2013年高考物理(高考真题 模拟新题)分类汇编:M单元 交变电流
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一、单项选择题1.(陕西省长安一中、高新一中、交大附中、师大附中、西安中学等五校2012届高三第三次模拟考试)关于物理学的研究方法,以下说法错误的是()A.伽利略开创了运用逻辑推理和实验相结合进行科学研究的方法B.卡文迪许在利用扭秤实验装置测量引力常量时,应用了放大法C.电场强度是用比值法定义的,因而电场强度与电场力成正比,与试探电荷的电量成反比D.“合力与分力”、“总电阻”、“交流电的有效值”用的是“等效替代”的方法1.C解析:伽利略为了探究自由落体运动的规律,做了斜面实验,他在实验中开创了逻辑推理和实验相结合进行科学研究的方法,选项A说法正确;卡文迪许在利用扭秤实验装置测量引力常量时,利用了自制的仪器测量出微小的转动,即应用了放大法,选项B说法正确;电场强度与场源电荷的电荷量和距离场源电荷的距离有关,而与电场力或试探电荷的电荷量无关,选项C说法错误;合力与分力是一种等效替代的关系,计算“总电阻”或“交流电的有效值”用的都是“等效替代”的方法,选项D说法正确。
本题答案为C。
2.(甘肃省甘谷一中2013届高三上学期第一次检测考试理综试题)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可输入恒定电流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2.D 解析:线圈a输入恒定电流时,穿过线圈b的磁通量一定不为零,但是磁通量恒定不变,线圈b中无电流;线圈a输入正弦交变电流时,线圈b可输出正弦交变电流,输出电流对线圈a的磁场造成影响,选项ABC错误;线圈a的磁场变化时,根据“变化的磁场产生电场”可知,线圈b中一定有电场,选项D正确。
本题答案为D。
3.(上海市嘉定区2012届高三下学期第二次模拟考试物理试卷)在水平向右的匀强磁场中,一线框绕垂直于磁感线的轴匀速转动,线框通过电刷、圆环、导线等与定值电阻组成闭合回路。
(精选+详解)2013届高三物理名校试题汇编系列(第4期)专题11 交变电流一、单项选择题1.(四川省成都外国语学校2013届高三下学期2月月考理综)一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=11∶5,原线圈与正弦交变电源连接,输入电压u随时间t的变化规律如图所示,副线圈仅接入一个10Ω的电阻.则A.流过电阻的最大电流是20AB.与电阻并联的电压表的示数是141VC.变压器的输入功率是1×103WD.在交变电流变化的一个周期内,电阻产生的焦耳热是2×103J2.(福建省厦门市2013届高三质量检查理科综合能力测试)如图甲所示,理想变压器的原、副线圈匝数比n1∶n2=11∶1,电阻R=20Ω,是交流电压表,原线圈加上如图乙所示的交流电,则B.R上消耗的电功率为20W加在原线圈上交流电压瞬时值的表达式为3.(浙江省温州市十校联合体2013届高三上学期期末联考理综试题)电阻为1Ω的矩形线圈,绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动,产生的交变电动势随时间变化的图象如图所示。
现把交流电加在电阻为9Ω的电热丝上,则下列说法中正确的是( )A .线圈转动的角速度为100πrad/sB .电热丝两端的电压U VC .如果线圈转速提高一倍,则电流不会改变D .用电流表测量电热丝的值为20A 3.A 解析:T =0.02s ,rad/s 1002ππω==T,选项A 正确;电热丝两端的电压U =V 290V 1092200=⨯,选项B 错误;在其他条件不变的情况下,线圈产生的感应电动势与转速成正比,转速加倍,感应电动势加倍,电流也加倍,选项C 错误;通过电热丝的电流V 210==RU I ,选项D 错误。
4.(东北三校(辽宁省实验中学、东北师大附中、哈师大附中)2013届高三3月第一次联合模拟考试理综试题)如图所示,一个“U ”形线框处在磁感应强度大小为B 的匀强磁场中,OO ’为磁场的边界。
M 交变电流M1 交变电流的产生及描述1.L2 M1[2016·全国卷Ⅲ] 如图所示,M 为半圆形导线框,圆心为O M ;N 是圆心角为直角的扇形导线框,圆心为O N ;两导线框在同一竖直面(纸面)内;两圆弧半径相等;过直线O M O N 的水平面上方有一匀强磁场,磁场方向垂直于纸面.现使线框M 、N 在t =0时从图示位置开始,分别绕垂直于纸面、且过O M 和O N 的轴,以相同的周期T 逆时针匀速转动,则( )图1A .两导线框中均会产生正弦交流电B .两导线框中感应电流的周期都等于TC .在t =T 8时,两导线框中产生的感应电动势相等 D .两导线框的电阻相等时,两导线框中感应电流的有效值也相等BC [解析] 设导线圈半径为l ,角速度为ω,两导线框切割磁感线的等效长度始终等于圆弧半径,因此在产生感应电动势时其瞬时感应电动势大小始终为E =12B ωl 2,但进磁场和出磁场时电流方向相反,所以线框中应该产生方波交流式电,如图所示,A 错误;由T =2πω可知,两导线框中感应电流的周期相同,均为T ,B 正确;在t =T 8时,两导线框均在切割磁感线,故两导线框中产生的感应电动势均为12B ωl 2,C 正确;对于线框M ,有E 2R ·T 2+E 2R ·T 2=U 2有M R·T ,解得U 有M =E ;对于线框N ,有E 2R ·T 4+0+E 2R ·T 4+0=U 2有N R ·T ,解得U 有N =22E ,故两导线框中感应电流的有效值并不相等,D 错误.M2 变压器 远距离输电2.M2[2016·全国卷Ⅰ] 一含有理想变压器的电路如图1所示,图中电阻R 1、R 2和R 3的阻值分别为3Ω、1 Ω 和4 ΩU 为正弦交流电压源,输出电压的有效值恒定.当开关S 断开时,电流表的示数为I ;当S 闭合时,电流表的示数为4I .该变压器原、副线圈匝数比为( )图1A .2B .3C .4D .5[解析] B 开关断开时,原、副线圈的电流比I I 2=n 2n 1,通过R 2的电流I 2=In 1n 2,副线圈的输出电压U 2=I 2(R 2+R 3)=5In 1n 2,由U 1U 2=n 1n 2可得原线圈两端的电压U 1=5I ⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22,则U =U 1+IR 1=5I ⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22+3I ;开关闭合时,原、副线圈的电流比4I I ′2=n 2n 1,通过R 2的电流I ′2=4In 1n 2,副线圈的输出电压U ′2=I ′2R 2=4In 1n 2,由U ′1U ′2=n 1n 2可得原线圈两端的电压U ′1=4I ⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22,则U =U ′1+4IR 1=4I ⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22+12I ,解得n 1n 2=3,选项B 正确. 3.M2[2016·全国卷Ⅲ] 如图1所示,理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a 和b.当输入电压U 为灯泡额定电压的10倍时,两灯泡均能正常发光.下列说法正确的是()图1A .原、副线圈匝数比为9∶1B .原、副线圈匝数比为1∶9C .此时a 和b 的电功率之比为9∶1D .此时a 和b 的电功率之比为1∶9.AD [解析] 设灯泡的额定电压为U 0,则输入电压U =10U 0,由于两灯泡均正常发光,故原线圈两端的电压U 1=U -U 0=9U 0,副线圈两端的电压U 2=U 0,所以原、副线圈的匝数比n 1∶n 2=U 1∶U 2=9∶1,A 正确,B 错误;原、副线圈的电流之比I 1∶I 2=n 2∶n 1=1∶9,由电功率P =UI 可知,a 和b 的电功率之比为1∶9,C 错误,D 正确.4.M2 J3[2016·天津卷] 如图1所示,理想变压器原线圈接在交流电源上,图中各电表均为理想电表.下列说法正确的是()图1A .当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时,R 1消耗的功率变大B .当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时,电压表V 示数变大C .当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时,电流表A 1示数变大D .若闭合开关S ,则电流表A 1示数变大,A 2示数变大B [解析] 滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时,滑动变阻器接入电路的阻值变大,总电阻也变大,而副线圈两端的电压没有变化,所以干路中的电流减小,R 1消耗的功率变小,A 错误;干路中的电流变小,R 1两端的电压变小,并联电路的电压变大,即电压表V 示数变大,B 正确;由于变压器副线圈干路中的电流变小,所以原线圈中的电流变小,即电流表A 1的示数变小,C 错误;闭合开关S 后,并联电路的阻值变小,总电阻也变小,干路中的电流变大,R 1两端的电压变大,并联电路的电压变小,通过R 2的电流变小,即电流表A 2示数变小,因变压器的功率变大,故电流表A 1示数变大,D 错误.5.M2[2016·江苏卷] 一自耦变压器如图1所示,环形铁芯上只绕有一个线圈,将其接在a 、b 间作为原线圈.通过滑动触头取该线圈的一部分,接在c 、d 间作为副线圈.在a 、b 间输入电压为U 1的交变电流时,c 、d 间的输出电压为U 2,在将滑动触头从M 点顺时针旋转到N 点的过程中( )图1A .U 2>U 1,U 2降低B .U 2>U 1,U 2升高C .U 2<U 1,U 2降低D .U 2<U 1,U 2升高C [解析] 根据变压器原、副线圈两端电压和原、副线圈匝数的关系式有U 1U 2=n 1n 2,这里n 2< n 1,所以U 2 <U 1.在将滑动触头从M 点顺时针旋转到N 点的过程中,n 2变小,n 1不变,而原线圈两端电压U 1也不变,因此U 2降低,选项C 正确.6.M2、J2[2016·四川卷] 如图1所示,接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L 供电,如果将原、副线圈减少相同匝数,其他条件不变,则( )图1A .小灯泡变亮B .小灯泡变暗C .原、副线圈两端电压的比值不变D .通过原、副线圈电流的比值不变B [解析] 由变压器相关知识得:U 1U 2=n 1n 2,原、副线圈减去相同的匝数n 后:U 1U ′2=n ′1n ′2=n 1-n n 2-n ,n 1n 2-n ′1n ′2=-n (n 1-n 2)n 2(n 2-n )<0,则说明变压器原、副线圈的匝数比变大,则可得出C 、D 错误.由于原线圈电压恒定不变,则副线圈电压减小,小灯泡实际功率减小,小灯泡变暗,A 错误,B 正确.。
高三物理一轮复习收尾二轮专题突破检测恒定电流与交变电流(均为2013年高考题及模拟题)(45分钟100分)选择题(本大题共15小题,其中1~10题,每小题6分,11~15题,每小题8分,共100分。
多选题已在题号后标出)1.(多选)(2013·南充一模)如图所示,闭合的矩形导体线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动,沿着OO′方向观察,线圈沿顺时针方向转动。
已知匀强磁场的磁感强度为B,线圏匝数为n,ab边的边长为L1,ad边的边长为L2,线圈电阻为R,转动的角速度为ω,则当线圈转至图示位置时( )A.线圈中感应电流的方向为abcdaB.线圈中的感应电动势为2nBL1L2ωC.穿过线圈磁通量随时间的变化率最大D.线圈ad边所受安培力的大小为2.(2013·南充一模)图中理想变压器原、副线圈匝数之比n1∶n2=4∶1,原线圈两端连接光滑导轨,副线圈与电阻R相连组成闭合回路。
当直导线AB在匀强磁场中沿导轨匀速地向右做切割磁感线运动时,安培表A1的读数是12mA,那么安培表A2的读数是( )A.0B.3mAC.48mAD.与R值大小无关3.(2013·成都二模)如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为20∶1,通过输电线连接两只相同的灯泡L1和L2,输电线的等效电阻为R,原线圈输入图示的交流电压,当开关S闭合时,以下说法中正确的是( )A.原线圈中电流不变B.R两端的电压减小C.原线圈输入功率变大D.副线圈输出电压小于11 V4.如图所示的电路,闭合开关S,a、b、c三盏灯均能发光,电源电动势E恒定且内阻r不可忽略,现将变阻器R的滑片稍向上滑动一些,三盏灯亮度变化的情况是( )A.a灯变亮,b灯和c灯变暗B.a灯和c灯变亮,b灯变暗C.a灯和c灯变暗,b灯变亮D.a灯和b灯变暗,c灯变亮5.如图所示,有一台交流发电机E,通过理想升压变压器T1和理想降压变压器T2向远处用户供电,输电线的总电阻为R。
专题13 交变电流1. (2013高考山东理综第14题)图甲是小型交流发电机的示意图,两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场,○A为交流电流表.线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO’沿逆时针方向匀速转动,从图示位置开始计时,产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示,以下判断正确的是A.电流表的示数为10AB..线圈转动的角速度为50πrad/sC..0.01s时线圈平面与磁场方向平行D.0.02s时电阻R中电流的方向自右向左答案:C解析:电流表的示数为交变电流的有效值,为10A,选项A正确.由图乙可知,周期为0.02s,频率为f=50Hz,线圈转动的角速度为ω=2πf=100πrad/s,选项B错误.0.01s时产生的感应电流为负最大,线圈平面与磁场方向平行,选项C正确.由右手定则可判断0.02s时电阻R中电流的方向自左向右,选项D错误.2.(2013高考江苏物理第8题)如图所示,理想变压器原线圈接有交流电源,当副线圈上的滑片P处于图示位置时,灯泡L能发光. 要使灯泡变亮,可以采取的方法有(A)向下滑动P(B)增大交流电源的电压(C)增大交流电源的频率(D)减小电容器C的电容答案:BC解析:要使灯泡变亮,可以采取的方法有:向上滑动P,或增大交流电源的电压,增大交流电源的频率,或增大电容器C的电容,选项BC正确AD错误.3.(2013高考四川理综第2题)用220V 的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电,变压器输出电压是110V ,通过负载的电流图象如图所示,则A.变压器输入功率约为3.9WB.输出电压的最大值是110VC.变压器原、副线圈的匝数比是1∶2D.负载电流的函数表达式i=0.05sin(100πt+π/2)A答案:A解析:通过负载的电流有效值为0.0252A ,变压器输入功率约为P=UI=110×0.0252W=3.9W ,选项A 正确.变压器输出电压的最大值是1102V ,选项B 错误.由变压公式,变压器原、副线圈的匝数比是2∶1,选项C 错误.负载电流的函数表达式i=0.05sin(100πt)A ,选项D 错误.4. (2013高考广东理综第16题)如图5,理想变压器原、副线圈匝数比n 1:n 2=2:1,○V 和○A 均为理想电表,灯泡电阻R L =6Ω,AB 端电压t u π100sin 2121=(V).下列说法正确的是A.电流频率为100HzB. ○V 的读数为24V C. ○A 的读数为0.5A D. 变压器输入功率为6W答案:D解析:由ω=100π=2πf 解得:f=50Hz ,选项 A 错.AB 端电压有效值U 1=12V ,根据变压公式,副线圈电压U 2=6V ,○V 的读数为6V.由欧姆定律可得I= U 2/ R L =1A ,○A 的读数为1A ,选项BC 错误.由理想变压器功率关系,变压器输入功率为P= I U 2=6W ,选项D 正确.5. (2013高考福建理综第15题)如图,实验室一台手摇交流发电机,内阻r=1.0Ω,外接R=9.0Ω的电阻.闭合开关S ,当发电机转子以某一转速匀速转动时,产生的电动势sin10πt (V ),则A.该交变电流的频率为10HzB.该电动势的有效值为VC.外接电阻R 所消耗的电功率为10WD.电路中理想交流电流表○A 的示数为1.0A答案:D解析:由2πf=10π可得该交变电流的频率为f=5Hz,选项A错误.该电动势的最大值为V,有效值为10V,选项B错误.外接电阻R中电流I=E/(R+r)=1A,电路中理想交流电流表○A的示数为1.0A,外接电阻R所消耗的电功率为P=I2R=9W,选项C错误D正确.。
专题12:交变电流考情分析:考查频率较低,考查角度单一,主要考查变压器匝数与电流、电 压的关系。
建议:了解基本题型,明确变压器匝数与电流、电压的关系,同时知道输入 功率与输出功率的关系。
1、(2015年新课标全国卷I ) 一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3:1,在原、 副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻, 原线圈一侧接在电压为220V 的正弦 交流电源上,如图所示。
设副线圈回路中电阻两端的电压为 U ,原、畐懺圈回路 中电阻消耗的功率的比值为 1 A. U=66V ,k=— 9 1 C . U=66V ,k=- 3 III )(多选)如图,理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a 和b ,当输入电压U 为灯泡额定电压的10倍时,两灯泡均 能正常发光。
下列说法正确的是A .原、畐【J 线圈匝数比为9 : 1B. 原、副线圈匝数比为1 : 9C. 此时a 和b 的电功率之比为9 : 1D. 此时a 和b 的电功率之比为1 : 93、(2018年新课标全国卷III ) 一电阻接到方波交流电源上,在一个周期内 产生的热量为Q 方;若该电阻接到正弦 交变电源上,在一个周期内产生的热 量为Q正。
该电阻上电压的峰值为U0,A. 1: B . v2:1 4、(2014年新课标全国卷II )(多选)如图所示,一理想变压器原、副线圈的匝 数分别为n 1、n 2。
原线圈通过一理想电流表O 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; 假设该二极管的正向电阻为零, 反向电阻为无穷大;用交流电压表测得 a 、b 端和c 、端的电压分别为U ab 和U cd ,则A. U ab :U cd =n 1:n 2B. 增大负载电阻的阻值R ,电流表的读数变小C. 负载电阻的阻值越小,cd 间的电压U cd 越大D. 将二极管短路,电流表的读数加倍5、(2016年新课标全国卷I ) 一含有理想变压器的电路如图所示,图中电阻 R 1、 R 2和R 3的阻值分别是3Q 、1Q 和4Q,O 为理想交流电流表,U 为正弦交流电压k ,则1 B . U=22V ,k=- 9 1 D . U=22V ,k=- 3 2、(2016年新课标全国卷 C . 1:2 D . 2:1源,输出电压的有效值恒定。
M 单元 交变电流M1 交变电流的产生及描述19.M1[2012·广东卷] 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( )A .最大值是50 2 VB .频率是100 HzC .有效值是25 2 VD .周期是0.02 s19.CD [解析] 由电动势的表达式可知,最大值为50 V ,而有效值为:E =502V =25 2V ,A 错、C 对;ω=2πf =100π,故f =50 Hz ,周期T =1f=0.02 s ,B 错、D 对.15.M1 [2012·北京卷] 一个小型电热器若接到输出电压为10 V 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P2.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 .5 VB .5 2 VC .10 VD .10 2 V15.C [解析] 由电流热效应可知,直流电在T 时间内产生的热量为Q 直=U 2RT =PT ,该交流电在T 时间内产生的热量为Q 交=⎝ ⎛⎭⎪⎫U max 22RT =12PT ,两式联立可得,U max =10 V .本题答案为C 项.23.M1[2012·安徽卷] 图15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,有一矩形线圈abcd 可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO′转动,由线圈引出的导线ae 和df 分别与两个跟线圈一起绕OO′转动的金属圆环相连接,金属圆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路电阻R 形成闭合电路.图16是主视图,导线ab 和cd 分别用它们的横截面来表示.已知ab 长度为L 1,be 长度为L 2,线圈以恒定角速度ω逆时针转动.(图15图16 (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e 1的表达式;(2)线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时,如图17所示,试写出t 时刻整个线圈中的感应电动势e 2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.(其他电阻均不计) 23.[解析] (1)如图18所示,矩形线圈abcd 转动过程中,只有ab 和cd 切割磁感线,设ab 和cd 的转动速度为v ,则v =ω·L 22在t 时刻,导线ab 和cd 因切割磁感线而产生的感应电动势均为 E 1=BL 1v ⊥由图18可知v ⊥=v sin ωt 则整个线圈的感应电动势为 e 1=2E 1=BL 1L 2ωsin ωt图18(2)当线圈由图17位置开始运动时,在t 时刻整个线圈的感应电动势为 e 2=BL 1L 2ωsin (ωt+φ0) (3)由闭合电路欧姆定律可知I =E R +r这里E 为线圈产生的电动势的有效值E =E m 2=BL 1L 2ω2则线圈转动一周在R 上产生的焦耳热为Q R =I 2RT其中T =2πω于是Q R =πRω⎝ ⎛⎭⎪⎫BL 1L 2R +r 2M215.M2 [2012·重庆卷] 如图所示,理想变压器的原线圈接u =110002sin100πt (V)的交变电压,副线圈通过电阻r =6 Ω的导线对“220 V/880 W”的电器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100 HzC .副线圈中电流的有效值为4 AD .变压器的输入功率为880 W15.C [解析] 输入电压的有效值为11000 V ,用电器的额定电压为220 V ,所以变压器的输出电压大于220 V ,原副线圈的匝数比小于501,A 错误;由输入电压的表达式知,f =100 π2 πHz =50 Hz ,B 错误;副线圈中的电流与用电器中的电流相同,I =P U=4 A ,C 正确;变压器的输出功率为用电器的功率和导线电阻损耗的功率之和,大于880 W ,所以变压器的输入功率大于880 W ,D 错误.4.M2 [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P 1,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P 2,则P 1和P 2P 1分别为( )A.PR kU ,1nB.⎝ ⎛⎭⎪⎫P kU 2R ,1nC.PR kU ,1n 2D.⎝ ⎛⎭⎪⎫P kU 2R ,1n 2 4.D [解析] 原线圈的电压为U ,副线圈与原线圈的匝数比为k ,则副线圈的电压为kU ,输电线路中的电流为P kU,所以线路损耗的电功率P 1=⎝ ⎛⎭⎪⎫P kU 2R ,故线路损耗的电功率与1k2成正比,即若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk ,输电线路损耗的电功率将变为原来的1n2,选项D正确.18.M2[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n 1、n 2,V 为交流电压表.当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000 V 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( )图甲 A .电压表的示数等于5 VB .电压表的示数等于52VC .实现点火的条件是n 2n 1>1000D .实现点火的条件是n 2n 1<100018.BC [解析] 交流电压表显示的是有效值,而原线圈输入的是正弦交流电,所以交流电压表的示数为52V ,故B 正确.如果副线圈电压的瞬时值大于5000 V ,则n 2n 1=U 2U 1>1000,故C 正确.17.M2[2012·课标全国卷] 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220 V 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 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 .380 V 和5.3 AB .380 V 和9.1 AC .240 V 和5.3 AD .240 V 和9.1 A17.B [解析] 因变压器输出电压调至最大,故副线圈为1900匝,由变压器两端的电压与匝数成正比,即U 1U 2=n 1n 2,故副线圈的电压有效值U 2为380 V ;因变压器为理想变压器,故其输入功率等于输出功率,即P 1=P 2,由P 1=U 1I 1得I 1=9.1 A ,B 正确.7.M2[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( )图5A .家庭电路正常工作时,L 2中的磁通量为零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7.ABD [解析] 由于火线和零线并行绕制,所以在家庭电路正常工作时,火线和零线的电流大小相等,方向相反,因此合磁通量为零,L 2中的磁通量为零,A 项正确;当家庭电路中使用的电器增多时,火线和零线的电流仍然大小相等,方向相反,L 2中的磁通量不变,B 项正确;家庭电路发生短路时,火线和零线的电流同时增大,合磁通量仍然为零,因此开关K 不会被电磁铁吸起,C 项错误;当地面上的人接触火线发生触电时,火线的电流突然变大,即L 1中的磁场发生变化,导致L 2中的磁通量变化,L 2中产生感应电流,电磁铁将开关K 吸起,D 项正确.M3 交变电流综合13.M3[2012·江苏卷] 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α均为49π,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ω绕中心轴匀速转动,bc 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 ,外接电阻为R .求:(1)线圈切割磁感线时,感应电动势的大小E m ; (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 .图1613.[解析] (1)bc 、ad 边的运动速度v =ωl2感应电动势E m =4NBlv解得E m =2NBl 2ω (2)电流I m =E mr +R安培力F =2NBI m l解得F =4N 2B 2l 3ωr +R(3)一个周期内,通电时间t =49TR 上消耗的电能W =I 2m Rt且W =I 2RT解得I =4NBl 2ω3r +R14.M3 [2012·福建卷] 如图,理想变压器原线圈输入电压u =U m sin ωt ,副线圈电路中R 0为定值电阻,R 是滑动变阻器,V 1和V 2是理想交流电压表,示数分别用U 1和U 2表示;A 1和A 212( )A .I 1和I 2表示电流的瞬时值B .U 1和U 2表示电压的最大值C .滑片P 向下滑动过程中,U 2不变、I 1变大D .滑片P 向下滑动过程中,U 2不变、I 1变小14.C [解析] 电压表、电流表的读数都是交流电的有效值,A 、B 错;由U 1U 2=n 1n 2可知U 2不变,当滑片P 向下滑动时,副线圈的电阻变小,由I 2=U 2R +R 0可知通过副线圈的电流变大,即I 2变大,由I 1I 2=n 2n 1可知通过原线圈的电流变大,即I 1变大,C 对、D 错.1.2012·新乡调研如图所示为交流发电机示意图,线圈的AB 边连在金属滑环K 上,CD 边连在滑环L 上,导体做的两个电刷E 、F 分别压在两个滑环上,线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接.关于其工作原理,下列分析正确的是( )A B .当线圈平面转到中性面的瞬间,线圈中的感应电流最大C .当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间,穿过线圈的磁通量最小D .当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间,线圈中的感应电流最小1.AC [解析] 我们把与磁感线垂直的平面称为中性面,当线圈处在中性面位置时,穿过线圈的磁通量最大,但线圈中的感应电动势为零,感应电流也为零,当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间,穿过线圈的磁通量最小,但磁通量的变化率最大,线圈中的感应电动势最大,感应电流也最大.本题答案为A 、C.2.2012·沧州模拟如图所示,正方形线框abcd 长为L ,每边电阻均为r ,在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕cd 轴以角速度ω转动,c 、d 两点与外电路相连,外电路电阻也为r .则下列说法中正确的是( )A .S 断开时,电压表读数为22BωL 2 B .S 断开时,电压表读数为28BωL 2 C .S 闭合时,电流表读数为210rBωL2D .S 闭合时,线框从图示位置转过π2过程中流过电流表的电荷量为BL 27r2.BD [解析] 正方形线框在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕cd 轴以角速度ω转动,产生的感应电动势最大值为BωL 2,电源电动势为E =22BωL 2.S 断开时,内电路电流I =E 4r =28rBωL 2,电压表读数等于c 、d 两点之间的电压,为U =Ir =28BωL 2,选项B 正确,选项A 错误;S 闭合时,电路总电阻为3r +r 2=72r ,ab 中电流为I =2E 7r =27r BωL 2,电流表读数为I 2=214r BωL 2,选项C 错误;S 闭合时,线框从图示位置转过π2过程中,磁通量变化ΔФ=BL 2,时间Δt =π2ω,产生感应电动势的平均值为ΔФΔt =2ωBL 2π,电流平均值为4ωBL 27r π,流过电流表的电流平均值为I =2ωBL 27r π,电荷量为q =I Δt =BL 27r,选项D 正确.3.2012·茂名模拟远距离输电装置如图所示,升压变压器和降压变压器均是理想变压器.当S 由2改接为1A .电压表读数变大B .电流表读数变大C .电流表读数变小D .输电线损失的功率减小3.AB [解析] 当S 由2改接为1时,升压变压器的原线圈匝数不变,副线圈匝数变大,所以输送电压变大,降压变压器的输入电压和输出电压均变大,电压表示数变大,选项A 正确;降压变压器的输出电压变大时,流过灯泡的电流I 灯也变大,输电线上的电流I 线也随着I 灯的变大而变大,所以电流表读数变大,选项B 正确,选项C 错误;I 线变大时,输电线上损失的功率P 线=I 2线R 变大,选项D 错误.4.2012·天水模拟如图所示为一正弦交变电压随时间变化的图象,由图可知( )A .交流电的周期为2 sB .用电压表测量该交流电压时,读数为311 VC .交变电压的有效值为220 VD .将它加在电容器上时,电容器的耐压值必须大于311 V4.CD [解析] 由图可知正弦电压的周期为0.02 s ,最大值为311 V ,有效值为220 V ,故选项A 、B 错误,选项C 正确;电容器的耐压值指的是瞬时值,所以必须大于311 V ,选项D 正确.5.2012·扬州模拟如图所示,边长为L 的正方形线圈abcd ,其匝数为n ,总电阻为r ,外电路的电阻为R ,ab 的中点和cd 的中点的连线OO ′恰好位于匀强磁场的边界线上,磁场的磁感应强度为B .若线圈从图示位置开始,以角速度ω绕OO ′轴匀速转动,下列判断正确的是( )A .闭合电路中感应电动势的瞬时表达式e =nBL 2ωsin ωtB .在t =π2ω时刻,磁场穿过线圈的磁通量为零,但此时磁通量随时间变化最快C .从t =0 时刻到t =π2ω时刻,电阻R 上产生的热量为Q =n 2B 2L 4πωR16R +r 2D .从t =0 时刻到t =π2ω时刻,通过R 的电荷量q =nBL 22R +r5.BCD [解析] 初始时刻,线圈平面处在中性面,穿过线圈的磁通量最大为12BL 2,线圈中的感应电动势为0,即t =0时,e =0,闭合电路中感应电动势的瞬时表达式e =12nBL 2ωsin ωt ,选项A 错误;在t =π2ω时刻,感应电动势e =12nBL 2ω最大,表示此时磁通量随时间变化最快,磁场穿过线圈的磁通量为零,选项B 正确;U 有=e m2=24nBL 2ω,I 有=U 有r +R=2nBL 2ω4r +R ,从t =0时刻到t =π2ω时刻,电阻R 上产生的热量为Q =I 2有Rt =n 2B 2L 4πωR 16R +r2,选项C 正确;根据q =I -Δt =n ΔΦR +r Δt .Δt =n ΔΦR +r 以及从t =0 时刻到t =π2ω时刻磁场穿过线圈的磁通量ΔΦ=12BL 2,可得此时间段内通过R 的电荷量q =nBL 22R +r,选项D 正确.。
第十章交变电流·传感器第一节交变电流的产生及描述随堂演练巩固1.关于交变电流和直流电的说法中,正确的是( )A.如果电流大小做周期性变化,则一定是交变电流B.直流电的大小可以变化,但方向一定不变C.交变电流一定是按正弦或余弦规律变化的D.交变电流的最大特征就是电流的方向发生周期性变化【解析】直流电和交流电的区别就是看电流方向是否改变,改变的才是交流电.【答案】BD2.下列关于交变电流的说法中正确的是( )A.用交流电压表测量电压时,指针来回摆动B.一周期内交流电的方向改变两次C.如果交流的最大值是5 A,则最小值为-5 AD.用电器上所标电压值是交流电的有效值【解析】交流电压表测的是有效值,测交流指针不摆动;C项最小值是零.【答案】BD3.(2012广东三校联考,4)如图所示为一正弦交流电通过一电子元件后的波形图,则下列说法正确的是( )A.这也是一种交流电B.电流的变化周期是0.02 sC.电流的变化周期是0.01 sD.电流通过100 的电阻时,1 s内产生的热量为200 J【解析】电流方向没变,不是交流电;电流通过100 的电阻时,1 s产生的热量是1002(Q.=【答案】B4. 小型交流发电机中,矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动,产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系,如图所示,此线圈与一个R=10 Ω.不计电路的其他电阻.下列说法正确的是A.交变电流的周期为0.125 sB.交变电流的频率为8 HzC. AD.交变电流的最大值为4 A【解析】 由图象可以看出,此交变电流的周期为电压的最大值}rm U m=20 V.所以交变电流的频率为 4 Hz,A \,B 项均错误;交变电流的最大有效值I= A ,C 项正确,D 项错误【答案】 C5.(2012山东平度一中月考,5)如图所示,矩形线圈abcd 在匀强磁场中沿逆时针方向匀速转动,可产生交流电,当线圈转到图示位置时,电流表指针向右偏转,当线圈由图示位置继续转动,下列说法中正确的是( )A.线圈在转动2π π的过程中,表针向右偏转B.线圈在图示位置时,线圈中电流改变方向C.线圈在转动32π 2π的过程中,表针向左偏转D.线圈在图示位置反方向转过32π 2π的过程中,表针向左偏转【解析】 线圈在中性面开始改变电流方向,图示位置不是中性面,故B 错;逆时针转2π时电流改为指针左偏,在2π 32π都是指针左偏,A 错;逆时针转32π时电流表改为指针右偏,在32ac π 2π的过程中,表针右偏,C 错;线圈从图示位置反方向转过32π2π的过程中,根据右手定则,可判断表针向左偏,故D 对. 【答案】 D6.( ☆ 选做题)将同一灯泡分别直接接到直流电源U 和交流电源u 两端,发光亮度相同.将该灯泡分别与电感线圈或电容器串联后,再接到电源两端,则灯泡最亮的是( )【解析】 根据题意,同一灯泡分别直接接到直流电源U 和交流电源u 两端,发光亮度相同,说明交流电源电压的有效值和直流电压相等.电容器具有”通交流、隔直流”的作用,电感具有”通直流、阻交流”的作用,A 、B 两种情况中接直流电源时,A 图中灯不亮,B 图中电感相当于导线;C 、D 两种情况中接交流电源,由于电感和电容对交流电均有阻碍作用,所以B 图中的灯泡最亮,B 选项正确. 【答案】 B7.( ☆ 选做题)(2011四川高考,20)如图所示,在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T,转轴12O O 垂直于磁场方向,线圈电阻为2.从线圈平面与磁场方向平行时开始计时,线圈转过60circ 时的感应电流为那么( )A.线圈消耗的电功率为4 WB.线圈中感应电流的有效值为2 AC.任意时刻线圈中的感应电动势为e=4cos 2T t πD.任意时刻穿过线圈的磁通量为Tπ=sin 2T t π 【解析】 e BS =Ωcos 2BS Tt πΩ=cos2Tt π.线圈转过60circ 时2BScos60circBS 21e RTRT i ππ,====A }rm E ,m 2BS 4π== V,故2tπ对.有效值E =V,线圈中感应电流的有效值E R I = A,线圈消耗的电功率为24I R = W,A 对B 错;任意时刻穿过线圈的磁通量为BS =sin t Ω=2Tπsin 2T tπ项错.【答案】 AC课后作业夯基(时间:45分钟 必做题满分:100分 选做题:10分)一 不定项选择题 (本题共8小题,每小题8分,共64分.选对但不全的得5分)1.关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流,以下说法中正确的是( ) A.线圈平面每经过中性面一次,感应电流方向就改变一次,感应电动势方向不变 B.线圈每转动一周,感应电流方向就改变一次C.线圈平面每经过中性面一次,感应电动势和感应电流的方向都要改变一次D.线圈转动一周,感应电动势和感应电流方向都要改变一次【解析】 线圈转动一周两次通过中性面,电流、电动势在线圈转动一周过程中改变方向两次.【答案】 C2.(2011广东惠州调研,19)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 HzB.交变电流的周期为2 sC.交变电压的最大值为220 VD.交变电压的有效值为220 V【解析】 据图知电压最大值是V,经计算有效值是220 V,C 错D 对;据图知周期是2210-⨯ s,经计算频率是50 Hz,A 对B 错. 【答案】 AD3.如图a 所示,一矩形线圈abcd 放置在匀强磁场中,并绕过ab 、cd 中点的轴OO′以角速度Ω逆时针匀速转动.若以线圈平面与磁场夹角45θ=circ 时(如图b)为计时起点,并规定当电流自a 流向b 时电流方向为正.则电流变化图中正确的是( )【解析】 由图a 、b 可知初始时刻交变电流方向为adcba,是负值,所以感应电流的表达式为}rm I -mcos (tΩπ/4) A,故选项D 正确.【答案】 D4.一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的交变电动势πt V,则以下说法正确的是( )A.该交流电的周期是0.02 sB.该交流电的频率是100π HzC.140t = s 时,e 有最大值D.150t =s 时,线圈平面跟中性面垂直【解析】 由电动势瞬时值表达式得100Ω=π rad/s,则周期20T πΩ==.02 s,频率故选项A 正确,选项B 错误.当140t =时}rm e E ,=m =V,故选项C 正确.当150t = s 时时,故选项D 不正确.【答案】 AC5.两个相同的电阻,分别通以如图所示的正弦交变电流和方波式交变电流,两种交变电流的最大值相等,周期相等.则在一个周期内,正弦式交流电在电阻上产生的焦耳热1Q 与方波式交流电在电阻上产生的焦耳热2Q 之比等于… ( )A.3∶1B.1∶2C.2∶1D.4∶3【解析】 正弦交变电流的有效值1}rm I =m,此方波式交变电流的有效值2}rm I I =m,因此1Q ∶221Q I RT =∶22I RT =1}2rm I m 2∶}rm I m 21=∶故答案选B.【答案】 B 6.交流电源的电压是它跟两只二极管1D 、2D 及电阻1R 、2R 和电容器、电压表一起连接组成如图所示的电路,图中电压表的读数为1U ,为了保证电容器C 不被击穿,电容器C 的耐压值应为2U ,则( )A.13U = VB.1U = VC.26U = VD.2U =V【解析】 电压表的示数应等于有效值,考虑到经二极管整流后是半波电压,利用求有效值的方法,可知有效值为所以1U =而电容器的击穿电压应考虑交流电的最大值,即2U =故B 、D 选项正确.【答案】 BD7.(2011山东聊城抽检)如图表示一交变电流随时间变化的图象,此交变电流的有效值是( )A. AB.5 AC.3. AD.3.5 A【解析】 按照有效值的定义,交变电流的有效值的大小等于在热效应方面与之等效(在相同时间内通过相同的电阻所产生的热量相等)的直流的电流值.可选择一个周期(0.02 s)时间,根据焦耳定律,有:2I R ⨯2R ⨯201(32)0sqrt R +⨯.01,解得I=5 A.【答案】 B8.一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示.已知发电机线圈内阻为5.0,外接一只电阻为95.0的灯泡,如图乙所示,则( )A.电压表 的示数为220 VB.电路中的电流方向每秒钟改变50次C.灯泡实际消耗的功率为484 WD.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为【解析】 电压表示数为灯泡两端电压的有效值,由图象知电动势的最大值}rm E m =V,有效值E=220 V,灯泡两端电压RE R rU +==错;由图象知T=0.02 s,一个周期内电流方向变化两次,可知1 s 内电流方向变化100次,B 错;灯泡的实际功率2220995UR P == W=459.8 W,C错;电流的有效值2E R rI +==.2 A,发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为2Q I rt =2251⨯⨯ J=24.2 J,D 对.【答案】 D二 论述·计算题 (本题共2小题,共36分)9.(18分)图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图,其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动,线圈的匝数n=100,线圈的电阻线圈的两端经集流环与电阻R 连接,电阻R=90 ,与R 并联的交流电压表为理想电表.在t=0时刻,线圈平面与磁场方向平行,穿过每匝线圈的磁通量随时间t 按图乙所示正弦规律变化.求:(1)该发电机产生的电动势的最大值; (2)电压表的示数.【解析】 (1)交流发电机产生的电动势的最大值m EnBS Ω, (3分)而2T BS π=,Ω=, (3分)所以m E =由t 图线可知Фm =2.2010-⨯ ⨯210-,s 所以m E =200 V. (2分)(2)电动势的有效值m E E ==V (2分)由闭合电路的欧姆定律,电路中电流的有效值为E R rI +== A (3分)交流电压表的示数为U IR ==V=127 V. (3分)【答案】 (1)200 V (2)127 V10.(18分)如图所示,矩形裸导线框长边的长度为2l,短边的长度为l,在两个短边上均接有电阻R,其余部分电阻不计.导线框一长边与x 轴重合,左边的坐标x=0,线框内有一垂直于线框平面的磁场,磁场的磁感应强度满足关系0B B =sin ()rm xπ.一光滑导体棒AB 与短边平行且与长边接触良好,电阻也是R.开始时导体棒处于x=0处,从t=0时刻起,导体棒AB 在沿x 方向的力F 作用下做速度为v 的匀速运动,求:(1)导体棒AB 从x=0到x=2l 的过程中力F 随时间t 变化的规律; (2)导体棒AB 从x=0到x=2l 的过程中回路产生的热量(3)导体棒AB 从x=0到x=2l 的过程中通过左端电阻R 的电荷量.【解析】 (1)在t 时刻AB 棒的坐标为x=vt ①(1分) 感应电动势0e Blv B lv ==sin vt 2lπ ②(1分) 回路总电阻3122R R R R=+=总 ③(1分) 回路感应电流vt 02l2sin 3B lv eRRi π==④(1分)棒匀速运动F F Bil ==安 ⑤(1分) 解得:222vt 02l2()sin 2(0)B l v l F t π=≤≤. ⑥(1分)(2)导体棒AB 在切割磁感线过程中产生半个周期的正弦交流电感应电动势的有效值为0E lv = ⑦(1分)回路产生的热量2E RQ t = ⑧(1分)通电时间2l vt = ⑨(1分) 解得:23023B l v RQ =. ⑩(1分)m }(3)rm E BS =Ω=m }rm Ω=m 2T π (2分) m 0E B lv = (1分)202m B lπ= (1分)q I =总20m 32823R B l E R R R t t π∆Φ====总总(3分)20423Rq B lR q π==. (1分) 【答案】 222vt 02l2()sin 23(1)(0)B l v l Rv F t π=≤≤ 23023(2)B l vR2043R (3)B l π 三 选做题 (10分)11.如图所示,一个被x 轴与曲线方程y=0.2sin 103(x πm)所围的空间中存在着匀强磁场.磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度B=0.2 T.正方形金属线框的边长是L=0.40 m ,电阻是R=0.1 ,它的一边与x 轴重合,在拉力F 的作用下,以v=10 m/s 的速度水平向右匀速运动.求拉力F 要做多少功才能把线框拉过磁场区?(1)【解析】 线框通过磁场区域的过程如图(1)所示的线框右边ab 移到11a b 位置、移到22a b 位置(左边与ab 位置重合)、移到33a b 位置三个过程.在ab 移到11a b 过程,线框切割磁感线的长度就是曲线方程103(x π的纵坐标y,设线框右边刚进入磁场的时刻t=0,则线框在0 0310. s 时间内产生的电动势E=Byv=0.4sin 103(x π0.4sin 1003(t π逆时针方向的感应电流Ei ==4sin 100(t π电流为正弦交流电(3分);在右边从11a b 位置移到22a b 位置过程中,磁通量不变,没有感应电流,即在0310. 0410. s 时间内,没有电流(1分);在右边从22a b 移到33a b 过程中,即在0410. 0710. s 时间内,线框的左边切割磁感线,产生瞬时针方向的电流(1分).(2)若选逆时针方向的电流为正方向,则电流it 图象如图所示七彩教育网 教学资源分享平台,无需注册、无需登录即可下载七彩教育网 全国最新初中、高中试卷、课件、教案等教学资源免费下载.线框通过磁场有正弦电流的时间t=0.06 s(1分),电流有效值I=根据拉力做的功等于电路中产生的焦耳热,故220I Rt =⨯.10⨯.06 J=0.048J(3分).【答案】 0.048 J。
专题11 交变电流一、单项选择题1.(黑龙江省哈六中2012届高三上学期期末考试)如图所示,虚线两侧有垂直线框平面磁感应强度均为B 的匀强磁场,直角扇形导线框半径为L 、总电阻为R ,绕垂直于线框平面轴O 以角速度ω匀速转动。
线框从图中所示位置开始转动一周的过程中,线框内感应电流的有效值是( )A .RBL ω2 B .R BL 222ω C .R BL 422ω D .R BL ω222.(陕西省西安八校2012届高三上学期期中联考)如图所示,磁感应强度为B 的匀强磁场中,有一匝数为N 的矩形线圈,其面积为S ,电阻为r ,线圈两端外接一电阻为R 的用电器和一个理想交流电压表。
若线圈绕对称轴OO '以角速度ω匀速转动,则当线圈从图示位置转过90°的过程中,下列说法正确的是( )A .通过电阻R 的电量为NBS /(R+r )B.从图示位置开始转动90°磁通量的变化量等于NBSC.交流电压表示数为NBSωR/(R+r)D.电阻R产生的热量为πωRN2B2S2/2(R+r)23.(河北省衡水中学2012届高三上学期期末考试理综试题)如图所示是一种理想自耦变压器示意图.线圈绕在一个圆环形的铁芯上,P是可移动的滑动触头,AB间接交流电压U,输出端接通了两个相同的灯泡L1和L2,Q为滑动变阻器的滑动触头.当开关S闭合,P处于如图所示的位置时,两灯均能发光.下列说法正确的是()A.P不动,将Q向右移动,变压器的输入功率变大B.P不动,将Q向左移动,两灯均变暗C.Q不动,将P沿逆时针方向移动,变压器的输入功率变大D.P、Q都不动,断开开关S,L1将变暗4.(北京市海淀区2012届高三第一学期期末考试物理试题)一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压u=311sin314t V的交流电源上(其内电阻可忽略不计),均正常工作。
用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0A,通过洗衣机电动机的电流是0.50A,则下列说法中正确的是()A.电饭煲的电阻为44Ω,洗衣机电动机线圈的电阻为440ΩB.电饭煲消耗的电功率为1555W,洗衣机电动机消耗的电功率为155.5WC.1min内电饭煲消耗的电能为6.6×104J,洗衣机电动机消耗的电能为6.6×103JD.电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍5.(北京市西城区2012届高三第一学期期末考试物理题)如图所示,一单匝矩形金属线圈ABCD在匀强磁场中绕转轴OO'匀速转动。
M单元交变电流M1 交变电流的产生及描述3.[2018·辽宁省五校协作体联考] 如图X243所示,有一矩形线圈的面积为S,匝数为N,内阻不计,绕OO′轴在水平方向的磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω做匀速转动,从图示位置开始计时.矩形线圈通过滑环接一理想变压器,滑动触头P上下移动时可改变输出电压,副线圈接有可调电阻R,下列判断正确的是( )A.矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBSωcosωtB.矩形线圈从图示位置经过π2ω时间时,通过电流表的电荷量为0图X243C.当P位置不动,R增大时,电压表读数也增大D.当P位置向上移动、R不变时,电流表读数减小3.A [解析] 从图示位置开始计时,矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBSωcosωt,选项A正确;矩形线圈从图示位置经过π2ω时间时,通过电流表的电荷量一定不为零,选项B错误;当P位置不动,R增大时,电压表读数不变,选项C错误;当P位置向上移动,R不变时,输出电压升高,输出功率增大,电流表的读数增大,选项D错误.8.M1M2M3[2018·江苏卷] 如图所示,理想变压器原线圈接有交流电源,当副线圈上的滑片P处于图示位置时,灯泡L能发光.要使灯泡变亮,可以采取的方法有( )A.向下滑动PB.增大交流电源的电压C.增大交流电源的频率[:物理大师物理大师]D.减小电容器C的电容[:物理大师][:物理大师]8.BC [解析] 因为原、副线圈两端的电压与它们的匝数成正比,当向下滑动P时,相当于减少副线圈的匝数,导致副线圈两端的电压减小,流过灯泡L的电流也减小,灯泡变暗,选项A错误;增大交流电源的电压,则会使副线圈两端的电压也随之增大,灯泡变亮,选项B正确;电容器的电容越大,交流电源的频率越高,电容器对交变电流的阻碍作用就越小,灯泡就越亮,选项C正确,选项D错误.[:物理大师物理大师]4.[2018·广东省罗定市联考] 如图G94所示,矩形线圈abcd与可变电容器C、理想电流表A组成闭合电路.线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动,转动的角速度ω=100π rad/s.线圈的匝数N=100,边长ab=0.2 m、ad=0.4 m,电阻不计.磁场只分布在bc边的左侧,磁感应强度大小B=216πT.电容器放电时间不计.下列说法正确的是( )图G94A .该线圈产生的交流电动势峰值为50 VB .该线圈产生的交流电动势有效值为50 VC .电容器的耐压值至少为50 VD .电容器的电容C 变大时,电流表的示数变小4.B [解析] 该线圈产生的交流电动势峰值为E m =NBS ω=100×216π×0.2×0.4×100π V =50 2 V ,有效值为50 V ,选项A 错误,选项B 正确;电容器的耐压值至少为50 2 V ,电容器的电容C 变大时,容抗变小,电流表的示数变大,选项C 、D 错误.[:物理大师]M2 变压器远距离输电10.[2018·湖北省孝感市期末] 如图G910所示,MN 和PQ 为两个光滑的电阻不计的水平金属导轨,变压器为理想变压器,今在水平导轨部分加一竖直向上的匀强磁场,则以下说法正确的是 ( )图G910A .若ab 棒匀速运动,则I R ≠0,I L ≠0,I C =0B .若ab 棒匀速运动,则I R =0,I L =0,IC =0C .若ab 棒固定,磁场按B =B m sin ωt 的规律变化,则I R ≠0,I L ≠0,I C ≠0[:物理大师]D .若ab 棒做匀加速运动,则I R ≠0,I L ≠0,I C ≠010.BCD [解析] 若ab 棒匀速运动,ab 棒因为切割磁感线而产生的感应电动势恒定,即变压器输入的是恒定电流,所以输出电压、电流均为零,选项A 错误,选项B 正确;若ab 棒固定,磁场按B =B m sin ωt 的规律变化,变压器的输入电压E =S ΔB Δt =S ΔBΔt =S ωB m cos ωt ,输入电压和输出电压均是交流电,选项C 正确;若ab 棒做匀加速运动,不妨设v =v 0-at ,则输入电压E =BLv =BL(v 0-at),电压值均匀增大,根据变压器原理,输出电压也是均匀增大的,所以I R ≠0,I L ≠0,L C ≠0,选项D 正确.[:数理化]16.M2[2018·广东卷] 如图,理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=2∶1,V和A均为理想电表,灯泡电阻R L=6 Ω,AB端电压u1=12 2sin100πt (V).下列说法正确的是( )A.电流频率为100 HzB.V的读数为24 VC.A的读数为0.5 AD.变压器输入功率为6 W16.D [解析] 由u1=12 2sin100πt(V)得,输入电压有效值U1=12 V,ω=100π rad/s,故电流频率f=ω2π=50 Hz,A错;根据U1U2=n1n2得电压表的读数U2=6 V,B错;电流表的读数I2=U2R=1 A,C错;灯泡功率P2=U22R=6 W,则变压器输入功率P1=P2=6 W,D对.8.M1M2M3[2018·江苏卷] 如图所示,理想变压器原线圈接有交流电源,当副线圈上的滑片P处于图示位置时,灯泡L能发光.要使灯泡变亮,可以采取的方法有( )A.向下滑动PB.增大交流电源的电压C.增大交流电源的频率D.减小电容器C的电容8.BC [解析] 因为原、副线圈两端的电压与它们的匝数成正比,当向下滑动P时,相当于减少副线圈的匝数,导致副线圈两端的电压减小,流过灯泡L的电流也减小,灯泡变暗,选项A错误;增大交流电源的电压,则会使副线圈两端的电压也随之增大,灯泡变亮,选项B正确;电容器的电容越大,交流电源的频率越高,电容器对交变电流的阻碍作用就越小,灯泡就越亮,选项C正确,选项D错误.2.M2 [2018·四川卷] 用220 V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电,变压器输出电压是110 V,通过负载的电流图像如图所示,则( )A.变压器输入功率约为3.9 W[:物理大师]B.输出电压的最大值是110 VC.变压器原、副线圈匝数比是1∶2D.负载电流的函数表达式i=0.05sin(100πt+π2) A2.A [解析] 由图像可知通过负载的电流有效值为I有=I m2=0.052A,负载消耗的功率P=UI≈3.9W,变压器输入功率等于输出功率,故约为3.9 W ,选项A 正确;变压器的输出电压110 V 是有效值,最大值为110 2V ,选项B 错误;由公式n 1n 2=U 1U 2得变压器原、副线圈匝数比n 1n 2=21,选项C 错误;负载电流的函数表达式应为i =0.05sin(100πt) A ,选项D 错误.[:物理大师物理大师]M3 交变电流综合8.M1M2M3[2018·江苏卷] 如图所示,理想变压器原线圈接有交流电源,当副线圈上的滑片P 处于图示位置时 ,灯泡L 能发光.要使灯泡变亮,可以采取的方法有( )A .向下滑动PB .增大交流电源的电压C .增大交流电源的频率D .减小电容器C 的电容8.BC [解析] 因为原、副线圈两端的电压与它们的匝数成正比,当向下滑动P 时,相当于减少副线圈的匝数,导致副线圈两端的电压减小,流过灯泡L 的电流也减小,灯泡变暗,选项A 错误;增大交流电源的电压,则会使副线圈两端的电压也随之增大,灯泡变亮,选项B 正确;电容器的电容越大,交流电源的频率越高,电容器对交变电流的阻碍作用就越小,灯泡就越亮,选项C 正确,选项D 错误.17.M3[2018·山东卷] 图甲是小型交流发电机的示意图,两磁极N 、S 间的磁场可视为水平方向的匀强磁场,A 为交流电流表.线圈绕垂直于磁场的水平轴OO ′沿逆时针方向匀速转动,从图示位置开始计时,产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示.以下判断正确的是( )图甲 图乙A .电流表的示数为10 AB .线圈转动的角速度为50π rad/sC .0.01 s 时线圈平面与磁场方向平行[:物理大师]D .0.02 s 时电阻R 中电流的方向自右向左17.AC [解析] 产生的交变电流的最大值为10 2 A ,有效值为10 A ,所以电流表的示数为10 A ,故A正确.线圈转动的角速度ω=2πT =2π0.02 rad/s =100π rad/s ,故B 错误.0.01 s 时电动势最大,由法拉第电磁感应定律得,磁通量的变化率最大,此时线圈平面与磁场方向平行,故C 正确.0.02 s 时线圈转到图示位置,对CD 边由右手定则可判断电流方向为由D 到C ,所以R 中的电流从左向右,故D 错误.4.M3 [2018·天津卷] 普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流,通常要通过电流互感器来连接,图中电流互感器ab 一侧线圈的匝数较少,工作时电流为I ab ,cd 一侧线圈的匝数较多,工作时电流为I cd ,为了使电流表能正常工作,则( )A.ab接MN、cd接PQ,I ab<I cdB.ab接MN、cd接PQ,I ab>I cdC.ab接PQ、cd接MN,I ab<I c dD.ab接PQ、cd接MN,I ab>I cd4.B [解析] 电流互感器的作用是把数值较大的一次电流转化为数值较小的二次电流,所以ab接MN,cd 接PQ,ab侧的电流比cd侧的大,B正确.。