五年2024-2025高考物理真題專題點撥-專題12交流電和變壓器含解析

PAGEPAGE13專題12溝通電和變壓器【2024年】1.（2024·新課標(biāo)Ⅱ）特高壓輸電可使輸送中的電能損耗和電壓損失大幅降低。我國已勝利駕馭并實際應(yīng)用了特高壓輸電技術(shù)。假設(shè)從A處采納550kV的超高壓向B處輸電，輸電線上損耗的電功率為?P，到達(dá)B處時電壓下降了?U。在保持A處輸送的電功率和輸電線電阻都不變的條件下，改用1100kV特高壓輸電，輸電線上損耗的電功率變?yōu)?P′，到達(dá)B處時電壓下降了?U′。不考慮其他因素的影響，則（）A.?P′=?P B.?P′=?P C.?U′=?U D.?U′=?U【答案】AD【解析】輸電線上損失的功率ΔP＝()2·r，損失的電壓ΔU＝·r，當(dāng)輸送電壓變?yōu)樵瓉淼?倍，損失的功率變?yōu)樵瓉淼?，即ΔP′＝ΔP，損失的電壓變?yōu)樵瓉淼?，即ΔU′＝ΔU，故選AD。2.（2024·新課標(biāo)Ⅲ）在圖（a）所示的溝通電路中，電源電壓的有效值為220V，志向變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，R1、R2、R3均為固定電阻，R2=10，R3=20，各電表均為志向電表。已知電阻R2中電流i2隨時間t變更的正弦曲線如圖（b）所示。下列說法正確的是（）A.所用溝通電的頻率為50Hz B.電壓表的示數(shù)為100VC.電流表的示數(shù)為1.0A D.變壓器傳輸?shù)碾姽β蕿?5.0W【答案】AD【解析】溝通電的頻率為，A正確；通過R2電流的有效值為，R2兩端即副線圈兩端的電壓，依據(jù)歐姆定律可知，依據(jù)志向變壓器的電壓規(guī)律可知原線圈的電壓，電阻R1兩端分壓即為電壓表示數(shù)，即，B錯誤；電流表的示數(shù)為，C錯誤；副線圈中流過的總電流為，變壓器原副線圈傳輸?shù)墓β蕿?，D正確。故選AD。3.（2024·浙江卷）如圖所示，某小型水電站發(fā)電機的輸出功率，發(fā)電機的電壓，經(jīng)變壓器升壓后向遠(yuǎn)處輸電，輸電線總電阻，在用戶端用降壓變壓器把電壓降為。已知輸電線上損失的功率，假設(shè)兩個變壓器均是志向變壓器，下列說法正確的是（）A.發(fā)電機輸出的電流B.輸電線上的電流C.降壓變壓器的匝數(shù)比D.用戶得到的電流【答案】C【解析】依據(jù)電功率公式，發(fā)電機輸出電流，A錯誤；輸電線上損失功率，由，可得，故B錯誤；降壓變壓器原副線圈得到的功率為P4=P-P線=95kW，依據(jù)志向變壓器電流與線圈匝數(shù)成反比關(guān)系，可得，C正確；用戶得到的功率為，用戶得到的電流，D錯誤。故選C。4.（2024·天津卷）手機無線充電是比較新奇的充電方式。如圖所示，電磁感應(yīng)式無線充電的原理與變壓器類似，通過分別安裝在充電基座和接收能量裝置上的線圈，利用產(chǎn)生的磁場傳遞能量。當(dāng)充電基座上的送電線圈通入正弦式交變電流后，就會在鄰近的受電線圈中感應(yīng)出電流，最終實現(xiàn)為手機電池充電。在充電過程中（）

A.送電線圈中電流產(chǎn)生的磁場呈周期性變更B.受電線圈中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場恒定不變C送電線圈和受電線圈通過互感現(xiàn)象實現(xiàn)能量傳遞D.手機和基座無需導(dǎo)線連接，這樣傳遞能量沒有損失【答案】AC【解析】由于送電線圈輸入的是正弦式交變電流，是周期性變更的，因此產(chǎn)生的磁場也是周期性變更的，A正確，B錯誤；依據(jù)變壓器原理，原、副線圈是通過互感現(xiàn)象實現(xiàn)能量傳遞，因此送電線圈和受電線圈也是通過互感現(xiàn)象實現(xiàn)能量傳遞，C正確；手機與機座無需導(dǎo)線連接就能實現(xiàn)充電，但磁場能有一部分以電磁波輻射的形式損失掉，因此這樣傳遞能量是有能量損失的，D錯誤。故選AC。5.（2024·山東卷）圖甲中的志向變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1：n2=22：3，輸入端a、b所接電壓u隨時間t的變更關(guān)系如圖乙所示。燈泡L的電阻恒為15Ω，額定電壓為24V。定值電阻R1=10Ω、R2=5Ω，滑動變阻器R的最大阻值為10Ω。為使燈泡正常工作，滑動變阻器接入電路的電阻應(yīng)調(diào)整為（）A.1Ω B.5Ω C.6Ω D.8Ω【答案】A【解析】輸電電壓的有效值為（即原線圈電壓的有效值）依據(jù)志向變壓器電壓規(guī)律可知副線圈電壓有效值為燈泡正常工作，依據(jù)歐姆定律可知分壓為24V，則通過燈泡的電流，即副線圈部分的干路電流為，依據(jù)串聯(lián)分壓規(guī)律可知，R1和R2、R構(gòu)成的并聯(lián)電路部分的分壓為通過R1的電流為通過R2、R的電流為R2、R的分壓為解得滑動變阻器的阻值為A正確，BCD錯誤。故選A。6.（2024·江蘇卷）電流互感器是一種測量電路中電流的變壓器，工作原理如圖所示。其原線圈匝數(shù)較少，串聯(lián)在電路中，副線圈匝數(shù)較多，兩端接在電流表上。則電流互感器（）A.是一種降壓變壓器B.能測量直流電路的電流C.原、副線圈電流的頻率不同D.副線圈的電流小于原線圈的電流【答案】D【解析】原線圈匝數(shù)較少，電流互感器是一種降電流的變壓器，A錯誤。電流互感器的工作原理是電磁感應(yīng)中的互感現(xiàn)象，只可以測量交變電流，B錯誤。電流互感器不會變更電流的頻率，只變更電流，故原、副線圈電流的頻率相同，C錯誤。原線圈匝數(shù)較少，電流互感器是一種降電流的變壓器，副線圈的電流小于原線圈的電流，D正確。故選D?！?024年】1．（2024·江蘇卷）A．降低2V B．增加2VC．降低200V D．增加200V【答案】D【解析】由志向變壓器原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比即，得：，即副線圈兩端電壓與原線圈兩端電壓成正比，所以有：，當(dāng)輸入電壓增加20V時，輸出電壓增大200V，故D正確?！?024年】1.（2024年江蘇卷）采納220kV高壓向遠(yuǎn)方的城市輸電．當(dāng)輸送功率肯定時，為使輸電線上損耗的功率減小為原來的，輸電電壓應(yīng)變?yōu)椋ǎ〢.55kVB.110kVC.440kVD.880kV【答案】C【解析】本意考查輸電線路的電能損失，意在考查考生的分析實力。當(dāng)輸電功率P=UI，U為輸電電壓，I為輸電線路中的電流，輸電線路損失的功率為P損=I2R，R為輸電線路的電阻，即P損=。當(dāng)輸電功率肯定時，輸電線路損失的功率為原來的，則輸電電壓為原來的2倍，即440V，故選項C正確。2.（2024年天津卷）教學(xué)用發(fā)電機能夠產(chǎn)生正弦式交變電流。利用該發(fā)電機（內(nèi)阻可忽視）通過志向變壓器向定值電阻R供電，電路如圖所示，志向溝通電流表A、志向溝通電壓表V的讀數(shù)分別為I、U，R消耗的功率為P。若發(fā)電機線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼模瑒tA.R消耗的功率變?yōu)锽.電壓表V的讀數(shù)變?yōu)镃.電流表A的讀數(shù)變?yōu)?ID.通過R的交變電流頻率不變【答案】B【解析】依據(jù)公式分析電動機產(chǎn)生的溝通電的最大值以及有效值、頻率的變更狀況；依據(jù)推斷原副線圈中電流電壓的變更狀況，依據(jù)副線圈中功率的變更推斷原線圈中功率的變更；依據(jù)可知轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼?，則角速度變?yōu)樵瓉淼?，依?jù)可知電動機產(chǎn)生的最大電動勢為原來的，依據(jù)可知發(fā)電機的輸出電壓有效值變?yōu)樵瓉淼?，即原線圈的輸出電壓變?yōu)樵瓉淼?，依?jù)可知副線圈的輸入電壓變?yōu)樵瓉淼?，即電壓表示?shù)變?yōu)樵瓉淼?，依?jù)可知R消耗的電功率變?yōu)?，A錯誤B正確；副線圈中的電流為，即變?yōu)樵瓉淼?，依?jù)可知原線圈中的電流也變?yōu)樵瓉淼?，C錯誤；轉(zhuǎn)速減小為原來的，則頻率變?yōu)樵瓉淼?，D錯誤．3.（2024年全國Ⅲ卷）一電阻接到方波溝通電源上，在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q方；若該電阻接到正弦交變電源上，在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q正。該電阻上電壓的峰值為u0，周期為T，如圖所示。則Q方:Q正等于A.B.C.1:2D.2:1【答案】D【解析】依據(jù)題述，正弦交變電流的電壓有效值為，而方波溝通電的有效值為u0，依據(jù)焦耳定律和歐姆定律，Q=I2RT=T，可知在一個周期T內(nèi)產(chǎn)生的熱量與電壓有效值的二次方成正比，Q方∶Q正=u02∶（）2=2∶1，選項D正確。4.（2024年全國Ⅲ卷）如圖（a），在同一平面內(nèi)固定有一長直導(dǎo)線PQ和一導(dǎo)線框R，R在PQ的右側(cè)。導(dǎo)線PQ中通有正弦溝通電流i，i的變更如圖（b）所示，規(guī)定從Q到P為電流的正方向。導(dǎo)線框R中的感應(yīng)電動勢A.在時為零B.在時變更方向C.在時最大，且沿順時針方向D.在時最大，且沿順時針方向【答案】AC【解析】由圖（b）可知，導(dǎo)線PQ中電流在t=T/4時達(dá)到最大值，變更率為零，導(dǎo)線框R中磁通量變更率為零，依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，在t=T/4時導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為零，選項A正確；在t=T/2時，導(dǎo)線PQ中電流圖象斜率方向不變，導(dǎo)致導(dǎo)線框R中磁通量變更率的正負(fù)不變，依據(jù)楞次定律，所以在t=T/2時，導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢方向不變，選項B錯誤；由于在t=T/2時，導(dǎo)線PQ中電流圖象斜率最大，電流變更率最大，導(dǎo)致導(dǎo)線框R中磁通量變更率最大，依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，在t=T/2時導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大，由楞次定律可推斷出感應(yīng)電動勢的方向為順時針方向，選項C正確；由楞次定律可推斷出在t=T時感應(yīng)電動勢的方向為逆時針方向，選項D錯誤。【2024年】1．【2024·天津卷】在勻強磁場中，一個100匝的閉合矩形金屬線圈，繞與磁感線垂直的固定軸勻速轉(zhuǎn)動，穿過該線圈的磁通量隨時間按圖示正弦規(guī)律變更。設(shè)線圈總電阻為2Ω，則A．t=0時，線圈平面平行于磁感線B．t=1s時，線圈中的電流變更方向C．t=1.5s時，線圈中的感應(yīng)電動勢最大D．一個周期內(nèi)，線圈產(chǎn)生的熱量為【答案】AD【解析】t=0時，磁通量為零，線圈平面平行于磁感線，故A正確；每經(jīng)過一次中性面（線圈平面垂直于磁感線，磁通量有最大值）電流的方向變更一次，t=1s時，磁通量為零，線圈平面平行于磁感線，故B錯誤；t=1.5s時，磁通量有最大值，但磁通量的變更率為零（），依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知線圈中的感應(yīng)電動勢為零，故C錯誤；感應(yīng)電動勢最大值，有效值，一個周期內(nèi)線圈產(chǎn)生的熱量，故D正確。2．【2024·北京卷】如圖所示，志向變壓器的原線圈接在的溝通電源上，副線圈接有R=55Ω的負(fù)載電阻，原、副線圈匝數(shù)之比為2:1，電流表、電壓表均為志向電表。下列說法正確的是A．原線圈的輸入功率為220WB．電流表的讀數(shù)為1AC．電壓表的讀數(shù)為110VD．副線圈輸出溝通電的周期為50s【答案】B【解析】電表的讀數(shù)均為有效值，原線圈兩端電壓有效值為220V，由志向變壓器原、副線圈兩端電壓與線圈匝數(shù)成正比，可知副線圈兩端電壓有效值為110V，C錯誤；流過電阻R的電流為2A，可知負(fù)載消耗的功率為220W，依據(jù)能量守恒可知，原線圈的輸入功率為220W，A錯誤；由P=UI可知，電流表的讀數(shù)為1A，B正確，由交變電壓瞬時值表達(dá)式可知，ω=100πrad/s，周期T=0.02s，D錯誤。3．【2024·江蘇卷】某音響電路的簡化電路圖如圖所示，輸入信號既有高頻成分，也有低頻成分，則（A）電感L1的作用是通高頻 （B）電容C2的作用是通高頻（C）揚聲器甲用于輸出高頻成分 （D）揚聲器乙用于輸出高頻成分【答案】BD【解析】電感線圈對溝通電的阻礙作用由感抗描述，，頻率越高阻礙作用越大，對輸入端的高頻和低頻溝通信號的作用是通低頻阻高頻，所以A錯誤；電容對溝通電的阻礙作用，頻率越高阻礙作用越小，所以是通高頻阻低頻，故BD正確；C錯誤．【2024年】1．【2024·全國卷Ⅲ】如圖所示，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磁場，磁場方向垂直于紙面．現(xiàn)使線框M、N在t＝0時從圖示位置起先，分別繞垂直于紙面、且過OM和ON的軸，以相同的周期T逆時針勻速轉(zhuǎn)動，則()圖1-A．兩導(dǎo)線框中均會產(chǎn)生正弦溝通電B．兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的周期都等于TC．在t＝eq\f(T,8)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【答案】BC【解析】設(shè)導(dǎo)線圈半徑為l，角速度為ω，兩導(dǎo)線框切割磁感線的等效長度始終等于圓弧半徑，因此在產(chǎn)生感應(yīng)電動勢時其瞬時感應(yīng)電動勢大小始終為E＝eq\f(1,2)Bωl2，但進(jìn)磁場和出磁場時電流方向相反，所以線框中應(yīng)當(dāng)產(chǎn)生方波溝通式電，如圖所示，A錯誤；由T＝eq\f(2π,ω)可知，兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的周期相同，均為T，B正確；在t＝eq\f(T,8)時，兩導(dǎo)線框均在切割磁感線，故兩導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢均為eq\f(1,2)Bωl2，C正確；對于線框M，有eq\f(E2,R)·eq\f(T,2)＋eq\f(E2,R)·eq\f(T,2)＝eq\f(Ueq\o\al(2,有M),R)·T，解得U有M＝E；對于線框N，有eq\f(E2,R)·eq\f(T,4)＋0＋eq\f(E2,R)·eq\f(T,4)＋0＝eq\f(Ueq\o\al(2,有N),R)·T，解得U有N＝eq\f(\r(2),2)E，故兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的有效值并不相等，D錯誤．M2變壓器遠(yuǎn)距離輸電2．【2024·全國卷Ⅰ】一含有志向變壓器的電路如圖1-所示，圖中電阻R1、R2和R3的阻值分別為3Ω、1Ω和4Ω，為志向溝通電流表，U為正弦溝通電壓源，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()圖1-A．2B．3C．4D．5【答案】B【解析】開關(guān)斷開時，原、副線圈的電流比eq\f(I,I2)＝eq\f(n2,n1)，通過R2的電流I2＝eq\f(In1,n2)，副線圈的輸出電壓U2＝I2(R2＋R3)＝eq\f(5In1,n2)，由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可得原線圈兩端的電壓U1＝5Ieq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n1,n2)))eq\s\up12(2)，則U＝U1＋I(xiàn)R1＝5Ieq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n1,n2)))eq\s\up12(2)＋3I；開關(guān)閉合時，原、副線圈的電流比eq\f(4I,I′2)＝eq\f(n2,n1)，通過R2的電流I′2＝eq\f(4In1,n2)，副線圈的輸出電壓U′2＝I′2R2＝eq\f(4In1,n2)，由eq\f(U′1,U′2)＝eq\f(n1,n2)可得原線圈兩端的電壓U′1＝4Ieq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n1,n2)))eq\s\up12(2)，則U＝U′1＋4IR1＝4Ieq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n1,n2)))eq\s\up12(2)＋12I，解得eq\f(n1,n2)＝3，選項B正確．3．【2024·全國卷Ⅲ】如圖1-所示，志向變壓器原、副線圈分別接有額定電壓相同的燈泡a和b.當(dāng)輸入電壓U為燈泡額定電壓的10倍時，兩燈泡均能正常發(fā)光．下列說法正確的是()圖1-A．原、副線圈匝數(shù)比為9∶1B．原、副線圈匝數(shù)比為1∶9C．此時a和b的電功率之比為9∶1D．此時a和b的電功率之比為1∶9【答案】AD【解析】設(shè)燈泡的額定電壓為U0，則輸入電壓U＝10U0，由于兩燈泡均正常發(fā)光，故原線圈兩端的電壓U1＝U－U0＝9U0，副線圈兩端的電壓U2＝U0，所以原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝U1∶U2＝9∶1，A正確，B錯誤；原、副線圈的電流之比I1∶I2＝n2∶n1＝1∶9，由電功率P＝UI可知，a和b的電功率之比為1∶9，C錯誤，D正確．4．【2024·天津卷】如圖1-所示，志向變壓器原線圈接在溝通電源上，圖中各電表均為志向電表．下列說法正確的是()圖1-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【答案】B【解析】滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時，滑動變阻器接入電路的阻值變大，總電阻也變大，而副線圈兩端的電壓沒有變更，所以干路中的電流減小，R1消耗的功率變小，A錯誤；干路中的電流變小，R1兩端的電壓變小，并聯(lián)電路的電壓變大，即電壓表V示數(shù)變大，B正確；由于變壓器副線圈干路中的電流變小，所以原線圈中的電流變小，即電流表A1的示數(shù)變小，C錯誤；閉合開關(guān)S后，并聯(lián)電路的阻值變小，總電阻也變小，干路中的