2023高考物理一轮复习高频考点强化训练专题17 交流电的产生及描述、理想变压器与远距离输电（解析版）

专题17交流电的产生及描述、理想变压器与远距离输电1.(2021·北京市丰台区二模)某交变电动势瞬时值表达式e＝10sin(2πt)V，则()A.交变电流的频率为2HzB.交变电流的周期为0.25sC.交变电动势的有效值为10VD.当t＝0.25s时，感应电动势为10V【答案】D【解析】交变电动势瞬时值表达式e＝10sin(2πt)V，可知ω＝2π，则交变电流的周期T＝eq\f(2π,ω)＝1s，频率为f＝eq\f(1,T)＝1Hz，选项A、B错误；交变电动势瞬时值表达式e＝10sin(2πt)V，可知交变电动势的最大值为10V，则有效值为eq\f(10,\r(2))V＝5eq\r(2)V，选项C错误；当t＝0.25s时，感应电动势为e＝10sineq\f(π,2)V＝10V，选项D正确。2.(2021·安徽合肥市第二次教学质检)如图所示，矩形线圈处在磁感应强度大小为B、方向水平向右的匀强磁场中，线圈通过电刷与定值电阻R及理想电流表相连接，线圈绕中心轴线OO′以恒定的角速度ω匀速转动，t＝0时刻线圈位于与磁场平行的位置。已知线圈的匝数为n、面积为S、阻值为r。则下列说法正确的是()A.t＝0时刻流过电阻R的电流方向向左B.线圈中感应电动势的瞬时表达式为e＝nBSωsinωtC.线圈转动的过程中，电阻R两端的电压为eq\f(nBSωR,R＋r)D.从t＝0时刻起，线圈转过60°时电阻R两端的电压为eq\f(nBSωR,2（R＋r）)【答案】D【解析】t＝0时刻线框与磁场方向平行，即线框的速度与磁场方向垂直，由右手定则可知，流过电阻R的电流方向向右，故A错误；从与中性面垂直的位置开始计时，感应电动势随时间按余弦规律变化，且最大感应电动势Em＝nBSω，所以感应电动势的瞬时值表达式为e＝nBSωcosωt，故B错误；线圈转过的过程中，最大感应电动势Em＝nBSω，则产生的感应电动势的有效值为E＝eq\f(\r(2),2)nBSω，因此电阻R两端的电压为U＝eq\f(\r(2)nBSωR,2（R＋r）)，故C错误；线圈从t＝0开始转过60°时，电阻R两端的电压为UR＝eq\f(nBSωcos60°·R,R＋r)＝eq\f(nBSωR,2（R＋r）)，故D正确。3.(2021·云南省师大附中第五次月考)阻值为100Ω的纯电阻元件通以如图所示的交流电，则该元件的发热功率为()A.121W B.302.5WC.484W D.605W【答案】B【解析】电热Q＝eq\f(U2,R)T，代入数据得eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(110\r(2),\r(2))))2,R)×0.01＋eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(220\r(2),\r(2))))2,R)×0.01＝eq\f(U2,R)×0.02，解得电压有效值为U＝174V，发热功率P＝eq\f(U2,R)＝302.5W，故选项B正确。4.(2021·1月河北学业水平选择性考试模拟演练，4)如图所示，理想变压器原线圈匝数为1100匝，接有一阻值为R的电阻，电压表V1示数为110.0V。副线圈接有一个阻值恒为RL的灯泡，绕过铁芯的单匝线圈接有一理想电压表V2，示数为0.10V。已知RL∶R＝4∶1，则副线圈的匝数为()A.225B.550C.2200D.4400【答案】C【解析】因为电压表V2的示数为0.10V，由变压器原副线圈匝数与电压之间的关系，可知原线圈的输入电压为U1＝110V；根据电路连接，可知原线圈中的电流I1＝eq\f(UR,R)；副线圈两端电压为U2，电流为I2＝eq\f(U2,RL)，又U1I1＝U2I2，RL∶R＝4∶1，联立得U2＝220V，由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)得，n2＝2200，故C正确。5.(多选)(2021·宁夏石嘴山市4月模拟)如图所示，理想变压器T的原线圈接在电压为U的交流电源两端，P为滑动变阻器的滑片，RT为热敏电阻，其阻值随温度升高而减小，下列说法正确的是()A.P向左滑动时，变压器的输出电压变大B.若P向左滑动时，RT阻值保持不变，则变压器的输入功率变大C.若P保持不变，RT温度升高时，则灯L变暗D.RT温度升高时，适当向右滑动P可能保持灯L亮度不变【答案】CD【解析】P向左滑动时，变压器原线圈电压和原副线圈的匝数比均不变，输出电压不变，故A错误；P向左滑动时，则滑动变阻器电阻变大，而RT阻值保持不变，所以副线圈回路总电阻增大，根据P＝eq\f(U2,R总)知变压器的输出功率减小，所以变压器的输入功率也变小，故B错误；若P保持不变，RT温度升高时，热敏电阻的阻值减小，副线圈回路总电阻减小，总电流增大，滑动变阻器的分压增大，灯L两端电压减小，灯L变暗，故C正确；RT温度升高时，热敏电阻阻值减小，适当向右滑动P，可能使灯L分压不变，从而保持灯的亮度不变，故D正确。6.(多选)(2021·山东济南市高考模拟)如图所示为一台小型发电机结构示意图，线圈绕垂直匀强磁场方向的轴匀速转动，通过电刷接有一盏小灯泡。已知线圈匝数为N，内阻为r，转动的周期为T，小灯泡的电阻为9r，电压表的示数为U。从图示位置开始计时，下列说法中正确的是()A.从开始计时到t＝eq\f(T,4)过程中，通过灯泡的电荷量为eq\f(UT,36r)B.从开始计时到t＝eq\f(T,2)过程中，灯泡消耗的电能为eq\f(U2T,18r)C.线圈产生的电动势瞬时值表达式为e＝eq\r(2)Ucoseq\f(2π,T)tD.线圈转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为eq\f(5\r(2)UT,9Nπ)【答案】BD【解析】由题意可知U＝eq\f(9r,r＋9r)E，得E＝eq\f(10,9)U，最大感应电动势为Emax＝eq\f(10\r(2),9)U，又Em＝NBSω＝NBS·eq\f(2π,T)，得NBS＝eq\f(10\r(2)UT,2×9π)＝eq\f(5\r(2)UT,9π)，从开始计时到t＝eq\f(T,4)过程中，通过灯泡的电荷量为q＝eq\f(NΔΦ,10r)＝eq\f(NBS,10r)＝eq\f(5\r(2)UT,9π×10r)＝eq\f(\r(2)UT,18πr)，故A错误；电路中的电流为I＝eq\f(U,9r)，则从开始计时到t＝eq\f(T,2)过程中，灯泡消耗的电能为E＝I2×9r×eq\f(T,2)＝eq\f(U2,81r2)×9r×eq\f(T,2)＝eq\f(U2T,18r)，故B正确；线圈产生的电动势瞬时值表达式为e＝Emaxcosωt＝eq\f(10\r(2),9)Ucoseq\f(2π,T)t，故C错误；线圈转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为Φmax＝BS＝eq\f(5\r(2)UT,9Nπ)，故D正确。7.(2021·山东济南市期末学习质量评估)理想变压器连接灯泡和滑动变阻器的电路如图所示，M、N端连接一个稳压交流电源，三个相同灯泡L1、L2和L3接入电路中发光，当滑动变阻器的滑片P向上移动时，下列说法正确的是()A.灯泡L1变亮，L2变暗 B.灯泡L1、L2都变亮C.灯泡L2、L3都变亮 D.电源输出功率减小【答案】B【解析】设M、N两端稳压交流电源的电压有效值为U，原线圈两端的电压为U1，电流为I1，副线圈两端的电压为U2，电流为I2，原副线圈的匝数比n1∶n2＝k，灯泡的电阻都为R，根据欧姆定律，可得副线圈两端的电压为U2＝I2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(R＋R并))，根据eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)＝k，得原线圈两端的电压为U1＝kU2＝kI2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(R＋R并))，根据eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)＝eq\f(1,k)，解得I1＝eq\f(1,k)I2，根据欧姆定律，可得L1两端的电压U1′＝I1R＝eq\f(I2R,k)，则稳压交流电源的电压为U＝U1′＋U1＝I2eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(R,k)＋k\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(R＋R并))))，当滑动变阻器的滑片P向上移动时，其电阻减小，则R并电阻减小，所以总电阻减小，而稳压交流电源的电压U不变，所以电流I2变大，则L2变亮；原线圈的电流I1＝eq\f(1,k)I2也增大，所以L1变亮，其两端的电压变大，所以原线圈两端的电压减小，则副线圈两端的电压减小，而L2的电压变大，所以L3与滑动变阻器并联部分的电压减小，所以L3变暗，B正确，A、C错误；因为原线圈的电流增大，稳压交流电源的电压不变，根据P＝UI1，可知电源输出功率增大，D错误。8.(多选)(2021·四川成都市第二次诊断)如图(a)为一交流发电机示意图，线圈abcd在匀强磁场中绕固定轴OO′沿顺时针方向匀速转动，图(b)是该发电机的电动势随时间t按余弦规律变化的图象。已知线圈电阻为2.5Ω，定值电阻R＝10Ω，电表均为理想交流电表。由此可以判定()A.电流表读数为0.8AB.电压表读数为10VC.t＝0.1s时刻，穿过线圈的磁通量为零D.0～0.05s内，通过电阻R的电荷量为0.04C【答案】AC【解析】电动势有效值为E＝eq\f(Em,\r(2))＝10V，电流表的读数I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(10,10＋2.5)A＝0.8A，电压表读数U＝IR＝8V，选项A正确，B错误；t＝0.1s时刻，感应电动势最大，此时穿过线圈的磁通量为零，选项C正确；0～0.05s内，通过电阻R的电荷量为q＝eq\f(\o(E,\s\up6(－)),（R＋r）)Δt，eq\o(E,\s\up6(－))＝eq\f(NBS,Δt)＝eq\f(Em,ωΔt)＝eq\f(TEm,2πΔt)，则q＝eq\f(TEm,2π（R＋r）)＝eq\f(0.2×10\r(2),2π（10＋2.5）)C＝eq\f(2\r(2),25π)C，选项D错误。9.(多选)(2021·云南昆明市4月教学质量检测)如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，原线圈的输入电压u随时间t变化的图象如图乙所示，D为理想二极管，R为电阻箱，当电阻箱阻值R＝11Ω时，下列说法正确的是()A.原线圈的输入电压频率为50HzB.电阻箱R两端电压的有效值为11VC.电阻箱R消耗的功率为22WD.若电阻箱R阻值变小，原线圈中的电流变小【答案】AC【解析】由题图乙可知，T＝0.02s，f＝eq\f(1,T)＝eq\f(1,0.02)Hz＝50Hz，故A正确；原线圈电压的有效值为U1＝eq\f(220\r(2),\r(2))V＝220V，由变压比可知，副线圈两端的电压U2＝22V，由于二极管具有单向导电性，由电流的热效应可知，eq\f(Ueq\o\al(2,R),R)T＝eq\f(Ueq\o\al(2,2),R)·eq\f(T,2)，解得UR＝11eq\r(2)V，故B错误；PR＝eq\f(Ueq\o\al(2,R),R)＝eq\f(（11\r(2)）2,11)W＝22W，故C正确；若电阻箱R阻值变小，由于原线圈电压不变和变压器匝数比不变，所以副线圈的电压不变，所以副线圈中的电流变大，则原线圈中的电流变大，故D错误。10.(多选)(2021·河北邯郸市上学期期末)如图所示，交流发电机的线圈绕垂直于匀强磁场的水平轴逆时针匀速转动，每秒转动10转，线圈从图示位置开始计时，电流表的示数为1A，已知线圈匝数为500匝，线圈内阻r＝1.0Ω，外接电阻R＝9.0Ω，以下判断正确的是()A.图示时刻交变电流方向为ADCBAB.通过线圈磁通量的最大值为eq\f(\r(2),π)×10－3WbC.t＝eq\f(5,16)s时线圈磁通量的变化率为eq\f(\r(2),50)Wb/sD.t＝eq\f(9,16)s时外接电阻R所消耗的电功率为10W【答案】AB【解析】由右手定则可知，图示时刻电流方向为ADCBA，故A正确；电动势的有效值E＝I(R＋r)＝1×(9.0＋1.0)V＝10V，电动势的峰值Em＝eq\r(2)E＝10eq\r(2)V，感应电动势峰值Em＝NBSω，通过线圈磁通量的最大值Φm＝BS＝eq\f(Em,Nω)＝eq\f(Em,2πnN)，代入数据解得Φm＝eq\f(\r(2),π)×10－3Wb，故B正确；线圈做圆周运动的角速度ω＝2πn＝20πrad/s，从图示位置开始计时，电动势的瞬时值表达式e＝Emsin(ωt＋90°)＝Emcosωt＝10eq\r(2)cos(20πt)V，t＝eq\f(5,16)s时，感应电动势瞬时值e＝10V，此时磁通量的变化率eq\f(e,N)＝eq\f(1,50)Wb/s，故C错误；t＝eq\f(9,16)s时外接电阻R所消耗的电功率P＝I2R＝eq\f(E,R＋r)2R＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(10,9.0＋1.0)))2×9W＝9W，故D错误。11.(2021·福建泉州市第一次质检)如图所示，T1、T2是监测交流高压输电参数的互感器(均视为理想变压器)，T1的原、副线圈匝数比为1∶1000，、是交流电压表或交流电流表，其中交流电压表两端的电压为10V，高压线路输送的电功率是2.2×103kW、电压是22kV，则()A.是交流电压表B.T2的原、副线圈匝数比为1000∶1C.通过交流电流表的电流为0.1AD.绕制T1原线圈的导线应比副线圈的细【答案】C【解析】T1是电流互感器，是交流电流表，T2是电压互感器，是交流电压表，故A错误；对T2，根据变压器原副线圈电压与线圈匝数的关系eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)＝eq\f(22×1000,10)＝eq\f(2200,1)，故B错误；对T1，原线圈的电流I1＝eq\f(P,U)＝eq\f(2.2×103,22)A＝100A，eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，解得I2＝0.1A，故C正确；T1原线圈的电流大于副线圈的电流，故绕制T1原线圈的导线应比副线圈的粗，故D错误。12.(2021·1月江苏新高考适应性考试，7)小明分别按图甲和乙电路探究远距离输电的输电损耗，将长导线卷成相同的两卷A、B来模拟输电线路，忽略导线的自感作用。其中T1为理想升压变压器，T2为理想降压变压器，两次实验中使用的灯泡相同，灯泡的电压相等，两次实验中()A.都接直流电源B.A两端的电压相等C.A损耗的功率相等D.图甲中A的电流较大【答案】D【解析】由于变压器只能改变交变电流，因此题图乙中不可能接直流电源，故A错误；设灯泡的电压为U0，电流为I0，A、B的阻值为R，则题图甲电路中电流为I0，A两端电压为I0R，损耗的功率为Ieq\o\al(2,0)R，题图乙中降压变压器的匝数比为eq\f(n3,n4)>1，则流过A的电流I3＝eq\f(n4,n3)·I0<I0，D正确；题图乙中A两端的电压为I3R<I0R，损耗的功率为Ieq\o\al(2,3)R<Ieq\o\al(2,0)R，故B、C错误。13.(2021·北京市东城区上学期期末)一台手摇交流发电机，线圈内阻1.0Ω，产生的电动势随时间变化的规律为e＝10eq\r(2)sin(10πt)V。发电机与9.0Ω的电阻组成闭合电路。则()A.交变电流的频率为10HzB.电动势的峰值为20VC.电路中电流的有效值为1.0AD.一周期内外接电阻消耗电能9.0J【答案】C【解析】交变电流的频率为f＝eq\f(ω,2π)＝eq\f(10π,2π)Hz＝5Hz，选项A错误；电动势的峰值为10eq\r(2)V，选项B错误；电动势的有效值为E＝10V，则电路中电流的有效值为I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(10,9.0＋1.0)A＝1.0A，选项C正确；因为T＝eq\f(1,f)＝0.2s，则一周期内外接电阻消耗电能E电＝I2RT＝12×9×0.2J＝1.8J，选项D错误。14.(多选)(2021·海南省高考调研)如图所示，一理想变压器输入端接一正弦交流电源(电压有效值不变)，输出端电路由R1、R2、R3和R4四个电阻构成。将该变压器原、副线圈的匝数比由15∶1改为30∶1后()A.R1两端的电压减小到原来的eq\f(1,4)B.R2两端的电压减小到原来的eq\f(1,3)C.R3两端的电压减小到原来的eq\f(1,2)D.R4的热功率减小到原来的eq\f(1,4)【答案】CD【解析】理想变压器的原、副线圈的电压和匝数成正比，将该变压器原、副线圈的匝数比由15∶1改为30∶1后，副线圈的电压减小到原来的eq\f(1,2)，输出端的四个电阻的电压都减小到原来的eq\f(1,2)，故A、B错误，C正确；根据P＝eq\f(U2,R)知，R4的热功率减小到原来的eq\f(1,4)，D正确。15.[2021·天津市等级考模拟(一)]如图所示，线圈ABCD匝数n＝10，面积S＝0.4m2，边界MN(与线圈的AB边重合)右侧存在磁感应强度B＝eq\f(2,π)T的匀强磁场，若线圈从图示位置开始绕AB边以ω＝10πrad/s的角速度匀速转动。则以下说法正确的是()A.线圈产生的是正弦交流电B.线圈在转动过程中产生的最大感应电动势为40VC.线圈转动eq\f(1,60)s时瞬时感应电动势为40eq\r(3)VD.线圈产生的感应电动势的有效值为40V【答案】D【解析】线圈出了磁场不再产生感应电流，故线圈在有界磁场中产生正弦交流电的一半，故A错误；线圈在转动过程中产生的最大感应电动势为Em＝nBSω，代入解得Em＝80V，故B错误；线圈从中性面位置开始计时，产生正弦式交变电流，其瞬时表达式e＝Emsinωt，当线圈转动eq\f(1,60)s时，转过的角度为eq\f(π,6)，此时瞬时感应电动势为e＝Emsineq\f(π,6)＝40V，故C错误；在一个周期内，只有半个周期产生感应电动势，故线圈产生的电动势的有效值为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(Em,\r(2)R)))eq\s\up12(2)Req\f(T,2)＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E,R)))eq\s\up12(2)RT，解得E＝40V，故D正确。16.(多选)(2021·山东威海市模拟考试)如图(a)所示为一线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流的u－t图象，假设将此电压加在图(b)所示的回旋加速器上给氘核加速，已知氘核的质量为3.3×10－27kg，下列说法正确的是()A.该交流电电压的有效值为2000kVB.t＝0.5×10－7s时，穿过线圈的磁通量最大C.氘核在回旋加速器中运动的周期为1.0×10－7sD.加在回旋加速器上的匀强磁场的磁感应强度大小约为1.3T【答案】BCD【解析】由图可知该交流电电压的最大值是2000kV，有效值为eq\f(2000,\r(2))kV＝1000eq\r(2)kV,选项A错误；t＝0.5×10－7s时，线圈在中性面位置，穿过线圈的磁通量最大，选项B正确；氘核在回旋加速器中运动的周期与交流电电压的周期T相同为1.0×10－7s，选项C正确；氘核在匀强磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律有qvB＝meq\f(v2,R)，氘核运动的周期为T′＝eq\f(2πR,v)＝eq\f(2πm,qB)，式中q＝1.6×10－19C，m＝3.3×10－27kg，欲使氘核能不断加速，必须满足T＝T′，解得B＝1.3T，选项D正确。17.(2021·北京市密云区下学期第一次测试)如图所示，为探究理想变压器原副线圈的电压和电流关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L1、L2，电路中分别接入理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表A1、A2，不计导线电阻。闭合开关S后，下列说法正确的是()A.A1示数不变，V1示数不变，L1变亮B.A2示数变大，V2示数变大，L1变暗C.A1示数变大，变压器输出功率变大，A1与A2示数的比值不变D.V2示数变大，变压器输出功率变大，V1与V2示数的比值不变【答案】C【解析】闭合开关后，根据理想变压器的电压规律eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可知变压器两端电压不变，所以两电压表示数不变，灯泡两端电压不变，L1亮度不变；副线圈并联负载增加，根据并联分流规律可知副线圈干路电流增大，所以A2示数增大，根据eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)可知原线圈电流增大，所以A1示数增大，A、B错误；根据P＝IU可知变压器输出电压不变，电流增大，所以变压器输出功率变大，结合上述分析可知A1与A2示数的比值不变，V1与V2示数的比值不变，C正确，D错误。18.(多选)(2021·广东惠州市第三次调研)如图所示，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图象，则()A.发电机输出交流电的电压有效值是500VB.降压变压器上交流电的频率是50HzC.输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定D.当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小【答案】BD【解析】由图象可知交流电的电压的最大值为Um＝500V，因此其有效值为U＝eq\f(500,\r(2))V，故A错误；由图可知，T＝0.02s，故f＝eq\f(1,T)＝eq\f(1,0.02)Hz＝50Hz，故B正确；输电线中的电流与需要传输的功率有关，传输的功率越大，输电线中的电流也越大，故C错误；当用户用电器的总电阻增大时，用户的功率减小，降压变压器的输出功率减小，则输入的功率减小，输入的电流减小，输电线上损失的功率减小，故D正确。19.(2021·河南濮阳市摸底)如图为某小型水电站的电能输送示意图，发电机向升压变压器原线圈输出电压为220V，输电线总电阻为r，升压变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2，降压变压器原、副线圈匝数分别为n3、n4，变压器均为理想变压器。要使额定电压为220V的用电器正常工作，则()A.eq\f(n2,n1)＝eq\f(n3,n4)B.eq\f(n2,n1)＞eq\f(n3,n4)C.eq\f(n2,n1)＜eq\f(n3,n4)D.因为变压器均为理想变压器，所以升压变压器的输入功率等于降压变压器的输出功率【答案】B【解析】设升压变压器副线圈两端电压、降压变压器原线圈两端电压分别为U2、U3，有eq\f(U2,220)＝eq\f(n2,n1)，eq\f(U3,220)＝eq\f(n3,n4)，由于输电线路上有电压损耗，则U2＞U3，即eq\f(n2,n1)＞eq\f(n3,n4)，故A、C错误，B正确；在电能输送过程中，输电线上有功率损耗，升压变压器的输入功率大于降压变压器的输出功率，故D错误。20.(2021·1月广东学业水平选择考适应性测试，7)科学中心某款手摇点火器原理如图所示。当钢针和金属板间瞬时电压超过5000V时可以产生电火花。已知匀强磁场的磁感应强度B大小为0.2T，手摇发电机线圈的面积为0.25m2，共50匝，不计内阻。变压器为理想变压器，其原、副线圈匝数比为1∶100。下列说法正确的是()A.线圈转速等于2r/s时，点火器可以产生电火花B.线圈转速等于4r/s时，点火器可以产生电火花C.电压表的示数为5V时，点火器可以产生电火花D.电压表的示数为25V时，点火器可以产生电火花【答案】B【解析】线圈在匀强磁场中转动产生交变电流，设转速为n，则发电机的最大电动势为Em＝NBSω＝NBS·2πn，发电机的最大电动势等于变压器的输入线圈电压的最大值，U1m＝Em，根据变压器变压规律知eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，有eq\f(U1m,U2m)＝eq\f(n1,n2)＝eq\f(1,100)，钢针和金属板间瞬时电压超过5000V时可以产生电火花，现令U2m＝5000V，联立各方程解得U1m＝50V，n＝eq