2020年高考物理纠错笔记：交变电流

一、线圈绕垂直磁场的轴旋转产生的交变电流具有以下特点 （1）交变电流的大小与转轴在线圈平面内的具体位置无关，未必是线圈的对称轴； （2）交变电流的最大值与线圈的面积成正比，与线圈的具体形状无关； （3）线圈转动的快慢既影响交变电流的周期和频率，又影响交变电流的最大值。 如图所示，在水平向右的匀强磁场中，一线框绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线框通过电刷、圆环、 导线等与定值电阻组成闭合回路．t1、t2 时刻线框分别转到图甲、乙所示的位置，下列说法正确的是 A．t1 时刻穿过线框的磁通量最大 B．t1 时刻电阻中的电流最大，方向从右向左 C．t2 时刻穿过线框的磁通量变化最快 D．t2 时刻电阻中的电流最大，方向从右向左 【错因分析】分不清线圈是从中性面还是峰值面开始转动的导致错误。 【正确解析】t1 时刻，穿过线框的磁通量为零，线框产生的感应电动势最大，电阻中的电流最大，根 据楞次定律，通过电阻的电流方向从右向左，A 错误，B 正确；t2 时刻，穿过线框的磁通量最大，线框产生 的感应电动势为零，电阻中的电流为零，C、D 错误。 【正确答案】B 1．图 1 为一台小型发电机构造示意图，内阻 r=5.0 Ω，外电路电阻 R=95 Ω，电路中其余电阻不计。发电 机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度 ω 绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数 n=100。转 动过程中穿过每匝线圈的磁通量 Φ 随时间 t 按正弦规律变化，如图 2 所示，（π=3.14， ）则下 列说法不正确的是 图 1 图 2 A．该小型发电机的电动势的最大值为 200 V 2=1.4B．t=3.14×10－2 s 时，磁通量的变化率为 2 Wb/s C．t=3.14×10－2 s 时，串联在外电路中的交流电流表的读数为 2 A D．t=3.14×10－2 s 时，串联在外电路中的交流电流表的读数为 1.4 A 2．如图所示， 是磁感应强度大小为 B 的匀强磁场的左边界，也是一面积为 S 的 n 匝矩形金属线框的对 称轴，若线框以角速度 绕与磁感线垂直的转轴 匀速转动，并从图示位置（线框与磁感线平行）开 始计时，则 A． 时，线框中的感应电流最小 B． 时，穿过线框的磁通量变化率最大 C．线框中产生的交变电动势的最大值为 D．线框中产生的交变电动势的有效值为 二、对交变电流的理解和应用易出现以下错误 （1）只考虑交变电流的产生与规律而忽视了交变电流的结构； （2）不知道计算与热效应有关的物理量时应采用有效值； （3）错误地认为凡是交变电流其电压有效值都可以用 计算。 多数同学家里都有调光台灯、调速电风扇。过去是用变压器来实现上述调节的，缺点是成本高、体积 大、效率低，且不能任意调节灯的亮度或电风扇转速。现在的调光台灯、调速电风扇是用可控硅电子元件 来实现调节的。如图所示为一个经过双向可控硅电子元件调节后加在电灯上的电压，即在正弦交流电的每 m 2 2U U=一个 周期中，前面的 被截去，调节台灯上旋钮可以控制截去多少，从而改变电灯上的电压。则现在电 灯上的电压为 A．Um B． C． D． 【错因分析】认为所有交变电流的有效值均可以用 计算导致本题错误。 【正确解析】设交变电流的有效值为 U，将交变电流与直流电分别通过相同电阻 R，分析一个周期内热 量：交变电流 ，直流电 ，由 Q1=Q2 得： ，故选 C。答案：C。 1．一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变电源上，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，如图所示．则 Q 方∶Q 正等于(　　) A．1∶ 2　　　 B． 2∶1　 　　C．1∶2　　 　D．2∶1 2．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。矩形线圈 ab 边和 cd 边产生的感应电动势的最大值都为 ，不计线圈 电阻，则发电机输出电压 A．峰值是 e0　　　　　 B．峰值是 2e0 C．有效值是 2 2 Ne0 D．有效值是 2Ne0 1 2 1 4 m 2 2 U m 2 U m 4 U m 2 2U U= 2 m 1 2 2 U TQ R     = ⋅ 2 2 UQ TR = ⋅ m 2 UU =易错点三、正弦交变电流图象的应用技巧 正弦交变电流随时间的变化情况可以从图象上表示出来，图象描述的是交变电流随时间变化的规律， 它是一条正弦曲线，如图所示，从图中我们可以找到正弦交变电流的最大值 Im、周期 T，也可以根据线圈在 中性面时感应电动势 e 为零、感应电流 i 为零、线圈中的磁通量最大的特点，找出线圈旋转到中性面的时 刻，即线圈中磁通量最大的时刻是 0 时刻、t2 时刻和 t4 时刻。也可以根据线圈旋转至平行于磁感线时，感 应电动势最大、线圈中感应电流最大和磁通量为零的特点，找出线圈平行于磁感线的时刻是 t1 时刻和 t3 时 刻。 如图所示，图线 a 是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦交流电的图象，当调整线圈转速后， 所产生的正弦交流电的图象如图线 b 所示，以下关于这两个正弦交流电的说法中正确的是 A．在图中 t＝0 时刻穿过线圈的磁通量均为零 B．线圈先后两次转速之比为 3:2 C．交流 a 的电压有效值为 5 V D．交流 b 的电压最大值为 5 V 【错因分析】不能正确的理解图象，不能选出有用的信息，导致本题错解。 【正确解析】t＝0 时刻，两个正弦式电流的感应电动势瞬时值均为零，线圈都与磁场垂直，穿过线圈 的磁通量都最大,故 A 项错误；由图读出两电流的周期分别为 、 ，则 ．据 ，线圈先后两次转速之比 ，故 B 项正确；交流 a 是正弦式交流电，电压的 最大值 ，则交流 a 的电压有效值 ，故 C 项正确；据 得， ，则 ．又 ，所以 ，故 D 项错误。 【正确答案】BC 2 0.4 saT = 0.6 sbT = : 2:3a bT T = 1 1T f n = = : : 3: 2a b b an n T T= = m 10 VaU = m 5 2 V 2 a a UU = = m 2πE NBS NBS T ω= = m m: : 3: 2a b b aE E T T= = m m m m: : 3: 2a b a bU U E E= = m 10 VaU = m 20 V3bU =1．甲、乙两矩形单匝金属线圈分别绕与磁感线垂直的轴在同一匀强磁场中匀速转动，输出交流电的感应电 动势图象如图中甲、乙所示，则 A．甲的频率是乙的频率的 2 倍 B．甲线圈的截面积是乙线圈截面积的 6 倍 C．t=1 s 时，两线圈中的磁通量均为零 D．t=2 s 时，两线圈均与磁感线平行 2．（多选）如图甲所示，电阻为 1 Ω 的矩形线圈绕垂直匀强磁场的转轴 OO′匀速旋转产生交流电，现将 此电流给阻值为 R=10 Ω 的小灯泡 L 供电，通过电流传感器得到灯泡中电流的图象如图乙，不考虑温度 对灯泡阻值的影响，下列说法中正确的是 A．在 t＝5×10－3 s 时，线圈处于中性面位置 B．在 t＝10×10－3 s 时，穿过线圈的磁通量最大 C．交变电流的瞬时值表达式为 i＝5cos 50πt(A) D．线圈产生的交流电的电动势为 V 易错点四、理想变压器原、副线圈基本关系的应用 1．基本关系 （1）P 入=P 出； （2） ，有多个副线圈时，仍然成立， =···； 2 1 2 1 n n U U = 3 3 2 2 1 1 n U n U n U ==（3） ，电流与匝数成反比，只对一个副线圈的变压器适用，有多个副线圈时，由输入功率和 输出功率相等确定电流关系，n1I1=n2I2+n3I3+···； （4）原、副线圈的每一匝的磁通量都相同，磁通量变化率也相同，频率也就相同。 2．制约关系 （1）电压：副线圈电压 U2 由原线圈电压 U1 和匝数比决定； （2）功率：原线圈的输入功率 P1 由副线圈的输出功率 P2 决定； （3）电流：原线圈电流 I1 由副线圈电流 I2 和匝数比决定。 如图 1 所示，理想变压器的原线圈接在图 2 所示的交流电源上，副线圈上接有“10 V，1 W”的灯泡能 正常发光。已知电流表、电压表均为理想电表，下列说法正确的是 A．电压表示数为 311 V B．交流电的电压表达式为 C．变压器原、副线圈匝数比为 22:1 D．若将电流表换成灯泡，则变压器输出功率增大 【错因分析】记不住理想变压器各物理量之间的关系导致本题错解。 【正确解析】电压表的读数为交流电的有效值，根据图 2 知交流电的有效值为 V=220 V，则电压表 示数为 220 V，选项 A 错误；由图 2 可得交流电的表达式为 ，选项 B 错误；由于灯泡正常发 光，可得变压器副线圈两端的电压为 10 V，根据 可得变压器原、副线圈匝数比为 22:1，选项 C 正 确；若将电流表换成灯泡，变压器的副线圈两端的电压不变，根据功率公式 知，副线圈的消耗功率 减小，可得变压器输入功率减小，选项 D 错误。 【正确答案】C 1．（多选）关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是(　　) 1 2 2 1 n n I I = 311sin50πu t= 311 2 311sin100πu t= 1 1 2 2 U n U n = 2UP R =A．通过正弦式交变电流的原线圈产生的磁通量不变 B．穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都相等 C．穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势 D．原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈 2．（多选）如图所示，一理想变压器由一个初级线圈和两个次级线圈组成，当此变压器工作时，初级 和次级线圈的匝数、电流、电压均在图中标出，则下列几组关系式中正确的是 A． ， B． ， C．n1I1=n2I2+n3I3 D． 五、理想变压器的动态分析 1．解决理想变压器中有关物理量的动态分析问题的方法 （1）分清不变量和变量，弄清理想变压器中电压、电流、功率之间的联系和相互制约关系，利用闭合 电路欧姆定律，串、并联电路特点进行分析判定； （2）分析该类问题的一般思维流程是： 2．常见的理想变压器的动态分析问题一般有两种：匝数比不变的情况和负载电阻不变的情况。 （1）匝数比不变的情况 ①U1 不变，根据 ，输入电压 U1 决定输出电压 U2，不论负载电阻 R 如何变化，U2 也不变； ②当负载电阻发生变化时，I2 变化，输出电流 I2 决定输入电流 I1，故 I1 发生变化； ③I2 变化引起 P2 变化，由 P1=P2 知 P1 发生变化。 1 1 2 2 U n U n = 1 1 3 3 U n U n = 1 1 2 2 I n I n = 31 3 1 nI I n = 2 31 2 3 1 n nI I I n +=+ 2 1 2 1 n n U U =（2）负载电阻不变的情况 ①U1 不变， 发生变化，U2 变化； ②R 不变，U2 变化，I2 发生变化； ③根据 和 P1=P2，可以判断 P2 变化时，P1 发生变化，U1 不变时，I1 发生变化。 如图所示电路中，变压器为理想变压器，a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，R0 为定值电阻，R 为滑动变阻器。现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一个位置，观察到电流表 A1 的示数增大了 0.2 A， 电流表 A2 的示数增大了 0.8 A。则下列说法正确的是 A．电压表 V1 示数增大 B．电压表 V2、V3 示数均增大 C．该变压器起升压作用 D．变阻器滑片是沿 的方向滑动 【错因分析】不能理解因变量和自变量之间的关系导致本题错解。 【正确解析】电流表示数增大，说明滑动变阻器接入电路的阻值减小，故应从 c 向 d 滑动，故 D 正确； 电压表 V1、V2 示数不变，故 A、B 错误；原副线圈中的电流和匝数成反比，即n1I1=n2I2，电流变化时，n1ΔI1=n2Δ I2，故 ，应是降压变压器，C 错误。答案：D。 1．（多选）如图所示的理想变压器电路中，三个灯泡 L1、L2、L3 完全相同，定值电阻的阻值为 R，变压器 原副线圈的匝数比为 1:2。开始时三个开关均断开，a、b 端接入恒定的正弦交流电压，闭合开关 S1、 S2，灯泡 L1、L2 均正常发光，电阻 R 消耗的功率与一个灯泡消耗的功率相同，则下列说法正确的是 2 1 n n R UP 2 2 2 = c d→ 1 2 2 1 4 1 n I n I ∆= =∆A．灯泡的电阻为 4R B．再闭合 S3，灯泡 L3 也能正常发光 C．再闭合 S3，灯泡 L1、L2 均变暗 D．闭合 S3 后再断开 S1，灯泡 L2、L3 亮度不变 2．如图所示，M 是理想变压器，将 a、b 接在电压 V 的正弦交流电源上。变压器右侧为一 火警报警系统原理图，其中 RT 为用半导体热敏材料制成的传感器 其电阻率随温度升高而减小 ，电流 表 A2 为值班室的显示器，显示通过 R1 的电流，电压表 V2 显示加在报警器上的电压 报警器未画出 ，R2 为定值电阻。当传感器 RT 所在处出现火警时，以下说法中正确的是 A．电流表 A1 的示数不变，电流表 A2 的示数增大 B．电流表 A1 的示数增大，电流表 A2 的示数减小 C．电压表 V1 的示数增大，电压表 V2 的示数增大 D．电压表 V1 的示数不变，电压表 V2 的示数不变 六、远距离输电问题 1．远距离输电的处理思路 对高压输电问题，应按“发电机→升压变压器→远距离输电线→降压变压器→用电器”，或按从“用 电器”倒推到“发电机”的顺序一步一步进行分析。 2．远距离高压输电的几个基本关系（以下图为例）（1）功率关系：P1=P2，P3=P4，P2=P 损+P3； （2）电压、电流关系： ， ，U2=ΔU+U3，I2=I3=I 线； （3）输电电流： ； （4）输电线上损耗的电功率：P 损=I 线 ΔU=I 线 2R 线= R 线。 当输送功率一定时，输电电压增大到原来的 n 倍，输电线上损耗的功率就减小到原来的 。 3．远距离输电问题的“三二一” （1）理清三个回路 （2）抓住两个联系 ①理想的升压变压器联系了回路 1 和回路 2，由变压器原理可得：线圈 1（匝数为 n1）和线圈 2（匝数 为 n2）中各个量间的关系是 ， ，P1=P2； ②理想的降压变压器联系了回路 2 和回路 3，由变压器原理可得：线圈 3（匝数为 n3）和线圈 4（匝数 为 n4）中各个量间的关系是 ， ，P3=P4。 （3）掌握一个守恒 能量守恒关系式 P1=P 损+P3 20．如图所示为聚力输电的原理图，升压变压器的原、副线圈匝数比为 a，降压变压器的原、副线圈匝数比 1 2 2 1 2 1 I I n n U U == 3 4 4 3 4 3 I I n n U U == 线 线 R UU U P U PI 32 3 3 2 2 −=== 2 2 2 )(U P 2 1 n 2 1 2 1 n n U U = 1 2 2 1 n n I I = 4 3 4 3 n n U U = 3 4 4 3 n n I I =为 b，输电线的电阻为 ，升压变压器和降圧变圧器均为理想变压器，发电机输出的电压恒为 ，若由于用 户的负载变化，使电压表 V2 的示数增大了 ，则下列判断正确的是 A．电压表 V1 的示数不变 B．电流表 A2 的示数减小了 C．电流表 A1 的示数减小了 D．输电线损失的功率减小了 【错因分析】不清楚远距离输电中因变量与自变量之间的关系导致本题错解。 【正确解析】发电机输出的电压恒为 U，升压变压器的原、副线圈匝数比为 a，所以有： ，即电 压表 V1 的示数恒为 ，保持不变，故 A 正确；降压变压器原副线圈两端的电压之比等于 b，所以有 ， 即降压变压器原线圈两端电压增大了 b△U，根据闭合电路欧姆定律，电流表 A1 示数减小了 ，输电线上 电流减小了 ，根据电流与匝数成反比知，电流表 A2 示数减小了 ，故 B 错误，C 正确；由于 输电线上电流减小了 ，故输电线损失的功率减小量一定不是 P ，故 D 错误。 【正确答案】AC 1． 2017 年 8 月，广东省受台风“天鹤”影响，造成大面积停电。某通讯公司准备的应急供电系统如图所 示，图中 T1、T2 分别为理想的升压变压器和降压变压器，R 表示输电线电阻，I 表示电流，U 表示线圈两 端电压，n 表示线圈的匝数，下列说法正确的是A．如果发电机的输出功率为 P，则 B．若 ，则有 C．用户消耗的功率越大，输电线上消耗的功率越小 D．如果发电机的输出功率为 P，则输电线上消耗的功率为 2．如图所示，某小型水电站发电机的输出功率为 10 kW，输电电压为 400 V，向距离较远的用户供电，为 了减少电能损失，使用 2 kV 高压输电，最后用户得到 220 V、9.5 kW 的电，求： （1）水电站升压变压器原、副线圈匝数比 ； （2）输电线路导线电阻 R； （3）用户降压变压器、原副线圈匝数比 。 纠错笔记 1．从三方面理解交变电流的产生与规律 （1）一个推理关系：ΔΦ 和 由线圈磁场中的位置决定，电动势 e 由 决定；（2）两个特殊位 置：中性面位置，此时 Φ 最大， =0，e=0；线圈平面与磁感线平行时，Φ=0， 最大，e 最大； （3）三个一一对应：物理量（ΔΦ、 、e）、线圈在磁场中的位置、图象（e–t 或 i–t）三者一一对 应，已知其一可判断其余。 2．解答交变电流问题应注意交变电流的“四值” 在解答交变电流问题时，除要注意电路结构外，还要区分交变电流的最大值、瞬时值、有效值和平均 值，最大值是瞬时值中的最大量值，有效值是以电流的热效应来等效定义的，求解与电能、电热相关问题 时，一定要使用有效值，而求解通过导体截面的电荷量时一定要用平均值。 3．分析交变电流图象问题的知识储备 21 : nn 43 : nn Δ Δt Φ Δ Δt Φ Δ Δt Φ Δ Δt Φ Δ Δt Φ处理交变电流类问题，既要掌握交变电流产生的原理、在中性面及中性面上的 E（或 I）值，又要会写 出不同初始条件下的电动势（或电流）的瞬时值表达式，掌握各式中各量的意义。 4．理想变压器的两个重要关系 对理想变压器，要注意以下两点：（1）副线圈的路端电压 U2 由输入电压 U1 和匝数比 n2/n1 共同决定， 与负载电阻大小无关。（2）变压器的输出功率和输入功率遵循“用多少送多少”的原则，原线圈中的输入 电流 I1 是由副线圈中的输入电流 I2 决定的，原、副线圈各一个绕组时， ，副线圈有多个绕组时， 由 P 入=P 出的功率关系来确定。 5．远距离输电问题的一般方法 （1）在画出远距离输电的示意图后，注意将已知量和待求量标注在示意图的相应位置。 （2）抓住输电的两端——电源和用电器；分析输电线；研究两次电压变换——升压和降压。 （3）以变压器为界，将整个输电电路划分为几个独立的回路，各回路分别用闭合电路欧姆定律、串并 联电路的特点及电功和电功率等公示进行计算，联系各回路的是原、副线圈的电压、电流与匝数的关系及 输入功率与输出功率的关系。 从图中可以看出功率之间的关系：P1=P2，P3=P4，P3=P2–ΔP，ΔP=I22R 线，电压之间的关系： U2=ΔU+U3，ΔU=I2R 线；电流之间的关系：I2=I3。 纠错通关 1．关于家庭照明电路所用的交流电，下列说法正确的是(　　)[来源:学&科&网 Z&X&X&K] A．电流方向每秒钟改变 50 次 B．电压表达式为 u＝220sin 50πt(V) C．额定电压为 220 V 的灯泡可以直接接入使用 D．耐压为 220 V 的电容器可以直接接入使用 2．（多选）如图所示，KLMN 是一个竖直的矩形导线框，全部处于磁感应强度为 B 的水平方向的匀强磁场中， 线框面积为 S，MN 边水平，线框绕某竖直固定轴以角速度 ω 匀速转动。t 时刻 MN 边与磁场方向的夹角 为 90°，下列说法正确的是 2 1 2 1 nI In =A．t 时刻穿过线框的磁通量最大，电流为零 B．t 时刻穿过线框的磁通量最大，电流最大 C．线框中产生的感应电动势的有效值为 D．线框中产生的感应电动势的有效值为 3．如图所示，图甲、图乙分别表示两种电流的波形，其中图甲所示的电流按正弦规律变化，下列说法正确 的是 A．图甲表示交流电，图乙表示直流电 B．两种电流变化的频率相等 C．两种电流的瞬时值表达式都为 A D．两种电流的有效值相等 4．（多选）一内阻不计的交流发电机输出电压的瞬时值表达式为 u=100sin100πt(V)，下列判断正确的是 A．该交流发电机线圈的转速为 50 r/s B．若将该交流电压加在阻值为 100 Ω 的电阻两端，则该电阻在 1 min 内产生的热量为 6×103 J C．若发电机线圈的转速提高一倍，则输出电压的有效值为 D．若将该交流电压加在原副线圈匝数比为 k 的理想变压器的原线圈两端，则副线圈两端的电压的有效 值 V 5．两只相同的电阻，分别通以正弦波形的交流电和方波形的交流电，两种交流电的最大值相等，且周期相 等（如图所示）。在正弦波形交流电的一个周期内，正弦波形的交流电在电阻上产生的焦耳热为 Q1， 其与方波形交流电在电阻上产生的焦耳热 Q2 之比 Q1:Q2 等于 5.0sin100πi t=A．1:2 B．2:1 C．1:1 D．4:3 6．（多选）图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 流随时间变化的图象如图乙所示，以下判断正确的是 A．电流表的示数为 10 A B．线圈转动的角速度为 50π rad/s C．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 7．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 象如图 2 所示，则 A．t=0.005 s 时线框的磁通量变化率为零 B．t=0.01 s 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 311 V D．线框产生的交变电动势频率为 100 Hz 8．图甲为兴趣小组制作的无线充电装置中受电线圈示意图，已知线圈匝数 n＝100 匝、电阻 r＝1 Ω、横截 面积 S＝1.5×10－3m2，外接电阻 R＝7 Ω。线圈处在平行于线圈轴线的磁场中，磁场的磁感应强度随时间变化如图乙所示，设磁场的正方向水平向左，则 A．在 t＝0.005 s 时通过电阻 R 的电流大小为 0 B．在 t＝0.005 s 时通过电阻 R 的电流方向由 a 流向 b C．在 0～0.01 s 内通过电阻 R 的电荷量 q＝1.5×10－3 C D．在 0.02～0.03 s 内电阻 R 产生的焦耳热为 Q＝1.8×10－3 J 9．（多选）如图甲所示，标有“220 V 40 W”的灯泡和标有“20 μF 360 V”的电容器并联到交流电源 上，V 为交流电压表，交流电源的输出电压如图乙中正弦曲线所示，闭合开关 S。下列判断正确的是 A．电容器会被击穿 B．交流电源的输出电压的有效值为 220 V C．t=T/2 时刻，V 的示数为零 D．t=T/2 时刻，通过灯泡的电流为零 10．用电高峰期，电灯往往会变暗，其原理可简化为如下物理问题：如图所示，理想变压器的副线圈上， 通过输电线连接两只相同的灯泡 L1 和 L2，输电线的等效电阻为 R，原线圈输入有效值恒定的交流电压， 当开关 S 闭合时，以下说法中正确的是 A．原线圈中电流减小 B．R 两端的电压增大 C．副线圈输出电压减小 D．原线圈输入功率减小 11．如图所示，是某燃气炉点火装置的原理图。转换器将输入的直流电压转换为正弦交变电压输出，并加 在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈比为 n1:n2=1:1 000， 为交流电压表。当变压器副3 3 d线圈电压的瞬时值大于 4 000 V 时，才会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体，则要求转换 器输出电压（即交流电压表示数）的值不小于 A．2 V B．4 V C．1.5 V D．1 V 12．（多选）匝数为 100 的矩形金属线圈 abcd 处于磁感应强度 B= T 的水平匀强磁场中，线圈面积 S=0.055 m2，电阻不计。线圈绕垂直于磁场的轴 OO′匀速转动，线圈通过金属滑环与理想变压器原线圈相连， 变压器的副线圈连接一个灯泡 L、一个电阻 R 和一个理想二极管 D，三者组成如图 1 所示电路，灯泡和 电阻的阻值均为 44 Ω，测得副线圈电阻两端电压按如图 2 所示规律变化。则下列说法正确的是 A．通过灯泡的交变电流的频率是 50 Hz B．矩形线圈中产生的电动势的最大值为 220 V C．变压器原、副线圈匝数之比为 5:1 D．变压器的输出功率为 88 W 13．如图所示为理想变压器，四个灯泡 L1、L2、L3、L4 都标有“4 V，4 W”，变压器原、副线圈匝数比 n1:n2=4:1。要求灯泡一个都不能烧毁，假设灯泡电阻不变，则 ab 间电压的有效值不能超过 A．16 V B．20 V C．24 V D．25 V 14．（多选）如图所示，两半径均为 r 的圆形光滑轨道竖直放置，两轨道平面平行正对，相距为 l，处于竖 2 2直向下、磁感应强度为 B 的匀强磁场中(图中未画出)，匝数 n1:n2=1:2 的理想变压器原线圈与圆形光滑 轨道相连，副线圈接电阻 R、电容器 C，电感线圈 L 和两个灯泡 L1、L2，一长也为 l 的金属棒与两圆形 轨道接触良好，在外力作用下在圆形导轨内以 ω 的角速度做匀速圆周运动，t=0 时刻金属棒在轨道的 最高点。不计除 R、L1、L2 外的其他任何电阻，则以下判定正确的有 A．t=0 时刻，电压表的示数为 Blωr B．电路中的电流方向每秒钟改变 次 C．电阻 R 实际消耗的功率为 D．若使角速度 ω 增大，则灯泡 L1 将变亮，灯泡 L2 变暗 15．（多选）如图甲所示为理想变压器的示意图，其原、副线圈的匝数比为 10:1，V 为交流电压表，C 和 L 分别为电容器和带铁芯的电感线圈，D1、D2 均为灯泡。若发电机向原线圈输入如图乙所示的正弦交流电， 则下列说法中正确的是 A．输入电压的表达式 u＝311 sin100πt V B．仅增大输入电压的频率，D1 亮度变亮，D2 亮度变暗 C．仅拔出电感线圈 L 的铁芯，D1 亮度变亮，D2 亮度变暗 D．t＝0.005s 时，电压表示数为 22V，发电机的线圈平面与磁场方向垂直 16．（多选）如图所示，MN 和 PQ 为处于同一水平面内的两根平行的光滑金属导轨，垂直导轨放置金属棒 ab 与导轨接触良好。N、Q 端接理想变压器的初级线圈，理想变压器的输出端有三组次级线圈，分别接有 电阻元件 R、电感元件 L 和电容元件 C。在水平金属导轨之间加竖直向下的匀强磁场，若用 IR、IL、Ic 分别表示通过 R、L 和 C 的电流，则下列判断中正确的是A．在 ab 棒匀速运动且 ab 棒上的电流已达到稳定后，IR≠0、IL≠0、IC=0 B．在 ab 棒匀速运动且 ab 棒上的电流已达到稳定的，IR=0、IL=0、IC=0 C．若 ab 棒在某一中心位置附近做 v =vmsinωt 的运动，则 IR≠0、IL≠0、IC≠0 D．若 ab 棒匀加速运动，则 IR≠0、IL≠0、IC=0 17．发电机输出功率为 100 kW，输出电压是 250 V，用户需要的电压是 220 V，输电线电阻为 10 Ω。若输 电线中因发热而损失的功率为输送功率的 4%，试求： （1）画出此输电线路的示意图. （2）用户得到的电功率是多少？ （3）在输电线路中设置的升、降压变压器原副线圈的匝数比。 18．某村在较远的地方建立了一座小型水电站，发电机的输出功率为 200 kW，输出电压为 500 V， 输电导线的总电阻为 10 Ω，导线上损耗的电功率为 16 kW，该村的用电电压是 220 V。 （1）输电电路如图所示，求升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比； （2）如果该村某工厂用电功率为 80 kW，则该村还可以装“220 V，40 W”的电灯多少盏？ 19．如图所示，某发电站通过燃烧煤来发电。发电站通过升压器、输电线和降压器把电能输送给生产和照 明组成的用户，发电机输出功率是 120 kW，输出电压是 240 V，升压器原、副线圈的匝数之比为 1:50， 输电线的总电阻为 10 Ω，用户需要的电压为 220 V。则： （1）输电线上损失的电功率为多少？ （2）降压器原、副线圈的匝数比为多少？ 20．如图所示，发电机输出功率为 100 kW，输出电压为 U1=250 V，用户需要的电压为 U4=220 V，两变压器之间输电线的总电阻为 R 线=10 Ω，其他电线的电阻不计，若输电线中因发热而损失的功率为总功率的 4%，试求：（变压器是理想的）发电机输出电流和输电线上的电流大小？ 21．有一台内阻为 1 Ω 的太阳能发电机，供给一个学校的用电，如图所示，升压变压器匝数比为 1:4，降 压变压器的匝数比为 4:1，输电线的总电阻 R=4 Ω，全校共 22 个班，每班有“220 V，40 W”灯 6 盏， 若要保证全部电灯正常发光，则 （1）发电机的输出功率应是多大； （2）发电机的电动势多大。