高三一轮物理：第10章《交变电流》第二讲

高三一轮物理：第10章《交变电流》第二讲

‎(本栏目内容，在学生用书中以活页形式分册装订！)‎ 一、选择题 ‎1．如下图所示，理想变压器的a、b端加上一交流电压(电压有效值保持不变)，副线圈c、d端所接灯泡L恰好正常发光 .此时滑动变阻器的滑片P位于图示位置．现将滑片下移(导线电阻不计)，则以下说法中正确的是(　　)‎ A．灯仍能正常发光，原线圈输入电流变小 B．灯不能正常发光，原线圈输入功率变大 C．灯不能正常发光，原线圈输入电压变大 D．灯仍能正常发光，原线圈输入功率不变 解析：　因为副线圈两端的电压没发生变化，所以灯仍能正常发光．当滑片下移时，由于滑动变阻器的电阻增大，所以副线圈中的电流减小，原线圈中输入的电流也变小，且输入的功率变小，A正确．‎ 答案：　A ‎2．如下图所示为远距离高压输电的示意图．关于远距离输电，下列表述不正确的是(　　)‎ A．增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失 B．高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗的 C．在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小[来源:Z.xx.k.Com]‎ D．高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好 解析：　根据P＝I2R可知，在电流I一定的情况下，减小电阻R可以减少电路上的电能损失，而R＝ρ，所以增大输电线横截面积S有利于减少输电过程中的电能损失，A对；由公式P＝I2R可得，若设输送的电功率为P′，则P＝R，可见，在输送电压U一定时，输送的电功率P′越大，输电过程中的电能损失越大，C错误．‎ 答案：　C ‎3．如下图所示为理想变压器原线圈所接交流电压的波形，原、副线圈匝数比n1∶n2＝10∶1，串联在原线圈电路中电流表的示数为‎1 A，下列说法中错误的是(　　)‎ A．副线圈交流电的表达式u＝200sin(100πt)‎ B．变压器的输出功率为200 W C．变压器输出端的交流电的频率为50 Hz D．穿过变压器铁芯的磁通量变化率的最大值为 Wb/s 解析：　由图象可知，A是原线圈中的电压的表达式，A错；原线圈中电压的有效值为200 V，电流表示数为‎1 A，则变压器的输入功率为P＝UI＝200 W，由能量守恒知B对；图象中的周期为0.02 s，则交流电的频率为50 Hz，C对；由E＝n可推出＝(或)，D对．‎ 答案：　A ‎4.(2011·东北三省四市联考)一理想自耦变压器的原线圈接有正弦交变电压，其最大值保持不变，副线圈接有可调电阻R，触头P与线圈始终接触良好，下列判断正确的是(　　)‎ A．若通过电路中A、C两处的电流分别为IA、IC则IA>IC B．若仅将触头P向A端滑动，则电阻R消耗的电功率增大 C．若仅使电阻R增大，则原线圈的输入电功率增大 D．若在使电阻R增大的同时，将触头P向A端滑动，则通过A处的电流一定增大 解析：　自耦变压器是指它的绕组是初级和次级在同一绕组上的变压器．通过改变初、次级的线圈匝数比的关系来改变初、次级线圈两端电压，实现电压的变换．原、副线圈两端电压与其匝数成正比．理想自耦变压器的原线圈接有正弦交变电压，若仅将触头P向A端滑动，电阻R两端的电压增大，则电阻R消耗的电功率增大，选项B正确．‎ 答案：　B ‎5．(2011·临沂模考)随着社会经济的发展，人们对能源的需求也日益扩大，节能变得越来越重要．某发电厂采用升压变压器向某一特定用户供电，用户通过降压变压器用电，若发电厂输出电压为U1，输电导线总电阻为R，在某一时段用户需求的电功率为P0，用户的用电器正常工作的电压为U2.在满足用户正常用电的情况下，下列说法正确的是(　　)‎ A．输电线上损耗的功率为 B．输电线上损耗的功率为 C．若要减少输电线上损耗的功率可以采用更高的电压输电 D．采用更高的电压输电会降低输电的效率 解析：　设发电厂输出功率为P，则输电线上损耗的功率ΔP＝P－P0，ΔP＝I2R＝，A、B项错误；采用更高的电压输电，可以减小导线上的电流，故可以减少输电线上损耗的功率，C项正确；采用更高的电压输电，输电线上损耗的功率减少，则发电厂输出的总功率减少，故可提高输电的效率，D项错误．‎ 答案：　C ‎6.(2011·湖南衡阳高三联考)如右图所示，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 解析：　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，故其输出电压为零，分析可知A、C错，B对；当R1变化时，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 .‎ 答案：　B ‎7.(2010·海南卷改编题)如右图，一理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1，原线圈两端接入一正弦交流电源，副线圈电路中R为负载电阻，交流电压表和交流电流表都是理想电表．下列结论正确的是(　　)‎ A．若电压表读数为6 V，则输入电压的最大值为24 V B．若输入电压不变，副线圈匝数增加到原来的2倍，则电流表的读数减小到原来的一半 C．若输入电压不变，负载电阻的阻值增加到原来的2倍，则输入功率也增加到原来2倍[来源:Z+xx+k.Com]‎ D．若保持负载电阻值不变，输入电压增加到原来的2倍，则输出功率增加到原来的4倍 解析：　因为电压表的读数为6 V，则变压器的输出电压的有效值为6 V，由＝，故U1＝4U2＝24 V，所以输入电压的最大值为Um＝U1＝24 V，所以选项A错误；若输入电压不变，副线圈匝数增加，则U2增大，由I2＝可知，电流表示数增大，所以选项B不对；输入电压和匝数比不变，则电压值不变，当负载电阻R变大时，则I2＝，电流变小，故P1＝P2＝U2I2，所以输入功率也减小，所以选项C错；若负载电阻R不变，输入电压变为原来的2倍，则输出电压也变为原来的2倍，I2＝则输出电流也变为原来的2倍，故输出功率P2＝U2I2变为原来的4倍，所以选项D正确．‎ 答案：　D ‎8．(2011·山东三市四县学习诊断)正弦交流电源与变压器的原线圈相连，变压器的原、副线圈匝数比为22∶1，变压器副线圈与电阻R、交流电压表按如图甲所示的方式连接，R＝10 Ω，交流电压表的示数是10 V．图乙是电阻R两端电压u随时间t变化的图象，则(　　)‎ A．图乙中U0＝10 V B．R两端的电压uR随时间t变化的规律是uR＝5cos 50πt V C．交变电源的电压u随时间t变化的规律是u＝10sin 100πt V D．变压器原线圈中电流i随时间t变化的规律是i＝22cos 50πt A 解析：　交流电压表的示数是10 V，最大值为10，图乙中U0＝10 V，所以选项A正确，B错误；原线圈电压为220 V，交变电源的电压u随时间t变化的规律是u＝220sin 100πt ‎ V，选项C错误；副线圈电流为‎1 A，则原线圈电流为 A，最大值为 A，选项D错误．‎ 答案：　A ‎9．“5·‎12”‎汶川大地震发生后，山东省某公司向灾区北川捐赠一批柴油发电机．该柴油发电机说明书的部分内容如下表所示．现在用一台该型号的柴油发电机给灾民临时安置区供电，发电机到安置区的距离是‎400 m，输电线路中的火线和零线均为GBCZ60型单股铜导线，该型导线单位长度的电阻为2.5×10－4 Ω/m.安置区家用电器的总功率为44 kW，当这些家用电器都正常工作时，下列说法中正确的是(　　)‎ 型号 AED6500S[来源:学|科|网]‎ 最大输出功率 ‎60 kW 输出电压范围 ‎220 V～300 V A.输电线路中的电流为20 A[来源:学|科|网Z|X|X|K]‎ B．输电线路损失的电功率为8 000 W C．发电机实际输出电压是300 V D．如果该柴油发电机发的电是正弦交流电，则输出电压最大值是300 V 解析：　I线＝I0＝＝ A＝‎200 A；线路损失功率P线＝IR线＝8 000 W，线路两端电压U＝I线R线＝40 V，所以发电机输出电压为260 V；如果该柴油发电机发的电是正弦交流电，则输出电压最大值是260 V.‎ 答案：　B ‎10.图中为一理想变压器，其原线圈与一电压有效值不变的交流电源相连．P为滑动头．现令P从均匀密绕的副线圈最底端开始，沿副线圈匀速上滑，直至白炽灯泡L两端的电压等于其额定电压为止．用I1表示流过原线圈的电流，I2表示流过灯泡的电流，U2表示灯泡两端的电压，P2表示灯泡消耗的电功率(这里的电流、电压均指有效值；电功率指平均值)．下列4个图中，能够正确反映相应物理量的变化趋势的是(　　)‎ A．①③　　　　　　　　 B．②③‎ C．①④ D．③④‎ 解析：　当滑动头P匀速上滑时，副线圈匝数均匀增大，由＝知，U2＝U1，U2随时间均匀增大，③正确；由于灯泡的电阻随温度的升高而增大，所以当电压均匀增加时，由欧姆定律I＝知灯泡中电流并非均匀增加，而是增加的越来越慢，其I2－t图线的斜率逐渐减小，②正确；灯泡消耗的功率N2＝U2I2，N2随时间并不是均匀增加的④错误；变压器的输入功率与输出功率相等，当灯泡功率增大时，输入功率也在增大，原线圈中电流增大，①错误．所以选项B正确．‎ 答案：　B ‎11．如图所示，导体棒ab两个端点分别搭接在两个竖直放置、电阻不计、半径相等的金属圆环上，圆环通过电刷与导线c、d相接．c、d两个端点接在匝数比n1∶n2＝10∶‎ ‎1的变压器原线圈两端，变压器副线圈接一滑动变阻器R0.匀强磁场的磁感应强度为B，方向竖直向下，导体棒ab长为l(电阻不计)，绕与ab平行的水平轴(也是两圆环的中心轴)OO′以角速度ω匀速转动．如果滑动变阻器的阻值为R时，通过电流表的电流为I，则(　　)‎ A．滑动变阻器上消耗的功率为P＝10I2R B．变压器原线圈两端的电压U1＝10IR C．取ab在环的最低端时t＝0，则导体棒ab中感应电流的表达式是i＝Isin ωt D．ab沿环转动过程中受到的最大安培力F＝BIl 解析：　由于电流表示数为有效值，由＝可知I2＝10I，故P＝100I2R，选项A错误；变压器原线圈两端电压为U1＝×10IR＝100IR，选项B错误；从最低点开始计时，则导体棒中感应电流的瞬时值的表达式为i＝Icos ωt，选项C错误；导体棒中电流最大值为I，所以F＝BIl，选项D正确．‎ 答案：　D 二、非选择题 ‎12．某小型发电站的发电机输出交流电压为500 V，输出电功率为50 kW，如果用电阻为3 Ω的输电线向远处用户送电，这时用户获得的电压和电功率是多少？假如，要求输电线上损失的电功率是输送功率的0.6%，则发电站要安装一个升压变压器，到达用户前再用降压变压器变为220 V供用户使用，不考虑变压器的能量损失， 这两个变压器原、副线圈的匝数比各是多少？‎ 解析：　用500 V电压送电时示意图如右图所示，50 kW的电功率在输电线上的电流[来源:学科网ZXXK]‎ I0＝P/U0＝50×103/‎500 A＝‎100 A.‎ 用户获得电压U1＝U0－I0R＝(500－100×3)V＝200 V，‎ 用户获得的功率P1＝I0U1＝2×104 W.‎ 改用高压输送时，示意图如下图所示，要求P损＝0.6%P，即P损＝50×103×0.6% W＝300 W.‎ 输电电流I＝＝ A＝‎10 A.‎ 发电站升压后输电电压U＝＝ V＝5 000 V，‎ 升压变压器匝数比n1/n2＝U0/U＝500/5 000＝1/10，‎ 输电线上损失的电压U′＝I·R＝10×3 V＝30 V.‎ 到达用户输入变压器电压 U2＝U－U′＝(5 000－30)V＝4 970 V，‎ 降压变压器的匝数比＝＝＝.‎ 答案：　220 V　2×104 W　1∶10　497∶2‎