专题12交变电流（测）-2017年高考物理二轮复习讲练测（解析版）

专题12交变电流（测）-2017年高考物理二轮复习讲练测（解析版）

专题12交变电流 ‎【满分：110分 时间：90分钟】‎ 一、选择题（本大题共12小题，每小题5分，共60分。在每小题给出的四个选项中， 1~8题只有一项符合题目要求； 9~12题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）‎ ‎1．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20:1，原线圈接正弦交流电源上，副线圈接入“3V，6W”灯泡一只，且灯泡正常发光．则： （ ）‎ A．原线圈电压为 3V B．电源输出功率 120 W C．电流表的示数为 0．1A D．电流表的示数为 40A ‎【答案】C ‎【名师点睛】在理想的变压器中的输入功率和输出功率的大小相等，电压与匝数成正比，电流与匝数成反比。‎ ‎2．为了浴室用电安全，某同学用理想变压器降压给浴室供电；如图所示，理想变压器原线圈输入交变电压,变压器原副线圈匝数比为5:1,已知照明灯额定功率为66W,排气扇电动机内阻为1Ω，电流表示数为3A，各用电器均正常工作，电表均为理想电表，则： （ ）‎ A.电压表示数为62V B.变压器的输入功率为186W C.排气扇输出功率为63.75W D.保险丝熔断电流不得低于3A.‎ ‎【答案】C ‎【名师点睛】此题是关于变压器及交流电的计算；理想变压器是理想化模型，一是不计线圈内阻；二是没有出现漏磁现象．同时当电路中有变压器时，只要将变压器的有效值求出，则就相当于一个新的恒定电源，其值就是刚才的有效值。‎ ‎3．如图，利用理想变压器进行远距离输电，发电厂的输出电压恒定，输电线路的电阻不变，当用电高峰到来时： （ ）‎ A.输电线上损耗的功率减小 B.电压表V1的示数减小，电流表A1增大 C. 电压表V2的示数增大，电流表A2减小 D.用户功率与发电厂输出功率的比值减小 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 当用电高峰到来时，用户消耗的功率变大，则电流表A2读数变大，输电线上的电流变大，输电线上损耗的功率变大，选项A错误；电流表A1增大，因为发电厂的输出电压恒定，则升压变压器的次级电压不变，即电压表V1的示数不变，选项B错误；输电线上的电压损失变大，故降压变压器的初级电压减小，次级电压也减小，即电压表V2的示数减小，选项C错误；用户消耗的功率占发电厂输出总功率的比例，因为输电线上的电流增大，则电压损失增大，U2不变，所以用户消耗的功率占发电厂输出总功率的比例减小．故D正确．故选D ‎【名师点睛】解决本题的关键知道：1、输送功率与输送电压、电流的关系；2、变压器原副线圈的电压比与匝数比的关系；3、升压变压器输出电压、降压变压器输入电压、电压损失的关系；4、升压变压器的输出功率、功率损失、降压变压器的输入功率关系。‎ ‎4．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，b是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想电表，从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u1‎ ‎＝220sin100πt（V），则： （ ）‎ A. 当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为22V B. 当t＝s时，c、d间的电压瞬时值为110V C. 单刀双掷开关与a连接，在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，电压表和电流表的示数均变小 D. 当单刀双掷开关由a扳向b时，电压表和电流表的示数均变小 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】电路的动态变化的分析，总的原则就是由部分电路的变化确定总电路的变化的情况，再确定其他的电路的变化的情况，即先部分后整体再部分的方法。‎ ‎5．如图所示，一个匝数为N=100匝的线圈以固定转速50转/秒在匀强磁场中旋转，其产生的交流电通过一匝数比为n1：n2=10：1的理想变压器给阻值R=20Ω的电阻供电，已知电压表的示数为20V，从图示位置开始计时，则下列说法正确的是： （ ）‎ A．t=0时刻流过线圈的电流最大 B．原线圈中电流的有效值为10A C．穿过线圈平面的最大磁通量为Wb D．理想变压器的输入功率为10W ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】本题考查了交流发电机的工作原理和变压器的变压比公式，要记住最大电压的公式。‎ ‎6．理想变压器原线圈接在电压为u=U0sinωt的交流电源上，在变压器副线圈中分别安装有甲、乙两个插座，导线电阻为2R，如图所示。插座不接用电器时小灯泡正常发光。若将某一用电器接在甲或乙插座上，不计电流表内阻的影响。下列说法正确的是： （ ）‎ 乙 R ‎×‎ A 甲 ‎~ u R A．若接在甲上，电流表示数变大，灯变亮 B．若接在甲上，电流表示数变小，灯变暗 C．若接在乙上，电流表示数变大，灯变亮 D．若接在乙上，电流表示数变大，灯变暗 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 当将用电器接到插座甲上后，变压器的负载增加，消耗的功率增大，流过变压器的电流增大，但是流过电阻R上的电流不变，所以电阻R消耗的电压不变，所以灯泡两端的电压的不变，灯泡的亮度不变．故AB错误；当将用电器接到插座乙上后，乙与灯泡并联，使得并联部分的电阻值小于灯泡的电阻值，电路中的总电阻减小，所以电路中的总电流增大，回路中的电流增大．流过R的电流值增大，所以R上消耗的电压增大；由于变压器副线圈上的电压不变，所以并联部分的电压降减小，即灯泡两端的电压减小，灯泡消耗的功率减小，灯泡变暗．故C错误，D正确．故选D.‎ ‎【名师点睛】‎ 该题中，当将用电器接到插座上后，变压器的负载增加，消耗的功率增大，回路中的电流增大．当增大的电流流过R时，才会使电压表的示数发生变化；虽然有一个变压器，而题目的实质是考查电路的电阻变化问题，结合欧姆定律即可分析解答这一类的问题。‎ ‎7．如图甲所示，交流电发电机的矩形线圈边长ab=cd=0.2m，ad=bc=0.4m，线圈匝数为50匝，线圈的总电阻r=1Ω，线圈在磁感应强度B=0.2T的匀强磁场中绕垂直磁场的虚线轴以的转速匀速转动，外接电阻R=9Ω，电压表为理想交流电表，则： （ ）‎ A、图甲中交流电压表的示数为 B、图甲中电阻R上消耗的电功率为 C、如图乙所示，在外电路接上原副线圈匝数比的理想变压器时，电阻R上消耗的电功率最大 D、如图乙所示，在外电路接上原副线圈匝数比的理想变压器时，电阻R上消耗的电功率最大 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎，最大功率为，若加上变压器，电阻R的功率为3200W，则，需要的电压为，故，C错误D正确；‎ ‎【名师点睛】对于变压器需要掌握公式、，以及知道副线圈的电流以及功率决定了原线圈中的电流和功率，理想变压器是理想化模型，一是不计线圈内阻；二是没有出现漏磁现象．同时当电路中有变压器时，只要将变压器的有效值求出，则就相当于一个新的恒定电源，‎ ‎8．如图所示，在匀强磁场中匀速转动的单匝纯电阻矩形线圈的周期为，转轴垂直于磁场方向，线圈电阻为。从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过时的感应电流为1。下列说法正确的是： （ ）‎ O1‎ O2‎ B A．线圈消耗的电功率为1W B．线圈中感应电流的有效值为2A C．任意时刻线圈中的感应电动势为 D．任意时刻穿过线圈的磁通量为 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】本题考查交流电的产生的及计算，要注意明确在计算中求解电功率及电表示数时要用有效值；求解电量时要用平均值．正弦交流电的最大值等于有效值的倍.‎ ‎9．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比，b是原线圈的中心抽头，S为单刀双掷开关，定值电阻、均为。在 原线圈c、d两端加上图示的交变电压，下列说法正确的是： （ ）‎ A、当S与a连接后，理想电流表示数为 B、当S与a连接后，理想电压表示数为 C、当S由a拨到b后，副线圈输出电压的频率变为 D、当S由a拨到b后，原线圈的输入功率变为原来的4倍 ‎【答案】AD ‎【名师点睛】掌握住理想变压器的电压、电流之间的关系，最大值和有效值之间的关系即可解决本题．‎ ‎10．远距离输送一定功率的交流电，若输送电压升高为原来的n倍，关于输电线上的功率损失和电压损失，正确的是： （ ）‎ A．输电线上的电功率损失是原来的倍   B．输电线上的电功率损失是原来的倍 C．输电线上的电压损失是原来的倍     D．输电线上的电压损失是原来的倍 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ 功率一定，则知。输电线上的电阻一定，电功率损失由，B对；输电线上的电压损失由，知C对。‎ 考点: 电能的输送。‎ ‎【名师点睛】电能的输送：‎ ‎1．输电过程：‎ ‎2．输电导线上的能量损失：主要是由输电线的电阻发热产生的，表达式为Q＝I2Rt．‎ ‎3．电压损失：‎ ‎(1)ΔU＝U－U′；(2)ΔU＝IR．‎ ‎4．功率损失 ‎(1)ΔP＝P－P′；(2)ΔP＝I2R＝R.‎ ‎5．输送电流：‎ ‎(1)I＝；(2)I＝.‎ ‎11．变压器除了有改变电压、电流作用外，还有变换负载的阻抗作用，以实现阻抗匹配。如图所示，将阻值为R0的负载接在理想变压器副线圈两端，则图(a)中虚线部分可等效为图(b)中阻值为R的电阻接在AB两点上，即R的两端电压为u1，通过的电流为I1。已知变压器的匝数比为n1：n2，若图(a)的AB两端接在电动势为，内阻为r的交流电源上，要使此电源的输出功率达到最大，下列说法正确的是： （ ）‎ A．R0＝R时输出功率最大 B．最大输出功率 C．输出功率最大时 D．r时输出功率最大 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】对于变压器需要掌握公式、，以及知道副线圈的电流以及功率决定了原线圈中的电流和功率，理想变压器是理想化模型，一是不计线圈内阻；二是没有出现漏磁现象．同时当电路中有变压器时，只要将变压器的有效值求出，则就相当于一个新的恒定电源，‎ ‎12．如图所示，匀强磁场的磁感应强度。单匝矩形线圈面积S=1m2。电阻不计，绕垂直于磁场的轴匀速转动。线圈通过电刷与一理想变压器原线圈相接，为交流电流表。调整副线圈的滑动触头P，当变压器原、副线圈匝数比为1:2时，副线圈电路中标有“36V 36W”的灯泡正常发光。以下判断不正确的是： （ ）‎ A. 电流表的示数为1A B. 矩形线圈产生电动势的最大值为18V C. 从矩形线圈转到中性面开始计时，矩形线圈电动势随时间变化的规律为(V)‎ D. 若矩形线圈转速增大，为使灯泡仍能正常发光，应将P适当下移 ‎【答案】ABD ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】本题关键是明确交流发电机的瞬时值、有效值、最大值的区别和求解方法，同时要结合变压器的变压比和变流比公式列式求解。‎ 二、非选择题（本大题共4小题，第13、14题每题10分；第15、16题每题15分；共50分）‎ ‎13．（10分）如图甲所示，固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一个小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场．已知线圈的匝数n＝100匝，总电阻 r＝1.0 Ω，所围成的矩形的面积S＝0.040 m2，小灯泡的电阻R＝9.0 Ω，磁感应强度随时间按图乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式为e＝nBmScost，其中Bm为磁感应强度的最大值，T为磁场变化的周期，不计灯丝电阻随温度的变化，求：‎ ‎(1)线圈中产生的感应电动势的最大值；‎ ‎(2)小灯泡消耗的电功率；‎ ‎(3)在0～时间内，通过小灯泡的电荷量．‎ 甲　　　　　　　　 　　乙 ‎【答案】(1)8.0 V　(2)2.88 W　(3)4.0×10－3 C ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】此题考查了交流电的有效值、平均值及其应用；要知道求解交变电流的电功率时要用有效值．在电磁感应中通过导体截面的电量经验公式是，可以在推导的基础上记住。‎ ‎14．（10分）交流发电机转子有匝线圈，每匝线圈所围面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，匀速转动的角速度为，线圈内电阻为，外电路电阻为R，当线圈由图中实线位置匀速转动到达虚线位置过程中，求：‎ ‎（1）通过R的电荷量为多少？‎ ‎（2）R上产生电热为多少？‎ ‎（3）外力做的功W为多少？‎ ‎【答案】（1）；（2）；（3）‎ ‎【解析】‎ ‎（3）根据能量守恒，外力做功的过程是机械能向电能转化的过程，电流通过电阻，又将电能转化为内能，即放出电热，因此。‎ ‎【名师点睛】本题要求知道：计算电荷量应该用电流的平均值；求电热应该用有效值．同时一定要学会用能量转化和守恒定律来分析功和能。‎ ‎15．（15分）发电机转子是匝数n=100，边长L=20cm的正方形线圈，其置于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中，绕着垂直磁场方向的轴以ω=100π(rad／s)的角速度转动，当转到线圈平面与磁场方向垂直时开始计时.线圈的电阻r=1Ω，外电路电阻R=99Ω.试求：‎ ‎(1)写出交变电流瞬时值表达式；‎ ‎(2)外电阻上消耗的功率；‎ ‎(3)从计时开始，线圈转过过程中，通过外电阻的电荷量是多少?‎ ‎【答案】(1) i=6.28sin100πt (2) 1.95×103W (3) 1×10-2C ‎【解析】 (1)电动势的最大值：Em=nBωL2=200π=628(V)‎ 根据闭合电路欧姆定律得 Im==6.28A 故交变电流瞬时值表达式：i=6.28sin100πt ‎(2)电流的有效值I=‎ 由P=I2R得外电阻上的消耗功率： P=()2R=1.95×103W ‎(3)从计时开始到线圈转过过程中，平均感应电动势由E=n得 平均电流： = /( R+r) =nBL2／2(R+r)·Δt 通过外电阻的电荷量：q=·Δt= nBL2／2(R+r) =1×10-2C ‎16．（15分）某小型实验水电站输出功率P=38 kW，输电线路总电阻．‎ ‎（1）若采用U=380 V输电，求输电线路损耗的功率；‎ ‎（2）若改用高压输电，用户端利用的变压器降压，求用户得到的电压．‎ ‎【答案】（1）；（2）‎ ‎【名师点睛】本题考查学生运用电功率公式及变压器线圈匝数与电压的关系解决实际问题的能力．要明确损失功率的计算方法。‎ ‎ ‎