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專題11 交變電流 一、選擇題 A、當(dāng)S與a連接后，理想電流表示數(shù)為 B、當(dāng)S與a連接后，理想電壓表示數(shù)為 C、當(dāng)S由a撥到b后，副線圈輸出電壓的頻率變?yōu)? D、當(dāng)S由a撥到b后，原線圈的輸入功率變?yōu)樵瓉淼?倍 【答案】AD 考點：變壓器的構(gòu)造和原理 【名師點睛】掌握住理想變壓器的電壓、電流之間的關(guān)系，最大值和有效值之間的關(guān)系即可解決本題． 2.【廣東省佛山市第一中學(xué)2016屆高三第三次模擬考試】理想變壓器原線圈a匝數(shù)n1＝200匝，副線圈b匝數(shù)n2＝100匝，線圈a接在u＝44sin314tV的交流電源上，“12V，6W”的燈泡恰好正常發(fā)光，電阻R2＝16Ω，電壓表V為理想電表。下列推斷正確的是 A．交變電流的頻率為100Hz B．穿過鐵芯的磁通量的最大變化率為Wb／s C．電壓表V的示數(shù)為22 V D．R1消耗的功率是1 W 【答案】BD 【解析】 考點: 變壓器的構(gòu)造及原理。 【名師點睛】基本關(guān)系式中物理量之間的決定關(guān)系： 電壓 副線圈電壓U2由原線圈電壓U1和匝數(shù)比決定，即U2＝U1（原制約副） 功率 副線圈中的功率P2由用戶負(fù)載決定，原線圈的輸入功率P1由副線圈的輸出功率P2決定，即P1＝P2（副制約原） 電流 原線圈的電流I1由副線圈的電流I2和匝數(shù)比決定，即I1＝I2（副制約原） 3.【河北定州中學(xué)2016-2017學(xué)年第一學(xué)期高四物理周練試題（一）】如圖，利用理想變壓器進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電，發(fā)電廠的輸出電壓恒定，輸電線路的電阻不變，當(dāng)用電高峰到來時 A．輸電線上損耗的功率減小 B．電壓表V1的示數(shù)減小，電流表A1增大 C．電壓表V2的示數(shù)增大，電流表A2減小 D．用戶功率與發(fā)電廠輸出功率的比值減小 【答案】D 考點：遠(yuǎn)距離輸電 【名師點睛】解決本題的關(guān)鍵知道：1、輸送功率與輸送電壓、電流的關(guān)系；2、變壓器原副線圈的電壓比與匝數(shù)比的關(guān)系；3、升壓變壓器輸出電壓、降壓變壓器輸入電壓、電壓損失的關(guān)系；4、升壓變壓器的輸出功率、功率損失、降壓變壓器的輸入功率關(guān)系。 4.【河北定州中學(xué)2016-2017學(xué)年第一學(xué)期高四物理周練試題（一）】如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為20:1，原線圈接正弦交流電源上，副線圈接入“3V，6W”燈泡一只，且燈泡正常發(fā)光．則 A．原線圈電壓為 3V B．電源輸出功率 120 W C．電流表的示數(shù)為 0．1A D．電流表的示數(shù)為 40A 【答案】C 【解析】根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比可知，原線圈端電壓為，故A錯誤；在理想的變壓器中的輸入功率和輸出功率的大小相等，在副線圈中只有一個的燈泡正常發(fā)光，所以輸入功率和輸出功率的大小都為，故B錯誤；根據(jù)理想變壓器輸入功率為，則原線圈的電流為，故選項C正確，選項D錯誤。 考點：變壓器的構(gòu)造和原理 【名師點睛】在理想的變壓器中的輸入功率和輸出功率的大小相等，電壓與匝數(shù)成正比，電流與匝數(shù)成反比。 5.【遼寧省葫蘆島市六校協(xié)作體2017屆高三上學(xué)期期初考試物理試題】如圖，理想變壓器原、副線圈分別接有額定電壓相同的燈泡a和b。當(dāng)輸入電壓U為燈泡額定電壓的10倍時，兩燈泡均能正常發(fā)光。下列說法正確的是 A.原、副線圈砸數(shù)之比為9:1 B. 原、副線圈砸數(shù)之比為1:9 C.此時a和b的電功率之比為9:1 D.此時a和b的電功率之比為1:9 【答案】AD 考點：考查了理想變壓器 6.【湖北省襄陽四中2017屆高三八月第一周周考理科綜合物理試題】如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為4：1，電壓表和電流表均為理想電表，原線圈接在的正弦交流電，圖中D為理想二極管，（正向電阻不計，反向電阻為無窮大），定值電阻,則下列說法正確的是 （ ） A．時，原線圈輸入電壓的瞬時值為 B．時，電壓表示數(shù)為18V C．電流表示數(shù)為1A D．變壓器的輸入功率為9W 【答案】，A 【解析】 試題分析：時，A正確；電壓表測量的是效值，輸入電壓的最大值為,有效值為，B錯誤；由得：,由,根據(jù)二極管具有單向?qū)щ娦?，結(jié)合電流的熱效應(yīng)，則：,故電流表的示數(shù)為,A、C錯誤；變壓器的輸入功率等于輸出功率，即,D錯誤。 考點：本題考查理想變壓器，意在考查考生的分析綜合能力。 【名師點睛】根據(jù)圖象準(zhǔn)確找出已知量，是對學(xué)生認(rèn)圖的基本要求，準(zhǔn)確掌握理想變壓器的特點及電壓、電流比與匝數(shù)比的關(guān)系，是解決本題的關(guān)鍵。 7.【陜西省西安中學(xué)2016屆高三第一次仿真考試?yán)砜凭C合試題】如圖甲所示的電路中，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為，原線圈接入圖乙所示的不完整的正弦交流電，副線圈接火災(zāi)報警系統(tǒng)（報警器未畫出），電壓表和電流表均為理想電表，和為定值電阻，R為半導(dǎo)體熱敏電阻，其阻值隨溫度的升高而減小，下列說法中正確的是（ ） A、R處出現(xiàn)火警時電壓表示數(shù)增大 B、R處出現(xiàn)火警時電流表示數(shù)減小 C、圖乙中電壓的有效值為 D、電壓表的示數(shù)為 【答案】D 考點：變壓器的構(gòu)造和原理 【名師點睛】根據(jù)電流的熱效應(yīng)，求解交變電流的有效值是常見題型，要熟練掌握，根據(jù)圖象準(zhǔn)確找出已知量，是對學(xué)生認(rèn)圖的基本要求，準(zhǔn)確掌握理想變壓器的特點及電壓、電流比與匝數(shù)比的關(guān)系，是解決本題的關(guān)鍵。 8.【廣西南寧二中、柳州高中、玉林高中2017屆高三8月聯(lián)考理科綜合】如圖所示，一理想變壓器原線圈匝數(shù)n1=1100匝，副線圈匝數(shù)n2=200匝，原線圈接交變電源，電壓。副線圈接電動機，電動機內(nèi)阻為5Ω，電流表A2示數(shù)為2A，電表對電路的影響忽略不計。則（ ） A．此交流電的頻率為100Hz B．電壓表示數(shù)為220V C．此電動機輸出功率為60W D．電流表A1示數(shù)為10A 【答案】BC 考點：變壓器；電功率 【名師點睛】掌握住理想變壓器的電壓、電流及功率之間的關(guān)系，本題即可得到解決。注意電動機的輸出功率等于輸入的總功率與內(nèi)阻上的熱功率之差。 9.【湖南省石門縣第一中學(xué)2017屆高三8月單元檢測物理試題】如圖所示，圖線a是線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時所產(chǎn)生正弦交流電的圖像，當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，其在同一磁場中勻速轉(zhuǎn)動過程中所產(chǎn)生正弦交流電的圖像如圖b所示. 以下關(guān)于這兩個正弦交流電的說法正確的是（　　） A．在圖中t=0時刻穿過線圈的磁通量均為零 B．線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為3：2 C．交流電a的瞬時值為u=10sin5πt（v） D．交流電b電壓的最大值為20/ 3V 【答案】BCD 考點：交流電 【名師點睛】本題考查的是學(xué)生讀圖的能力，根據(jù)圖象讀出交流電的最大值和周期，同時要掌握住交變電流的產(chǎn)生的過程. 10.【湖南省長沙市長郡中學(xué)2017屆高三入學(xué)考試?yán)砜凭C合物理試題】如圖所示，理想變壓器原副線圈各接一個電阻和，原線圈中接有220V交流電源，此時兩只電阻上的電壓都是10V，設(shè)變壓器原副線圈的匝數(shù)比為n：1，電阻和消耗的功率之比為k：1，則 A、 B、 C、 D、 【答案】A 【解析】原線圈接220V的電壓，而兩端的電壓為10V，所以理想變壓器輸入端的電壓為，輸出端的電壓為，根據(jù)公式可得，電阻和消耗的功率之比為k：1，即，因為，，故，A正確； 考點：考查了理想變壓器 【名師點睛】對于變壓器需要掌握公式、，以及知道副線圈的電流以及功率決定了原線圈中的電流和功率，理想變壓器是理想化模型，一是不計線圈內(nèi)阻；二是沒有出現(xiàn)漏磁現(xiàn)象．同時當(dāng)電路中有變壓器時，只要將變壓器的有效值求出，則就相當(dāng)于一個新的恒定電源， 11.【湖南省長沙市長郡中學(xué)2017屆高三上學(xué)期第一次周測物理試題】為了浴室用電安全，某同學(xué)用理想變壓器降壓給浴室供電；如圖所示，理想變壓器原線圈輸入交變電壓,變壓器原副線圈匝數(shù)比為5:1,已知照明燈額定功率為66W,排氣扇電動機內(nèi)阻為1Ω，電流表示數(shù)為3A，各用電器均正常工作，電表均為理想電表，則（） A.電壓表示數(shù)為62V B.變壓器的輸入功率為186W C.排氣扇輸出功率為63.75W D.保險絲熔斷電流不得低于3A. 【答案】C 考點：變壓器；交流電 【名師點睛】此題是關(guān)于變壓器及交流電的計算；理想變壓器是理想化模型，一是不計線圈內(nèi)阻；二是沒有出現(xiàn)漏磁現(xiàn)象．同時當(dāng)電路中有變壓器時，只要將變壓器的有效值求出，則就相當(dāng)于一個新的恒定電源，其值就是剛才的有效值。 12.【江西省南昌市第三中學(xué)2016屆高三下學(xué)期第三次模擬考試?yán)砜凭C合】如圖，一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為4:1，原線圈與一可變電阻串聯(lián)后，接入一正弦交流電源；副線圈電路中固定電阻的阻值為R0，負(fù)載電阻的阻值R=11R0，是理想電壓表；現(xiàn)將負(fù)載電阻的阻值減小為R=5R0，保持變壓器輸入電流不變，此時電壓表讀數(shù)為5.0V，則 A.此時原線圈兩端電壓的最大值約為34V B.此時原線圈兩端電壓的最大值約為24V C.原線圈兩端原來的電壓有效值約為68V D.原線圈兩端原來的電壓有效值約為48V 【答案】AD 考點：變壓器；交流電 13.【廣東省湛江一中等“四?！?017屆高三上學(xué)期第一次聯(lián)考物理試題】如圖所示，面積為，內(nèi)阻不計的100匝矩形線圈ABCD，繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動的角速度為 ，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為。矩形線圈通過滑環(huán)與理想變壓器相連，觸頭P可移動，副線圈所接電阻，電表均為理想交流電表，當(dāng)線圈平面與磁場方向平行時開始計時，下列說法正確的是（ ） A．線圈中感應(yīng)電動勢的表達(dá)式為 B．P上移時，電流表示數(shù)減小 C．時刻，電壓表示數(shù)為 D．當(dāng)原副線圈匝數(shù)比為時，電阻上消耗的功率為 【答案】D 【解析】矩形閉合導(dǎo)線框ABCD在磁場中轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交流電的最大值為：，線圈中感應(yīng)電動勢的表達(dá)式為e=100cos（100t）V，故A錯誤；P上移時，原線圈的匝數(shù)減小，則導(dǎo)致副線圈電壓增大，那么副線圈電流也增大，則原線圈的電流會增大，故B錯誤；由于最大值為有效值的倍，所以交流電的有效值為U=100V，當(dāng)t=0時，電壓表示數(shù)為100V，故C錯誤；當(dāng)原、副線圈匝數(shù)比為1：2時，次級電壓有效值為200V，電阻上消耗的功率為，故D正確；故選D。 考點：交流電；變壓器 14.【江西省贛中南五校2017屆高三上學(xué)期開學(xué)摸底考試?yán)砜凭C合物理試題】如圖所示，有一矩形線圈的面積為S，匝數(shù)為N，內(nèi)阻不計，繞OO′軸在水平方向的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中以角速度ω做勻速轉(zhuǎn)動，從圖示位置開始計時。矩形線圈通過滑環(huán)接一理想變壓器，滑動觸頭P上下移動時可改變輸出電壓，副線圈接有可調(diào)電阻R，下列判斷正確的是 A．矩形線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式為e＝NBSωcosωt B．矩形線圈從圖示位置經(jīng)過時間內(nèi)，通過電流表的電荷量為零 C．當(dāng)P位置不動，R增大時，電壓表讀數(shù)也增大 D．當(dāng)P位置向上移動，R不變時，電流表讀數(shù)變大 【答案】AD 考點：交流電；變壓器 15.【湖北省大冶市第一中學(xué)2017屆高三8月月考物理試題】判斷下列說法哪些是正確的？ A．手機通話時發(fā)射的無線電波都是經(jīng)過調(diào)制的 B．當(dāng)敵機靠近時，戰(zhàn)機攜帶的雷達(dá)接收反射波的頻率小于其發(fā)射頻率 C．當(dāng)變壓器的鐵芯不閉合時，其原副線圈的電壓比不等于其匝數(shù)比 D．LC振蕩電路中產(chǎn)生隨時間t按 i=a sin b t的規(guī)律變化的振蕩電流時，發(fā)射的電磁波的波長為（c為真空中的光速） 【答案】ACD 考點：電磁波；變壓器 2、 非選擇題 1.【湖北省大冶市第一中學(xué)2017屆高三8月月考物理試題】（本題10分）發(fā)電機轉(zhuǎn)子是匝數(shù)n=100，邊長L=20cm的正方形線圈，其置于磁感應(yīng)強度B=0.5T的勻強磁場中，繞著垂直磁場方向的軸以ω=100π(rad／s)的角速度轉(zhuǎn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)到線圈平面與磁場方向垂直時開始計時.線圈的電阻r=1Ω，外電路電阻R=99Ω.試求： (1)寫出交變電流瞬時值表達(dá)式； (2)外電阻上消耗的功率； (3)從計時開始，線圈轉(zhuǎn)過過程中，通過外電阻的電荷量是多少? 【答案】(1) i=6.28sin100πt (2) 1.95103W (3) 110-2C 【解析】 (1)電動勢的最大值：Em=nBωL2=200π=628(V) 根據(jù)閉合電路歐姆定律得 Im==6.28A 故交變電流瞬時值表達(dá)式：i=6.28sin100πt (2)電流的有效值I= 由P=I2R得外電阻上的消耗功率： P=()2R=1.95103W (3)從計時開始到線圈轉(zhuǎn)過過程中，平均感應(yīng)電動勢由E=n得 平均電流： = /( R+r) =nBL2／2(R+r)Δt 通過外電阻的電荷量：q=Δt= nBL2／2(R+r) =110-2C 考點：交流電；法拉第電磁感應(yīng)定律 2.【河北定州中學(xué)2016-2017學(xué)年第一學(xué)期高四物理周練試題（一）】某小型實驗水電站輸出功率P=38 kW，輸電線路總電阻． （1）若采用U=380 V輸電，求輸電線路損耗的功率； （2）若改用高壓輸電，用戶端利用的變壓器降壓，求用戶得到的電壓． 【答案】（1）；（2） 考點：遠(yuǎn)距離輸電 【名師點睛】本題考查學(xué)生運用電功率公式及變壓器線圈匝數(shù)與電壓的關(guān)系解決實際問題的能力．要明確損失功率的計算方法。