備考2025高考物理“二級(jí)結(jié)論”精析與培優(yōu)爭(zhēng)分練講義-16.交變電流（教師版）

16.交流電——備考2025高考物理“二級(jí)結(jié)論”精析與培優(yōu)爭(zhēng)分練一、中性面、中性面的垂面位置的特點(diǎn)比較項(xiàng)目中性面中性面的垂面圖示位置線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)垂直線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)平行磁通量Φ最大零磁通量變化率eq\f(ΔΦ,Δt)零最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e零最大感應(yīng)電流i零最大電流方向改變不變例題1.（2024·福建漳州·三模）風(fēng)力發(fā)電將成為福建沿海實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要途徑之一。如圖甲，風(fēng)力發(fā)電裝置呈現(xiàn)風(fēng)車(chē)外形，風(fēng)吹向葉片驅(qū)動(dòng)風(fēng)輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，風(fēng)輪機(jī)帶動(dòng)內(nèi)部匝數(shù)為N的矩形銅質(zhì)線(xiàn)圈在水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，以角速度ω繞垂直于磁場(chǎng)的水平轉(zhuǎn)軸順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生交流電，發(fā)電模型簡(jiǎn)化為圖乙。已知N匝線(xiàn)圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為。則（

）A．當(dāng)線(xiàn)圈轉(zhuǎn)到圖示位置時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)锽．當(dāng)線(xiàn)圈轉(zhuǎn)到豎直位置時(shí)電流表的示數(shù)為零C．當(dāng)線(xiàn)圈轉(zhuǎn)到圖示位置時(shí)磁通量的變化率最大D．穿過(guò)線(xiàn)圈的最大磁通量為【答案】C【解析】A．當(dāng)線(xiàn)圈轉(zhuǎn)到題圖示位置時(shí)，根據(jù)右手定則判斷知產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)椋珹錯(cuò)誤；B．當(dāng)線(xiàn)圈轉(zhuǎn)到豎直位置時(shí)，感應(yīng)電流的瞬時(shí)值為零，但電流表測(cè)量的是有效值，示數(shù)不為零，B錯(cuò)誤；C．當(dāng)線(xiàn)圈轉(zhuǎn)到題圖示位置時(shí)，線(xiàn)圈與中性面垂直，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，磁通量的變化率最大，C正確；D．由得，穿過(guò)線(xiàn)圈的最大磁通量為D錯(cuò)誤。故選D。二、交變電流的變化規(guī)律從中性面位置開(kāi)始計(jì)時(shí)e＝Emsinωt，i＝Imsinωt，u＝Umsinωt。(2)從與中性面垂直的位置開(kāi)始計(jì)時(shí)e＝Emcosωt，i＝Imcosωt，u＝Umcosωt。例題2.（2023·天津和平·二模）如圖為交流發(fā)電機(jī)的示意圖，N、S極間的磁場(chǎng)可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，矩形線(xiàn)圈ABCD在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間的變化規(guī)律為，電極間接有阻值為的定值電阻，線(xiàn)圈電阻不計(jì)，下列說(shuō)法正確的是（）A．此交流發(fā)電機(jī)的頻率為100HzB．電阻R消耗的功率為40WC．當(dāng)線(xiàn)圈轉(zhuǎn)到如圖位置時(shí)產(chǎn)生的電流方向?yàn)锳BCDD．當(dāng)線(xiàn)圈轉(zhuǎn)到如圖位置時(shí)磁通量的變化率最大【答案】D【解析】A．根據(jù)題意可知此交流電的頻率為故A錯(cuò)誤；B．此發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)的有效值為線(xiàn)圈電阻不計(jì)則電阻R消耗的功率為故B錯(cuò)誤；C．由右手定則可知，當(dāng)線(xiàn)圈平面轉(zhuǎn)到圖示位置時(shí)產(chǎn)生的電流方向?yàn)镈CBA，故C錯(cuò)誤；D．當(dāng)線(xiàn)圈平面轉(zhuǎn)到圖示位置時(shí)磁通量為零，在中性面的垂面，磁通量的變化率最大，故D正確。故選D。三、正弦式交變電流的有效值與峰值的關(guān)系理論計(jì)算表明，正弦式交變電流的有效值I、U與峰值Im、Um之間的關(guān)系為I＝eq\f(Im,\r(2))＝0.707Im，U＝eq\f(Um,\r(2))＝0.707Um。若不是正弦式交變電流，則必須根據(jù)焦耳定律來(lái)求解其有效值，且時(shí)間取一個(gè)周期。幾種典型電流的有效值電流名稱(chēng)電流圖像有效值正弦式交變電流I＝eq\f(Im,\r(2))正弦半波電流I＝eq\f(Im,2)正弦單向脈沖電流I＝eq\f(Im,\r(2))矩形脈沖電流I＝Imeq\r(\f(t1,T))非對(duì)稱(chēng)性交變電流I＝eq\r(\f(1,2)（Ieq\o\al(2,1)＋I(xiàn)eq\o\al(2,2)）)例題3.如圖所示，匝正方形閉合金屬線(xiàn)圈abcd邊長(zhǎng)為，電阻為。線(xiàn)圈處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞著與磁場(chǎng)垂直且與線(xiàn)圈共面的軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，ab邊距軸。則（）A．若從圖示時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的一表達(dá)式：B．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值為：C．從圖示時(shí)刻開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，線(xiàn)圈中流過(guò)的電荷量為：D．從圖示時(shí)刻開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，線(xiàn)圈產(chǎn)生的焦耳熱為：【答案】C【解析】AB．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為解得有效值為由圖可知，此時(shí)線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)方向平行，開(kāi)始計(jì)時(shí)e的瞬時(shí)值表達(dá)式為故A、B錯(cuò)誤；C．從圖示時(shí)刻開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為平均感應(yīng)電流通過(guò)電阻R的電荷量為聯(lián)立解得故C正確；D．電流的有效值為從圖示時(shí)刻開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)所用時(shí)間為從圖示時(shí)刻開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的焦耳熱為解得故D錯(cuò)誤。故選C。四、正弦式交變電流“四值”比較及應(yīng)用名稱(chēng)物理含義重要關(guān)系適用情況瞬時(shí)值交變電流某一時(shí)刻的值e＝Emsinωti＝Imsinωt分析交變電流在某一時(shí)刻的情況最大值最大的瞬時(shí)值Em＝NBSωIm＝eq\f(Em,R＋r)確定用電器的耐壓值有效值跟交變電流的熱效應(yīng)等效的恒定電動(dòng)勢(shì)、電壓或電流值E＝eq\f(Em,\r(2))U＝eq\f(Um,\r(2))I＝eq\f(Im,\r(2))(1)計(jì)算與電流熱效應(yīng)相關(guān)的量(如功率、熱量)(2)交流電表的測(cè)量值(3)電氣設(shè)備標(biāo)注的額定電壓、額定電流(4)保險(xiǎn)絲的熔斷電流平均值交變電流圖像中圖線(xiàn)與時(shí)間軸所夾“面積”與時(shí)間的比值eq\o(E,\s\up6(－))＝neq\f(ΔΦ,Δt)eq\o(I,\s\up6(－))＝eq\f(\o(E,\s\up6(－)),R＋r)計(jì)算通過(guò)電路橫截面的電荷量q＝eq\o(I,\s\up6(－))Δt＝eq\f(\o(E,\s\up6(－)),R＋r)·Δt＝neq\f(ΔΦ,R＋r)例題4.（2024·四川瀘州·二模）為探究手搖式發(fā)電機(jī)的工作原理，兩同學(xué)來(lái)到實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)了如圖甲、乙所示的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置，由于兩裝置中僅使用的滑環(huán)有所不同，使得甲裝置產(chǎn)生了直流電（如圖丙），乙裝置產(chǎn)生了交流電（如圖?。Ｈ魞裳b置中線(xiàn)圈以相同角速度在相同勻強(qiáng)磁場(chǎng)中同步進(jìn)行勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。則下列說(shuō)法中正確的是（

）A．兩裝置在圖示位置所產(chǎn)生的瞬時(shí)電流均為零B．兩裝置中所產(chǎn)生的電流變化周期不相同C．在內(nèi)，兩裝置中電阻R產(chǎn)生的焦耳熱不同D．在內(nèi)，兩裝置中通過(guò)電阻R的電量相同【答案】B【解析】A．由圖甲、乙可知線(xiàn)圈初始時(shí)刻處于與中性面垂直的平面，則兩裝置在圖示位置所產(chǎn)生的瞬時(shí)電流達(dá)到最大值，故A錯(cuò)誤；B．由圖丙、丁可知，甲裝置所產(chǎn)生的電流變化周期為乙裝置所產(chǎn)生的電流變化周期為故兩裝置中所產(chǎn)生的電流變化周期不相同，故B正確；C．在內(nèi)，兩裝置中電阻R產(chǎn)生的焦耳熱相同，均為故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)由于在內(nèi)，兩裝置中的磁通量的變化量不同，故在內(nèi)，兩裝置中通過(guò)電阻R的電量不同。故D錯(cuò)誤。故選B。五、變壓器1.電壓關(guān)系：由于不計(jì)原、副線(xiàn)圈的電阻，因此原線(xiàn)圈兩端的電壓U1＝E1，副線(xiàn)圈兩端的電壓U2＝E2，所以eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)。(1)當(dāng)有n2>n1時(shí)，U2>U1是升壓變壓器；當(dāng)n2<n1時(shí)，U2<U1，是降壓變壓器。(2)當(dāng)有n組線(xiàn)圈時(shí)，則有eq\f(U1,n1)＝eq\f(U2,n2)＝eq\f(U3,n3)＝…。2.功率關(guān)系：對(duì)于理想變壓器，不考慮能量損失，有P入＝P出。3.電流關(guān)系：(1)當(dāng)只有一個(gè)副線(xiàn)圈時(shí)，有I1U1＝I2U2，得eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)。(2)當(dāng)有多個(gè)副線(xiàn)圈時(shí)，有I1U1＝I2U2＋I(xiàn)3U3＋…，得I1n1＝I2n2＋I(xiàn)3n3＋…。4.變壓器的等效電阻例題5.（2024·浙江溫州·二模）如圖所示，矩形線(xiàn)圈abcd放置在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直于磁場(chǎng)的中心轉(zhuǎn)軸以300r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，磁場(chǎng)分布在的右側(cè)，磁感應(yīng)強(qiáng)度。線(xiàn)圈匝數(shù)匝，面積。理想變壓器的原、副線(xiàn)圈匝數(shù)比，定值電阻，C為電容器，電流表A為理想交流電表，不計(jì)矩形線(xiàn)圈的電阻，下列說(shuō)法正確的是（）A．矩形線(xiàn)圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)最大值為B．電流表示數(shù)為5AC．變壓器輸出功率為200WD．增大電容器的電容，電流表示數(shù)增大【答案】D【解析】A．由于磁場(chǎng)分布在的右側(cè)，則矩形線(xiàn)圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)最大值為故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)電壓匝數(shù)關(guān)系式有結(jié)合上述，兩端電壓的有效值為則定值電阻中的電流為由于則定值電阻與電容器串聯(lián)，所在支路除了對(duì)電流有阻礙作用外，電容器對(duì)電流也有阻礙作用，即所在支路對(duì)電流的總的阻礙效果作用大于定值電阻所在支路對(duì)電流的阻礙效果，即電流表示數(shù)小于5A，故B錯(cuò)誤；C．定值電阻消耗的功率結(jié)合上述，電流表示數(shù)小于5A，一定，則所在支路消耗功率小于定值電阻所在支路消耗功率100W，可知，變壓器輸出功率小于200W，故C錯(cuò)誤；D．交變電流頻率不變，電容對(duì)交流電也有阻礙效果，這種阻礙效果嗷容抗，其大小為，增大電容器的電容，電容對(duì)交流電的阻礙效果減弱，則通過(guò)定值電阻所在支路電流增大，即電流表示數(shù)增大，故D正確。故選D。六、電能輸送1.輸電過(guò)程示意圖2.理清三個(gè)回路回路1：P1＝U1I1回路2：U2＝ΔU＋U3，P2＝ΔP＋P3＝Ieq\o\al(2,2)R線(xiàn)＋P3，I2＝I3回路3：P4＝U4I4。3.高壓輸電過(guò)程的幾個(gè)電壓的區(qū)別(1)輸送電壓：輸電線(xiàn)始端電壓，如圖中的U2。(2)用戶(hù)電壓：最終用戶(hù)得到的電壓，如圖中的U4。(3)損失電壓：輸電線(xiàn)始端電壓與末端電壓的差值，即ΔU＝U2－U3＝I2R線(xiàn)。4.輸電過(guò)程的基本關(guān)系(1)功率關(guān)系：P1＝P2，P2＝P線(xiàn)＋P3，P3＝P4。(2)電壓關(guān)系：eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，U2＝U線(xiàn)＋U3，eq\f(U3,U4)＝eq\f(n3,n4)。(3)電流關(guān)系：eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，I2＝I線(xiàn)＝I3，eq\f(I3,I4)＝eq\f(n4,n3)。(4)輸電電流：I線(xiàn)＝eq\f(P2,U2)＝eq\f(P3,U3)＝eq\f(U2－U3,R線(xiàn))。(5)輸電導(dǎo)線(xiàn)上損耗的電功率：P線(xiàn)＝I線(xiàn)U線(xiàn)＝Ieq\o\al(2,線(xiàn))R線(xiàn)＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P2,U2)))eq\s\up12(2)R線(xiàn)。例題6.（2024·山東青島·一模）如圖為某小型水電站電能輸送線(xiàn)路示意圖，發(fā)電機(jī)通過(guò)升壓變壓器和降壓變壓器向用戶(hù)供電。已知發(fā)電機(jī)線(xiàn)圈電阻為r，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值為E。升壓變壓器原副線(xiàn)圈匝數(shù)比為a，降壓變壓器原副線(xiàn)圈匝數(shù)比為b，兩變壓器間輸電線(xiàn)總電阻為，用戶(hù)端總電阻為。電流表為理想電表，變壓器為理想變壓器，下列說(shuō)法正確的是（）A．電流表的示數(shù)B．升壓變壓器原線(xiàn)圈兩端的電壓C．電阻、消耗的功率之比為D．若用戶(hù)端負(fù)載增加，電流表示數(shù)變小【答案】B【解析】A．降壓變壓器等效電阻為升壓變壓器等效電阻為電流表的示數(shù)故A錯(cuò)誤；B．升壓變壓器原線(xiàn)圈兩端的電壓故B正確；C．根據(jù)電阻、消耗的功率之比為故C錯(cuò)誤；D．若用戶(hù)端負(fù)載增加，用戶(hù)端總電阻為減小，電流表示數(shù)變大，故D錯(cuò)誤。故選B。（建議用時(shí)：60分鐘）一、單選題1．（2024·天津·一模）如圖甲所示，矩形線(xiàn)圈放在有明確邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線(xiàn)圈的中心軸與磁場(chǎng)邊界重合，從上向下俯視，看到線(xiàn)圈繞軸逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，以abcda方向?yàn)殡娏髡较颍瑒t線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的圖線(xiàn)是圖乙中的（）A． B．C． D．【答案】D【解析】設(shè)線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為，，，則從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)的過(guò)程中，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與時(shí)間成正弦函數(shù)關(guān)系，則感應(yīng)電流也與時(shí)間成正弦函數(shù)關(guān)系；根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的方向?yàn)榧磁c規(guī)定的正方向相反。轉(zhuǎn)過(guò)后，ab邊離開(kāi)了磁場(chǎng)，同時(shí)cd邊進(jìn)入了磁場(chǎng)，由于兩邊的線(xiàn)速度大小相等、方向相反，則cd邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小等于ab邊離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小、且感應(yīng)電流的方向相反，所以感應(yīng)電流是連續(xù)的。當(dāng)cd邊轉(zhuǎn)動(dòng)到最左端時(shí)，感應(yīng)電流減小到零；繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，磁通量將減小，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流的方向?qū)⒆兓癁榧磁c規(guī)定的正方向相同。故選D。2．（2024·廣東廣州·一模）無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)已經(jīng)在新能源汽車(chē)領(lǐng)域得到應(yīng)用。如圖甲，與蓄電池相連的受電線(xiàn)圈置于地面供電線(xiàn)圈正上方，供電線(xiàn)圈輸入如圖乙的正弦式交變電流，下列說(shuō)法正確的是（）A．供電線(xiàn)圈中電流的有效值為 B．受電線(xiàn)圈中的電流方向每秒鐘改變50次C．時(shí)受電線(xiàn)圈的感應(yīng)電流最小 D．時(shí)兩線(xiàn)圈之間的相互作用力最大【答案】C【解析】A．根據(jù)如圖乙可知供電線(xiàn)圈中電流的最大值為得有效值為故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)如圖乙可知周期為得頻率為由于交流電流一個(gè)周期電流方向改變2次，而受電線(xiàn)圈中的周期和頻率與供電線(xiàn)圈周期和頻率是相同的，得受電線(xiàn)圈中的電流方向每秒鐘改變方向次數(shù)為次故B錯(cuò)誤；CD．由如圖乙可知時(shí)，可知供電線(xiàn)圈電流達(dá)到最大值，其變化率最小為零，由楞次定律可知受電線(xiàn)圈中的電流最小為零，兩線(xiàn)圈這時(shí)的相互作用力最小為零，故C正確，D錯(cuò)誤。故選C。3．如圖所示，發(fā)電機(jī)矩形線(xiàn)框匝數(shù)為，面積為，線(xiàn)框所處磁場(chǎng)可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，線(xiàn)框從圖示位置開(kāi)始繞軸以恒定的角速度沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，線(xiàn)框輸出端接有換向器，通過(guò)電刷和外電路連接。定值電阻的阻值均為，兩電阻間接有理想變壓器，原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)比為，忽略線(xiàn)框以及導(dǎo)線(xiàn)電阻。下列說(shuō)法正確的是（）A．安裝了換向器，變壓器副線(xiàn)圈沒(méi)有電壓B．轉(zhuǎn)動(dòng)一圈過(guò)程，通過(guò)的電量為C．圖示位置線(xiàn)框產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)最大D．發(fā)電機(jī)的輸出功率為【答案】D【解析】A．變壓器中只要有電流的變化就能實(shí)現(xiàn)變壓，即變壓器副線(xiàn)圈有電壓，故A錯(cuò)誤；B．原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)比為，設(shè)原線(xiàn)圈電壓為，則副線(xiàn)圈電壓為，副線(xiàn)圈中的電流為則原線(xiàn)圈的電流為流過(guò)的電流為可知，原線(xiàn)圈的等效電阻為，則總電阻則轉(zhuǎn)動(dòng)一圈過(guò)程，通過(guò)線(xiàn)框的電荷量為則轉(zhuǎn)動(dòng)一圈過(guò)程，通過(guò)的電量為故B錯(cuò)誤；C．圖示位置，線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)垂直，磁通量最大，線(xiàn)框產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)最小，故C錯(cuò)誤；D．線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為則有效值為則的功率為副線(xiàn)圈電壓為，則原線(xiàn)圈的功率等于副線(xiàn)圈的功率為則發(fā)電機(jī)的輸出功率為故D正確。故選D。4．（2024·北京石景山·一模）如圖所示，一理想變壓器原、副線(xiàn)圈匝數(shù)之比為100：1，其原線(xiàn)圈兩端接入正弦式交變電壓u，u=311sin100πtV，副線(xiàn)圈通過(guò)交流電流表與變阻器R相連。若不考慮交流電壓表和交流電流表內(nèi)阻的影響，則下列說(shuō)法正確的是（）A．交流電壓表的示數(shù)為3.11VB．滑動(dòng)變阻器的滑片向下滑動(dòng)，交流電壓表的示數(shù)減小C．滑動(dòng)變阻器的滑片向下滑動(dòng)，交流電流表的示數(shù)增大D．滑動(dòng)變阻器的滑片向下滑動(dòng)，變壓器的輸入功率減小【答案】C【解析】A．交流電的電壓有效值為根據(jù)可得因此故A錯(cuò)誤；B．由于原線(xiàn)圈的電壓保持不變，匝數(shù)比不變，無(wú)論滑動(dòng)變阻器阻值如何變化，副線(xiàn)圈兩端的電壓也保持不變，故B錯(cuò)誤；C．當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向下滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值減小，由于副線(xiàn)圈兩端的電壓不變，因此副線(xiàn)圈電流增大，電流表的示數(shù)增大，故C正確；D．根據(jù)結(jié)合C選項(xiàng)分析可知當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向下滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器消耗的功率增大，因此變壓器的輸入功率增大，故D錯(cuò)誤。故選C。5．（2024·安徽池州·二模）池州市東至縣緊鄰鄱陽(yáng)湖風(fēng)廊道，是安徽省風(fēng)能資源最豐富地區(qū)之一。圖甲是東至縣紅旗嶺風(fēng)電場(chǎng)，山巔聳立的風(fēng)電機(jī)組與藍(lán)天白云相映成景，美如畫(huà)卷。圖乙為風(fēng)力發(fā)電的簡(jiǎn)易模型，在風(fēng)力作用下，風(fēng)葉帶動(dòng)與桿固連的永磁體轉(zhuǎn)動(dòng)，磁體下方的線(xiàn)圈與電壓傳感器相連。在某一風(fēng)速時(shí)，電壓傳感器顯示如圖丙所示正弦規(guī)律變化，則（

）A．永磁體的轉(zhuǎn)速為10r/sB．線(xiàn)圈兩端電壓的有效值為C．交流電壓的表達(dá)式為D．若將該交流電直接加在擊穿電壓為9V的電容器上，電容器不會(huì)被擊穿【答案】B【解析】A．根據(jù)圖丙可知，電流的周期為則可知磁體的轉(zhuǎn)速為故A錯(cuò)誤；B．通過(guò)丙圖可知電壓的最大值為，則有效值故B正確；C．根據(jù)周期與角速度之間的關(guān)系可得則電壓的表達(dá)式為故C錯(cuò)誤；D．電容器是否擊穿應(yīng)參考交流電的最大值，而交流電的最大值大于電容器的擊穿電壓，因此將該交流電直接加在擊穿電壓為9V的電容器上，電容器會(huì)被擊穿，故D錯(cuò)誤。故選B。6．（2024·廣東·一模）如圖為高鐵供電流程的簡(jiǎn)化圖，牽引變電所的理想變壓器將電壓為的高壓電進(jìn)行降壓；動(dòng)力車(chē)廂內(nèi)的理想變壓器再把電壓降至，為動(dòng)力系統(tǒng)供電，此時(shí)動(dòng)力系統(tǒng)的電流為，發(fā)電廠(chǎng)的輸出電流為；若變壓器的匝數(shù)，則下列關(guān)系式正確的是（）A． B．C． D．【答案】D【解析】AB．由變壓器的原副線(xiàn)圈的電壓關(guān)系可知其中可得選項(xiàng)AB錯(cuò)誤；CD．由變壓器的原副線(xiàn)圈的電流關(guān)系可知其中可得選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。故選D。二、多選題7．某興趣小組自制一小型發(fā)電機(jī)，使線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量Ф隨時(shí)間t按正弦規(guī)律變化的圖像如圖所示，線(xiàn)圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的最大值，將發(fā)電機(jī)的輸出電壓加在理想變壓器的原線(xiàn)圈兩端，如圖所示，理想變壓器原副線(xiàn)圈匝數(shù)比為2：1，保險(xiǎn)絲的電阻為1Ω，熔斷電流為2A，電表均為理想電表。下列說(shuō)法正確的是（）A．在時(shí)，磁場(chǎng)方向與線(xiàn)圈平面平行B．在時(shí)，線(xiàn)圈中的磁通量變化率為最大C．為了安全，滑動(dòng)變阻器接入電路的最小阻值為4ΩD．將滑動(dòng)變阻器滑片向下移動(dòng)，電壓表V的示數(shù)增大【答案】BC【解析】A．由交流電的變化規(guī)律可知，當(dāng)線(xiàn)圈平面與磁感線(xiàn)的方向垂直時(shí)，穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量最大，所以在時(shí)，磁場(chǎng)方向與線(xiàn)圈平面垂直，A錯(cuò)誤；B．由交流電的變化規(guī)律可知，當(dāng)線(xiàn)圈與磁感線(xiàn)的方向平行時(shí)，即時(shí)，線(xiàn)圈中的磁通量變化率為最大，B正確；C．原線(xiàn)圈電壓的有效值為根據(jù)變壓器原副線(xiàn)圈電壓與線(xiàn)圈匝數(shù)的關(guān)系有解得保險(xiǎn)絲的電阻為1Ω，熔斷電流為2A，為了安全，滑動(dòng)變阻器接入電路的最小電阻為C正確；D．電壓表V測(cè)的是副線(xiàn)圈的電壓，改變滑動(dòng)變阻器電阻，副線(xiàn)圈電壓不變，D錯(cuò)誤；故選BC。8．如圖所示是一臺(tái)發(fā)電機(jī)的模型圖，面積為的正方形線(xiàn)圈從中性面開(kāi)始以角速度繞軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線(xiàn)圈共100匝，總電阻為。線(xiàn)圈所在勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，外電路中理想二極管與電阻串聯(lián)，，電流表為理想電表。則下列說(shuō)法正確的是（）A．電流表的示數(shù)為B．在一個(gè)周期內(nèi)，電阻上產(chǎn)生的熱量為0.4J。C．單匝線(xiàn)圈的邊受到的安培力最大值為D．在一個(gè)周期內(nèi)，外力對(duì)發(fā)電機(jī)做的功為0.5J。【答案】BD【解析】A．該線(xiàn)圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的最大值則產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值則電流極管的由于二單向?qū)щ娦?，結(jié)合有效值的定義得解得電流表的示數(shù)故A錯(cuò)誤；B．電流的周期為在一個(gè)周期內(nèi)，電阻上產(chǎn)生的熱量故B正確；C．線(xiàn)圈中的最大電流的長(zhǎng)度為，則單匝線(xiàn)圈的最大安培力故C錯(cuò)誤；D．一個(gè)周期內(nèi)電路中產(chǎn)生的熱量由能量守恒定律可知在一個(gè)周期內(nèi)，外力對(duì)發(fā)電機(jī)做的功為，故D正確。故選BD。9．（2024·安徽·二模）近幾年來(lái)，中國(guó)在變壓器制造領(lǐng)域已達(dá)到世界領(lǐng)先水平。如圖所示為發(fā)電機(jī)和變壓器的簡(jiǎn)化圖，其中發(fā)電機(jī)的矩形線(xiàn)圈長(zhǎng)為2L、寬為L(zhǎng)，匝數(shù)為N，電阻不計(jì)，放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。理想變壓器的原、副線(xiàn)圖匝數(shù)分別為和，兩個(gè)副線(xiàn)圈分別接有電阻和。當(dāng)線(xiàn)圈繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)電阻的電流為I，下列說(shuō)法正確的是（

）A．原線(xiàn)圈電壓為B．通過(guò)電阻的電流為C．通過(guò)原線(xiàn)圈的電流為D．矩形線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為【答案】BC【解析】AB．根據(jù)理想變壓器電壓與匝數(shù)比關(guān)系可得，可得同理，聯(lián)立可得故A錯(cuò)誤，B正確；C．根據(jù)理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，有可得通過(guò)原線(xiàn)圈的電流為故C正確；D．由題意，可得矩形線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生交流電的最大值為可得故D錯(cuò)誤。故選BC。10．（2024·河南·二模）如圖所示，理想變壓器原線(xiàn)圈接電壓的交流電，原副線(xiàn)圈的匝數(shù)比，副線(xiàn)圈上接一定值電阻R0與電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻RM=1Ω，定值電阻R0=2Ω。下列說(shuō)法正確的是（）A．電動(dòng)機(jī)消耗的最大功率為4.5WB．原線(xiàn)圈上電流為3A時(shí)，電動(dòng)機(jī)消耗功率最大C．若把電動(dòng)機(jī)換成滑動(dòng)變阻器（0~5Ω），滑動(dòng)變阻器消耗的最大功率也為4.5WD．若把電動(dòng)機(jī)換成滑動(dòng)變阻器（0~5Ω），當(dāng)R0與滑動(dòng)變阻器阻值相等時(shí)，R0的功率最大【答案】AC【解析】AB．副線(xiàn)圈兩端電壓為將n1:n2=2:1和U1=12V代入上式解得U2=6V電動(dòng)機(jī)消耗的功率當(dāng)時(shí)電動(dòng)機(jī)消耗的功率最大，即由于是理想變壓器，所以電動(dòng)機(jī)消耗功率最大時(shí)，原線(xiàn)圈上電流為故A正確，B錯(cuò)誤；CD．把電動(dòng)機(jī)換成滑動(dòng)變阻器，滑動(dòng)變阻器消耗的功率為滑動(dòng)變阻器消耗的最大功率跟電動(dòng)機(jī)消耗的最大功率相同，故C正確；R0上的功率為當(dāng)電流最大時(shí)，定值電阻R0的功率最大，即滑動(dòng)變阻器的阻值為零時(shí)，R0上的功率最大，故D錯(cuò)誤。故選AC。11．（2024·遼寧撫順·三模）如圖所示在空間直角坐標(biāo)系中有一等腰直角三角形線(xiàn)框，其中一條直角邊與z軸重合，另一條直角邊在xOy平面內(nèi)，線(xiàn)框總電