高考物理一輪交變電流理想變壓器

高考物理一輪：交變電流、理想變壓器主要知識點(diǎn)：從中性面開始1．正弦交流電的產(chǎn)生和圖象從中性面開始(1)產(chǎn)生：在勻強(qiáng)磁場里，線圈繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動．物理量函數(shù)圖象磁通量Φ＝Φmcosωt＝BScosωt電動勢e＝Emsinωt＝nBSωsinωt電壓u＝Umsinωt＝eq\f(EmR,R＋r)sinωt電流i＝Imsinωt＝eq\f(Em,R＋r)sinωt(1)瞬時值：交變電流某一時刻的值，是時間的函數(shù)．(2)峰值：交變電流(電流、電壓或電動勢)所能達(dá)到的最大的值，也叫最大值．Em＝nBSω(3)有效值：跟交變電流的熱效應(yīng)等效的恒定電流的值叫做交變電流的有效值．對正弦交流電，其有效值和峰值的關(guān)系為：E＝eq\f(Em,\r(2))，U＝eq\f(Um,\r(2))，I＝eq\f(Im,\r(2)).1、如圖，線圈在磁場中勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生交變電流，以下相關(guān)說法中正確的是（）甲甲乙丙丁A．線圈在甲、丙圖位置時，磁通量變化率最大B．線圈在乙、丁圖位置時，產(chǎn)生的電流最大C．線圈經(jīng)過甲、丙圖位置時，電流的方向都要改變一次D．線圈每轉(zhuǎn)動一周，電流方向改變一次2、一個矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為（V），則如下說法中正確的是（）總結(jié)：無論正弦還是余弦交流電，圖像與x軸交點(diǎn)即為中性面。最高（低）點(diǎn)，線圈與磁場平行A總結(jié)：無論正弦還是余弦交流電，圖像與x軸交點(diǎn)即為中性面。最高（低）點(diǎn)，線圈與磁場平行B．t=0時線圈平面恰與中性面重合C．如果發(fā)電機(jī)的功率足夠大，它可使“220V100W”的燈泡正常發(fā)光D．用交流電壓表測量的讀數(shù)為V3、如圖所示，在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動的矩形線圈的周期為T，轉(zhuǎn)軸O1O2垂直于磁場方向，線圈電阻為2Ω.從線圈平面與磁場方向平行時開始計(jì)時，線圈轉(zhuǎn)過60°時的感應(yīng)電流為1A．那么()．A．線圈消耗的電功率為4WB．線圈中感應(yīng)電流的有效值為2AC．任意時刻線圈中的感應(yīng)電動勢為e＝4coseq\f(2π,T)tD．任意時刻穿過線圈的磁通量為Φ＝eq\f(T,π)sineq\f(2π,T)t4、如圖1所示，在勻強(qiáng)磁場中矩形金屬線圈兩次分別以不同的轉(zhuǎn)速繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交變電動勢圖像如圖2中曲線a、b所示，則(

)

A.兩次

時刻線圈平面均與中性面重合B.曲線

、

對應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為C.曲線

表示的交變電動勢頻率為25

D.曲線

表示的交變電動勢有效值為10

5、如圖所示，單匝矩形閉合導(dǎo)線框abcd全部處于水平方向的勻強(qiáng)磁場中，線框面積為S，電阻為R．線框繞與cd合的豎直固定轉(zhuǎn)軸以角速度ω從中性面開始勻速轉(zhuǎn)動，線框轉(zhuǎn)過π6時的感應(yīng)電流為I說法正確的是（）

A.線框中感應(yīng)電流的有效值為2IB.轉(zhuǎn)動過程中穿過線框的磁通量的最大值為2IRωC.從中性面開始轉(zhuǎn)過π2的過程中，通過導(dǎo)線某橫截面的電荷量為D.線框轉(zhuǎn)一周的過程中，產(chǎn)生的熱量為26、如圖所示，有一矩形線圈，面積為S，匝數(shù)為N，內(nèi)阻為r，在勻強(qiáng)磁場中繞垂直磁感線的對稱軸OO′以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，從圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中，下列說法正確的是()．A．通過電阻R的電荷量Q＝eq\f(πNBS,2\r(2)R＋r)B．通過電阻R的電荷量Q＝eq\f(NBS,R＋r)C．外力做功的平均功率P＝eq\f(N2B2S2ω2,2R＋r)D．從圖示位置開始計(jì)時，則感應(yīng)電動勢隨時間變化的規(guī)律為e＝NBSωsinωt7、如圖所示為發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，其中N、S是永久磁鐵的兩個磁極，其表面呈半圓柱面狀．M是圓柱形鐵芯，它與磁極柱面共軸，鐵芯上繞有矩形線框，可繞與鐵芯共軸的固定軸轉(zhuǎn)動．磁極與鐵芯間的磁場均勻輻向分布．從圖示位置開始計(jì)時，當(dāng)線框勻速轉(zhuǎn)動時，圖中能正確反映線框感應(yīng)電動勢e隨時間t的變化規(guī)律的是()．補(bǔ)充：求交變電流有效值的方法1．公式法：利用E＝eq\f(Em,\r(2))，U＝eq\f(Um,\r(2))，I＝eq\f(Im,\r(2))計(jì)算，只適用于正余弦式交流電．2．利用有效值的定義計(jì)算(非正弦式交流電)在計(jì)算有效值“相同時間”至少取一個周期或周期的整數(shù)倍．1、如圖所示為一交變電流隨時間變化的圖象，此交流電的有效值是()．A．5eq\r(2)A B．5AC．3.5eq\r(2)A D．3.5A2、如圖左所示，先后用不同的交流電源給同一盞燈泡供電．第一次燈泡兩端的電壓隨時間按正弦規(guī)律變化，如圖右甲所示；第二次燈泡兩端的電壓變化規(guī)律如圖乙所示．若圖甲、乙中的U0、T所表示的電壓、周期值是相等的，則以下說法正確的是()．A．第一次燈泡兩端的電壓有效值是eq\f(\r(2),2)U0B．第二次燈泡兩端的電壓有效值是eq\f(3,2)U0C．第一次和第二次燈泡的電功率之比是2∶9D．第一次和第二次燈泡的電功率之比是1∶53、如圖所示，N匝矩形導(dǎo)線框以角速度ω在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中繞軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，線框面積為S，線框的電阻、電感均不計(jì)，外電路接有電阻R、理想電流表和二極管D.二極管D具有單向?qū)щ娦裕凑螂娮铻榱?，反向電阻無窮大．下列說法正確的是()．A．圖示位置電流表的示數(shù)為0B．R兩端電壓的有效值U＝eq\f(ω,\r(2))NBSC．一個周期內(nèi)通過R的電荷量q＝2BS/RD．交流電流表的示數(shù)I＝eq\f(ω,2R)NBS4、一個電熱器接在10V的直流電源上，在ts內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱為Q，今將該電熱器接在一交流電源上，它在2ts內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱為Q，則這一交流電源的交流電壓的最大值和有效值分別是（）A．最大值是V，有效值是10V B．最大值是10V，有效值是VC．最大值是V，有效值是5V D．最大值是20V，有效值是V5、如圖所示的區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.電阻為R、半徑為L、圓心角為45°的扇形閉合導(dǎo)線框繞垂直于紙面的O軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(O軸位于磁場邊界)．則線框內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值為()．A.eq\f(BL2ω,2R)B.eq\f(\r(2)BL2ω,2R)C.eq\f(\r(2)BL2ω,4R)D.eq\f(BL2ω,4R)鞏固練習(xí)：1、如圖，M為半圓形導(dǎo)線框，圓心為OM；N是圓心角為直角的扇形導(dǎo)線框，圓心為ON；兩導(dǎo)線框在同一豎直面（紙面）內(nèi)；兩圓弧半徑相等；過直線OMON的水平面上方有一勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于紙面?，F(xiàn)使線框M、N在t=0時從圖示位置開始，分別繞垂直于紙面、且過OM和ON的軸，以相同的周日T逆時針勻速轉(zhuǎn)動，則（）。A.兩導(dǎo)線框中均會產(chǎn)生正弦交流電B.兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的周期都等于TC.在時，兩導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相等D.兩導(dǎo)線框的電阻相等時，兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的有效值也相等2、如圖所示，圖甲和圖乙分別表示正弦脈沖波和方波的交變電流與時間的變化關(guān)系．若使這兩種電流分別通過兩個完全相同的電阻，則經(jīng)過1min的時間，兩電阻消耗的電功之比W甲∶W乙為()．A．1∶eq\r(2) B．1∶2C．1∶3 D．1∶63、如圖所示，一個“”形線框處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中，OO′為磁場的邊界．現(xiàn)使線框以角速度ω繞軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，通過金屬轉(zhuǎn)軸和電刷與阻值為R的外電阻相連．已知線框各邊長為L，總電阻為r，不計(jì)轉(zhuǎn)軸與電刷的電阻，則電路中電流的有效值為()．A.eq\f(BωL2,R＋r)B.eq\f(\r(2)BωL2,2R＋r)C.eq\f(\r(2)BωL2,4R＋r)D.eq\f(BωL2,2R＋r)4、如圖所示，一矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁感線的對稱軸OO′勻速轉(zhuǎn)動．沿著OO′從上向下觀察，線圈沿逆時針方向轉(zhuǎn)動．已知線圈匝數(shù)為n，總電阻為r，ab邊長為l1，ad邊長為l2，線圈轉(zhuǎn)動的角速度為ω，外電阻阻值為R，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則下列判斷正確的是（）A.在圖示位置ab邊所受到的安培力為FB.線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過900的過程中，流過電阻R的電荷量q=C.在圖示位置穿過線圈的磁通量為零D．在圖示位置穿過線圈的磁通量的變化率為零5．如圖所示，閉合的矩形導(dǎo)體線圈abcd在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁感線的對稱軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，沿著OO′方向觀察，線圈沿逆時針方向轉(zhuǎn)動．已知勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，線圈匝數(shù)為n，ab邊的邊長為l1，ad邊的邊長為l2，線圈的電阻為R，轉(zhuǎn)動的角速度為ω，則當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至圖示位置時()．A．線圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)閍bcdaB．線圈中的感應(yīng)電動勢為2nBl2ωC．穿過線圈磁通量隨時間的變化率最大D．線圈ad邊所受安培力的大小為eq\f(n2B2l1l\o\al(2,2)ω,R)無論有幾個副線圈在工作輸入功率總等于所有輸出功率之和無論有幾個副線圈在工作輸入功率總等于所有輸出功率之和。輸出功率決定輸入功率原理：電流磁效應(yīng)、電磁感應(yīng)．熟記兩個基本公式：①電壓變化規(guī)律②P入=P出，注意：①當(dāng)變壓器只有一個副線圈工作時，才有：②當(dāng)變壓器的副線圈中有二個以上線圈同時工作時，U1∶U2∶U3=n1∶n2∶n3，但電流不可=，此情況必須用原副線圈功率相等來求電流．=3\*GB3③原副線圈中電流變化規(guī)律一樣，電流的周期頻率一樣因果關(guān)系電壓副線圈電壓U2由原線圈電壓U1和匝數(shù)比決定，即U2＝eq\f(n2,n1)U1(原決定副)功率原線圈輸入功率P1由副線圈的輸出功率P2決定，即P1＝P2(副決定原)電流原線圈的電流I1由副線圈的電流I2和匝數(shù)比決定，即I1＝eq\f(n2,n1)I2(副決定原)分析流程：1、理想變壓器與電阻R及交流電流、電壓表eq\o\ac(○,V)和eq\o\ac(○,A)按圖示方式連接，已知變壓器原副線圈的匝數(shù)比為n1∶n2=10∶1，電阻R=11Ω，原線圈兩端輸入電壓U隨時間變化的圖象如圖所示，下列說法中正確的是（）t/×10-2sU/V21RAVt/×10-2sU/V21RAVn2n1B．通過R的電流為2AC．eq\o\ac(○,A)表的讀數(shù)為2AD．變壓器的輸入功率為44W2、一臺理想變壓器的輸出端僅接一個標(biāo)有“12V，6W”的燈泡，且正常發(fā)光，變壓器輸入端的電流表示數(shù)為0．2A，則變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為（）A．7∶2；B．3∶1；C．6∶3；D．5∶2；3、如圖所示，接于理想變壓器的四個燈泡規(guī)格相同，且全部正常發(fā)光，則這三個線圈的匝數(shù)比應(yīng)為（）A．1∶2∶3；B．2∶3∶1C．3∶2∶1；D．2∶1∶34、如圖所示的電路中，P為滑動變阻器的滑片，保持理想變壓器的輸入電壓U1不變，閉合電鍵S，下列說法正確的是（）

A．P向下滑動時，燈L變亮

B．P向下滑動時，變壓器的輸出電壓不變

C．P向上滑動時，變壓器的輸入電流變小

D．P向上滑動時，變壓器的輸出功率變大5、圖示電路中，變壓器為理想變壓器，a、b接在電壓有效值不變的交流電源兩端，R0為定值電阻，R為滑動變阻器。現(xiàn)將變阻器的滑片從一個位置滑動到另一個位置，觀察到電流表A1的示數(shù)增大了0.2A，電流表A2的示數(shù)增大了0.8A。則下列說法正確的是A．電壓表V1示數(shù)增大B．電壓表V2、V3示數(shù)均增大C．該變壓器起升壓作用D．變阻器滑片是沿的方向滑動6、如圖所示，理想變壓器的原線圈連接一只理想交流電流表，副線圈匝數(shù)可以通過滑動觸頭Q來調(diào)節(jié)在副線圈兩端連接了定值電阻R0和滑動變阻器R，P為滑動變阻器的滑動觸頭。在原線圈上加一電壓為U的正弦交流電，則A．保持Q的位置不變，將P向上滑動時，電流表讀數(shù)變大B．保持Q的位置不變，將P向上滑動時，電流表讀數(shù)變小C．保持p的位置不變，將Q向上滑動時，電流表讀數(shù)變大D．保持P的位置不動．將Q向上滑動時，電流表讀數(shù)變小7、如圖1-所示，理想變壓器原線圈接在交流電源上，圖中各電表均為理想電表．下列說法正確的是(

)

A、當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時，R1消耗的功率變大B、當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時，電壓表V示數(shù)變大C、當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時，電流表A1示數(shù)變大D、若閉合開關(guān)S，則電流表A1示數(shù)變大，A2示數(shù)變大8、如圖甲所示，理想變壓器的原線圈電路中裝有熔斷電流0.5A的保險(xiǎn)絲L，原線圈匝數(shù)n1＝600匝，副線圈匝數(shù)n2＝120匝．當(dāng)原線圈接在如圖乙所示的交流電源上時，要使整個電路和用電器都正常工作，則副線圈兩端可以接()．A．阻值為12Ω的電阻B．并聯(lián)兩盞“36V,40W”的燈泡C．工作頻率為10Hz的用電設(shè)備D．耐壓值為36V的電容器9、調(diào)壓變壓器就是一種自耦變壓器，它的構(gòu)造如圖乙所示．線圈AB繞在一個圓環(huán)形的鐵芯上，CD之間輸入交變電壓，轉(zhuǎn)動滑動觸頭P就可以調(diào)節(jié)輸出電壓．圖乙中兩電表均為理想交流電表，R1、R2為定值電阻，R3為滑動變阻器．現(xiàn)在CD兩端輸入圖甲所示正弦式交流電，變壓器視為理想變壓器，那么()．A．由甲圖可知CD兩端輸入交流電壓u的表達(dá)式為u＝36eq\r(2)sin(100t)(V)B．當(dāng)滑動觸頭P逆時針轉(zhuǎn)動時，MN之間輸出交流電壓的頻率變大C．當(dāng)滑動變阻器滑動觸頭向下滑動時，電流表讀數(shù)變大，電壓表讀數(shù)也變大D．當(dāng)滑動變阻器滑動觸頭向下滑動時，電阻R2消耗的電功率變小遠(yuǎn)距離輸電問題輸電導(dǎo)線上的能量損失：主要是由輸電線的電阻發(fā)熱產(chǎn)生的，表達(dá)式為Q＝I2Rt.電壓損失：(1)ΔU=U－U′；(2)ΔU=IR功率損失：(1)ΔP=P2－P3；(2)ΔP＝I2R＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,U)))2R輸送電流：(1)I＝eq\f(P,U)；(2)I＝eq\f(U－U′,R).(1)回路1和回路2，由變壓器原理可得：eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，P1＝P2.(2)回路2和回路3，由變壓器原理可得：eq\f(U3,U4)＝eq\f(n3,n4)，eq\f(I3,I4)＝eq\f(n4,n3)，P3＝P4.（3）能量守恒關(guān)系式：P2＝P損＋P31．如圖所示，有一臺交流發(fā)電機(jī)E，通過理想升壓變壓器T1和理想降壓變壓器T2向遠(yuǎn)處用戶供電，輸電線的總電阻為R.T1的輸入電壓和輸入功率分別為U1和P1，它的輸出電壓和輸出功率分別為U2和P2；T2的輸入電壓和輸入功率分別為U3和P3，它的輸出電壓和輸出功率分別為U4和P4.設(shè)T1的輸入電壓U1一定，當(dāng)用戶消耗的電功率變大時，有()．A．U2減小，U4變大 B．U2不變，U3變小C．P1變小，P2變小 D．P2變大，P3變大2、遠(yuǎn)距離輸電裝置如圖所示，升壓變壓器和降壓變壓器均是理想變壓器。發(fā)電機(jī)輸出電壓一定，當(dāng)K由2改接為1，時，下列說法正確的是（）A、電壓表讀數(shù)變大B、電流表讀數(shù)變大C、電流表讀數(shù)變小D、輸電線損失的功率減小3、如圖所示為模擬遠(yuǎn)距離輸電實(shí)驗(yàn)電路圖，兩理想變壓器的匝數(shù)n1=n4＜n2=n3，四根模擬輸電線的電阻R1、R2、R3、R4的阻值均為R，A1、A2為相同的理想交流電流表L1、L2為相同的小燈泡，燈絲電阻RL＞2R，忽略燈絲電阻隨溫度的變化．當(dāng)A、B端接入低壓交流電源時（）

A．A1、A2兩表的示數(shù)相同

B．L1、L2兩燈泡的亮度相同

C．R1消耗的功率大于R3消耗的功率

D．R2兩端的電壓小于R4兩端的電壓4、圖為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，兩變壓器均為理想變壓器，升壓變壓器T的原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2。在T的原線圈兩端接入一電壓的交流電源，若輸送電功率為P，輸電線的總電阻為2r，不考慮其它因素的影響，則輸電線上損失的電功率為()5、理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為3：1，在原、副線圈的回路中分別接有阻值相同的電阻，原線圈一側(cè)接有電壓為220V的正弦交流電源上，如圖所示，設(shè)副線圈回路中電阻兩端的電壓為U,原、副線圈回路中電阻消耗的功率之比為k，則A.，B.C.D.6、一含有理想變壓器的電路如圖所示，圖中電阻R1、R2和R3阻值分別是3Ω

，1Ω

，4Ω，為理想交流電流表，U為正弦交流電壓源，輸出電壓的有效值恒定。當(dāng)開關(guān)S斷開時，電流表的示數(shù)為I；當(dāng)S閉合時，電流表的示數(shù)為4I。該變壓器原、副線圈匝數(shù)比為（）

A.2B.3

C.4D.5鞏固練習(xí)：1、中國已投產(chǎn)運(yùn)行的1000kV特高壓輸電，是目前世界上電壓最高的輸電工程．假設(shè)甲、乙兩地原來用500kV的超高壓輸電，在保持輸送電功率和輸電線電阻都不變的條件下，現(xiàn)改用1000kV特高壓輸電，不考慮其他因素的影響．則()．A．送電電流變?yōu)樵瓉淼?倍B．輸電線上降落的電壓將變?yōu)樵瓉淼?倍C．輸電線上降落的電壓將變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)D．輸電線上損耗的電功率將變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)2、如下圖所示，（a）中的變壓器為理想變壓器，原線圈的匝數(shù)n1與副線圈的匝數(shù)n2之比為10:1.變壓器的原線圈兩端所接電壓如圖（b）所示，兩個20Ω的定值電阻串聯(lián)接在副線圈兩端，電壓表V為理想電壓表，則（）A．原線圈上電壓的有效值為100VB．原線圈上電壓的有效值約為70.7VC．電壓表V的讀數(shù)約為5.0VD．電壓表V的讀數(shù)約為3.5V3、理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，原線圈輸入電壓的變化規(guī)律如圖6甲所示，副線圈所接電路如圖乙所示，P為滑動變阻器的滑片，下列說法中正確的是()．A．副線圈輸出電壓的頻率為50HzB．副線圈輸出電壓的有效值為31VC．P向右移動時，原、副線圈的電流比減小D．P向右移動時，變壓器的輸出功率減小4、如圖所示，理想變壓器M原副線圈匝數(shù)之比n1:n2=10:1，接線柱a、b接交變電壓u=220sinl00πt(V)．變壓器右側(cè)部分為一火警報(bào)警系統(tǒng)，R2為用半導(dǎo)體熱敏材料(電阻隨溫度升高而減小)制成的火警傳感器，R1為一定值電阻．下列