高三物理一轮复习 高频考点强化（九）交变电流、变压器问题.doc

高频考点强化(九)交变电流、变压器问题(45分钟100分)选择题(本题共16小题,112题每小题6分,1316题每小题7分,共100分。110题为单选题,1116题为多选题)1.小型交流发电机的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的关系是正弦函数。将发电机与一个标有“6v6w”的小灯泡连接形成闭合回路,不计电路的其他电阻。当线圈的转速为n=5r/s时,小灯泡恰好正常发光,则电路中电流的瞬时表达式为()a.i=sin5t(a)b.i=sin10t(a)c.i=1.41sin5t(a)d.i=1.41sin10t(a)【解析】选d。因为小灯泡正常发光,所以电路中电流的有效值为i=pu=1a,则电流的最大值为im=2a1.41a。因为转速n=5r/s,且=2n,所以=10rad/s,故电路中电流的瞬时值表达式为i=1.41sin10t(a),选项d正确。2.图甲、图乙分别为两种电压的波形,其中图甲所示的电压按正弦规律变化,图乙所示的电压是正弦函数的一部分。下列说法不正确的是()a.图甲、图乙均表示交流电b.图甲所示电压的瞬时值表达式为u=20sin100t(v)c.图乙所示电压的有效值为20vd.图乙所示电压的有效值为10v【解析】选c。根据交变电流的定义,图甲、图乙均表示交流电,图甲所示电压的瞬时值表达式为u=20sin100t(v),选项a、b正确。根据有效值的定义得:(102)2rt2=u2rt,解得图乙所示电压的有效值u=10v,选项d正确,c错误。3.(2017枣庄模拟)在雨雪冰冻天,为清除高压输电线上的凝冰,有人设计了这样的熔冰思路:利用电流的热效应除冰。若在正常供电时,高压线上送电电压为u,电流为i,热损耗功率为p;除冰时,输电线上的热耗功率需变为9p,则除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变)()导学号42722570a.输电电流为b.输电电流为9ic.输电电压为3ud.输电电压为u3【解析】选d。根据p=ui,p=i2r可得p=p2u2r,所以输电功率和输电线电阻不变,热耗功率变为9p时,输电电流为3i,输电电压为u3,选项d正确。4.如图所示为一交变电流随时间变化的图象,从t=0时刻开始,每半个周期时间内的图象均为正弦曲线,求此交变电流的有效值()a.2ab.22ac.5ad.3 a【解析】选c。选择一个周期的时间,利用在相同时间内通过相同的电阻所产生的热量相同,由焦耳定律求得i2rt=i12rt2+i22rt2,其中i1=2a,i2=22a,解得i=5a。故c正确。5.在如图所示的装置上,磁场垂直于光滑导轨平面,光滑导轨mn、pq固定在水平面上,导体棒ab在导轨上做简谐运动,产生交变电流的电压表达式为u=42sin100tv,理想变压器原副线圈匝数比为n1n2=21,不计导轨和导线电阻,定值电阻r=10。当t=0.01s时,理想电流表读数为()a.0b.0.2 ac.0.28 ad.0.56 a【解析】选b。据题原线圈所接的交变电流的电压表达式为u=42sin100tv,电压的最大值u1m=42v,有效值为u1=u1m2=4v。根据u1u2=n1n2,得:u2=n2n1u1=124v=2 v。理想电流表测量交变电流的有效值,则其读数为i2=u2r=210a=0.2 a,故b正确。6.(2017厦门模拟)如图所示,a、b间接入正弦交流电,变压器右侧部分为一火灾报警系统原理图,r2为热敏电阻,随着温度升高其电阻变小,所有电表均为理想电表,电流表a2为值班室的显示器,显示通过r1的电流,电压表v2显示加在报警器上的电压(报警器未画出),r3为一定值电阻。当r2所在处出现火情时,以下说法中正确的是导学号42722571()a.v1的示数不变,v2的示数减小b.v1的示数减小,v2的示数减小c.a1的示数增大,a2的示数增大d.a1的示数减小,a2的示数减小【解析】选a。v1测量的是电源的电压,由电源本身决定,与负载无关,b项错;变压器的输出电压由输入电压及变压器的变压比决定,故是否出现火情,输出电压均不变;将输出电压等效为负载电路中电源的电动势,r3等效为电源的内电阻。出现火情时,r2所处位置温度升高,其电阻减小,故电路总电阻减小,因此电压表v2示数减小,a项正确;由欧姆定律可知,通过电阻r1的电流减小,c项错;电路总电流增大,变压器输出功率增大,故变压器输入功率也增大,由p=ui可知,原线圈中电流增大,d项错。7.如图所示,有一理想变压器,原、副线圈的匝数比为n1,原线圈接正弦交流电,电压为u=u0cos100t(v),副线圈接有一个交流电流表和一个电动机。电动机线圈电阻为r,当开关s接通后,电流表读数为i,电动机带动一电阻为r,质量为m、长为l的金属杆在光滑的没有电阻的导轨上以速度v匀速上升。下列判断正确的是()导学号42722572a.电动机两端电压为ir,其消耗的电功率为i2rb.原线圈中的电流为ni,变压器的输入功率为i2r+mgv,副线圈电流的频率为50hzc.变压器的输入功率为i2r+mgv+d.电动机的热功率为i2r,副线圈电压的有效值为u0n【解析】选c。电动机两端电压大于ir,ir是电动机线圈电阻r上的电压,用于发热,a错;原线圈中的电流为,b错;变压器的输入功率为i2r+mgv+,即一部分在电动机线圈电阻r上发热变成内能;另一部分用于对外做功,将其中一部分电能转化为金属杆的机械能,其余部分克服安培力做功,转化为电能,电流通过纯电阻电路转化为金属杆上的焦耳热,c对;副线圈电压的有效值为u02n,d错。8.(2017吉安模拟)海洋中蕴藏着巨大的能量,利用海洋的波浪可以发电,在我国南海上有一浮桶式波浪发电灯塔,其原理示意图如图甲所示,浮桶内的磁体通过支柱固定在暗礁上,浮桶内置线圈随波浪相对磁体沿竖直方向运动,且始终处于磁场中,该线圈与阻值r=15的灯泡相连。浮桶下部由内、外两密封圆筒构成,(图乙中斜线阴影部分),如图乙所示,其内为产生磁场的磁体,与浮桶内侧面的缝隙忽略不计;匝数n=200的线圈所在处辐向磁场的磁感应强度b=0.2t,线圈直径d=0.4m,电阻r=1。重力加速度g取10m/s2,210,若浮桶随波浪上下运动的速度可表示为v=0.4sin(t)m/s,则下列说法正确的是()a.波浪发电产生电动势e的瞬时值表达式为e=16sin(t)vb.灯泡中电流i的瞬时值表达式为i=16sin(t)ac.灯泡的电功率为120 wd.灯泡两端电压的有效值为1522v【解析】选c。线圈的周长l=d,由e=nblv知,e的表达式e=64sin(t)v,a错。i的表达式i=er+r=4sin(t)a,b错。电流有效值i=42a=22a,灯泡的电功率p=i2r=120w,c对。灯泡两端的电压u=ir=302v,d错。9.如图所示为某中学教学区供电示意图,供电部门通过理想变压器原线圈a、b端送电,虚线框内表示教学区内各教室的照明电路。已知变压器副线圈c、d两端与教学区输入端e、f距离较远,电路之间输电线电阻不能忽略,设定a、b端输入电压一定,则以下说法正确的是()a.如果教学区同时使用的电灯减少,a、b端输入功率仍不变b.c、d端电压一定为220vc.e、f端电压一定为220vd.教学区内同时使用的电灯越多,e、f端输入电压越低【解析】选d。使用的电灯减少时,输出功率减小,又p入=p出,所以a、b端输入功率变小,a项错误;由于输电线电阻的分压,要保证教室内照明灯正常工作,则应有uc d220v;而ue f会因为使用的电灯数量不同而获得不同电压,b、c项错误;当使用的电灯越多时,输电线上损失的电压就越多,e、f端输入的电压就越低,d项正确。10.(2017江门模拟)如图所示是a、b间接有保险丝、交流电压表、“220v880w”的电饭锅及“220v220 w”的抽油烟机的电路图。现接入电压u=311sin100t(v)的交流电,以下说法正确的是导学号42722573()a.交流电压表的示数为311vb.电饭锅发热功率是抽油烟机发热功率的4倍c.电路要正常工作,保险丝的额定电流不能小于5ad.1min抽油烟机和电饭锅消耗的电能共为6.6103j【解析】选c。交流电压表的示数为有效值,若不考虑保险丝的电阻,交流电压表的示数为3112v=220 v,a错误;由公式p=ui知电路要正常工作,干路中电流为5a,所以保险丝的额定电流不能小于5a,c正确;电饭锅是纯电阻元件,抽油烟机是非纯电阻元件,b错误;1min抽油烟机和电饭锅消耗的电能共为w=p1t+p2t=6.6104j,d错误。11.如图甲所示,一个理想变压器原、副线圈的匝数比n1n2=21,副线圈两端接三条支路,每条支路上都接有一只灯泡,电路中l为电感线圈、c为电容器、r为定值电阻。当原线圈两端接有如图乙所示的交流电时,三只灯泡都能发光。如果加在原线圈两端的交流电电压的最大值保持不变,而将其频率变为原来的3倍,与改变前相比,下列说法中正确的有()a.副线圈两端的电压有效值不变,仍为18 vb.灯泡变亮c.灯泡变亮d.灯泡变亮【解析】选a、d。如果加在原线圈两端的交流电电压的最大值保持不变,而将其频率变为原来的3倍,与改变前相比,由变压公式知,副线圈两端的电压有效值不变,仍为18v,选项a正确。频率变为原来的3倍,电阻不变,灯泡亮度不变,l的感抗增大,灯泡变暗,c的容抗变小,灯泡变亮,选项d正确,b、c错误。12.如图所示是一种调压变压器的原理图,线圈ab绕在一个圆形的铁芯上,ab间加上正弦交流电压u,移动滑动触头p的位置,就可以调节输出电压,在输出端连接了滑动变阻器r和理想交流电流表,变阻器的滑动触头为q,则下列判断中正确的是()a.保持p的位置不动,将q向下移动时,r消耗的功率变大b.保持p的位置不动,将q向下移动时,r消耗的功率变小c.保持q的位置不动,将p沿逆时针方向移动时,电流表的读数变大d.保持q的位置不动,将p沿顺时针方向移动时,r消耗的功率变小【解析】选b、c、d。由题图可知,当p不动时,变压器输出电压不变,q变动带来r的变化,从而引起电流的变化,由欧姆定律可得q下移时接入电路电阻变大,电流变小,消耗的功率变小;当q不动时(r不变),由p变化引起输出电压的变化,当p逆时针移动时,电压增加,电流也增大;顺时针移动时,电压变小,电流也减小,功率也减小,综上所述,选项b、c、d正确。13.有条河流,流量q=2m3/s,落差h=5m,现利用其发电,若发电机总效率为50%,输出电压为240v,输电线总电阻r=30,允许损失功率为输出功率的6%,为满足用电的需求(g取10 n/kg),则下列说法正确的是()a.该输电线路所使用的理想的升压变压器的匝数比为1256b.该输电线路所使用理想降压变压的匝数比为23511c.输电线电压损失为30 vd.能使470盏“220 v,100 w”的电灯正常发光【解析】选b、d。设水的密度为电源端:p输出=mght50%=qgh0.5=211031050.5w=5104w输出电压u0=240v;输送电路如图所示:为满足输电要求,据p损=i2r有i送=ap/r=p6%r=51040.0630a=10a,则送电电压为u送=pi=510410v=5103v所以升压变压器的变压比为n1n2=u0u送=2405103=6125,因此a错误;输电线电压损失u损=i送r=1030v=300v,因此c错误;用户端:u1=u送-u损=5103v-300 v=4 700 v,据题意可知,u2=220v,所以降压变压器的匝数比为n1n2=u1u2=4 700220=23511,因此b正确;因为理想变压器没有能量损失,所以可正常发光的电灯盏数为n=p总p=5104-51040.06100(盏)=470(盏),因此d正确。14.(2017张家界模拟)如图所示,在磁感应强度为b的匀强磁场中,有一矩形线圈,面积为s,匝数为n,内阻为r,绕垂直磁感线的对称轴oo以角速度匀速转动,从图示位置转过90的过程中,下列说法正确的是()导学号42722574a.通过电阻r的电荷量q=nbs22r+rb.通过电阻r的电荷量q=nbsr+rc.外力做功平均功率p=n2b2s222(r+r)d.从图示位置开始计时,则感应电动势随时间变化的规律为e=nbssint【解题指导】解答本题时应把握以下两点:(1)求电荷量时应该使用平均值,求功率用有效值。(2)若线圈从中性面开始计时,电动势按正弦规律变化。【解析】选b、c。由题图可知,线圈转过90时=nbs,所以电荷量q=r总=nbsr+r,故a错误,b正确。从图示位置开始计时,e=nbscost,故d错误。电压有效值u=nbs2,平均功率p=u2r=n2b2s222(r+r),故c正确。15.如图所示,一理想变压器原、副线圈的匝数比n1n2=41。变压器原线圈通过一理想电流表接正弦交流电源,副线圈接有三个规格相同的灯泡和两个二极管以及一电阻,已知两二极管的正向电阻均为零,反向电阻均为无穷大,用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为uab和ucd,下列分析正确的是()导学号4272257