高考物理二轮复习：交变电流及远距离输电的运用（讲义）（解析版）

专题10交变电流及远距离输电的运用

2

--------------f内容概览、

01专题网络•思维脑图

02考情分析•解密高考

03高频考点•以考定法

04核心素养•难点突破

05创新好题•轻松练习

席W题网络•慝维脑图

匝数比不变情况负载电阻不变情况

理想变压器处理思路

的动态分析点41运距离输电基本关系

■及远距离

f产生

viz交变电流：表达式

四值

有

瞬

最

平

效

时

大

均

值

值

值

值

⑥*情分析•m密高考

考点内容考情预测

高考对于这部分知识点主要通过发电机、远

正弦交变电流的产生与瞬时值表达式

距离输电等具体的生活模型进行命题设计，深入

理解发电机的工作原理以及远距离输电减少功

正弦交变电流的“四值”

耗的处理方法，从而对科学技术发展产生的指

导、创新等作用。在解决此类问题时要分析题意

理想变压器基本规律的应用中的情境，抓住问题实质，具备一定的数学推导

能力和物理量的理解。主要考查的知识点有：正

理想变压器的动态分析弦式交变电流的瞬时表达式、有效值、平均值、

最大值的理解，理想变压器的基本规律和动态分

析，远距离输电问题等。

远距离输电问题2024年备考建议理想变压器的基本规律和

动态分析，远距离问题的处理等。

学

1.熟悉交变电流的瞬时值表达式，有效值、平均值等的求解。

习

2.熟悉理想变压器的基本规律，从而掌握对理想变压器的动态分析。

目

3.掌握远距离输电问题的基本公式和处理方法。

标

瑟蕾辣考点*以考定法

【典例1】（2022•海南•高考真题）一个有N匝的矩形线框，面积为S,以角速度3从如图所示的位置开始,

在匀强磁场B中匀速转动，则产生的感应电动势随时间变化的图像是（）

【答案】A

【详解】图示位置线框处于与中性面垂直的平面，竖直长边垂直切割磁感线，此时产生的感应电动势最大

为

Em=NBS0)

根据正弦式交变电流的表达式可知感应电动势随时间的变化关系为

e=NBSoocosa)t

故选Ao

【典例2】（2023•广东•统考高考真题）用一台理想变压器对电动汽车充电，该变压器原、副线圈的匝数比为

1:2,输出功率为8.8kW,原线圈的输入电压it=220/sin（100?rt）V。关于副线圈输出电流的有效值和频率

正确的是（）

A.20A,50HzB.20让A,50HzC.20A,100HzD.20V2A,100Hz

【答案】A

【详解】由题可知原线圈输入电压的有效值为

220V2

U】=F=220V

原线圈电流为

P

/i=77=40A

U1

副线圈输出电流的有效值为

九1

I=一A=20A

2n2

变压器无法改变电流的频率，故

3IOOTT

=—=——Hz=50Hz

27r27r

故选Ao

【典例3】（2023•北京・统考高考真题）自制一个原、副线圈匝数分别为600匝和190匝的变压器，原线圈接

12V的正弦交流电源，副线圈接额定电压为3.8V的小灯泡。实际测得小灯泡两端电压为2.5V。下列措施有

可能使小灯泡正常发光的是（）

A.仅增加原线圈匝数B.仅增加副线圈匝数

C.将原、副线圈匝数都增为原来的两倍D.将两个3.8V小灯泡并联起来接入副线圈

【答案】B

【详解】A.由也=察知，仅增加原线圈匝数，副线圈的输出电压。2减小，不能使小灯泡正常发光，故A

n2U2

错误；

B.由以=野知，仅增加副线圈匝数，副线圈的输出电压S增大，有可能使小灯泡正常发光，故B正确；

n2U2

C.由色=答知，将原、副线圈匝数都增为原来的两倍，但由于原线圈的电压不变，则副线圈的输出电压

九2

U2不变，不能使小灯泡正常发光，故C错误；

D.将两个3.8V小灯泡并联，但由于原线圈的电压不变，则副线圈的输出电压比不变，不能使小灯泡正常

发光，故D错误。

故选B。

广技巧解密。

考向01正弦交变电流的产生与瞬时值表达式

1.正弦式交变电流的变化规律及对应图象(线圈在中性面位置开始计时)

函数图象

磁通量◎=“coscot=BScoscot

-XV;1

e

Eg

电动势e=Enrsincot=nBScosincot0

u

a

TT.REm.

电压u—t/m-sincot—n।sincot0

-17.__kZ，

i

EmIm

电流i—7m・sinGE—R+厂sincot0A

2.两个特殊位置的特点

(1)线圈平面与中性面重合时，S±B,。最大，后=0,e=0,i=0,电流方向发生改变.

(2)线圈平面与中性面垂直时，S//B,0=0,后最大，e最大，，最大，电流方向不改变.

考向02正弦交变电流的“四值”

物理含义重要关系适用情况

瞬时值交变电流某一时刻的值e=£msincot计算线圈某时刻的受力

，=/mSincot

Em=nBSco确定用电器的耐压值，如电

最大值最大的瞬时值Em

lm~R+r容器、晶体管等的击穿电压

对正(余)弦式交

流电：①计算与电流热效应相关

的量，如功、功率、热量等；

r—Em

跟交变电流的热效应等效ER②交流电表的测量值；③电

有效值

的恒定电流值u—心气设备所标注的额定电压、

u—取额定电流；④保险丝的熔断

电流

交变电流图象中图线与时计算通过电路某一截面的

平均值间轴围成面积与时间的比

_~E电荷量：q—It

值

1~R+r

限敲黑板,

交变电流“四值”应用的几点提醒

(1)在解答有关交变电流的问题时，要注意电路结构.

(2)注意区分交变电流的最大值、瞬时值、有效值和平均值，最大值是瞬时值中的最大值，有效值是以

电流的热效应来等效定义的.

(3)与电磁感应问题一样，求解与电能、电热相关的问题时，一定要用有效值；而求解通过导体某横截

面的电荷量时，一定要用平均值.

△划甚点(❶)

根据图像计算有效值的技巧

①计算有效值时要根据电流的热效应，抓住“三同”：“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”，先分

2

段计算热量，求和得出一个周期内产生的总热量，然后根据。总=产/?7或。总=胃U7列式求解.

②若图像部分是正弦(或余弦)式交变电流，其中的《周期(必须是从零至最大值或从最大值至零评岐周期

部分可直接应用正弦式交变电流有效值与最大值间的关系1=拿、求解.

考向03理想变压器基本规律的应用

1.理想变压器的基本特点

(1)无漏磁，故原、副线圈中的。、等相同.

(2)线圈无电阻，因此无电压降，U=E=rr^.

(3)根据3=等得，套在同一铁芯上的线圈，无论是原线圈，还是副线圈，该比例都成立，则有卷="=

---...

"3

2.理想变压器的基本关系

功率关系原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，即尸入=「出

原、副线圈的电压比等于匝数比，即卷=,，与副线圈的个

电压关系

数无关

①只有一个副线圈时：7=中

12n\

电流关系

②有多个副线圈时：由尸入=尸出得。山=。2/2+。3/3+…+

UnIn或/口1=/2〃2+/3九3H-----

频率关系力=力，变压器不改变交流电的频率

△划量点(❶)

1.理想变压器的制约关系

原线圈电压U1和匝数比决定副线圈电压。2,5=软A

副线圈的输出功率P出决定原线圈的输入功率P入，尸入=尸出

副线圈电流/2和匝数比决定原线圈电流八，/1=华/2

九1

2.含有多个副线圈的变压器

计算具有两个或两个以上副线圈的变压器问题时，需注意三个关系:

功率关系：尸1=尸2+尸3+尸4+...+P”

电流关系：nJ1="2/2+〃313+〃4,4+…+nnIn

限敲黑板,

理想变压器问题三点应牢记

(1)熟记两个基本公式：脸=言，即对同一变压器的任意两个线圈，都有电压和匝数成正比.

②「入=尸由，即无论有几个副线圈在工作，变压器的输入功率总等于输出功率之和.

(2)原、副线圈中通过每匝线圈磁通量的变化率相等.

(3)原、副线圈中电流变化规律一样，电流的周期、频率一样.

2盒

4向强冽之

考向01正弦交变电流的产生与瞬时值表达式

【针对练习1】（2023・河北•校联考模拟预测）如图所示，漏）为一个单匝闭合矩形金属线框，已知湖的长

度L=10cm,儿的长度&=20cm,线框电阻R=0.1Q,图中虚线。I。2为匀强磁场的右边界（磁场左边界

足够远），。1。2与线框的湖边平行，且将此边等分，磁场的磁感应强度大小B=0.1T、方向垂直线框平面

向里。t=0时线框由图示位置开始绕湖边以角速度3=1007rrad/s匀速转动，下列关于线框中感应电流随

时间变化的图像可能正确的是（图像中只画了一个周期，图线均为正弦曲线，实线表示实际电流，虚线表

示没有电流）（）

01

xxx:xX

b

XXXXX

XXXXX

ad

XXXXX

02

【答案】A

【详解】当线框从图示位置转过90。时,线框中的感应电动势和感应电流最大，且最大感应电动势

Em=BS（JL）=0.2TTV

最大感应电流

Em

/m=京=2兀A

线框转动周期

在线框从图示位置转动的一个周期中，在最初转过的60。和最后转过的60。，所对应时间为最初的1和最后的?

时间内，由于线框在磁场方向的投影面积不变，即穿过线框的磁通量保持不变，因此在这两段时间内线框

中没有感应电流，而在一个周期内中间的1时间内，感应电流按正弦规律变化。

故选Ao

【针对练习2】如图边界尸。的右侧区域内，存在着磁感应强度大小为8,方向垂直于纸面的匀强磁场。边

长为/的正方形金属线框abed由粗细均匀同种材料制成，用刚好位于边界尸。上，现使线框绕过边界尸。转

轴匀速转动，角速度为3,如图所示，则在ad边开始转入磁场的瞬间cd两端的电势差为（）

A.

4

B.-Bl2a）

4

C.—BF3

4

D.--B12CD

4

【答案】D

【详解】当cd边刚转入磁场时，cd部分切割磁感线，切割长度为c、d两个端点间的距离1,感应电动势大小

E=Blv=Bl2（i）

由右手定则知，Cd边中电流方向为cTd,故d点电势比c点高；设线框abed每个边的电阻为R,c、d两点间

的电势差为

Ucd=I-3R

故

3,

UCd=

故D正确。

考向02正弦交变电流的“四值”

【针对练习3】（2024.海南.校联考一模）闭合回路中的交变电流在1个周期内的i-t图像如图所示，其中图

线的4段和be段均为正弦曲线的四分之一，则该交变电流的有效值为（）

【答案】B

【详解】设该交变电流的有效值为/,则有

囱7=（@叫+壹吗+曲吗

解得

2V3

[=丁

故选B。

【针对练习4】（多选）（2023•海南海口•海南华侨中学校考一模）目前我国的海上核电站已经开始建设，海

上核电站的工作的工作原理是反应堆产生蒸汽推动涡轮机转动，带动发电机发电。如果闭合线圈在匀强磁

场中匀速转动，线圈中感应电动势随时间变化的规律如图所示，可知该交变电流（）

A.周期是0.01s

B.电压的最大值是220位丫

C.电压的有效值是220VIV

D.电流的方向每秒钟改变100次

【答案】BD

【详解】AD.由题图可知，交流电的周期是0.02s,每个周期电流的方向改变两次，电流的方向每秒钟改变

100次。故A错误；D正确；

B.由图可知电压的最大值是220/V。故B正确;

C.电压的有效值是

E

U=港=220V

故C错误。

故选BD»

考向03理想变压器基本规律的应用

【针对练习5】（2024•河北邯郸•统考二模）如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比如:电=2:1,原线

圈电路中接入正弦交流电压"=220V2sin（1007rt）V,电流表为理想交流电表。已知％=10Q,R2=R3,开

关S闭合前、后电流表示数之比为2：3。下列说法正确的是（）

A.定值电阻&=5。

B.开关S闭合时，副线圈两端的电压为110V

C.开关S断开时，电流表的示数为11A

D.开关S闭合时，电路中消耗的总功率为2420W

【答案】D

【详解】A.由题可知，设/?2=夫3=凡当开关s断开时，副线圈的负载电阻为2R；当开关S闭合时，副线

圈的负载电阻为R;将理想变压器的原、副线圈和负载电阻等效为一个电阻，画出电路的等效电路图，如图

所示。

根据理想变压器电阻等效法，得

”等=(得R负载

因此当开关断开时

R等=(|),2R=8R

当开关闭合时

R等'=侪R=4R

根据闭合电路欧姆定律，可知等效电路中电流表示数

U

I=-----------

Ri+R等

故

220

110+8/?

,220

110+4/?

包二

U-3

解得

R=2.5Q

A错误；

B.开关闭合时，电流表的示数

,220220

71"IO+4/?=IOTIOA=11A

根据原、副线圈电流与匝数的关系

球一五

可知流过夫2的电流

I2'=22A

副线圈两端的电压

U2'=I2'R2=55V

B错误；

C.开关断开时，电流表的示数

22022022

/-I=-----------=-----------A=—A

110+8/?10+203

故C错误;

D.开关S闭合时，电路中消耗的总功率为

P=UI；=220Vx11A=2420W

D正确。

故选D。

【针对练习6】（多选）（2023•陕西咸阳•校考模拟预测）如图所示，交流电源输出电压最大值为100立V的正

弦交流电，通过变压器的副线圈电向5只标有“12V1.2A”的并联灯泡供电，变压器原线圈/所串接灯泡L

的额定电压为40V,原线圈%的匝数为900匝。若电路接通后，灯泡都恰好正常发光，则下列说法正确的

是（）

A.交流电源电压的有效值为200V

B.变压器副线圈电的匝数为180

C.原线圈电路中灯泡£的额定电流为36A

D.交流电源的输出功率为120W

【答案】BD

【详解】A.由题意可得交流电源电压的有效值为

U100V2

U=?m=——V=100V

V2V2

选项A错误；

B.由题意可得原线圈的两端电压为

Ui=100V-40V=60V

副线圈的两端电压为

U2=12V

由变压器原、副线圈的电压与匝数的关系公式会=也，结合的=900匝，可得

U2n2

U12E

n=~2ni=777x900匝=180匝

2^60

选项B正确;

C.由题意可得副线圈的电流为

/2=5X1.2A=6A

由变压器原、副线圈的电流与匝数的关系公式勺=也，可得原线圈电路中灯泡Z的额定电流为

出180

/=—1=—x6A=1.2A

1%22900

选项C错误；

D.由电功率公式可得交流电源的输出功率为

P=UIr=100x1.2W=120W

选项D正确c

故选BD。

—M

高核心素养­难点突破

考向04理想变压器的动态分析

常见的理想变压器的动态分析一般分匝数比不变和负载电阻不变两种情况.

1.匝数比不变的情况(如图甲所示)

(1)01不变，根据皆=手，输入电压U1决定输出电压。2,不论负载电阻R如何变化，。2不变.

U2九2

(2)当负载电阻发生变化时，/2变化，输出电流/2决定输入电流故/1发生变化.

(3)/2变化引起P2变化，P1=P1,故Pl发生变化.

以不变，负载尺变化强改变，负载尺不变

mm

图甲图乙

2.负载电阻不变的情况(如图乙所示)

(1)。1不变，,发生变化，故比变化.

(2冰不变，变化，故"发生变化.

(3)根据P2=受，P2发生变化，再根据P1=P2,故尸1变化，Pl=Uxh,U1不变，故人发生变化.

△划里点(❶)

解决理想变压器中有关物理量的动态分析问题的方法

(1)分清不变量和变量，弄清理想变压器中电压、电流、功率之间的联系和相互制约关系，利用闭合电

路欧姆定律，串、并联电路特点进行分析判定.

(2)分析该类问题的一般思维流程是：

【典例4】(多选)(2022•天津•高考真题)如图所示，两理想变压器间接有电阻R,电表均为理想交流电表,

a、b接入电压有效值不变的正弦交流电源。闭合开关S后()

RS

~®-\—।~1€)Y

~“2O〃3§[〃4L,(^)L2(^)

LJO__?iTT

A.R的发热功率不变B.电压表的示数不变

C.电流表A1的示数变大D.电流表A2的示数变小

【答案】BC

【详解】AC.闭合开关S后，负载电阻减小，匝数为皿的线圈输出功率变大，匝数为2的线圈输入功率也

变大，。、b两端电压有效值不变，由

Pi=UJi

可知电流表A1的示数变大，根据

9=%

一%

因最比值不变，人变大，/2变大，因此，R的发热功率变大，故A错误，C正确

B.根据理想变压器电压比等于匝数比

5=21

n2

可知输出电压为不变，电压表的示数不变，故B正确；

D.根据理想变压器电流与匝数关系可得

^1_n2

，2一%

14n3

由于匝数均保持不变，/1增大，所以/2、〃增大，故电流表A2的示数变大，故D错误。

故选BC。

•金

逊斯

【针对练习7】（2023•河北沧州•校考模拟预测）如图所示为某同学模拟降压变压器工作中电路的动态变化电

路图，已知变压器为理想变压器，电表均为理想电表，昭为输电导线电阻，&为滑动变阻器，电路接在恒

压正弦交流电源两端。当滑动变阻器的触头P向上移动时，下列说法正确的是（）

A.电压表Vi示数不变B.电压表V2示数增大

C.电流表Ai示数增大D.电流表A2示数减小

【答案】C

【详解】CD.滑动变阻器的触头P向上移动，电阻减小，电流表A2示数增大，根据理想变压器原副线圈

匝数比和电流比的关系可知

4=«2

12一%

电流表Ai示数增大。故C正确，D错误；

AB.根据

U=IR]

得电阻以分压增大，所以电压表V1示数减小，根据理想变压器原副线圈的匝数比和电压比的关系

u2n2

可知电压表V2示数减小，故AB错误。

故选C。

【针对练习8】（多选）（2024•安徽•校联考模拟预测）如图所示，理想变压器原线圈a、b端接入电压恒定的

正弦交流电，区为定值电阻，R2=R，滑动变阻器角的最大阻值为2R，电流表和电压表均为理想电表.在变

阻器滑片从左端向右端缓慢移动的过程中，下列说法正确的是（）

与

A.电流表Ai示数减小B.电流表A2示数增大

C.电压表表Vi示数增大D.电压表V2示数减小

【答案】AC

【详解】A.设滑动变阻器右侧阻值为Ro,则副线圈两端总电阻为

,RR01

夫=2"扁+后「-至二

麻岛

变阻器滑片从左端向右端缓慢移动的过程中，岛减小，即副线圈两端总电阻增大，由原线圈两端等效电阻

可知等效电阻也增大，由闭合电路欧姆定律知原线圈中电流A减小，故A正确；

B.由于晟=需，则副线圈电流/2也减小，故B错误；

C.原线圈输入电压％=U—人心,则电压表Vi示数增大，故C正确；

D.由琮咤，可知电压表V2示数变大，故D错误。

故选ACo

考向05远距离输电问题

1.远距离输电的处理思路

对高压输电问题，应按“发电机一升压变压器一远距离输电线一降压变压器一用电器”，或按从“用

电器”倒推到“发电机”的顺序一步一步进行分析.

2.远距离高压输电的几个基本关系(以下图为例)

用

户

升压变压器降压变压器

(1)功率关系：尸1=尸2,尸3=尸4,尸2=尸损+尸3.

(2)电压、电流关系：77=7-=7,3=詈=与,U2=AU+S,h=h=I&.

(3)输电电流：/线=空一空二与乌.

(4)输电线上损耗的电功率：P报=/线A。=/Q？线=税2尺纵

当输送功率一定时，输电电压增大到原来的〃倍，输电线上损耗的功率就减小到原来的点.

△划甚点(❶)

输电过程电压和功率的辨析

(1)输电线上电压损失和输送电压不能混用，如P抵=XUI=r器.=IU虱XU或U或指输电线电阻上

的电压降)，尸最=6>R(U指输送总电压).

(2)输电过程的电压关系：

〃出=u损+u用

匚降压变压器原线圈电压

f升压变压器副线圈电压

(3)输电过程功率的关系：

心

PyP^+PM|V&

一夫

【典例5](多选)(2022・福建・高考真题)某同学利用如图所示电路模拟远距离输电.图中交流电源电压为6V,

定值电阻&=/?2=20。，小灯泡％、L2的规格均为“6V1.8W”，理想变压器7;、R原副线圈的匝数比分别

为i：3和3：i.分别接通电路I和电路n,两电路都稳定工作时，（）

C.%上消耗的功率比7?2的大D.%上消耗的功率比的小

【答案】BC

【详解】若开关接加端，则若电源电压为无，理想变压器7\、0的匝数比为

政的,

—=—=k

%n4

用户电阻为R负载，输电线电阻为R导线，由变压器工作原理和欧姆定律。升压变压器次级电压

U2=kU0

降压变压器初级电压

—6R导线

降压变压器次级电压

u_网

U4-T

—%

R负载

『k

‘3=

可得输电功率为

P输=明2=又获互一

X导线十片X负载

输电线上损耗的电功率为

卜24

P导线=以尺导线W导线

R导线+HR

用户得到的电功率为

P负载二；q'k?R负载

（R导线+HR负载）

若开关接必端，则负载得到的功率

p，_刑R

厂负载一,、2X负载

（R导线+R负载）

输电线上损耗的电功率为

p，一阻R

《导线一,、2K导线

（R导线+R负载）

将R导线=—R2—20。，R负载==2011,仁3带入可知

可得

尸负载＞载

即L2比Li更亮;

尸导线＜0导线

%上消耗的功率比/?2的大。

故选BC。

.含

工韦迪楚什

【针对练习9】（2024•广西南宁.南宁三中校联考模拟预测）如图为某小型发电站高压输电示意图，变压器均

为理想变压器。在输电线路的起始端接入甲、乙两个互感器，两互感器原、副线圈的匝数比分别为100：1

和1：10.互感器中，电压表的示数为220V,电流表的示数为4A,输电线路总电阻尸20Q,则下列说法正确

的是（）

A.甲是电流互感器，乙是电压互感器

B.输电线路上损耗的功率为32kW

C.用户得到的电功率为858kW

D.若用户用电设备增多，则升压变压器输出电压仍和降压变压器输入电压S均变大

【答案】B

【详解】A.由图示可知，甲并联在电路中是电压互感器，乙串联在电路中是电流互感器，故A错误；

B.由变压器的变压比可知

4」甲1

Uvn甲2

代入数据解得

U2=22000V

由变压器的电流比可知

/—兀乙2

1A九乙1

代入数据解得输电电流

Z=40A

线路上损耗的电功率

P行/2r=4（）2x20W=32000W=32kW

理想变压器输入功率等于输出功率，发电机的输出功率

P发电机=PM=[72Z=22000x40W=880000W=880kW

用户得到的电功率为

*「发电机-P损=848kW

故C错误，B正确；

D.用户使用的用电设备越多，用户电流增大，输电电流变大，输电导线损失的电压增大，降压变压器输入

电压减小，降压变压器输入电压S变小，故D错误。

故选Bo

【针对练习10]（2023•江苏扬州•统考三模）远距离输电的原理图如图所示，发电机的输出功率为P,输电

线上损失的功率为尸.变压器均为理想变压器，下列关系式正确的是（）

口「线=筹

D.P=P^+U4I4

【答案】D

【详解】A.根据电压与匝数的关系有

£1=H1

U2n2

故A错误；

B.输电线路上损耗的电压

△u=/线R线

根据输电线上电压的关系有

△U=U2—Us

解得

u?-g

/线=

X线

故B错误；

C.输电线上损耗的功率

结合上述解得

_&一出)2

线

故c错误；

D.发电机输出的功率为

P~UJi=4/线=(AU+/)/线—AU/线+//线=P线+U4/4

故D正确。

故选D。

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一、单选题

i.手机无线充电原理图如图所示，该装置可等效为一个理想变压器，送电线圈为原线圈，受电线圈为副线

圈。仍间接上220V的正弦交变电流后，受电线圈中产生交变电流。送电线圈的匝数为小，受电线圈的匝

数为“2,且小：“2=10：1。两个线圈中所接电阻的阻值均为R,当该装置给手机充电时，手机两端的电压

为1.8V,流过手机的电流为1A,则下列说法中正确的是（）

A.受电线圈cd两端的输出电压为22V

B.充电时，两线圈上所接电阻的阻值R=200Q

C.充电时，与送电线圈相连的电阻R两端的电压为20V

D.充电时，受电线圈cd两端的输出电压为21.8V

【答案】D

【详解】A.川端输入电压为220V,由于送电线圈中的电阻R分压，故送电线圈两端电压小于220V,则

根据

n2

可知，受电线圈cd两端的输出电压小于22V,故A错误；

B.设手机两端电压为。，由题意可知

U2=U'+I2R

送电线圈的电流为

/尸&=o.lA

九1

则送电线圈两端电压

Ui=U-hR=220-0AR

根据

5=良

U271-2

可得

/?=20Q

故B错误；

C.充电时，与送电线圈相连的电阻R两端的电压为

UR=IIR=2V

故c错误；

D.充电时，受电线圈加两端的输出电压为

U2=U'+I2R=21.8V

故D正确。

故选D。

2.如图是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为交流电流表。

线圈绕垂直于磁场的水平轴。0'沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，下列选项正确的是（）

A.图示位置时，线圈处于中性面，穿过线圈平面的磁通量最大，电流表示数最大

B.图示位置时，线圈处于平行面，穿过线圈平面的磁通量最小，电流表示数最大

C.从图示位置旋转90。，线圈处于中性面，穿过线圈平面的磁通量最大，磁通量的变化率最大，电流表

示数最大

D.从图示位置开始往逆时针方向旋转产生正弦式交变电流

【答案】B

【详解】AB.图中线圈平面与磁场方向平行，穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最大，电流表示数

最大，故A错误，B正确；

C.从图示位置旋转，线圈处于中性面，穿过线圈平面的磁通量最大，磁通量的变化率最小，电流表示数

最小，故C错误；

D.从图示位置开始往逆时针方向旋转产生余弦式交变电流，故D错误。

故选B。

3.如图甲所示，边长为L=0.1m匝数为N=100匝，电阻可以忽略的正方形线圈在匀强磁场中绕转轴。。'以

某一角速度匀速转动，。。'轴垂直于磁感线，图示位置线圈平面与磁场平行，在线圈外接一含有理想变压器

的电路，变压器原、副线圈的匝数比为1:2,副线圈接有阻值100Q的电阻R,原线圈中电流如图乙所示，电

流表为理想电表，下列判断正确的是（）

A.图示位置，穿过线圈磁通量为零，感应电动势瞬时值也为零

B.电流表示数为&A

C.线圈转动的角速度为507rrad/s

D.匀强磁场磁感应强度为二T

47r

【答案】D

【详解】A.图示位置，穿过线圈磁通量为零，磁通量的变化率最大，感应电动势最大，故A错误;

B.由图乙可知电流表示数最大值为eA,而电流表示数为有效值，即为

/Lti

故B错误；

C.交流电周期为

7=2x10-2s

则线圈转动的角速度为

2兀

to=-=1007rrad/s

故C错误；

D.根据

hn22

--

/2Hi1

解得

1

/2=—A

22

线圈匀速转动的感应电动势的最大值为

E=NBS0）

原线圈电压的有效值为

E

根据

Ui%1

“九22

根据欧姆定律

U

夫=不2

解得

V2

B=­T

47r

故D正确。

故选D。

4.如图甲所示。用一台发电机给滑动变阻器R供电，发电机产生的交变电流的电动势如图乙所示，发电机

线圈的总电阻r=10。电压表为现想交流电压表，调节滑动变阻器R=9。时，下列说法正确的是（）

A.该发电机线圈转动的角速度为2OO77rad/s

B.线圈转至图甲位置时，线圈中感应电流最大

C.理想电压表示数为20V,电阻R的功率为40W

D.如把击穿电压为20V的电容器与滑动变阻器并联，电容器将被击穿

【答案】D

【详解】A.由图乙可知，该发电机线圈转动周期为0Q2s,则该发电机线圈转动的角速度为

2兀

3==IOOTTrad/s

T

故A错误;

B.线圈转至图甲位置时，磁场与线圈平面垂直，感应电动势为零，线圈中感应电流为零，故B错误;

C.由图乙可知，感应电动势的最大值为20&V,则有效值为

E有=*20V

电流有效值为

*

I右=—=2A

有7?+r

理想电压表示数为

U=/有R=18V

电阻R的功率为

P=U1有=36W

故C错误;

D.如把击穿电压为20V的电容器与滑动变阻器并联，电容器两端的电压最大值为

Um=V2t/=18V2V>20V

则电容器将被击穿，故D正确。

故选D。

5.2023年9月22至24日，华南日用百货商品交易会在广州隆重举办。参展产品中南北美洲的绝大多数国

家家用电器的额定电压是110V,这类用电器不能直接接到我国220V的电路上。如图甲为一台南北美洲的

小发电机的结构示意图，内阻为0.7。的线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律

如图乙所示。外接电表均为理想交流电表，用电器的电阻恒定为10.30,则

A.发电机产生电动势的最大值为110立V,线圈的转速n=50r/min

B.电流表的示数为10A,电压表的示数为110V

C.发电机的输出功率为1030W

D.在0.02s时，穿过线圈的磁通量变化率最大

【答案】C

【详解】A.由题图乙可知，发电机产生电动势的最大值为

Em=110V2V

电动势的有效值是

E=110V

周期为T=0.02s；则转速为

1

n=万瓦"s=3000r/min

选项A错误；

B.电流表的示数为

J7

I=—=10A

R+r

电压表测量的是小灯泡两端的电压，电压表示数为

E

U=-------R=103V

R+r

选项B错误；

C.发电机的输出功率

P=IU=1030W

选项c正确；

D.在0.02s时刻，由题图乙可知此时的电动势为零，由电磁感应定律知，感应电动势与磁通量的变化率成

正比，该时刻穿过线圈的磁通量变化率为零，选项D错误。

故选C。

6.如图所示为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，输电线的电阻不变，升压变压器的原、副线

圈匝数分别为叼、n2,降压变压器的原、副线圈匝数分别为胆、n4o在保持发电机输出电压4及用户得到

的电压力均不变的条件下，若将输送电压”由300kV升级为2100kV高压，输送的总电功率变为原来的3.5

倍，不考虑其他因素的影响，则（）

3

;

r

发用

电M小户

机①

T

6

0