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高中物理学习材料

专题11交流电 变压器

（2012 北京）15. 一个小型电热器若接在愉出电压为10V的直流电源上.消耗电功率为P;若把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为

P。如果电热器电阻不变，则此交流2电源输出电压的最大值为 （ ） A .5V B.52V C .10V D.102V

(10V)2PR15C 解析：小型电热器的电阻不会改变，根据功率表达式和交流电的有效值有P(Um/2)2U10V2R和可得m，答案C。

（2012 江苏）13．（15分）某兴趣小组设计一种发电装置，如图所示，在磁极与圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为

abcd边长ab=cd=l、bc=ad=2l，线圈以角速度绕中

心轴匀速转动，bc与ad边同时进入磁场，在磁场中，两条边的经过处的磁感应强度大小均为B，方向始终与两条边的运动方向垂直，线圈的总电阻为r，外接

电阻为R，求

（1）线圈切割磁感线时，感应电动势的大小Em （2）线圈切割磁感线时，bc边所受安培力的大小F （3）外接电阻上电流的有效值I 13. 【答案】

(1)bc、ad边的运动速度v4p，磁场均沿半径方向，匝数为N的矩形线圈9l ， 感应电动势Em4NBlv，解得Em2NBl2。 2Em4N2B2l3（2）电流Im, 安培力 F2NBIml，解得 F.

rRrR(3)一个周期内，通电时间t42T,R上消耗的电能WImRt，且WI2RT 94NBl2解得I。

3(rR)（2012新课标）17自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分。一升压式自耦调压变压器的电路如图所示，其副线圈匝数可调。己知变压器线圈总匝数为

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1900匝；原线圈为1100匝，接在有效值为220V的交流电源上。当变压器输出电压调至最大时，负载R上的功率为2.0 kW。设此时原线圈中电流有效值为I，负载两端电压的有效值为U2，且变压器是理想的，则U2和I1分别约为

A ．380V和5.3A

B．380V和9.1A

C．240V和5.3A D．240V和9.1A 17.【答案】B 【解析】由

n1900U1U2220V380V，由P1P2U1I1U2I2得得：U22U1n11100n1n2I1P22000A9.1A，所以B正确。 U1220（2012 大纲卷）19.一台电风扇的额定电压为交流220V。在其正常工作过程中，用交流电流表测得某一段时间内的工作电流I随时间t的变化如图所示。这段时间内电风扇的用电量为

-2

A.3.9×10度

-2

B.5.5×10度

-2

C.7.8×10度

-2

D.11.0×10度

19.B 【解题思路】根据电流的变化情况，分段计算求电功.

W1I1Ut10.322010600J3.96103JW2I2Ut20.422010600J5.28103JW3I3Ut30.222040600J1.056104J

42则总功WW1W2W31.9810J5.510J，选项B正确。

（2012 广东）19.某小型发电机产生的交变电动势为e=50sin100πt（V），对此电动势，下列表述正确的有

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A.最大值是502V B.频率是100Hz C．有效值是252V D.周期是0.02s 【考点】交流电的基本表述 【答案】CD

【解析】由交变电流表达式可知交流电的最大值为50V，有效值为252，频率为50Hz，周期为0.02s，正确选项为CD。

【方法点拨】交变电流“四值”---最大值、有效值、即时值和平均值的区别。以电动势为例：最大值用Em表示，有效值用E表示，即时值用e表示，平均值用E表示。它们的关系为：E=Em/2（正弦交流电），e=Emsinωt。平均值不常用，必要时要用法拉第电磁感应定律直接求：En。切记EtE1E2。特别要注意，有效值和平均值是不同的两个物理．．．．．．．．．．．．．．．2量，有效值是对能的平均结果，平均值是对时间的平均值。在一个周期内的前半个周期内感．

应电动势的平均值为最大值的2/π倍，而一个周期内的平均感应电动势为零。

（2012 福建）14.如图，理想变压器原线圈输入电压UUmsintu，副线圈电路中R0为

V1和V2是理想交流电压表，定值电阻，R是滑动变阻器。示数分别用U1和U2表示；A1和A2是理想交流电流表，示数分别用I1和I2表示。下列说法正确的是（ ） A．I1和I2表示电流的瞬间值 B．U1和U2表示电压的最大值

C．滑片P向下滑动过程中，U2不变、I1变大 D．滑片P向下滑动过程中，U2变小、I1变小

【考点】本题考查变压器规律的应用，考查变压器电路的动态分析。

【解析】电压表V1和V2分别测量的变压器原副线圈的输入、输出电压的有效值，电流表A1和A2分别测量的原、副线圈电路中电流的有效值，A、B项错误；滑动变阻器向下滑动时，接入电路的电阻变小，原副线圈输入、输出电压不变，由欧姆定律IU可知，副线圈电R路中的电流变小，原线圈的输入功率变小，由P=IU可知，原线圈电路中的电流变小，C项正确，D项错误。 【答案】C

【易错分析】本题易错误地认为滑动变阻器调节过程中原、副线圈的输入、输出电压会发生变化。

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（2012 江苏）7．某同学设计的家庭电路保护装置如图所示，铁芯左侧线圈L1由火线和零线并行绕成，当右侧线圈L2中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K，从而切断家庭电路，仅考虑L1在铁芯中产生的磁场，下列说法正确的有 A．家庭电路正常工作时，L2中磁通量为零

B．家庭电路中使用的电器增多时，L2中的磁通量不变 C．家庭电路发生短路时，开关K将被电磁铁吸起

D．地面上的人接触火线发生触电时，开关K将被电磁铁吸起。

7. 【解析】因原线圈是双线绕法，所以家庭电路正常工作时L1、L2磁通量为0，A、B正确；家庭电路短路时，

L1、L2磁通量仍为0，C错误；地面上的人接触火线发

生触电时，两根电线电流不等且变化，开关K被磁铁吸起，D正确。 【答案】ABD

（（2012 山东）18.图甲是某燃气炉点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n1、V为交流电压表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时，就会在钢针和金n2。○

属板间引发电火花进而点燃气体。以下判断正确的是

A．电压表的示数等于5V B．电压表的示数等于52V

C．实现点火的条件是

n21000 n1n21000n1

D．实现点火的条件是【考点】变压器 【答案】BC

【解析】交流电表读数为有效值故EEm25Un2，A选项错误，B选项正确；结合112U2n2鑫达捷

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原线圈电压最大值为5V，副线圈若要求最大值大于5000V，则选项错误.

n21000，C选项正确，Dn1(2012四川）16.如图所示，在铁芯P上绕着两个线圈a和b，则 A．线圈a输入正弦交变电流，线圈b可输出恒定电流 B．线圈a输入恒定电流，穿过线圈b的磁通量一定为零 C．线圈b输出的交变电流不对线圈a的磁场造成影响 D．线圈a的磁场变化时，线圈b中一定有电场

解析：由于变压器的互感作用，当线圈a输入正弦交变电流时，线圈b输出的也是正弦式交变电流，故A、C均错；在线圈a中输入恒定电流，穿过线圈b的磁通量保持恒定且不为零，从而B也错误。正确答案：D。

(2012 天津）4.通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率P，原线圈的电压U保持不变，输电线路的总电阻为R。当副线圈与原线圈的匝数之比为k时，线路损耗的电功率为P1，若将副线圈与原线圈的匝数之比提高到nk，线路损耗的电功率为P2，则P1和P2/P1分别为

A．PR/kU,1/n B(P/kU)2R, 1/n C. PR/kU, 1/n2 D (P/kU)2R,1/n2

4【考点】本题考查变压器规律及输电特点。

【解析】原线圈的电压保持不变，当副线圈与原线圈的匝数比为k时，副线圈的输出电压为k U,因此输送电流为IPP22IR()R，若将副线圈与原线圈，线路损耗的功率P1kUkU的匝数比提高为nk时，线圈损耗的功率P2(【答案】D

P2P1)R,则22，B项正确。 nkUPn1(2012重庆）15．如题15图所示，理想变压器的原线圈接入u110002sin100t(V)

的交变电压，副线圈通过电阻r=6Ω导线对“220V/880W”电器RL供电，该电器正常工作。

由此可知

A． 原、副线圈的匝数比为50 : 1 B． 交变电压的频率为100HZ C． 副线圈中电流的有效值为4A D． 变压器的输入功率为880W

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15.命题透析：考察变压器综合电路问题 答案：C

解析：RL正常工作电流IP4A，电阻r两端电压UrIr24V,副线圈两端电压Un1U1110002750；由输入电压表达n2U224461U222024244V,原副线圈匝数比

式可知交变电压的频率f50Hz；副线圈中电流可由用电器额定电流推知为224A，原线圈此时副线圈的总功率PIrP096880976W,原线圈输入功率与

其等值；正确选项为C。

（2012海南）4.如图，理想变压器原、副线圈匝数比为20：1，两个标有“12V，6W”的小灯泡并联在副线圈的两端，当两灯泡都正常工作时，原线圈电路中电压表和电流表（可视为理想的）的示数分别是（ ）

A.120V，0.10A B.240V，0.025A

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C.120V，0.05A D.240V，0.05A 【考点】变压器 【答案】D

【解析】根据电压关系

U1n1，U212V可知U1240V,根据功率关系U2n2P1P2,P1U1I1,P212W，联立可得I10.05A,正确选项为D。

【方法点拨】变压器问题应牢记

（1）熟记两个基本公式：① U1n1，即对同一变压器的任意两个线圈，都有电压和匝数

U2n2成正比。

②P入=P出，即无论有几个副线圈在工作，变压器的输入功率总等于所有输出功率之和。 （2）原副线圈中过每匝线圈通量的变化率相等．

（3）原副线圈中电流变化规律一样，电流的周期频率一样 （4）公式

U1n1In，11中，原线圈中U1、I1代入有效值时，副线圈对应的U2、I2也是U2n2I2n2有效值，当原线圈中U1、I1为最大值或瞬时值时，副线圈中的U2、I2也对应最大值或瞬时值．

（5）需要特别引起注意的是：

①只有当变压器只有一个副线圈工作时，才有：U1I1U2I2,I1n2 ．．．．．．．．．．

I2n1n2U1②变压器的输入功率由输出功率决定，往往用到：PUI，即在输入电压确定．．．．．．．．．．．111/Rn12以后，输入功率和原线圈电压与副线圈匝数的平方成正比，与原线圈匝数的平方成反比，与

副线圈电路的电阻值成反比。式中的R表示负载电阻的阻值，而不是“负载”。“负载”表．．．．．．．．．示副线圈所接的用电器的实际功率。实际上，R越大，负载越小；R越小，负载越大。这一．．．．．．．．．．．．．．．．．点在审题时要特别注意。

（6）当副线圈中有二个以上线圈同时工作时，U1∶U2∶U3=n1∶n2∶n3，但电流不可

I1n2=，I2n1此情况必须用原副线圈功率相等来求电流． （7）变压器可以使输出电压升高或降低，但不可能使输出功率变大．假若是理想变压器．输出功率也不可能减少．

（8）通常说的增大输出端负载，可理解为负载电阻减小；同理加大负载电阻可理解为减小负载．

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