高考物理 终极猜想题10 交变电流和理想变压器.doc

终极猜想十交变电流和理想变压器(本卷共12小题，满分60分建议时间：30分钟 )命题老师寄语交变电流和理想变压器这部分知识是高考中重要的考查内容之一，主要考查交交电流的产生及描述问题，变压器和远距离输电问题，交流电和变压器的综合问题【题组1】交变电流的产生及描述1(多选)面积为s的两个完全相同的单匝金属线圈分别放置在如图1甲、乙所示的磁场中图甲中有磁感应强度为b0的匀强磁场，线圈在磁场中以周期t绕oo轴做匀速转动；图乙中的磁场的变化规律为bb0cost，从图示时刻起计时，则()图1a两线圈中的磁通量变化规律均为b0scostb两线圈中感应电动势达到最大值的时刻不同c两线圈中产生的交变电流的有效值不同d从此刻起，时间内流过线圈截面的电荷量相同解析由于线圈在磁场中以周期t绕oo轴做匀速转动，所以其角速度，在面积相同的情况下两者的磁通量变化规律均为b0scost，那么二者实际产生的交变电流是相同的，因此感应电动势达到最大值的时刻、交变电流的有效值、时间内流过线圈截面的电荷量都是相同的，正确答案为a、d.答案ad2(多选)如图2所示，先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化，如图3甲所示；第二次灯泡两端的电压变化规律如图3乙所示若图甲、乙中的u0、t所表示的电压、周期值是相同的，则以下说法正确的是()图2图3a第一次灯泡两端的电压有效值是u0b第二次灯泡两端的电压有效值是u0c第一次和第二次灯泡的电功率之比是29d第一次和第二次灯泡的电功率之比是15解析第一次所加正弦交流电压的有效值u1u0，a项正确；设第二次所加交流电压的有效值为u2，则根据有效值的含义有t，解得u2u0，b项错；根据电功率的定义式p可知，p1p215，c项错，d项正确答案ad3(多选)一个单匝的线圈，面积为s，在匀强磁场中绕垂直磁感线的轴匀速转动，产生的感应电动势随时间变化的规律如图4所示，下列判断正确的是()图4a在a、c时刻线圈通过中性面b在t时刻线圈与磁感线的夹角为60c电动势的有效值与平均值相等都是d磁场的磁感应强度为b解析在a、c时刻线圈中产生的电动势最大，是线圈平面与磁感线平行的位置，a错；电动势的有效值是，平均值是，c错；t0时刻线圈在中性面，到t时刻，线圈转过30，t时刻线圈与磁感线的夹角为60，b正确；根据embs和推得b，d正确答案bd4(多选)电阻为1 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5所示现把交流电加在电阻为9 电热丝上，下列判断正确的是()图5a线圈转动的角速度100 rad/sb在t0.01 s时刻，穿过线圈的磁通量为零c电热丝两端的电压ur100 vd电热丝的发热功率p1 800 w解析由图可以看出该交变电流的周期t0.02 s，则线圈转动的角速度100 rad/s，a错t0.01 s时刻，电压达到最大，则此时磁通量变化率最大，磁通量为零，b正确电热丝两端电压为路端电压uru90 v，则c错电热丝的发热功率p w1 800 w，则d正确答案bd【题组2】变压器和远距离输电5(2013泉州模拟)(单选)如图6所示，理想变压器原副线圈匝数之比为41，原线圈接入一电压为uu0sin t的交流电源，副线圈接一个r27.5 的负载电阻若u0220 v，100 rad/s，则下述结论正确的是()图6a副线圈中电压表的读数为55 vb副线圈中输出交流电的周期为 sc原线圈中电流表的读数为0.5 ad原线圈中的输入功率为110 w解析u1220 v，由得：u2u155 v故a错；由得：ts，故b错；i22 a，由得：i1i20.5 a，c正确；原线圈中的输入功率为p1p2i2u2255 w110 w，d错误答案c6(多选)如图7所示，某理想变压器的原、副线圈的匝数均可调节，原线圈两端电压为一最大值不变的正弦式交流电，在其他条件不变的情况下，为了使变压器输入功率增大，可使()图7an1增大 bn2增大 cr增大 dr减小解析由题意可知，电源输入电压不变，负载r上的功率pr，式中u2u1，当n1增大时，u2减小，pr随之减小，a错当n2增加时，u2增大，pr随之增大，b对由pr可知，r增大时，pr减小，c错同理可得，d正确答案bd7(单选)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和分别为()a.， b2r，c.， d2r，解析原线圈的电流为i1，由于p、u不变，故i1不变，由k得p1ir2r；由nk得p2i22r2r，则，故选项d正确答案d8(多选)如图8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.t1的输入电压和输入功率分别为u1和p1，它的输出电压和输出功率分别为u2和p2；t2的输入电压和输入功率分别为u3和p3，它的输出电压和输出功率分别为u4和p4.设t1的输入电压u1一定，当用户消耗的电功率变大时，有()图8au2减小，u4变大 bu2不变，u3变小cp1变小，p2变小 dp2变大，p3变大解析由理想变压器输出决定输入可得，当用户功率增大时，升压变压器的输入功率必增大，即p1增大，输入电压u1为定值不变，升压变压器的匝数不变，输入电压不变，故输出电压u2不变，由于p1增大，由p1u1i1p2u2i2可得，i1增加，p2、i2增加，由闭合电路欧姆定律：u3u2i2r，故u3减小，降压变压器原、副线圈匝数不变，所以随u3减小，u4减小，a错误，b正确；由于用户功率增加，即p4增加，理想变压器无功率损耗可得：p3p4，功率p3也增加，故c错误，d正确答案bd【题组3】交流电和变压器的综合9(多选)为了减少输电线路中电力损失，发电厂发出的电通常是经过变电所升压后通过远距离输送，再经变电所将高压变为低压某变电所将电压u011 000sin 100t(v)的交流电降为220 v供居民小区用电，则变电所变压器()a原、副线圈匝数比为501b副线圈中电流的频率是50 hzc原线圈的导线比副线圈的要粗d输入原线圈的电流等于居民小区各用电器电流的总和解析对该变电所：u111 000 v由得：50，故a正确；电流的频率为f50 hz，b正确；由于变压器为降压变压器，原线圈中的电流i1小于副线圈中的电流i2，所以原线圈的导线可比副线圈的细，c错；副线圈中的电流应等于居民小区各用电器电流的和，d错答案ab10(多选)如图9甲所示，一理想变压器原、副线圈匝数比n1n2115，原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u随时间t的变化规律如图乙所示，副线圈仅接入一个10 的电阻则()图9a变压器的输入电压最大值是220 vb正弦交变电流的周期是1103 sc变压器的输入功率是1103 wd电压表的示数是100 v解析由图乙可知，输入电压最大值为220 v，有效值为220 v，周期为2102 s，故a正确，b错误；根据变压器原副线圈电压关系得输出电压有效值为u2100 v，则电压表的示数为100 v，d错误；变压器的输入功率为p1 000 w，c正确答案ac11(单选)在某交变电流电路中，有一个正在工作的理想变压器，如图10所示它的原线圈匝数n1600匝，交流电源的电动势e311 sin(100 t) v(不考虑其内阻)，电压表和电流表对电路的影响可忽略不计，原线圈串联一个额定电流为0.2 a的保险丝，副线圈匝数n2120匝，为保证保险丝不被烧断，则()图10a负载功率不能超过62 wb副线圈电流最大值不能超过1 ac副线圈电路中的电阻r不能小于44 d副线圈电路中电压表的读数为62 v解析由得u244 v，d错；由得i21 a，所以负载功率最大为p2u2i244 w，a错；副线圈中的电流最大值为imi2a，故b错；由r得r44 ，c对答案c12(多选)如图11所示，10匝矩形线框在磁感应强度b t的匀强磁场中，绕垂直磁场的轴oo以角速度100 rad/s 匀速转动，线框电阻不计，面积为s0.3 m2，线框通过滑环与一理想变压器的原线圈相连，副线圈接有两只灯泡l1(0.3 w,30 )和l2，开关闭合时两灯泡均正常发光，且原线圈中电流表示数为0.04 a，则下列判断正确的是()图11a若从图示线框位置开始计时，线框中感应电动势的瞬时值为30sin 100t(v)b理想变压器原、副线圈匝数比为101c灯泡l2的额定功率为0.9 wd若开关s断开，电流表示数将增大解析若从图示线框位置开始计时，线框中感应电动势的瞬时值为30cos 100t(