【模拟演练】 1.(2012·聊城模拟)如图所示的四种随时间变化的电流图象，其中属于交变电流的是( )
2.(2012·西城模拟)如图所示为一理想变压器在两种情况下工作的示意图. 其中灯泡L2、L3的功率均为P，且L1、L2、L3为相同的灯泡，原、副线圈匝数比为n1∶n2=4∶1，则图甲中L1的功率和图乙中L1的功率分别为( )
A.P，P B.16P，
C.
16P D.16P，4P 3.(2012·镇江模拟)如图所示，L1和L2是输电线，用电压互感器和电流互感器测输电功率.若已知甲的两线圈匝数比为 50∶1，乙的两线圈匝数比为1∶20，并且已知加在电压表两端的电压为220 V，通过电流表的电流为5 A，则以下说法正确的是( ) A.甲是电压互感器，乙是电流互感器 B.乙是电压互感器，甲是电流互感器 C.输电线的输送功率为1.21×107 W D.输电线的输送功率为1.1×106 W 4.(2012·佛山模拟)为探究理想变压器原副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L1、L2，电路中分别接了理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表A1、A2，导线电阻不计，如图所示，当开关S闭合后( ) A.A1示数变大，A1与A2示数的比值不变 B.A1示数变大，A1与A2示数的比值变大 C.V2示数变小，V1与V2示数的比值变大 D.V2示数变小，V1与V2示数的比值不变 5.(2012·德州模拟)夏天由于用电器的增多，每年都会出现“用电荒”，只好拉闸限电.若某发电站在供电过程中，用电高峰时输电的功率是正常供电的2倍，输电线电阻不变，下列说法正确的是( ) A.若输送电压不变，则用电高峰时输电电流为正常供电时的2倍 B.若输送电压不变，则用电高峰时输电线损失的功率为正常供电时的2倍 C.若用电高峰时的输送电压变为正常供电的2倍，则此时输电电流为正常供电时的4倍 D.若用电高峰时的输送电压变为正常供电的2倍，则此时输电线损失的功率为正常供电时的4倍 6.(2012·杭州模拟)如图所示,水平铜盘半径为r,置于磁感应强度为B,方向竖直向下的匀强磁场中,铜盘绕通过圆盘中心的竖直轴以角速度ω做匀速圆周运动,铜盘的边缘及中心处分别通过滑动变阻器R1与理想变压器的原线圈相连,该理想变压器原、副线圈的匝数比为n∶1,变压器的副线圈与电阻为R2的负载相连,则( ) A.变压器原线圈两端的电压为Br2ω/2 B.若R1不变时,通过负载R2的电流强度为0 C.若R1不变时,变压器的副线圈磁通量为0 D.若R1变化时,通过负载R2的电流强度为通过R1电流的
7.(2012·常州模拟)两只相同的电阻,分别通入正弦交流电和方形波的交流电.两种交变电流的最大值相等,波形如图所示,在正弦交流电的一个周期内,正弦交流电在电阻上产生的焦耳热Q1与方形波交流电在电阻上产生的焦耳热Q2之比为( ) A.3∶1 B.1∶2 C.2∶1 D.4∶3 8.(2012·无锡模拟)如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为k，输出端接有一交流电动机，其线圈的电阻为R.将原线圈接在正弦交流电源两端，变压器的输入功率为P0时，电动机恰好能带动质量为m的物体以速度v匀速上升，此时理想电流表A的示数为I.若不计电动机摩擦带来的能量损耗，重力加速度为g，则下列说法正确的是( ) A.电动机输出的机械功率为P0 B.变压器的输出功率为mgv C.副线圈两端电压的有效值为
D.整个装置的效率为
9.(2012·烟台模拟)如图甲所示，变压器原副线圈的匝数比为3∶1，L1、L2、L3、L4为四只规格为“9 V，6 W”的相同灯泡，各电表均为理想交流电表，若灯泡L2正常发光.则以下说法中错误的是( )
A.电流表的示数为2 A B.四只灯泡均能正常发光 C.电压表的示数为36 V D.输入端交变电压u的图象可能如图乙所示 10.(2011·深圳模拟)交流电源输出的电压U随时间t变化的图线如图所示，则下列说法正确的是( ) A.交变电流的频率为50 Hz B.交变电流的周期为2 s C.交变电压的最大值为
D.交变电压的有效值为
11.(2011·厦门模拟)处在匀强磁场中的矩形线圈abcd，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与ab垂直，在t=0时刻，线圈平面与纸面重合(如图所示)，线圈的cd边离开纸面向外运动，若规定方向为a→b→c→d→a的感应电流方向为正，则能反映线圈中感应电流I随时间t变化的图象是图中的( )
12.(2011·汕头模拟)如图所示，电阻为r的矩形线圈面积为S，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以角速度ω匀速转动.匀强磁场的磁感应强度为B,t=0时刻线圈平面与磁场垂直，各电表均为理想交流电表，则( ) A.滑片P下滑时，电压表的读数不变 B.图示位置线圈中的感应电动势最大 C.线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R的电荷量为
D.1 s内流过R的电流方向改变
次 13.(2011·盐城模拟)阻值为1Ω的电阻上通一交变电流，其i-t关系如图，则在0～1 s内电阻上产生的热量为( ) A.1 J B.1.5 J C.2 J D.2.8 J 14.(2012·苏州模拟)北京奥运场馆的建设体现了“绿色奥运”的理念.如图所示，作为北京奥运会主场馆之一的国家体育馆“鸟巢”拥有9.1万个座位，其扇型屋面和大面积的玻璃幕墙不仅给人以赏心悦目之感.还隐藏着一座年发电量约为98 550 千瓦时的太阳能光伏发电系统，供给体育馆内的照明灯等使用.假如该发电系统的输出功率为1×105 W.求： (1)按平均每天太阳照射6小时计，该发电系统一年(365天计)能输出多少电能？ (2)假若输出电压250 V，现准备向远处输电.所用输电线的总电阻为8 Ω，要求输电时在输电线上损失的电功率不超过输送电功率的5%.用户获得220 V电压，求应选用匝数比多大的升压变压器. 15.(2011·连云港模拟)交流发电机的原理如图甲所示，闭合的矩形线圈放在匀强磁场中，绕OO′轴匀速转动，在线圈中产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示，已知线圈的电阻为R＝2.0 Ω，求：
(1)通过线圈导线的任一个横截面的电流的最大值是多少？ (2)矩形线圈转动的周期是多少？ (3)线圈电阻上产生的电热功率是多少？ (4)保持线圈匀速运动，1 min内外界对线圈做的功是多少？ 【高考预测】 交变电流是高考的必考内容，主要呈现以下命题趋势： (1)借助图象考查交流电的产生和描述. (2)变压器原理与电路分析相结合. (3)将本专题知识与生产、生活联系在一起，如远距离输电问题. 命题预测如表： 考查知识及角度 高考预测  交变电流的描述 1、2  变压器原理及应用 3、4、6、8  远距离输电 5、7  1.如图甲所示，为一种可调压自耦变压器的结构示意图，线圈均匀绕在圆环形铁芯上，若AB间输入如图乙所示的交变电压，转动滑动触头P到如图甲中所示位置，在BC间接一个理想交流电压表(图甲中未画出)，则( )
A.AB间输入的交流电的电压瞬时值表达式为
B.该交流电的频率为100 Hz C.t=1×10-2 s时电压表的读数为零 D.BC间输出的电功率为零 2.如图甲所示，为一种调光台灯电路示意图，它通过双向可控硅电子器件实现了无级调节亮度.给该台灯接最大值为220 V的正弦交流电后加在灯管两端的电压如图乙所示，则此时交流电压表的示数为( )
A.220 V B.110 V C.
V D.
V 3.如图所示的交流电路中，理想变压器原线圈输入电压为U1，输入功率为P1，输出功率为P2，各交流电表均为理想电表.当滑动变阻器R的滑动触头向下移动时( ) A.灯L变亮 B.各个电表读数均变小 C.因为U1不变，所以P1不变 D.P1变大，且始终有P1=P2 4.在家用交流稳压器中，变压器的原、副线圈都带有滑动头P1、P2，如图所示.当变压器输入电压发生变化时，可以上下调节P1、P2的位置，使输出电压稳定在220 V上.现发现输出电压低于220 V，下列措施正确的是( ) A.P1不动，将P2向上移动 B.P2不变，将P1向上移动 C.将P1向下移动，同时P2向上移动 D.将P1向上移动，同时P2向下移动 5.水力发电具有防洪、防旱、减少污染多项功能，是功在当代、利在千秋的大事，现在水力发电已经成为我国的重要能源之一.某小河水流量为40 m3/s，现欲在此河段安装一台发电功率为1 000 千瓦的发电机发电. (1)设发电机输出电压为500 V，在输送途中允许的电阻为5 Ω，允许损耗总功率的5%，则所用升压变压器原、副线圈匝数比应是多少？ (2)若所用发电机总效率为50%，要使发电机能发挥它的最佳效能，则拦河坝至少要建多高？(g取10 m/s2) 6.如图所示的降压变压器的原线圈匝数与副线圈的匝数之比是3∶1，原线圈的输入电压为660 V，副线圈的电阻为0.2 Ω，这台变压器供给100盏“220 V，60 W”的电灯用电，求：
(1)空载时副线圈的路端电压和输出功率. (2)接通时副线圈的路端电压. (3)每盏灯的实际功率. 7.发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户，如果升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器. (1)若发电机的输出功率是100 kW，输出电压是250 V，升压变压器的原、副线圈的匝数比为1∶25，求升压变压器的输出电压和输电导线中的电流. (2)若输电导线中的电功率损失为输入功率的4%，求输电导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压. (3)计算降压变压器的输出功率. 8.一个理想变压器原线圈输入功率为P0=1 200 W，原副线圈匝数比为
其副线圈两端接一内阻为r=4 Ω的电动机，此电动机正以速度v=0.8 m/s匀速向上提升质量为m=100 kg 的重物，已知重力加速度g=10 m/s2，则变压器原线圈两端的电压为多大？ 答案解析 【模拟演练】 1.【解析】选C、D.交变电流是大小方向都随时间变化的电流，所以C、D正确，A、B仅是电流的大小发生变化而方向不变，故不属于交变电流. 2.【解析】选B.对甲图，由n1∶n2=4∶1知U1=4U2，由
对乙图：n1I1=n2I2+n3I3，2n2I2 =n1I1 ，
故B项正确. 3.【解析】选A、D.电压互感器并联在电路中，电流互感器串联在电路中，故甲是电压互感器，乙是电流互感器，A对，B错；由U1∶U2=n1∶n2得U1=220×50 V=1.1×104 V；由
得I1=1.0×102 A.故输送功率P=I1U1=1.1×106 W，D对. 4.【解析】选A.由于是理想变压器，开关闭合前后理想电压表的读数、比值均不变；由于并联负载个数增多，电阻减小，故A1、A2均增大，但比值不变，与变压器匝数成反比.故A正确. 5.【解析】选A.高压输电时P=UI，I是输送电路上的电流.用电高峰时，若输送电压不变，则I为正常时的2倍，A正确；高压线上的热耗功率ΔP=I2R线，则热耗功率变为正常时的4倍，B错误；用电高峰时，若输送电压也加倍，则I不变，与正常时相同，C错误；由ΔP=I2R线，则热耗功率也不变，D错误. 6.【解析】选B.水平铜盘做匀速圆周运动,半径切割磁感线产生恒定的感应电动势相当于电源.当R1不变时,变压器原线圈所加的是恒定电压,副线圈中的磁通量一定,磁通量的变化量为零,则副线圈电压为零,可知A、C错误,B正确;当R1变化时,原线圈所加的电压也发生变化,但由于原线圈所加的不是交流电压,其原、副线圈的电流关系不确定,故D错误. 7.【解析】选B.题图甲为正弦交流电,其有效值为
题图乙为方波交流电,由于电流的热效应与电流的方向无关,所以其有效值为I2=Im=1 A,因此
故B正确. 8.【解析】选D.变压器输出功率P出=P0，由于电动机内阻产生内热，电动机输出功率小于P0，故A、B均错.副线圈两端电压
C错.装置效率等于有用值与总值的比，所以
D正确. 9.【解析】选C.若L2正常发光，则L3、L4也正常发光，电流表示数
A=2 A，A正确.由
可知，原线圈电流
等于L1的额定电流，即L1正常发光，B正确，由P入=P出知：
知：U1=27 V，C错.输入端电压有效值U0=(9+27) V=36 V，故输入端交变电压u的图象可能是图象乙，D正确. 【方法技巧】分析理想变压器综合问题的必备法宝 (1)三个等式： ①功率：P入=P出 ②电压：
③电流：n1I1=n2I2+n3I3+… (2)四个决定： ①原线圈电压U1由提供原线圈电压的电源决定. ②副线圈电压U2由原线圈电压及匝数比决定，与副线圈所接负载无关. ③副线圈电流I2由副线圈电压和副线圈所接负载决定. ④原线圈电流I1由副线圈中的电流决定. 10.【解析】选A、C.由图象可知，交流电的周期为T=2×10-2 s，则频率
交变电压最大值为
有效值为220 V，故选项A、C正确. 11.【解析】选C.分析交变电流的图象问题应注意图线上某一时刻对应的线圈在磁场中的位置，将图线描述的变化过程对应到线圈所处的具体位置是分析本题的关键，线圈在图示位置时磁通量为零，但感应电流为最大值；再由楞次定律可判断线圈在转过90°的过程中，感应电流方向为正，故选项C正确. 12.【解析】选D.滑片P下滑时，外电阻增大，电压表的读数变大，选项A错误；图示位置穿过线圈的磁通量最大，感应电动势为零，选项B错误；线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R的电荷量为
选项C错误；一个周期内两次通过中性面，电流方向改变两次，交流电的频率为
1 s内流过R的电流方向改变
次，选项D正确. 13.【解析】选D.0～1 s内产生的热量为 Q=(12×1×0.4+22×1×0.6) J =2.8 J，故选D. 14.【解析】(1)P=1×105 W，t=365×6 h E=Pt=2.19×105 kW·h或E=7.884×1011 J (2)依题意作出如图输电示意图.
升压变压器原线圈的电流为
当输电线上损失的电功率为输送电功率的5%时，输电线中的电流为
所以
升压变压器的匝数比为：
答案:(1)2.19×105 kW·h或7.884×1011 J (2)1∶16 【方法技巧】远距离输电三种类型的分析方法 (1)第一类是由发电机→升压变压器→输电线→降压变压器→用电器的顺序分析. (2)第二类是由用电器到发电机的顺序逆向分析. (3)第三类中间突破，即由输电线上的功率损失求出输电线上的电流，也就是流过升压变压器副线圈和降压变压器原线圈的电流，再由理想变压器的工作原理去推断发电和用电的问题. 15.【解题指南】解答该题应把握以下三点： (1)电动势或电流的最大值表达式. (2)计算电热或功率用有效值. (3)外界做功等于电热. 【解析】(1)由i-t图可知通过线圈导线的任一个横截面的电流的最大值Im= 2.0 A. (2)矩形线圈转动的周期T=4.0×10-3s. (3)由有效值
线圈电阻上产生的电热功率为
(4)外界对线圈做的功转化成电能再转化成电热，1 min内外界对线圈做的功W＝Pt＝240 J. 答案:(1)2.0 A (2)4.0×10－3 s (3)4 W (4)240 J 【高考预测】 1.【解析】选A、D.由乙图可读出交流电的最大值为
周期T=2×10-2s，
则交流电的电压瞬时值表达式
A正确.由
知B错.因电压表测交流电电压时，读数为交流电的有效值，不能读出瞬时值，所以读数为220 V，则C错.由于BC间接理想电压表，RV无穷大，则
D正确. 2.【解析】选B.设电压的有效值为U，根据有效值的定义有
解得U=110 V，则B正确. 3.【解析】选D.当R的滑动触头向下移动时，负载电阻变小，总电阻变小，电流变大，R0两端电压变大.V的示数减小，L变暗.A的示数变大，故A、B错.总电流变大，功率变大，C错.理想变压器P1=P2，D正确. 4.【解析】选A、C.理想变压器的原副线圈电压之比等于匝数之比，输入电压不变，减少原线圈匝数和增加副线圈匝数都可以增大副线圈的输出电压，A、C正确. 5.【解析】(1)设送电电流为I，损耗的功率为P耗，导线电阻为R线，由P耗= I2R线得：
设送电电压为U送，由P=IU送得：
则升压变压器原、副线圈匝数比：
(2)发电时水的重力势能转化为电能，故： 50%mgh=Pt 其中：
所以
答案:(1)1∶20 (2)5 m 6.【解析】(1)将变压器视为理想变压器，设空载时副线圈的路端电压为U2 由
因为空载，副线圈的负载电阻R2→∞，副线圈中的电流为零，即I2=0，所以P=I2U2=0. (2)接通电路后，100盏灯并联的总电阻为
副线圈中的电流
副线圈的路端电压 U′2=I′2R外≈214.66 V. (3)每盏灯的实际功率为
答案:(1)220 V 0 (2)214.66 V (3)57.1 W 【误区警示】解决非理想变压器问题时易出现的错误 由于副线圈有电阻，所以解答本题容易产生的误区是不能将副线圈回路等效为有内阻的电源所构成的闭合回路，从而导致误解.需要注意的是该变压器不是理想变压器,在副线圈上有电能消耗而变成内能,此时变压器的输入功率大于输出功率,但变压器的变压比和变流比仍然成立. 7.【解析】(1)对升压变压器，由公式

(2)因为
所以
因为ΔU=U2-U3=I2R线 所以U3=U2-I2R线=6 000 V. (3)P4=P1-P耗=0.96P1=96 kW. 答案:(1)6 250 V 16 A (2)15.625 Ω 6 kV (3)96 kW 8.【解析】由能量守恒知，理想变压器原线圈输入功率等于输出功率，又等于电动机的输入功率.据题意知P0-mgv=I2r，式中I为变压器的输出电流，即电动机的输入电流. 得
变压器的输出电压为
设变压器原线圈两端的电压为U1， 据题意知
则
答案:240 V

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