高三物理一轮复习 专题13 交流电(含高考真题)

专题13 交变电流1．（2012福建卷）如图，理想变压器原线圈输入电压u=sin mt Uω，副线圈电路中0R 为定值电阻，R 是滑动变阻器.和是理想交流电压表，示数分别用1U 和2U表示；和是理想交流电流表，示数分别用1I和2I表示.下列说法正确的是A ．1I和2I表示电流的瞬间值 B ．1U 和2U表示电压的最大值C ．滑片P 向下滑动过程中，2U 不变、1I变大 D ．滑片P 向下滑动过程中，2U变小、1I变小答案：C解析：交流电压表和交流电流表测量的是有效值，选项A 、B 错误.滑片P 向下滑动时，接入电路中的电阻减小，副线圈负载电阻减小，因为原、副线圈的匝数比不变，所以U 1U 2不变，因I 2=U 2/R+R0，所以I 2U 1I 1=U 2I 2，所以I 1变大，故选项C 正确.2．（2012天津卷）.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比提高到ｎｋ，线路损耗的电功率为Ｐ２，则Ｐ１和12P P 分别为（ ）A ．n kU PR 1,B ．n R kU P 1,2⎪⎭⎫ ⎝⎛C ．21,n kU PRD ．221,nR kU P ⎪⎭⎫ ⎝⎛ 答案D.解析：根据理想变压器的变压比有 U U k 1=，UUnk 2= 线路的输送功率不变有 2211I U I U P == 根据焦耳定律有 R kUP R U P R I P 221211)()(===，R I P 222=，222212122121nU U I I P P ===.3．（2012广东卷）.某小型发电机产生的交变电动势为e=50sin 100πt （V ），对此电动势，下列表述正确的有A.最大值是V B.频率是100Hz C．有效值是V D.周期是0.02s 答案：CD解析：最大值E m =50 V ，有效值为 E=Em/2=252V ，频率为50Hz ，周期为T=1/f=0.02 s,所以CD 正确.4．（2012北京高考卷）．一个小型电热器若接在输出电压为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2P ．如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为A ．5VB ．VC ．10VD ．V 答案：C解析：设该电热器的电阻为R ，题中正弦交流电源输出电压的有效值为U ，则P/2=U 2/R ；加直流电时，P=（10V ）2/R ；又由最大值U mU ，可解出U m =10 V.故选项C 正确.5．（2012山东卷）.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1n 、2n .○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 BC ．实现点火的条件是211000n n >D ．实现点火的条件是211000n n <答案：BC解析：电压表示数为电压有效值，由图乙可得，选项A 错误、B 正确；副线圈电压峰值为5 000 V 时，n2/n 1=U m2/U m1=1 000压峰值大于5 000 Vn 2/n 1>1 000C 正确、D 错误.6．（2012四川卷）．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 答案：D解析：a 、b 线圈相当于变压器的原、副线圈，根据电磁感应定律可知，当线圈a 输入正弦交变电流时，线圈b 将输出正弦交变电流，故A 选项错误；当线圈a 输入恒定电流，将产生不变的磁场，则穿过线圈b 的磁通量不为零，只是磁通量的变化为零，故B 选项错误；线圈b 输出的交变电流也要产生磁场，对线圈a 的磁场也会产生影响，故C 选项错误；根据麦克斯韦电磁场理论可知，变化的磁场周围将产生电场，则线圈a 中的磁场变化时，线圈b 中一定有电场，故D 选项正确.7．(2012全国新课标).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.已知变压器线圈总匝数为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2.0kW.设此时原线圈中电流有效值为I 1，负载两端电压的有效值为U 2，且变压器是理想的，则U 2和I 1分别约为A.380V 和5.3AB.380V 和9.1AC.240V 和5.3AD.240V 和9.1A 答案：B解析：先判断出原副线圈的匝数，由式1212n n U U =得V U 3802=.负载R 上的功率就是变压器的输出功率，因为是理想变压器，故输入功率11I U 等于输出功率，从而求出A I 1.91=.8．（2012江苏卷）．某同学设计的家庭电路保护装置如图所示，铁芯左侧线圈L 1由火线和零线并行绕成，当右侧线圈L 2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L 1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，L 2中磁通量为零B ．家庭电路中使用的电器增多时，L 2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. 答案：ABD解析：因原线圈是双线绕法，所以家庭电路正常工作时1L 、2L 磁通量为0，A 、B 正确；家庭电路短路时，1L 、2L 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.9．（2012重庆卷）．如题图所示，理想变压器的原线圈接入t uπ100sin 211000=(V)的交变电压，副线圈通过电阻r=6Ω导线对“220V/880W ”电器R L 供电，该电器正常工作.由此可知A ． 原、副线圈的匝数比为50 : 1B ． 交变电压的频率为100H ZC ． 副线圈中电流的有效值为4AD ． 变压器的输入功率为880W 答案：C解析：根据接入电压t u π100sin 211000=，输入电压有效值为11 000V ，要使“220 V/880W ”的电器正常工作，则通过用电器的电流为A UPI 4==，副线圈输出电压为V U Ir U 244=+=出，原副线圈匝数比等于输入电压与输出电压之比，为2 750∶61，A错误，C 正确；交流电的频率Hz f 502==πω，B P 出=P RL +P r =880W+42×6 W=976 W ， D 错误.10．（2012海南卷）.如图：理想变压器原线圈与10V 的交流电源相连，副线圈并联两个小灯泡a 和b ，小灯泡a 的额定功率为0.3w ，正常发光时电阻为30Ω可，已知两灯泡均正常发光，流过原线圈的电流为0.09A ，可计算出原、副线圈的匝数比为_____，10:3流过灯泡b 的电流为___0.2A,解析：副线圈电压23a U U v ===1122103n U n U ==， 3b a U U v ==由能量守恒得： 11a b b U I p U I =+ 代人数据得：0.2b I A =11．（2012安徽卷）.图1是交流发电机模型示意图.在磁感应强度为B 的匀强磁场中，有一矩形线图abcd 可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴'OO 转动，由线圈引起的导线ae 和df 分别与两个跟线圈一起绕'OO 转动的金属圈环相连接，金属圈环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电话电阻R 形成闭合电路.图2是线圈的住视图，导线ab 和cd 分别用它们的横截面来表示.已知ab 长度为1L , bc 长度为2L ,线圈以恒定角速度ω逆时针转动.（只考虑单匝线圈）(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t 时刻整个线圈中的感应电动势1e 的表达式；(2)线圈平面处于与中性面成0ϕ夹角位置时开始计时，如图3所示，试写出t 时刻整个线圈中的感应电动势2e 的表达式；(3)若线圈电阻为r ，求线圈每转动一周电阻R 上产生的焦耳热.（其它电阻均不计） 答案：(1) t l l B e ωωsin 211= (2) )sin(0211ϕωω+=t l l B e (3)222212)(r R l l RB Q +=πω解析：(1)从中性面开始计时，经过时间t ，线圈平面转过的角度t ωθ=，ab 边和cd 边的速度22l v ω=，则两边分别产生大小为t l Bl v Bl e ωωθsin 2sin 211==的电动势.且两边电动图2图1图3势串联，故线圈中产生的电动势t l Bl e ωωsin 211= (2)若线圈从与中性面夹角0ϕ位置时开始计时，其初相为0ϕ，其表达式为：)sin(0211ϕωω+=t l l B e(3)由闭合电路欧姆定律得回路中电流有效值为t r R l Bl I ωωsin )(221+=由焦耳定律得2222122)(2r R l l RB R I Q +==πωωπ。