十年高考(2003—2012）物理试题分类解析——专题18 交变电流和传感器

十年高考(2003—2012）物理试题分类解析
专题18 交变电流和传感器
一．2012年高考题
1. （2012·山东理综）图甲是某燃气炉点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2。为交流电压表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。以下判断正确的是
A．电压表的示数等于5V
B．电压表的示数等于V
C．实现点火的条件是>1000
D．实现点火的条件是<1000
1.【答案】BC
【解析】电压表的示数为电压有效值，等于V，选项B正确A错误。当变压器匝数比>1000，变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。选项C正确D错误。
【考点定位】此题考查变压器、交变电流有效值及其相关知识。
2.（2012·江苏物理）某同学设计的家庭电路保护装置如图所示,铁芯左侧线圈L1 由火线和零线并行绕成. 当右侧线圈L2 中产生电流时,电流经放大器放大后,使电磁铁吸起铁质开关K,从而切断家庭电路. 仅考虑L1 在铁芯中产生的磁场,下列说法正确的有
(A) 家庭电路正常工作时,L2 中的磁通量为零
(B) 家庭电路中使用的电器增多时,L2 中的磁通量不变
(C) 家庭电路发生短路时,开关K 将被电磁铁吸起
(D) 地面上的人接触火线发生触电时,开关K 将被电磁铁吸起
3.（2012·四川理综）如图所示，在铁芯P上绕着两个线圈a和b，则
A.线圈a输入正弦交变电流，线圈b可输出恒定电流
B.线圈a输入恒定电流，穿过线圈b的磁通量一定为零
C.线圈b输出的交变电流不对线圈a的磁场造成影响
D.线圈a的磁场变化时，线圈b中一定有电场
3.【答案】：D
【解析】：线圈a输入正弦交变电流，线圈b输出的也是正弦交变电流；线圈a输入恒定电流，穿过线圈b的磁通量恒定，选项AB错误；线圈b输出的交变电流对线圈a的磁场造成影响，选项C错误；线圈a的磁场变化时，线圈b中一定有感应电场，选项D正确。
【考点定位】此题考查变压器及其相关知识。
4. （2012·广东理综物理）某小型发电机产生的交变电动势为e=50sin100πt（V），对此电动势，下列表述正确的有
A. 最大值是50V B. 频率是100Hz
C．有效值是25V D. 周期是0.02s
4【答案】：CD
【解析】：交变电动势e=50sin100πt（V），最大值是50V，有效值是25V，频率是50Hz，周期是0.02s，选项CD正确。
【考点定位】此题考查交变电流及其相关知识。
5. （2012·北京理综）一个小型电热器若接在输出电压为10V的直流电源上.消耗电功率为P;若把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为P/2.如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为
A. 5V B. 5V C.10V D.10V
6. （2012·重庆理综）如图所示，理想变压器的原线圈接入u=11000sin100πt(V)的交变电压，副线圈通过电阻r=6Ω的导线对“220V/880W”的电器RL供电，该电器正常工作。由此可知
A．原、副线圈的匝数比为50∶1
B．交变电压的频率为100Hz
C．副线圈中电流的有效值为4A
D．变压器的输入功率为880W
7. (201·天津理综)通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率P，原线圈的电压U保持不变，输电线路的总电阻为R。当副线圈与原线圈的匝数比为k时，线路损耗的电功率为P1。若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk，线路损耗的电功率为P2。则P1和P2/ P1分别为
A．， B．R， C．， D．R，
7.【答案】D
【解析】当副线圈与原线圈的匝数比为k时，线路电压为kU，线路中电流I=P/kU，线路损耗的电功率为P1=I2R=R。若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk，线路电压为nkU，线路中电流I=P/nkU，线路损耗的电功率为P2=I2R=R。P2/ P1=，选项D正确ABC错误。
【考点定位】本题考查变压器、电能输送等，意在考查考生灵活应用相关知识的能力。
8. （2012·新课标理综）自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分，一升压式自耦调压变压器的电路如图所示，其副线圈匝数可调。已知变压器线圈总匝数为1900匝；原线圈为1100匝，接在有效值为220V的交流电源上。当变压器输出电压调至最大时，负载R上的功率为2.0kW。设此时原线圈中电流有效值为I1，负载两端电压的有效值为U2，且变压器是理想的，则U2和I1分别约为
A.380V和5.3A
B.380V和9.1A
C.240V和5.3A
D.240V和9.1A
8.【答案】：B
【解析】：当变压器输出电压调至最大时，副线圈电压U2=×220V=380V.。负载R上的功率为P=2.0kW，原线圈中电流有效值为I1=P/U=9.1A，选项B正确。
【考点定位】此题考查变压器及其相关知识。
9. （2012·福建理综）如图，理想变压器原线圈输入电压u=Umsinωt，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器。V1和V2是理想交流电压表，示数分别用U1和U2表示；A1和A2是理想交流电流表，示数分别用I1和I2表示。下列说法正确的是
A．I1和I2表示电流的瞬间值
B．U1和U2表示电压的最大值
C．滑片P向下滑动过程中，U1不变、I1变大
D．滑片P向下滑动过程中，U2变小、I1变小
9.【答案】：C
【解析】：理想交流电流表示数I1和I2表示电流的有效值，理想交流电压表示数U1和U2表示电压的有效值，选项AB错误；滑片P向下滑动过程中，U1不变、I2变大，I1变大，选项C正确D错误。
10. （2012·海南物理）如图，理想变压器原、副线圈匝数比为20∶1，两个标有“12V，6W”的小灯泡并联在副线圈的两端。当两灯泡都正常工作时，原线圈中电压表和电流表（可视为理想的）的示数分别是
A．120V，0.10A B．240V，0.025A
C．120V，0.05A D．240V，0.05A
【答案】：D
【解析】：当两灯泡都正常工作时，每个灯泡中电流为0.5A。副线圈输出电压12V，输出电流为2×0.5A=1.0A。由变压器变压公式可知原线圈中电压表读数为240V。由功率关系可知，原线圈中电流表读数为0.05A，选项D正确。
【考点定位】此题考查变压器及其相关知识。
11. (15 分) （2012·江苏物理）某兴趣小组设计了一种发电装置，如图所示.。在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为π，磁场均沿半径方向。. 匝数为N 的矩形线圈abcd 的边长ab =cd =l、bc =ad =2 l. 线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动，bc和ad 边同时进入磁场. 在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直。线圈的总电阻为r，外接电阻为R。求：:
(1)线圈切割磁感线时，感应电动势的大小Em；
(2)线圈切割磁感线时，bc 边所受安培力的大小F；
(3)外接电阻上电流的有效值I。.
R 上消耗的电能 W=Im2Rt，且W=I2RT，
联立解得： 。
【考点定位】此题考查交变电流的产生、有效值及其相关知识。
12 (2012·天津理综)通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率P，原线圈的电压U保持不变，输电线路的总电阻为R。当副线圈与原线圈的匝数比为k时，线路损耗的电功率为P1。若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk，线路损耗的电功率为P2。则P1和P2/ P1分别为
A．， B．R， C．， D．R，
【答案】D
【解析】当副线圈与原线圈的匝数比为k时，线路电压为kU，线路中电流I=P/kU，线路损耗的电功率为P1=I2R=R。若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk，线路电压为nkU，线路中电流I=P/nkU，线路损耗的电功率为P2=I2R=R。P2/ P1=，选项D正确ABC错误。
【考点定位】本题考查变压器、电能输送等，意在考查考生灵活应用相关知识的能力。
13（16分）
（2012·安徽理综）图1是交流发电机模型示意图。在磁感应强度为的匀强磁场中，有一矩形线图abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO’转动，由线圈引起的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕OO’转动的金属圈环相连接，金属圈环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电话电阻形成闭合电路。图2是线圈的住视图，导线ab和cd分别用它们的横截面来表示。已知ab长度为L1, bc长度为L2,线圈以恒定角速度ω逆时针转动。（只考虑单匝线圈）
线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1 的表达式；
线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时，如图3所示，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式；
若线圈电阻为r，求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热。（其它电阻均不计）
13【答案】（1）e1=BL1L2ωsinωt.。（2）e2=BL1L2ωsin(ωt+φ0.)。
（3）QR=πRω。
【解析】（1）矩形线圈abcd转动过程中，只有ab和cd切割磁感线，设ab和cd转动速度为v，则v=ω·L2，
在t时刻，导线ab和cd切割磁感线，产生的感应电动势均为E1=BL1v⊥，
由图可知，v⊥=vsinωt，
则t时刻整个线圈的感应电动势为e1=BL1L2ωsinωt.。
其中T=2π/ω，
于是，QR=πRω。
【考点定位】此题考查交变电流的产生、瞬时值表达式、闭合电路欧姆定律、有效值、焦耳定律及其相关知识。
二．2011年高考题
1.（2011天津理综卷物理）在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图1所示。产生的交变电动势的图像如图2所示，则
A. =0.005s时线框的磁通量变化率为零
B. =0.01s时线框平面与中性面重合
C. 线框产生的交变电动势有效值为311V
D. 线框产生的交变电动势频率为100Hz
【解析】：由图2可知，=0.005s时线框中产生的感应电动势最大，由法拉第电磁感应定律可知，线框的磁通量变化率最大，选项A错误；=0.01s时线框中产生的感应电动势为零，线框的磁通量变化率为零，线框平面与中性面重合，选项B正确；线框产生的交变电动势最大值311V，有效值为220V，选项C错误；由图2可知，线框产生的交变电动势周期为0.02s，频率为50Hz，选项D错误。
【答案】：B
【点评】此题考查交变电流的产生、交变电流的图象及其相关知识点。
2（2011四川理综卷）如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T，转轴O1O2垂直于磁场方向，线圈电阻为2。从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60°时的感应电流为1A。
那么
A.线圈消耗的电功率为4W
B.线圈中感应电流的有效值为2A
C.任意时刻线圈中的感应电动势为e=4cos
D. 任意时刻穿过线圈的磁通量为=sin
【.答案】AC
【点评】此题考查交变电流的产生、函数表达式、电功率、有效值、磁通量等相关知识点。
3（2011新课标理综）如图，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220V，额定功率为22W；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
A．U=110V， I=0.2A
B．U=110V， I=0.05A
C．U=110V， I=0.2A
D．U=110V， I=0.2A
【解析】：灯泡正常发光说明副线圈输出电压为220V，原线圈输入电压为110V，电压表读数为110V；由变压器功率关系可知，变压器输入功率为22W，电流表读数为0.2A，选项A正确。
【答案】：A
【点评】此题考查理想变压器的电压关系和功率关系及其相关知识点。
4（2011浙江理综卷）如图所示，在铁芯上、下分别绕有匝数n1=800和m2=200的两个线圈，上线圈两端u=51sin314tV的交流电源相连，将下线圈两端接交流电压表，则交流电压表的读数可能是
A. 2.0V B. 9.0V
C. 12.7V D. 144.0V
【解析】：原线圈输入电压最大值为51V，有效值为38V。由变压器变压公式，副线圈输出电压为9.5V，考虑到电压表内阻不是无限大，副线圈具有一定电阻，交流电压表的读数一定小于9.5V，可能是9. 0V，选项B正确。
【答案】：B
【点评】此题考查变压器及其相关知识点。
5（2011广东理综）图7（a）左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中R=55Ω，、为理想电流表和电压表。若原线圈接入如图7（b）所示的正弦交变电压，电压表示数为110V，下列表述正确的是
A．电流表的示数为2A
B．原副线圈匝数比为1∶2
C．电压表的示数为电压表的有效值
D．原线圈中交变电压的频率为100Hz
解析：电流表的示数为I=U/R=110/55A=2A，由变压器变压公式可知，原副线圈匝数比为2∶1，选项A正确B错误；电压表的示数为电压表的有效值，选项C正确；由正弦交变电压图线可知，原线圈中交变电压的频率为50Hz，选项D错误。
【答案】：AC
【点评】此题考查交变电流的图象、变压公式等知识点。
6．（2011江苏物理）美国科学家Willard S.Boyle与George E.Snith 因电荷耦合器件(CCD)的重要发明获得2009年度诺贝尔物理学奖。CCD是将光学量转变成电学量的传感器。下列器件可作为传感器的有
A．发光二极管 B。热敏电阻 C。霍尔元件 D。干电池
7（2011江苏物理）题13-1图为一理想变压器，ab为原线圈，ce为副线圈，d为副线圈引出的一个接头。原线圈输入正弦式交变电压的u-t图象如题13-2图所示。若只在ce间接一只Rce=400 Ω的电阻，或只在de间接一只Rde=225 Ω的电阻,两种情况下电阻消耗的功率均为80W。
(1)请写出原线圈输入电压瞬时值uab的表达式；
(2)求只在ce间接400Ω的电阻时，原线圈中的电流I1；
(3)求ce和de 间线圈的匝数比。
（3）设ab间匝数为n1，=
同理，=
由题意可知，=
解得 = ，代人数据解得 =
【点评】此题考查变压器变压公式、交变电流图象、瞬时值表达式及其相关知识。
三．2010年高考题
1.(2010重庆理综)输入电压为220V，输出电压为36V的变压器副线圈烧坏，为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈，如图2所示，然后将原线圈接到220V交流电源上，测得新绕线圈的端电压为1V，按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为：
A．1100、360 B． 1100、180 C．2200、180 D．220、360
【解析】对新绕线的理想变压器，根据变压比公式得变压器烧坏前的原线圈匝数n1==n3=220×5=1100，变压器烧坏前副线圈匝数n2==n1=×1100=180，选项B正确。
【答案】B
【点评】学习物理要注重物理知识的实际应用。
2．（2010海南物理）如右图，一理想变压器原副线圈匝数之比为4︰1 ，原线圈两端接入一正弦交流电源；副线圈电路中R为负载电阻，交流电压表和交流电流表都是理想电表．下列结论正确的是
A．若电压表读数为6V，则输入电压的最大值为24V
B．若输入电压不变，副线圈匝数增加到原来的2倍，则电流表的读数减小到原来的一半
C．若输入电压不变，负载电阻的阻值增加到原来的2倍，则输入功率也增加到原来的2倍
D．若保持负载电阻的阻值不变．输入电压增加到原来的2倍，则输出功率增加到原来的4倍
则由可知输出功率增加到原来的4倍，选项D正确。
【答案】AD
【点评】此题考查交流电的最大值和有效值，理想变压器的相关知识等。
3（2010广东理综）图1是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的
A.周期是0.01s
B.最大值是311V
C.有效值是220V
D.表达式为u=220sin100πt（V）
【解析】：由题给的正弦式交变电压的波形图可知，该电压的周期为0.02s，最大值是311V，有效值是U=Um/=220V，瞬时值表达式为u=311sin100πt（V），选项BC正确。
【答案】BC
【点评】只有正弦式交变电压其最大值和有效值之间才满足U=Um/的关系。
4（2010四川理综）图甲所示电路中，A1、A2、A3为相同的电流表，C为电容器，电阻R1、R2、R3的阻值相同，线圈L的电阻不计。在某段时间内理想变压器原线圈内磁场的变化如图乙所示，则在t2~ t1时间内
A．电流表A1的示数比A2的小
B．电流表A2的示数比A1的小
C．电流表A1和A2的示数相同
D．电流表的示数都不为零
【点评】此题考查电磁感应、变压器原理、电感元件和电容器在交流电路中的作用等。
5（2010江苏物理）在如图所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有
A．升压变压器的输出电压增大
B．降压变压器的输出电压增大
C．输电线上损耗的功率增大
D．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大
【答案】CD
【解析】发电厂的输出电压不变，升压变压器的输入电压不变，输出电压不变，选项A错误；随着发电厂输出功率的增大，输电线中电流增大，输电线上损失的电压（△U=IR）增大，降压变压器的输入电压减小，降压变压器的输出电压减小，选项B错误；随着发电厂输出功率的增大，输电线中电流增大，输电线上损耗的功率（△P=I2R）增大，选项C正确；输电线上损耗的电功率△P=I2R=R，输电线上损耗的功率占总功率的比例=，选项D正确。
【点评】此题考查电能的输送，考查输电功率的变化引起的其它变化，有新意。
6.（2010浙江理综）某水电站，用总电阻为2.5Ω的输电线输电给500km外的用户，其输出电功率是3×106kW。现用500kV电压输电，则下列说法正确的是
A. 输电线上输送的电流大小为2.0×105A
B. 输电线上由电阻造成的损失电压为15kV
C. 若改用5kV电压输电，则输电线上损失的功率为9×108kW
D. 输电线上损失的功率为△P＝U2/r，U为输电电压，r为输电线的电阻
【答案】B
D错误。
【点评】考查电能输送及其相关知识。注意若改用5kV电压输电，输电线损失电压大于输电电压，则不能按照常规思路计算输电线上损失的功率。
7. （2010福建理综）中国已投产运行的1000kV特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程。假设甲、乙两地原来用500kV的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P。保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1000kV特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为
A. P/4 B. P/2 C. 2P D. 4 P
【答案】A
【解析】输电线上损耗的电功率P=I2R=R，由此可知输电线上损耗的电功率P与输电电压的二次方成反比，即=.。改用1000kV特高压输电，输电电压增大到原来的2倍，输电线上损耗的电功率将变为原来的1/4，选项A正确。
【点评】此题以我国已投产运行的1000kV特高压输电为切入点，考查输电线上损耗的电功率与输电电压的关系。
四．2009年高考题
1.（09年海南物理第9题）．一台发电机最大输出功率为4000kW，电压为4000V，经变压器T1升压后向远方输电。输电线路总电阻R=1kΩ。到目的地经变压器T2降压，负载为多个正常发光的灯泡（220V、60W）。若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%，变压器T1和T2的耗损可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则
A．T1原、副线圈电流分别为103A和20A
B．T2原、副线圈电压分别为1.8×105V和220V
C．T1和T2的变压比分别为1︰50和40︰1
D．有6×104盏灯泡（220V、60W）正常发光
.答案：ABD
2．（09年山东理综第19题）．某小型水电站的电能输送示意图如下。发电机的输出电压为220V，输电线总电阻为r，升压变压器原副线圈匝数分别为n1，n2。降压变压器原副线圈匝数分别为n3、n4（变压器均为理想变压器）。要使额定电压为220V的用电器正常工作，则（ ）
A．> B．<
C．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压
D．升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率
2.答案：AD
3.（2009年广东物理第9题）．题4图为远距离高压输电的示意图。关于远距离输电，下列表述正确的是
A．增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失
B．高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗
C．在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小
D．高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好
3.答案：ABD
【解析】依据输电原理，电路中的功率损耗△P=I2R线，而R线=ρL/S，增大输电导线的横截面积，可减小输电线的电阻，则能够减小输电过程中的电能损失，选项A正确；由P输=UI来看在输送功率P输一定的情况下，输送电压U越大，则输电电流I越小，则电路中的功率损耗越小，选项B正确；若输电电压一定，输送功率P输越大，则电流I越大，电路中损耗的电功率越大，选项C错误；因为输电电压越高，对于安全和技术的要求越高，因此并不是输电电压越高越好，高压输电必须综合考虑各种因素，选项D正确。所以该题正确选项为ABD.。
4、（2009年四川卷）.如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，R1＝20 ，R2＝30 ，C为电容器。已知通过R1的正弦交流电如图乙所示，则（ ）
A.交流电的频率为0.02 Hz
B.原线圈输入电压的最大值为200 V
C.电阻R2的电功率约为6.67 W
D.通过R3的电流始终为零
答案：C
R2的电功率为P2＝UI＝W、C对。
5、（2009年福建卷）一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示。已知发电机线圈内阻为5.0，则外接一只电阻为95.0的灯泡，如图乙所示，则A.电压表的示数为220V
B.电路中的电流方向每秒钟改变50次
C.灯泡实际消耗的功率为484W
D.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2J
答案D
【解析】电压表示数为灯泡两端电压的有效值,由图像知电动势的最大值Em=V，有效值E=220V，灯泡两端电压，A错；由图像知T=0.02S，一个周期内电流方向变化两次，可知1s内电流方向变化100次，B错；灯泡的实际功率,C错；电流的有效值，发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为，D对。
6（2009·海南物理）钳型表的工作原理如图所示。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。由于通过环形铁芯的磁通量与导线中的电流成正比，所以通过偏转角度的大小可以测量导线中的电流。日常所用交流电的频率在中国和英国分别为50Hz和60Hz。现用一钳型电流表在中国测量某一电流，电表读数为10A；若用同一电表在英国测量同样大小的电流，则读数将是 A。若此表在中国的测量值是准确的，且量程为30A；为使其在英国的测量值变为准确，应重新将其量程标定为 A．
五．2008年高考题
1（2008·江苏物理）2007年度诺贝尔物理学奖授予了法国和德国的两位科学家，以表彰他们发现“巨磁电阻效应”．基于巨磁电阻效应开发的用于读取硬盘数据的技术，被认为是纳米技术的第一次真正应用．在下列有关其它电阻应用的说法中，错误的是
A．热敏电阻可应用于温度测控装置中
B．光敏电阻是一种光电传感器
C．电阻丝可应用于电热设备中
D．电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用．
答案：D解析：电阻在电路中主要起到阻碍电流通过和产生热效应的作用，选项D说法错误。
2、(2008·海南物理)如图，理想变压器原副线圈匝数之比为4∶1．原线圈接入一电压为u＝U0sinωt的交流电源，副线圈接一个R＝27.5 Ω的负载电阻．若U0＝220V，ω＝100π Hz，则下述结论正确的是
A．副线圈中电压表的读数为55 V
B．副线圈中输出交流电的周期为
C．原线圈中电流表的读数为0.5 A
D．原线圈中的输入功率为110W
答案：.AC 解析：原线圈中输入电压有效值为U1= U0/＝220V，由变压器变压公式U1∶U2=n1∶n2可知副线圈中电压表的读数为U2=55 V；由变压器只改变交流电的电压电流，不能改变交流电的频率和周期可知副线圈中输出交流电的周期为T=2π/ω＝1/50 s，选项B错误；副线圈接一个R＝27.5 Ω的负载电阻，副线圈中电流I2= U2/R=2A，由输入功率等于输出功率U1 I1=U2I2得原线圈中电流表的读数为I1= U2I2/ U1 =0.5 A，选项C正确；原线圈中的输入功率为P1= U1 I1=110W，选项D错误。
3（2008·四川理综·16）16、如图，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为固定电阻，开关S是闭合的。V1和V2为理想电压表，读数分别为U1和U2；A1、A2 和A3为理想电流表，读数分别为I1、I2和I3。现断开S，U1数值不变，下列推断中正确的是
A．U2变小、I3变小 B．U2不变、I3变大
C．I1变小、I2变小 D．I1变大、I2变大
答案：.BC解析：断开S，负载减小，副线圈输出电流减小，电流表A2读数I2减小，电阻R1两端电压减小，R2、R3并联部分电压增大，R3中电流增大，电流表A3读数I3增大..由变压器输入电压决定输出电压可知U1数值不变，输出电压U2不变；由输出功率决定输入功率可知，断开S，负载减小，输出功率减小，输入功率也减小，而U1数值不变，则原线圈中电流减小即电流表A1读数I1减小，所以选项BC正确。
4（2008·天津理综·17）一理想变压器的原线圈上接有正弦交变电压，其最大值保持不变，副线圈接有可调电阻R．设原线圈的电流为I1，输入功率为P1，副线圈的电流为I2，输出功率为P2．当R增大时
A．I1减小，P1增大 B．I1减小，P1减小
C．I2增大，P2减小 D．I2增大，P2增大
5. （2008·宁夏理综）如图a所示，一矩形线圈abcd放置在匀 强磁场 中，并绕过ab、cd中点的轴OO′以角速度逆时针匀速转动。若以线圈平面与磁场夹角时（如图b）为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正。则下列四幅图中正确的是
答案．D 【解析】本题考查正弦交流电的产生过程、楞次定律等知识和规律。从a图可看出线圈从垂直于中性面开始旋转，由楞次定律可判断，初始时刻电流方向为b到a，故瞬时电流的表达式为i=－imcos（+ωt），则图像为D图像所描述。平时注意线圈绕垂直于磁场的轴旋转时的瞬时电动势表达式的理解。
六．2007年高考题
1（2007年高考北京理综）电阻R1、R2交流电源按照图1所示方式连接，R1=10，R2=20。合上开关后S后，通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图2所示。则
A、通过R1的电流的有效值是1.2A
B、R1两端的电压有效值是6V
C、通过R2的电流的有效值是1.2A
D、R2两端的电压有效值是6V
答案.B [解析]此题考查交变电流知识。首先从交流电图像中找出交变电流的最大值即为通过R2的电流最大值为0.6A，由正弦交变电流最大值与有效值的关系Im=I可知其有效值为0.6A，由于R1与R2串联，所以通过R1的电流有效值时也是0.6A，选项AC错；R1两端电压有效值为U1=I R1=6V，选项B对；R2两端电压最大值为Um2=Im R2=0.6×20V=12V，选项D错。因此此题正确选项是B.
[点评]要能够从交流电图像中找出交变电流的最大值。
2. （2007·山东理综）某变压器原、副线圈匝数比为55∶9，原线圈所接电源电压按图示规律变化，副线圈接有负载。下列判断正确的是
A．输出电压的最大值为36V
B．原、副线圈中电流之比为55∶9
C．变压器输入、输出功率之比为55∶9
D．交流电源有效值为220V，频率为50Hz
答案：D解析：由电源电压变化图像可知，交流电源有效值为220V，频率为50Hz，选项D正确；若为理想变压器，输入、输出功率之比为1，选项C错误；由变压器变压公式，输出电压的有效值为36V，原、副线圈中电流之比为9∶55，选项AB错误。
3．（2007·广东物理）图5是霓虹灯的供电电路，电路中的变压器可视为理想变压器，已知变压器原线圈与副线圈匝数比，加在原线圈的电压为（V），霓虹灯正常工作的电阻R=440kΩ，I1、I2表示原、副线圈中的电流，下列判断正确的是
A．副线圈两端电压6220V，副线圈中的电流14.1mA
B．副线圈两端电压4400V，副线圈中的电流10.0mA
C．I1D．I1>I2
答案：BD解析：原线圈的电压有效值为220V，由变压公式，副线圈两端电压4400V，副线圈中的电流10.0mA，选项A错误B正确；升压变压器，I1>I2，选项D正确C错误。
4.（2007宁夏理综卷第17题）一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示。由图可知
A．该交流电的电压瞬时值的表达式为u＝100sin(25t)V
B．该交流电的频率为25 Hz
C．该交流电的电压的有效值为100
D．若将该交流电压加在阻值R＝100 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率是50 W
5.（2007年高考海南物理）某发电厂用2.2kV的电压将电能输出到远处的用户，后改为用22kV的电压，在既有输电线路上输送同样的电功率。前后两种输电方式消耗在输电线上的电功率之比为__________。要将2.2kV的电压升高到22kV，若变压器原线圈的匝数为180匝，则副线圈的匝数应该是________匝。
8.答案：　100　　　1800
解析：输电线中电流I=P/U，损失功率P损失=I2R，由此可知，消耗在输电线上的电功率与输电电压的二次方成反比。改为用22kV的电压输电，消耗在输电线上的电功率为1%。前后两种输电方式消耗在输电线上的电功率之比为100.。要将2.2kV的电压升高到22kV，若变压器原线圈的匝数为180匝，由变压公式，副线圈的匝数应该是1800匝。
七．2006年高考题
1．（2006·四川理综）如图所示，理想变压器原、副线圈匝之比为20∶1，原线圈接正弦交流电，副线圈接入“220，60W”灯泡一只，且灯泡正常发光。则
A．电流表的示数为A B．电流表的示数为A
C．电源输出功率为1200W D．原线圈端电压为11V
答案：B解析：根据灯泡正常发光，副线圈输出电压220V，输出功率60W。利用变压器变压公式，原线圈端电压为4400V，电源输出功率为60W，选项CD错误；电流表的示数为I=P/U=A=A，选项B正确A错误。
2. （2006·广东物理）某发电站的输出功率为104 kW，输出电压为4 kV，通过理想变压器升压后向80 km远处用户供电.已知输电线的电阻率为ρ=2.4×10-8 Ω·m，导线横截面积为1.5×10-4 m2，输电线路损失的功率为输出功率的4%，求：
（1）升压变压器的输出电压；
（2）输电线路上的电压损失.
1.（2005·全国理综2）处在匀强磁场中的矩形线圈abcd，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与ab垂直。在t＝0时刻，线圈平面与纸面重合（如图），线圈的cd边离开纸面向外运动。若规定由a→b→c→d→a方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流I随时间t变化的图线是
答案：解析：线圈的cd边从图示位置离开纸面向外运动，t＝0时刻产生的感应电流最大。由右手定则可判断出t＝0时刻感应电流方向为正，所以选项C正确。
2．（2005·天津理综）将硬导线中间一段折成不封闭的正方形，每边长为l，它在磁感应强度为B、方向如图的匀强磁场中匀速转动，转速为n，导线在a、b两处通过电刷与外电路连接，外电路有额定功率为P的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，灯泡的电阻应为
Ａ．(2πl2nB)2/P
Ｂ．2(πl2nB)2/P
Ｃ．(l2nB)2/2P
Ｄ．(l2nB)2/P
答案：B解析：边长为l的正方形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生电动势的最大值为Bl2ω，ω=2πn，有效值为2πBl2n/,，灯泡两端电压为U= 2πBl2n/,，由P=U2/R解得灯泡的电阻R=2(πl2nB)2/P，选项B正确。
3（2005·广东物理）钳形电流表的外形和结构如图4（a）所示。图4（a）中电流表的读数为1.2A 。图4（b）中用同一电缆线绕了3匝，则
Ａ．这种电流表能测直流电流，图4（b）的读数为2.4A
Ｂ．这种电流表能测交流电流，图4（b）的读数为0.4A
Ｃ．这种电流表能测交流电流，图4（b）的读数为3.6A
Ｄ．这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图4（b）的读数为3.6A
解析：钳形电流表是根据变压器变流原理设计的，这种电流表能测交流电流，不能测直流电流。图（a）电缆线绕1匝，电流表的读数为I2=1.2A。由I/I2=n2可得，I /n2=I2=1.2.；用同一电缆线绕了3匝，n=3，由I/I2’=n2/n可得，I2’= I /n2·n=3.6A。选项C正确。
4（2005上海物理）正弦交流电是由闭合线圈在匀强磁场中匀速转动产生的．线圈中感应电动势随时间变化的规律如图所示，则此感应电动势的有效值为＿＿＿＿V，频率为＿＿＿＿Hz．
答案：220V 50 Hz．解析：此感应电动势的有效值为311×0.707V=220V，周期T=0.02s，频率为f=1/T=50Hz．
九．2004年高考题
（2004·江苏物理） (14分)如图所示，一个变压器(可视为理想变压器)的原线圈接在220V的市电上，向额定电压为1.80×104V的霓虹灯供电，使它正常发光．为了安全，需在原线圈回路中接入熔断器，使副线圈电路中电流超过12mA时，熔丝就熔断．
（1）熔丝的熔断电流是多大
（2）当副线圈电路中电流为10mA时．变压器的输入功率是多大
十．2003年高考题
1.(2003全国高考综合)电学中的库仑定律、欧姆定律、法拉第电磁感应定律（有关感应电动势大小的规律）、安培定律（磁场对电流作用的规律）都是一些重要规律。图为远距离输电系统的示意图（为了简单，设用户的电器是电动机），下列选项中正确的是
发电机能发电的主要原理是库仑定律
变压器能变压的主要原理是欧姆定律
电动机通电后能转动起来的主要原理是法拉第电磁感应定律
发电机能发电的主要原理是安培定律
变压器能变压的主要原理是欧姆定律
电动机通电后能转动起来的主要原理是库仑定律
发电机能发电的主要原理是欧姆定律
变压器能变压的主要原理是库仑定律
电动机通电后能转动起来的主要原理是法拉第电磁感应定律
发电机能发电的主要原理是法拉第电磁感应定律
变压器能变压的主要原理是法拉第电磁感应定律
电动机通电后能转动起来的主要原理是安培定律
2（2003·春招理综）图1是一台发电机定子中的磁场分布图，其中N、S是永久磁铁的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状。M是圆柱形铁芯，它与磁极的柱面共轴。磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿圆柱半径、大小近似均匀的磁场，磁感强度B＝0.050T
图2是该发电机转子的示意图(虚线表示定子的铁芯M)。矩形线框abcd可绕过ad、cb 边的中点并与图1中的铁芯M共轴的固定转轴oo′旋转，在旋转过程中，线框的ab、cd边始终处在图1所示的缝隙内的磁场中。已知ab边长 l1＝25.0cm, ad边长 l2＝10.0cm 线框共有N＝8匝导线，放置的角速度。将发电机的输出端接入图中的装置K后，装置K能使交流电变成直流电，而不改变其电压的大小。直流电的另一个输出端与一可变电阻R相连，可变电阻的另一端P是直流电的正极，直流电的另一个输出端Q是它的负极。
图3是可用于测量阿伏加德罗常数的装置示意图，其中A、B是两块纯铜片，插在CuSO4稀溶液中，铜片与引出导线相连，引出端分别为x 、 y。
Ⅰ.（14分）现把直流电的正、负极与两铜片的引线端相连，调节R，使CuSO4溶液中产生I＝0.21A的电流。假设发电机的内阻可忽略不计，两铜片间的电阻r是恒定的。
（1）求每匝线圈中的感应电动势的大小。
（2）求可变电阻R与A、B间电阻r之和。
图7（a） 图7（b）
V
A
R
V1
V2
A1
A2
A3
S
R1
R2
R3
R4
～
a
b
c
d
B
b
a
B
l
图4（a）
A
铁芯
图4（b）