1、热点10交变电流及理想变压器热考题型变压器是交变电流的核心内容,也是高考命题的重点板块,题目的设置往往综合考查交变电流“四值”的应用、交变电路的动态分析、远距离输电等问题,经常以选择题形式出现。题型一交流电的“四值”问题1.(多选)一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动,穿过线圈的磁通量随时间变化的图像如图所示。则下列说法中正确的是()A.t=0时刻,线圈平面与中性面垂直B.t=0.01 s时刻,的变化率最大C.t=0.02 s时刻,感应电动势达到最大D.从t=0.01 s时刻至t=0.04 s时刻线圈转过的角度是32答案BD由图像可知t=0、0.02 s、0.04 s时刻线圈平面
2、在中性面位置,最大,t=0,故E=0;t=0.01 s、0.03 s、0.05 s时刻线圈平面与磁感线平行,最小,t最大,故E最大。从图像可知,从t=0.01 s时刻至t=0.04 s 时刻线圈旋转34周,转过的角度为32。题型二含变压器电路的动态分析2.(多选)如图所示,理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表,副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节,在副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R,P为滑动变阻器的滑动触头。在原线圈上加一电压为U的正弦交流电,则()A.保持Q的位置不动,将P向上滑动时,电流表读数变大B.保持Q的位置不动,将P向上滑动时,电流表读数变小C.保持P的位置不动,将Q向上
3、滑动时,电流表读数变大D.保持P的位置不动,将Q向上滑动时,电流表读数变小答案BC保持Q位置不动,则副线圈两端电压U2不变,P向上滑动,则R增大,副线圈电流I2减小,由P1=UI1=U2I2,可知I1减小,电流表读数减小,A错误,B正确。保持P位置不动,则R不变,Q向上滑动,n2变大,根据Un1=U2n2得,U2=n2n1U,则U2增大,由I2=U2R+R0,知I2增大,由UI1=U2I2,U不变,知I1增大,电流表读数变大,所以C正确,D错误。故选B、C。题型三远距离输电问题3.(多选)某同学在实验室中研究远距离输电。由于输电线太长,他将每 100 米导线卷成一卷,共卷成 8 卷来代替输电线
4、路(忽略输电线路的自感作用)。第一次直接将输电线与学生电源及用电器相连,测得输电线上损失的功率为P1。第二次采用如图所示的电路输电,其中理想变压器 T1与电源相连,其原、副线圈的匝数比为n1n2,理想变压器T2与用电器相连,测得输电线上损失的功率为P2。下列说法正确的是()A.前后两次实验都可用于研究远距离直流输电B.实验可以证明,减小输电电流能减小远距离输电的能量损失C.若输送功率一定,则P2P1=n12n22D.若输送功率一定,则P2P1=n1n2答案BC变压器只能改变交变电压,A项错误;根据P=I2r可知,减小输电电流能减小远距离输电的能量损失,B项正确;若输送功率一定,第一次实验输电线
5、上的电流为I=PU1,输电线上损耗的功率为P1=I2r=PU12r,第二次实验,升压变压器副线圈两端的电压U2=n2n1U1,输电线上的电流为I=PU2,输电线上损耗的功率为P2=PU22r,解得P2P1=n12n22,C项正确,D项错误。跟踪集训1.(多选)某兴趣小组设计了一种发电装置,如图所示。在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角均为49,磁场均沿半径方向。匝数为N的矩形线圈abcd的边长ab=cd=L、bc=ad=2L,线圈以角速度绕中心轴匀速转动,bc边和ad边同时进入磁场。在磁场中,两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直。线圈的总电阻为r,外接电
6、阻为R。则()A.线圈切割磁感线时,感应电动势的大小Em=2BL2B.线圈切割磁感线时,bc边所受安培力的大小F=4NB2L3R+rC.线圈旋转一圈时,流过电阻R的净电荷量为零D.外力做功的平均功率为16N2B2L4219(r+R)答案CDbc、ad 边的运动速度v=L2,感应电动势Em=4NBLv,解得Em=2NBL2,A项错误;由欧姆定律得Im=EmR+r,安培力F=2NBImL,解得F=4N2B2L3R+r,B项错误;线圈旋转一圈时,磁通量的变化量为零,故平均感应电动势为零,故流过电阻R的净电荷量为零,C项正确;在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角均为49,发电装置的总功率P=
7、49Em2R+r=16N2B2L429(R+r),外力做功的平均功率与发电装置的总功率相等,D项正确。2.理想变压器原线圈的匝数为1 100匝,副线圈的匝数为25匝,原线圈输入电压的变化规律如图甲所示,副线圈所接电路如图乙所示,P为滑动变阻器的滑片。则()A.副线圈输出电压的频率为100 HzB.副线圈输出电压的有效值为7 VC.P向左移动时,变压器原、副线圈的电流都减小D.P向左移动时,变压器的输入功率增加答案C变压器不改变电压的频率,则f=1T=10.02 Hz=50 Hz,选项A错误;原线圈输入电压的有效值为U1=3112 V220 V,则副线圈输出电压的有效值为U2=n2n1U1=25
8、1 100220 V=5 V,选项B错误;P向左移动时,滑动变阻器接入电路的电阻增大,副线圈电阻增大,故副线圈中电流减小,由I1I2=n2n1可知变压器原线圈中的电流减小,根据P=IU可知,变压器输入功率减小,选项C正确,D错误。故选C。3.(多选)如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为41,电压表、电流表为理想电表。L1、L2、L3、L4为四只规格均为“220 V,60 W”的灯泡。如果副线圈电压按图乙所示规律变化,则下列说法正确的是()甲乙A.电压表的示数为660 VB.电流表的示数为0.82 AC.a、b两端的电压是1 045 VD.a、b两端的电压是1 100 V答案BC根据题乙所示的副线圈电压图像,可知副线圈两端电压有效值为U2=220 V。由变压器变压规律可知,原线圈两端电压U1=4U2=4220 V=880 V,选项A错误;副线圈所接的每个灯泡中的电流均为I=PU2 =60220 A=311 A,电流表的示数为I2=3I=3311 A=0.82 A,选项B正确;由U1I1= U2I2,解得原线圈中电流I1=I24=944 A,灯泡电阻R=U22P =220260 =2 4203 ,原线圈串联的灯泡两端电压为U灯= I1R=9442 4203 V=165 V,a、b两端的电压是U灯+ U1=165 V+880 V=1 045 V,选项C正确,D错误。