2025年高考物理复习考点解密追踪与预测（新高考）专题10 交变电流及远距离输电的运用（分层练）（解析版）

专题10交变电流及远距离输电的运用A·常考题不丢分命题点01正弦交变电流的产生与瞬时值表达式命题点02正弦交变电流的“四值”命题点03理想变压器基本规律的应用命题点04理想变压器的动态分析命题点05远距离输电问题B·拓展培优拿高分C·挑战真题争满分【命题点01正弦交变电流的产生与瞬时值表达式】【针对练习1】（2023·天津·模拟预测）一矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂。垂直于磁场的轴匀速转动，线圈内磁通量Φ随时间t变化如图所示，则下面说法正确的是（）

A．t1时刻线圈中的感应电动势最大B．t2时刻ad的运动方向与磁场方向垂直C．t3时刻线圈平面与中性面垂直D．t4、t5时刻线圈中感应电流方向相同【答案】B【详解】A．t1时刻，磁通量最大，感应电动势为零，故A错误；B．t2时刻，磁通量为零，感应电动势最大，ad边切割磁感线的有效速度最大，即ad的运动方向与磁场方向垂直，故B正确；C．t3时刻，磁通量最大，感应电动势为零，所以线圈处于中性面，故C错误；D．t5时刻，磁通量最大，感应电动势为零，所以线圈处于中性面，电流改变方向，故D错误。故选B。【针对练习2】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。在MN边与磁场方向的夹角达到30°的时刻（图示位置），导线框中产生的瞬时电动势e的大小和线框此时电流的方向分别为（已知线框按俯视的逆时针方向转动）（

）A．12BSω，电流方向为KNMLK B．32BSωC．12BSω，电流方向为KLMNK D．32BSω【答案】B【详解】MN边与磁场方向成30°时，感应电动势为e=由右手定则可知电流方向为KNMLK。故选B。【针对练习3】（2022·天津红桥·统考一模）如图甲中所示，一矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈所围面积的磁通量Φ随时间t变化的规律如图乙所示，下列论述正确的是（）A．初始时刻线圈中感应电动势最小B．t2时刻导线ad的速度方向跟磁感线平行C．t3时刻线圈平面与中性面重合D．t2、t4时刻线圈中感应电流方向相反【答案】CD【详解】A．由图可知，t=0时刻磁通量为零，线圈与磁场平行，线圈中感应电动势最大，A错误；B．t2时刻磁通量为零，线圈与磁场平行，磁通量变化率最大，感应电动势最大，导线ad的速度方向跟磁感线垂直，B错误；C．t3时刻线圈的磁通量最大，处于中性面，感应电动势为零，C正确；D．t2、t4时刻磁通量为零，线圈与磁场平行，线圈中感应电动势最大，电流最大；相差半个周期，电流方向相反，D正确。故选CD。【命题点02正弦交变电流的“四值”】【针对练习4】（2023·天津和平·统考二模）如图为交流发电机的示意图，N、S极间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，矩形线圈ABCD在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′逆时针匀速转动，发电机的电动势随时间的变化规律为e=20sinA．此交流发电机的频率为100HzB．电阻R消耗的功率为40WC．当线圈转到如图位置时产生的电流方向为ABCDD．当线圈转到如图位置时磁通量的变化率最大【答案】D【详解】A．根据题意可知此交流电的频率为f=故A错误；B．此发电机电动势的有效值为E=线圈电阻不计则电阻R消耗的功率为P=故B错误；C．由右手定则可知，当线圈平面转到图示位置时产生的电流方向为DCBA，故C错误；D．当线圈平面转到图示位置时磁通量为零，在中性面的垂面，磁通量的变化率最大，故D正确。故选D。【针对练习5】（多选）（2023·宁夏石嘴山·石嘴山市第三中学校考模拟预测）利用半导体二极管的单向导电性，可以对交变电流进行整流，将交变电流变为直流。一种简单的整流电路如图甲所示，a、b为交变电流信号输入端，D为半导体二极管，R为定值电阻。信号输入后，电阻R两端的电压如图乙所示，则下列说法正确的是（）

A．交变电流的频率为50HzB．R两端电压的有效值为502C．若电阻R=10Ω，则1min内R产生的热量为D．一个标有“95V，30μF”的电容器并联在电阻R两端，可以正常工作【答案】AC【详解】A．由图乙可知，该电压的周期为0.02s，可知交变电流的频率为f=故A正确；B．由图乙可知，前T2周期内最大电压为100V，后TU解得R两端电压的有效值为U=50故B错误；C．若电阻R=10Ω，由焦耳定律，可得1min内RQ=故C正确；D．因电阻R两端的电压最大值为100V，大于95V，因此一个标有“95V，30μF”的电容器并联在电阻R两端，不可以正常工作，故D错误。故选AC。【针对练习6】（多选）（2022·宁夏银川·六盘山高级中学校考三模）已知如图所示为穿过匝数n=100的线圈的磁通量随时间t按正弦规律变化的图像，其产生的电压为交变电压（π=3.14）。判断下列选项中的四个交变电压的有效值与已知的交变电压的有效值相同的是（）A． B．C． D．【答案】AD【详解】由题图知，周期为T=6.28×10ω=交变电压的最大感应电动势为E电压的有效值为U=AB．交变电压的有效值由U=得UA=1002CD．设等效电压为U，电阻R相同时间内产生的热量相同，则有U得U=100D正确，C错误；故选AD。【命题点03理想变压器基本规律的应用】【针对练习7】（多选）（2023·河南郑州·校联考模拟预测）如图所示，理想变压器原线圈所在电路的输入端接有电压有效值为220V的正弦交变电流，匝数为30的副线圈2与规格为“12V36W”的灯泡L1连接，副线圈3与规格为“18V54W”的灯泡L2连接，原线圈与额定电压为40V的灯泡L连接。若电路接通时，三个灯泡均正常发光，则下列说法正确的是（）A．原线圈1两端的电压为180VB．原线圈1的匝数为500C．副线圈3的匝数为50D．通过灯泡L的电流有效值为0.5A【答案】AD【详解】A．因为三个灯泡均正常发光，所以灯泡L两端的电压ULU选项A正确；BC．根据理想变压器电压与匝数的关系有U其中U2=12VD．对理想变压器，根据功率关系有U其中P1=36W故选AD。【针对练习8】（2023·海南·统考一模）如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数分别为100匝和50匝，定值电阻R1

A．副线圈中的电流频率为25Hz B．电流表的示数为1AC．电压表的示数为50V D．电阻R2【答案】AB【详解】A．变压器不改变交流电的频率，所以副线圈中的电流频率f=故A项正确；B．由图乙可知，输入电压的有效值U则有U（其中U1为原线圈两端的电压，IUR又R联立可得UII所以B项正确：C．电压表两端电压UC项错误；D．电阻R2P=所以D项错误。故选AB。【针对练习9】（2023·河南新乡·统考一模）如图所示，理想变压器原线圈的匝数n1为1100匝，原线圈两端的电压随时间变化的关系式为u=2202cos100πtV。单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表，将阻值为10Ω的电阻A．副线圈的匝数n2为50匝 B．电压表的示数为C．R两端的电压为10V，频率为100Hz D．流过R的电流为1【答案】AD【详解】B．变压器的输入电压为220V，输入交流电压的最大值为2202n解得U故B错误；ACD．根据P=副线圈电压为U流过R的电流为I根据理想变压器原线圈与单匝线圈的匝数比为1解得n根据f=周期为T=故AD正确，C错误；故选AD。【命题点04理想变压器的动态分析】【针对练习10】（2023·河北保定·河北省唐县第一中学校考二模）理想变压器原、副线圈两端所接电路如图所示，图中电表均为理想交流电表，R2为电阻箱，定值电阻R0=30Ω，R1=20Ω

A．当电阻箱R2的阻值逐渐增大时，V2、B．当电阻箱R2的阻值逐渐增大时，V1、C．电阻箱R2的阻值为零时，V2D．电阻箱R2的阻值为20Ω【答案】D【详解】B.原线圈的输入电压不变，由变压器的工作原理n可知，变压器副线圈的输出电压不变，即V1不变，当电阻箱R2的阻值逐渐增大时，副线圈的总电阻增大，则副线圈的电流减小，即n可知变压器原线圈的电流减小，即A1的示数减小，所以V1、A.又由于定值电阻R0分得的电压减小，则电压表VC.当电阻箱R2的阻值为零时，定值电阻R1被短路，电压表D.电阻箱R2的阻值为20R=由于副线圈的输出电压为40VI由n得I则电源消耗的电功率为P=则变压器的输入功率为40W，所以变压器的输出功率为40故选D。【针对练习11】（2023·河北·校联考模拟预测）如图所示，理想变压器原线圈接正弦式交流电源，副线圈接有电阻R和灯泡L，闭合开关S，滑片P处于图示位置时灯泡正常发光。将滑片P向下缓慢移动，下列说法正确的是（

）A．灯泡L变暗 B．副线圈中电流的频率变小C．电阻R消耗的功率变大 D．理想变压器的副线圈输出电压变大【答案】A【详解】AD．将滑片P向下缓慢移动，副线圈匝数变小，根据电压和匝数成正比可知，副线圈电压变小，则副线圈回路电流变小，灯泡变暗，故A正确D错误；B．变压器不改变交流电的频率，故B错误；C．根据P=可知，电阻R消耗的功率变小，故C错误。故选A。【针对练习12】（多选）（2023·江西鹰潭·校联考模拟预测）将电压有效值不变的交流电源接在如图所示电路两端，电路由理想变压器、定值电阻R1、R2、R4，滑动变阻器R3，电流表、电压表组成，a，b为滑动变阻器的两个端点，所有电表均为理想电表，导线电阻不计。将滑动变阻器滑片P从A．R2两端电压不变 C．电压表示数增大 D．R4【答案】CD【详解】B．在滑片P从a端向b端滑动过程中，R3接入电路的电阻减小，副线圈回路中的总电阻减小，回路中的总电流I2增大，电流表示数增大，BC．由n1I1=n2I2A．输入理想变压器的电压U1减小，由U1UD．R2两端电压减小，通过R2的电流减小，由I2=I故选CD。【命题点05远距离输电问题】【针对练习13】（2023·广东·统考二模）“西电东送”是我国西部大开发的标志性工程之一．如图是远距离输电的原理图，假设发电厂的输出电压U1

A．若输送总功率不变，当输送电压U2B．在用电高峰期，用户电压U4C．当用户负载增多，升压变压器的输出电压U2D．当用户负载增多，通过用户用电器的电流频率会增大【答案】B【详解】A．若输送总功率不变，当输送电压U2P可知输电线路损失的热功率变小，故A错误；B．在用电高峰期，用户电压U4I可知输电线路中电流变大，输电线路损失的热功率增大，故B正确；C．由于发电厂输出电压恒定不变，根据U可知升压变压器的输出电压U2不变，故C错误；D．当用户负载增多，通过用户用电器的电流频率不会变化，故D错误。故选B。【针对练习14】（2023·河北·模拟预测）某同学利用如图所示电路模拟研究远距离输电。图中交流电源电压有效值为6V，定值电阻R=20Ω，小灯泡L的规格为“6V，3.6W”，接通电路调节两个变压器，使小灯泡始终以额定功率状态工作，此时理想变压器T1、T2A．k1和kB．k1C．若k2=6，则RD．若k2=6，则变压器T【答案】D【详解】A．由于在两个变压器之间的电阻R上会有电压损失，理想变压器T1的输出电压等于T2对应的输入电压与n1n又因为U则有k故A错误；B．由上面分析知，k1越大则变压器T1的输出电压U2CD．对变压器T2I4I若k2=6，则R中电流I3P根据U可得U所以变压器T1U故C错误，D正确。故选D。【针对练习15】（多选）（2024·河南·项城市第一高级中学校考模拟预测）某节能储能输电网络如图所示，发电机的输出电压U1=250V，输出功率500kW。降压变压器的匝数比n3:nA．发电机的输出电流为2000A B．输电线上损失的功率为C．输送给储能站的功率为400kW D．升压变压器的匝数比【答案】AD【详解】A．由题知，发电机的输出电压U因为输出功率500kWI故A正确；BD．由题知，用户端电压U因为功率88kWU解得IIU则输电线上损失的功率为P且U再根据U解得n故B错误，D正确；C．根据理想变压器无功率损失有P=解得P故C错误。故选AD。一、单选题1．如图所示，纸面内有一“凹”字形单匝金属线框组成闭合回路，置于垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，线框的总电阻为R，边长如图所示。线框绕ab轴做角速度为ω的匀速圆周运动。则从图示位置（）A．转动90°时回路中电流方向发生改变B．转动180°的过程中通过导线截面的电荷量为零C．转动90°时回路中感应电动势大小为3BL2ωD．转动180°过程中线框产生的焦耳热为8π【答案】C【详解】A．线框通过一次中性面时，电流方向才会发生改变，图示位置即是中性面，再转动90°时线框平面与磁感线垂直，电流方向并未发生改变，故A错误；B．转动180°的过程中通过导线截面的电荷量为q=故B错误；C．转动90°时回路中感应电动势大小为E故C正确；D．转动180°过程中线框中电流的有效值为I=转动时间为t=所以线框产生的焦耳热为Q=故D错误。故选C。2．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为2:1，b是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想电表，R1=R，R2的最大值为2R，从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u1

A．当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为110VB．单刀双掷开关与a连接，当滑动变阻器触头P在正中间时，R2C．当单刀双掷开关由a扳向b时，当滑动变阻器触头P从正中间向下移动的过程中，R1D．单刀双掷开关与a连接，在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，电压表和电流表的示数均变小【答案】C【详解】A．变压器输入电压的最大值为2202U根据理想变压器原、副线圈电压关系有U根据变压器电路有U解得U可知电压表的示数小于110V，A错误；B．单刀双掷开关与a连接时，设原线圈电压为U1，电流为I1，副线圈电压为U2，电流为I2，P=又由于U则有R所以I又由于U解得I1=则有P=可知当R2=RC．刀双掷开关由a扳向b，原副线圈匝数相等，则有UR1P=I1又由于R所以I又由于U则有I所以P=当滑动变阻器触头从正中间向下移动的过程中，R2从R减小到0，则PD．单刀双掷开关与a连接，滑动变阻器触头向上移，滑动变阻器接入电路的电阻变大，根据上述可知副线圈的电流I2减小，由原、副线圈匝数比和电流决定关系知，原线圈电流I1减小，电流表示数变小。同时R1上的电压减小，则原线圈电压U故选C。3．如图为风力发电机的结构简图。风轮机叶片转速为n，转动时所有叶片迎风总面积为S0，风轮机转动时通过转速比为1：k的升速齿轮箱带动面积为S、匝数为N的发电机线圈高速转动，产生的交变电流经过理想变压器升压后，输出电压为U。已知空气密度为ρ，风速为v，匀强磁场的磁感应强度为B，V为交流电压表，忽略线圈电阻，则（）

A．线圈位于图示位置时，交流电压表示数为零B．从图示位置开始计时，线圈中感应电动势的瞬时值表达式为2πNBSknC．变压器原、副线圈的匝数比为2πNBSkn:UD．单位时间内冲击风轮机叶片气流的动能为1【答案】D【详解】A．交流电压表的示数应始终为交变电流的有效值，故A错误；B．由题意可得发电机线圈的转速为nk，则发电机输出的交变电流的频率为f=nk对该线框发电产生的交变电流应有ω=2πf=2πnke=NBSω故B错误；C．线圈中产生的感应电动势有效值为E=根据变压器原副线圈匝数关系得原副线圈匝数比为n故C错误；D．单位时间（取Δt=1V=气体质量m=ρV=ρ动能E故D正确。故选D。4．水电是清洁能源，发展水电对我国实现碳达峰和碳中和有着重要的意义。某水电站输出的功率恒为P，第一次直接通过输电线向用户供电时，用户得到的功率为P1，第二次利用如图所示的理想升压变压器T1和理想降压变压器T2向用户供电时，用户得到的功率为P2，两次输电过程中输电线电阻和用户电压均相同，则

A．P1P2P−P1P−P2【答案】B【详解】由能量守恒P−I2根据P=UI两次输电用户电压相同，则第二次输电用户的电流为I降压变压器原、负线圈电流关系为n联立得n故选B。5．图（a）是目前世界上在建规模最大、技术难度最高的水电工程“白鹤滩水电站”，是我国实施“西电东送”的大国重器，其发电量位居全世界第二，仅次于三峡水电站。白鹤滩水电站远距离输电电路示意图如图（b）所示，如果升压变压器与降压变压器均为理想变压器，发电机输出电压恒定，R表示输电线电阻，则当用户功率增大时（）A．A2示数增大，AB．V1示数不变、VC．输电线上的功率损失减小D．V1、A1示数的乘积等于V2【答案】B【详解】A．由于发电机输出电压U1U可知，升压变压器副线圈两端电压不变，即V1示数U2不变，用户功率增大，即并联用户数量增多，令用户的等效电阻为R0，则等效电阻R0减小，将降压变压器与用户看为一个整体，令整体的等效电阻为Rx，降压变压器原副线圈两端电压分别为U3、U4，电流表A1、R用户的等效电阻为R0减小，则Rx减小，AI可知，A1示数II可知，A2示数IB．由于U根据上述可知，V1示数U2不变，A1示数IU可知，降压变压器副线圈两端电压U4减小，即V1示数不变、C．输电线上损耗的功率Δ根据上述，A1示数ID．由于输电线上存在功率损耗，则V1、A1示数的乘积等于V2故选B。6．如图甲，白鹤滩水电站是世界第二大水电站，共安装16台我国自主研制的全球单机容量最大功率百万千瓦水轮发电机组。2021年6月28日，白鹤滩水电站首批机组投产发电，用500千伏特高压向四川远距离输电。在远距离输电中，输电线的电阻是不可忽略的，如图乙，为白鹤滩水电站输电线路原理图，水电站输出电压稳定的正弦交流电，升至特高压U后向四川供电，输送的总功率为P。用户端理想变压器原副线圈匝数分别为n1、n2，R1为输电线总电阻，R2为不断电用户电阻（可视为定值电阻），R为可变用户电阻（可视为可变电阻）。当可变电阻R减小时，电压表和电流表示数变化的绝对值分别为△U、△I，电压表和电流表均为理想电表，下列说法正确的是（）A．ΔB．ΔC．对于原线圈回路，虚线框所圈部分的等效电阻为RD．输电线路上损耗的功率为P【答案】B【详解】AB．设用户端理想变压器原副线圈两端电压分别为U1、U2，电流分别为I1、I2，则根据理想变压器特点U1I1=U2I2U1：U2=n1：n2得U1=n对原线圈电路有U=由上式可得Δ故A错误，B正确；C．由U1=I1R'R故C错误；D．根据C中分析可知，虚线框所圈部分的等效电阻为R’，则R1上消耗功率为P故D错误。故选B。二、多选题7．间距为L=0.5m的两根平行光滑金属导轨MN、PQ固定放置在同一水平面内，两导轨间存在大小为B=1T，方向垂直导轨平面向外的匀强磁场，导轨左端串接一阻值为R=1Ω的定值电阻，导体棒垂直放在导轨上，如图所示。当水平圆盘匀速转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动T形支架在水平方向往复运动，T形支架进而驱动导体棒在水平面内做简谐运动，以水平向右为正方向，其位移x与运动时间t的关系为x=−0.5

A．导体棒在运动过程中，速度的最大值为vB．导体棒在运动过程中，产生感应电流的最大值为IC．在0~π4D．在0~π4【答案】ACD【详解】C．设简谐运动周期为T，根据x=−0.5其中T=得T=π在0~π4sx感应电动势的平均值E感应电流的平均值I通过导体棒的电荷量q=联立解得q=0.25故C正确；AB．根据x−t关系式，可得t时刻导体棒的速度v=所以导体棒在运动过程中，速度的最大值为v通过导体棒的感应电流i=联立解得i=0.5导体棒在运动过程中，产生感应电流的最大值为I故A正确，B错误；D．在0~π4s内，设T形支架对导体棒做功为WT，电阻WQ=联立解得W故D正确。故选ACD。8．某兴趣小组为了研究圆柱体铁芯的涡流热功率，构建了如图所示的分析模型，用电阻率为ρ的硅钢薄片绕成一个内径为r、厚度为d、高度为h的圆筒，其中d=r。沿平行于圆柱体轴线方向存在磁感应强度B(t)=BA．产生涡流的电阻为ρB．瞬时感应电动势的表达式为e=πC．感应电流的有效值为2D．发热功率为πℎd【答案】AC【详解】A．根据电阻定律可知R=ρ故A正确；B．根据法拉第电磁感应定律E=ΔΦe=故B错误；C．感应电流的有效值为I故C正确；D．根据功率的计算公式可知，发热功率为P=故D错误；故选AC。9．图甲所示的装置是斯特林发电机，其工作原理图可以简化为图乙。已知矩形导线框的匝数为N，面积为S，处在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，矩形导线框以角速度ω绕垂直磁场方向的轴OO′匀速转动，线框与理想变压器原线圈相连。理想变压器原、副线圈的匝数比为1:4，图示时刻线框平面与磁感线垂直并以此时刻为计时起点，R1为定值电阻，R为滑动变阻器，交流电压表V1、V2

A．线框从图示位置开始转过180°的过程中，产生的平均电动势为NBSωB．滑动变阻器的滑片向c端滑动的过程中，R1C．滑动变阻器的滑片向d端滑动的过程中，电压表V2的示数始终为2NBSωD．线框从图示位置开始转过90°时，电压表V1的示数为NBSω【答案】BD【详解】A．线框从题中图示位置开始转过180°的过程中，磁通量的变化量ΔΦ而产生的平均电动势ET=解得E故A错误；CD．矩形线框在转动过程中产生的感应电动势的最大值E则原线圈的电压即电压表V1的示数U再根据原、副线圈电压比与匝数比的关系有U1U2U故只要U1不变则UB．根据以上分析知，原线圈的电压没有发生改变，则副线圈的电压U2也不会改变，在滑动变阻器的滑片向c端滑动的过程中，接入电路中的电阻增大，副线圈回路的电流I2减小，故选BD。三、解答题10．现有一种利用电磁感应原理测血栓的传感器，该传感器部分的构成如下图，激励线圈和反馈线圈分别装在两个圆盘上，两圆盘圆心在同一竖直线上，如图甲。转盘a固定，其边缘围绕一组环形的激励线圈，内部铺装有许多点状磁感应强度传感器。转盘b可转动，内部单匝反馈线圈为“三叶式”，如图乙所示。该传感器工作原理：当检测部位放入两圆盘之间时，有血栓部位将导致反馈线圈所在圆盘对应区域磁感应强度发生变化，反馈线圈以角速度ω0转动时将产生感应电流，感应电流产生的磁场将导致磁传感器所在处的耦合磁场磁感应强度发生变化，从而确定血栓所在位置和大小。某次模拟测试时，放入半径为r2的16扇形模拟血栓块，使得两圆盘之间对应区域磁感应强度为零。若反馈线圈处磁感应强度与激励线圈的电流关系为B=kI，反馈线圈单位长度的电阻为R，线圈内圈半径为r1=r，外圈半径r2=2（1）若激励线圈接I=1A的恒定电流，取k=0.1,（2）若反馈线圈不转动，模拟血栓块恰好与其中一叶片重叠，当激励线圈接i=Isin（3）求（2）中单位时间内反馈线圈产生的热量。

【答案】（1）1A；（2）116π【详解】（1）反馈线圈产生的电动势为E反馈线圈的电阻为R则I（2）由题可知反馈线圈有磁场覆盖的面积为S=则由法拉第电磁感应定律可得E=n其中ΔIΔt=I×故可得反馈线圈产生的感应电动势为E（3）由第二小问可知，励磁线圈在反馈线圈产生感应电动势为E分析可知其为交流电，则有效值为E则反馈线圈的电阻为R根据Q=联立解得单位时间内反馈线圈产生的热量为Q=一、单选题1．（2023·山东·统考高考真题）某节能储能输电网络如图所示，发电机的输出电压U1=250V，输出功率500kW。降压变压器的匝数比n3：n4=50：1，输电线总电阻R=62.5Ω。其余线路电阻不计，用户端电压U4=220V，功率88kW，所有变压器均为理想变压器。下列说法正确的是（

）

A．发电机的输出电流为368A B．输电线上损失的功率为4.8kWC．输送给储能站的功率为408kW D．升压变压器的匝数比n1：n2=1：44【答案】C【详解】A．由题知，发电机的输出电压U1=250V，输出功率500kW，则有IA错误；BD．由题知，用户端电压U4=220V，功率88kW，则有UP′=U4I4联立解得I4=400A，I3=8A，U3=11000V则输电线上损失的功率为P损=I32R=4kW且U2=U3＋I3R=11500V再根据U1nBD错误；C．根据理想变压器无功率损失有P=U2I3＋P储代入数据有P储=408kWC正确。故选C。2．（2023·浙江·统考高考真题）我国1100kV特高压直流输电工程的送电端用“整流”设备将交流变换成直流，用户端用“逆变”设备再将直流变换成交流。下列说法正确的是（）A．送电端先升压再整流 B．用户端先降压再变交流C．1100kV是指交流电的最大值 D．输电功率由送电端电压决定【答案】A【详解】AB．升压和降压都需要在交流的时候才能进行，故送电端应该先升压再整流，用户端应该先变交流再降压，故A正确，B错误；C．1100kV指的是交流电的有效值，故C错误；D．输电的功率是由用户端负载的总功率来决定的，故D错误。故选A。3．（2022·重庆·高考真题）低压卤素灯在家庭电路中使用时需要变压器降压。若将“12V50W”的交流卤素灯直接通过变压器（视为理想变压器）接入电压为220V的交流电后能正常工作，则（）A．卤素灯两端的电压有效值为62VC．流过卤素灯的电流为0.24A D．卤素灯的电阻为968Ω【答案】B【详解】A．卤素灯上标记的额定电压12VB．根据理想变压器的原理可知nB正确；C．流过卤素灯的电流为I=C错误；D．卤素灯是非线性元件，电阻随着电压不同而改变，D错误。故选B。4．（2022·北京·高考真题）某理想变压器的原线圈接在220V的正弦交流电源上，副线圈输出电压为22000V，输出电流为A．原、副线圈的匝数之比为100∶1 B．输入电流为30C．输入电流的最大值为152A【答案】B【详解】A．原、副线圈的匝数之比为n故A错误；B．根据n可得输入电流为I故B正确；C．输入电流的最大值为I故C错误；D．变压器不会改变交流电的频率，故原、副线圈交流电的频率之比为1∶1，故D错误。故选B。5．（2022·河北·统考高考真题）张家口市坝上地区的风力发电场是北京冬奥会绿色电能的主要供应地之一，其发电、输电简易模型如图所示，已知风轮机叶片转速为每秒z转，通过转速比为1:n的升速齿轮箱带动发电机线圈高速转动，发电机线圈面积为S，匝数为N，匀强磁场的磁感应强度为B，t=0时刻，线圈所在平面与磁场方向垂直，发电机产生的交变电流经过理想变压器升压后。输出电压为U。忽略线圈电阻，下列说法正确的是（）A．发电机输出的电压为2B．发电机输出交变电流的频率为2πnzC．变压器原、副线圈的匝数比为2D．发电机产生的瞬时电动势e=【答案】C【详解】B．发电机线圈的转速为nz，输出交变电流的频率为f=B错误；A．线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的为正弦交流电，最大值为E输出电压的有效值为E=A错误；C．变压器原、副线圈的匝数比为nC正确；D．发电机产生的瞬时电动势为e=D错误。故选C。6．（2022·浙江·统考高考真题）下列说法正确的是（

）A．恒定磁场对静置于其中的电荷有力的作用B．小磁针N极在磁场中的受力方向是该点磁感应强度的方向C．正弦交流发电机工作时，穿过线圈平面的磁通量最大时，电流最大D．升压变压器中，副线圈的磁通量变化率大于原线圈的磁通量变化率【答案】B【详解】A．恒定磁场对速度不平行于磁感线的运动电荷才有力的作用，A错误；B．小磁针N极在磁场中的受力方向是该点磁感应强度的方向，B正确；C．正弦交流发电机工作时，穿过线圈平面的磁通量最大时，电流为0，C错误；D．根据变压器的原理可知，副线圈中磁通量的变化率小于或等于原线圈中磁通量的变化率，D错误。故选B。7．（2022·广东·高考真题）图是简化的某种旋转磁极式发电机原理图。定子是仅匝数n不同的两线圈，n1>n2，二者轴线在同一平面内且相互垂直，两线圈到其轴线交点O的距离相等，且均连接阻值为R的电阻，转子是中心在A．两线圈产生的电动势的有效值相等 B．两线圈产生的交变电流频率相等C．两线圈产生的电动势同时达到最大值 D．两电阻消耗的电功率相等【答案】B【详解】AD．根据E=nΔΦΔtB．因两线圈放在同一个旋转磁铁的旁边，则两线圈产生的交流电的频率相等，选项B正确；C．当磁铁的磁极到达一线圈附近时，一个线圈的磁通量最大，感应电动势为0，另一个线圈通过的磁通量最小，感应电动势最大，可知两线圈产生的感应电动势不可能同时达到最大值，选项C错误。故选B。8．（2022·湖南·统考高考真题）如图，理想变压器原、副线圈总匝数相同，滑动触头P1初始位置在副线圈正中间，输入端接入电压有效值恒定的交变电源。定值电阻R1的阻值为R，滑动变阻器R2的最大阻值为9R，滑片P2初始位置在最右端。理想电压表V的示数为U，理想电流表A的示数为I。下列说法正确的是（）A．保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，I减小，U不变B．保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，R1消耗的功率增大C．保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，I减小，U增大D．保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，R1消耗的功率减小【答案】B【详解】AB．由题意可知，原副线圈的匝数比为2，则副线圈的电流为2I，根据欧姆定律可得副线圈的电压有效值为U则变压器原线圈的电压有效值为U设输入交流电的电压有效值为U0U可得I=保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，U可知变压器原线圈的电压有效值变大，输入电压有效值不变，则R2两端的电压不断变小，则电压表示数U变小，原线圈的电压电流都变大，则功率变大，根据原副线圈的功率相等，可知RCD．设原副线圈的匝数比为n，同理可得U则U整理可得I=保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，n不断变大，则I变小，对U=I可知U不断变小，根据原副线圈的功率相等可知R1P整理可得P可知n=3时，R1消耗的功率有最大值，可知R故选B。9．（2022·山东·统考高考真题）如图所示的变压器，输入电压为220V，可输出12V、18V、30V电压，匝数为n1的原线圈中电压随时间变化为u=Umcos(100πt)．单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表，电压表的示数为0.1V。将阻值为12ΩA．n1为1100匝，Um为B．BC间线圈匝数为120匝，流过R的电流为1.4AC．若将R接在AB两端，R两端的电压为18V，频率为100HzD．若将R接在AC两端，流过R的电流为2.5A，周期为0.02s【答案】D【详解】A．变压器的输入电压为220V，原线圈的交流电的电压与时间成余弦函数关系，故输入交流电压的最大值为2202n解得原线圈为2200匝，A错误；B．根据图像可知，当原线圈输入220V时，BC间的电压应该为12V，故BC间的线圈匝数关系有nBC间的线圈匝数为120匝，流过R的电流为IB错误；C．若将R接在AB端，根据图像可知，当原线圈输入220V时，AB间的电压应该为18V。根据交流电原线圈电压的表达式可知，交流电的角速度为100π，故交流电的频率为f=C错误；D．若将R接在AC端，根据图像可知，当原线圈输入220V时，AC间的电压应该为30V，根据欧姆定律可知，流过电阻R的电流为I交流电的周期为T=D正确。故选D。10．（2021·重庆·高考真题）某电动牙刷的充电装置含有变压器，用正弦交流电给此电动牙刷充电时，原线圈两端的电压为220V，副线圈两端的电压为4.4V，副线圈的电流为A．原、副线圈匝数之比为25:1 B．原线圈的电流为0.02C．副线圈两端的电压最大值为5V D．原、副线圈的功率之比为【答案】B【详解】A．由理想变压器的变压公式，可知原副线圈匝数之比为nA错误；B．由理想变压器的变流公式I解得原线圈电流IB正确；C．根据有效值与最大值的关系可知，副线圈两端的电压最大值UC错误；D．根据理想变压器输出功率大于输入功率可知，原副线圈的功率之比为1:1，D错误。故选B。11．（2021·福建·统考高考真题）某住宅小区变压器给住户供电的电路示意图如图所示，图中R为输电线的总电阻。若变压器视为理想变压器，所有电表视为理想电表，不考虑变压器的输入电压随负载变化，则当住户使用的用电器增加时，图中各电表的示数变化情况是（）A．A1增大，V2不变，V3增大B．A1增大，V2减小，V3增大C．A2增大，V2增大，V3减小D．A2增大，V2不变，V3减小【答案】D【详解】不考虑变压器的输入电压随负载变化，即变压器原线圈的输入电压U1U可知，变压器副线圈的输出电压U2=UI可知，副线圈的电流I2U可知V3减小；由理想变压器的原理U可知原线圈的电流I1=IA1变大；故综合上述分析可知A1增大，A2增大，V故选D。12．（2021·湖北·统考高考真题）如图所示，理想变压器原线圈接入电压恒定的正弦交流电，副线圈接入最大阻值为2R的滑动变阻器和阻值为R的定值电阻。在变阻器滑片从a端向b端缓慢移动的过程中（）A．电流表A1示数减小 B．电流表A2示数增大C．原线圈输入功率先增大后减小 D．定值电阻R消耗的功率先减小后增大【答案】A【分析】本题考查含理想变压器电路的动态分析。【详解】AB．由于原线圈所接电压恒定，匝数比恒定，故变压器副线圈的输出电压恒定，变阻器的滑片从a端向b端缓慢移动的过程中，由数学知识可知，变压器副线圈所接的电阻值逐渐增大，则由欧姆定律得I可知副线圈的电流逐渐减小，由n可知变压器原线圈的电流I1也逐渐减小，故A正确，B错误；C．原线圈的输入功率为P由于I1逐渐减小，则原线圈的输入功率逐渐减小，故C错误；D．由于副线圈的电流逐渐减小，则定值电阻与变阻器右半部分并联的总电流减小，又与定值电阻并联的变阻器右半部分的电阻值减小，则由并联分流规律可知，流过定值电阻的电流逐渐减小，则由公式P可知，定值电阻R消耗的电功率逐渐减小，故D错误。故选A。13．（2021·辽宁·统考高考真题）如图所示，N匝正方形闭合金属线圈abcd边长为L，线圈处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，绕着与磁场垂直且与线圈共面的轴OO′以角速度ω匀速转动，ab边距轴L4A．NBL2ω B．22NBL【答案】B【详解】交流电的最大值和两条边到转轴的距离无关，为E因此有效值为E=故选B。14．（2021·天津·高考真题）如图所示，闭合开关后，R=5Ω的电阻两端的交流电压为u=502A．该交流电周期为0.02s B．电压表的读数为100VC．电流表的读数为10A D．电阻的电功率为1kW【答案】C【详解】A．该交流电的周期T=B．电压表的读数为交流电的有效值，即U=选项B错误；C．电流表的读数为I=选项C正确；D．电阻的电功率为P=IU=10×50选项D错误。故选C。15．（2021·北京·高考真题）一正弦式交变电流的i-t图像如图所示。下列说法正确的是（）A．在t=0.4s时电流改变方向 B．该交变电流的周期为0.5sC．该交变电流的表达式为i=2cos5πt A 【答案】C【详解】A．由图可知t=0.4s时电流为正方向最大，电流方向没有发生变化，故A错误；B．由图可知，该交变电流的周期为T=0.4s，故B错误；C．由图可知，电流的最大值为imaxω=故该交变电流的表达式为i=故C正确；D．该交变电流的有效值为i=故D错误。故选C。16．（2021·广东·高考真题）某同学设计了一个充电装置，如图所示，假设永磁铁的往复运动在螺线管中产生近似正弦式交流电，周期为0.2s，电压最大值为0.05V，理想变压器原线圈接螺线管，副线圈接充电电路，原、副线圈匝数比为1∶60，下列说法正确的是（）A．交流电的频率为10HzB．副线圈两端电压最大值为3VC．变压器输入电压与永磁铁磁场强弱无关D．充电电路的输入功率大于变压器的输入功率【答案】B【详解】A．周期是T=0.2s，频率是f=1故A错误；B．由理想变压器原理可知U解得，副线两端的最大电压为U故B正确；C．根据法拉第电磁感应定律可知，永磁铁磁场强，线圈中产生的感应电动势越大，变压器的输入电压会越大，故C错误；D．由理想变压器原理可知，充电电路的输入功率等于变压器的输入功率，故D错误。故选B。二、多选题17．（2023·天津·统考高考真题）下图为输电线为用户输电的情景，电路中升压变压器T1和降压变压器T2都认为是理想变压器，中间输电电路电阻为

A．T1输出电压与TB．T1输出功率大于TC．若用户接入的用电器增多，则R功率降低D．若用户接入的用电器增多，则T2【答案】BD【详解】AB．由于输电过程中电阻R要产生热量，会损失功率，故T1输出功率大于T2输入功率；T1C．由于输入电压不变，所以变压器T1P可知R功率增大；故C错误；D．用户接入电路的用电器越多，用电器消耗功率增大，即T2故选BD。18．（2023·海南·统考高考真题）下图是工厂利用u=2202sin100πtV的交流电给

A．电源电压有效值为2202V C．副线圈匝数为180匝 D．副线圈匝数为240匝【答案】BC【详解】A．电源电压的有效值U=选项A错误；B．交流电的周期T=选项B正确；CD．根据n可得副线圈匝数n2选项C正确，D错误。故选BC。19．（2023·湖南·统考高考真题）某同学自制了一个手摇交流发电机，如图所示。大轮与小轮通过皮带传动（皮带不打滑），半径之比为4:1，小轮与线圈固定在同一转轴上。线圈是由漆包线绕制而成的边长为L的正方形，共n匝，总阻值为R。磁体间磁场可视为磁感应强度大小为B的匀强磁场。大轮以角速度ω匀速转动，带动小轮及线圈绕转轴转动，转轴与磁场方向垂直。线圈通过导线、滑环和电刷连接一个阻值恒为R的灯泡。假设发电时灯泡能发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是（

）

A．线圈转动的角速度为4ωB．灯泡两端电压有效值为3C．若用总长为原来两倍的相同漆包线重新绕制成边长仍为L的多匝正方形线圈，则灯泡两端电压有效值为4D．若仅