押题精选13 交变电流-2021年高考物理108所名校押题精选（解析版）

押题精选 13 交变电流 1．汽车的“点火线圈”实际上是一个变压器低压直流通过一个开关输入初级线圈，在开关断开或闭合的瞬间， 将会在次级线圈中产生脉冲高电压形成电火花图 1 和图 2 分别是初级线圈、次级线圈电压随时间变化的图 像，则（ ） A．t1 时刻开关刚断开 B．次级线圈的匝数比初级线圈要多 C．t2 至 t3 间穿过次级线圈的磁通量为零 D．开关断开与闭合瞬间次级线圈产生的感应电动势方向相同 【答案】B 【详解】A．根据图像可知 t1 时刻开关刚闭合。故 A 错误； B．依题意需要用低电压产生高电压电火花，则需要次级线圈的匝数比初级线圈要多，故 B 正确； C．t2 至 t3 间穿过次级线圈的磁通量不为零，磁通量的变化量为零，故 C 错误； D．根据图像可知断开瞬间电压相反，感应电动势方向相反，故 D 错误。 故选 B。 2．合理利用自然界中的能源是一个重要的课题。在我国某海域，人们设计了一个浮桶式波浪发电灯塔。如 图甲所示，该浮桶由内、外两密封圆筒构成，浮桶内磁体由支柱固定在暗礁上，内置 N=100 的线圈。线圈 与阻值 R=14 Ω 的灯泡相连，随波浪相对磁体沿竖直方向上下运动且始终处于磁场中；，其运动速度 2 2 sinv t （m/s）。辐向磁场中线圈所在处的磁感应强度大小 B=0.2T。线圈周长 L=1.5m，总电阻 r=1 Ω ， 圆形线所在处截面如图乙所示。下列说法正确的是（ ） A．线圈中感应电动势为 60 2V B．灯泡中流过电流的最大值为 4A C．灯泡的电功率为 240W D．1 分钟内小灯泡消耗的电能为 13440J 【答案】D 【详解】A．线圈在磁场中切割磁感线，产生电动势最大值为 Emax=NBLvmax 代入数据可得 max 60 2VE  线圈中感应电动势为  max sin 60 2 sin Ve E t t   故 A 错误； B．根据闭合电路欧姆定律可得最大电流为 max max 60 2 4 2A14 1 EI R r     故 B 错误； C．电流的有效值为 4 2 4A 2 I   灯泡的电功率为 2 24 14 224WP I R    故 C 错误； D．1 分钟内小灯泡消耗的电能为 224 60J=13440JW Pt   故 D 正确。 故选 D。 3．今年 2、3 月份，美国许多地方遭到了暴风雪的袭击，暴风雪造成了德州全州大停电。居安思危，某同 学利用所学知识自制发电机，交流发电机的模型示意图如图所示。磁铁产生的磁场磁感应强度 B=0.5T，自 制线圈匝数 N=500 匝，面积 S=0.04m2，不计线圈内阻，额定电压为 220V、20W 的灯泡正常发光了 1 分钟， 下列说法正确的是（ ） A．图示位置感应电流为零 B．线圈的转速 n= 5  r/s C．电压表的示数为 220 2 V D．1 分钟内该同学消耗的能量至少为 1200J 【答案】D 【详解】A．图示位置，线圈和磁感线平行，则穿过线圈的磁通量为零，感应电动势最大，A 错误； C．不计线圈内阻，小灯泡正常发光，电压表测量的是有效值，即为小灯泡两端的电压 220V，C 错误； B． 电源电动势的最大值 2 220 2VmE NBS NBS n    解得 11 2 r/sn  B 错误； D．根据 20 60J 1200JW Pt    D 正确。 故选 D。 4．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 【详解】AB．线圈在匀强磁场中转动产生交流电，设转速为 n，则发电机的最大电动势为 2mE NBS NBS n    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， 1m mU E ，根据变压器两端的匝数比等于电压 比，有 11 2 2 1 100 m m Un n U   钢针和金属板间瞬时电压超过 5000V 时可以产生电火花，现令 2 5000VmU  ，联立各方程解得 1 50VmU  ， 10 r/s 3.18r/sn   故线圈转速等于 4r/s 时，副线圈的电压最大值超过了 5000V，能产生电火花，故 A 错误，B 正确； CD．电压表的示数为原线圈两端的电压有效值，刚点火时 1 V 25 2V 2 mUU   5V 和 25V 均小于 25 2V ，则不能达到点火电压，故 CD 错误； 故选 B。 5．图甲所示是燃气灶点火装置的电路图，转换器将直流电压转换为交流电压，并加在一理想变压器的原线 圈上，当变压器副线圈两端电压的瞬时值大于5000V 时，钢针和金属板间就会引发电火花，从而点燃气体。 闭合开关，已知电压表的示数为5V ，图乙所示是闭合开关后原线圈中的磁感应强度 B 随时间t 变化的图像， 电压表可视为理想交流电表，下列说法正确的是（ ） A．原线圈中磁感应强度的瞬时值表达式为 max2 2πsin2 BB tT  B． 0 2 T 时间内，在 4 T 时刻最容易成功打火 C．原、副线圈匝数比为1:800 时点火装置可正常工作 D．经过变压器后，该交流电压的频率可能发生变化 【答案】C 【分析】本题以燃气灶中的点火装置为问题情境，考查考生的建立模型能力和分析综合能力。本题考查的 学科素养是科学态度与责任，即通过题述情境了解燃气灶的点火原理，从物理学视角认识事物的本质属性、 内在规律，还有科学思维中的科学推理、模型建构等。 【详解】A．由题图乙可知原线圈中磁感应强度的瞬时值表达式为 max 2πsinB B tT  选项 A 错误； B． 4 Tt  时刻穿过线圈的磁通量最大，由法拉第电磁感应定律可知，此时副线圈产生的感应电动势为零， 因此不会成功打火，选项 B 错误； C．若原、副线圈的匝数比为1:800 ，副线圈两端电压的有效值为 4000 V ，其最大值为 4000 2 V 5600 V 5000 V  故点火装置可以正常工作，选项 C 正确； D．变压器不会改变交流电压的频率，选项 D 错误。 故选 C。 6．小芳设计了一个电吹风，其电路图如图所示，变压器原、副线圈的匝数分别为 N1、N2，小风扇的额定电 压为 60V。a、b、c、d 为四个固定触点，转动扇形金属触片 P 的位置可同时接触两个触点，使电吹风可处 于关机、吹热风和吹冷风三种工作状态。在电吹风吹热风时（ ） A．触片 P 同时接触 a、b，N1：N2=11∶3 B．触片 P 同时接触 a、b，N1：N2=3∶11 C．触片 P 同时接触 b、c，N1：N2=11∶3 D．触片 P 同时接触 b、c，N1：N2=3∶11 【答案】A 【详解】由题意可知，电吹风吹热时，电热丝需连入电路中，触片 P 同时接触 a，b，由变压器电压和匝数 关系可得 1 1 2 2 220 11 60 3 N U N U    A 正确，BCD 错误，故选 A。 7．供电部门会将超高电压降为 50Hz、10kV 的交流电，通过地下电缆输送到各居民小区，小区变压器将电 压降为 220 V 再输送到各户。如图所示是供电电路的模拟图，R1 为地下电缆的电阻，R2 为小区变压器输出 线路电阻.下列说法正确的是（ ） A．该小区家家户户所用的交流电，电流的方向每秒钟改变 50 次 B．小区变压器的原、副线圈匝数比等于 500: 11 C．生活用电在高峰值时，小区变压器的输出电压要降低 D．当进入生活用电高峰期，整个供电电路的供电效率会有小幅上升 【答案】C 【详解】A．因转子每秒转动 50 次，每个周期电流的方向改变 2 次，因此电流方向每秒改变 100 次，A 错 误； B．因输电线有电压降，所以匝数比不能用两个电压正比例关系求解，B 错误； C．用电高峰时，用户增加，输电线上电流增加，原线圈线路上的电压降增加，所以副线圈两端的电压降低， C 正确； D．用量高峰时，用电器增多，相当于用电器的总电阻 r 减小，而输电线的总电阻 R 不变，根据 2 2 1 ( ) 1 I r RI R r r     可知供电效率会下降，D 错误。 故选 C。 8．宁夏作为国家“西电东送”工程的重要省区，截至 2020 年底，累计外送电量突破 4200 亿千瓦·时，外送市 场遍及全国十几个省份。在输电时需要对输送功率、电压、电流等进行检测，如图所示为一特高压检测装 置的供电部分，可通过缠绕在上面的线圈向检测装置供电。使用时将此装置套在高压线上，将检测装置接 在线圈两端即可。下列说法正确的是（ ） A．该装置可给特高压直流输电线路的检测装置供电 B．若检测装置是电流表且示数增大，则线路上的损耗功率增大 C．若检测装置是电压表且示数减小，则线路中交流电的频率降低 D．增加该装置上的线圈匝数，检测的准确率会降低 【答案】B 【详解】A．该装置的原理是交变电流周围产生周期性变化的磁场来给检测装置供电，特高压直流输电线路 周围的磁场几乎不发生变化，所以该装置不能给特高压直流线路的检测装置供电，故 A 错误； B．根据 1 2 2 1 I n I n  可知当匝数比固定时，电流表示数增大，线路中电流的最大值增大，线路上的损耗功率也会增大，故 B 正 确； C．电网中交流电的频率是固定不变的，故 C 错误； D．该装置利用电磁感应原理工作，线圈匝数增多时，产生感应电流的最大值将增大，在线路中电流变化较 小时检测装置示数变化更大，更灵敏，故 D 错误。 故选 B。 9．如图所示， 1T 、 2T 是监测交流高压输电参数的互感器，一个用来测高压电流，一个用来测高压电压， 2T 接在两根输电线的正中间， 1T 接在其中一根输电线上。输电线电阻不可忽略，若输电线电阻率相同，发电 站端的理想升压变压器副线圈输出电压为 1U ，输出功率为 22800kW ，用户端理想降压变压器原线圈两端 电压为 2 220kVU  ， 1T 的原、副线圈匝数比为1:100 ， 2T 的原、副线圈匝数比为10000:1，a 的示数为1A ， 则下列说法正确的是（ ） A． 1 248kVU  B．b 的示数为 22.8V C．输电线总电阻为 40Ω D．输电效率约为 96% 【答案】D 【分析】本题结合互感器、高压输电考查考生的模型建构能力和分析综合能力。 【详解】A C． 1T 是电流互感器，由匝数比及 a 的示数可知输电线中的电流为100A ，根据 P UI 可知 1 228kVU  ，则输电线上的损失电压为 8kVU 损 ，输电线总电阻为80 ，A C 错误； B．电压互感器接在两输电线的正中间，则 2T 的原线圈两端的电压为 224kV ，则b 的示数为 22.4V ，B 错 误； D．该输电线的输电效率 2 1 100% 96%U U     ，D 正确。 故选 D。 10．如图所示为研究远距离输电的装置。理想变压器 T1、T2 的匝数比相等（n1：n2=n4：n3），变压器 T1 的 输入电压 1 50 2 sin100 (V)u e t  ，输电线的总电阻为 r，则（ ） A．闭合开关后，灯泡两端的电压为 50V B．闭合开关后，通过灯泡电流的频率为 100Hz C．闭合的开关数越多，所有灯泡获得的总功率越大 D．依次闭合开关 S1、S2、S3·····，灯泡 L1 越来越暗 【答案】D 【详解】A．闭合开关后，灯泡两端的电压为 4 4 4 2 4 4 3 2 1 1 3 3 3 1 3 ( ) ( )n n n n nU U U U U U U Un n n n n           A 错误； B．变压器不改变频率，交变电流的频率为 50Hz2f    B 错误； C．设升压变压器的输出电压为 2U ，输送电流为 2I ，所有灯泡获得的总功率为 2 2 22 2 2 2 2 2( )2 4 U UP U I I r r I r r       闭合的开关数越多，灯泡总电阻越小，所以灯泡总功率有可能先增大后减小，也有可能一直减小。C 错误； D．依次闭合开关 S1、S2、S3·····，灯泡总电阻逐渐减小，输送电流逐渐增大，所以灯泡两端的电压逐渐减 小，灯泡 L1 越来越暗。D 正确。 故选 D。 11．远距离输电示意图如图甲所示，发电机的输出电压变化规律如图乙。输电线总电阻为 r，升压变压器原、 副线圈匝数分别为 1n 、 2n 。降压变压器原、副线圈匝数分别为 3n 、 4n （变压器均为理想变压器）。降压变 压器的输出电压为 220V，则下列说法中正确的（ ） A．通过升压变压器的电流频率比通过降压变压器的电流频率大 B． 1 4 2 3 n n n n  C．乙图中电压的瞬时值表达式为 220 2 sin100 (V)u t D．升压变压器的输出功率等于降压变压器的输入功率 【答案】C 【详解】A．变压器只改变电压，不会改变交流电的频率，因此通过升压变压器的电流频率与通过降压变压 器的电流频率相同，A 错误； BD．由于发电厂的交流电压的有效值为 220V，用户得到的电压也是 220V，但电能输送的过程中，有能量 的损失，升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率，根据 P UI 可知 2 3U U 因此 3 1 4 2 n n n n  BD 错误； C．交流电的周期为 0.02s，因此角速度 2 100 rad/sT    因此乙图中电压的瞬时值表达式为 220 2 sin100 (V)u t C 正确。 故选 C。 12．图甲为一台小型发电机的示意图，单匝线圈绕 OO轴转动，若从某位置开始计时，产生的电动势随时 间的变化规律如图乙所示，已知发电机线圈内阻为 r ，外接灯泡的电阻为9r ，下列说法正确的是（ ） A．线圈是从垂直中性面位置开始计时的 B．电动势表达式为 6 2 sin50 (V)e t C．电流方向每秒改变 50 次 D．理想电压表示数为5.4V 【答案】D 【详解】A．电动势随时间的变化规律从零开始，说明线圈从中性面开始转动，磁通量最大，瞬时电动势为 零，故 A 错误； B．电动势的最大值为 6 2VmE  而 2 100 rad/sT    则电动势表达式为 sin 6 2 sin100 (V)me E t t   故 B 错误； C．线圈每转一圈，电流改变两次方向，则电流方向每秒改变了 100 次（ 2 100f  ），故 C 错误； D．理想电压表示数为路端电压的有效值，有 6 2 9 V 5.4V 2( ) 2(9 ) m V E RER rU R r R r r r       故 D 正确； 故选 D。 13．在探究变压器的两个线圈电压关系时，某同学自已绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上，组成了 一个新变压器，如图甲所示，线圈 a 作为原线圈连接到学生电源的交流输出端，电源输出的电压如图乙所 示，线圈b 接小灯泡。若他组成的新变压器可视为理想变压器，则（ ） A．电源输出电压的频率为100Hz B．适当增加原线圈 a 的匝数，小灯泡变暗 C．在小灯泡旁边并接一个电阻，电源的输出功率减小 D．将线圈 a 改接在学生电源的直流输出端，小灯泡也能发光 【答案】B 【详解】A．根据电源输出的电压的图像可读出正弦交流电的周期 0.02sT  ，则频率为 1 50Hzf T   故 A 错误； B．变压器的输入电压为 1 36 2 V 36V 2 U   不变，增大原线圈匝数 1n ，根据 1 2 1 2 U U n n  可知，副线圈的输 出电压 2U 变小，即小灯泡获得的电压变小，故灯泡的功率变小而变暗，故 B 正确； C．在小灯泡旁边并接一个电阻，则负载总电阻变小，而副线圈的输出电压 2U ，故变压器的输出功率 2 2 2 UP R  总 变大，则电源的输出功率变大，故 C 错误； D．将线圈 a 改接在学生电源的直流输出端，变压器上的磁通量不变，不能利用互感产生感应电动势，则副 线圈无电流，灯泡不能发光，故 D 错误； 故选 B。 14．如图所示，矩形线框 ABCD 以恒定的角速度 绕对角线 AC 转动。AC 的左侧存在着垂直纸面向外、磁 感应强度为 B 的匀强磁场，已知 AB 长为 1l ，BC 长为 2l ，线框电阻为 R。 0t  时刻线框平面与纸面重合， 下列说法正确的是（ ） A．矩形线框该时刻的电流值最大 B．矩形线框产生的感应电动势有效值为 1 2 2 2 Bl l  C．矩形线框转过半圈过程中产生的热量为 2 2 2 1 2 2 B l l R   D．矩形线框从图示位置转过180 过程中，通过线框任意横截面电荷量为 1 2Bl l R 【答案】D 【详解】A．矩形线框该时刻磁通量最大，感应电动势最小，则感应电流值最小，A 错误； B．矩形线框产生的感应电动势最大值 m 1 2 1 2E B l l 有效值为 m 1 2 2 42 EE Bl l   B 错误； C．矩形线框转过半圈过程中产生的热量为 2 2 22 1 2 8 B l lEQ R R     C 错误； D．矩形线框从图示位置转过180 过程中，通过线框任意横截面电荷量为 1 2Bl lEq tR R R     D 正确。 故选 D。 15．如图所示为发电机结构示意图，其中 N、S 是永久磁铁的两个磁极，其表面为对应圆心角为 120°的圆弧 面。M 是圆柱形铁芯，它与磁极柱面共轴，铁芯上绕有边长为 L 的单匝正方形线框，可绕与铁芯共同的固 定轴转动，磁极与铁芯间的磁场均匀辐向分布。已知正方形线框匀速转动时，其切割磁感线的边的线速度 大小为 v，切割时切割边所在位置的磁感应强度大小始终为 B，则下列说法正确的是（ ） A．线框中产生的最大感应电动势为 BLv B．线框中产生的感应电流的变化周期为 2 L v  C．线框中产生的有效感应电动势为 6 3 BLv D．线框中产生的有效感应电动势为 2 6 3 BLv 【答案】D 【详解】A．线框中产生的最大感应电动势为 2BLv，选项 A 错误； B．线框中产生的感应电流的变化周期等于线框转动的周期，即 LT v  ，选项 B 错误； CD．由交变电流有效值的计算公式有 22 2= 3 mEE T TR R   解得 6 2 6 3 3mE E BLv  选项 C 错误，D 正确。 故选 D。 16．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比 1 2: 3:1n n  ， 1L 、 2L 、 3L 为相同的灯泡， R 、 L 分别 为定值电阻、理想电感线圈，电容器的电容 10C F ，电压表为理想电表。当原线圈两端接如图乙所示的 正弦交流电时， 1L 、 2L 、 3L 均发光。下列说法正确的是（ ） A．三个灯泡亮度相同 B．电容器所带电荷量的最大值为 46 2 10 C5  C．若交流电的频率突然增大，则 2L 变暗、 3L 变亮 D．电压表的读数为12V 【答案】C 【详解】A．原线圈中通有正弦交流电，则副线圈中也为正弦交流电，由于 1L 与电阻相串联， 2L 与电感线 圈相串联， 3L 与电容相串联，灯泡 1L 、 2L 与 3L 的亮度取决于电阻、电感和电容的阻碍作用，本题未给相 关条件无法判断，故 A 错误； BD．由题意可知，原线圈两端电压的最大值为36 2V ，由于原、副线圈的匝数比 1 2: 3:1n n  ，所以副线 圈两端的电压最大值为12 2V ，有效值为12V ，因为是交流电，电容器与灯泡 3L 串联，电容器两端电压 的最大值肯定小于12 2V ，所以电容器所带电荷量的最大值小于 6 46 210 10 12 2 10 C5Q CU C       而电压表的读数也小于12V ，故 BD 错误； C．电感线圈感抗随交流电频率的增大而增大，电容器的容抗随交流电频率的增大而减小，交流电频率增大 后，线圈感抗变大则 2L 变暗，电容器容抗变小则 3L 变亮，故 C 正确。 故选 C。 17．在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在图示变压器铁芯的左右两个臂上，当通以交流电时，每个线 圈产生的磁通量都只有三分之一通过另一个线圈，其余的通过中间的臂。已知当线圈 1 输入电压 900 V 时， 在不接负载的情况下，线圈 2 的输出电压为 600 V。则当线圈 2 的输入电压为 600 V 时，在不接负载的情况 下，线圈 1 的输出电压为（ ） A．900 V B．600 V C．400 V D．100 V 【答案】D 【详解】每个线圈通交变电流后，其内部磁通量的三分之一通过另一个线圈，因此另一线圈的磁通量的变 化率只有通电线圈的三分之一，由变压器原理知，当从线圈 1 输入电压 U1=900 V 时，线圈 2 的输出电压为 600 V，根据 1 1 1 1 2 2 2 2 3 2 U E n U E n    解得 1 2 1 2 n n  当从线圈 2 输入电压 U2=600V 时，得 2 2 2 1 1 1 6U n U n   解得 1 100VU  故选 D。 18．人们在生产、生活中经常使用变压器，用它来改变交流电的电压，满足各种实际需要。如图所示，变 压器是理想变压器，原线圈的输入电压、匝数、输入电功率、电流和交流电的频率分别为 U1、n1、P1、I1 和 f1；副线圈的输出电压、匝数、输出电功率、电流和交流电的频率分别为 U2、n2、P2、I2 和 f2。已知 U1 ＞U2，下列说法中正确的是（ ） A．n1＜n2 B．f1＜f2 C．I1=I2 D．P1=P2 【答案】D 【详解】A．根据理想变压器的电压关系 1 1 2 2 n U n U  由于 U1＞U2 则有 n1＞n2，所以 A 错误； B．理想变压器原、副线圈的频率总是相同，所以 B 错误； C．根据理想变压器的电流关系 1 2 2 1 n I n I  由于 n1＞n2 则有 I1＜I2，所以 C 错误； D．理想变压器原、副线圈的电功率总是相等，所以 D 正确； 故选 D。 19．如图所示，理想自耦变压器线圈均匀绕在圆环型铁芯上，a、b 为线圈的始端和末端。P1 为线圈的滑动 触头，调节 P1 可以改变 b、c 间线圈的匝数。a、b 两端接电压稳定的交流电源；指示灯 L 与一小段线圈并 联；b、c 间接入滑动变阻器 R，调节 P2 可以改变 R 接入电路的阻值。开关 S 处于闭合状态，电压表为理想 交流电表，下列说法正确的是（ ） A．仅向下滑动 P2，a、b 端输入功率变小 B．仅顺时针滑动 P1，a、b 端输入功率变小 C．仅顺时针滑动 P1，电压表示数变大 D．若断开开关 S，指示灯 L 将熄灭 【答案】B 【详解】A．仅向下滑动 P2，可知 R 所接入的电阻变大，根据 2 2 2 UP R= 可得 R 的功率变大，L 的功率不变，则可知总功率变大，故 a、b 端输入功率变大，故 A 错误； BC．顺时针滑动 P1，线圈数 n2 减小，因为理想变压器可知 U2 也减小，根据 2 2 2 UP R= 可知 R 的功率减小，且小灯泡两端电压减小，故小灯泡两端的电功率也减小，故可知总功率减小，即 a、b 端输入功率变小；而电压表示数与匝数无关，故电压表示数不变，故 B 正确，C 错误； D．断开开关 S，R 中无电流，对 L 无影响，故 D 错误； 故选 B。 20．为家用燃气灶点火装置的电路原理图，转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交流电加在理想变压 器的原线圈上，设变压器原、副线圈的匣数分别为 1n 、 2n 。当两点火针间电压大于5000V 就会产生电火花 进而点燃燃气，闭合 S，下列说法正确的是（ ） A．电压表的示数为50 2V B．在正常点燃燃气的情况下，两点火针间电压的有效值一定大于5000V C．当 2 1 100n n  时，才能点燃燃气 D．当 2 1 200n n  时，点火针每个周期的放电时间为 0.01s 【答案】C 【详解】A．根据图(b)得到原线圈电压的最大值为 50V，加在变压器原线圈上正弦交流电压的有效值为 m 25 2V 2 UU   故电压表的示数为 25 2VU  故 A 错误； B．两点火针间的瞬时电压大于 5000V 即可产生电火花，所以有效值一定大于 5000 V 2500 2V 2  不一定大于 5000V，故 B 错误； C．原、副线圈的电压关系为 2 1 U n U n 副 原 由于原线圈最大电压为 50V，副线圈最大电压要大于 5000V，所以 2 1 100Un n U  副 原 故 C 正确； D．若原、副线圈匝数比为 1:200，副线圈输出电压最大值 10000VU  副 则一个周期内放电时间为 2 0.02s 0.013s3t    故 D 错误。 故选 C。 21．小明分别按图 1 和图 2 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 1 中 A 的电流较大 【答案】D 【详解】A．由于变压器只能改变交变电流，因此图 2 中不可能接直流电源，A 错误； BCD．T2 是降压变压器，根据 3 4 4 3 1n I n I   由于流过两个灯的电流相等，可知图 2 中流过 A 的电流较小，加在图 2 中 A 两端的电压较低，图 2 中 A 消 耗的功率较小，BC 错误，D 正确。 故选 D。 22．风是没有公害的能源之一，而且它取之不尽，用之不竭。对于缺水、缺燃料和交通不便的沿海岛屿、 草原牧区、山区和高原地带，因地制宜地利用风力发电，非常适合，大有可为。如图甲为风力发电的简易 模型，发电机与一理想变压器的原线圈相连，变压器原、副线圈匝数分别为 500 匝和 1000 匝，在风力的作 用下，风叶带动与其固定在一起的永磁体转动，转速与风速成正比，某一风速时，变压器原线圈两端电压 随时间变化的关系图像如图乙所示，则（ ） A．变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为 100sin100 Vu t B．电压表 V1 的示数是 100V C．断开开关 K，电压表 V2 的示数是 0 D．风速加倍时，变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为 200sin100 Vu t 【答案】D 【详解】A．通过图乙可知变压器原线圈两端电压的最大值为 100VmU  ，周期 0.04sT  ，永磁体转动的 角速度 2 50 rad/sT    所以电压的瞬时值表达式为 100sin 50 Vu t 选项 A 错误； B．电压表 V1 测量的是变压器原线圈两端电压的有效值 1 50 2V 2 mUU   选项 B 错误； C．电压表 V2 测量的是理想变压器副线圈的输出电压，与有无负载无关，根据理想变压器原理 1 1 2 2 U n U n  得电压表 V2 的示数 2 100 2VU  选项 C 错误； D．风速加倍时，角速度 加倍，根据 mE nBS 可知产生的感应电动势加倍，变压器原线圈两端电压加倍，因此风速加倍时，变压器原线圈两端电压的瞬 时值表达式为 200sin100 Vu t 选项 D 正确。 故选 D。 23．大电流发生器是电力、电气行业在调试中需要大电流场所的必需设备，一般采用调压器输出端接升流 器输入端、升流器输出端接试验回路的方法进行电流升流，原理如图所示。T1 为自耦调压器， P 为调压滑 动触头；T2 为升流器，与触头 1 连接时原，副线圈匝数的比值为 k ， R 为试验回路的等效电阻，忽略其他 电阻与感抗等因素的影响，调压器与升流器均视为理想变压器。当 ab 端接入电压为 m sin Vu U t 的交变电 流时，以下说法正确的是（ ） A．大电流发生器不仅可以提高试验回路的电流还可以提高试验回路中电流的频率 B．保持与触头 2 连接，仅把滑动触头 P 向下滑动， R 可以获得更大的电流 C．保持滑动触头 P 位置不变，仅将触头 2 转换至触头 1， R 可以获得更大的电流 D．将滑动触头 P 置于中间位置且与触头 1 连接，试验回路的电流为调压器输入端的 2k 倍 【答案】D 【详解】A．理想变压器原副线圈中的电流频率是相等的，所以大电流发生器不可以提高试验回路中电流的 频率，A 错误； B．保持与触头 2 连接，仅把滑动触头 P 向下滑动，试验回路获得的电压变小，电流变小，B 错误； C．保持滑动触头 P 位置不变，则升流器的输入端电压不变，根据变压器变压规律可知，当仅将触头 2 转换 至 1，升流器原、副线圈匝数比变大， cd 端的电压变小，电流变小，C 错误； D．保持滑动触头 P 置于中间位置，由调压器原副线圈的电流比等于匝数的反比可知经过了调压器，电流为 调压器输入端电流的 2 倍，而与触头 1 连接，经过升流器，电流又为升流器输入端电流的 k 倍，故试验回 路的电流为调压器输入端电流的 2k 倍，D 正确； 故选 D。 24．图为模拟远距离输电实验电路图，两理想变压器的匝数 n1＝n42R，忽略 灯丝电阻随温度的变化．当 A、B 端接入低压交流电源时( ) A．A1、A2 两表的示数相同 B．L1、L2 两灯泡的亮度相同 C．R1 消耗的功率大于 R3 消耗的功率 D．R2 两端的电压小于 R4 两端的电压 【答案】D 【详解】A．设 AB 间的输入电压为 U1，根据输送电功率 P=UI，可得电流表 A2 的示数为 2 1 A PI U  ，电流 表 A1 的示数为 1 2 A PI U  ，根据变压规律 1 1 2 2 U n U n  又因为 n1＜n2，故 U2 大于 U1，所以 A1 A2I I＜ ，所以 A 错 误； B．导线上损耗的功率 2P I R  ，又 R1、R2 的电流小，所以损耗的功率比 R3、R4 损耗的少，故 L1 的电功率 大于 L2 的电功率，所以亮度不同，故 B 错误； C．根据 2P I R 知，R1 消耗的功率小于 R3 消耗的功率，故 C 错误； D．根据 U=IR 可知 R2 两端的电压小于 R4 两端的电压，所以 D 正确． 故选 D。 考点：本题考查变压器、远距离输电 25．特高压输电技术已成为继高铁、核电之后中国在世界范围内的第三张高科技名片。如图为特高压远距 离输电示意图，变压器为理想变压器，特高压输电电压 U 保持不变，输电线路的等效电阻为 R0，用户电路 为纯电阻电路，总电阻为 R，当 R 变小时，不考虑其他因素的影响，则下列说法正确的是（ ） A．变压器原线圈中的电流变小 B．变压器输出端的电压变大 C．用户获得的功率一定变大 D．输电线损耗的功率与用户获得的功率的比值变大 【答案】D 【详解】A．将负载电阻等效在原线圈电路的变压器输入端，等效电阻为 21 2 =( )nR Rn效 对原线圈和电源构成的闭合电路，由欧姆定律有 1 0 + UI R R  效 因 R 变小，则 R效 变小，而 U 不变，则变压器原线圈中的电流 1I 变大，故 A 错误； B．根据原线圈电路可知，等效电阻的电压为 1 1 0U U I R  因电流 1I 变大，则 1U 变小，根据变压器两端的电压比等于匝数比，可知变压器输出端的电压 2U 变小，故 B 错误； C．因 R效 与 R0 的阻值关系未知，则 R效 减小时，其功率的变化不能确定，即用户获得的功率不一定变大， 故 C 错误； D．由等效电路可知 2 1 0 0 2 1 = =P I R R P I R R 损 用 效 效 则 R效 变小时，其比值变大，故 D 正确。 故选 D。 26．将电阻 R1 和 R2 按如图甲所示接在理想变压器上，变压器原线圈接在电压为 U 的交流电源上，R1 和 R2 的电功率之比为 2:1，若其它条件不变，只将 R1 和 R2 改成如图乙所示的接法，R1 和 R2 上的功率之比 1∶8， 则图乙中两组副线圈的匝数之比 n1∶n2 为( ) A．1∶2 B．1∶4 C．1∶8 D．1∶16 【答案】A 【详解】甲图中，R1 和 R2 上的电功率之比为 2∶1，R1 和 R2 串联，则电流相等，根据功率之比 2 1 1 2 2 2 2 1 P I R P I R   乙图中 R1 和 R2 上的功率之比为 1∶8，则乙图两副线圈的功率之比 2 1 1 1 2 22 2 1 8 U P R UP R    可得 U1∶U2＝1∶2 则图乙中两组副线圈的匝数之比等于电压之比为 1∶2，故 A 正确，BCD 错误。 【点睛】 理想变压器是理想化模型，一是不计线圈内阻；二是没有出现漏磁现象。同时副线圈的电压由原线圈电压 与原副线圈匝数决定，而原线圈的电流由副线圈决定。 27．如图，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为 1n 、 2n 。原线圈通过一理想电流表 A 接正弦交流电源， 一个二极管和阻值为 R 的负载电阻串联后接到副线圈的两端。假设该二级管的正向电阻为零，反向电阻为 无穷大。用交流电压表测得 a 、b 端和 c 、 d 端的电压分别为 abU 和 cdU ，则下列选项正确的是（ ） A． 1 2: :cdabU U n n B．增大负载电阻的阻值 R ，电流表的读数变小 C．减小负载电阻的阻值， cd 间的电压 cdU 不变 D．将二极管短路，电流表的读数加倍 【答案】BCD 【详解】A．若没有二极管，则 1 2: :cdabU U n n 。因二极管的单向导电性，导致副线圈的电压有效值低于 原来值，A 错误； B．副线圈两端的电压依赖于输入电压和匝数，所以副线圈两端的电压不变，电阻增大，则电流减小，副线 圈的功率减小，最后使得输入功率减小，而输入电压不变，最后使得电流减小，所以电流表的示数减小，B 正确； C．cd 间的电压与原线圈的输入电压以及原、副线圈的匝数比有关，与负载无关，所以 cd 间的电压不会随 着负载电阻变化，C 正确； D．假设副线圈两端交变电压的峰值为 Um，副线圈回路的电流峰值为 Im，则二极管短路前有：副线圈两端 电压的有效值 2 2 mUU  电阻 R 两端电压的有效值为 2 22 2 m cd U UT TR R       解得 2 m cd UU  电阻 R 两端电流的有效值为 2 2 22 m cd I TR I RT     解得 2 m cd II  ，则 4 m m cd cd cd U IP U I  二极管短路后有：cd 两端电压等于副线圈两端电压，即 2 m cd UU  ，流经定值电阻 R 的电流 2 m cd II  ，则 2 m m cd cd cd U IP U I    由于理想变压器原线圈上的功率与副线圈相等，而原线圈上电压的有效值不变，所以二极管短路后，电流 表的读数加倍。D 正确。 故选 BCD。