交流发电机构造示意图,线圈逆时针转动,产生
的电动势随时间按余弦规律变化,其
e
-
t
图像如图乙所示。发电机线圈内阻为2 Ω,匝数为1 000,外
接灯泡的电阻为18 Ω,则
( )
A.在2.0
×
10
-2
s时刻,电流表的示数为0.3 A
B.发电机的输出功率为3.24 W
C.在1 s内,回路中电流方向改变25次
D.在4.0
×
10
-2
s时刻,穿过线圈的磁通量变化率为
Wb/s
二、多项选择题(每题8分,共24分)
答案 AD 由乙图得电动势
E
=6 V,则电流
I
=
=
A=0.3 A,故A项正确。由
P
=
I
2
R
=1.62
W可知B项错。每个周期内电流方向改变两次,故1 s内电流方向改变50次,C项错。由
e
=
n
可
知,
=
Wb/s=
Wb/s,故D正确。
4.(2017江苏徐州调研,8)如图所示是发电厂通过升压变压器进行高压输电,接近用户端时再通过
降压变压器降压给用户供电的示意图(图中变压器均可视为理想变压器,图中电表均为理想交
流电表)。设发电厂输出的电压一定,两条输电线总电阻用
R
0
表示,变阻器
R
相当于用户用电器的
总电阻。当用电器增加时,相当于
R
变小,则当用电进入高峰时
( )
A.电压表V
1
、V
2
的读数均不变,电流表A
2
的读数增大,电流表A
1
的读数减小
B.电压表V
3
、V
1
的读数均减小,电流表A
2
的读数增大,电流表A
3
的读数减小
C.电压表V
2
、V
3
的读数之差与电流表A
2
的读数的比值不变
D.发电厂的输出功率增大
答案 CD 因为发电厂输出电压和匝数比都不变,电压表V
1
、V
2
的读数均不变,用电高峰期,用
电器的总电阻减小,用户端电流增大,根据电流与匝数成反比知电流都增大,故A错误。发电厂输
出的电压一定,V
1
的读数不变,电流表A
2
的读数增大,输电线上的电压损失增大,故电压表V
3
的读
数减小,电流表A
3
的读数增大,故B错误。电压表V
2
、V
3
的读数之差与电流表A
2
的读数的比值不
变,等于输电线的电阻值,故C正确。变压器的输入功率等于输出功率,用户端的电功率增大,则
发电厂的输出功率增大,故D正确。
5.(2016苏北四市一模,6)如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为5∶1,V、
R
和
L
分别是电
压表、定值电阻和电感线圈,
D
1
、
D
2
均为灯泡。已知原线圈两端电压
u
按图乙所示正弦规律变
化,下列说法正确的是
( )
A.电压表示数为62.2 V
B.电压
u
的表达式为
u
=311 sin 100π
t
(V)
C.仅增大电压
u
的频率,电压表示数增大
D.仅增大电压
u
的频率,
D
1
亮度不变,
D
2
变暗
答案 BD 由乙图可知
U
1
=220 V,由
=
得
U
2
=44 V,则电压表示数为44 V,A错。B项显然正
确。仅增大电压
u
的频率,电压表的示数不变,
R
不受影响,故
D
1
亮度不变;电感线圈的感抗增大,故
D
2
变暗,所以C错,D正确。
一、单项选择题(共2分)
1.(2017安徽屯溪一中月考,7)有一理想变压器,副线圈所接电路如图所示,灯L
1
、L
2
为规格相同的
两只小灯泡。当S断开时,灯L
1
正常发光,S闭合后,下列说法正确的是
( )
A.电阻
R
消耗的电功率增大
B.灯L
1
、L
2
都能正常发光
C.原线圈的输入功率减小
D.原、副线圈的电流比减小
B
组 2015—2017年高考模拟·综合题组
(时间:15分钟 分值:30分)
答案 A 副线圈两端电压不变,S闭合后,总电阻减小,副线圈中电流增大,由
P
=
I
2
R
可知,
R
上消耗
的功率增大,故A项正确。S闭合后,L
1
、L
2
并联,电阻减小,两灯分压减小,低于额定电压,都不能正
常发光,故B项错误。副线圈中电流增大,由
P
=
UI
可知,功率变大,输入功率等于输出功率,故C项
错误。
=
,线圈匝数比不变,因此原、副线圈的电流比不变,故D项错误。
考查点 本题考查理想变压器的动态分析。为中等难度题。
温馨提示 原线圈两端的电压不变是分析本题的基本依据,当线圈匝数不变时,副线圈两端的电
压也不变。
2.(2017苏北三市三模,7)如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1,原线圈接入图乙
所示的正弦交变电流,电表均为理想电表。下列说法正确的有
( )
A.电压表的示数为110 V
B.交变电流的频率为50 Hz
C.滑动变阻器滑片向下滑动时,电压表示数变大
D.滑动变阻器滑片向上滑动时,电流表示数变小
二、多项选择题(每题7分,共28分)
答案 BD 由乙图可知,
T
=0.02 s,则
f
=50 Hz,故B正确;
U
1
=
V=220 V,由
=
可得
U
2
=110 V,
由甲图可知,电压表示数小于110 V,故A错。滑片下滑时,
R
减小,电流
I
2
增大,则
R
0
分压增大,电压
表示数变小,故C错。滑片上滑时,
I
2
减小,由
=
可知,
I
2
减小时,
I
1
也减小,故D正确。
考查点 本题考查交变电流的
u
-
t
图像、周期与频率、最大值与有效值及电路动态变化分析,对
考生的理解能力和分析推理能力均有较高要求,为中等难度题。
友情提醒 电压表示数不等于副线圈两端的电压。
3.(2017江苏三市二模,7)如图甲所示是家用台灯亮度调节原理图,理想自耦变压器的
a
、
b
间接入
如图乙所示正弦交流电压。交流电流表A为理想电表,灯泡额定电压为15 V、额定功率为30 W
(设灯泡的电阻值保持不变),当
P
在
c
处时灯泡正常发光。下列描述正确的有
( )
A.灯泡正常发光时变压器线圈的总匝数与
c
点下方的匝数之比为44∶3
B.当灯泡正常发光时电流表的读数为2 A
C.将调压端的滑动触头
P
向下移动时,变压器的输入功率变小
D.将调压端的滑动触头
P
向下移动时,变压器的输入电压变小
答案 AC 由乙图可知
U
1
=220 V,根据
=
=
=
,可见A正确。灯泡的额定电流
I
=
=
A=2 A,可见B错。
P
下移时,
n
2
减小,则
U
2
减小,灯泡消耗的功率变小,
U
1
始终等于220 V不变,故
D错,C正确。
考查点 本题考查变压器的原理和对交变电流
u
-
t
图像的理解,以及变压器动态变化中物理量大
小变化的分析。为中等难度题。
友情提醒 注意
u
-
t
图像的横坐标单位。
变压器的输入电压决定于电源的输出电压,与线圈的匝数无关。
4.(2016江苏扬州二模,7)如图甲所示电路中,电阻
R
的阻值为484 Ω,
C
为电容器,
L
为自感线圈,开关
S断开,现通以如图乙所示的电压
u
,下列说法正确的是
( )
A.
R
两端的电压等于110
V
B.电压表的示数为220 V
C.电阻
R
消耗的功率小于50 W
D.为保证闭合开关S后电容器不被击穿,该电容器的耐压值不得小于311 V
答案 CD 设电压的有效值为
U
,则
T
=
×
+0得
U
=110
V,由于线圈的感抗作用,
R
两端的电压小于110
V,故A、B均错。电阻
R
消耗的功率
P
<
=50 W,故C正确。闭合开关S
后,电容器的耐压值不得小于最大电压,故D正确。
考查点 本题考查了电压有效值的求解、自感线圈对交变电流的阻碍、电容器的工作条件等
知识,属于中等难度题。
知识链接 ①求有效值的方法:
T
=
Q
实际
。②感抗
X
L
=2π
fL
。③电容器的耐压值应大于或等于
电压的最大值。
5.(2016江苏南京、盐城二模,7)如图所示的火警报警装置,
R
1
为热敏电阻,若温度升高,则
R
1
的阻
值会急剧减小,从而引起电铃两端电压的增加,当电铃两端电压达到一定值时,电铃会响,下列说
法正确的是
( )
A.要使报警的临界温度升高,可以适当增大电源的电动势
B.要使报警的临界温度降低,可以适当增大电源的电动势
C.要使报警的临界温度升高,可以把
R
2
的滑片
P
适当向下移
D.要使报警的临界温度降低,可以把
R
2
的滑片
P
适当向下移
答案 BD 电铃两端电压
U
=
,
U
、
r
均为定值,
E
增大,
R
2
不变时,
R
1
增大,则临界温度降
低,A错,B对;当
E
不变时,由
U
=
可见,
R
2
增大时,
R
1
增大,则临界温度降低,故C错,D正确。
考查点 本题考查热敏电阻对电路的影响、闭合电路欧姆定律、动态电路的分析等考点,属于
中等难度题。
温馨提示 电铃对电路中的电压、电流没有影响。
1.(2017江苏四市二模,4)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
I
0
,则关于该钳形电流测量仪的说法正确的是
( )
A.该测量仪可测量稳恒直流电的电流
B.载流导线中电流大小
I
0
=
I
/
n
C.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
一、
单项
选择题
C
组 2015—2017年高考模拟·创新题组
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
答案 C 钳形电流测量仪实质是一个电流互感器,据电磁感应原理工作,所以被测载流导线中
电流应为变化的电流,A错。据
=
得
I
0
=
nI
,B错。若钳形部分铁芯没有完全闭合,铁芯中
会
偏小,所以感应电流
I
会偏小,测量出的电流将小于实际电流,C对。若将载流导线在铁芯上多绕
几匝,由
I
=
知,
n
0
>1,所以
I
将偏大,D错。
考查点 本题考查变压器的工作原理及原、副线圈中电流与匝数的关系。为中等难度题。
知识链接 变压器的铁芯,具有“束磁”的作用,理想情况下,原、副线圈中的磁通量相同。当
铁芯没有完全闭合,“漏磁”就不可忽略。
2.(2017江苏徐州模拟,8)某同学在实验室中研究远距离输电。由于输电线太长,他将每100米导
线卷成一卷,共卷成8卷来代替输电线路。第一次直接将输电线与学生电源及用电器相连,测得
输电线上损失的功率为
P
1
,第二次采用如图所示的电路输电,其中变压器
T
1
与电源相连,其原、副
线圈的匝数比为
n
1
∶
n
2
,变压器
T
2
与用电器相连,测得输电线上损失的功率为
P
2
,下列说法正确的
是
( )
A.第二次实验也可研究远距离直流输电
二、多项选择题
B.
T
1
是升压变压器,
T
2
是降压变压器
C.若输送功率一定,则
P
2
∶
P
1
=
∶
D.实验可以证明,增大输电电流能减小远距离输电的能量损失
答案 BC 变压器只能改变交变电流的电压,所以第二次实验只能研究远距离交流输电,故A错
误;远距离输电采用高压输电,到用户区采用降压变压器降压,所以
T
1
是升压变压器,
T
2
是降压变
压器,故B正确;第一次实验输电线上的电流
I
=
,输电线上损失的功率
P
1
=
I
2
R
=
R
,第二次实验,
升压变压器副线圈上的电压
U
2
=
U
1
,输电线上的电流
I
'=
,输电线上损失的功率
P
2
=
I
'
2
R
=
R
,
=
=
,故C正确;实验可以证明,减小输电电流能减小远距离输电的能量损失,故D错误。
考查点 本题考查变压器的构造和原理、远距离输电的分析研究等内容,为中等难度题。
温馨提示 研究远距离输电时,按发电厂输送的电功率不变进行分析。根据变压器的特点,电压比等于匝数比,电流比等于匝数反比,输入功率等于输出功率去分析。
3.(2017江苏连云港模拟,7)如图所示的电路中,理想变压器原线圈接图示正弦交变电压。闭合S
后,额定电压为20 V的用电器正常工作,理想交流电流表A的示数为0.1 A。已知图中元件
D
具有
正向电流导通、反向电流截止的作用,下列判断正确的是
( )
A.交变电流的频率为100 Hz
B.变压器原、副线圈匝数比为11
∶1
C.用电器额定功率为22 W
D.在用电器电阻不变的情况下断开开关S,用电器功率将变为原来的一半
答案 CD 交变电流的周期
T
=0.02 s,频率
f
=
=50 Hz,故A项错误。用电器能够正常工作,说明
副线圈两端电压为20 V,原线圈中电压有效值为220 V,故原、副线圈匝数比为11∶1,B项错误。
原线圈中电流为0.1 A,故副线圈中电流
I
2
=
I
1
=1.1 A,额定功率
P
=
UI
2
=22 W,故C项正确。在用电
器电阻不变的情况下断开开关S,由于元件
D
具有正向电流导通、反向电流截止的作用,在一个
周期内,用电器将有一半周期不工作,一半周期正常工作,故用电器功率将变为原来的一半,D项
正确。
考查点 本题考查交流电的周期与频率、变压器的原理及其应用、图像的理解等内容,为中等
难度题。
4.(2017江苏盐城期中,7)如图所示,理想变压器输入端接在电动势随时间变化、内阻为
r
的交流
电源上,输出端接理想电流表及阻值为
R
的负载,变压器原、副线圈匝数的比值为
∶
,如果
要求负载上消耗的电功率最大,则下列说法正确的是
( )
A.交流电源的效率为50%
B.电流表的读数为
C.负载上消耗的热功率为
D.该交流电源电动势的瞬时值表达式为
e
=
E
m
sin (100π
t
)V
答案 AB 把变压器和
R
看做一个整体,等效电阻为
R
',则当
R
'=
r
时,负载上消耗的电功率最大,总
功率为
P
总
=
,负载上消耗的热功率为
P
负载
=
,则交流电源的效率为50%,A正确,C错误。原线
圈中电流有效值为
I
1
=
,则:
I
2
=
I
1
=
I
1
=
,所以B选项是正确的。由图知周期为0.04
s,则
ω
=
=50π rad·s
-1
,瞬时值表达式为
e
=
E
m
sin (50π
t
)V,故D错误。
考查点 本题考查交流电图像的理解、变压器的原理及其应用、交流的有效值、效率、瞬时
值表达式等知识,涉及知识点较多,为中等难度题。
温馨提示 计算电功率、电热时,应用有效值计算。