【导与练】（浙江专用）高考物理大一轮总复习 配套三年真题突破全解全析 专题十二 交变电流(1).doc

专题十二交变电流 高考试题 考点一 交变电流的产生及描述1.(2013年山东理综,17,5分)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, 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()a.电流表的示数为10 ab.线圈转动的角速度为50 rad/sc.0.01 s时线圈平面与磁场方向平行d.0.02 s时电阻r中电流的方向自右向左2.(2013年福建理综,15,6分)如图,实验室一台手摇交流发电机,内阻r=1.0 ,外接r=9.0 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e=10sin 10t (v),则()a.该交变电流的频率为10 hzb.该电动势的有效值为10 vc.外接电阻r所消耗的电功率为10 wd.电路中理想交流电流表的示数为1.0 a3.(2012年北京理综,15,6分)一个小型电热器若接在输出电压为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.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 vc.10 vd.10 v4.(2012年四川理综,16,6分)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可输出恒定电流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5.(2011年四川理综,20,6分)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o1o2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60时的感应电流为1 a.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=4costd.任意时刻穿过线圈的磁通量为=sint6.(2011年安徽理综,19,6分)如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度为b.电阻为r、半径为l、圆心角为45的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的o轴以角速度匀速转动(o轴位于磁场边界).则线框内产生的感应电流的有效值为()a.b.c.d.考点二 变压器原理及动态分析1.(2013年广东理综,16,4分)如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比n1n2=21, 和均为理想电表,灯泡电阻rl=6 ,ab端电压u1=12sin 100t (v).下列说法正确的是()a.电流频率为100 hzb. 的读数为24 vc. 的读数为0.5 ad.变压器输入功率为6 w2.(2013年天津理综,4,6分)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iab,cd一侧线圈的匝数较多,工作时电流为icd,为了使电流表能正常工作,则()a.ab接mn、cd接pq,iabicdc.ab接pq、cd接mn,iabicd3.(2013年四川理综,2,6分)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 wb.输出电压的最大值是110 vc.变压器原、副线圈匝数比是12d.负载电流的函数表达式i=0.05sin(100t+)a4.(2013年江苏卷,8,4分)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5.(2012年重庆理综,15,6分)如图所示,理想变压器的原线圈接入u=11 000sin 100t(v)的交变电压,副线圈通过电阻r=6 的导线对“220 v880 w”的电器rl供电,该电器正常工作.由此可知()a.原、副线圈的匝数比为501b.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 w6.(2012年山东理综,18,5分)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n1、n2. 为交流电压表.当变压器副线圈电压的瞬时值大于5 000 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()a.电压表的示数等于5 vb.电压表的示数等于vc.实现点火的条件是1 000d.实现点火的条件是b. c.升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压d.升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率模拟试题 考点一 交变电流的产生及描述1.(2013山西宝鸡质检)如图所示,图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的正弦交流电的图像,当调整线圈转速后,所产生的正弦交流电的图像如图线b所示.以下关于这两个正弦交流电的说法中正确的是()a.线圈先后两次转速之比为12b.交流电a的电压瞬时值u=10sin 0.4t(v)c.交流电b的电压最大值为vd.在图中t=0时刻穿过线圈的磁通量为零2.(2013宁波一中模拟)如图所示电路中,电源电压u=311sin 100t(v),a、b间接有“220 v440 w”的电暖宝、“220 v220 w”的抽油烟机、交流电压表及保险丝.下列说法正确的是()a.交流电压表的示数为311 vb.电路要正常工作,保险丝的额定电流不能小于3 ac.电暖宝发热功率是抽油烟机发热功率的2倍d.1 min抽油烟机消耗的电能为1.32104 j3.(2013苏州调研)如图所示,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=100 rad/s.线圈的匝数n=100匝,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= t.电容器放电时间不计.下列说法正确的是()a.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.(2012北京西城期末)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.转轴oo过ad边和bc边的中点.若从图示位置开始计时,穿过线圈的磁通量随时间t的变化关系可以表示为=0.1cos 20t(wb),时间t的单位为s.已知矩形线圈电阻为2.0 .下列说法正确的是()a.线圈中电流的有效值约为3.14 ab.穿过线圈的磁通量的最大值为0.1wbc.在任意1 s时间内,线圈中电流的方向改变10次d.在任意1 s时间内,线圈克服安培力所做的功约为9.86 j5.(2013江苏名校质检)交流发电机电枢电阻为2 ,感应电动势瞬时值表达式为e=389sin 100t(v),给电阻r=8 的用电器供电,则(1)通过用电器的电流为多少?(2)发电机输出功率和发电总功率为多少?(3)发电机输出端电压为多少?6.(2013浙江名校质检)用单位长度电阻为r0=0.05 /m的导线绕制一个n=100匝、边长a=0.20 m的正方形线圈,线圈两端与阻值r=16 的电阻连接构成闭合回路,如图(甲)所示.线圈处在均匀磁场中,磁场方向垂直于线圈平面,磁感应强度b的大小随时间变化的关系如图(乙)所示.求:(1)在01.010-2 s时间内,通过电阻r的电荷量;(2)1 min内电流通过电阻r所产生的热量;(3)线圈中所产生的感应电流的有效值.考点二 变压器原理及动态分析7.(2013宁波一中模拟)如图所示为理想变压器原线圈所接交流电压的波形图,原、副线圈匝数比n1n2=101,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 100tb.变压器的输出功率为200 wc.变压器输出端的交流电电压的有效值为20 vd.穿过变压器铁芯的磁通量变化率的最大值为 wb/s8.(2013台州市模拟)如图所示电路中的变压器为理想变压器,s为单刀双掷开关.p是滑动变阻器r的滑动触头,u1 为加在原线圈两端的交变电压,i1、i2 分别为原线圈和副线圈中的电流.下列说法正确的是()a.保持p的位置及u1不变,s由b切换到a,则r上消耗的功率减小b.保持p的位置及u1不变,s由a切换到b,则i2减小c.保持p的位置及u1 不变,s由b切换到a,则i1增大d.保持u1不变,s接在b端,将p向上滑动,则i1减小9.(2013烟台期末)如图所示,一理想变压器原线圈的匝数n1=1 100匝,副线圈的匝数n2=220匝,交流电源的电压u=220sin(100t) v,r为负载电阻,电压表、电流表均为理想电表,则下列说法中正确的是()a.交流电的频率为100 hzb.电压表的示数为44 vc.电流表a1的示数大于电流表a2的示数d.变压器的输入功率大于输出功率10.(2012唐山二模)一个理想变压器的线圈绕向如图(甲)所示.右线圈输入电流i,it图像如图(乙)所示,第1 s内电流方向如图(甲)所示,则下列判断正确的是()a.通过灯泡的电流是恒定电流b.通过灯泡的电流方向交替变化,周期为4 sc.第1 s内变压器铁芯中磁通量的变化率时刻相同d.第2 s内灯泡中的电流方向从下到上11.(2012北京黄冈六模)据泰国世界日报报道,由于受洪水影响,2011年10月27日至31日全国放“水灾特别假”.泰国政府在受灾区建起临时供电系统,它由发电机和副线圈匝数可调的变压器组成,如图所示,电动机内阻、输电线的电阻和变压器内阻均可忽略不计.滑动触头p置于图示位置时,用电设备恰好正常工作.下列说法中正确的是()a.当发电机输出的电压发生波动使v1示数小于正常值时,为保证用电设备正常工作,应使滑动触头p向下滑动b.当发电机、用电设备正常工作时,触头位置不变,如果突然增加用电设备,则a1的读数变大,a2的读数变大c.当用电设备增加时,为保证用电设备正常工作,滑动触头p应向上滑动d.当发电机、用电设备正常工作时,触头位置不变,如果突然增加用电设备,v1、v2的读数都不变12.(2013四川自贡一诊)如图所示,m是一个小型理想变压器,原、副线圈匝数之比n1n2=101,接线柱a、b接一正弦交变电源,电压u=311sin 100t v.变压器右侧部分为一火警系统原理图,其中r2为用半导体热敏材料制成的传感器(电阻随温度升高而减小),r1为一定值电阻.下列说法正确的是()a.当r2所在处出现火情时,电阻r1的功率变小b.当r2所在处出现火情时,电压表v2的示数变大c.当r2所在处出现火情时,电流表a的示数变小d.电压表v1示数为22 v13.(2013徐州期末)如图(甲)所示,理想变压器原、副线圈的匝数之比n1n2=31,原线圈电路中接有一量程为3 a的理想交流电流表,副线圈两端接有理想交流电压表一只和可变电阻r以及若干“6 v、6 w”的相同灯泡.输入端交变电压u的图像如图(乙)所示.(1)求图(甲)中电压表的读数;(2)要求灯泡均正常发光,求电路中最多允许接入的灯泡个数;(3)为满足第(2)问中要求,求可变电阻r应调到的电阻值.考点三 远距离输电问题14.(2013湖州市模拟)某小型水电站的电能输送示意图如图所示,发电机通过升压变压器t1和降压变压器t2向用户供电.已知输电线的总电阻为r,降压变压器t2的原、副线圈匝数之比为4:1,降压变压器副线圈两端交变电压u=220sin 100t v,降压变压器的副线圈与阻值r0=11 的电阻组成闭合电路.若将变压器视为理想变压器,则下列说法中正确的是()a.通过r0电流的有效值是20 ab.降压变压器t2原、副线圈的电压比为41c.升压变压器t1的输出电压等于降压变压器t2的输入电压d.升压变压器t1的输出功率大于降压变压器t2的输入功率15.(2012浙江五校联考)一台发电机输出的电功率为50 kw,输出电压为250 v,现用变压器升压后向远处输电,输电线的总电阻为8 ,若不考虑输电线路的感抗和容抗对输电的影响,则()a.输送电压越高,输电线上损失的功率越大b.若升压变压器的变压比为14,输电线上损失的功率为20 kwc.若升压变压器的变压比为18,输电线上损失的功率为10 kwd.若不用升压变压器,输电线上损失的功率将达到320 kw16.(2011淮南模拟)如图为远距离输电的示意图,若电厂输出电压u1=4 400sin 100t(v),电流i1=1 000 a,不计变压器损耗,则下列判断正确的是()a.u1=4 400 vb.i2icd,选项b正确.3.a根据理想变压器的输入功率等于输出功率,p入=p出=p负=110 w3.9 w,选项a正确;题干中变压器输出电压的数值是有效值,则最大值应是110 v,选项b错误;根据理想变压器的变压比关系式可得,原、副线圈匝数比=,选项c错误;由题图可得,负载电流的函数表达式为i=imsin(t+0) a,解得i=0.05sin(100t)a,故选项d错误.4.bc向下滑动p时,副线圈的匝数变少,由变压比公式可知,副线圈两端的电压变小,灯泡变暗,选项a错误;增大交流电源的电压,由变压比公式可知,副线圈两端的电压增大,灯泡变亮,选项b正确;电压不变,增大交流电源的频率,电容器的容抗减小,电路中的电流变大,灯泡变亮,选项c正确;减小电容器的电容,电容器的容抗增大,电路中电流减小,灯泡变暗,选项d错误.5.crl正常工作,由p=ui,知副线圈中的电流i=4 a,所以导线所占电压u线=ir=24 v,所以副线圈上输出电压u2=244 v,所以原、副线圈匝数比=,故选项a错误,选项c正确;由交流电u=nbssin t,知该交流电=100,所以f=50 hz,故选项b错误;输入功率等于输出功率,输出功率p2=pl+p线=pl+i2r=976 w,故选项d错误.6.bc电压表v测量变压器原线圈的输入电压,其示数为交流电的有效值,则u1=v,选项b正确,a错误;点火要求副线圈的输出电压大于5 000 v,由变压器原理=,可得u2=u1m5 000 v,所以1 000,选项c正确,d错误.7.aci=2 a,选项a正确;原、副线圈匝数比n1n2=u1u2=21,选项b错误;电压表的示数为电压的有效值,选项c正确;由ut图像得t=0.02 s,故频率为50 hz,选项d错误.考点三:远距离输电问题【高考真题】1.d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,所以线路损耗的电功率p1=r,故线路损耗的电功率与成正比,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,选项d正确.2.b当u=500 kv时,输电线上输送的电流i= a=6103 a,而u损=ir=15 kv,选项a错,b对.当u=5 kv时,p耗=r=2.5 w=9108 kw,大于总的输出功率,不合理,选项c错.p=中,u应为输电线上损耗的电压,而不是输电电压,选项d错.点拨:对远距离输电问题,要注意输电电压和输电线上损耗的电压的区别.3.cd对升压(或降压)变压器而言,由变压器电压比u1u2=n1n2知,输入电压不变,匝数不变,输出电压不变,故选项a错误;由p=ui知,u不变,p增大,故i增大,使得输电线上的电压损耗u=i2r线增大,功率损耗p=r线增大,所以降压变压器上的输入电压减小,输出电压减小,所以选项b错误,c正确;因为输电线上损耗的功率占总功率的比例为=p1,所以随发电厂输出功率变大,该值变大,选项d正确.4.ad根据变压器工作原理可知=,=,由于输电线上损失一部分电压,升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压,有u2u3,所以,选项a正确,b、c不正确.升压变压器的输出功率等于降压变压器的输入功率加上输电线损失功率,选项d正确.三年模拟能力提升1.c由题中图像可知产生的正弦交流电a、b的周期之比为23,所以线圈先后两次转速之比为32 ,选项a错误;交流电a的周期为0.4 s,交流电a的电压瞬时值u=umsin t=10sint(v)=10sin 5t(v),选项b错误;由最大值nbs可知,二者最大值之比为32,交流电b的电压最大值为v,选项c正确;在图中t=0时刻线圈处于中性面位置,感应电动势为零,穿过线圈的磁通量最大,选项d错误. 点评:本题考查交流电的图像问题.要注意从图像中获取周期、最大值等信息,并与瞬时值表达式相结合灵活处理相关问题.2.bd电源电压瞬时值表达式是u=311sin 100t(v),有效值是u= v=220 v,因此交流电压表的示数是220 v,选项a错.因为两用电器恰能正常工作,电路中的总电流i= a=3 a,所以电路要正常工作,保险丝的额定电流不能小于3 a,选项b对.“220 v220 w”的抽油烟机,虽恰能正常工作,但它主要是把电能转化为机械能,其发热功率小于它的电功率220 w;电暖宝把电能全部转化为内能,它的发热功率等于电功率440 w,选项c错.1 min抽油烟机消耗的电能等于电流通过它做的功w=pt=22060 j=1.32104 j,选项d对.3.b该线圈产生的交流电动势峰值为em=nbs=1000.20.4100 v=50 v,有效值为50 v,选项a错误,b正确;电容器的耐压值至少为50 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.4.d穿过线圈的磁通量最大值为bs=0.1 wb,选项b错误;转动角速度=20,产生的感应电动势最大值为bs=2 v,线圈中电流的最大值约为3.14 a,选项a错误;在任意1 s时间内,线圈中电流的方向改变20次,选项c错误;在任意1 s时间内,产生电能w=eit=3.1429.86 j,线圈克服安培力所做的功约为9.86 j,选项d正确.5.解析:(1)交流电动势的有效值为e= v275 v.根据闭合电路欧姆定律,通过用电器的电流i= a=27.5 a.(2)发电机的输出功率即电阻消耗的电功率p出=i2r=6 050 w.发电总功率为p=ei=27527.5 w=7 562.5 w.(3)发电机输出端电压为u=ir=27.58 v=220 v.答案:(1)27.5 a(2)6 050 w7 562.5 w(3)220 v6.解析:(1)在01.010-2 s时间内的感应电动势e=n=20 v,通过电阻r的电流i1=1.0 a所以通过r的电荷量q=i1t=1.010-2 c.(2)在一个周期内,电流通过电阻r产生的热量q1=r=0.16 j在1 min内电阻r产生的热量为q=q1=320 j.(3)设感应电流的有效值为i,则一个周期内电流产生的热量rt1=i2rt,解得:i= a(或0.577 a).答案:见解析7.a由图像可知,周期为0.02 s,则交流电的频率为50 hz,选项a是原线圈中的电压表达式,故选项a错误;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,由能量守恒知选项b正确;由变压器电压比公式,知选项c正确;由公式e=n,可推出=(或),知选项d正确.8.bcs由b切换a时,副线圈匝数增多,则输出电压u2增大,r消耗的功率增大,由变压器功率关系可知,其输入功率也增大,故i1增大,所以选项a错误,c正确;s由a切换b时,副线圈匝数减少,则输出电压u2减小,i2减小,则选项b正确;p向上滑动时,r减小,i2增大,由电流与匝数的关系可知,i1增大,则选项d错误.9.b由交流电源的电压u=220sin(100t) v,可得交流电的频率为50 hz,选项a错误;变压器输入电压为220 v,由变压公式,变压器输出电压为44 v,电压表的示数为44 v,选项b正确;根据变压器电流关系,电流表a1的示数小于电流表a2的示数,选项c错误;根据理想变压器功率关系,变压器的输入功率等于输出功率,选项d错误.10.c第1 s内,输入电流均匀增加,变压器铁芯中磁通量的变化率时刻相同,通过灯泡的电流即输出电流大小恒定,根据楞次定律,通过灯泡的电流方向是从下到上,同理分析,第2 s内,通过灯泡的电流大小恒定,但方向是从上到下,之后,电流的变化重复前面的变化,显然,通过灯泡的电流是交变电流,周期是2 s,选项a、b、d错误,c正确.11.bd当发电机输出的电压发生波动,使v1示数小于正常值时,为保证用电设备正常工作,由=知,应增加n2,选项a错误;当发电机、用电设备正常工作时,如果突然增加用电设备,由于用户的用电设备并联,总电阻减小,i2增大,由n1i1=n2i2知,i1增大,选项b正确;当用电设备增加时,不需提高副线圈两端的电压,故触头p不需滑动,选项c错误;由于不计电动机内阻、输电线的电阻和变压器内阻,当发电机、用电设备正常工作时,触头位置不变,增加负载对输出、输入电压均无影响,选项d正确.12.d根据题意,输入电压的有效值u1=220 v,再根据变压比公式可知,副线圈的输出电压为u2=22 v,因为输入电压决定输出电压,所以当r2所在处出现火情时,副线圈电压不变,仍是22 v,即电压表v1示数仍是22 v,选项d正确;当r2