专题十三 交变电流--2026天津版高考物理第二轮专题强化练（含答案）
文档属性
| 名称 | 专题十三 交变电流--2026天津版高考物理第二轮专题强化练（含答案） |
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| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.5MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2026-01-23 00:00:00 | ||
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文档简介
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2026天津版高考物理第二轮专题
专题十三 交变电流
五年高考
考点1 正弦式交变电流的产生与描述
津门故理
1.(2021天津,3,5分)如图所示,闭合开关后,R=5 Ω的电阻两端的交流电压为u=50 sin 10πt V,电压表和电流表均为理想交流电表,则 ( )
A.该交流电周期为0.02 s
B.电压表的读数为100 V
C.电流表的读数为10 A
D.电阻的电功率为1 kW
2.(2017天津,6,6分)(多选)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8π2 J
3.(2019天津,8,6分)(多选)单匝闭合矩形线框电阻为R,在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动,穿过线框的磁通量Φ与时间t的关系图像如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.时刻线框平面与中性面垂直
B.线框的感应电动势有效值为
C.线框转一周外力所做的功为
D.从t=0到t=过程中线框的平均感应电动势为
全国视野
4.(2024新课标,20,6分)(多选)电动汽车制动时可利用车轮转动将其动能转换成电能储存起来。车轮转动时带动磁极绕固定的线圈旋转,在线圈中产生电流。磁极匀速转动的某瞬间,磁场方向恰与线圈平面垂直,如图所示。将两磁极间的磁场视为匀强磁场,则磁极再转过90°时,线圈中 ( )
A.电流最小
B.电流最大
C.电流方向由P指向Q
D.电流方向由Q指向P
考点2 变压器 远距离输电
津门故理
1.(2018天津,4,6分)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,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,则 ( )
A.R消耗的功率变为P
B.电压表V的读数变为U
C.电流表A的读数变为2I
D.通过R的交变电流频率不变
2.(2023天津,6,5分)(多选)“西电东送”是我国重要的战略工程,从西部发电厂到用电量大的东部区域需要远距离输电。图为远距离交流输电的示意图,升压变压器T1和降压变压器T2均为理想变压器,T1的原线圈接有电压有效值恒定的交变电源,R为输电导线的电阻,T2的副线圈并联多个用电器,下列说法正确的是 ( )
A.T1的输出电压等于T2的输入电压
B.T1的输出功率大于T2的输入功率
C.用电器增多后,R消耗的功率减小
D.用电器增多后,T2的输出电压降低
3.(2022天津,8,5分)(多选)如图所示,两理想变压器间接有电阻R,电表均为理想交流电表,a、b接入电压有效值不变的正弦交流电源。闭合开关S后 ( )
A.R的发热功率不变
B.电压表的示数不变
C.电流表A1的示数变大
D.电流表A2的示数变小
全国视野
4.(2025广东,2,4分)如图所示,某光伏电站输出功率1 000 kW、电压400 V的交流电,经理想变压器升压至10 kV后,通过输电线输送到变电站。输电线的等效电阻R为5 Ω。下列说法正确的是 ( )
A.变压器原、副线圈匝数比为1∶100
B.输电线上由R造成的电压损失为500 V
C.变压器原线圈中的电流为100 A
D.变压器原、副线圈中电流的频率不同
5.(2025湖北,8,4分)(多选)在如图所示的输电线路中,交流发电机的输出电压一定,两变压器均为理想变压器,左侧升压变压器的原、副线圈匝数分别为n1、n2,两变压器间输电线路电阻为r。下列说法正确的是 ( )
A.仅增加用户数,r消耗的功率增大
B.仅增加用户数,用户端的电压增大
C.仅适当增加n2,用户端的电压增大
D.仅适当增加n2,整个电路消耗的电功率减小
三年模拟
考点强化练
考点1 正弦式交变电流的产生与描述
1.(2024河西二模)一个单匝矩形线圈,绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴匀速转动。通过线圈的磁通量Φ随时间t的变化规律如图所示,则以下说法正确的是 ( )
A.0时刻线圈位于中性面
B.t2时刻电流方向发生改变
C.感应电动势的有效值为
D.t1时刻到t3时刻,感应电动势的平均值为0
2.(2023和平二模)如图为交流发电机的示意图,N、S极间的磁场可视为水平方向的匀强磁场,矩形线圈ABCD在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO'逆时针匀速转动,发电机的电动势随时间的变化规律为e=20 sin 100πt (V),电极间接有阻值为R=10 Ω的定值电阻,线圈电阻不计。下列说法正确的是 ( )
A.此交流发电机的频率为100 Hz
B.电阻R消耗的功率为40 W
C.当线圈转到如图位置时产生的电流方向为ABCD
D.当线圈转到如图位置时磁通量的变化率最大
3.(2024河东二模)2022年11月23日由三峡集团与金风科技联合研制的单机容量16兆瓦海上风电机组成功下线,风力发电机简易模型如甲图所示,某兴趣小组自制了一台风力发电机,试验中叶轮带动线圈在匀强磁场中转动,产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。下列说法中正确的是 ( A )
A.电流的频率为5 Hz
B.电流的有效值为10 A
C.线圈处于甲图所示位置时产生的电流最大
D.电流的瞬时值表达式为i=10 sin 10πt (A)
4.(2024南开二模)(多选)一单匝闭合矩形线圈abcd以角速度ω绕垂直于磁感线的固定轴OO'匀速转动,线圈平面位于如图甲所示的匀强磁场中,线圈电阻为R。通过线圈的磁通量Φ随时间t的变化规律如图乙所示。下列说法正确的是 ( )
A.t1、t3时刻线圈中感应电流方向改变,线圈平面与磁场方向垂直
B.t2、t4时刻通过线圈平面的磁通量变化率最大,线圈中感应电动势最大
C.从t1到t3的过程,通过线圈某一截面的电荷量为
D.线圈转动一周产生的焦耳热为
考点2 变压器 远距离输电
1.(2024红桥二模)如图甲所示,一理想变压器原、副线圈匝数之比为11∶2。其原线圈两端接入如图乙所示的正弦交流电,副线圈通过电流表与负载电阻R相连。若交流电压表和交流电流表都是理想电表,则下列说法中正确的是 ( )
A.电压表的示数是40 V
B.变压器输入电压的最大值为220 V
C.若电流表的示数为0.50 A,变压器的输入功率是40 W
D.原线圈输入的正弦交流电的频率是100 Hz
2.(2024北辰三模)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匀速转动,从图示线圈平面与磁感线平行的位置开始计时。矩形线圈通过铜滑环接理想变压器原线圈,副线圈接有定值电阻R0和滑动变阻器R,所有电表均为理想交流电表。下列判断正确的是 ( )
A.滑动变阻器的滑片向下滑动过程中,电压表V2示数不变,V3的示数变小
B.滑动变阻器的滑片向下滑动过程中,电流表A2示数变大,A1示数变小
C.矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBSω sin ωt
D.线圈处于图示位置时,电压表V1和电流表A1的示数均达到最大值
3.(2024河北二模)图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2=5∶1,电阻R=20 Ω,L1、L2为规格相同的两只小灯泡,S1为单刀双掷开关,原线圈接正弦式交流电源,输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示,现将S1接1、S2闭合,此时L2正常发光。下列说法正确的是 ( )
A.输入电压u的表达式是u=20 sin (50πt) V
B.只断开S1后,L1、L2均正常发光
C.若S1换接到2,则R消耗的电功率为0.8 W
D.只断开S2后,原线圈的输入功率增大
4.(2025天津重点校一模)如图所示,在远距离输电电路中,升压变压器和降压变压器均可视为理想变压器,其中降压变压器原、副线圈的匝数比n3∶n4=100∶1,输电线上的总电阻R=10 Ω,输电线上损失的功率ΔP=40 W,用户两端的电压U4=220 V,则下列说法正确的是 ( )
A.输电线上通过的电流为4 A
B.升压变压器的输出电压为22 kV
C.发电机的输出功率为66 kW
D.用户消耗的功率为44 kW
5.(2024南开一模)(多选)如图所示,某小型水电站发电机的输出功率P=100 kW,发电机输出电压U1=250 V,经变压器升压后向远处输电,输电线总电阻R线=8 Ω,用户端用降压变压器把电压降为U4=220 V。已知输电线上损失的功率P线=5 kW,假设两个变压器均是理想变压器。下列说法正确的是 ( )
A.发电机输出的电流I1=40 A
B.输电线上的电流I线=25 A
C.降压变压器匝数比n3∶n4=190∶11
D.升压变压器匝数比n1∶n2=1∶20
专题综合练
1.(2024宁河二模)(多选)图甲所示的装置是斯特林发电机,其工作原理图可以简化为图乙。已知矩形导线框的匝数为N,面积为S,处在磁感应强度大小为B的匀强磁场中,矩形导线框以角速度ω绕垂直磁场方向的轴OO'匀速转动,线框与理想变压器原线圈相连。理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶4,图示时刻线框平面与磁感线垂直并以此时刻为计时起点,R1为定值电阻,R为滑动变阻器,交流电压表均可视为理想电表,不计线框的电阻。下列说法正确的是 ( )
A.线框从图示位置开始转动时,电压表V1的示数为
B.滑动变阻器的滑片向c端滑动的过程中,R1的发热功率增大
C.滑动变阻器的滑片向d端滑动的过程中,电压表V2的示数始终为2NBSω
D.线框从图示位置开始转过180°的过程中,产生的平均电动势为
2.(2024天津十二校一模)(多选)心电图仪是将心肌收缩产生的脉动转化为电压脉冲的仪器,其输出部分可等效为一个不计内阻的交流电源,其电压U1会随着心跳频率发生变化,如图所示,心电图仪与一理想变压器的原线圈相连接,扬声器(等效为一个定值电阻)与一滑动变阻器连接在副线圈两端。下列说法正确的是 ( )
A.保持电压U1不变,向左滑动滑片P,副线圈两端的电压U2减小
B.保持电压U1不变,向左滑动滑片P,变压器的输入功率变大
C.保持滑片P不动,当U1变大时,扬声器的功率变大
D.保持滑片P不动,当U1变大时,扬声器两端的电压变小
3.(2024河西一模)甲图是某燃气灶点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为乙图所示的正弦式交流电压,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,电压表为理想交流电表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5 000 V时,就会在钢针和金属板间引发电火花点燃气体。开关闭合后,下列说法正确的是 ( )
A.0.5×10-2 s时电压表的示数为5 V
B.电压表的示数始终为5 V
C.原线圈中交变电流的频率为50 Hz,原线圈中的电流方向每秒改变50次
D.若=,则可以实现燃气灶点火
4.(2024天津一中期末)如图所示,足够长的两平行光滑金属导轨MN、PQ水平放置,间距l=1 m,导轨中间分布有磁感应强度为1 T的匀强磁场,磁场边界为正弦曲线。一粗细均匀的导体棒以10 m/s的速度向右匀速滑动,定值电阻R的阻值为1 Ω,导体棒接入电路的电阻也为1 Ω,二极管D正向电阻为0,反向电阻无穷大,导轨电阻不计。下列说法正确的是 ( )
A.理想电压表示数为5 V
B.导体棒运动到图示位置时,有电流流过电阻R
C.导体棒上产生的热功率为6.25 W
D.流经电阻R的最大电流为10 A
5.(2024滨海新区模拟预测)“西电东送”是国家重大工程。如图为某水电站远距离输电的原理图,发电厂的输出功率为P,发电厂输出的电压为U。通过升压变压器升高电压后向远处输电,输送电压为kU,输电线的总电阻为R,在用户端用降压变压器把电压降为U。下列说法正确的是 ( )
A.输电线上的电流为
B.输电线上损失电压为
C.降压变压器的输出功率为
D.降压变压器原、副线圈的匝数比为∶1
6.(2025耀华中学一模)某住宅小区的应急供电系统,由交流发电机和副线圈匝数可调的理想降压变压器组成,发电机中矩形线圈电阻不计,它可绕轴OO'在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动。降压变压器副线圈上的滑动触头P上下移动时可改变输出电压,R0表示用户端输电线电阻。下列判断正确的是 ( )
A.当用户用电器增加时,为使用户电压保持不变,滑动触头P应向下滑动
B.当用户用电器减少,其他条件不变时,原线圈两端电压也减小
C.若发电机线圈某时刻处于图示位置,变压器原线圈的电压瞬时值最大
D.若发电机线圈的转速减为原来的一半,用户获得的交变电流频率保持不变
7.(2025天津第五中学开学考)如图所示为某发电站输电示意图,发电机输出电压恒定,变压器均为理想变压器,在输电线路的起始端接入甲、乙两个理想互感器,甲、乙两互感器原、副线圈的匝数比分别为200∶1和1∶20,降压变压器原、副线圈匝数比为200∶1,电压表的示数为220 V,电流表的示数为5 A,输电线路总电阻r=20 Ω。则下列说法正确的是 ( )
A.互感器甲中圈内接入电流表,互感器乙圈内接入电压表
B.输电线路上损耗的功率约占输电总功率的6%
C.用户端的电压U4为200 V
D.用电高峰相对平时用电时,用户端的电压偏小
专题十三 交变电流
五年高考
考点1 正弦式交变电流的产生与描述
津门故理
1.(2021天津,3,5分)如图所示,闭合开关后,R=5 Ω的电阻两端的交流电压为u=50 sin 10πt V,电压表和电流表均为理想交流电表,则 ( C )
A.该交流电周期为0.02 s
B.电压表的读数为100 V
C.电流表的读数为10 A
D.电阻的电功率为1 kW
2.(2017天津,6,6分)(多选)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 ( AD )
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8π2 J
3.(2019天津,8,6分)(多选)单匝闭合矩形线框电阻为R,在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动,穿过线框的磁通量Φ与时间t的关系图像如图所示。下列说法正确的是 ( BC )
A.时刻线框平面与中性面垂直
B.线框的感应电动势有效值为
C.线框转一周外力所做的功为
D.从t=0到t=过程中线框的平均感应电动势为
全国视野
4.(2024新课标,20,6分)(多选)电动汽车制动时可利用车轮转动将其动能转换成电能储存起来。车轮转动时带动磁极绕固定的线圈旋转,在线圈中产生电流。磁极匀速转动的某瞬间,磁场方向恰与线圈平面垂直,如图所示。将两磁极间的磁场视为匀强磁场,则磁极再转过90°时,线圈中 ( BD )
A.电流最小
B.电流最大
C.电流方向由P指向Q
D.电流方向由Q指向P
考点2 变压器 远距离输电
津门故理
1.(2018天津,4,6分)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,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,则 ( B )
A.R消耗的功率变为P
B.电压表V的读数变为U
C.电流表A的读数变为2I
D.通过R的交变电流频率不变
2.(2023天津,6,5分)(多选)“西电东送”是我国重要的战略工程,从西部发电厂到用电量大的东部区域需要远距离输电。图为远距离交流输电的示意图,升压变压器T1和降压变压器T2均为理想变压器,T1的原线圈接有电压有效值恒定的交变电源,R为输电导线的电阻,T2的副线圈并联多个用电器,下列说法正确的是 ( BD )
A.T1的输出电压等于T2的输入电压
B.T1的输出功率大于T2的输入功率
C.用电器增多后,R消耗的功率减小
D.用电器增多后,T2的输出电压降低
3.(2022天津,8,5分)(多选)如图所示,两理想变压器间接有电阻R,电表均为理想交流电表,a、b接入电压有效值不变的正弦交流电源。闭合开关S后 ( BC )
A.R的发热功率不变
B.电压表的示数不变
C.电流表A1的示数变大
D.电流表A2的示数变小
全国视野
4.(2025广东,2,4分)如图所示,某光伏电站输出功率1 000 kW、电压400 V的交流电,经理想变压器升压至10 kV后,通过输电线输送到变电站。输电线的等效电阻R为5 Ω。下列说法正确的是 ( B )
A.变压器原、副线圈匝数比为1∶100
B.输电线上由R造成的电压损失为500 V
C.变压器原线圈中的电流为100 A
D.变压器原、副线圈中电流的频率不同
5.(2025湖北,8,4分)(多选)在如图所示的输电线路中,交流发电机的输出电压一定,两变压器均为理想变压器,左侧升压变压器的原、副线圈匝数分别为n1、n2,两变压器间输电线路电阻为r。下列说法正确的是 ( AC )
A.仅增加用户数,r消耗的功率增大
B.仅增加用户数,用户端的电压增大
C.仅适当增加n2,用户端的电压增大
D.仅适当增加n2,整个电路消耗的电功率减小
解题指导
关键条件 分析要点
交流发电机的输出电压一定 升压变压器原线圈两端电压U1不变
两变压器均为理想变压器 满足电压与匝数关系=,无能量损耗
输电线路电阻为r 功率损耗P损=r,电压损耗ΔU=I2r
解析 仅增加用户数,相当于负载电阻减小,副线圈中的电流增大,原线圈中的电流也增大,流经输电线路的电流增大,消耗的功率P损=I2r增大,A正确。仅增加用户数,输电线路上的电压损耗增大,用户端的电压会减小,B错误。仅适当增加n2(升压变压器副线圈匝数),由=可知,输出电压U2增大,输电线路上的电流增大,用户端电阻不变,用户端的电压增大,C正确。仅适当增加n2(升压变压器副线圈匝数),输出电压U2增大,输电线路上的电流增大,根据理想变压器原、副线圈的电流与匝数关系=知,I2增大时I1增大,整个回路中电流增大,输电线路电阻阻值不变,所以整个电路消耗的电功率增大,D错误。
易错警示 (1)混淆“用户端电压”与“输电电压”,误认为用户数增加时负载电阻减小会直接导致电压升高。
(2)误认为增加n2会改变发电机输出功率,实际上,输出电压一定时输出功率由负载决定,与匝数比无关。
三年模拟
考点强化练
考点1 正弦式交变电流的产生与描述
1.(2024河西二模)一个单匝矩形线圈,绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴匀速转动。通过线圈的磁通量Φ随时间t的变化规律如图所示,则以下说法正确的是 ( C )
A.0时刻线圈位于中性面
B.t2时刻电流方向发生改变
C.感应电动势的有效值为
D.t1时刻到t3时刻,感应电动势的平均值为0
2.(2023和平二模)如图为交流发电机的示意图,N、S极间的磁场可视为水平方向的匀强磁场,矩形线圈ABCD在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO'逆时针匀速转动,发电机的电动势随时间的变化规律为e=20 sin 100πt (V),电极间接有阻值为R=10 Ω的定值电阻,线圈电阻不计。下列说法正确的是 ( D )
A.此交流发电机的频率为100 Hz
B.电阻R消耗的功率为40 W
C.当线圈转到如图位置时产生的电流方向为ABCD
D.当线圈转到如图位置时磁通量的变化率最大
3.(2024河东二模)2022年11月23日由三峡集团与金风科技联合研制的单机容量16兆瓦海上风电机组成功下线,风力发电机简易模型如甲图所示,某兴趣小组自制了一台风力发电机,试验中叶轮带动线圈在匀强磁场中转动,产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。下列说法中正确的是 ( A )
A.电流的频率为5 Hz
B.电流的有效值为10 A
C.线圈处于甲图所示位置时产生的电流最大
D.电流的瞬时值表达式为i=10 sin 10πt (A)
4.(2024南开二模)(多选)一单匝闭合矩形线圈abcd以角速度ω绕垂直于磁感线的固定轴OO'匀速转动,线圈平面位于如图甲所示的匀强磁场中,线圈电阻为R。通过线圈的磁通量Φ随时间t的变化规律如图乙所示。下列说法正确的是 ( ABD )
A.t1、t3时刻线圈中感应电流方向改变,线圈平面与磁场方向垂直
B.t2、t4时刻通过线圈平面的磁通量变化率最大,线圈中感应电动势最大
C.从t1到t3的过程,通过线圈某一截面的电荷量为
D.线圈转动一周产生的焦耳热为
考点2 变压器 远距离输电
1.(2024红桥二模)如图甲所示,一理想变压器原、副线圈匝数之比为11∶2。其原线圈两端接入如图乙所示的正弦交流电,副线圈通过电流表与负载电阻R相连。若交流电压表和交流电流表都是理想电表,则下列说法中正确的是 ( A )
A.电压表的示数是40 V
B.变压器输入电压的最大值为220 V
C.若电流表的示数为0.50 A,变压器的输入功率是40 W
D.原线圈输入的正弦交流电的频率是100 Hz
2.(2024北辰三模)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匀速转动,从图示线圈平面与磁感线平行的位置开始计时。矩形线圈通过铜滑环接理想变压器原线圈,副线圈接有定值电阻R0和滑动变阻器R,所有电表均为理想交流电表。下列判断正确的是 ( A )
A.滑动变阻器的滑片向下滑动过程中,电压表V2示数不变,V3的示数变小
B.滑动变阻器的滑片向下滑动过程中,电流表A2示数变大,A1示数变小
C.矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBSω sin ωt
D.线圈处于图示位置时,电压表V1和电流表A1的示数均达到最大值
3.(2024河北二模)图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2=5∶1,电阻R=20 Ω,L1、L2为规格相同的两只小灯泡,S1为单刀双掷开关,原线圈接正弦式交流电源,输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示,现将S1接1、S2闭合,此时L2正常发光。下列说法正确的是 ( C )
A.输入电压u的表达式是u=20 sin (50πt) V
B.只断开S1后,L1、L2均正常发光
C.若S1换接到2,则R消耗的电功率为0.8 W
D.只断开S2后,原线圈的输入功率增大
4.(2025天津重点校一模)如图所示,在远距离输电电路中,升压变压器和降压变压器均可视为理想变压器,其中降压变压器原、副线圈的匝数比n3∶n4=100∶1,输电线上的总电阻R=10 Ω,输电线上损失的功率ΔP=40 W,用户两端的电压U4=220 V,则下列说法正确的是 ( D )
A.输电线上通过的电流为4 A
B.升压变压器的输出电压为22 kV
C.发电机的输出功率为66 kW
D.用户消耗的功率为44 kW
5.(2024南开一模)(多选)如图所示,某小型水电站发电机的输出功率P=100 kW,发电机输出电压U1=250 V,经变压器升压后向远处输电,输电线总电阻R线=8 Ω,用户端用降压变压器把电压降为U4=220 V。已知输电线上损失的功率P线=5 kW,假设两个变压器均是理想变压器。下列说法正确的是 ( BC )
A.发电机输出的电流I1=40 A
B.输电线上的电流I线=25 A
C.降压变压器匝数比n3∶n4=190∶11
D.升压变压器匝数比n1∶n2=1∶20
专题综合练
1.(2024宁河二模)(多选)图甲所示的装置是斯特林发电机,其工作原理图可以简化为图乙。已知矩形导线框的匝数为N,面积为S,处在磁感应强度大小为B的匀强磁场中,矩形导线框以角速度ω绕垂直磁场方向的轴OO'匀速转动,线框与理想变压器原线圈相连。理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶4,图示时刻线框平面与磁感线垂直并以此时刻为计时起点,R1为定值电阻,R为滑动变阻器,交流电压表均可视为理想电表,不计线框的电阻。下列说法正确的是 ( AD )
A.线框从图示位置开始转动时,电压表V1的示数为
B.滑动变阻器的滑片向c端滑动的过程中,R1的发热功率增大
C.滑动变阻器的滑片向d端滑动的过程中,电压表V2的示数始终为2NBSω
D.线框从图示位置开始转过180°的过程中,产生的平均电动势为
2.(2024天津十二校一模)(多选)心电图仪是将心肌收缩产生的脉动转化为电压脉冲的仪器,其输出部分可等效为一个不计内阻的交流电源,其电压U1会随着心跳频率发生变化,如图所示,心电图仪与一理想变压器的原线圈相连接,扬声器(等效为一个定值电阻)与一滑动变阻器连接在副线圈两端。下列说法正确的是 ( BC )
A.保持电压U1不变,向左滑动滑片P,副线圈两端的电压U2减小
B.保持电压U1不变,向左滑动滑片P,变压器的输入功率变大
C.保持滑片P不动,当U1变大时,扬声器的功率变大
D.保持滑片P不动,当U1变大时,扬声器两端的电压变小
3.(2024河西一模)甲图是某燃气灶点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为乙图所示的正弦式交流电压,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,电压表为理想交流电表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5 000 V时,就会在钢针和金属板间引发电火花点燃气体。开关闭合后,下列说法正确的是 ( D )
A.0.5×10-2 s时电压表的示数为5 V
B.电压表的示数始终为5 V
C.原线圈中交变电流的频率为50 Hz,原线圈中的电流方向每秒改变50次
D.若=,则可以实现燃气灶点火
4.(2024天津一中期末)如图所示,足够长的两平行光滑金属导轨MN、PQ水平放置,间距l=1 m,导轨中间分布有磁感应强度为1 T的匀强磁场,磁场边界为正弦曲线。一粗细均匀的导体棒以10 m/s的速度向右匀速滑动,定值电阻R的阻值为1 Ω,导体棒接入电路的电阻也为1 Ω,二极管D正向电阻为0,反向电阻无穷大,导轨电阻不计。下列说法正确的是 ( C )
A.理想电压表示数为5 V
B.导体棒运动到图示位置时,有电流流过电阻R
C.导体棒上产生的热功率为6.25 W
D.流经电阻R的最大电流为10 A
5.(2024滨海新区模拟预测)“西电东送”是国家重大工程。如图为某水电站远距离输电的原理图,发电厂的输出功率为P,发电厂输出的电压为U。通过升压变压器升高电压后向远处输电,输送电压为kU,输电线的总电阻为R,在用户端用降压变压器把电压降为U。下列说法正确的是 ( D )
A.输电线上的电流为
B.输电线上损失电压为
C.降压变压器的输出功率为
D.降压变压器原、副线圈的匝数比为∶1
6.(2025耀华中学一模)某住宅小区的应急供电系统,由交流发电机和副线圈匝数可调的理想降压变压器组成,发电机中矩形线圈电阻不计,它可绕轴OO'在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动。降压变压器副线圈上的滑动触头P上下移动时可改变输出电压,R0表示用户端输电线电阻。下列判断正确的是 ( A )
A.当用户用电器增加时,为使用户电压保持不变,滑动触头P应向下滑动
B.当用户用电器减少,其他条件不变时,原线圈两端电压也减小
C.若发电机线圈某时刻处于图示位置,变压器原线圈的电压瞬时值最大
D.若发电机线圈的转速减为原来的一半,用户获得的交变电流频率保持不变
7.(2025天津第五中学开学考)如图所示为某发电站输电示意图,发电机输出电压恒定,变压器均为理想变压器,在输电线路的起始端接入甲、乙两个理想互感器,甲、乙两互感器原、副线圈的匝数比分别为200∶1和1∶20,降压变压器原、副线圈匝数比为200∶1,电压表的示数为220 V,电流表的示数为5 A,输电线路总电阻r=20 Ω。则下列说法正确的是 ( D )
A.互感器甲中圈内接入电流表,互感器乙圈内接入电压表
B.输电线路上损耗的功率约占输电总功率的6%
C.用户端的电压U4为200 V
D.用电高峰相对平时用电时,用户端的电压偏小
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2026天津版高考物理第二轮专题
专题十三 交变电流
五年高考
考点1 正弦式交变电流的产生与描述
津门故理
1.(2021天津,3,5分)如图所示,闭合开关后,R=5 Ω的电阻两端的交流电压为u=50 sin 10πt V,电压表和电流表均为理想交流电表,则 ( )
A.该交流电周期为0.02 s
B.电压表的读数为100 V
C.电流表的读数为10 A
D.电阻的电功率为1 kW
2.(2017天津,6,6分)(多选)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8π2 J
3.(2019天津,8,6分)(多选)单匝闭合矩形线框电阻为R,在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动,穿过线框的磁通量Φ与时间t的关系图像如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.时刻线框平面与中性面垂直
B.线框的感应电动势有效值为
C.线框转一周外力所做的功为
D.从t=0到t=过程中线框的平均感应电动势为
全国视野
4.(2024新课标,20,6分)(多选)电动汽车制动时可利用车轮转动将其动能转换成电能储存起来。车轮转动时带动磁极绕固定的线圈旋转,在线圈中产生电流。磁极匀速转动的某瞬间,磁场方向恰与线圈平面垂直,如图所示。将两磁极间的磁场视为匀强磁场,则磁极再转过90°时,线圈中 ( )
A.电流最小
B.电流最大
C.电流方向由P指向Q
D.电流方向由Q指向P
考点2 变压器 远距离输电
津门故理
1.(2018天津,4,6分)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,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,则 ( )
A.R消耗的功率变为P
B.电压表V的读数变为U
C.电流表A的读数变为2I
D.通过R的交变电流频率不变
2.(2023天津,6,5分)(多选)“西电东送”是我国重要的战略工程,从西部发电厂到用电量大的东部区域需要远距离输电。图为远距离交流输电的示意图,升压变压器T1和降压变压器T2均为理想变压器,T1的原线圈接有电压有效值恒定的交变电源,R为输电导线的电阻,T2的副线圈并联多个用电器,下列说法正确的是 ( )
A.T1的输出电压等于T2的输入电压
B.T1的输出功率大于T2的输入功率
C.用电器增多后,R消耗的功率减小
D.用电器增多后,T2的输出电压降低
3.(2022天津,8,5分)(多选)如图所示,两理想变压器间接有电阻R,电表均为理想交流电表,a、b接入电压有效值不变的正弦交流电源。闭合开关S后 ( )
A.R的发热功率不变
B.电压表的示数不变
C.电流表A1的示数变大
D.电流表A2的示数变小
全国视野
4.(2025广东,2,4分)如图所示,某光伏电站输出功率1 000 kW、电压400 V的交流电,经理想变压器升压至10 kV后,通过输电线输送到变电站。输电线的等效电阻R为5 Ω。下列说法正确的是 ( )
A.变压器原、副线圈匝数比为1∶100
B.输电线上由R造成的电压损失为500 V
C.变压器原线圈中的电流为100 A
D.变压器原、副线圈中电流的频率不同
5.(2025湖北,8,4分)(多选)在如图所示的输电线路中,交流发电机的输出电压一定,两变压器均为理想变压器,左侧升压变压器的原、副线圈匝数分别为n1、n2,两变压器间输电线路电阻为r。下列说法正确的是 ( )
A.仅增加用户数,r消耗的功率增大
B.仅增加用户数,用户端的电压增大
C.仅适当增加n2,用户端的电压增大
D.仅适当增加n2,整个电路消耗的电功率减小
三年模拟
考点强化练
考点1 正弦式交变电流的产生与描述
1.(2024河西二模)一个单匝矩形线圈,绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴匀速转动。通过线圈的磁通量Φ随时间t的变化规律如图所示,则以下说法正确的是 ( )
A.0时刻线圈位于中性面
B.t2时刻电流方向发生改变
C.感应电动势的有效值为
D.t1时刻到t3时刻,感应电动势的平均值为0
2.(2023和平二模)如图为交流发电机的示意图,N、S极间的磁场可视为水平方向的匀强磁场,矩形线圈ABCD在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO'逆时针匀速转动,发电机的电动势随时间的变化规律为e=20 sin 100πt (V),电极间接有阻值为R=10 Ω的定值电阻,线圈电阻不计。下列说法正确的是 ( )
A.此交流发电机的频率为100 Hz
B.电阻R消耗的功率为40 W
C.当线圈转到如图位置时产生的电流方向为ABCD
D.当线圈转到如图位置时磁通量的变化率最大
3.(2024河东二模)2022年11月23日由三峡集团与金风科技联合研制的单机容量16兆瓦海上风电机组成功下线,风力发电机简易模型如甲图所示,某兴趣小组自制了一台风力发电机,试验中叶轮带动线圈在匀强磁场中转动,产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。下列说法中正确的是 ( A )
A.电流的频率为5 Hz
B.电流的有效值为10 A
C.线圈处于甲图所示位置时产生的电流最大
D.电流的瞬时值表达式为i=10 sin 10πt (A)
4.(2024南开二模)(多选)一单匝闭合矩形线圈abcd以角速度ω绕垂直于磁感线的固定轴OO'匀速转动,线圈平面位于如图甲所示的匀强磁场中,线圈电阻为R。通过线圈的磁通量Φ随时间t的变化规律如图乙所示。下列说法正确的是 ( )
A.t1、t3时刻线圈中感应电流方向改变,线圈平面与磁场方向垂直
B.t2、t4时刻通过线圈平面的磁通量变化率最大,线圈中感应电动势最大
C.从t1到t3的过程,通过线圈某一截面的电荷量为
D.线圈转动一周产生的焦耳热为
考点2 变压器 远距离输电
1.(2024红桥二模)如图甲所示,一理想变压器原、副线圈匝数之比为11∶2。其原线圈两端接入如图乙所示的正弦交流电,副线圈通过电流表与负载电阻R相连。若交流电压表和交流电流表都是理想电表,则下列说法中正确的是 ( )
A.电压表的示数是40 V
B.变压器输入电压的最大值为220 V
C.若电流表的示数为0.50 A,变压器的输入功率是40 W
D.原线圈输入的正弦交流电的频率是100 Hz
2.(2024北辰三模)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匀速转动,从图示线圈平面与磁感线平行的位置开始计时。矩形线圈通过铜滑环接理想变压器原线圈,副线圈接有定值电阻R0和滑动变阻器R,所有电表均为理想交流电表。下列判断正确的是 ( )
A.滑动变阻器的滑片向下滑动过程中,电压表V2示数不变,V3的示数变小
B.滑动变阻器的滑片向下滑动过程中,电流表A2示数变大,A1示数变小
C.矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBSω sin ωt
D.线圈处于图示位置时,电压表V1和电流表A1的示数均达到最大值
3.(2024河北二模)图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2=5∶1,电阻R=20 Ω,L1、L2为规格相同的两只小灯泡,S1为单刀双掷开关,原线圈接正弦式交流电源,输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示,现将S1接1、S2闭合,此时L2正常发光。下列说法正确的是 ( )
A.输入电压u的表达式是u=20 sin (50πt) V
B.只断开S1后,L1、L2均正常发光
C.若S1换接到2,则R消耗的电功率为0.8 W
D.只断开S2后,原线圈的输入功率增大
4.(2025天津重点校一模)如图所示,在远距离输电电路中,升压变压器和降压变压器均可视为理想变压器,其中降压变压器原、副线圈的匝数比n3∶n4=100∶1,输电线上的总电阻R=10 Ω,输电线上损失的功率ΔP=40 W,用户两端的电压U4=220 V,则下列说法正确的是 ( )
A.输电线上通过的电流为4 A
B.升压变压器的输出电压为22 kV
C.发电机的输出功率为66 kW
D.用户消耗的功率为44 kW
5.(2024南开一模)(多选)如图所示,某小型水电站发电机的输出功率P=100 kW,发电机输出电压U1=250 V,经变压器升压后向远处输电,输电线总电阻R线=8 Ω,用户端用降压变压器把电压降为U4=220 V。已知输电线上损失的功率P线=5 kW,假设两个变压器均是理想变压器。下列说法正确的是 ( )
A.发电机输出的电流I1=40 A
B.输电线上的电流I线=25 A
C.降压变压器匝数比n3∶n4=190∶11
D.升压变压器匝数比n1∶n2=1∶20
专题综合练
1.(2024宁河二模)(多选)图甲所示的装置是斯特林发电机,其工作原理图可以简化为图乙。已知矩形导线框的匝数为N,面积为S,处在磁感应强度大小为B的匀强磁场中,矩形导线框以角速度ω绕垂直磁场方向的轴OO'匀速转动,线框与理想变压器原线圈相连。理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶4,图示时刻线框平面与磁感线垂直并以此时刻为计时起点,R1为定值电阻,R为滑动变阻器,交流电压表均可视为理想电表,不计线框的电阻。下列说法正确的是 ( )
A.线框从图示位置开始转动时,电压表V1的示数为
B.滑动变阻器的滑片向c端滑动的过程中,R1的发热功率增大
C.滑动变阻器的滑片向d端滑动的过程中,电压表V2的示数始终为2NBSω
D.线框从图示位置开始转过180°的过程中,产生的平均电动势为
2.(2024天津十二校一模)(多选)心电图仪是将心肌收缩产生的脉动转化为电压脉冲的仪器,其输出部分可等效为一个不计内阻的交流电源,其电压U1会随着心跳频率发生变化,如图所示,心电图仪与一理想变压器的原线圈相连接,扬声器(等效为一个定值电阻)与一滑动变阻器连接在副线圈两端。下列说法正确的是 ( )
A.保持电压U1不变,向左滑动滑片P,副线圈两端的电压U2减小
B.保持电压U1不变,向左滑动滑片P,变压器的输入功率变大
C.保持滑片P不动,当U1变大时,扬声器的功率变大
D.保持滑片P不动,当U1变大时,扬声器两端的电压变小
3.(2024河西一模)甲图是某燃气灶点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为乙图所示的正弦式交流电压,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,电压表为理想交流电表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5 000 V时,就会在钢针和金属板间引发电火花点燃气体。开关闭合后,下列说法正确的是 ( )
A.0.5×10-2 s时电压表的示数为5 V
B.电压表的示数始终为5 V
C.原线圈中交变电流的频率为50 Hz,原线圈中的电流方向每秒改变50次
D.若=,则可以实现燃气灶点火
4.(2024天津一中期末)如图所示,足够长的两平行光滑金属导轨MN、PQ水平放置,间距l=1 m,导轨中间分布有磁感应强度为1 T的匀强磁场,磁场边界为正弦曲线。一粗细均匀的导体棒以10 m/s的速度向右匀速滑动,定值电阻R的阻值为1 Ω,导体棒接入电路的电阻也为1 Ω,二极管D正向电阻为0,反向电阻无穷大,导轨电阻不计。下列说法正确的是 ( )
A.理想电压表示数为5 V
B.导体棒运动到图示位置时,有电流流过电阻R
C.导体棒上产生的热功率为6.25 W
D.流经电阻R的最大电流为10 A
5.(2024滨海新区模拟预测)“西电东送”是国家重大工程。如图为某水电站远距离输电的原理图,发电厂的输出功率为P,发电厂输出的电压为U。通过升压变压器升高电压后向远处输电,输送电压为kU,输电线的总电阻为R,在用户端用降压变压器把电压降为U。下列说法正确的是 ( )
A.输电线上的电流为
B.输电线上损失电压为
C.降压变压器的输出功率为
D.降压变压器原、副线圈的匝数比为∶1
6.(2025耀华中学一模)某住宅小区的应急供电系统,由交流发电机和副线圈匝数可调的理想降压变压器组成,发电机中矩形线圈电阻不计,它可绕轴OO'在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动。降压变压器副线圈上的滑动触头P上下移动时可改变输出电压,R0表示用户端输电线电阻。下列判断正确的是 ( )
A.当用户用电器增加时,为使用户电压保持不变,滑动触头P应向下滑动
B.当用户用电器减少,其他条件不变时,原线圈两端电压也减小
C.若发电机线圈某时刻处于图示位置,变压器原线圈的电压瞬时值最大
D.若发电机线圈的转速减为原来的一半,用户获得的交变电流频率保持不变
7.(2025天津第五中学开学考)如图所示为某发电站输电示意图,发电机输出电压恒定,变压器均为理想变压器,在输电线路的起始端接入甲、乙两个理想互感器,甲、乙两互感器原、副线圈的匝数比分别为200∶1和1∶20,降压变压器原、副线圈匝数比为200∶1,电压表的示数为220 V,电流表的示数为5 A,输电线路总电阻r=20 Ω。则下列说法正确的是 ( )
A.互感器甲中圈内接入电流表,互感器乙圈内接入电压表
B.输电线路上损耗的功率约占输电总功率的6%
C.用户端的电压U4为200 V
D.用电高峰相对平时用电时,用户端的电压偏小
专题十三 交变电流
五年高考
考点1 正弦式交变电流的产生与描述
津门故理
1.(2021天津,3,5分)如图所示,闭合开关后,R=5 Ω的电阻两端的交流电压为u=50 sin 10πt V,电压表和电流表均为理想交流电表,则 ( C )
A.该交流电周期为0.02 s
B.电压表的读数为100 V
C.电流表的读数为10 A
D.电阻的电功率为1 kW
2.(2017天津,6,6分)(多选)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 ( AD )
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8π2 J
3.(2019天津,8,6分)(多选)单匝闭合矩形线框电阻为R,在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动,穿过线框的磁通量Φ与时间t的关系图像如图所示。下列说法正确的是 ( BC )
A.时刻线框平面与中性面垂直
B.线框的感应电动势有效值为
C.线框转一周外力所做的功为
D.从t=0到t=过程中线框的平均感应电动势为
全国视野
4.(2024新课标,20,6分)(多选)电动汽车制动时可利用车轮转动将其动能转换成电能储存起来。车轮转动时带动磁极绕固定的线圈旋转,在线圈中产生电流。磁极匀速转动的某瞬间,磁场方向恰与线圈平面垂直,如图所示。将两磁极间的磁场视为匀强磁场,则磁极再转过90°时,线圈中 ( BD )
A.电流最小
B.电流最大
C.电流方向由P指向Q
D.电流方向由Q指向P
考点2 变压器 远距离输电
津门故理
1.(2018天津,4,6分)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,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,则 ( B )
A.R消耗的功率变为P
B.电压表V的读数变为U
C.电流表A的读数变为2I
D.通过R的交变电流频率不变
2.(2023天津,6,5分)(多选)“西电东送”是我国重要的战略工程,从西部发电厂到用电量大的东部区域需要远距离输电。图为远距离交流输电的示意图,升压变压器T1和降压变压器T2均为理想变压器,T1的原线圈接有电压有效值恒定的交变电源,R为输电导线的电阻,T2的副线圈并联多个用电器,下列说法正确的是 ( BD )
A.T1的输出电压等于T2的输入电压
B.T1的输出功率大于T2的输入功率
C.用电器增多后,R消耗的功率减小
D.用电器增多后,T2的输出电压降低
3.(2022天津,8,5分)(多选)如图所示,两理想变压器间接有电阻R,电表均为理想交流电表,a、b接入电压有效值不变的正弦交流电源。闭合开关S后 ( BC )
A.R的发热功率不变
B.电压表的示数不变
C.电流表A1的示数变大
D.电流表A2的示数变小
全国视野
4.(2025广东,2,4分)如图所示,某光伏电站输出功率1 000 kW、电压400 V的交流电,经理想变压器升压至10 kV后,通过输电线输送到变电站。输电线的等效电阻R为5 Ω。下列说法正确的是 ( B )
A.变压器原、副线圈匝数比为1∶100
B.输电线上由R造成的电压损失为500 V
C.变压器原线圈中的电流为100 A
D.变压器原、副线圈中电流的频率不同
5.(2025湖北,8,4分)(多选)在如图所示的输电线路中,交流发电机的输出电压一定,两变压器均为理想变压器,左侧升压变压器的原、副线圈匝数分别为n1、n2,两变压器间输电线路电阻为r。下列说法正确的是 ( AC )
A.仅增加用户数,r消耗的功率增大
B.仅增加用户数,用户端的电压增大
C.仅适当增加n2,用户端的电压增大
D.仅适当增加n2,整个电路消耗的电功率减小
解题指导
关键条件 分析要点
交流发电机的输出电压一定 升压变压器原线圈两端电压U1不变
两变压器均为理想变压器 满足电压与匝数关系=,无能量损耗
输电线路电阻为r 功率损耗P损=r,电压损耗ΔU=I2r
解析 仅增加用户数,相当于负载电阻减小,副线圈中的电流增大,原线圈中的电流也增大,流经输电线路的电流增大,消耗的功率P损=I2r增大,A正确。仅增加用户数,输电线路上的电压损耗增大,用户端的电压会减小,B错误。仅适当增加n2(升压变压器副线圈匝数),由=可知,输出电压U2增大,输电线路上的电流增大,用户端电阻不变,用户端的电压增大,C正确。仅适当增加n2(升压变压器副线圈匝数),输出电压U2增大,输电线路上的电流增大,根据理想变压器原、副线圈的电流与匝数关系=知,I2增大时I1增大,整个回路中电流增大,输电线路电阻阻值不变,所以整个电路消耗的电功率增大,D错误。
易错警示 (1)混淆“用户端电压”与“输电电压”,误认为用户数增加时负载电阻减小会直接导致电压升高。
(2)误认为增加n2会改变发电机输出功率,实际上,输出电压一定时输出功率由负载决定,与匝数比无关。
三年模拟
考点强化练
考点1 正弦式交变电流的产生与描述
1.(2024河西二模)一个单匝矩形线圈,绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴匀速转动。通过线圈的磁通量Φ随时间t的变化规律如图所示,则以下说法正确的是 ( C )
A.0时刻线圈位于中性面
B.t2时刻电流方向发生改变
C.感应电动势的有效值为
D.t1时刻到t3时刻,感应电动势的平均值为0
2.(2023和平二模)如图为交流发电机的示意图,N、S极间的磁场可视为水平方向的匀强磁场,矩形线圈ABCD在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO'逆时针匀速转动,发电机的电动势随时间的变化规律为e=20 sin 100πt (V),电极间接有阻值为R=10 Ω的定值电阻,线圈电阻不计。下列说法正确的是 ( D )
A.此交流发电机的频率为100 Hz
B.电阻R消耗的功率为40 W
C.当线圈转到如图位置时产生的电流方向为ABCD
D.当线圈转到如图位置时磁通量的变化率最大
3.(2024河东二模)2022年11月23日由三峡集团与金风科技联合研制的单机容量16兆瓦海上风电机组成功下线,风力发电机简易模型如甲图所示,某兴趣小组自制了一台风力发电机,试验中叶轮带动线圈在匀强磁场中转动,产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。下列说法中正确的是 ( A )
A.电流的频率为5 Hz
B.电流的有效值为10 A
C.线圈处于甲图所示位置时产生的电流最大
D.电流的瞬时值表达式为i=10 sin 10πt (A)
4.(2024南开二模)(多选)一单匝闭合矩形线圈abcd以角速度ω绕垂直于磁感线的固定轴OO'匀速转动,线圈平面位于如图甲所示的匀强磁场中,线圈电阻为R。通过线圈的磁通量Φ随时间t的变化规律如图乙所示。下列说法正确的是 ( ABD )
A.t1、t3时刻线圈中感应电流方向改变,线圈平面与磁场方向垂直
B.t2、t4时刻通过线圈平面的磁通量变化率最大,线圈中感应电动势最大
C.从t1到t3的过程,通过线圈某一截面的电荷量为
D.线圈转动一周产生的焦耳热为
考点2 变压器 远距离输电
1.(2024红桥二模)如图甲所示,一理想变压器原、副线圈匝数之比为11∶2。其原线圈两端接入如图乙所示的正弦交流电,副线圈通过电流表与负载电阻R相连。若交流电压表和交流电流表都是理想电表,则下列说法中正确的是 ( A )
A.电压表的示数是40 V
B.变压器输入电压的最大值为220 V
C.若电流表的示数为0.50 A,变压器的输入功率是40 W
D.原线圈输入的正弦交流电的频率是100 Hz
2.(2024北辰三模)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匀速转动,从图示线圈平面与磁感线平行的位置开始计时。矩形线圈通过铜滑环接理想变压器原线圈,副线圈接有定值电阻R0和滑动变阻器R,所有电表均为理想交流电表。下列判断正确的是 ( A )
A.滑动变阻器的滑片向下滑动过程中,电压表V2示数不变,V3的示数变小
B.滑动变阻器的滑片向下滑动过程中,电流表A2示数变大,A1示数变小
C.矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBSω sin ωt
D.线圈处于图示位置时,电压表V1和电流表A1的示数均达到最大值
3.(2024河北二模)图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2=5∶1,电阻R=20 Ω,L1、L2为规格相同的两只小灯泡,S1为单刀双掷开关,原线圈接正弦式交流电源,输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示,现将S1接1、S2闭合,此时L2正常发光。下列说法正确的是 ( C )
A.输入电压u的表达式是u=20 sin (50πt) V
B.只断开S1后,L1、L2均正常发光
C.若S1换接到2,则R消耗的电功率为0.8 W
D.只断开S2后,原线圈的输入功率增大
4.(2025天津重点校一模)如图所示,在远距离输电电路中,升压变压器和降压变压器均可视为理想变压器,其中降压变压器原、副线圈的匝数比n3∶n4=100∶1,输电线上的总电阻R=10 Ω,输电线上损失的功率ΔP=40 W,用户两端的电压U4=220 V,则下列说法正确的是 ( D )
A.输电线上通过的电流为4 A
B.升压变压器的输出电压为22 kV
C.发电机的输出功率为66 kW
D.用户消耗的功率为44 kW
5.(2024南开一模)(多选)如图所示,某小型水电站发电机的输出功率P=100 kW,发电机输出电压U1=250 V,经变压器升压后向远处输电,输电线总电阻R线=8 Ω,用户端用降压变压器把电压降为U4=220 V。已知输电线上损失的功率P线=5 kW,假设两个变压器均是理想变压器。下列说法正确的是 ( BC )
A.发电机输出的电流I1=40 A
B.输电线上的电流I线=25 A
C.降压变压器匝数比n3∶n4=190∶11
D.升压变压器匝数比n1∶n2=1∶20
专题综合练
1.(2024宁河二模)(多选)图甲所示的装置是斯特林发电机,其工作原理图可以简化为图乙。已知矩形导线框的匝数为N,面积为S,处在磁感应强度大小为B的匀强磁场中,矩形导线框以角速度ω绕垂直磁场方向的轴OO'匀速转动,线框与理想变压器原线圈相连。理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶4,图示时刻线框平面与磁感线垂直并以此时刻为计时起点,R1为定值电阻,R为滑动变阻器,交流电压表均可视为理想电表,不计线框的电阻。下列说法正确的是 ( AD )
A.线框从图示位置开始转动时,电压表V1的示数为
B.滑动变阻器的滑片向c端滑动的过程中,R1的发热功率增大
C.滑动变阻器的滑片向d端滑动的过程中,电压表V2的示数始终为2NBSω
D.线框从图示位置开始转过180°的过程中,产生的平均电动势为
2.(2024天津十二校一模)(多选)心电图仪是将心肌收缩产生的脉动转化为电压脉冲的仪器,其输出部分可等效为一个不计内阻的交流电源,其电压U1会随着心跳频率发生变化,如图所示,心电图仪与一理想变压器的原线圈相连接,扬声器(等效为一个定值电阻)与一滑动变阻器连接在副线圈两端。下列说法正确的是 ( BC )
A.保持电压U1不变,向左滑动滑片P,副线圈两端的电压U2减小
B.保持电压U1不变,向左滑动滑片P,变压器的输入功率变大
C.保持滑片P不动,当U1变大时,扬声器的功率变大
D.保持滑片P不动,当U1变大时,扬声器两端的电压变小
3.(2024河西一模)甲图是某燃气灶点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为乙图所示的正弦式交流电压,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,电压表为理想交流电表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5 000 V时,就会在钢针和金属板间引发电火花点燃气体。开关闭合后,下列说法正确的是 ( D )
A.0.5×10-2 s时电压表的示数为5 V
B.电压表的示数始终为5 V
C.原线圈中交变电流的频率为50 Hz,原线圈中的电流方向每秒改变50次
D.若=,则可以实现燃气灶点火
4.(2024天津一中期末)如图所示,足够长的两平行光滑金属导轨MN、PQ水平放置,间距l=1 m,导轨中间分布有磁感应强度为1 T的匀强磁场,磁场边界为正弦曲线。一粗细均匀的导体棒以10 m/s的速度向右匀速滑动,定值电阻R的阻值为1 Ω,导体棒接入电路的电阻也为1 Ω,二极管D正向电阻为0,反向电阻无穷大,导轨电阻不计。下列说法正确的是 ( C )
A.理想电压表示数为5 V
B.导体棒运动到图示位置时,有电流流过电阻R
C.导体棒上产生的热功率为6.25 W
D.流经电阻R的最大电流为10 A
5.(2024滨海新区模拟预测)“西电东送”是国家重大工程。如图为某水电站远距离输电的原理图,发电厂的输出功率为P,发电厂输出的电压为U。通过升压变压器升高电压后向远处输电,输送电压为kU,输电线的总电阻为R,在用户端用降压变压器把电压降为U。下列说法正确的是 ( D )
A.输电线上的电流为
B.输电线上损失电压为
C.降压变压器的输出功率为
D.降压变压器原、副线圈的匝数比为∶1
6.(2025耀华中学一模)某住宅小区的应急供电系统,由交流发电机和副线圈匝数可调的理想降压变压器组成,发电机中矩形线圈电阻不计,它可绕轴OO'在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动。降压变压器副线圈上的滑动触头P上下移动时可改变输出电压,R0表示用户端输电线电阻。下列判断正确的是 ( A )
A.当用户用电器增加时,为使用户电压保持不变,滑动触头P应向下滑动
B.当用户用电器减少,其他条件不变时,原线圈两端电压也减小
C.若发电机线圈某时刻处于图示位置,变压器原线圈的电压瞬时值最大
D.若发电机线圈的转速减为原来的一半,用户获得的交变电流频率保持不变
7.(2025天津第五中学开学考)如图所示为某发电站输电示意图,发电机输出电压恒定,变压器均为理想变压器,在输电线路的起始端接入甲、乙两个理想互感器,甲、乙两互感器原、副线圈的匝数比分别为200∶1和1∶20,降压变压器原、副线圈匝数比为200∶1,电压表的示数为220 V,电流表的示数为5 A,输电线路总电阻r=20 Ω。则下列说法正确的是 ( D )
A.互感器甲中圈内接入电流表,互感器乙圈内接入电压表
B.输电线路上损耗的功率约占输电总功率的6%
C.用户端的电压U4为200 V
D.用电高峰相对平时用电时,用户端的电压偏小
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