重難點14 交變電流（變壓器）（解析版）-2025年高考物理【熱重難點】專練（天津專用）

重難點14交變電流（變壓器）考點2025考向預測考點1：交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律高考考查內(nèi)容主要有:(1)交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律；(2)交變電流的四值及應用；(3)理想變壓器的工作原理與規(guī)律；(4)理想變壓器的動態(tài)電路分析；遠距離輸電的模式以及電壓和功率的損耗；(6)傳感器的簡單應用.題型主要為選擇題.物理核心素養(yǎng)上面主要考查學生的“模型建構和科學推理”要素.能力主要考查理解與推理能力.整體難度中偏易?？键c2：交變電流的四值及應用考點3：理想變壓器的動態(tài)電路分析考點4：遠距離輸電考點考點5：傳感器的簡單應用【情境解讀】【高分技巧】1．理想變壓器的理想化條件及規(guī)律如圖所示，在理想變壓器的原線圈兩端加交流電壓U1后，由于電磁感應的原因，原、副線圈中都將產(chǎn)生感應電動勢。根據(jù)法拉第電磁感應定律，有忽略原、副線圈內(nèi)阻，有。另外，考慮到鐵心的導磁作用而且忽略漏磁，即認為任意時刻穿過原、副線圈的磁感線條數(shù)都相同，于是又有。由此便可得理想變壓器的電壓變化規(guī)律為。在此基礎上再忽略變壓器自身的能量損失（一般包括了線圈內(nèi)能量損失和鐵心內(nèi)能量損失這兩部分，分別俗稱為“銅損”和“鐵損”），有，而，。于是又得理想變壓器的電流變化規(guī)律為。2．等效負載電阻法變壓器等效負載電阻公式的推導：設理想變壓器原副線圈的匝數(shù)之比為n1：n2，原線圈輸入電壓為U1，副線圈負載電阻為R，如圖1（1）所示，在變壓器正常工作時，求a、b間的等效電阻。先畫出等效電路圖如圖1（2）所示，設變壓器等效負載電阻為在（1）中由變壓器的分壓規(guī)律：得：，所以負載電阻R消耗的功率為：在（2）中等效電阻消耗的功率為：因，所以等效電阻為：（重要結論）Ⅱ：變壓器副線圈接有二極管時，由于二極管的單向導電性，使得cd端一個周期的時間內(nèi)只有半個周期有電流，依據(jù)這一特點可畫出cd間I－t關系圖象展開分析．3．遠距離輸電模型1.五個關系式(1)eq\f(U1,n1)＝eq\f(U2,n2)，eq\f(U3,n3)＝eq\f(U4,n4).(2)理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，P入＝P出．(3)升壓變壓器原線圈的電流I1＝eq\f(P1,U1)，副線圈的電流I2＝eq\f(P2,U2)，U2為輸送電壓．(4)功率損失：ΔP＝Ieq\o\al(2,2)R線＝eq\f(U2－U32,R線)，P2＝P3＋ΔP.(5)電壓關系：U2＝I2R線＋U3.2.解遠距離輸電問題的思路(1)正確畫出輸電過程示意圖并在圖上標出各物理量．(2)抓住變壓器變壓前后各量間關系，求出輸電線上的電流．(3)計算電路功率問題時常用關系式：P損＝Ieq\o\al(2,線)R線，注意輸電線上的功率損失和電壓損失．(4)電網(wǎng)送電遵循“用多少送多少”的原則說明原線圈電流由副線圈電流決定.3.輸電線路功率損失的計算方法(1)P損＝P－P′，P為輸送的功率，P′為用戶所得功率．(2)P損＝Ieq\o\al(2,線)R線＝(eq\f(P2,U2))2R線．，I線為輸電線路上的電流，R線為線路電阻．當輸送功率一定時，輸電電壓增大到原來的n倍，輸電線上損耗的功率就減小到原來的eq\f(1,n2).(3)P損＝eq\f(ΔU2,R線)，ΔU為輸電線路上損失的電壓，R線為線路電阻．(4)P損＝ΔUI線，ΔU為輸電線路上損失的電壓，I線為輸電線路上的電流．4.關于遠距離輸電問題的處理思路(1)畫出輸電線路圖，將已知量和未知量標在圖中相應位置；(2)將輸電線路劃分為幾個獨立回路；(3)根據(jù)串并聯(lián)電路特點、歐姆定律、電功率公式等確定各部分回路物理量之間的關系；(4)根據(jù)升壓、降壓，原、副線圈的電壓、電流關系和功率關系列式求解。5.遠距離輸電問題的分析思路及常見的“三個誤區(qū)”（1）分析思路：對高壓輸電問題，應按“發(fā)電機→升壓變壓器→遠距離輸電線→降壓變壓器→用電器”，或按從“用電器”倒推到“發(fā)電機”的順序一步一步進行分析．（2）三個誤區(qū)：(1)不能正確地利用公式計算輸電線上的損耗功率導致錯誤；(2)不能正確理解升壓變壓器的輸出電壓U2、降壓變壓器的輸入電壓U3和輸電線上損失的電壓ΔU的關系導致錯誤，三者關系是U2＝ΔU＋U3；(3)不能正確理解升壓變壓器的輸入功率P1、降壓變壓器的輸出功率P4和輸電線上損失的功率P損的關系導致錯誤，三者關系是P1＝P損＋P4.（建議用時：60分鐘）【考向一：交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律】1．（2024·天津寧河·一模）如圖所示，一個小型交流發(fā)電機輸出端連接在理想變壓器的原線圈上，原線圈兩端連接有理想電壓表，副線圈連接有可變電阻R和理想電流表A，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比，已知交流發(fā)電機內(nèi)勻強磁場的磁感應強度，發(fā)電機線圈匝數(shù)，面積是，內(nèi)阻不計。發(fā)電機轉動的角速度是，下列說法正確的是（）

A．當線圈轉到圖示位置時電流表示數(shù)為0B．當線圈從圖示位置轉過90°時磁通量的變化率為0C．當線圈轉到圖示位置時電壓表的示數(shù)是D．當時，電流表的示數(shù)是2A【答案】BD【詳解】A．圖示位置線圈平面與磁場方向平行，此時磁通量的變化率最大，感應電動勢最大，得感應電流最大，且電流表顯示的是有效值，故A錯誤；B．線圈從圖示位置轉過90°時，線圈平面與磁場方向垂直，此時磁通量的變化率為0，感應電動勢為0，故B正確；C．當線圈轉到圖示位置時，發(fā)電機產(chǎn)生的最大電動勢為發(fā)電機內(nèi)阻忽略不計，電壓表顯示的是有效值，示數(shù)為故C錯誤；D．由變壓器的特點可知解得電流表的示數(shù)故D正確。故選BD。2．（2024·天津濱海新·模擬預測）一單匝閉合矩形線圈abcd以角速度ω繞垂直于磁感線的固定軸勻速轉動，線圈平面位于如圖甲所示的勻強磁場中，線圈電阻為R。通過線圈的磁通量隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示。下列說法正確的是（）A．t2、t4時刻線圈中感應電流方向改變，線圈平面與磁場方向平行B．t2、t4時刻通過線圈平面的磁通量變化率最大，線圈中感應電動勢最大C．從t1到t3的過程，通過線圈某一截面的電荷量為D．線框轉動一周產(chǎn)生的焦耳熱為【答案】BD【詳解】AB．t2、t4時刻通過線圈平面的磁通量變化率最大，線圈中感應電動勢最大，線圈中感應電流方向不變，線圈平面與磁場方向平行，故A錯誤，B正確；C．從t1到t3的過程，通過線圈某一截面的電荷量為故C錯誤；D．線框轉動一周產(chǎn)生的焦耳熱為故D正確。故選BD。3．（2024·天津·二模）有“海上充電寶”之稱的南鯤號是一個利用海浪發(fā)電的大型海上電站，其發(fā)電原理是海浪帶動浪板上下擺動，從而驅動發(fā)電機轉子轉動，其中浪板和轉子的鏈接裝置使轉子只能單方向轉動。圖圖示時刻線圈平面與磁場方向平行，若轉子帶動線圈逆時針轉動并向外輸出電流，則下列說法正確的是（）

A．線圈轉動到如圖所示位置時a端電勢低于b端電勢B．線圈轉動到如圖所示位置時電流方向發(fā)生變化C．線圈轉動到如圖所示位置時感應電流最大D．線圈產(chǎn)生的電動勢大小與海浪波動的頻率無關【答案】C【詳解】A．根據(jù)右手定則，圖示位置的感應電流從a端流出，可知，a端為等效電源的正極，即線圈轉動到如圖所示位置時a端電勢高于b端電勢，故A錯誤；B．如圖所示位置，穿過線圈的磁通量為0，該位置與中性面垂直，電流只有在經(jīng)過中性面位置時，電流方向才發(fā)生變化，即線圈轉動到如圖所示位置時電流方向不發(fā)生變化，故B錯誤；C．結合上述，圖示位置，穿過線圈的磁通量為0，感應電動勢最大，感應電流最大，故C正確；D．根據(jù)正弦式交流電產(chǎn)生的原理可知，從圖示位置計時的感應電動勢為可知，線圈產(chǎn)生的電動勢大小與海浪波動的頻率有關，故D錯誤。故選C。4．（2024·天津河西·二模）一個單匝矩形線圈，繞垂直于勻強磁場并位于線圈平面內(nèi)的固定軸做勻速轉動。通過線圈的磁通量隨時間t的變化規(guī)律如圖所示，則以下說法正確的是（）A．零時刻線圈位于中性面B．時刻電流方向發(fā)生改變C．感應電動勢的有效值為D．時刻到時刻，感應電動勢的平均值為零【答案】C【詳解】A．零時刻，穿過線圈的磁通量為0，磁通量變化率最大，則感應電動勢最大，感應電流最大，線圈不是位于中性面，故A錯誤；B．時刻穿過線圈的磁通量為0，磁通量變化率最大，則感應電動勢最大，感應電流最大，線圈不是位于中性面，電流方向沒有發(fā)生改變，故B錯誤；C．感應電動勢的最大值為則感應電動勢的有效值為故C正確；D．時刻到時刻，穿過線圈的磁通量變化量大小為根據(jù)法拉第電磁感應定律可知此過程平均感應電動勢不為0，故D錯誤。故選C。5．（2024·天津·一模）如圖甲所示，矩形線圈放在有明確邊界的勻強磁場中，線圈的中心軸與磁場邊界重合，從上向下俯視，看到線圈繞軸逆時針勻速轉動。從圖示位置開始計時，以abcda方向為電流正方向，則線圈轉動時產(chǎn)生的感應電流隨時間變化的圖線是圖乙中的（）A． B．C． D．【答案】D【詳解】設線圈轉動的角速度為，，，則從圖示位置轉過的過程中，感應電動勢即感應電動勢與時間成正弦函數(shù)關系，則感應電流也與時間成正弦函數(shù)關系；根據(jù)楞次定律可知感應電流的方向為即與規(guī)定的正方向相反。轉過后，ab邊離開了磁場，同時cd邊進入了磁場，由于兩邊的線速度大小相等、方向相反，則cd邊進入磁場時產(chǎn)生的感應電動勢的大小等于ab邊離開磁場時產(chǎn)生的感應電動勢的大小、且感應電流的方向相反，所以感應電流是連續(xù)的。當cd邊轉動到最左端時，感應電流減小到零；繼續(xù)轉動時，磁通量將減小，根據(jù)楞次定律可知，感應電流的方向將變化為即與規(guī)定的正方向相同。故選D。6．（2024·福建漳州·三模）風力發(fā)電將成為福建沿海實現(xiàn)“雙碳”目標的重要途徑之一。如圖甲，風力發(fā)電裝置呈現(xiàn)風車外形，風吹向葉片驅動風輪機轉動，風輪機帶動內(nèi)部匝數(shù)為N的矩形銅質(zhì)線圈在水平勻強磁場中，以角速度ω繞垂直于磁場的水平轉軸順時針勻速轉動產(chǎn)生交流電，發(fā)電模型簡化為圖乙。已知N匝線圈產(chǎn)生的感應電動勢的最大值為。則（

）A．當線圈轉到圖示位置時產(chǎn)生的感應電流方向為B．當線圈轉到豎直位置時電流表的示數(shù)為零C．當線圈轉到圖示位置時磁通量的變化率最大D．穿過線圈的最大磁通量為【答案】C【詳解】A．當線圈轉到題圖示位置時，根據(jù)右手定則判斷知產(chǎn)生的感應電流方向為，A錯誤；B．當線圈轉到豎直位置時，感應電流的瞬時值為零，但電流表測量的是有效值，示數(shù)不為零，B錯誤；C．當線圈轉到題圖示位置時，線圈與中性面垂直，感應電動勢最大，磁通量的變化率最大，C正確；D．由得，穿過線圈的最大磁通量為D錯誤。故選C?！究枷蚨航蛔冸娏鞯乃闹导皯谩?．（2024·天津薊州·三模）如圖所示，在勻強磁場中勻速轉動的單匝矩形線圈的周期為T，轉軸垂直于磁場方向，線圈電阻為2Ω。從線圈平而與磁場方向平行時開始計時，線圈轉過時的感應電流為1A，則下列說法正確的是（）A．線圈消耗的電功率為2WB．線圈中感應電流的最大值為2AC．任意時刻線圈中的感應電動勢為D．任意時刻穿過線圈的磁通量為【答案】BC【詳解】AB．從線圈平面與磁場方向平行時開始計時，線圈轉過時的感應電流為1A，由感應電流的瞬時表達式可得解得線圈中感應電流的最大值為線圈中感應電流的有效值為線圈消耗的電功率為故A錯誤，B正確；C．線圈中的最大感應電動勢為從線圈平面與磁場方向平行時開始計時，任意時刻線圈中的感應電動勢為故C正確；D．從線圈平面與磁場方向平行時開始計時，任意時刻穿過線圈的磁通量為故D錯誤。故選BC。8．（2024·天津薊州·模擬預測）如圖甲所示，線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸轉動，穿過線圈的磁通量隨時間t按正弦規(guī)律變化的圖像如圖乙所示，線圈轉動周期為T，線圈產(chǎn)生的電動勢的最大值為．則（

）A．在時，線圈中產(chǎn)生的瞬時電流最大B．在時，線圈中的磁通量變化率最小C．將線圈轉速增大2倍，線圈中感應電動勢的有效值增大倍D．線圈中電動勢的瞬時值【答案】D【詳解】A．在時，線圈中磁通量最大，磁通量的變化率最小，則產(chǎn)生的瞬時電流為零，故A錯誤；B．在時，線圈中的磁通量最小，則磁通量的變化率最大，故B錯誤；C．將線圈轉速增大2倍，則角速度增大2倍，根據(jù)，可知線圈中感應電動勢的有效值增大2倍，故C錯誤；D．時刻磁通量為零，磁通量的變化率最大，感應電動勢最大，則線圈中電動勢的瞬時值為故D正確。故選D。9．（2024·天津北辰·三模）如圖所示，有一矩形線圈的面積為S，匝數(shù)為N，電阻不計，繞軸在水平方向的磁感應強度為B的勻強磁場中以角速度勻速轉動，從圖示線圈平面與磁感線平行的位置開始計時。矩形線圈通過銅滑環(huán)接理想變壓器原線圈，副線圈接有固定電阻和滑動變阻器R，所有電表均為理想交流電表，下列判斷正確的是（）A．滑動變阻器的滑片向下滑動過程中，電壓表示數(shù)不變，的示數(shù)變小B．滑動變阻器的滑片向下滑動過程中，電流表示數(shù)變大，示數(shù)變小C．矩形線圈產(chǎn)生的感應電動勢的瞬時值表達式為D．線圈處于圖示位置時，電壓表和電流表的示數(shù)均達到最大值【答案】A【詳解】A．線圈電阻不計，變壓器原線圈兩端電壓等于感應電動勢的有效值，即滑動變阻器的滑片向下滑動過程中，電壓表示數(shù)不變，根據(jù)電壓匝數(shù)關系可知，副線圈兩端電壓不變，即示數(shù)不變，由于滑動變阻器接入電阻減小，則副線圈中電流增大，定值電阻承擔電壓增大，則的示數(shù)變小，故A正確；B．結合上述可知，副線圈中電流增大，即電流表示數(shù)變大，根據(jù)電流匝數(shù)關系，原線圈的電流也增大，即示數(shù)變大，故B錯誤；C．從圖示線圈平面與磁感線平行的位置開始計時，矩形線圈產(chǎn)生的感應電動勢的瞬時值表達式為故C錯誤；D．線圈處于圖示位置時，線圈平面與中性面垂直，感應電動勢達到最大值，但是，電壓表與電流表顯示的是電壓與電流的有效值，即電壓表和電流表的示數(shù)均保持不變，故D錯誤。故選A。10．（2024·天津濱海新·三模）半徑為a、內(nèi)阻為r的單匝圓形導體環(huán)，在磁感應強度為B的磁場中繞著虛線軸勻速轉動，角速度為。在導體環(huán)外接一阻值為R的電阻，電阻兩端并聯(lián)一電壓表。若時刻導體環(huán)處于如圖位置，則下列說法中正確的是（）A．電路中電壓表示數(shù)為B．時，圓形導體環(huán)中電流方向改變C．穿過導體環(huán)的磁通量瞬時值表達式D．從到的時間內(nèi)流過電阻的電量【答案】BD【詳解】A.感應電動勢為電動勢的有效值為電路中電壓表示數(shù)為故A錯誤；B.時，圓形導體環(huán)轉過，故電流方向改變，故B正確；C.穿過導體環(huán)的磁通量瞬時值表達式故C錯誤；D.從到的時間內(nèi)流過電阻的電量故D正確。故選BD。11．（2024·天津·模擬預測）圖甲是小型交流發(fā)電機的示意圖，兩磁極N、S間的磁場可視為水平方向的勻強磁場，A為理想交流電流表，電阻。內(nèi)阻不計的單匝線圈繞垂直于磁場方向的水平軸沿逆時針方向勻速轉動，產(chǎn)生的交變電流隨時間變化的圖像如圖乙所示，以下判斷正確的是（）

A．該交變電流圖像是從圖示位置開始計時得到的B．線圈轉動一周，電阻R上產(chǎn)生的熱量為20JC．當線框轉過45°時，電流表的示數(shù)為AD．線圈中磁通量的變化規(guī)律為【答案】AB【詳解】A．圖示位置為峰值面，故該交變電流圖像是從圖示位置開始計時得到的，故A正確；B．交變電流的有效值為線圈轉動一周，電阻R上產(chǎn)生的熱量為故B正確；C．電流表的示數(shù)為交變電流的有效值，為，故C錯誤；D．交變電流隨時間變化的圖像表達式為則感應電動勢為且可得線圈中磁通量的變化規(guī)律為故D錯誤。故選AB。12．（2024·天津北辰·模擬預測）如圖所示，線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸轉動，穿過線圈的磁通量φ隨時間t按正弦規(guī)律變化的圖像如圖所示，線圈轉動周期為T，線圈產(chǎn)生的電動勢的最大值為Em。則（）A．在時，線圈中產(chǎn)生的瞬時電流最大B．在時，線圈中的磁通量變化率最小C．線圈中電動勢的瞬時值D．將線圈轉速增大2倍，線圈中感應電動勢也增大2倍【答案】D【詳解】A．在時，線圈中磁通量最大，磁通量的變化率最小，則產(chǎn)生的瞬時電流為零，故A錯誤；B．在時，線圈中的磁通量最小，則磁通量的變化率最大，故B錯誤；C．t=0時刻磁通量為零，感應電動勢最大，則線圈中電動勢的瞬時值為故C錯誤；D．根據(jù)可知，將線圈轉速增大2倍，角速度增大2倍，則線圈中感應電動勢的增大2倍，故D正確。故選D?！究枷蛉豪硐胱儔浩鞯膭討B(tài)電路分析】13．（2024·天津薊州·三模）如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為20∶1，b是原線圈的中心抽頭，電壓表和電流表均為理想電表，原線圈c、d兩端加上交變電壓，其瞬時值表達式為，則（）A．單刀雙擲開關與a連接時，電壓表的示數(shù)為11VB．單刀雙擲開關與a連接，時，電壓表的示數(shù)為C．單刀雙擲開關由a扳向b，電壓表和電流表的示數(shù)均變大D．單刀雙擲開關與a連接，在滑動變阻器觸頭P向上移動的過程中，電壓表和電流表的示數(shù)均變小【答案】AC【詳解】A．原線圈中的有效電壓值為220V，當單刀雙擲開關與a連接時，原副線圈的匝數(shù)比為20:1，所以根據(jù)所以副線圈中電壓表的示數(shù)為故A正確；B．無論在什么時間，電壓表的示數(shù)一直為交變電壓的有效值，故仍為11V，故B錯誤；C．當單刀雙擲開關由a扳向b時，原副線圈的匝數(shù)比減小，所以根據(jù)得增大，電壓表示數(shù)變大，根據(jù)所以電流表示數(shù)變大，故電壓表和電流表示數(shù)均變大，故C正確。D．開關與a連接，在滑片P觸頭向上移動的過程中，原副線圈的匝數(shù)比不發(fā)生變化，所以電壓表的示數(shù)不變化，接入電路中滑動變阻器的阻值變大，電流表示數(shù)變小，故D錯誤。故選AC。14．（2024·天津·模擬預測）國家電網(wǎng)公司推進智能電網(wǎng)推廣項目建設，擬新建智能變電站1400座。變電站起變換電壓作用的設備是變壓器。如圖所示，理想變壓器原線圈輸入的交流電，電壓表、電流表都為理想電表。則下列判斷正確的是（

）A．輸入電壓有效值為，電流頻率為B．S接到a處，當滑動變阻器的滑片向下滑動時，兩電流表的示數(shù)都增大C．S接到a處，當滑動變阻器的滑片向下滑動時，原線圈的輸入功率減小D．若滑動變阻器的滑片不動，由a處改接到b處，電壓表和電流表的示數(shù)都減小【答案】BD【詳解】A．理想變壓器原線圈輸入電壓，則輸入電壓有效值為輸入電壓的角頻率為則電流的頻率為故A錯誤；BC．S打到a處，滑動變阻器滑片向下滑動時，滑動變阻器接入電路的阻值減小，副線圈總電阻減小，由于原線圈輸入電壓不變，原副線圈匝數(shù)不變，所以副線圈輸出電壓不變，根據(jù)歐姆定律可知副線圈電流增大，則電流表A2示數(shù)增大，根據(jù)可知原線圈電流增大，則電流表A1示數(shù)增大；根據(jù)可知原線圈的輸入功率增大，故B正確，C錯誤；D．若滑動變阻器的滑片不動，S由a處打到b處，副線圈匝數(shù)減小，根據(jù)可知副線圈輸出電壓減小，即電壓表V2的示數(shù)減??；根據(jù)可知副線圈輸出功率減小，又可知原線圈電流減小，則電流表A1示數(shù)減小，故D正確。故選BD。15．（2024·天津·模擬預測）如圖所示，矩形線圈abcd與理想變壓器原線圈組成閉合電路，副線圈接一定值電阻。矩形線圈abcd在有界勻強磁場中繞垂直于磁場的bc邊勻速轉動，磁場只分布在bc邊的左側，磁場的磁感應強度大小為B，線圈的匝數(shù)為N，轉動的角速度為，ab邊的長度為，ad邊的長度為，線圈電阻不計。下列說法正確的是（

）A．原線圈兩端電壓的有效值為B．線圈平面轉動到與磁場垂直時磁通量的變化率為0C．若僅增大變壓器原線圈的匝數(shù)，則通過定值電阻的電流減小D．若僅增大定值電阻的阻值，則原線圈兩端的電壓增大【答案】BC【詳解】A．線圈轉動產(chǎn)生正弦式交變電流，由于磁場只分布在bc邊的左側，則波形只有完整波形的一半，感應電動勢的最大值為設電壓的有效值為，則有解得A錯誤；B．線圈平面轉動到與磁場垂直時，磁通量最大，但磁通量的變化率最小，等于零，B正確；C．根據(jù)變壓器的原理，僅增加原線圈的匝數(shù)，副線圈兩端的電壓減小，即定值電阻兩端的電壓減小，根據(jù)歐姆定律可知,通過定值電阻的電流減小，C正確；D．僅增加定值電阻的阻值，副線圈兩端的電壓并沒有改變，原線圈兩端的電壓也不會改變，D錯誤。故選BC。16．（2024·天津河北·二模）圖甲中理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比n1：n2＝5：1，電阻R＝20Ω，L1、L2為規(guī)格相同的兩只小燈泡，S1為單刀雙擲開關，原線圈接正弦交變電源，輸入電壓u隨時間t的變化關系如圖乙所示，現(xiàn)將S1接1、S2閉合，此時L2正常發(fā)光，下列說法正確的（）A．輸入電壓u的表達式是u＝20sin（50t）VB．只斷開S1后，L1、L2均正常發(fā)光C．若S1換接到2后，R消耗的電功率為0.8WD．只斷開S2后，原線圈的輸入功率增大【答案】C【詳解】A．由圖可知周期T=0.02s則所以輸入電壓u的表達式應為A錯誤；B．只斷開S1后，L1、L2斷路，均不能正常發(fā)光，B錯誤；C．理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比n1：n2＝5：1則副線圈的有效值為若S1換接到2后，只有電阻R接入電路，則R消耗的電功率為C正確；D．只斷開S2后，負載電阻變大，副線圈的功率減小，原線圈的輸入功率等于副線圈的功率，也減小，D錯誤。故選C。17．（2024·天津·二模）如圖所示，矩形線框在勻強磁場中繞垂直磁場的軸勻速轉動，線框通過滑環(huán)與一理想變壓器的原線圈相連，副線圈接有兩燈泡和。已知線框產(chǎn)生的電動勢最大值為，變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為，開關S斷開時正常發(fā)光，且電流表示數(shù)為，線框及所有導線電阻不計，下列說法正確的是（）A．圖示位置線框產(chǎn)生的感應電動勢瞬時值為0B．若開關S閉合，則電流表示數(shù)將增大C．若開關S閉合，則燈泡亮度不變D．燈泡的額定功率為2W【答案】BC【詳解】A．線圈平面與中性面垂直時，S∥B，，最大，最大，A錯誤；B．若開關S閉合，和并聯(lián)，副線圈總阻減小，輸出電壓不變，故輸出電流增加，則輸入電流也增加，即電流表示數(shù)增大，B正確；C．若開關S閉合，輸出電壓不變，故燈泡亮度不變，C正確；D．變壓器輸入電壓的有效值為當開關斷開時，正常發(fā)光，且電流表示數(shù)為，設原線圈電流為，電流為，根據(jù)變壓器電流關系式知代入得根據(jù)變壓器電壓關系式知代入得燈泡的額定功率為D錯誤；故選BC。18．（2024·天津寧河·二模）圖甲所示的裝置是斯特林發(fā)電機，其工作原理圖可以簡化為圖乙。已知矩形導線框的匝數(shù)為N，面積為S，處在磁感應強度大小為B的勻強磁場中，矩形導線框以角速度ω繞垂直磁場方向的軸勻速轉動，線框與理想變壓器原線圈相連。理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1∶4，圖示時刻線框平面與磁感線垂直并以此時刻為計時起點，R1為定值電阻，R為滑動變阻器，交流電壓表①、②均視為理想電表，不計線框的電阻。下列說法正確的是（）A．線框從圖示位置開始轉過時，電壓表V1的示數(shù)為B．滑動變阻器的滑片向c端滑動的過程中，R1的發(fā)熱功率增大C．滑動變阻器的滑片向d端滑動的過程中，電壓表V2的示數(shù)始終為2NBSωD．線框從圖示位置開始轉過的過程中，產(chǎn)生的平均電動勢為【答案】AD【詳解】A．線框從圖示位置開始轉過時，感應電動勢的瞬時值為電壓表V1的示數(shù)為有效值，所以故A正確；B．滑動變阻器的滑片向c端滑動的過程中R接入電路的阻值變大，通過R1的電流變小，所以R1的發(fā)熱功率變小，故B錯誤；C．副線圈電壓為所以電壓表V2的示數(shù)始終為，故C錯誤；D．線框從圖示位置開始轉過的過程中，產(chǎn)生的平均電動勢故D正確。故選AD。【考向四：遠距離輸電考點】19．（2024·天津薊州·模擬預測）如圖為輸電線為用戶輸電的情景，電路中升壓變壓器和降壓變壓器都認為是理想變壓器，中間輸電電路電阻為R，下列說法正確的有（）A．輸出電壓與輸入電壓相等B．輸出功率大于輸入功率C．若用戶接入的用電器增多，則R功率降低D．若用戶接入的用電器增多，則輸出電壓降低【答案】BD【詳解】A．輸出電壓等于輸入電壓與電阻R上損失的電壓之和，A錯誤；B．輸出功率等于輸入功率與電阻R上損失的功率之和，所以輸出功率大于輸入功率，B正確；CD．若用戶接入的用電器增多，則用戶端的等效電阻減小，用戶端電流增大，根據(jù)降壓變壓器電流與匝數(shù)成反比，可知，通過電阻R的電流增大，根據(jù)可知，R功率增大，C錯誤；輸入電壓不變，所以輸出電壓不變，根據(jù)可知，R上損失的電壓增大，輸入電壓減小，根據(jù)降壓變壓器電壓與匝數(shù)成正比，可得，輸出電壓降低，D正確。故選BD。20．（2024·天津濱海新·模擬預測）“西電東送”的國家重大工程。如圖為某水電站遠距離輸電的原理圖，發(fā)電廠的輸出功率為P，發(fā)電廠輸出的電壓為U。通過升壓變壓器升高電壓后向遠處輸電，輸送電壓為kU，輸電線的總電阻為R，在用戶端用降壓變壓器把電壓降為U。下列說法正確的是（）A．輸電線上的電流為B．輸電線上損失電壓為C．降壓變壓器的輸出功率為D．降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為【答案】D【詳解】A．升壓變壓器輸入功率與輸出功率相等，則有解得輸電線上的電流為故A錯誤；B．結合上述可知，輸電線上損失電壓為故B錯誤；C．降壓變壓器輸入功率與輸出功率相等，則降壓變壓器的輸出功率為結合上述解得故C錯誤；D．結合上述可知，降壓變壓器原線圈兩端電壓為根據(jù)電壓匝數(shù)關系有解得故D正確。故選D。21．（2024·天津武清·模擬預測）如圖所示是遠距離輸電線路圖，升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為、，電壓分別為、，降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為、，電壓分別為、，兩變壓器均視為理想變壓器，輸電線總電阻為R。假設發(fā)電廠輸出電壓不變，則下列說法正確的是（）A．若輸送功率保持不變，升壓變壓器副線圈的匝數(shù)增大時，輸電線上損失的功率減小，用戶獲得的電壓不變B．若，用戶獲得的電壓小于發(fā)電廠的輸出電壓C．用戶使用的用電器數(shù)量增多時，發(fā)電廠的輸出功率增大，用戶獲得的電壓減小D．用戶使用的用電器數(shù)量增多時，可以增大以保證用戶得到的電壓不變【答案】BC【詳解】A．升壓變壓器原線圈電流為根據(jù)變壓器原理可知若輸送功率保持不變，升壓變壓器副線圈的匝數(shù)增大時，輸電線上的電流減小，根據(jù)可知輸電線上損失的功率減小，降壓變壓器原線圈電壓為可知降壓變壓器原線圈電壓增大，根據(jù)變壓器原理可知用戶獲得的電壓增大，故A錯誤；B．輸電線R上有損耗的電壓，故根據(jù)變壓器原理，若，用戶獲得的電壓小于發(fā)電廠的輸出電壓，故B正確；C．用戶使用的用電器數(shù)量增多時，發(fā)電廠的輸出功率增大，升壓變壓器原線圈電流增大，根據(jù)變壓器原理可知，輸電線上的電流增大，輸電線上損失的電壓增大，降壓變壓器原線圈電壓減小，根據(jù)變壓比可知，用戶獲得的電壓減小，故C正確；D．根據(jù)變壓器原理用戶使用的用電器數(shù)量增多時，降壓變壓器原線圈電壓減小，可以減小以保證用戶得到的電壓不變，故D錯誤。故選BC。22．（2024·天津和平·二模）“西電東送”是國家重大工程。如圖為某水電站遠距離輸電的原理圖，發(fā)電廠輸出的電壓恒為U，通過升壓變壓器將電壓升高至kU向遠處輸電，在用戶端用降壓變壓器把電壓仍降為U供用戶使用，下列說法正確的是（）A．降壓變壓器原線圈匝數(shù)為副線圈匝數(shù)的k倍B．若用戶功率增大，則輸電線上損失的功率也增大C．若用戶功率增大，升壓變壓器的輸出電壓也增大D．若用戶功率增大，降壓變壓器的輸出電壓也增大【答案】B【詳解】A．升壓變壓器次級電壓為kU，由于導線上有電壓損失則降壓變壓器初級電壓小于kU，而次級電壓等于U，則降壓變壓器原線圈匝數(shù)與副線圈匝數(shù)比小于k，選項A錯誤；BCD．若用戶功率增大，升壓變壓器的輸入功率變大，而輸入電壓不變，則升壓變壓器的輸出電壓不變，輸出功率變大，輸出電流變大，輸電線上的電流變大，則輸電線上損失的功率也增大，輸電線上的電壓損失變大，降壓變壓器的初級電壓減小，則降壓變壓器的輸出電壓減小，選項B正確，CD錯誤。故選B。23．（2024·天津南開·一模）如圖所示，某小型水電站發(fā)電機的輸出功率，發(fā)電機輸出電壓經(jīng)變壓器升壓后向遠處輸電，輸電線總電阻，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，假設兩個變壓器均是理想變壓器，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．降壓變壓器匝數(shù)比D．升壓變壓器匝數(shù)比【答案】BC【詳解】A．根據(jù)題意，由公式可得，發(fā)電機輸出的電流故A錯誤；B．根據(jù)題意，由公式可得，輸電線上的電流故B正確；CD．升壓變壓器匝數(shù)比則升壓變壓器的輸出電壓為輸電線上損失的電壓為則降壓變壓器的輸入電壓為降壓變壓器匝數(shù)比為故C正確，D錯誤。故選BC。24．（2024·貴州·模擬預測）特高壓輸電具有輸電容量大、送電距離長、線路損耗少、占地面積少等優(yōu)點，是目前世界上最先進的輸電方式。我國已經(jīng)掌握世界上最先進的高壓輸電技術，并在西電東輸工程上效果顯著。某發(fā)電廠從發(fā)電一運輸一用戶的輸電全過程可簡化為如圖所示，在發(fā)電過程中，發(fā)電廠產(chǎn)生交流電通過升壓變壓器后，經(jīng)遠距離傳輸，再通過降壓變壓器供用戶使用，假定在輸電過程中，發(fā)電廠輸出功率保持不變，輸電線路電阻不變，變壓器為理想變壓器，用戶接入電路均為純電阻。下列說法正確的是（??）A．若只增大發(fā)電廠的輸出電壓，電流表的示數(shù)增大B．若只增大發(fā)電廠的輸出電壓，輸電線上損耗的功率增大C．接入電路的用戶越多，輸電線上損耗的功率越大D．接入電路的用戶增多，輸電線上電壓表與電流表示數(shù)變化量之比不變【答案】C【詳解】AB．如圖若只增大發(fā)電廠的輸出電壓，根據(jù)可得減小，根據(jù)可得輸電線上的電流減小，由，可知電流表的示數(shù)減小，根據(jù)可知輸電線上損耗的功率減小，故AB錯誤；CD．由于用戶電功率增多，降壓變壓器輸出的功率變大，故高壓輸電線上的電流變大，根據(jù)可知輸電線上損耗的功率變大，由于電壓表不是測量輸電線的損失電壓，所以輸電線上電壓表與電流表示數(shù)變化量之比會變化，故C正確，D錯誤。故選C。【考向五：傳感器的簡單應用】25．（2024·浙江·模擬預測）以下實驗中，說法正確的是（）A．“測定玻璃折射率”的實驗中，入射角越大，則反射光強，折射光弱，越容易觀察B．在“利用傳感器制作簡單的自動控制裝置”實驗中，干簧管在電路中起傳感器和控制開關的作用C．在“用雙縫干涉測光波長實驗”中，增大透鏡與單縫的間距可觀察到條紋間距增大D．在“油膜法估測分子大小”的實驗中，如果有油酸未完全散開會使測量結果偏小【答案】B【詳解】A．“測定玻璃折射率”的實驗中，入射角越大，則反射光強，折射光弱，越不容易觀察，故A錯誤；B．在“利用傳感器制作簡單的自動控制裝置”實驗中，干簧管在電路中起傳感器和控制開關的作用，故B正確；C．在“用雙縫干涉測光波長實驗”中，由可知，增大透鏡與單縫的間距對條紋間距無影響，故C錯誤；D．在“油膜法估測分子大小”的實驗中，如果有油酸未完全散開，則S測量值偏小，根據(jù)可知，會使測量結果偏大，故D錯誤。故選B。26．（2024·山東泰安·模擬預測）傳感器的種類多種多樣，其性能也各不相同，空調(diào)機在室內(nèi)溫度達到設定的溫度后，會自動停止工作，空調(diào)機內(nèi)使用了下列哪種傳感器（）A．生物傳感器 B．壓電傳感器 C．溫度傳感器 D．光電傳感器【答案】C【詳解】空調(diào)機根據(jù)溫度調(diào)節(jié)工作狀態(tài)，所以內(nèi)部使用了溫度傳感器。故選C。27．（2024·浙江寧波·一模）如圖所示，線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的邊以角速度勻速轉動，穩(wěn)定后，電路中三個相同的燈泡均發(fā)光，且亮度相同，則（）A．若增大線圈角速度，則比亮B．若增大電容器兩極板間距，則變亮C．若抽掉電感線圈內(nèi)部的鐵芯，則變暗D．若增大照射在光敏電阻上的光強，則變暗【答案】A【詳解】A．若增大線圈轉動角速度，根據(jù)知交流電的頻率增大，電容器容抗減小，電感器感抗增大，使得通過燈泡的電流將比的大，所以燈泡將比更亮，故A正確；B．若增大電容器C兩極板間的距離，根據(jù)知，電容器的電容減小，容抗增大，使得通過燈泡的電流減小，所以燈泡L1變暗，故B錯誤；C．若抽掉電感線圈內(nèi)部的鐵芯