2011高考物理一轮复习 第10章 交变电流考点演练（解析版）

用心 爱心 专心 1 第十章第十章 第第 1 1 节节 交变电流的产生和描述交变电流的产生和描述 时间 45 分钟满分 100 分 一 选择题 本题共一 选择题 本题共 10 小题 每小题小题 每小题 7 分 每题只有一个答案正确 分 每题只有一个答案正确 共共 70 分 分 1 一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动 穿过线圈的磁通量随时间变化 的图象如图甲所示 则下列说法正确的是 A t 0 时刻 线圈平面与中性面垂直 B t 0 01 s 时刻 的变化率最大 C t 0 02 s 时刻 交流电动势达到最大 D 与该线圈产生的交流电动势相应的图象如图乙所示 2 2010 广州模拟 矩形金属线圈共 10 匝 绕垂直磁场方向的转轴在匀强磁场中匀速转动 线圈中产生的交流电动势 e 随时间 t 变化的情况如图所示 下列说法中正确的是 A 此交流电的频率为 0 2 Hz B 此交流电动势的有效值为 1 V C t 0 1 s 时 线圈平面与磁场方向平行 D 线圈在转动过程中穿过线圈的最大磁通量为 1 100 Wb 3 已知交变电流 i Imsin tA 线圈从中性面起开始转动 转动了多长时间 其瞬时值等于有效 值 A B C D 2 w 2w 4w 2w 4 如图所示的电路 已知交变电流的电压 U 2202sin 100 t V 电阻 R 200 不考虑电表内阻 用心 爱心 专心 2 对电路的影响 则电流表和电压表的读数分别为 A 1 12 A 2202 V B 1 1 A 220 V C 1 12 A 220 V D 1 1 A 220 2V 5 2010 盐城模拟 一根电阻丝接入 100 V 的恒定电压电路中 在 1 min 内产生的热量为 Q 同样的电阻丝接入正弦式交变电流的电路中 在 2 min 内产生的热量也为 Q 则该交流电压 的峰值是 A 141 4 V B 100 V C 70 7 V D 50 V 6 电学元件的正确使用对电路安全工作具有重要作用 某电解电容器上标有 25 V450 F 字样 下列说法中正确的是 A 此电容器在交流 直流电路 25 V 的电压时都能正常工作 B 此电容器只有在不超过 25 V 的直流电压下才能正常工作 C 当工作电压是直流 25 V 时 电容才是 450 F D 若此电容器在交流电压下工作 交流电压的最大值不能超过 25 V 7 如图所示 单匝矩形线圈放置在磁感应强度为 B 的匀强磁场中 以恒定的角速度 绕 ab 边转动 磁场方向垂直于纸面向里 线圈所围面积为 S 线圈导线的总电阻为 R t 0 时刻线 圈平面与纸面重合 且 cd 边正在向纸面外转动 则 A 线圈中电流 t 时刻瞬时值表达式为 i BS cos t R B 线圈中电流有效值 I BS R C 线圈中电流有效值 I 2BS 2R D 线圈消耗的电功率 P BS 2 R 8 一个电热器接在 10 V 的直流电源上 在时间 t 内产生的热量为 Q 今将该电热器接在一正 弦式交流电源上 它在 2t 内产生的热量为 Q 则这一正弦式交流电源 A 可使 10 V20 W 的小灯泡正常发光 B 10 V400 F 的平行板电容器可在此交流电源下正常工作 C 交流电压的最大值是 52 V 有效值是 5 V D 交流电压的最大值是 20 V 有效值是 102 V 用心 爱心 专心 3 9 如图甲为电热毯的电路图 电热丝接在 u 311sin 100 t V 的电源上 电热毯被加热到一定 温度后 通过装置 P 使输入电压变为如图乙所示的波形 从而进入保温状态 若电热丝电阻 保持不变 此时交流电压表的读数是 A 110 V B 156 V C 220 V D 311 V 10 2009 福建 一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示 已知发 电机线圈内阻为 5 0 另外接一只电阻为 95 0 的灯泡 如图乙所示 则 A 电压表 V 的示数为 220 V B 电路中的电流方向每秒钟改变 50 次 C 灯泡实际消耗的功率为 484 W D 发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为 24 2 J 二 计算题二 计算题 本题共本题共 2 小题 共小题 共 30 分 要有必要的文字说明和解题步分 要有必要的文字说明和解题步 骤 有数值计算的要注明单位骤 有数值计算的要注明单位 11 14 分 有一正弦式交流电源 电压有效值 U 120 V 频率 f 50 Hz 向一霓虹灯供电 若霓虹 灯的激发电压和熄灭电压均为 U0 60V 试估算在一个小时内 霓虹灯发光时间有多长 2 为什么人眼不能感到这种忽明忽暗的现象 12 16 分 交流发电机转子有 n 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 r 外电路电阻为 R 当线圈由图中实线位置匀速转 动 90 到达虚线位置过程中 求 1 通过 R 的电荷量 q 为多少 2 R 上产生电热 QR 为多少 用心 爱心 专心 4 3 外力做的功 W 为多少 第第 2 节节 变压器电能的输送变压器电能的输送 班级 姓名 成绩 时间 45 分钟满分 100 分 一 选择题 本题共一 选择题 本题共 10 小题 每小题小题 每小题 7 分 每题只有一个答案正确 分 每题只有一个答案正确 共共 70 分 分 1 在变电所里 经常要用交流电表去检测电网上的强电流 使用的仪器是电流互感器 下列 的四个图中 能正确反映其工作原理的是 用心 爱心 专心 5 2 如图所示 一理想变压器带有三个匝数都为 50 匝的副线圈 ab cd ef 若原线圈匝数为 100 匝 并接到 220 V 交流电源上 通过副线圈的各种组合 可以得到以下哪些电压 0 V 110 V 220 V 330 V A B 只有 C 只有 D 只有 3 如图 理想变压器原副线圈匝数之比为 4 1 原线圈接入一电压为 u U0sin t 的交流电源 副线圈接一个 R 27 5 的负载电阻 若 U0 220 V 100 rad s 则下述结论正确2 的是 A 副线圈中电压表的读数为 55 V B 副线圈中输出交流电的周期为 1 100 s C 原线圈中电流表的读数为 2 A D 原线圈中的输入功率为 110W2 4 2009 四川 如图甲所示 理想变压器原 副线圈的匝数比为 10 1 R1 20 R2 30 C 为电容器 已知通过 R1的正弦式交流电如图乙所示 则 A 交流电的频率为 0 02 Hz B 原线圈输入电压的最大值为 200 V2 C 电阻 R2的电功率约为 6 67 W D 通过 R3的电流始终为零 用心 爱心 专心 6 5 如图所示 一理想变压器原 副线圈匝数比为 3 1 副线圈接三个相同的灯泡 均能正常 发光 在原线圈接有一相同的灯泡 L 则 A 灯 L 也能正常发光 B 灯 L 比另三灯都暗 C 灯 L 将会被烧坏 D 不能确定 6 改编题 如图所示 在绕制变压器时 某人误将两个线圈绕在如图所示变压器铁芯的左 右两个臂上 当通以交变电流时 每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈 另一 半通过中间的臂 已知线圈 1 2 的匝数之比 n1 n2 2 1 在不接负载的情况下 下列说法 中正确的是 当线圈 1 输入电压 220 V 时 线圈 2 输出电压为 110 V 当线圈 1 输入电压 220 V 时 线圈 2 输出电压为 55 V 当线圈 2 输入电压 110 V 时 线圈 1 输出电压为 220 V 当线圈 2 输入电压 110 V 时 线圈 1 输出电压为 110 V A B C D 7 调压变压器就是一种自耦变压器 它的构造如图所示 线圈 AB 绕在一个圆环形的铁芯上 CD 之间加上输入电压 转动滑动触头 P 就可以调节输出电压 图中 A 为交流电流表 V 为交 流电压表 R1 R2为定值电阻 R3为滑动变阻器 CD 两端接恒压交流电源 变压器可视为 理想变压器 A 当滑动触头 P 逆时针转动时 电流表读数变大 电压表读数变小 B 当滑动触头 P 逆时针转动时 电流表读数变小 电压表读数变大 C 当滑动变阻器滑动触头向下滑动时 电流表读数变小 电压表读数变大 D 当滑动变阻器滑动触头向下滑动时 电流表读数变大 电压表读数变小 8 超导材料电阻降为零的温度称为临界温度 1993 年我国科学家与国外科学家合作制成了临 界温度为 134 K 的高温超导材料 利用超导材料零电阻的性质 可实现无损耗输电 现有一直 流电路 输电线的总电阻为 0 4 它提供给用电器的电功率为 40 kW 电压为 800 V 如果用 用心 爱心 专心 7 临界温度以下的超导电缆替代原来的输电线 保持供给用电器的功率和电压不变 那么节约 的电功率为 A 1 kWB 1 6 103 kWC 1 6 kWD 10 kW 9 改编题 一台发电机最大输出功率为 4 000 kW 电压为 4 000 V 经变压器 T1 升压后向远 方输电 输电线路总电阻 R 1 k 到目的地经变压器 T2降压 负载为多个正常发光的灯泡 220 V 60 W 若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的 10 变压器 T1和 T2的耗损 可忽略 发电机处于满负荷工作状态 则下列说法错误的是 A T1原 副线圈电流分别为 103 A 和 20 A B T2原 副线圈电压分别为 1 8 105 V 和 220 V C T1和 T2的变压比分别为 1 50 和 40 1 D 有 6 104 盏灯泡 220 V 60 W 正常发光 10 某小型水电站的电能输送示意图如下 发电机的输出电压为 200 V 输电线总电阻为 r 升 压变压器原副线圈匝数分别为 n1 n2 降压变压器原副线圈匝数分别为 n3 n4 变压器均为理 想变压器 要使额定电压为 220 V 的用电器正常工作 则下列说法错误的是 n2n1 n3n4 n2n1 n3n4 升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压 升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率 A B C D 二 计算题 本题共二 计算题 本题共 2 小题 共小题 共 30 分 要有必要的文字说明和解题分 要有必要的文字说明和解题 步骤 有数值计算的要注明单位 步骤 有数值计算的要注明单位 11 14 分 如图所示 理想变压器原线圈中输入电压 U1 3 300 V 副线圈两端电压 U2为 220 V 输出端连有完全相同的两个灯泡 L1和 L2 绕过铁芯的导线所接的电压表 V 的示数 U 2 V 求 1 原线圈 n1等于多少匝 2 当开关 S 断开时 电流表 A2的示数 I2 5 A 则电流表 A1的示数 I1为多少 3 当开关 S 闭合时 电流表 A1的示数 I1 等于多少 用心 爱心 专心 8 12 16 分 发电机输出功率为 100 kW 输出电压是 250 V 用户需要的电压是 220 V 输电 线电阻为 10 若输电线中因发热而损失的功率为输出功率的 4 试求 1 画出此输电线路的示意图 2 在输电线路中设置的升 降压变压器原副线圈的匝数比 3 用户得到的电功率是多少 答案部分答案部分 第第 1 节节 交变电流的产生和描述交变电流的产生和描述 1 解析 由 t 图知 t 0 时 最大 即线圈处于中性面位置 此时 e 0 故 A D 均错误 由图知周期 T 0 04 s 在 t 0 01 s 时 0 t 最大 e 最大 故 B 正确 在 t 0 02 s 时 最大 t 0 e 0 故 C 错误 答案 B 2 解析 由图象可以看出 该正弦交流电电动势的峰值为 1 V 则其有效值为 V 2 B 错2 误 其周期为 0 2 s 则其频率为 5 Hz A 错误 t 0 1 s 时 电动势为零 处于中性面位置 线圈 平面与磁场方向垂直 C 错误 由 f 5 Hz 可得 10 rad s 代入 Em n 可得 1 100 Wb D 正确 答案 D 3 解析 当 t 4 时瞬时值与有效值相等 故 C 正确 答案 C 4 解析 在交变电路中 电流表 电压表的读数均是有效值 因此 电压表的读数为 U Um 220 V 220 V 222 电流表的读数 I U R 220 200 A 1 1 A 答案 B 5 解析 由有效值定义得 U2 R t U2有 R 2t 则 U 有 U 2 U 峰 U 有 U 2 U 2222 所以 B 正确 A C D 错误 答案 B 6 解析 电解电容器的极性是固定的 因此只能在直流电压下工作 在正常情况下 电容器的电 容不受电压影响 故 B 正确 用心 爱心 专心 9 答案 B 7 解析 线圈中感应电动势最大值 Em BS 电流最大值 Im Em R BS R t 0 时 线圈处在中性 面 故电流瞬时值表达式 i BS sin t R 电流有效值 I Im BS 2R P I2R B2 2S2 2R 故 A B D 错误 C 正确 22 答案 C 8 解析 根据交变电流有效值的定义来求有效值 对正弦式交变电流 有 Um U 代入题给数2 据可得 U 5V Um 10 V 所以 A C D 均错误 只有 B 正确 应注意电容器的击穿电压考虑2 的是交变电压的峰值 答案 B 9 解析 由 1 2 3112 2R U2 R 得题图乙对应的有效值 U 156 V 2 答案 B 10 解析 电压表示数为灯泡两端电压的有效值 由图象知电动势的最大值 Em 220 V 有效2 值 E 220 V 灯泡两端电压 U RE R r 209 V A 错误 由图象知 T 0 02 s 一个周期内电 流方向变化两次 可知 1 s 内电流方向变化 100 次 B 错误 灯泡的实际功率 P U2 R 2092 95W 459 8 W C 错误 电流的有效值 I E R r 2 2 A 发电机线圈内阻每秒钟 产生的焦耳热为 Qr I2rt 2 22 5 1 J 24 2 J D 正确 答案 D 11 解析 由正弦式交流电的最大值与有效值的关系得 Um 120V 2 设 t 0 时交流电的瞬时电压 U 0 则交流电的瞬时值表达式为 U 120sin 100 t V2 如图所示 画出一个周期内交流电的 U t 图象 其中阴影部分对应的时间 t1表示霓虹灯不能 发光的时间 根据对称性 一个周期内霓虹灯不能发光的时间为 4t1 当 U U0 60V 时 由上式得2 t1 1 600 s 由对称性求得一个周期内能发光的时间 t T 4t1 1 75 s 再由比例关系求得一小时内霓虹灯发光的时间为 t 3 600 1 50 1 75 s 2 400 s 很明显霓虹灯在工作过程中是忽明忽暗的 而每次熄灭的时间只有 1 300 s 如图 t2 t3 时刻 由于人的眼睛具有视觉暂留现象 且这个视觉暂留时间约为 1 16 s 远大于 1 300 s 因此经 过灯光刺激的人眼不会因为短暂的熄灭而有所感觉 12 解析 1 按照电流的定义 I q t 计算电荷量 q 应该用电流的平均值 即q It 而 I E R r E n t q nBS t t R r 所以 q nBS R r 这里电流和电动势都要用平均值 不能用有效值 最大值或瞬时值 用心 爱心 专心 10 2 求电热应该用有效值 先求总电热 Q 再按照内外电阻之比求 R 上产生的电热 QR Q I2 R r t I E R r t 2 E nBS 2 所以 Q n2B2S2 4 R r QR RQ R r 2 n2B2S2 R4 R r 2 这里的电流要用有效值 不能用平均值 最大值或瞬时值 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 因此 W Q n2B2S2 4 R r 第第 2 节节 变压器电能的输送变压器电能的输送 1 解析 电流互感器是用来把大电流变成小电流的变压器 原线圈串联在被测电路的火线上 副线圈接入交流电流表 故 A 正确 答案 A 2 解析 当三个副线圈互不连接或其中两个顺向并接时 可得到 110 V 电压 当其中两个副线 圈顺向串接时 可得到 220 V 电压 当其中两个副线圈逆向串接时 可得到 0 V 电压 当三个 线圈顺向串接时 可得到 330 V 电压 选项 A 正确 答案 A 3 解析 原线圈电压有效值 U1 220 V 由电压比等于匝数比可得副线圈电压 U2 55 V A 正确 电阻 R 上的电流为 2 A 由原副线圈电流与匝数的关系 可得电流表示数为 0 5 A C 错误 输入功率为 P 220 0 5 W 110 W D 错误 周期 T 2 0 02 s B 错误 答案 A 4 解析 根据变压器原理可知原 副线圈中电流的周期 频率相同 周期为 0 02 s 频率为 50 Hz A 错误 由图乙可知通过 R1的电流最大值为 Im 1 A 根据欧姆定律可知其最大电压为 Um 20 V 再根据原副线圈的电压之比等于匝数之比可知原线圈输入电压的最大值为 200 V B 错误 因为电容器有通交流 阻直流的作用 则有电流通过 R3和电容器 D 错误 根 据正弦式交流电的峰值和有效值关系及并联电路特点 可知电阻 R2 的电流有效值为 I ImR1 R2 电压有效值为U Um 电阻 R2的电功率为P2 UI 203 W 6 67 W C 正确 22 答案 C 5 解析 该题主要考查变压器的工作原理 原副线圈的电流关系和电功率等内容 该题易犯 的错误是由原副线圈匝数比 n1 n2 3 1 可知原副线圈电压之比为 U1 U2 3 1 既然副 线圈中电灯能正常发光 可知 U2恰为灯的额定电压 所以原线圈中电灯两端电压 U1 U 额 故被烧坏而错选 C 其错误是把变压器原线圈两端电压和电灯 L 两端电压混淆了 正确的解答应 为 原副线圈中的电流之比为 I1 I2 1 3 而副线圈中通过每灯的电流为其额定电流 I 额 I2 3 故 I I1 I2 3 I 额 即灯 L 也能像其他三灯一样正常发光 所以正确选项为 A 答案 A 6 解析 当线圈 1 作为输入端时 U1 U2 n1 1 t n2 2 t n1 1 n2 2 21 21 41 因为 U1 220 V 所以 U2 55 V 所以 正确 当线圈 2 作为输入端时 U1 U2 n1 1 n2 2 2 1 1 2 1 因为 U2 110 V 所以 U1 110 V 所以 正确 答案为 D 答案 D 7 解析 当滑动触头 P 逆时针转动时 相当于增加了副线圈的匝数 而原线圈匝数保持不变 根据 U1 U2 n1 n2可知 输出电压增大 其他因素不变时 电压表读数变大 电流表读数变大 当 用心 爱心 专心 11 线圈匝数不变化而将滑动变阻器滑动触头向下滑动时 输出电压不变 总电阻减小 则总电流 增大 R1两端电压增大 R2两端电压减小 流过 R2的电流减小 因此 流过 R3的电流增大 电流表示数变大 选项 D 正确 答案 D 8 解析 输电线中电流 I P U 输电线上损失功率 P I2R 线 P2R 线 U2 1 kW 选项 A 正确 答案 A 9 解析 输电线路上消耗的功率为 P 400 kW I2R 可知输电线上电流为 I2 20 A 根据原线 圈 P1 U1I1 可知 I1 103 A