【物理】2019届二轮交变电流与远距离输电学案（全国通用） 28页

第9讲　直流电路与交流电路 ‎1．(2018·全国卷Ⅲ·16)一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q方；若该电阻接到正弦交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q正．该电阻上电压的峰值均为u0，周期均为T，如图1所示．则Q方∶Q正等于(　　)‎ 图1‎ A．1∶ B.∶1 C．1∶2 D．2∶1‎ ‎【考点定位】 交流电的有效值 ‎【难度】 较易 答案　D 解析　由有效值概念知，一个周期内产生的热量Q方＝·＋·＝T，Q正＝T＝T＝·T，Q方∶Q正＝2∶1，故选D.‎ ‎2．(2016·全国卷Ⅱ·17)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2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(　　)‎ 图2‎ A. B. C. D. ‎【考点定位】 含容电路、动态分析 ‎【难度】 中等 答案　C 解析　S断开时等效电路图如图甲所示．‎ 甲 电容器两端电压为U1＝×R×＝E；‎ S闭合时等效电路图如图乙所示．‎ 乙 电容器两端电压为U2＝×R＝E，‎ 由Q＝CU得＝＝，故选项C正确．‎ ‎3．(2016·全国卷Ⅰ·16)一含有理想变压器的电路如图3所示，图中电阻R1、R2和R3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4I.该变压器原、副线圈匝数比为(　　)‎ 图3‎ A．2 B．3 C．4 D．5‎ ‎【考点定位】 变压器原理 ‎【点评】 原线圈有串联电路的变压器问题是高考全国卷常出题型，本题较复杂 ‎【难度】 较难 答案　B 解析　开关S断开时，电路如图甲所示，‎ ‎　‎ 原、副线圈的电流比＝，通过R2的电流I2＝，副线圈的输出电压U2＝I2(R2＋R3)＝(R2＋R3)，由＝可得原线圈两端的电压U1＝I2(R2＋R3)，则U＝U1＋IR1＝I2(R2＋R3)＋IR1；开关S闭合时，电路如图乙所示，‎ 原、副线圈的电流比＝，通过R2的电流I2′＝，副线圈的输出电压U2′＝I2′R2＝R2，由＝可得原线圈两端的电压U1′＝4I2R2，则U＝U1′＋4IR1＝4I2R2＋4IR1，联立解得＝3，选项B正确．‎ ‎4．(多选)(2016·全国卷Ⅲ·19)如图4，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(　　)‎ 图4‎ 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 ‎【考点定位】 变压器 ‎【难度】 中等 答案　AD 解析　设灯泡的额定电压为U0，两灯泡均能正常发光，所以原线圈两端电压为U1＝9U0，副线圈两端电压为U2＝U0，故＝，＝＝，A正确，B错误；根据公式＝可得，＝，由于小灯泡两端的电压相等，根据公式P＝UI可得，灯泡a和b的电功率之比为1∶9，C错误，D正确．‎ ‎5．(多选)(2014·新课标Ⅱ·21)如图5，一理想变压器原、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(　　)‎ 图5‎ 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 ‎【考点定位】 变压器、二极管、有效值计算 ‎【难度】 中等 答案　BD 解析　变压器的变压比＝，其中U1、U2是变压器原、副线圈两端的电压．U1＝Uab，由于二极管的单向导电特性，Ucd≠U2，选项A错误．增大负载电阻的阻值R，负载的电功率减小，由于P入＝P出，且P入＝I1Uab，所以原线圈上的电流I1减小，即电流表的读数变小，选项B正确．c、d端的电压由输入电压Uab决定，负载电阻R的阻值变小时，Ucd不变，选项C错误．根据变压器上的能量关 系有E输入＝E输出，在一个周期T的时间内，二极管未短路时有UabI1T＝·＋0(U为副线圈两端的电压)，二极管短路时有UabI2T＝T，由以上两式得I2＝2I1，选项D正确．‎ 直流电路的考查除2016年全国卷Ⅱ17题外，还没在选择题中单独考查过，一般以实验题为主，单独考查的角度应该是动态电路分析和含容电路分析，或与电磁感应相结合，但仍以实验为主.交变电流在高考中有轮考的特点，2014～2016年很热，考查重点是理想变压器及相关知识，难度适中.由于2017年动量、原子物理改为必考，故影响了交变电流在选择题中出现的频率，2017年全国卷三份卷中都没出现，2018年只有全国卷Ⅲ中出现.‎ 考点1　直流电路分析 ‎1．明确1个定律、2个关系 ‎(1)闭合电路欧姆定律：I＝.‎ ‎(2)路端电压与电流的关系：U＝E－Ir.‎ ‎(3)路端电压与负载的关系 U＝IR＝E＝E，路端电压随外电阻的增大而增大，随外电阻的减小而减小．‎ ‎2．直流电路动态分析的3种常用方法 方法1：程序法 R局R总I总＝U内＝I总rU外 ‎＝E－U内确定U支、I支 方法2：结论法——“串反并同”‎ ‎“串反”：指某一电阻增大(减小)时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小(增大)．‎ ‎“并同”：指某一电阻增大(减小)时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大(减小)．‎ 方法3：极限法 因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端，使电阻最大或电阻为零去讨论．‎ ‎　(多选)(2018·湖南省雅礼中学模拟二)在如图6甲所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，闭合开关S，在滑动变阻器的滑动触头P向上滑动的过程中，四个理想电表的示数都发生了变化．图乙中三条图线分别表示了三个电压表示数的变化情况．则下列说法正确的是(　　)‎ 图6‎ A．图线a表示的是电压表V1的示数的变化情况 B．图线c表示的是电压表V2的示数的变化情况 C．此过程中电压表V1示数的变化量ΔU1和电流表A示数的变化量ΔI的比值的绝对值变大 D．此过程中电压表V3示数的变化量ΔU3和电流表A示数的变化量ΔI的比值的绝对值不变 答案　BD 解析　在滑动变阻器的滑动触头P向上滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，总电流增大，可知路端电压减小，即知电压表V1的示数减小，电压表V2的示数增大，电压表V3的示数减小，则知图线a表示的是电压表V3的示数随电流表示数变化的情况，图线c表示的是电压表V2的示数随电流表示数变化的情况，故A错误，B正确．由闭合电路欧姆定律得：U1＝E－Ir，则＝r，保持不变，故C错误．由闭合电路欧姆定律得：U3＝E－I(r＋R1)，则＝R1＋r，故D正确．‎ ‎1．(多选)(2018·山东省淄博一中三模)电源的两个重要参数分别是电动势E和内电阻r.对一个电路有两种特殊情况：当外电路断开时，电源两端的电压等于电源电动势；当外电路短路时，短路电流等于电动势和内电阻的比值．现有一个电动势为E、内电阻为r的电源和一阻值为R的定值电阻，将它们串联或并联组成的系统视为一个新的等效电源，这两种连接方式构成的等效电源分别如图7中甲和乙虚线框所示．设新的等效电源的电动势为E′、内电阻为r′.试根据以上信息，判断下列说法中正确的是(　　)‎ 图7‎ A．甲图中的E′＝E，r′＝R＋r B．甲图中的E′＝E，r′＝R＋r C．乙图中的E′＝E，r′＝ D．乙图中的E′＝E，r′＝ 答案　BD 解析　电源的电动势等于外电路断路时的路端电压，则对题图甲可知E′＝E，r′＝r＋R，选项A错误，B正确；题图乙中，E′＝，r′＝，选项C错误，D正确．‎ ‎2．(2018·河北省石家庄二中期中)如图8所示，M、N是两块水平放置的平行金属板，R0为定值电阻，R1和R2为可变电阻，开关S闭合．质量为m的带正电的微粒从P点以水平速度v0射入金属板间，沿曲线打在N板上的O点．若经下列调整后，微粒仍从P点以水平速度v0射入，则关于微粒打在N板上的位置说法正确的是(　　)‎ 图8‎ A．保持开关S闭合，增大R1，微粒打在O点右侧 B．保持开关S闭合，增大R2，微粒打在O点左侧 C．断开开关S，M极板稍微上移，微粒打在O点右侧 D．断开开关S，N极板稍微下移，微粒打在O点右侧 答案　D 解析　微粒受到竖直向上的电场力，因其向下偏转，则还受到竖直向下的重力，根据牛顿第二定律得mg－q＝ma；增大R1，使得电路的总电阻增大，根据闭合电路的欧姆定律可知，干路电流减小，R0两端的电压减小，即电容器的板间电压减小；微粒在电场中做类平抛运动，微粒的加速度增大，微粒竖直方向的位移不变，所以微粒在电场中运动的时间减小，进而得到微粒的水平位移减小，所以微粒打在O点左侧，故A错误；‎ 增大R2，电容器的板间电压不变，微粒的加速度不变，微粒仍然打在O点，故B错误；‎ 断开开关S，电容器所带的电荷量不变，根据电容C＝＝得，E＝为一定值，无论M极板稍微上移或者下移，微粒的加速度不变，竖直方向的位移不变，微粒仍然打在O点，故C错误；‎ 断开开关S，电容器所带的电荷量不变，根据电容C＝＝得，E＝为一定值，当N板下移时，微粒竖直方向的位移变大，而加速度不变，则微粒在平行板间运动的时间变长，所以水平位移也增大，即微粒打在O点的右侧，故D正确．‎ 考点2　交变电流的产生及描述 ‎1．线圈通过中性面时的特点 ‎(1)穿过线圈的磁通量最大；‎ ‎(2)线圈中的感应电动势为零；‎ ‎(3)线圈每经过中性面一次，感应电流的方向改变一次．‎ ‎2．交变电流“四值”的应用 ‎(1)最大值：Em＝nBSω，分析电容器的耐压值；‎ ‎(2)瞬时值：E＝Emsin ωt(由中性面开始计时)，计算闪光电器的闪光时间、线圈某时刻的受力情况；‎ ‎(3)有效值：电表的读数及计算电热、电功、电功率及保险丝的熔断电流；‎ ‎(4)平均值：＝n，计算通过电路横截面的电荷量．‎ ‎　(多选)(2018·河北省衡水中学二调)如图9甲为小型旋转电枢式交流发电机，电阻为r＝ 2 Ω的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OO′匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与右侧电路连接，右侧电路中滑动变阻器R的最大阻值为R0＝ Ω，滑片P位于滑动变阻器中央，定值电阻R1＝R0、R2＝，其他电阻不计．从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，闭合开关S，线圈转动过程中理想交流电压表示数是10 V，图乙是通过矩形线圈的磁通量随时间t变化的图象，则下列说法正确的是(　　)‎ 图9‎ A．电阻R2上的热功率为 W B．0.02 s时滑动变阻器R两端的电压瞬时值为零 C．线圈产生的e随时间t变化的规律是e＝10cos 100πt(V)‎ D．线圈从开始转动到t＝ s的过程中，通过R1的电荷量为 C 答案　AD ‎3．(多选)(2018·山西省晋城市第一次模拟)如图10甲所示是一台发电机的模型，线框绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动．图乙是线框产生的电动势随时间变化的图象．已知线圈电阻为2.0 Ω，外接灯泡的电阻恒为8.0 Ω，灯泡正常发光．则(　　)‎ 图10‎ A．灯泡中的电流方向3秒钟改变100次 B．交流电压表V的示数为24 V C．灯泡消耗的电功率为45 W D．若从图甲所示的时刻开始计时，灯泡两端电压的瞬时值表达式可能为u＝24cost(V)‎ 答案　AD 解析　由题图乙可知，周期T＝0.06 s，每个周期电流方向改变2次，故电路中的电流方向3秒内改变100次，选项A正确；由题图乙可知，电动势最大值Emax＝30 V，则电动势有效值E＝＝15 V，故电路电流I＝＝1.5 A，故电压表V的示数U＝IR＝12 V，选项B错误；灯泡消耗的电功率P＝I2R＝36 W，选项C错误；灯泡两端电压的最大值Um＝U＝24 V，周期T＝0.06 s，角速度ω＝＝ rad/s，故灯泡两端电压的瞬时值表达式为u＝24cost(V)，选项D正确．‎ ‎4．(多选)(2017·山东省泰安市一模)如图11甲所示的电路中，电阻R1＝R2＝R，和R1并联的D是理想二极管(正向电阻可视为零，反向电阻为无穷大)，在A、B之间加一个如图乙所示的交变电压(电压为正值时， UAB>0)．由此可知(　　)‎ 图11‎ A．在A、B之间所加的交变电压的周期为2×10－2 s B．在A、B之间所加的交变电压的瞬时值表达式为u＝220sin 50πt (V)‎ C．加在R1上电压的有效值为55 V D．加在R2上电压的有效值为55 V 答案　ACD 考点3　变压器与远距离输电 ‎1．理想变压器的基本关系式 ‎(1)功率关系：P入＝P出．‎ ‎(2)电压关系：＝.‎ 若n1＞n2，为降压变压器；若n1＜n2，为升压变压器．‎ ‎(3)电流关系：只有一个副线圈时，＝；‎ 有多个副线圈时，U1I1＝U2I2＋U3I3＋……＋UnIn.‎ ‎2．原、副线圈中各物理量的因果关系 ‎(1)电压关系：输入电压U1决定输出电压U2.‎ ‎(2)电流关系：输出电流I2决定输入电流I1.‎ ‎(3)功率关系：P出决定P入．‎ ‎3．输电过程的电压关系 ‎4．输电过程的功率关系 注意：(1)变压器联系着两个电路：原线圈电路、副线圈电路．原线圈在原线圈电路中相当于一用电器，副线圈在副线圈电路中相当于电源．‎ ‎(2)远距离输电示意图中涉及三个电路，在中间的远距离输电线路中升压变压器的副线圈、导线、降压变压器的原线圈相当于闭合回路的电源、电阻、用电器．‎ ‎(3)各自电路中应用闭合电路欧姆定律分析问题．‎ ‎　(多选)(2018·广东省惠州市第三次调研)如图12所示，理想变压器初级线圈接一交变电流，交变电流的电压有效值恒定不变．副线圈接有光敏电阻R1(光敏电阻阻值随光照强度增大而减小)、R2和R3，则下列说法中正确的是(　　)‎ 图12‎ A．只将S1从2拨向1时，电流表示数变小 B．只将S2从4拨向3时，电流表示数变小 C．只将S3从闭合变为断开，电阻R2两端电压增大 D．仅增大光照强度，原线圈的输入功率增大 答案　BD 解析　只将S1从2拨向1时，原线圈匝数变小，根据变压比公式，输出电压变大，故输出电流变大，输出功率变大；输入功率等于输出功率，故输入功率变大，输入电流变大，A错误；只将S2从4拨向3时，副线圈匝数变小，根据变压比公式，输出电压变小，故输出电流变小，输出功率变小，输入功率等于输出功率，故输入功率变小，输入电流变小，B正确；只将S3从闭合变为断开，少一个支路，但电阻R2与R3串联的支路的电压不变，故通过电阻R2的电流不变，电压也不变，C错误；仅增大光照强度，副线圈负载总电阻变小，故输出电流变大，输出功率变大，输入功率等于输出功率，故输入功率增大，D正确．‎ ‎　(多选)(2018·河北省名校联盟质量监测一)如图13所示，a、b两端接在正弦交流电源上，原副线圈回路中A、B电阻阻值相同，原副线圈匝数比为n1∶n2＝3∶1，下列选项说法正确的是(　　)‎ 图13‎ A．通过A、B电阻的电流之比为1∶3‎ B．A、B电阻两端电压之比为3∶1‎ C．A、B电阻功率之比为1∶1‎ D．A电阻两端电压与原线圈输入电压之比为1∶9‎ 答案　AD 解析　根据＝可得通过A、B电阻的电流之比为I1∶I2＝n2∶n1＝1∶3，A正确；‎ 由于两电阻阻值相等，而电流比为1∶3，所以两电阻两端电压之比为1∶3，设电阻A两端电压为UA，所以B两端电压为3UA，根据公式＝可知原副线圈两端的电压比为3∶1，故原线圈输入电压为9UA，所以A电阻两端电压与原线圈输入电压之比为1∶9，B错误，D正确；根据P＝I2R可得两电阻功率之比为1∶9，C错误．‎ ‎　(2018·广东省华南师大附中三模)如图14所示，一个小型水电站，其交流发电机的输出电压U1 一定，通过理想升压变压器T1 和理想降压变压器T2向远处用户供电，输电线的总电阻为R.T1的输入电压和输入功率分别为U1和P1，它的输出电压和输出功率分别为U2和P2；T2的输入电压和输入功率分别为U3和P3，它的输出电压和输出功率分别为U4和P4.下列说法正确的是(　　)‎ 图14‎ A．当用户的用电器增多时，U2减小，U4变小 B．当用户的用电器增多时，P1变大，P3减小 C．输电线上损失的功率为ΔP＝ D．要减小线路的损耗，应增大升压变压器的匝数比，同时应增大降压变压器的匝数比 答案　D 解析　交流发电机的输出电压U1一定，匝数没变，根据＝，知U2不变，故A错误；当用户的用电器增多时，用户消耗的电功率变大，则输入功率增大，即P3变大，故B错误；输电线上损失的功率为ΔP＝2R，故C错误；输送功率一定时，根据P＝UI和P损＝I2R知，要减小线路的损耗，应增大输送电压，又U1一定，根据＝知，应增大升压变压器的匝数比；U3＝U2－I2R，U2增大，I2减小，所以U3增大，用户电压不变，根据＝知，应增大降压变压器的匝数比，故D正确．‎ ‎5．(多选)(2018·广东省惠州市模拟)‎ 在家庭电路中，为了安全，一般在电能表后面的电路中安装一个漏电开关，其工作原理如图15所示，其中甲线圈两端与脱扣开关控制器相连，乙线圈由两条电源线采取双线法绕制，并与甲线圈绕在同一个矩形硅钢片组成的铁芯上．以下说法正确的是(　　)‎ 图15‎ A．当用户用电正常时，甲线圈两端没有电压，脱扣开关接通 B．当用户用电正常时，甲线圈两端有电压，脱扣开关接通 C．当用户发生漏电时，甲线圈两端没有电压，脱扣开关断开 D．当用户发生漏电时，甲线圈两端有电压，脱扣开关断开 答案　AD 解析　正常状态时，火线和零线中电流产生的磁场完全抵消，甲线圈两端没有电压，脱扣开关保持接通，A正确，B错误；当用户发生漏电时，流过火线与零线的电流不相等，保护器中火线和零线中电流产生的磁场不能完全抵消，会使甲线圈中产生感应电动势，脱扣开关断开，C错误，D正确．‎ ‎6．(2018·广东省深圳市一调)用电压为U的正弦交流电源通过如图16所示甲、乙两种电路给额定电压为U0的同一小电珠供电，图甲中R为滑动变阻器，图乙中理想变压器的原副线圈匝数分别为n1、n2，若电珠均能正常工作，则(　　)‎ 图16‎ A．变压器可能是升压变压器 B．n1∶n2＝U0∶U C．甲、乙电路消耗功率之比为U2∶U D．R两端的电压最大值为 答案　D ‎7．(多选)(2018·河南省郑州市第三次质量预测)如图17甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比为2∶1，R1、R2为定值电阻，且R1＝2R2，已知ab两端电压u按图乙所示正弦规律变化．下列说法正确的是(　　)‎ 图17‎ A．电阻R2中的电流方向每秒钟改变100次 B．电压表示数为110 V C．电阻R1、R2消耗的功率之比为1∶4‎ D．ab两端与副线圈两端的电压之比为3∶1‎ 答案　AD 解析　由题图图象可知，交流电的周期为0.02 s，‎ 所以电流方向每秒钟改变100次，A正确；设电压表示数为U2，流过R2的电流为I2＝，‎ 则U＝2U2＋×2R2，U2＝＝ V，B错误；‎ 根据P＝I2R，电阻R1、R2消耗的功率之比为 ＝＝，C错误；‎ ab两端与副线圈两端的电压之比为＝，D正确．‎ ‎8．(2018·广东省汕头市第二次模拟)如图18所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为50∶‎ ‎1，副线圈两端电压的瞬时值u2＝220sin 100πt(V)，副线圈接有一功率固定的电热器和一功率可调的电热水器，两者相当于一个固定电阻R1和一个可变电阻R2，R2的阻值只能在11 Ω～110 Ω范围内变化．开关S1闭合而S2断开时，电流表示数是0.1 A．下列说法正确的是(　　)‎ 图18‎ A．通过原线圈的交流电频率为100 Hz B．原线圈两端电压的最大值是11 kV C．开关S1闭合时，电热器消耗的功率为1.1 kW D．开关S2闭合时，电热水器消耗的最大功率为4.4 kW 答案　D 解析　交流电的频率f＝＝＝50 Hz，选项A错误；原线圈两端电压的最大值是U1m＝U2m＝50×220 V＝11 000 V＝11 kV，选项B错误；‎ 开关S1闭合时，副线圈中电流有效值：‎ I2＝I1＝50×0.1 A＝5 A，‎ 则电热器消耗的功率为PR1＝I2U2＝5×220 W＝1 100 W，选项C错误；开关S2闭合时，电热水器消耗的最大功率为PR2＝＝ W＝4 400 W，选项D正确．‎ ‎1.(2018·广西南宁市3月适应测试)某矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，通过线圈的磁通量随时间按如图1所示的规律变化，当t＝0时，Φ＝Φ0，图中Φ0、t1、t2均已知，则下列说法正确的是(　　)‎ 图1‎ A．t1时刻，线圈中的感应电流为零 B．t1～t2时间内，线圈中的电流先增大后减小 C．线圈转动的角速度大小为ω＝ D．若将线圈的转速增大为原来的2倍，则线圈中感应电流的电功率是原来的4倍 答案　D 解析　t1时刻，磁通量的变化率不为零，因此感应电动势不为零，感应电流不为零，A项错误；t1～t2时间内，磁通量的变化率先变小后变大，因此感应电流先变小后变大，B项错误；线圈转动的角速度大小为ω＝＝，C项错误；E＝NBSω＝NΦ02πn，若将线圈转速增大为原来的2倍，感应电动势的最大值变为原来的2倍，感应电动势的有效值变为原来的2倍，由P＝可知，电功率是原来的4倍，D项正确．‎ ‎2．(多选)(2018·河南省中原名校第四次模拟)图2甲为小型交流发电机的原理图，发电机的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴OO′匀速转动，从t＝0时刻开始，通过矩形线圈的磁通量随时间变化的规律如图乙所示，已知线圈的匝数n＝50，线圈的电阻r＝5 Ω，线圈与外电路连接的定值电阻R＝45 Ω，电压表为理想交流电表．则下列判断正确的是(　　)‎ 图2‎ A．线圈转动的周期为6.28 s B．t＝0时刻线圈平面与磁感线平行 C．线圈转动过程中产生的最大电动势为100 V D．电压表的示数为45 V 答案　BD 解析　由题图乙可知，线圈转动的周期为T＝6.28×10－2 s，A项错误；t＝0时刻，磁通量为零，线圈平面与磁感线平行，B项正确；线圈中的最大电动势Em＝nBSω＝nΦmω＝50×2×10－2‎ ‎× V＝100 V，C项错误；电压表的示数为U＝R＝×45 V＝45 V，D项正确．‎ ‎3．(2018·广东省揭阳市二模)把图3甲所示的正弦式交变电流接在图乙中理想变压器的A、B两端，电压表和电流表均为理想电表，Rt为热敏电阻(温度升高时其电阻减小)，R为定值电阻．下列说法正确的是(　　)‎ 图3‎ A．Rt处温度升高时，电流表的示数变大，变压器输入功率变大 B．Rt处温度升高时，电压表V1、V2示数的比值不变 C．在t＝1×10－2 s时，穿过该矩形线圈的磁通量为零 D．变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为u＝36sin 50πt(V)‎ 答案　A 解析　Rt处温度升高时，阻值减小，副线圈回路总电阻减小，副线圈电流增大，而输出电压不变，所以变压器输出功率增大，而输入功率等于输出功率，所以输入功率增大，A正确；Rt处温度升高时，原、副线圈电压比不变，但是V2不是测量副线圈两端电压， Rt处温度升高时，阻值减小，副线圈电流增大，则R两端电压增大，所以V2示数减小，则电压表V1、V2示数的比值增大，B错误；当t＝0.01 s时，u＝0，此时穿过该线圈的磁通量最大，C错误；原线圈接题图甲所示的正弦交流电，由题图知最大电压为36 V，周期为0.02‎ ‎ s，故角速度为ω＝100π rad/s，u＝36sin 100πt(V)，D错误．‎ ‎4．(多选)(2018·江西省南昌市十所省重点高中二模)图4所示是街头变压器通过降压给用户供电的示意图．变压器的输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压不会有大的波动，可以认为V1不变．输出电压通过输电线输送给用户，两条输电线的总电阻用R0表示，变阻器R表示用户用电器的总电阻．如果变压器上的能量损失忽略不计，当用户的用电器增加时，图中各表的示数变化的情况是(　　)‎ 图4‎ A．A1变小 B．A2变大 C．V2变小 D．V3变小 答案　BD 解析　理想变压器的输出电压是由输入电压和匝数比决定的，由于输入电压和匝数比不变，所以副线圈的输出电压也不变，所以V2的示数不变，C错误；当用电器增加时，相当于R的值减小，副线圈电路中的总电阻减小，所以电流变大，即A2的示数变大，B正确；由于副线圈的电流变大，电阻R0两端的电压变大，又因为V2的示数不变，所以V3的示数变小，D正确；变压器的输入功率和输出功率相等，由于副线圈的总电阻减小了，输出的功率变大了，所以原线圈的输入功率也要变大，因为输入的电压不变，所以输入的电流要变大，所以A1的示数变大，A错误．‎ ‎5．(2018·福建省泉州市模拟三)如图5，理想变压器原线圈上连接着在水平面内的长直平行金属导轨，导轨之间存在垂直于导轨平面的匀强磁场．一金属杆MN在导轨上左右来回运动，始终与导轨垂直且接触良好，其速度v随时间t的变化规律为v＝v0sint，两灯A、B均发光．线圈L的直流电阻、导轨和金属杆的电阻均忽略不计．则(　　)‎ 图5‎ A．只增大T，则灯A变暗、灯B变亮 B．当时间t＝T时，两灯都亮着，理想交流电压表的示数恰好为零 C．只将变阻器R的滑片下滑时，通过副线圈的电流变大，理想交流电压表的示数变大 D．只增大v0，两灯都变亮，杆MN来回运动的最大距离变小 答案　A 解析　只增大T，即减小频率，电容器的特性：通交流，隔直流，通高频，阻低频，所以灯A变暗，电感的特性：通直流，阻交流，通低频，阻高频，所以灯B变亮，故A正确；当时间t＝T时，两灯都亮着，电压表的示数为有效值，不为零，故B错误；只将变阻器R的滑片下滑时，变阻器R阻值变小，通过副线圈的电流变大，电压表的示数不变，故C错误；只增大v0，两灯都变亮，根据速度—时间图象面积表示位移，所以杆MN来回运动的最大距离变大，故D错误．‎ ‎6．(2018·福建省厦门大学附中第二次模拟)如图6甲所示，矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电流经理想变压器给负载供电，原线圈两端的交变电压随时间变化的图象如图乙，电压表和电流表均为理想电表，Rt为阻值随温度升高而变小的热敏电阻，R1为定值电阻．则(　　)‎ 图6‎ A．金属线框的转速为50 r/s B．t＝0.005 s时，电压表读数为0‎ C．t＝0.005 s时，穿过线框回路的磁通量为零 D．Rt温度升高时，变压器的输入功率变小 答案　A 解析　由题图可知，交流电的周期为0.02 s，‎ 则转速为：n＝＝50 r/s，A正确；‎ 电压表测量的是有效值，故示数不为零，B错误；‎ 由题图乙可知，t＝0.005 s时，感应电动势为零，则此时穿过线框回路的磁通量最大，C错误；‎ 温度升高，热敏电阻阻值减小，故副线圈回路中消耗的功率P＝增大，输出功率决定输入功率，故输入功率增大，D错误．‎ ‎7．(多选)(2018·福建省南平市适应性检测)如图7所示，由于理想变压器原线圈的输入电压降低，使电灯L变暗，下列哪些措施可以使电灯L重新变亮(　　)‎ 图7‎ A．其他条件不变，P1上移，同时P2下移 B．其他条件不变，P1下移，同时P2上移 C．其他条件不变，断开电键S D．其他条件不变，将滑动变阻器滑片P向下移动 答案　BC ‎8.(2018·安徽省蚌埠市一质检)如图8所示，原副线圈匝数比为10∶1的理想变压器，原线圈输入电压为u＝40sin (100πt)V的正弦式交流电，负载电路中理想二极管和R1并联，已知R1＝R2＝2 Ω，则理想交流电压表V的示数为(　　)‎ 图8‎ A. V B．4 V C．2 V D．4 V 答案　A 解析　原线圈两端电压有效值U1＝ V＝40 V，原副线圈匝数比为10∶1，由U1∶U2＝n1∶n2得：副线圈两端电压有效值U2＝4 V，因为负载电路中理想二极管和R1并联，在二极管导通的半个周期R2两端电压为UR21＝4 V，在二极管截止的半个周期R2两端电压为UR22＝R2＝2 V，设理想电压表示数为UV，根据有效值的定义可得：T＝·＋·，解得：UV＝ V，故A项正确．‎ ‎9.(2018·河北省定州中学承智班月考)阻值相等的四个电阻R、电容器C及电池E(内阻可忽略)接成如图9所示的电路．保持S1闭合，开关S2断开且电流稳定时，C所带的电荷量为Q1；闭合开关S2，电流再次稳定后，C所带的电荷量为Q2.Q1与Q2的比值为(　　)‎ 图9‎ A．5∶3 B．2∶1‎ C．1∶2 D．1∶3‎ 答案　A 解析　电池E的内阻可忽略不计，保持开关S1闭合、S2断开且电流稳定时，电容器两端的电压为：U1＝×2R＝，再闭合开关S2时，电容器两端的电压为：U2＝×R＝，C相同，由Q＝CU得Q1∶Q2＝U1∶U2＝5∶3，故A正确，B、C、D错误．‎ ‎10．(多选)(2018·湖南省常德市一模)如图10甲所示，一交流发电机向远距离的理想变压器输电，输电线等效电阻R1＝2 Ω，变压器匝数比n1∶n2＝2∶‎ ‎1，发电机输出的交变电压随时间的变化图象如图乙所示，理想交流电压表示数为5 V，则(　　)‎ 图10‎ A．通过R2的交变电流频率为50 Hz B．图象上对应的0.01 s时刻，发电机中的线圈与中性面垂直 C．R2两端的电压为10 V D．发电机输出功率为12.5 W 答案　AC 解析　理想变压器不改变交流电的频率，故通过R2的交变电流的频率为f＝ Hz＝50 Hz，A正确；图象上对应的0.01 s时刻，交流电压为零，此时通过发电机中的线圈的磁通量最大，磁通量变化率最小，发电机中的线圈刚好与中性面重合，B错误；发电机输出电压的有效值为U＝ V＝25 V，故原线圈两端电压为U1＝U－UR1＝20 V，根据公式＝可得副线圈两端电压，即R2两端电压为U2＝U1＝10 V，C正确；通过R1的电流I1＝＝2.5 A，由＝，得副线圈中电流I2＝I1＝5 A，发电机输出功率为电阻R1消耗的电功率与副线圈中消耗的电功率之和，故发电机输出功率为P＝ W＋5×10 W＝12.5 W＋50 W＝62.5 W，D错误．‎ ‎11.(多选)(2018·山东省日照市一模)如图11，理想变压器原线圈与一交流电源相连，原、副线圈分别接有相同的灯泡a、b和c.已知小灯泡的额定电压为0.3 V，电阻为30 Ω(假设电阻不随温度变化而变化)．闭合开关S，三个灯泡均能正常发光，下列说法正确的是(　　)‎ 图11‎ A．原、副线圈的匝数比为2∶1‎ B．交流电源的电压值为0.6 V C．断开开关S，小灯泡b可能会烧坏 D．断开开关S，小灯泡a可能会烧坏 答案　AC ‎12.(多选)(山西省太原市三模)某50 Hz的钳形电流表的工作原理如图12所示．当通有交流电的导线从环形铁芯的中间穿过时，与绕在铁芯上的线圈相连的电表指针会发生偏转．不考虑铁芯的漏磁及各种能量损耗，已知n2＝1 000 匝，当用该表测50 Hz交流电时(　　)‎ 图12‎ A．电流表G中通过的是交变电流 B．若G中通过的电流为50 mA，则导线中的被测电流为50 A C．若导线中通过的是10 A矩形脉冲交流电，G中通过的电流是10 mA D．当用该表测量400 Hz的电流时，测量值比真实值偏小 答案　AB 解析　变压器只改变交流电电压，不改变交流电的频率，电流表G中通过的仍是交变电流，A正确；根据变压器原副线圈电流与匝数成反比：＝，I1＝I2＝×0.05 A＝50 A，B正确；若导线中通过的是10 A矩形脉冲交流电，当电流方向不发生改变时，电流大小不变，副线圈中无感应电流，C错误；根据法拉第电磁感应定律和变压器互感原理，改变交流电的频率，不影响测量值的准确性，D错误．‎ ‎13．(多选)(2018·福建省泉州市考前适应性模拟)如图13为日常生活中常见的点火装置原理图，先将1.5 V直流电压通过转换器转换为正弦交变电压u＝6sin ωt ‎(V)，然后将其加在理想变压器的原线圈n1上，当副线圈n2两端电压达到12 kV以上时放电针之间空气被击穿，从而引发电火花点燃气体．下列说法正确的是(　　)‎ 图13‎ A．原线圈两端所接理想交流电压表的读数为3 V B．副线圈中交变电压与原线圈中交变电压频率不相等 C．要实现点火则副线圈与原线圈的匝数比至少大于×103‎ D．要实现点火则副线圈与原线圈的匝数比至少大于2 000‎ 答案　AD 解析　最大值为有效值的倍，所以电压的有效值为U＝ V＝3 V，即电压表示数为3 V，故A正确；变压器不能改变频率，故副线圈中交变电压与原线圈中交变电压频率相等，故B错误；当变压器副线圈电压的瞬时值大于12 000 V时，就会引发电火花进而点燃气体．转换器所输出的正弦交变电压最大值为6 V，根据电压与匝数成正比，所以实现点火的条件是＝＝2 000，故C错误，D正确．‎ ‎14．(2018·重庆市上学期期末抽测)如图14所示，电源电动势为E，内电阻恒为r，R是定值电阻，热敏电阻RT的阻值随温度降低而增大，C是平行板电容器．闭合开关S，带电液滴刚好静止在C内．在温度降低的过程中，分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示电流表、电压表V1、电压表V2和电压表V3示数变化量的绝对值．关于该电路工作状态的变化，下列说法正确的是(　　)‎ 图14‎ A.、、一定都变大 B.和一定不变，一定变大 C．带电液滴一定向下加速运动 D．电源的工作效率一定变大 答案　D 解析　根据电路知识知，V3测路端电压，V2测热敏电阻RT两端的电压，V1测定值电阻R两端的电压，由U3＝E－Ir得：＝r，由U2＝E－I(R＋r)得：＝R＋r，由U1＝IR得：＝R，故A、B错误；带电液滴在平行板中受到向上的电场力和向下的重力处于平衡状态，在温度降低的过程中，热敏电阻RT阻值变大，回路中电流变小，路端电压增大，由于流过定值电阻R的电流变小，所以分的电压也就变小，而路端电压增大，故V2读数增大，平行板间的电场强度也增大，导致带电液滴向上运动，故C错误；η＝×100%＝×100%，由于路端电压增大，所以电源的工作效率一定变大，故D正确．‎