2014全国高考物理真题分类汇编:交变电流
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2014高考物理模拟题精选分类解析(第06期)专题11 交变电流1. (2014河北省唐山一模)如图所示,理想变压器的原副线圈匝数之比为2:1,原线圈接在2202sin100()u t V π= 的交流电源上,副线圈一端接有R=55Ω的负载电阻、熔断电流为1A 的保险丝和一个灯泡D ,电流表为理想电表。
下列说法正确的是2. (2014洛阳市二模)如图所示是某种交变电流的电流随时间变化的图线,i>0部分的图线是一个正弦曲线的正半周,i<0部分的图线是另一个正弦曲线的负半周,其最大值如图中所示,则这种交变电流的有效值为 ( )0I 03I02I06I3.(2014江西省上饶市二模)2013年4月20日在四川省雅安市芦山县发生7.0级地震、地震发生后,某下列说法中正确的是:A .输电线路中的电流为20 AB .输电线路损失的电功率为8000 WC .发电机实际输出电压是260VD .如果该柴油发电机发的电是正弦交流电,则输出电压的峰值是300 V项D 错误。
【考点定位】考查电能输送及其相关知识。
(2014四川省凉山州二诊)理想变压器的输入电压如图7所示,输出端并联2只相同的小灯泡21L L ,,如图8所示,灯泡的额定电压为20V ,额定功率为10W ,电路连接了两理想电流表21A A ,,导线电阻不计,开始电键S 断开,1L 恰好正常发光,则( )A.原副线圈的匝数比为1n ∶2n =3 2∶1B.流过灯1L 的电流方向每秒改变10次C.电键S 闭合后,灯1L 变暗D.电键S 闭合后,电流1A 的读数变大,21A A 的比值也变大5.(18分)(2014年3月北京市东城区高三适应性训练)有人为汽车设计的一个“再生能源装置”原理简图如图1所示,当汽车减速时,线圈受到磁场的阻尼作用帮助汽车减速,同时产生电能储存备用。
图1中,线圈的匝数为n ,ab 长度为L 1,bc 长度为L 2 。
图2是此装置的侧视图,切割处磁场的磁感应强度大小恒为B ,有理想边界的两个扇形磁场区夹角都是900 。
2014年高考物理真题分类汇编:交变电流21. [2014·新课标Ⅱ卷] 如图所示,一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2.原线圈通过一理想电流表A 接正弦交流电源,一个二极管和阻值为R 的负载电阻串联后接到副线圈的两端.假设该二极管的正向电阻为零,反向电阻为无穷大.用交流电压表测得a 、b 端和c 、d 端的电压分别为U ab 和U cd ,则( )A .U ab ∶U cd =n 1∶n 2B .增大负载电阻的阻值R ,电流表的读数变小C .负载电阻的阻值越小,c 、d 间的电压U cd 越大D .将二极管短路,电流表的读数加倍21.BD [解析] 经交流电压表、交流电流表测得的值分别为交变电压和交变电流的有效值,根据变压器公式U ab U 2=n 1n 2得到输出电压,而输出电压U 2不等于c 、d 端电压,因二极管具有单向导电性,输入电压通过变压器变压后经二极管整流后有效值发生变化, U cd =2U 22=2n 2U ab2n 1,则U ab ∶U cd =2n 1∶n 2,故A 错误.增大负载电阻的阻值R, U ab 不变,U cd 也不变,根据P 出=U 2cdR 可知输出功率减小,根据理想变压器的输入功率等于输出功率可知,输入功率必减小,故电流表读数变小,B 正确,C 错误.二极管短路时,U ′cd =U 2,输出功率P ′出=U ′2cd R =U 22R =2P 出,故输入功率P 1也加倍,而输入电压U 1不变,根据P 1=U 1I 1得电流表读数加倍,D 正确.1.[2014·四川卷] 如图所示,甲是远距离输电线路的示意图,乙是发电机输出电压随时间变化的图像,则( )甲 乙A .用户用电器上交流电的频率是100 HzB .发电机输出交流电的电压有效值是500 VC .输出线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定D .当用户用电器的总电阻增大时,输电线上损失的功率减小1.D [解析] 从图乙得到交流电的频率是50 Hz ,变压器在输电过程中不改变交流电的频率, A 错误;从图乙得到发电机输出电压的最大值是500 V ,所以有效值为250 2 V ,B 错误;输电线的电流是由降压变压器的负载电阻和输出电压决定的,C 错误;由于变压器的输出电压不变,当用户用电器的总电阻增大时,输出电流减小,根据电流与匝数成反比的关系可知,输电线上的电流减小,由P 线=I 线R 线可知,输电线上损失的功率减小,D 正确.17.[2014·山东卷] 如图所示,将额定电压为60 V 的用电器通过一理想变压器接在正弦交变电源上.闭合开关S 后,用电器正常工作,交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220 V 和2.2 A .以下判断正确的是( )A .变压器输入功率为484 WB .通过原线圈的电流的有效值为0.6 AC .通过副线圈的电流的最大值为2.2 AD .变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2=11∶317.BD [解析] 理想电流表没有电阻,显示的2.2 A 是理想变压器的输出电流的有效值,理想电压表的电阻无穷大,显示的220 V 是理想变压器的输入电压的有效值.用电器正常工作,所以,理想变压器的输出电压的有效值为60 V .根据理想变压器的电压与匝数成正比,可得n 1∶n 2=U 1∶U 2=11∶3 ,选项D 正确.理想变压器的输入功率等于输出功率,P 入=P 出=60×2.2 W =132 W ,选项A 错误.根据理想变压器的电流与匝数成反比,即I 1∶I 2=n 2∶n 1,可得通过原线圈的电流的有效值为I 1=n 2n 1I 2=0.6 A ,选项B 正确.通过变压器的是正弦交流电,所以副线圈的电流的最大值为I m =2I 2=2.2 2 A ,选项C 错误.16. [2014·福建卷Ⅰ] 图为模拟远距离输电实验电路图,两理想变压器的匝数n 1=n 4<n 2=n 3,四根模拟输电线的电阻R 1、R 2、R 3、R 4的阻值均为R ,A 1、A 2为相同的理想交流电流表,L 1、L 2为相同的小灯泡,灯丝电阻R L >2R ,忽略灯丝电阻随温度的变化.当A 、B 端接入低压交流电源时( )A .A1、A 2两表的示数相同 B .L 1、L 2两灯泡的亮度相同 C .R 1消耗的功率大于R 3消耗的功率 D .R 2两端的电压小于R 4两端的电压16.D [解析] 由于n 1<n 2,所以左边的理想变压器为升压变压器,低压交流电源经过理想升压变压器后,由于功率不变,所以电流变小,则A 1表的示数小于A 2表的示数,故A 项错误;由U 1U 2=n 1n 2,U 3=U 2-I A1·2R 及U 3U 4=n 3n 4可知,L 1两端的电压U L1=U 4=U 1-n 4n 3·I A1·2R ,又L 2两端的电压U L2=U 1-I A2·2R ,因n 4n 3I A1<I A2,故U L1>U L2,由P =U 2R 可知,L 1的功率大于L 2的功率,所以L 1的亮度大于L 2,故B 项错误;由于A 1表的示数小于A 2表的示数,由P =I 2R 可知,R 1消耗的功率小于R 3消耗的功率,故C 项错误;由于A 1表的示数小于A 2表的示数,由U =IR 可知,R 2两端的电压小于R 4两端的电压,故D 项正确.3.[2014·江苏卷] 远距离输电的原理图如图所示,升压变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2,电压分别为U 1、U 2,电流分别为I 1、I 2,输电线上的电阻为R .变压器为理想变压器,则下列关系式中正确的是( )A. I 1I 2=n 1n 2 B .I 2=U 2RC .I 1U 1=I 22RD .I 1U 1=I 2U 23.D [解析] 组副线圈的理想变压器来说,通过原、副线圈的电流之比等于原、副线圈的匝数之比的倒数,因此选项A 错误;输出电流决定输入电流,I 2是由用户的电流决定的,I 1是由I 2决定的,与输电线上的电阻无关,选项B 错误;输出功率决定输入功率,升压变压器的输入功率应等于用户的功率与输电线上消耗的功率之和,故选项C 错误.7. [2014·天津卷] 如图1所示,在匀强磁场中,一矩形金属线圈两次分别以不同的转速绕与磁感线垂直的轴匀速转动,产生的交变电动势图像如图2中曲线a 、b 所示,则( )图1 图2 A .两次t =0时刻线圈平面均与中性面重合 B .曲线a 、b 对应的线圈转速之比为2∶3 C .曲线a 表示的交变电动势频率为25 Hz D .曲线b 表示的交变电动势有效值为10 V7.AC [解析] 本题考查交变电流图像、交变电流的产生及描述交变电流的物理量等知识,从图像可以看出,从金属线圈旋转至中性面时开始计时,曲线a 表示的交变电动势的周期为4×10-2 s ,曲线b 表示的交变电动势的周期为6×10-2 s ,所以A 、C 正确,B 错误;由E m =NBSω可知,E m a E m b =ωa ωb =T b T a =32,故E m b =23E m a =10 V ,曲线b 表示的交流电动势的有效值为5 2 V ,D 错误.15. [2014·浙江卷] 如图所示为远距离交流输电的简化电路图.发电厂的输出电压是U ,用等效总电阻是r 的两条输电线输电,输电线路中的电流是I 1,其末端间的电压为U 1.在输电线与用户间连有一理想变压器,流入用户端的电流为I 2.则( )A. 用户端的电压为I 1U 1I 2B. 输电线上的电压降为UC. 理想变压器的输入功率为I 21rD. 输电线路上损失的电功率为I 1U15.A [解析] 本题考查电能的输送、理想变压器等知识.理想变压器输入端与输出端功率相等, U 1 I 1= U 2 I 2,用户端的电压U 2= I 1I 2U 1,选项A 正确;输电线上的电压降ΔU =U -U 1=I 1r ,选项B 错误;理想变压器输电线上损失的功率为I 21r ,选项C 、D 错误.19. [2014·广东卷] 如图11所示的电路中,P 为滑动变阻器的滑片,保持理想变压器的输入电压U 1不变,闭合开关S ,下列说法正确的是( )A .P 向下滑动时,灯L 变亮B .P 向下滑动时,变压器的输出电压不变C .P 向上滑动时,变压器的输入电流变小D .P 向上滑动时,变压器的输出功率变大19.BD [解析] 由于理想变压器输入电压不变,则副线圈电压U 2不变,滑片P 滑动时,对灯泡两端的电压没有影响,故灯泡亮度不变,则选项A 错误;滑片P 下滑,电阻变大,但副线圈电压由原线圈电压决定,则副线圈电压不变,故选项B 正确;滑片P 上滑,电阻减小,副线圈输出电流I 2增大,则原线圈输入电流I 1也增大,故选项C 错误;此时变压器输出功率P 2=U 2I 2将变大,故选项D 正确.20. [2014·浙江卷] 如图1所示,两根光滑平行导轨水平放置,间距为L ,其间有竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B.垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒.从t=0时刻起,棒上有如图2所示的持续交变电流I,周期为T,最大值为I m,图1中I所示方向为电流正方向.则金属棒()第20题图1第20题图2A.一直向右移动B.速度随时间周期性变化C.受到的安培力随时间周期性变化D.受到的安培力在一个周期内做正功20.ABC[解析] 本题考查安培力、左手定则、牛顿运动定律、功等知识.在0~T2,导体棒受到向右的安培力,大小恒为B I m L,向右做匀加速直线运动;在T2~T,导体棒受到安培力向右,大小仍为BI m L,而此时速度仍然还是向左,做匀减速直线运动,之后不断重复该运动过程.故选项A、B、C正确;安培力在一个周期内做功为0,选项D错误.。
交变电流的产生和描述1.交变电流:和都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流,简称交流电.交变电流的图象如图所示都属于交变电流.其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦交流电,如图(a)所示.2.正弦交流电的产生:在匀强磁场里,线圈绕磁场方向的轴匀速转动.⑴中性面:与磁场方向的平面⑵中性面与峰值面的比较:比较项中性面峰值面位置线圈平面与磁场方向线圈平面与磁场方向磁通量零磁通量的变化率0感应电动势0电流方向3.正弦交变电流的函数表达式、描述交变电流的物理量:⑴周期和频率:交变电流完成一次周期性变化(线圈转一周)所需的时间叫做周期,T= ,单位是秒(s);交变电流在1 s内完成周期性变化的次数叫做频率,f= ,单位是赫兹(Hz).⑵正弦式交变电流的函数表达式(线圈在中性面位置开始计时):①电动势e随时间变化的规律e=E m sinωt.②负载两端的电压u随时间变化的规律u = U m sinωt.③电流i随时间变化的规律i = I m sinωt.其中ω等于线圈转动的角速度,E m = nBSω.4.交变电流的瞬时值、峰值、有效值:①瞬时值:交变电流某一时刻的值,是时间的函数.②峰值:交变电流(电流、电压或电动势)所能达到的最大的值,也叫最大值.③有效值:跟交变电流的等效的恒定电流的值叫做交变电流的有效值.对正弦交流电,其有效值和峰值的关系为:E = E m,U = U m,I = I m.5.电感和电容对交变电流的影响:⑴电感对交变电流的阻碍作用:电感线圈对交变电流有作用,电感对交变电流的阻碍作用的大小用感抗表示,线圈的自感系数越大,交变电流的频率越高,阻碍作用越大,感抗也就越大.⑵电容器对交变电流的阻碍作用:交变电流能够“通过”电容器,电容器对交变电流有作用,电容器对交变电流的阻碍作用用容抗表示.电容器的电容越大.电容器对交变电流的阻碍作用就越小,也就是说,电容器的容抗就越小,电容器在交流电路中起的作用是通,隔,通________、阻.二.思考与练习思维启动1.关于线圈在匀强磁场中转动产生的交流电,以下说法中正确的是()A.线圈平面每经过中性面一次,感应电流方向就改变一次,感应电动势方向不变B.线圈每转动一周,感应电流方向就改变一次C.线圈在中性面位置时,磁通量最大,磁通量的变化率为零D.线圈在与中性面垂直的位置时,磁通量为零,感应电动势最大2.一个单匝矩形线框的面积为S,在磁感应强度为B的匀强磁场中,从线圈平面与磁场垂直的位置开始计时,转速为n转/秒,则()A.线框交变电动势的最大值为nπBSB.线框交变电动势的有效值为2nπBSC.从开始转动经过1/4周期,线框中的平均感应电动势为2nBSD.感应电动势瞬时值为e = 2nπBS sin2nπt3.如图所示,在电路两端加上正弦交流电,保持电压有效值不变,使频率增大,发现各灯的亮暗情况是:灯1变亮,灯2变暗,灯3不变,则M、N、L中所接元件可能是()A.M为电阻,N为电容器,L为电感线圈 B.M为电感线圈,N为电容器,L为电阻C.M为电容器,N为电感线圈,L为电阻 D.M为电阻,N为电感线圈,L为电容器三.考点分类探讨典型问题〖考点1〗正弦交变电流的产生及变化规律【例1】图甲所示是交流发电机模型示意图.在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO′转动,由线圈引出的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕OO′转动的金属圆环相连接,金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触,这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路.图乙是线圈的主视图,导线ab和cd分别用它们的横截面来表示.已知ab长度为L1,bc长度为L2,线圈以恒定角速度ω逆时针转动.(只考虑单匝线圈)⑴线圈平面处于中性面位置时开始计时,试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式;⑵线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时,如图丙所示,试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式;⑶若线圈电阻为r,求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热.(其它电阻均不计)【变式跟踪1】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ω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 = (BSω/R) cosωtB.线圈中电流的有效值为I = BSω/RC.线圈中电流的有效值为I = 2BSω/2RD.线圈中消耗的电功率为P = (BSω)2/2R〖考点2〗交变电流的图象【例2】在匀强磁场中,一矩形金属框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动,如图甲所示,产生的交变电动势的图象如图乙所示,则()A.t = 0.005 s时线框的磁通量变化率为零B.t = 0.01 s时线框平面与中性面重合C.线框产生的交变电动势有效值为311 VD.线框产生的交变电动势频率为100 Hz【变式跟踪2】矩形线框在匀强磁场内匀速转动过程中,线框输出的交流电压随时间变化的图象如图所示,下列说法中正确的是 ( )A .交流电压的有效值为36 2 VB .交流电压的最大值为36 2 V ,频率为0.25 HzC .2 s 末线框平面垂直于磁场,通过线框的磁通量最大D .1 s 末线框平面垂直于磁场,通过线框的磁通量变化最快 四.考题再练 高考试题 1.【2012·江苏】某兴趣小组设计了一种发电装置,如图所示.在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为49π,磁场均沿半径方向.匝数为N 的矩形线圈abcd 的边长ab = cd = l 、bc = ad= 2l .线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动,bc 和ad 边同时进入磁场.在磁场中,两条边所经过处的磁感应强度大小均为B ,方向始终与两边的运动方向垂直.线圈的总电阻为r ,外接电阻为R .求: ⑴ 线圈切割磁感线时,感应电动势的大小E m ; ⑵ 线圈切割磁感线时,bc 边所受安培力的大小F ; ⑶ 外接电阻上电流的有效值I .【预测1】如图所示是矩形线框在匀强磁场内匀速转动过程中产生的电压随时间变化的图象,则下列说法中正确的是 ( ) A .交流电压的有效值为110 V B .交流电的频率为0.25 HzC .0.01 s 末线框平面平行于磁场,通过线框的磁通量变化最快D .0.02 s 时通过线框的磁通量为零 2.【2013·江苏】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PB .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【预测2】如图甲所示,一个理想变压器原、副线圈的匝数比n 1:n 2=6:1,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的最大值保持不变,而将其频率变为原来的2倍,则对于交流电的频率改变之后与改变前相比,下列说法中正确的是 ( ) A .副线圈两端的电压有效值均为216V B .副线圈两端的电压有效值均为6V C .灯泡Ⅰ变亮 D .灯泡Ⅲ变亮五.课堂演练 自我提升1.如图所示为一小型交流发电机模型的矩形线圈在匀强磁场中绕中心轴以较小的角速度转动,并通过两滑环与电刷和电流表相连,在实验中可看到( ) A .线圈转动一周,电流表指针将左右摆动B .线圈平面转到与磁感线相垂直时,电流表的指针偏转最大C .线圈平面转到与磁感线平行时,电流表的指针偏转最大D .线圈转动时,电流表的指针只向一个方向偏转,不会左右摆动2.如图所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图,其矩形线圈在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO ′以角速度ω匀速转动,线圈的面积为S 、匝数为n 、线圈总电阻为r ,线圈的两端经集流环和电刷与电阻R 连接,与电阻R 并联的交流电压表为理想电表.在t = 0时刻,线圈平面与磁场方向平行,则下列说法正确的是 ( ) A .交流发电机产生的电动势的最大值E m = BS ω B .交流电压表的示数为2nRBS ω/2(R + r )C .线圈从t = 0时刻开始转过90°的过程中,通过电阻的电荷量为πnBS /22(R + r )D .线圈从t = 0时刻开始转过90°的过程中,电阻产生的热量为2n 2ωRB2S 2/π (R + r )3.某台家用柴油发电机正常工作时能够产生与我国照明电网相同的交变电流.现在该发电机出现了故障,转子匀速转动时的转速只能达到正常工作时的一半,则它产生的交变电动势随时间变化的图象是 ( )4.如图甲所示,将阻值为R = 5 Ω的电阻接到内阻不计的正弦交变电源上,电流随时间变化的规律如图乙所示,电流表串联在电路中测量电流的大小.对此,下列说法正确的是( )A .电阻R 两端电压变化规律的函数表达式为u = 2.5sin(200πt ) VB .电阻R 消耗的电功率为1.25 WC .如图丙所示,若此交变电流由一矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生,当线圈的转速提升一倍时,电流表的示数为1 AD .这一交变电流与图丁所示电流比较,其有效值之比为1/ 25.如图所示,匀强磁场的磁感应强度B = 0.5 T ,边长L = 10 cm 的正方形线圈abcd 共100匝,线圈电阻r = 1 Ω,线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO ′匀速转动,角速度ω = 2π rad/s ,外电路电阻R = 4 Ω.求:⑴ 转动过程中感应电动势的最大值;⑵ 由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过60°角时的瞬时感应电动势; ⑶ 由图示位置转过60°角的过程中产生的平均感应电动势; ⑷ 交流电压表的示数.uRLC Ⅰ Ⅱ Ⅲ 1 2 3 u/V0 -362 t/10-2s 乙362甲参考答案:一.考点整理 基本概念 1.大小 方向2.垂直于 垂直 垂直 平行 最大(BS ) 最大 最大(nBS ω) 发生改变 方向不变 3.2π/ω 1/T4.热效应 0.707 0.707 0.7075.阻碍 阻碍 交流 直流 高频 低频 二.思考与练习 思维启动 1.CD2.BD ;线框交变电动势的最大值为E m = BS ω = 2n πBS ,产生的感应电动势瞬时值为e = 2n πBS sin2n πt ,A 错、D 对;该线框交变电动势的有效值为E = 2E m /2 = 2n πBS ,B 对;线框中的平均感应电动势E = Δφ/Δt = 4nBS ,C 错.3.C ;当交变电流的频率增大时,线圈的感抗变大,电容器的容抗变小,由灯1变亮,灯2变暗可知M 为电容器,N 为电感线圈,而电阻与交变电流的频率无关,故L 为电阻,C 正确. 三.考点分类探讨 典型问题例1 ⑴ 矩形线圈abcd 在磁场中转动时,ab 、cd 切割磁感线,且转动的半径为r = L 2/2,转动时ab 、cd的线速度v = ωr = ωL 2,且与磁场方向的夹角为ωt ,所以,整个线圈中的感应电动势e 1 = 2BL 1v sin ωt = BL 1L 2ωsin ωt .⑵ 当t = 0时,线圈平面与中性面的夹角为φ0,则某时刻t 时,线圈平面与中性面的夹角为(ωt + φ0),故此时感应电动势的瞬时值 e 2 = 2BL 1v sin(ωt + φ0) = BL 1L 2ωsin(ωt + φ0). ⑶ 线圈匀速转动时感应电动势的最大值E m = BL 1L 2ω,故有效值E = 2E m /2 = 2BL 1L 2ω/2;回路中电流的有效值I = E /(R + r ) = BL 1L 2ω/[2(R + r )],根据焦耳定律知转动一周电阻R 上的焦耳热为Q = I 2RT = [BL 1L 2ω/[2(R + r )]]2R ·(2π/ω) = πωRB 2L 12L 22/(R + r )2.变式1 CD ;回路中感应电动势最大值E m = BS ω,电流最大值I m = E m /R = BS ω/R ,t = 0时为中性面,故瞬时值表达式i = (BS ω/R ) sin ωt ;电流有效值I = I m / 2 = 2BS ω/2R ,P = I 2R = B 2ω2S 2/2R ,故A 、B 错误,C 、D 正确.例2 B ;由图象知,该交变电流电动势峰值为311 V ,交变电动势频率为f = 50 Hz ,C 、D 错;t = 0.005时,e = 311 V ,磁通量变化最快,t = 0.01 s 时,e = 0,磁通量最大,线圈处于中性面位置,A 错,B 对. 变式2 BC ;由线框输出的交流电压随时间变化图象可知,交流电压的最大值为36 2 V ,频率为0.25 Hz ,B 正确;有效值则为36 V ,A 错误;2 s 末,线框产生的感应电动势为零,所以此时线框平面垂直于磁场,C 正确;1 s 末,线框产生的感应电动势最大,此时线框平面平行于磁场,通过线框的磁通量变化最快,D 错误.四.考题再练 高考试题1.⑴ bc 、ad 边的运动速度v = ωl /2,感应电动势E m = 4NBlv 解得E m = 2NBl 2ω.⑵ 电流I m = E m /(r + R ),安培力F = 2NBI m l ,解得F = 4N 2B 2l 3ω/(r + R ).⑶ 一个周期内,通电时间t = 4T /9,R 上消耗的电能W = I m 2RT 且W = I 2RT ,解得I = 4NBl 2ω/2(r +R ). 预测1 C ;由图象可知,交流电压的最大值为110 V ,有效值为55 2 V ,周期T = 0.04 s ,则f = 1/T = 25 Hz ,故A 、B 错误;0.01 s 末交流电电压达到最大值,线框平面应与磁场平行,C 正确;0.02 s 时交流电压为零,线框平面与磁场垂直,磁通量最大,D 错误. 2.BC预测2 BD ;由变压器变压公式,将其频率变为原来的2倍,副线圈输出电压不变,副线圈两端的电压有效值均为6V ,选项A 错误B 正确;将其频率变为原来的2倍,灯泡Ⅰ亮度不变.由于容抗变小,感抗变大,灯泡Ⅲ变亮,灯泡II 变暗,选项C 错误D 正确五.课堂演练 自我提升1.AC ;线圈在匀强磁场中以较小的角速度转动,可以认为电流表的示数反映了感应电流大小、方向的变化.线圈平面转到了与磁感线平行时,通过线圈平面的磁通量为零,但此时的感应电动势最大,电流表的指针偏转最大.线圈转动一周,电流方向变化两次,故电流表指针将左右摆动. 2.B3.B ;线圈转速为正常时的一半,据ω = 2πn = 2π/T 知,周期变为正常时的2倍,又据E m = NBS ω知,最大值变为正常时的一半,结合我国电网交流电实际情况,知正确选项为B . 4.AD ;图乙所示电流的最大值为I m =0.5 A ,周期为T =0.01 s ,其角速度为ω = 2π/T = 200π rad/s ,由欧姆定律得U m = I m R = 2.5 V .所以R 两端电压的表达式为u = 2.5sin(200πt ) V ,选项A 正确.该电流的有效值为I = I m /2,电阻R 消耗的电功率为P = I 2R ,解得P = 0.625 W ,B 选项错误;电表的示数为有效值,该交变电流由图丙所示矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生,当转速提升一倍时,电动势的最大值E m = nBS ω为原来的2倍.电路中电流的有效值也是原来的2倍,为2×0.5/2A ≠ 1A ,选项C 错误;图乙中的正弦交变电流的有效值为0.5/2A ,图丁所示的交变电流虽然方向发生变化,但大小恒为0.5 A ,可知选项D 正确. 5.⑴ E m = nBS ω = 3.14 V.⑵ 由图示位置计时转过60°角时,瞬时感应电动势 E = E m ·cos 60° = 1.57 V. ⑶ 由图示位置转过60°角的过程中产生的平均感应电动势E =n ΔΦΔt =100×0.5×0.01×sin 60°π3×2πV =2.60 V⑷ 交流电压表测的是有效值,所以其示数U =E m R2R +r = 1.78 V。
专题11 交变电流(解析版)一、单项选择题1.【2013·河南省焦作市高三期末】在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转动轴匀速转动,如图甲所示。
产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示。
则下列说法正确的是A.t=0.01s时穿过线框的磁通量最小B.该交变电动势的有效值为C.该交变电动势的瞬时值表达式为e=(100πt)VD.电动势瞬时值为22V时,线圈平面与中性面的夹角为45°(100πt)45°,与中性面的夹角也为45°,选项D正确。
2.【2013·河北省唐山市高三期末考试】一边长为L的正方形单匝线框绕垂直于匀强磁场的固定轴转动,线框中产生的感应电动势e随时间t的变化情况如图所示。
已知匀强磁场的磁感应强度为B,则结合图中所给信息可判定A.t1时刻穿过线框的磁通量为BL2 B.t2时刻穿过线框的磁通量为零C.t3时刻穿过线框的磁通量变化率为零D3.【2013·河北唐山市高三摸底考试】如图所示,理想变压器原线圈接一交流电源,副线圈回路中有一定值电阻R和两个小灯泡L1、L2,最初电键S是断开的,现闭合电键S,则A.副线圈两端电压变大B.灯泡L1变亮C.电流表A1示数变大D.电阻R中的电流变小4.【2013·湖南省重点中学高三月考】图甲为理想变压器,其原、副线圈的匝数比为4∶1,电压表和电流表均为理想电表,原线圈接图乙所示的正弦交流电,图中R1为阻值随温度升高而减小的热敏电阻,R1为定值电阻。
下列说法正确的是()A.交流电压u的表达式(V)B.变压器原、副线圈中的电流之比为4∶1C.变压器输入、输出功率之比为1∶4D.R1处温度升高时,电压表和电流表的示数均变大5.【2013·河北省唐山市高三下学期第二次模拟】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,i – t图象如图乙所示,第1s内电流方向如图甲所示,则下列判断正确的是()A.通过灯泡中的电流是恒定电流B.通过灯泡中的电流方向交替变化,周期为4sC.第1s内变压器铁芯中磁通量的变化率时刻相同D.第2s内,灯泡中的电流方向从下到上6.【2013·河南省中原名校高三联考】如图所示的交流电路中,理想变压器输入电压为U1,输入功率为P1,输出功率为P2,各交流电表均为理想电表.当滑动变阻器R1的滑动头向下移动时A.灯L变亮B.各个电表读数均变大C.因为U1不变,所以P1不变D.P1变大,且始终有P1=P27.【2013·湖北省黄冈市高三3月份质量检测】如图所示,电路中理想变压器原、副线圈接入电路的匝数可通过单刀双掷开关改变,○A为交流电流表。
2014年全国高考物理试题分类汇编专题1. 直线运动 专题2. 相互作用 专题3. 牛顿运动定律 专题4. 曲线运动专题5. 万有引力和天体运动 专题6. 机械能 专题7. 静电场 专题8. 恒定电流 专题9. 磁场专题10. 电磁感应 专题11. 交变电流 专题12. 光学专题13. 原子物理 专题14. 动量专题专题15.机械振动和机械波2014年高考物理试题分类汇编 专题1:直线运动14.[2014·新课标Ⅱ卷] 甲乙两汽车在一平直公路上同向行驶.在t =0到t =t 1的时间内,它们的v t 图像如图所示.在这段时间内( )A .汽车甲的平均速度比乙的大B .汽车乙的平均速度等于v 1+v 22C .甲乙两汽车的位移相同D .汽车甲的加速度大小逐渐减小,汽车乙的加速度大小逐渐增大14.A [解析] v t 图像中图线与横轴围成的面积代表位移,可知甲的位移大于乙的位移,而时间相同,故甲的平均速度比乙的大,A 正确,C 错误;匀变速直线运动的平均速度可以用v 1+v 22来表示,乙的运动不是匀变速直线运动,所以B 错误;图像的斜率的绝对值代表加速度的大小,则甲、乙的加速度均减小,D 错误.14. [2014·全国卷] 一质点沿x 轴做直线运动,其v t于x =5 m 处,开始沿x 轴正向运动.当t =8 s 时,质点在x 轴上的位置为( )A .x =3 mB .x =8 mC .x =9 mD .x =14 m14.B [解析] 本题考查v t 图像. v t 图像与x s 1-s 2=3 m ,由于初始坐标是5 m ,所以t =8 s 时质点在x 轴上的位臵为x =3 m +5 m =8 m ,因此B 正确.(2014上海)8.在离地高h 处,沿竖直方向同时向上和向下抛出两个小球,她们的初速度大小均为 ,不计空气阻力,两球落地的时间差为 ( )(A(B)(C(D[答案]A13.[2014·广东卷] 图6是物体做直线运动的v t图像,由图可知,该物体()A.第1 s内和第3 s内的运动方向相反B.第3 s内和第4 s内的加速度相同C.第1 s内和第4 s内的位移大小不相等D.0~2 s和0~4 s内的平均速度大小相等13.B[解析] 0~3 s内物体一直沿正方向运动,故选项A错误;v t图像的斜率表示加速度,第3 s内和第4 s选项B正确;v t图像图线与时间轴包围的面积表示位移的大小,第1 s内和第4 s内对应的两个三角形面积相等,故位移大小相等,选项C错误;第3 s内和第4 s内对应的两个三角形面积相等,故位移大小相等,方向相反,所以0~2 s和0~4 s内位移相同,但时间不同,故平均速度不相等,选项D错误.5.[2014·江苏卷] 一汽车从静止开始做匀加速直线运动,然后刹车做匀减速直线运动,直到停止.下列速度v和位移x的关系图像中,能描述该过程的是()AC5.A[解析] 设汽车做匀加速直线运动时的加速度为a1,则由运动学公式得2a1x=v2,由此可知选项C、D错误;设刹车时汽车的位移为x0,速度为v0,其后做减速运动的加速度为a2,则减速过程有v2-v20=2a2(x-x0),这里的v20=2a1x0,x>x0,则v2=2a1x0+2a2(x -x0)=2(a1-a2)x0+2a2x,即v=2(a1-a2)x0+2a2x(x>x0,a2<0).综上所述,只有选项A正确.15.[2014·山东卷] 一质点在外力作用下做直线运动,其速度v随时间t变化的图像如图所示.在图中标出的时刻中,质点所受合外力的方向与速度方向相同的有()A.t1B.t2C.t3D.t415.AC[解析] 本题考查的是速度图像.速度图像中某点的切线的斜率表示加速度.t1时刻速度为正,加速度也为正,合外力与速度同向;t2时刻速度为正,加速度为负,合外力与速度反向;t3时刻速度为负,加速度也为负,合外力与速度同向;t4时刻速度为负,加速度为正,合外力与速度反向.选项A、C正确.1.[2014·天津卷] 质点做直线运动的速度—时间图像如图所示,该质点()A .在第1秒末速度方向发生了改变B .在第2秒末加速度方向发生了改变C .在前2秒内发生的位移为零D .第3秒末和第5秒末的位置相同1.D [解析] 本题考查了学生的读图能力.应用图像判断物体的运动情况,速度的正负代表了运动的方向,A 错误;图线的斜率代表了加速度的大小及方向,B 错误;图线与时间轴围成的图形的面积代表了物体的位移,C 错误,D 正确.22. [2014·全国卷] 现用频闪照相方法来研究物块的变速运动.在一小物块沿斜面向下运动的过程中,用频闪相机拍摄的不同时刻物块的位置如图所示.拍摄时频闪频率是10 Hz ;通过斜面上固定的刻度尺读取的5个连续影像间的距离依次为x 1、x 2、x 3、x 4.已知斜面顶端的高度h 和斜面的长度s .数据如下表所示.重力加速度大小g 取9.80 m/s 2.单位:cm根据表中数据,完成下列填空:(1)物块的加速度a =________m/s 2(保留3位有效数字). (2)因为______________________,可知斜面是粗糙的.22.(1)4.30(填“4.29”或“4.31”同样给分) (2)物块加速度小于g hs =5.88 m/s 2(或:物块加速度小于物块沿光滑斜面下滑的加速度)[解析] (1)根据逐差法求出加速度a =(x 3+x 4)-(x 1+x 2)(2T )2=4.30 m/s 2. (2)根据牛顿第二定律,物块沿光滑斜面下滑的加速度a ′=g sin θ=g hs =5.88 m/s 2,由于a <a ′,可知斜面是粗糙的.2014年高考物理真题分类汇编 专题2:相互作用14. [2014·广东卷] 如图7所示,水平地面上堆放着原木,关于原木P 在支撑点M 、N 处受力的方向,下列说法正确的是( )A .M 处受到的支持力竖直向上B .N 处受到的支持力竖直向上C .M 处受到的静摩擦力沿MN 方向D .N 处受到的静摩擦力沿水平方向14.A [解析] 支持力的方向与接触面垂直,所以M 处的支持力的方向与地面垂直,即竖直向上,N 处支持力的方向与接触面垂直,即垂直MN 向上,故选项A 正确,选项B 错误;摩擦力的方向与接触面平行,与支持力垂直,故选项C 、D 错误.14.[2014·山东卷] 如图所示,用两根等长轻绳将木板悬挂在竖直木桩上等高的两点,制成一简易秋千.某次维修时将两轻绳各剪去一小段,但仍保持等长且悬挂点不变.木板静止时,F1表示木板所受合力的大小,F2表示单根轻绳对木板拉力的大小,则维修后()A.F1不变,F2变大B.F1不变,F2变小C.F1变大,F2变大D.F1变小,F2变小14.A[解析] 本题考查受力分析、物体的平衡.在轻绳被剪短前后,木板都处于静止状态,所以木板所受的合力都为零,即F1=0 N.因两根轻绳等长,且悬挂点等高,故两根轻绳对木板的拉力相等,均为F2.对木板进行受力分析,如图所示,则竖直方向平衡方程:2F2cos θ=G cos θ减小,故F2变大.选项A正确.14.[2014·浙江卷] )A.机械波的振幅与波源无关B.机械波的传播速度由介质本身的性质决定C.物体受到的静摩擦力方向与其运动方向相反D.动摩擦因数的数值跟相互接触的两个物体的材料无关14.B[解析] 本题考查机械波、静摩擦力、动摩擦因数等知识.机械波的振幅与波源有关,选项A错误;传播速度由介质决定,选项B正确;静摩擦力的方向可以与运动方向相同,也可以相反,也可以互成一定的夹角,选项C错误;动摩擦因数描述相互接触物体间的粗糙程度,与材料有关,选项D错误.[2014·重庆卷] (2)为了研究人们用绳索跨越山谷过程中绳索拉力的变化规律,同学们设计了如题6图3所示的实验装置,他们将不可伸长的轻绳的两端通过测力计(不计质量及长度)固定在相距为D的两根立柱上,固定点分别为P和Q,P低于Q,绳长为L(L>PQ).题6图3他们首先在绳上距离P点10 cm处(标记为C点)系上质量为m的重物(不滑动),由测力计读出绳PC、QC的拉力大小T P和T Q.随后,改变重物悬挂点C的位置,每次将P点到C 点的距离增加10 cm,并读出测力计的示数,最后得到T P、T Q与绳长PC的关系曲线如题6图4所示.由实验可知:题6图4①曲线Ⅱ中拉力最大时,C 点与P 点的距离为________cm ,该曲线为________(选填“T P ”或“T Q ”)的曲线.②在重物从P 移到Q 的整个过程中,受到最大拉力的是________(选填“P ”或“Q ”)点所在的立柱.③在曲线Ⅰ、Ⅱ相交处,可读出绳的拉力T 0=________ N ,它与L 、D 、m 和重力加速度g 的关系为T 0=________.[答案] (2)①60(56~64之间的值均可) T P ②Q③4.30(4.25~4.35之间的值均可) mgL L 2-D 22(L 2-D 2)[解析] (2)①从曲线Ⅱ可读出,拉力最大时C 点与P 点的距离为60 cm 左右,对绳子的结点进行受力如图所示,重物受力平衡,在水平方向有T P sin α=T Q sin β,当结点偏向左边时,α接近零度,sin α<sin β,则T P >T Q ,故可推断曲线Ⅱ为T P 的曲线,曲线Ⅰ为T Q 的曲线.②通过①的分析结果和曲线的变化趋势,可知受到最大拉力的是Q 点所在的立柱. ③曲线Ⅰ、Ⅱ相交处,T P =T Q =T 0,根据力的正交分解,可列方程如下,T 0sin α=T 0sin β,得α=β,T 0cos α+T 0cos β=mg ,对绳子,设左边长度为l 1,由几何关系有l 1sin α+(L -l 1)sin β=D ,以上方程解得T 0=mgL L 2-D 22(L 2-D 2).21. [2014·浙江卷] 在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时,某同学把两根弹簧如图1连接起来进行探究.图(a)第21题图1第21题表1(1)某次测量如图2所示,指针示数为________ cm.(2)在弹性限度内,将50 g 的钩码逐个挂在弹簧下端,得到指针A 、B 的示数L A 和L B如表1.用表1数据计算弹簧Ⅰ的劲度系数为____ N/m(重力加速度g 取10 m/s 2).由表Ⅰ数据________(选填“能”或“不能”)计算出弹簧Ⅱ的劲度系数.第21题图221. [答案] (1)(15.95~16.05)cm ,有效数字位数正确 (2)(12.2~12.8) N/m 能[解析] (1)由图2可知刻度尺能精确到0.1 cm ,读数时需要往后估读一位.故指针示数为16.00±0.05 cm.(2)由表1中数据可知每挂一个钩码,弹簧Ⅰ的平均伸长量Δx 1≈4 cm ,弹簧Ⅱ的总平均伸长量Δx 2≈5.80 cm ,根据胡克定律可求得弹簧Ⅰ的劲度系数为12.5 N/m ,同理也能求出弹簧Ⅱ的劲度系数.23. (10分)[2014·新课标Ⅱ卷] 某实验小组探究弹簧的劲度系数k 与其长度(圈数)的关系.实验装置如图(a)所示:一均匀长弹簧竖直悬挂,7个指针P 0、P 1、P 2、P 3、P 4、P 5、P 6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处;通过旁边竖直放置的刻度尺,可以读出指针的位置,P 0指向0刻度.设弹簧下端未挂重物时,各指针的位置记为x 0;挂有质量为0.100 kg 的砝码时,各指针的位置记为x .测量结果及部分计算结果如下表所示(n 为弹簧的圈数,重力加速度取9.80 m/s 2).已知实验所用弹簧总圈数为60,整个弹簧的自由长度为11.88 cm.(1)将表中数据补充完整:①________;②________.(2)以n 为横坐标,1k 为纵坐标,在图(b)给出的坐标纸上画出1k n 图像.图(b)(3)图(b)中画出的直线可近似认为通过原点.若从实验中所用的弹簧截取圈数为n 的一段弹簧,该弹簧的劲度系数k 与其圈数n 的关系的表达式为k =____③__N/m ;该弹簧的劲度系数k 与其自由长度l 0(单位为m)的关系的表达式为k =____④__N/m.23.[答案] (1)①81.7 ②0.0122 (2)略(3)③1.75×103n (在1.67×103n ~1.83×103n 之间均同样给分) ④3.47l 0(在3.31l 0~3.62l 0之间均同样给分)[解析] (1)①k =mgΔx =0.100×9.80(5.26-4.06)×10-2=81.7 N/m ;②1k =181.7m/N =0.0122 m/N. (3)由作出的图像可知直线的斜率为5.8×10-4,故直线方程满足1k =5.8×10-4n m/N ,即k =1.7×103 n N/m(在1.67×103n ~1.83×103n之间均正确)④由于60圈弹簧的原长为11.88 cm ,则n 圈弹簧的原长满足n l 0=6011.88×10-2,代入数值,得k =3.47l 0(在3.31l 0~3.62l 0之间均正确).11.[2014·江苏卷] 小明通过实验验证力的平行四边形定则.(1)实验记录纸如题11-1图所示,O 点为橡皮筋被拉伸后伸长到的位置,两弹簧测力计共同作用时,拉力F 1和F 2的方向分别过P 1和P 2点;一个弹簧测力计拉橡皮筋时,拉力F 3的方向过P3点.三个力的大小分别为:F1=3.30 N、F2=3.85 N和F3=4.25 N.请根据图中给出的标度作图求出F1和F2的合力.(题11-1图)(2)仔细分析实验,小明怀疑实验中的橡皮筋被多次拉伸后弹性发生了变化,影响实验结果.他用弹簧测力计先后两次将橡皮筋拉伸到相同长度,发现读数不相同,于是进一步探究了拉伸过程对橡皮筋弹性的影响.实验装置如题11-2图所示,将一张白纸固定在竖直放置的木板上,橡皮筋的上端固定于O点,下端N挂一重物.用与白纸平行的水平力缓慢地移动N,在白纸上记录下N的轨迹.重复上述过程,再次记录下N的轨迹.(题11-2图)(题11-3图)两次实验记录的轨迹如题11-3图所示.过O点作一条直线与轨迹交于a、b两点,则实验中橡皮筋分别被拉伸到a和b时所受拉力F a、F b的大小关系为______.(3)根据(2)中的实验,可以得出的实验结果有________(填写选项前的字母).A.橡皮筋的长度与受到的拉力成正比B.两次受到的拉力相同时,橡皮筋第2次的长度较长C.两次被拉伸到相同长度时,橡皮筋第2次受到的拉力较大D.两次受到的拉力相同时,拉力越大,橡皮筋两次的长度之差越大(4)根据小明的上述实验探究,请对验证力的平行四边形定则实验提出两点注意事项.11.(1)(见下图,F合=4.6~4.9 N都算对)(2)F a=F b(3)BD(4)橡皮筋拉伸不宜过长;选用新橡皮筋.(或:拉力不宜过大;选用弹性好的橡皮筋;换用弹性好的弹簧.) [解析] (1)用力的图示法根据平行四边形定则作出合力并量出其大小.(2)画受力分析图如图所示,橡皮筋的拉力F与手的拉力F手的合力F合总与重力G平衡,故F cos θ=G,两次实验中的θ角相同,故F=F(3)力相同时,橡皮筋第2 次的长度较长,A错误,B正确;两次被拉伸到相同长度时,橡皮筋第2 次受到的拉力较小,C错误;根据轨迹越向右相差越多,说明两次受到的拉力相同时,拉力越大,橡皮筋两次的长度之差越大,D正确.2014年高考物理真题分类汇编专题3:牛顿运动定律17.[2014·新课标全国卷Ⅰ] 如图所示,用橡皮筋将一小球悬挂在小车的架子上,系统处于平衡状态.现使小车从静止开始向左加速,加速度从零开始逐渐增大到某一值,然后保持此值,小球稳定地偏离竖直方向某一角度(橡皮筋在弹性限度内).与稳定在竖直位置时相比,小球的高度()A.一定升高B.一定降低C.保持不变D.升高或降低由橡皮筋的劲度系数决定17.A[解析] 本题考查了牛顿第二定律与受力分析.设橡皮筋原长为l0,小球静止时设橡皮筋伸长x1,由平衡条件有kx1=mg,小球距离悬点高度h=l0+x1=l0+mgk,加速时,设橡皮筋与水平方向夹角为θ,此时橡皮筋伸长x2,小球在竖直方向上受力平衡,有kx2sin θ=mg,小球距离悬点高度h′=(l0+x2)sin θ=l0sin θ+mgk,因此小球高度升高了.18.[2014·北京卷] 应用物理知识分析生活中的常见现象,可以使物理学习更加有趣和深入.例如平伸手掌托起物体,由静止开始竖直向上运动,直至将物体抛出.对此现象分析正确的是()A.手托物体向上运动的过程中,物体始终处于超重状态B.手托物体向上运动的过程中,物体始终处于失重状态C.在物体离开手的瞬间,物体的加速度大于重力加速度D.在物体离开手的瞬间,手的加速度大于重力加速度18.D本题考查牛顿第二定律的动力学分析、超重和失重.加速度向上为超重向下为失重,手托物体抛出的过程,必定有一段加速过程,即超重过程,从加速后到手和物体分离的过程中,可以匀速也可以减速,因此可能失重,也可能既不超重也不失重,A、B错误.手与物体分离时的力学条件为:手与物体之间的压力N=0,分离后手和物体一定减速,物体减速的加速度为g,手减速要比物体快才会分离,因此手的加速度大于g,C错误,D正确.19.[2014·北京卷] 伽利略创造的把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法,有力地促进了人类科学认识的发展.利用如图所示的装置做如下实验:小球从左侧斜面上的O 点由静止释放后沿斜面向下运动,并沿右侧斜面上升.斜面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时,小球沿右侧斜面上升到的最高位置依次为1、2、3.根据三次实验结果的对比,可以得到的最直接的结论是()A.如果斜面光滑,小球将上升到与O点等高的位置B.如果小球不受力,它将一直保持匀速运动或静止状态C.如果小球受到力的作用,它的运动状态将发生改变D.小球受到的力一定时,质量越大,它的加速度越小19.A本题考查伽利略理想实验.选项之间有一定的逻辑性,题目中给出斜面上铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料,小球的位臵逐渐升高,不难想象,当斜面绝对光滑时,小球在斜面上运动没有能量损失,可以上升到与O点等高的位臵,这是可以得到的直接结论,A正确,B、C、D尽管也正确,但不是本实验得到的直接结论,故错误.15.[2014·福建卷Ⅰ] 如下图所示,滑块以初速度v0沿表面粗糙且足够长的固定斜面,从顶端下滑,直至速度为零.对于该运动过程,若用h、s、v、a分别表示滑块的下降高度、位移、速度和加速度的大小,t表示时间,则下列图像中能正确描述这一运动规律的是()A BC D15.B[解析] 设滑块与斜面间的动摩擦因数为μ,斜面倾角为θ,滑块在表面粗糙的固定斜面上下滑时做匀减速直线运动,加速度不变,其加速度的大小为a =μg cos θ-g sin θ,故D 项错误;由速度公式v =v 0-at 可知,v -t 图像应为一条倾斜的直线,故C 项错误;由位移公式s =v 0t -12at 2可知,B 项正确;由位移公式及几何关系可得h =s sin θ=⎝⎛⎭⎫v 0t -12at 2sin θ,故A 项错误. 8.[2014·江苏卷] 如图所示,A 、B 两物块的质量分别为2m 和m ,静止叠放在水平地面上.A 、B 间的动摩擦因数为μ,B 与地面间的动摩擦因数为12μ.最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g .现对A 施加一水平拉力F ,则( )A .当F <2μmg 时,A 、B 都相对地面静止B .当F =52μmg 时,A 的加速度为13μg C .当F >3μmg 时,A 相对B 滑动D .无论F 为何值,B 的加速度不会超过12μg 8.BCD [解析] 设B 对A 的摩擦力为f 1,A 对B 的摩擦力为f 2,地面对B 的摩擦力为f 3,由牛顿第三定律可知f 1与f 2大小相等,方向相反,f 1和f 2的最大值均为2μmg ,f 3的最大值为32μmg .故当0<F ≤32μmg 时,A 、B 均保持静止;继续增大F ,在一定范围内A 、B 将相对静止以共同的加速度开始运动,设当A 、B 恰好发生相对滑动时的拉力为F ′,加速度为a ′,则对A ,有F ′-2μmg =2ma ′,对A 、B 整体,有F ′-32μmg =3ma ′,解得F ′=3μmg ,故当32μmg <F ≤3μmg 时,A 相对于B 静止,二者以共同的加速度开始运动;当F >3μmg 时,A 相对于B 滑动.由以上分析可知A 错误,C 正确.当F =52μmg 时,A 、B 以共同的加速度开始运动,将A 、B 看作整体,由牛顿第二定律有F -32μmg =3ma ,解得a =μg 3,B 正确.对B 来说,其所受合力的最大值F m =2μmg -32μmg =12μmg ,即B 的加速度不会超过12μg ,D 正确.7.[2014·四川卷] 如图所示,水平传送带以速度v 1匀速运动,小物体P 、Q 由通过定滑轮且不可伸长的轻绳相连,t =0时刻P 在传送带左端具有速度v 2,P 与定滑轮间的绳水平,t =t 0时刻P 离开传送带.不计定滑轮质量和滑轮与绳之间的摩擦,绳足够长.正确描述小物体P 速度随时间变化的图像可能是( )A B C D7.BC [解析] 若P 在传送带左端时的速度v 2小于v 1,则P 受到向右的摩擦力,当P 受到的摩擦力大于绳的拉力时,P 做加速运动,则有两种可能:第一种是一直做加速运动,第二种是先做加速度运动,当速度达到v 1后做匀速运动,所以B 正确;当P 受到的摩擦力小于绳的拉力时,P做减速运动,也有两种可能:第一种是一直做减速运动,从右端滑出;第二种是先做减速运动再做反向加速运动,从左端滑出.若P在传送带左端具有的速度v2大于v1,则小物体P受到向左的摩擦力,使P做减速运动,则有三种可能:第一种是一直做减速运动,第二种是速度先减到v1,之后若P受到绳的拉力和静摩擦力作用而处于平衡状态,则其以速度v1做匀速运动,第三种是速度先减到v1,之后若P所受的静摩擦力小于绳的拉力,则P将继续减速直到速度减为0,再反向做加速运动并且摩擦力反向,加速度不变,从左端滑出,所以C正确.5.[2014·重庆卷] 以不同的初速度将两个物体同时竖直向上抛出并开始计时,一个物体所受空气阻力可忽略,另一个物体所受空气阻力大小与物体的速率成正比,下列分别用虚线和实线描述两物体运动的v-t图像可能正确的是()A BC D5.D[解析] 本题考查v-t图像.当不计阻力上抛物体时,物体做匀减速直线运动,图像为一倾斜直线,因加速度a=-g,故该倾斜直线的斜率的绝对值等于g.当上抛物体受空气阻力的大小与速率成正比时,对上升过程,由牛顿第二定律得-mg-k v=ma,可知物体做加速度逐渐减小的减速运动,通过图像的斜率比较,A错误.从公式推导出,上升过程中,|a|>g,当v=0时,物体运动到最高点,此时a=-g,而B、C图像的斜率的绝对值均小于g,故B、C错误,D正确.22.[2014·新课标全国卷Ⅰ] 某同学利用图(a)所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图,如图(b)所示.实验中小车(含发射器)的质量为200 g,实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮,小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到,回答下列问题:图(a)图(b)(1)根据该同学的结果,小车的加速度与钩码的质量成________(选填“线性”或“非线性”)关系.(2)由图(b)可知,a -m 图线不经过原点,可能的原因是________.(3)若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下,小车的加速度与作用力成正比”的结论,并直接以钩码所受重力mg 作为小车受到的合外力,则实验中应采取的改进措施是________,钩码的质量应满足的条件是________.22.(1)非线性 (2)存在摩擦力 (3)调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力 远小于小车的质量[解析] 本题考查了验证牛顿第二定律的实验.(1)根据图中描出的各点作出的图像不是一条直线,故小车的加速度和钩码的质量成非线性关系.(2)图像不过原点,小车受到拉力但没有加速度,原因是有摩擦力的影响.(3)平衡摩擦力之后,在满足钩码质量远小于小车质量的条件下,可以得出在小车质量不变的情况下拉力与加速度成正比的结论.24.[2014·新课标全国卷Ⅰ] 公路上行驶的两汽车之间应保持一定的安全距离.当前车突然停止时,后车司机可以采取刹车措施,使汽车在安全距离内停下而不会与前车相碰.通常情况下,人的反应时间和汽车系统的反应时间之和为1 s ,当汽车在晴天干燥沥青路面上以108 km/h 的速度匀速行驶时,安全距离为120 m .设雨天时汽车轮胎与沥青路面间的动摩擦因数为晴天时的25,若要求安全距离仍为120 m ,求汽车在雨天安全行驶的最大速度.24.2 m/s(或72 km/h)[解析] 设路面干燥时,汽车与地面的动摩擦因数为μ0,刹车时汽车的加速度大小为a 0,安全距离为s ,反应时间为t 0,由牛顿第二定律和运动学公式得μ0mg =ma 0①s =v 0t 0+v 202a 0② 式中,m 和v 0分别为汽车的质量和刹车前的速度.设在雨天行驶时,汽车与地面的动摩擦因数为μ,依题意有μ=25μ0③ 设在雨天行驶时汽车刹车的加速度大小为a ,安全行驶的最大速度为v ,由牛顿第二定律和运动学公式得μmg =ma ④s =v t 0+v 22a⑤联立①②③④⑤式并代入题给数据得v=20 m/s(72 km/h).⑥24.C5[2014·新课标Ⅱ卷] 2012年10月,奥地利极限运动员菲利克斯·鲍姆加特纳乘气球升至约39 km的高空后跳下,经过4分20秒到达距地面约1.5 km高度处,打开降落伞并成功落地,打破了跳伞运动的多项世界纪录.重力加速度的大小g取10 m/s2.(1)若忽略空气阻力,求该运动员从静止开始下落至1.5 km高度处所需的时间及其在此处速度的大小;(2)实际上,物体在空气中运动时会受到空气的阻力,高速运动时所受阻力的大小可近似表示为f=k v2,其中v为速率,k为阻力系数,其数值与物体的形状、横截面积及空气密度有关.已知该运动员在某段时间内高速下落的v-t图像如图所示.若该运动员和所带装备的总质量m=100 kg,试估算该运动员在达到最大速度时所受阻力的阻力系数.(结果保留1位有效数字)24.[答案] (1)87 s8.7×102 m/s(2)0.008 kg/m[解析] (1)设该运动员从开始自由下落至1.5 km高度处的时间为t,下落距离为s,在1.5 km高度处的速度大小为v,根据运动学公式有v=gt①s=12gt2②根据题意有s=3.9×104 m-1.5×103 m③联立①②③式得t=87 s④v=8.7×102 m/s⑤(2)该运动员达到最大速度v max时,加速度为零,根据牛顿第二定律有mg=k v2max⑥由所给的v-t图像可读出v max≈360 m/s⑦由⑥⑦式得k=0.008 kg/m ⑧23.(18分)[2014·山东卷] 研究表明,一般人的刹车反应时间(即图甲中“反应过程”所用时间)t0=0.4 s,但饮酒会导致反应时间延长.在某次试验中,志愿者少量饮酒后驾车以v0=72 km/h的速度在试验场的水平路面上匀速行驶,从发现情况到汽车停止,行驶距离L =39 m,减速过程中汽车位移s与速度v的关系曲线如图乙所示,此过程可视为匀变速直线运动.取重力加速度的大小g取10 m/s2.求:图甲。
2014届高考物理一轮复习第43讲交变电流的产生和描述配套练习1.(2012 广东19)某小型发电机产生的交变电动势为e=50sin100πt(V),对此电动势,下列表述正确的有 ( )A.最大值是2VB.频率是100HzC.有效值是252周期是0.02s2.(2013海南卷)通过一阻值R=100Ω的电阻的交变电流如图所示,其周期为1s.电阻两端电压的有效值为 ( )A.12V B.410VC.15V D.85V3.如图所示,面积均为S的单匝线圈绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动,能产生正弦交变电动势e=BSωsin ωt的图是 ( )4.矩形线框绕垂直于匀强磁场且沿线框平面的轴匀速转动时产生了交变电流,下列说法正确的是( ) A.当线框位于中性面时,线框中感应电动势最大B.当穿过线框的磁通量为零时,线框中的感应电动势也为零C.每当线框经过中性面时,感应电动势或感应电流方向就改变一次D.线框经过中性面时,各边不切割磁感线5.(2013山东青岛二中测试)图1、图2分别表示两种电压的波形,其中图1所示电压按正弦规律变化.下列说法正确的是()A.图1表示交流电,图2表示直流电B.两种电压的有效值相等C.图1所示电压的瞬时值表达式为u=311sin100t VD.图1所示电压经匝数比为10∶1的变压器变压后,频率变为原来的1 106.(2012合肥模拟)一台发电机的结构示意图如图5所示,其中N、S是永久磁铁的两个磁极,它们的表面呈半圆柱面形状。
M是圆柱形铁芯,铁芯外套有一矩形线圈,线圈绕铁芯M 中心的固定转轴匀速转动。
磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的辐向磁场。
若从图示位置开始计时电动势为正值,图6中能正确反映线圈中感应电动势e随时间t变化规律的是( )图5图67.(2012宁波联考)如图所示电路,电阻R1与电阻R2阻值相同,都为R,和R1并联的D 为理想二极管(正向电阻可看作零,反向电阻可看作无穷大),在A、B间加一正弦交流电u=202sin(100πt) V,则加在R2上的电压有效值为( )A .10VB .20 VC .15 VD .510 V8.(2013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。
专题12 交变电流传感器(解析版) 重庆理综卷物理部分有其特定的题命模板,无论是命题题型、考点分布、模型情景等,还是命题思路和发展趋向方面都不同于其他省市的地方卷。
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本资料以重庆考区的最新名校试题为主,借鉴并吸收了其他省市最新模拟题中对重庆考区具有借鉴价值的典型题,优化组合,合理编排,极限命制。
一、单项选择题 1.【2014?重庆市杨家坪中学高三(上)入学考试】如图所示,理想变压器原副线圈匝数比为 , 为定值电阻, 是滑动变阻器,原线圈两端的输入电压 ,设理想交流电压表 、 的示数分别是 、 ;理想交流电流表 、 示数分别是 、。
下列说法中正确的是( ) A.电压表 的示数 B.滑片P向b端滑动过程中, 不变、 变大 C.滑片P向b端滑动过程中, 变小、 变大 D.通过原、副线圈的交变电流频率之比为 2.【2014?重庆市重庆一中高二上期期末】图甲、图乙分别表示两种电压的波形,其中图甲所示电压按正弦规律变化,下列说法正确的是 A.图甲表示交流电,图乙表示直流电 B.电压的有效值都是311V C.电压的有效值图甲大于图乙 D.图甲所示电压的瞬时值表达式为u=220sin100πt(V) 3.【2014?重庆市重庆一中高二上期期末】物理课上,老师做了一个奇妙的“跳环实验”.如图,她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后,将一金属套环置于线圈L上,且使铁芯穿过套环,闭合开关S的瞬间,套环立刻跳起.某同学另找来器材再探究此实验.他连接好电路,经重复实验,线圈上的套环均未动,对比老师演示的实验,下列四个选项中,导致套环未动的原因可能是 A.线圈接在了直流电源上 B.电源电压过高 C.直流电源的正负极接反了 D.所用套环的材料与老师的不同 二、多项选择题 4.【2014?重庆市重庆一中高二上期期末】如图所示,电源的电动势为E,内阻 忽略不计。
[] M单元 交变电流 变电流的产生及描述 7.[2014·天津卷] 如图1所示,在匀强磁场中,一矩形金属线圈两次分别以不同的转速绕与磁感线垂直的轴匀速转动,产生的交变电动势图像如图2中曲线a、b所示,则( ) 图1 图2 A.两次t=0时刻线圈平面均与中性面重合 B.曲线a、b对应的线圈转速之比为23 C.曲线a表示的交变电动势频率为25 Hz D.曲线b表示的交变电动势有效值为10 V AC [解析] 本题考查交变电流图像、交变电流的产生及描述交变电流的物理量等知识,从图像可以看出,从金属线圈旋转至中性面时开始计时,曲线a表示的交变电动势的周期为4×10-2 s,曲线b表示的交变电动势的周期为6×10-2 s,所以A、C正确,B错误;由Em=NBSω可知,===,故Emb=Ema=10 V,曲线b表示的交流电动势的有效值为5 V,D错误. 图X24-1 1.2014·福州质检一个固定的矩形线圈abcd处于范围足够大的可变化的匀强磁场中.如图X24-1所示,该匀强磁场由一对异名磁极产生,磁极以OO′为轴匀速转动.在t=0时刻,磁场的方向与线圈平行,磁极N离开纸面向外转动.规定由a→b→c→d→a方向的感应电流为正,则图X24-2中能反映线圈中感应电流I随时间t变化的图像是( ) 图X24-2 1.C [解析] 磁极以OO′为轴匀速转动可等效为磁场不变线圈向相反方向转动.在t=0时刻,磁场的方向与线圈平面平行,感应电流最大,产生的感应电流方向为a→b→c→d→a.所以能反映线圈中感应电流I随时间t变化的图像是图C. 图X24-3 2.2014·东北三校联考如图X24-3所示,空间有范围足够大的匀强磁场,磁场方向竖直向下,在其间竖直放置两个彼此正对的相同的金属圆环,两环间距为L,用外力使一根长度也为L的金属杆沿环匀速率运动,用导线将金属杆和外电阻相连,整个过程中只有金属杆切割磁感线.已知磁感应强度的大小为B,圆环半径为R,金属杆转动的角速度为ω,金属杆和外电阻的阻值均为r,其他电阻不计,则( ) A.当金属杆从圆环最高点向最低点转动的过程中,流过外电阻的电流先变大后变小 B.当金属杆从圆环最高点向最低点转动的过程中,流过外电阻的电流先变小后变大 C.流过外电阻电流的有效值为 D.流过外电阻电流的有效值为 2.BC [解析] 从金属杆在圆环的最高点开始计时,金属杆切割磁感线的速度v=ωR,产生的感应电动势e=BLvcos ωt=BLRωcos ωt,当金属杆从最高点运动到最低点的过程中,电动势先变小后变大,流过外电阻的电流先变小后变大,选项B正确;电动势的有效值E=,电流的有效值I==,选项C正确. 图X24-6 5.2014·安徽“江南十校”联考如图X24-6所示的区域内存在匀强磁场,磁场的边界由x轴和y=2sinx曲线围成(x≤2 m).现把边长为2 m的正方形单匝线框以水平速度v=10 m/s匀速地拉过该磁场区域,磁场区域的磁感应强度B=0.4 T,线框的电阻R=0.5 Ω,不计一切摩擦阻力,则( ) A.水平拉力F的最大值为8 N B.拉力F的最大功率为12.8 W C.拉力F要做25.6 J的功才能让线框通过此磁场区 D.拉力F要做12.8 J的功才能让线框通过此磁场区 C [解析] 线框穿过磁场区时,BC或AD边切割磁感线的有效长度为y,产生的感应电动势e=Byv=2Bvsinvt,线框所受的安培力F=,当y=2 m时,安培力最大,且最大值Fm= N=12.8 N,拉力的最大功率Pm=Fmv=128 W,选项A、B错误;由能量守恒定律可知,线圈通过磁场区拉力做的功等于电阻产生的热量,即W=Q=I2Rt=t=×× J=25.6J,选项C正确,选项D错误. 1.2014·河北邯郸摸底电阻为1 Ω的某矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时,产生的正弦式交流电的i-t图线如图G9-1中图线a所示;调整线圈的转速后,该线圈中产生的正弦式交流电的i-t图线如图线b所示.以下关于这两个正弦式交变电流的说法正确的是( ) 图G9-1 A.t=0时刻穿过线圈的磁通量均为零 B.线圈先后两次的转速之比为32 C.图线a对应的交流电的电动势的有效值为5 V D.图线b对应的交流电的电动势的最大值为5 V '1.BC [解析] 在t=0时刻,线圈产生的感应电动势和感应电流均为0,则穿过线圈的磁通量最大,选项A错误;由图像可得两电流的周期之比为23,则线圈先后两次的转速之比为32,选项B正确;图线a对应的交流电的电动势的最大值为10 V,有效值为5 V,选项C正确;由Em=BSω可知,==,故Emb=Ema,图线b对应的交流电的电动势的最大值约为6.67 V,选项D错误. 变压器 远距离输电 15.[2014·浙江卷] 如图所示为远距离交流输电的简化电路图.发电厂的输出电压是U,用等效总电阻是r的两条输电线输电,输电线路中的电流是I1,其末端间的电压为U1.在输电线与用户间连有一理想变压器,流入用户端的电流为I2.则( ) 第15题图 A. 用户端的电压为 B. 输电线上的电压降为U C. 理想变压器的输入功率为Ir D. 输电线路上损失的电功率为I1U 15.A [解析] 本题考查电能的输送、理想变压器等知识.理想变压器输入端与输出端功率相等, U1 I1= U2I2,用户端的电压U2= U1,选项A正确;输电线上的电压降ΔU=U-U1=I1r,选项B错误;理想变压器输电线上损失的功率为Ir,选项C、D错误. 1.[2014·四川卷] 如图所示,甲是远距离输电线路的示意图,乙是发电机输出电压随时间变化的图像,则( ) 甲 乙 A.用户用电器上交流电的频率是100 Hz B.发电机输出交流电的电压有效值是500 V C.输出线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定 D.当用户用电器的总电阻增大时,输电线上损失的功率减小 1.D [解析] 从图乙得到交流电的频率是50 Hz,变压器在输电过程中不改变交流电的频率, A错误;从图乙得到发电机输出电压的最大值是500 V,所以有效值为250 V,B错误;输电线的电流是由降压变压器的负载电阻和输出电压决定的,C错误;由于变压器的输出电压不变,当用户用电器的总电阻增大时,输出电流减小,根据电流与匝数成反比的关系可知,输电线上的电流减小,由P线=I线R线可知,输电线上损失的功率减小,D正确. 21.[2014·新课标卷] 如图所示,一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2.原线圈通过一理想电流表A接正弦交流电源,一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端.假设该二极管的正向电阻为零,反向电阻为无穷大.用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为Uab和Ucd,则( ) A.UabUcd=n1n2 B.增大负载电阻的阻值R,电流表的读数变小 C.负载电阻的阻值越小,c、d间的电压Ucd越大 D.将二极管短路,电流表的读数加倍 21.BD [解析] 经交流电压表、交流电流表测得的值分别为交变电压和交变电流的有效值,根据变压器公式=得到输出电压,而输出电压U2不等于c、d端电压,因二极管具有单向导电性,输入电压通过变压器变压后经二极管整流后有效值发生变化, Ucd==,则UabUcd=n1n2,故A错误.增大负载电阻的阻值R, Uab不变,Ucd也不变,根据P出=可知输出功率减小,根据理想变压器的输入功率等于输出功率可知,输入功率必减小,故电流表读数变小,B正确,C错误.二极管短路时,U′cd=U2,输出功率P′出===2P出,故输入功率P1也加倍,而输入电压U1不变,根据P1=U1I1得电流表读数加倍,D正确. 19.[2014·广东卷] 如图11所示的电路中,P为滑动变阻器的滑片,保持理想变压器的输入电压U1不变,闭合开关S,下列说法正确的是( ) A.P向下滑动时,灯L变亮 B.P向下滑动时,变压器的输出电压不变 C.P向上滑动时,变压器的输入电流变小 D.P向上滑动时,变压器的输出功率变大 19.BD [解析] 由于理想变压器输入电压不变,则副线圈电压U2不变,滑片P滑动时,对灯泡两端的电压没有影响,故灯泡亮度不变,则选项A错误;滑片P下滑,电阻变大,但副线圈电压由原线圈电压决定,则副线圈电压不变,故选项B正确;滑片P上滑,电阻减小,副线圈输出电流I2增大,则原线圈输入电流I1也增大,故选项C错误;此时变压器输出功率P2=U2I2将变大,故选项D正确. 16.[2014·福建卷] 图为模拟远距离输电实验电路图,两理想变压器的匝数n1=n42R,忽略灯丝电阻随温度的变化.当A、B端接入低压交流电源时( ) A.A1、A2两表的示数相同 B.L1、L2两灯泡的亮度相同 C.R1消耗的功率大于R3消耗的功率 D.R2两端的电压小于R4两端的电压 D [解析] 由于n1<n2,所以左边的理想变压器为升压变压器,低压交流电源经过理想升压变压器后,由于功率不变,所以电流变小,则A1表的示数小于A2表的示数,故A项错误;由=,U3=U2-IA1·2R及=可知,L1两端的电压UL1=U4=U1-·IA1·2R,又L2两端的电压UL2=U1-IA2·2R,因IA1UL2,由P=可知,L1的功率大于L2的功率,所以L1的亮度大于L2,故B项错误;由于A1表的示数小于A2表的示数,由P=I2R可知,R1消耗的功率小于R3消耗的功率,故C项错误;由于A1表的示数小于A2表的示数,由U=IR可知,R2两端的电压小于R4两端的电压,故D项正确. 8.2014·汕头质量测评图X24-9为远距离输电示意图,发电机的输出电压U1和输电线的电阻、理想变压器的匝数均不变,且n1n2=n4n3.当用户消耗的功率增大时,下列表述正确的是( ) 图X24-9 A.用户的总电阻增大 B.用户的电压U4增大 C.U1U2=U4U3 D.用户消耗的功率等于发电机的输出功率 8.C [解析] 对两个变压器,=,=,所以=,选项C正确;由能量守恒定律可知,发电机的输出功率等于用户消耗的功率和输电导线消耗的功率之和,选项D错误;输出电压U1一定,U2也一定,当用户消耗的功率P出增大时,负载增多,并联支路增加,用户的总电阻减小,P出=IR负载,降压变压器的输出电流I4增大, 由=知,降压变压器的输入电流I3增大,即I2增大,则U3=U2-I2r减小,用户的电压U4减小,选项A、B错误. 9.2014·河南焦作联考如图X24-10所示,理想变压器原线圈的匝数n1=1100匝,副线圈的匝数n2=110匝,R0、R1、R2均为定值电阻,且R0=R1=R2,电流表、电压表均为理想电表.原线圈接u=220sin 314t(V)的交流电源,起初开关S处于断开状态.下列说法中正确的是( ) 图X24-10 A.电压表的示数为22 V B.当开关S闭合后,电压表的示数变小 C.当开关S闭合后,电流表的示数变大 D.当开关S闭合后,变压器的输出功率增大 9.BCD [解析] 变压器的输入电压的有效值为 V,则副线圈两端的电压为 V,根据串联分压原理,电压表的示数为 V,选项A错误;当开关S闭合后,输出功率增大,电压表的示数变小,原线圈输入功率增大,电流表的示数变大,选项B、C、D正确. 10.2014·洛阳联考某电厂要将电能输送给较远的用户,输送的总功率为9.8×104 W,电厂输出的电压仅为350 V,为减少输送的功率损失,先用升压变压器将电压升高后输出,再用降压变压器将电压降低供用户使用.已知输电线路的总电阻为4 Ω,允许损失的功率为输送功率的5%,所需的电压为220 V,求升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比. 10.18 13311 [解析] 根据题意,画出输电线路图如图所示, 电路中损失功率P损=5%P总 而P损=IR 输电线路中的电流I2==35 A 升压变压器的输出电压U2==2.8×103 V 根据理想变压器电压之间的关系,升压变压器的原、副线圈的匝数比 === 降压变压器的输入功率 P3=P总-P损=95%·P总=9.31×104 W 所以降压变压器的输入电压U3==V=2660 V 降压变压器的原、副线圈的匝数比 ===. 2.2014·开封联考理想自耦变压器的原线圈接有如图G9-2甲所示的正弦式交变电压,副线圈接有可调电阻R,触头P与线圈始终接触良好,下列判断正确的是( ) 甲 乙 图G9-2 A.交变电源的电压u随时间t变化的规律是u=U0cos 100πt B.若仅将触头P向A端滑动,则电阻R消耗的电功率增大 C.若仅使电阻R增大,则原线圈的输入电功率增大 D.若使电阻R增大的同时,将触头P向B端滑动,则通过A处的电流一定增大 2.AB [解析] 由图甲可得交变电源的周期为T=0.02 s,最大值为U0,则电源的电压u=U0cos t=U0cos100πt,选项A正确;由=,若仅将触头P向A端滑动,即n2增大,则副线圈的输出电压U2增大,电阻R消耗的电功率P=增大,选项B正确;若仅使电阻R增大,则输出电压U2一定,输出电功率P=减小,原线圈的输入电功率减小,选项C错误;若使电阻R增大的同时,将触头P向B端滑动,则输出电压U2减小,输出或输入的电功率减小,通过A处的电流I=一定减小,选项D错误. 3.2014·陕西宝鸡质检如图G9-3甲所示,“回”字形铁芯两端绕有两个线圈,在线圈l1中通入电流 i1后,在l2上产生的感应电流随时间变化的规律如图乙所示,则通入线圈l1中的电流i1随时间t变化的图线是图G9-4中的 (线圈l1、l2中电流的正方向如图甲中箭头所示)( ) 图G9-3 图G9-4 3.D [解析] 由图乙可知线圈l2中的电流大小在每个周期内恒定,由法拉第电磁感应定律可知,磁通量随时间线性变化,则电流i1在每个周期内是线性变化的;在0~时间内,由楞次定律知,电流i1沿负方向增大.选项D正确. 交变电流综合 7.[2014·天津卷] 如图1所示,在匀强磁场中,一矩形金属线圈两次分别以不同的转速绕与磁感线垂直的轴匀速转动,产生的交变电动势图像如图2中曲线a、b所示,则( ) 图1 图2 A.两次t=0时刻线圈平面均与中性面重合 B.曲线a、b对应的线圈转速之比为23 C.曲线a表示的交变电动势频率为25 Hz D.曲线b表示的交变电动势有效值为10 V 7.AC [解析] 本题考查交变电流图像、交变电流的产生及描述交变电流的物理量等知识,从图像可以看出,从金属线圈旋转至中性面时开始计时,曲线a表示的交变电动势的周期为4×10-2 s,曲线b表示的交变电动势的周期为6×10-2 s,所以A、C正确,B错误;由Em=NBSω可知,===,故Emb=Ema=10 V,曲线b表示的交流电动势的有效值为5 V,D错误. 17.[2014·山东卷] 如图所示,将额定电压为60 V的用电器通过一理想变压器接在正弦交变电源上.闭合开关S后,用电器正常工作,交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220 V和2.2 A.以下判断正确的是( ) A.变压器输入功率为484 W B.通过原线圈的电流的有效值为0.6 A C.通过副线圈的电流的最大值为2.2 A D.变压器原、副线圈匝数比n1n2=113 BD [解析] 理想电流表没有电阻,显示的2.2 A是理想变压器的输出电流的有效值,理想电压表的电阻无穷大,显示的220 V是理想变压器的输入电压的有效值.用电器正常工作,所以,理想变压器的输出电压的有效值为60 V.根据理想变压器的电压与匝数成正比,可得n1n2=U1U2=113 ,选项D正确.理想变压器的输入功率等于输出功率,P入=P出=60×2.2 W=132 W ,选项A错误.根据理想变压器的电流与匝数成反比,即I1I2=n2n1,可得通过原线圈的电流的有效值为I1=I2=0.6 A ,选项B正确.通过变压器的是正弦交流电,所以副线圈的电流的最大值为Im=I2=2.2 A,选项C错误. 图X24-7 6.2014·潍坊一模如图X24-7所示,匀强磁场的磁感应强度B= T.单匝矩形线圈的面积S=1 m2,电阻不计,绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动.线圈通过电刷与理想变压器原线圈相接,A为交流电流表.调整副线圈的滑动触头P,当变压器原、副线圈的匝数比为12时,副线圈电路中标有“36 V 36 W”的灯泡正常发光.以下判断正确的是( ) A.电流表的示数为1 A B.矩形线圈产生电动势的有效值为18 V C.从矩形线圈转到中性面开始计时,矩形线圈电动势随时间的变化规律为e=18 sin 90πt(V) D.若矩形线圈的转速增大,为使灯泡仍能正常发光,应将P适当下移 BC [解析] 标有“36 V 36 W”的灯泡正常发光,副线圈的输出电压和电流分别为36 V和1 A,由=,解得电流表的示数为2 A,选项A错误;由=解得矩形线圈产生电动势的有效值为18 V,选项B正确;从中性面开始计时,产生正弦交流电,且电动势的最大值Em=BSω=18 V,解得角速度ω=90π rad/s,则电动势的瞬时值e=18 sin 90πt (V),选项C正确;若矩形线圈的转速增大,电动势的最大值和有效值均增大,由=可知,为使U2不变,需要减小n2,即应将P适当上移,选项D错误. 4.2014·江西红色六校联考在如图G9-5甲所示的电路中,A1、A2、A3为相同的电流表,C为电容器,电阻R1、R2、R3的阻值相同,线圈L的电阻不计.在某段时间内理想变压器原线圈内磁场的变化规律如图乙所示,则在t1~t2时间内( ) 甲 乙 图G9-5 A.电流表A1的示数比A2的小 B.电流表A2的示数比A3的小 C.电流表A1和A2的示数相同 D.电流表的示数都不为零 4.C [解析] 由于理想变压器原线圈内的磁场均匀变化,所以副线圈产生恒定电动势,电流表A1和A2的示数相同,因电容器所在的支路相当于断路,电流表A3的示数为0,选项C正确. 8.2014·青岛质检图G9-9为某住宅区的应急供电系统,由交流发电机和副线圈匝数可调的理想降压变压器组成.发电机中矩形线圈的面积为S,矩形线圈的匝数为N,电阻不计,它可绕水平轴OO′在磁感应强度为B的水平匀强磁场中以角速度ω匀速转动.矩形线圈通过滑环连接降压变压器,滑动触头P上下移动时可改变输出电压,R0表示输电线的电阻.以线圈平面与磁场平行时为计时起点,下列判断正确的是( ) 图G9-9 A.若发电机线圈某时刻处于图示位置,则通过变压器原线圈的电流的瞬时值为0 B.发电机线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e =NBSωsin ωt C.当用电量增加时,为使用户得到的电压保持不变,滑动触头P应向上滑动 D.当滑动触头P向下滑动时,变压器原线圈两端的电压将增大 8.C [解析] 图示发电机线圈处于平行于磁感线的位置,此时穿过线圈的磁通量为0,但磁通量的变化率最大,即通过变压器原线圈的电流的瞬时值最大,选项A错误;从线圈平面与磁场平行时开始计时,发电机线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBSωcos ωt,选项B错误;当用电量增加时,总功率增大,通过原、副线圈的电流均增大,R0两端的电压增大,为使用户得到的电压保持不变,副线圈的输出电压要增大,由=可知需增大n2,滑动触头P应向上滑动,选项C正确;当滑动触头P向下滑动时,变压器原线圈两端的电压不变,副线圈两端的电压减小,选项D错误. 9.2014·洛阳重点高中联考三峡水利枢纽工程是流域治理开发的关键工程,是中国规模最大的水利工程.枢纽控制的流域面积为1×106 km2,占长江流域面积的56%,坝址处年平均流量Q=4.51×1011 m3.水利枢纽的主要任务包括防洪、发电、航运三方面.在发电方面,三峡电站安装水轮发电机组26台,总装机容量即26台发电机组同时工作时的总发电功率P=1.82×107 kW.年平均发电量约为W=8.40×1010 kW·h,电站主要向华中、华东电网供电,以缓解这两个地区的供电紧张局面.阅读上述资料,解答下列问题(水的密度ρ=1.0×103 kg/m3,重力加速度g取10 m/s2). 图G9-10 (1)请画出远距离输电的原理图并在其上用相应的符号标明相应的物理量. (2)若三峡电站上、下游水位差按H=100 m计算,试推导三峡电站将水流的势能转化为电能的效率η的公式并计算出效率η的数值. (3)若26台发电机组全部发电,要达到年发电量的要求,每台发电机组平均年发电时间t为多少天? (4)将该电站的电能输送到华中地区,输电功率P1=4.5×106 kW,采用超高压输电,输电电压U=500 kV,而发电机输出的电压约为U0=18 kV,要使输电线上损耗的功率为输送电功率的5%,求发电站的升压变压器原、副线圈的匝数之比和输电线路的总电阻. 9.(1)略 (2)67.1% (3)192.3天 (4)9250 2.78 Ω [解析] (1)远距离输电的原理图如图所示. (2)电站能量转化的效率η== 效率η=×100%≈67.1%. (3)依据P=可知,每台发电机组平均年发电时间 t== 天≈192.3天. (4)升压变压器原、副线圈的匝数之比==9250 由P1=UI得I=9.0×103 A 又P损=I2R=5%P1 由以上各式解得R≈2.78 Ω.。
2014年广东省各地高考模拟理综物理分类汇编——交变电流一、单选题1.(2014届广东省六校第一次联考)11.一个矩形线圈在匀强磁场中转动,它产生的交流电动势为t sin1002220e π=,关于这个交变电流,下列说法中正确的是 BDA .交变电流的频率为100HzB .该电动势的有效值为220VC .线圈转动的角速度ω=50π rad/sD .t=0时,线圈平面处于中性面 2.(2014届广州市海珠区综合测试一)16.如图中的变压器为理想变压器,原、副线圈的匝数之比为10:1,变压器的原线圈接的电压t sin502100u π=(V ),电压表为理想电表接在副线圈两端,则( )AA .电压表的读数为10VB .电压表的读数2100 VC .电压表的读数约为210VD .电压表的读数与电阻R 有关3.(2014届广东省湛一中第一次理综测试)16、将阻值为5 Ω的电阻接到内阻不计的交流电源上,电源电动势随时间变化规律如图所示,下列说法正确的是( )BA .t=0时刻线圈平面与匀强磁场磁感线平行B .该电动势的表达式为e=5sin50πtC .电阻消耗的电功率为5 WD .若将电阻换成电容,用交流电流表测量电路电流时示数为0 4.(2014届惠州三调)16.某交流发电机给灯泡供电,产生交变电流的图像如图所示,下列说法中正确的是()DA .交变电流的频率为100 HzB .交变电流的瞬时表达式为i = 5cos(50πt) AC .该交流电的电压的有效值为D .在t = 5×10-3s 时,穿过交流发电机线圈的磁通量最大5.(2014届广东省东莞上学期期末调研)16.如图甲所示电路,电阻R 的阻值为50Ω,在ab 间加上图乙所示的正弦交流电,则下面说法中错误..的是()CA .交流电压的有效值为100VB .电流表示数为2AC .该交流电流的周期为0.01sD .如果产生该交流电的线圈的转速提高一倍,则电流表的示数也增大一倍 6.(2014汕头市一模物理)15.如图为远距离输电示意图,发电机的输出电压U 1和输电线的电阻、理想变压器匝数均不变,且 n 1 : n 2 = n 4 : n 3.当用户消耗的功率增大时,下列表述正确的是( )CA .用户的总电阻增大B .用户的电压U 4增加C .U 1 : U 2 = U 4 : U 3D .用户消耗的功率等于发电机的输出功率二、双选题 1.(2014届惠州第一次调研考试)20、家庭中用的取暖器,正常工作时所用电压是按照图中正弦规律变化的交流电,取暖器正常工作时的电流是3A 。
恒定电流与交变电流选择题(本题共15小题,共100分。
每小题只有一个选项正确) 1.(6分)(2013·南通一模)如图所示,在匀强磁场中有一个单匝矩形线圈ABCD ,AB 边与磁场垂直,MN 边始终与金属滑环L 相连,PQ 边始终与金属滑环K 相连。
金属滑环L 、交流电流表A 、定值电阻R 、金属滑环K 通过导线串联。
使矩形线圈以恒定角速度绕过BC 、AD 中点的轴旋转。
下列说法中正确的是( ) A.交流电流表的示数随时间按余弦规律变化B.线圈转动的角速度越大,交流电流表的示数越小C.线圈平面与磁场平行时,流经定值电阻R 的电流瞬时值为零D.线圈转动的角速度增加为原来的两倍,则流经定值电阻R 的电流的有效值也变为原来的两倍2.(6分)(2013·南充一模)图中理想变压器原、副线圈匝数之比n 1∶n 2=4∶1,原线圈两端连接光滑导轨,副线圈与电阻R 相连组成闭合回路。
当直导线AB 在匀强磁场中沿导轨匀速地向右做切割磁感线运动时,安培表A 1的读数是12mA ,那么安培表A 2的读数是( )A.0B.3mAC.48mAD.与R 值大小无关3.(6分)如图甲所示,理想变压器的原线圈匝数n 1=100匝,副线圈匝数n 2=50匝,电阻R=10Ω,是交流电压表,原线圈加上如图乙所示的交流电,则下列说法正确的是( )A.流经电阻的电流的频率为100HzB.的示数为14VC.流经R的电流方向每秒改变50次D.电阻R上每秒产生的热量为10J4.(6分)如图所示的电路,闭合开关S,a、b、c三盏灯均能发光,电源电动势E恒定且内阻r不可忽略,现将变阻器R的滑片稍向上滑动一些,三盏灯亮度变化的情况是()A.a灯变亮,b灯和c灯变暗B.a灯和c灯变亮,b灯变暗C.a灯和c灯变暗,b灯变亮D.a灯和b灯变暗,c灯变亮5.(6分)如图所示,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。
M 单元 交变电流变电流的产生及描述7.[2018·天津卷] 如图1所示,在匀强磁场中,一矩形金属线圈两次分别以不同的转速绕与磁感线垂直的轴匀速转动,产生的交变电动势图像如图2中曲线a 、b 所示,则( )图1 图2A .两次t =0时刻线圈平面均与中性面重合B .曲线a 、b 对应的线圈转速之比为2∶3C .曲线a 表示的交变电动势频率为25 HzD .曲线b 表示的交变电动势有效值为10 V7.AC [解析] 本题考查交变电流图像、交变电流的产生及描述交变电流的物理量等知识,从图像可以看出,从金属线圈旋转至中性面时开始计时,曲线a 表示的交变电动势的周期为4×10-2s ,曲线b 表示的交变电动势的周期为6×10-2s ,所以A 、C 正确,B 错误;由E m =NBS ω可知,E ma E mb =ωa ωb =T b T a =32,故E mb =23E ma =10 V ,曲线b 表示的交流电动势的有效值为5 2 V ,D 错误.图X2411.(2018·福州质检)一个固定的矩形线圈abcd 处于范围足够大的可变化的匀强磁场中.如图X241所示,该匀强磁场由一对异名磁极产生,磁极以OO′为轴匀速转动.在t =0时刻,磁场的方向与线圈平行,磁极N 离开纸面向外转动.规定由a→b→c→d→a 方向的感应电流为正,则图X242中能反映线圈中感应电流I 随时间t 变化的图像是( )图X2421.C [解析] 磁极以OO′为轴匀速转动可等效为磁场不变线圈向相反方向转动.在t =0时刻,磁场的方向与线圈平面平行,感应电流最大,产生的感应电流方向为a→b→c→d→a.所以能反映线圈中感应电流I 随时间t 变化的图像是图C.图X2432.(2018·东北三校联考)如图X243所示,空间有范围足够大的匀强磁场,磁场方向竖直向下,在其间竖直放置两个彼此正对的相同的金属圆环,两环间距为L ,用外力使一根长度也为L 的金属杆沿环匀速率运动,用导线将金属杆和外电阻相连,整个过程中只有金属杆切割磁感线.已知磁感应强度的大小为B ,圆环半径为R ,金属杆转动的角速度为ω,金属杆和外电阻的阻值均为r ,其他电阻不计,则( )A .当金属杆从圆环最高点向最低点转动的过程中,流过外电阻的电流先变大后变小B .当金属杆从圆环最高点向最低点转动的过程中,流过外电阻的电流先变小后变大C .流过外电阻电流的有效值为2BL ωR4rD .流过外电阻电流的有效值为2πB ωR24r2.BC [解析] 从金属杆在圆环的最高点开始计时,金属杆切割磁感线的速度v =ωR ,产生的感应电动势e =BLvcos ωt =BLR ωcos ωt ,当金属杆从最高点运动到最低点的过程中,电动势先变小后变大,流过外电阻的电流先变小后变大,选项B 正确;电动势的有效值E =BLR ω2,电流的有效值I =E 2r =2BLR ω4r ,选项C 正确.图X2465.(2018·安徽“江南十校”联考)如图X246所示的区域内存在匀强磁场,磁场的边界由x 轴和y =2sinπ2x 曲线围成(x≤2 m).现把边长为2 m 的正方形单匝线框以水平速度v =10 m/s 匀速地拉过该磁场区域,磁场区域的磁感应强度B =0.4 T ,线框的电阻R =0.5 Ω,不计一切摩擦阻力,则( )A .水平拉力F 的最大值为8 NB .拉力F 的最大功率为12.8 WC .拉力F 要做25.6 J 的功才能让线框通过此磁场区D .拉力F 要做12.8 J 的功才能让线框通过此磁场区5.C [解析] 线框穿过磁场区时,BC 或AD 边切割磁感线的有效长度为y ,产生的感应电动势e =Byv =2Bvsin π2vt ,线框所受的安培力F =B 2y 2v R ,当y =2 m 时,安培力最大,且最大值F m =0.42×22×100.5 N =12.8 N ,拉力的最大功率P m =F m v =128 W ,选项A 、B 错误;由能量守恒定律可知,线圈通过磁场区拉力做的功等于电阻产生的热量,即W =Q =I 2Rt =E 2R t =⎝ ⎛⎭⎪⎫822×10.5×410J =25.6 J ,选项C 正确,选项D 错误.1.(2018·河北邯郸摸底)电阻为1 Ω的某矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时,产生的正弦式交流电的it 图线如图G91中图线a 所示;调整线圈的转速后,该线圈中产生的正弦式交流电的it 图线如图线b 所示.以下关于这两个正弦式交变电流的说法正确的是( )图G91A .t =0时刻穿过线圈的磁通量均为零B .线圈先后两次的转速之比为3∶2C .图线a 对应的交流电的电动势的有效值为5 2 VD .图线b 对应的交流电的电动势的最大值为5 V'1.BC [解析] 在t =0时刻,线圈产生的感应电动势和感应电流均为0,则穿过线圈的磁通量最大,选项A 错误;由图像可得两电流的周期之比为2∶3,则线圈先后两次的转速之比为3∶2,选项B 正确;图线a 对应的交流电的电动势的最大值为10 V ,有效值为5 2 V ,选项C 正确;由E m =BS ω可知,E ma E mb =ωa ωb =T aT b ,故E mb =23E ma ,图线b 对应的交流电的电动势的最大值约为6.67 V ,选项D 错误.变压器 远距离输电15.[2018·浙江卷] 如图所示为远距离交流输电的简化电路图.发电厂的输出电压是U ,用等效总电阻是r 的两条输电线输电,输电线路中的电流是I 1,其末端间的电压为U 1.在输电线与用户间连有一理想变压器,流入用户端的电流为I 2.则( )第15题图A. 用户端的电压为I 1U 1I 2B. 输电线上的电压降为UC. 理想变压器的输入功率为I 21rD. 输电线路上损失的电功率为I1U15.A [解析] 本题考查电能的输送、理想变压器等知识.理想变压器输入端与输出端功率相等, U1 I1= U2I2,用户端的电压U2=I1I2U1,选项A正确;输电线上的电压降ΔU=U-U1=I1r,选项B错误;理想变压器输电线上损失的功率为I21r,选项C、D错误.1.[2018·四川卷] 如图所示,甲是远距离输电线路的示意图,乙是发电机输出电压随时间变化的图像,则( )甲乙A.用户用电器上交流电的频率是100 HzB.发电机输出交流电的电压有效值是500 VC.输出线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定D.当用户用电器的总电阻增大时,输电线上损失的功率减小1.D [解析] 从图乙得到交流电的频率是50 Hz,变压器在输电过程中不改变交流电的频率, A错误;从图乙得到发电机输出电压的最大值是500 V,所以有效值为250 2 V,B错误;输电线的电流是由降压变压器的负载电阻和输出电压决定的,C错误;由于变压器的输出电压不变,当用户用电器的总电阻增大时,输出电流减小,根据电流与匝数成反比的关系可知,输电线上的电流减小,由P线=I线R线可知,输电线上损失的功率减小,D正确.21.[2018·新课标Ⅱ卷] 如图所示,一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2.原线圈通过一理想电流表A接正弦交流电源,一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端.假设该二极管的正向电阻为零,反向电阻为无穷大.用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为U ab和U cd,则( )A.U ab∶U cd=n1∶n2B.增大负载电阻的阻值R,电流表的读数变小C.负载电阻的阻值越小,c、d间的电压U cd越大D.将二极管短路,电流表的读数加倍21.BD [解析] 经交流电压表、交流电流表测得的值分别为交变电压和交变电流的有效值,根据变压器公式U abU2=n1n2得到输出电压,而输出电压U2不等于c、d端电压,因二极管具有单向导电性,输入电压通过变压器变压后经二极管整流后有效值发生变化, U cd =2U 22=2n 2U ab2n 1,则U ab ∶U cd =2n 1∶n 2,故A 错误.增大负载电阻的阻值R, U ab 不变,U cd 也不变,根据P 出=U 2cdR 可知输出功率减小,根据理想变压器的输入功率等于输出功率可知,输入功率必减小,故电流表读数变小,B 正确,C 错误.二极管短路时,U′cd =U 2,输出功率P′出=U′2cd R =U 22R =2P 出,故输入功率P 1也加倍,而输入电压U 1不变,根据P 1=U 1I 1得电流表读数加倍,D 正确.19.[2018·广东卷] 如图11所示的电路中,P 为滑动变阻器的滑片,保持理想变压器的输入电压U 1不变,闭合开关S ,下列说法正确的是( )A .P 向下滑动时,灯L 变亮B .P 向下滑动时,变压器的输出电压不变C .P 向上滑动时,变压器的输入电流变小D .P 向上滑动时,变压器的输出功率变大19.BD [解析] 由于理想变压器输入电压不变,则副线圈电压U 2不变,滑片P 滑动时,对灯泡两端的电压没有影响,故灯泡亮度不变,则选项A 错误;滑片P 下滑,电阻变大,但副线圈电压由原线圈电压决定,则副线圈电压不变,故选项B 正确;滑片P 上滑,电阻减小,副线圈输出电流I 2增大,则原线圈输入电流I 1也增大,故选项C 错误;此时变压器输出功率P 2=U 2I 2将变大,故选项D 正确.16.[2018·福建卷Ⅰ] 图为模拟远距离输电实验电路图,两理想变压器的匝数n 1=n 4<n 2=n 3,四根模拟输电线的电阻R 1、R 2、R 3、R 4的阻值均为R ,A 1、A 2为相同的理想交流电流表,L 1、L 2为相同的小灯泡,灯丝电阻R L >2R ,忽略灯丝电阻随温度的变化.当A 、B 端接入低压交流电源时( )A .A 1、A 2两表的示数相同B .L 1、L 2两灯泡的亮度相同C .R 1消耗的功率大于R 3消耗的功率D .R 2两端的电压小于R 4两端的电压16.D [解析] 由于n 1<n 2,所以左边的理想变压器为升压变压器,低压交流电源经过理想升压变压器后,由于功率不变,所以电流变小,则A 1表的示数小于A 2表的示数,故A 项错误;由U 1U 2=n 1n 2,U 3=U 2-I A1·2R 及U 3U 4=n 3n 4可知,L 1两端的电压U L1=U 4=U 1-n 4n 3·I A1·2R,又L 2两端的电压U L2=U 1-I A2·2R,因n 4n 3I A1<I A2,故U L1>U L2,由P =U2R可知,L 1的功率大于L 2的功率,所以L 1的亮度大于L 2,故B 项错误;由于A 1表的示数小于A 2表的示数,由P =I 2R 可知,R 1消耗的功率小于R 3消耗的功率,故C 项错误;由于A 1表的示数小于A 2表的示数,由U =IR 可知,R 2两端的电压小于R 4两端的电压,故D 项正确.8.(2018·汕头质量测评)图X249为远距离输电示意图,发电机的输出电压U 1和输电线的电阻、理想变压器的匝数均不变,且n 1∶n 2=n 4∶n 3.当用户消耗的功率增大时,下列表述正确的是( )图X249A .用户的总电阻增大B .用户的电压U 4增大C .U 1∶U 2=U 4∶U 3D .用户消耗的功率等于发电机的输出功率8.C [解析] 对两个变压器,U 1U 2=n 1n 2,U 3U 4=n 3n 4,所以U 1U 2=U 4U 3,选项C 正确;由能量守恒定律可知,发电机的输出功率等于用户消耗的功率和输电导线消耗的功率之和,选项D 错误;输出电压U 1一定,U 2也一定,当用户消耗的功率P 出增大时,负载增多,并联支路增加,用户的总电阻减小,P 出=I 24R 负载,降压变压器的输出电流I 4增大, 由I 3I 4=n 4n 3知,降压变压器的输入电流I 3增大,即I 2增大,则U 3=U 2-I 2r 减小,用户的电压U 4减小,选项A 、B 错误.9.(2018·河南焦作联考)如图X2410所示,理想变压器原线圈的匝数n 1=1100匝,副线圈的匝数n 2=110匝,R 0、R 1、R 2均为定值电阻,且R 0=R 1=R 2,电流表、电压表均为理想电表.原线圈接u =220sin 314t(V)的交流电源,起初开关S 处于断开状态.下列说法中正确的是( )图X2410A .电压表的示数为22 VB .当开关S 闭合后,电压表的示数变小C .当开关S 闭合后,电流表的示数变大D .当开关S 闭合后,变压器的输出功率增大9.BCD [解析] 变压器的输入电压的有效值为2202V,则副线圈两端的电压为222V,根据串联分压原理,电压表的示数为112V,选项A错误;当开关S闭合后,输出功率增大,电压表的示数变小,原线圈输入功率增大,电流表的示数变大,选项B、C、D正确.10.(2018·洛阳联考)某电厂要将电能输送给较远的用户,输送的总功率为9.8×104W,电厂输出的电压仅为350 V,为减少输送的功率损失,先用升压变压器将电压升高后输出,再用降压变压器将电压降低供用户使用.已知输电线路的总电阻为4 Ω,允许损失的功率为输送功率的5%,所需的电压为220 V,求升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比.10.1∶8 133∶11[解析] 根据题意,画出输电线路图如图所示,电路中损失功率P损=5%P总而P损=I22R输电线路中的电流I2=5%P总R=35 A升压变压器的输出电压U2=P总I2=2.8×103 V根据理想变压器电压之间的关系,升压变压器的原、副线圈的匝数比n1 n2=U1U2=3502.8×103=18降压变压器的输入功率P3=P总-P损=95%·P总=9.31×104 W所以降压变压器的输入电压U3=P3I3=9.31×10435V=2660 V降压变压器的原、副线圈的匝数比n3 n4=U3U4=2660220=13311.2.(2018·开封联考)理想自耦变压器的原线圈接有如图G92甲所示的正弦式交变电压,副线圈接有可调电阻R,触头P与线圈始终接触良好,下列判断正确的是( )甲乙图G92A .交变电源的电压u 随时间t 变化的规律是u =U 0cos 100πtB .若仅将触头P 向A 端滑动,则电阻R 消耗的电功率增大C .若仅使电阻R 增大,则原线圈的输入电功率增大D .若使电阻R 增大的同时,将触头P 向B 端滑动,则通过A 处的电流一定增大2.AB [解析] 由图甲可得交变电源的周期为T =0.02 s ,最大值为U 0,则电源的电压u =U 0cos2πTt =U 0cos 100πt ,选项A 正确;由U 1U 2=n 1n 2,若仅将触头P 向A 端滑动,即n 2增大,则副线圈的输出电压U 2增大,电阻R消耗的电功率P =U 22R 增大,选项B 正确;若仅使电阻R 增大,则输出电压U 2一定,输出电功率P =U 22R 减小,原线圈的输入电功率减小,选项C 错误;若使电阻R 增大的同时,将触头P 向B 端滑动,则输出电压U 2减小,输出或输入的电功率减小,通过A 处的电流I =PU 1一定减小,选项D 错误.3.(2018·陕西宝鸡质检)如图G93甲所示,“回”字形铁芯两端绕有两个线圈,在线圈l 1中通入电流 i 1后,在l 2上产生的感应电流随时间变化的规律如图乙所示,则通入线圈l 1中的电流i 1随时间t 变化的图线是图G94中的 (线圈l 1、l 2中电流的正方向如图甲中箭头所示)( )图G93图G943.D [解析] 由图乙可知线圈l 2中的电流大小在每个周期内恒定,由法拉第电磁感应定律可知,磁通量随时间线性变化,则电流i 1在每个14周期内是线性变化的;在0~T 4时间内,由楞次定律知,电流i 1沿负方向增大.选项D 正确.交变电流综合7.[2018·天津卷] 如图1所示,在匀强磁场中,一矩形金属线圈两次分别以不同的转速绕与磁感线垂直的轴匀速转动,产生的交变电动势图像如图2中曲线a 、b 所示,则( )图1 图2A .两次t =0时刻线圈平面均与中性面重合B .曲线a 、b 对应的线圈转速之比为2∶3C .曲线a 表示的交变电动势频率为25 HzD .曲线b 表示的交变电动势有效值为10 V7.AC [解析] 本题考查交变电流图像、交变电流的产生及描述交变电流的物理量等知识,从图像可以看出,从金属线圈旋转至中性面时开始计时,曲线a 表示的交变电动势的周期为4×10-2s ,曲线b 表示的交变电动势的周期为6×10-2s ,所以A 、C 正确,B 错误;由E m =NBS ω可知,E ma E mb =ωa ωb =T b T a =32,故E mb =23E ma =10 V ,曲线b 表示的交流电动势的有效值为5 2 V ,D 错误.17.[2018·山东卷] 如图所示,将额定电压为60 V 的用电器通过一理想变压器接在正弦交变电源上.闭合开关S 后,用电器正常工作,交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220 V 和2.2 A .以下判断正确的是( )A .变压器输入功率为484 WB .通过原线圈的电流的有效值为0.6 AC .通过副线圈的电流的最大值为2.2 AD .变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2=11∶317.BD [解析] 理想电流表没有电阻,显示的2.2 A 是理想变压器的输出电流的有效值,理想电压表的电阻无穷大,显示的220 V 是理想变压器的输入电压的有效值.用电器正常工作,所以,理想变压器的输出电压的有效值为60 V .根据理想变压器的电压与匝数成正比,可得n 1∶n 2=U 1∶U 2=11∶3 ,选项D 正确.理想变压器的输入功率等于输出功率,P 入=P 出=60×2.2 W=132 W ,选项A 错误.根据理想变压器的电流与匝数成反比,即I 1∶I 2=n 2∶n 1,可得通过原线圈的电流的有效值为I 1=n 2n 1I 2=0.6 A ,选项B 正确.通过变压器的是正弦交流电,所以副线圈的电流的最大值为I m =2I 2=2.2 2 A ,选项C 错误.图X2476.(2018·潍坊一模)如图X247所示,匀强磁场的磁感应强度B =25π T .单匝矩形线圈的面积S =1 m 2,电阻不计,绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动.线圈通过电刷与理想变压器原线圈相接,A 为交流电流表.调整副线圈的滑动触头P ,当变压器原、副线圈的匝数比为1∶2时,副线圈电路中标有“36 V 36 W”的灯泡正常发光.以下判断正确的是( )A .电流表的示数为1 AB .矩形线圈产生电动势的有效值为18 VC .从矩形线圈转到中性面开始计时,矩形线圈电动势随时间的变化规律为e =18 2sin 90πt(V)D .若矩形线圈的转速增大,为使灯泡仍能正常发光,应将P 适当下移6.BC [解析] 标有“36 V 36 W”的灯泡正常发光,副线圈的输出电压和电流分别为36 V 和1 A ,由I 2I 1=n 1n 2,解得电流表的示数为2 A ,选项A 错误;由U 1U 2=n 1n 2解得矩形线圈产生电动势的有效值为18 V ,选项B 正确;从中性面开始计时,产生正弦交流电,且电动势的最大值E m =BS ω=18 2 V ,解得角速度ω=90π rad/s ,则电动势的瞬时值e =18 2sin 90πt (V),选项C 正确;若矩形线圈的转速增大,电动势的最大值和有效值均增大,由U 1U 2=n 1n 2可知,为使U 2不变,需要减小n 2,即应将P 适当上移,选项D 错误.4.(2018·江西红色六校联考)在如图G95甲所示的电路中,A 1、A 2、A 3为相同的电流表,C 为电容器,电阻R 1、R 2、R 3的阻值相同,线圈L 的电阻不计.在某段时间内理想变压器原线圈内磁场的变化规律如图乙所示,则在t 1~t 2时间内( )甲 乙图G95A .电流表A 1的示数比A 2的小B .电流表A 2的示数比A 3的小C .电流表A 1和A 2的示数相同D .电流表的示数都不为零4.C [解析] 由于理想变压器原线圈内的磁场均匀变化,所以副线圈产生恒定电动势,电流表A 1和A 2的示数相同,因电容器所在的支路相当于断路,电流表A 3的示数为0,选项C 正确.8.(2018·青岛质检)图G99为某住宅区的应急供电系统,由交流发电机和副线圈匝数可调的理想降压变压器组成.发电机中矩形线圈的面积为S ,矩形线圈的匝数为N ,电阻不计,它可绕水平轴OO′在磁感应强度为B 的水平匀强磁场中以角速度ω匀速转动.矩形线圈通过滑环连接降压变压器,滑动触头P 上下移动时可改变输出电压,R 0表示输电线的电阻.以线圈平面与磁场平行时为计时起点,下列判断正确的是( )图G99A .若发电机线圈某时刻处于图示位置,则通过变压器原线圈的电流的瞬时值为0B .发电机线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e =NBS ωsin ωtC .当用电量增加时,为使用户得到的电压保持不变,滑动触头P 应向上滑动D .当滑动触头P 向下滑动时,变压器原线圈两端的电压将增大8.C [解析] 图示发电机线圈处于平行于磁感线的位置,此时穿过线圈的磁通量为0,但磁通量的变化率最大,即通过变压器原线圈的电流的瞬时值最大,选项A 错误;从线圈平面与磁场平行时开始计时,发电机线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e =NBS ωcos ωt ,选项B 错误;当用电量增加时,总功率增大,通过原、副线圈的电流均增大,R 0两端的电压增大,为使用户得到的电压保持不变,副线圈的输出电压要增大,由U 1U 2=n 1n 2可知需增大n 2,滑动触头P 应向上滑动,选项C 正确;当滑动触头P 向下滑动时,变压器原线圈两端的电压不变,副线圈两端的电压减小,选项D 错误.9.(2018·洛阳重点高中联考)三峡水利枢纽工程是流域治理开发的关键工程,是中国规模最大的水利工程.枢纽控制的流域面积为1×106 km 2,占长江流域面积的56%,坝址处年平均流量Q =4.51×1011 m 3.水利枢纽的主要任务包括防洪、发电、航运三方面.在发电方面,三峡电站安装水轮发电机组26台,总装机容量即26台发电机组同时工作时的总发电功率P =1.82×107 kW.年平均发电量约为W =8.40×1010 kW·h,电站主要向华中、华东电供电,以缓解这两个地区的供电紧张局面.阅读上述资料,解答下列问题(水的密度ρ=1.0×103 kg/m 3,重力加速度g 取10 m/s 2).图G910(1)请画出远距离输电的原理图并在其上用相应的符号标明相应的物理量.(2)若三峡电站上、下游水位差按H =100 m 计算,试推导三峡电站将水流的势能转化为电能的效率η的公式并计算出效率η的数值.(3)若26台发电机组全部发电,要达到年发电量的要求,每台发电机组平均年发电时间t 为多少天?(4)将该电站的电能输送到华中地区,输电功率P 1=4.5×106kW ,采用超高压输电,输电电压U =500 kV ,而发电机输出的电压约为U 0=18 kV ,要使输电线上损耗的功率为输送电功率的5%,求发电站的升压变压器原、副线圈的匝数之比和输电线路的总电阻.9.(1)略 (2)67.1% (3)192.3天 (4)9∶250 2.78 Ω[解析] (1)远距离输电的原理图如图所示.(2)电站能量转化的效率η=W 电W 机=W ρgQH 效率η=8.40×1010×103×36001.0×103×4.51×1011×10×100×100%≈67.1%. (3)依据P =W t可知,每台发电机组平均年发电时间 t =W P =8.40×10101.82×107×24天≈192.3天. (4)升压变压器原、副线圈的匝数之比n 1n 2=U 0U=9∶250 由P 1=UI 得I =9.0×103 A又P 损=I 2R =5%P 1由以上各式解得R≈2.78 Ω.。
第十章 交变电流2013高考题精选1.(2013天津理综第4题)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 ,Iab <IcdB .ab 接MN 、cd 接PQ ,Iab >IcdC .ab 接PQ 、cd 接MN ,Iab <IcdD .ab 接PQ 、cd 接MN ,Iab >Icd 解析:选B 本题考查电流互感器的原理,意在考查考生的理解能力和利用物理规律解决实际问题的能力。
电流互感器ab 一侧线圈匝数比cd 一侧线圈匝数少,根据变流比公式I1n1=I2n2可知,Iab >Icd ,电流表应接在电流较小一侧,B 项正确。
2.(2013海南理综第3题).通过一阻值R =100 Ω的电阻的交变电流如图所示,其周期为1 s 。
电阻两端电压的有效值为( )A .12 VB .410 VC .15 VD .8 5 V解析:选B 由题意结合有效值的定义可得I2RT =2⎝⎛⎭⎫I21R 25T +I22R 110T ,将I1=0.1 A ,I2=0.2 A 代入可得流过电阻的电流的有效值I =1025A ,故电阻两端电压的有效值为IR =410 V ,本题选B 。
3.(2013福建理综第15题).如图,实验室一台手摇交流发电机,内阻r =1.0 Ω,外接R =9.0 Ω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 =102sin 10πt(V),则( )A .该交变电流的频率为10 HzB .该电动势的有效值为10 2 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○A 的示数为1.0 A解析:选D 本题考查交流电,意在考查考生对交流电的产生和规律的认识。
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50π 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 解析:电流表的示数为交变电流的有效值=10 A,选项A 正确;由ω=2πT 可得,线圈转动的角速度为ω=22π210-⨯rad/s=100π rad/s,选项B 错误;0.01 s 时,电路中电流最大,即电路中磁通量的变化率最大,故该时刻通过线圈的磁通量最小,即该时刻线圈平面与磁场方向平行,选项C 正确;根据楞次定律可得,0.02 s 时电阻R 中电流的方向自左向右,选项D 错误. 答案:AC2.(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 Ω,外接R=9.0 Ω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πt (V),则( )A.该交变电流的频率为10 HzB.该电动势的有效值为C.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 A解析:因πt (V),故ω=10π rad/s,由ω=2πf 得f=2πω=5 Hz,选项A 错误;E m 故其有效值=10 V,选项B 错误;交流电表的示数及功率的计算均要用有效值,因此电路中的示数I=ER r+=1.0 A,选项D 正确;外接电阻R 所消耗的功率为P=I 2R=1.02×9 W=9 W,选项C 错误. 答案:D点评: 在解决交变电流产生的效果问题时,所用物理量或电表的示数均为有效值,处理电容器问题时才考虑峰值.3.(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2P.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 V解析:本题考查描述交变电流的物理量.由P=2U R 得P=()210V R ; 设交流电的有效值为U ′,则有2P =2U R',联立可得U ′根据有效值和最大值之间的关系可得U m ′′选项C 正确. 答案:C4.(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 中一定有电场解析:根据变压器工作原理,a 是原线圈,b 为副线圈,a 接正弦式交流电时,b 中一定输出正弦式交流电,故选项A 错误;a 中输入恒定电流,产生稳定磁场,b 中磁通量一定不为零,故选项B 错误;b 中输出的电流对a 的磁场有阻碍作用,故选项C 错误;只要穿过b 的磁通量变化,b 一定产生电磁感应,有电场,故选项D 正确. 答案:D5.(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O 1O 2垂直于磁 场方向,线圈电阻为2 Ω.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=4cos 2πTt D.任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ=πT sin 2πTt解析:正弦式交变电流产生时,由题图位置开始计时,其感应电动势的瞬时值表达式为e=BS ωcos(2πTt),转过60°时,瞬时电流为1 A,得:BS ω=4 V,所以选项C 正确;感应电流的有效值所以选项B 错误;线圈消耗功率P=I 2·R=4 W,所以选项A 正确;磁通量最大值Φm =BS=42πT =2πT.所以任意时刻磁通量Φ=2πT ·sin (2πTt),所以选项D 错误. 答案:AC6.(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ω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. 22BL R ωD.24BL Rω解析:线框从图示位置匀速转入磁场和转出磁场的过程中线框中有感应电流,大小为I 1=22BL Rω,但有电流的时间只有14周期,由交流电有效值的定义,有效值I 为:I 2RT=21I R ·4T +0,所以I=12I =24BL Rω.故答案为D.答案: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n 1∶n 2=2∶1, 和均为理想电表,灯泡电阻R L =6 Ω,AB 端电压u 1πt (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 W解析:由输入电压u 1πt (V)可知,ω=100π rad/s=2πf,所以频率f=50 Hz,选项A 错误;由变压公式12n n =12U U 可得U 2=6 V,所以选项B 错误;根据欧姆定律得电流表示数I=2L U R =1 A,选项C 错误;变压器输入功率应等于输出功率,所以P=22LU R =6 W,选项D 正确.答案:D点评: 本题考查的是变压器的规律,同时还包含了其瞬时值、有效值等常考知识点,所以应熟练掌握变压公式.输入功率与输出功率的关系及电表测量特点是准确解决这类问题的有效方法.2.(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I ab ,cd 一侧线圈的匝数较多,工作时电流为I cd ,为了使电流表能正常工作,则( )A.ab 接MN 、cd 接PQ,I ab <I cdB.ab 接MN 、cd 接PQ,I ab >I cdC.ab 接PQ 、cd 接MN,I ab <I cdD.ab 接PQ 、cd 接MN,I ab >I cd解析:为使电流表正常工作,电流表应接在电流较小一侧,由12I I =21n n 可知,匝数较多的cd 端应接PQ,匝数少的ab 端接MN,这样I ab >I cd ,选项B 正确. 答案:B3.(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1∶2D.负载电流的函数表达式i=0.05sin (100πt+π2)A 解析: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×≈3.9 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12n n =12U U =21,选项C 错误;由题图可得,负载电流的函数表达式为i=I m sin (2πT t+0) A,解得i=0.05sin(100πt)A,故选项D 错误. 答案: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PB.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 的电容解析: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. 答案:BC5.(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 100πt(V)的交变电压,副线圈通过电阻r=6 Ω的导线对“220 V 880 W ”的电器R L 供电,该电器正常工作.由此可知( )A.原、副线圈的匝数比为50∶1B.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 W解析:R L 正常工作,由P=UI,知副线圈中的电流I=PU=4 A,所以导线所占电压U 线=I ·r=24 V,所以副线圈上输出电压U 2=244 V,所以原、副线圈匝数比12n n =12U U =11000V 244V =275061,故选项A 错误,选项C 正确;由交流电u=nBS ωsin ωt,知该交流电ω=100π,所以f=2π=50 Hz,故选项B 错误;输入功率等于输出功率,输出功率P 2=P L +P 线=P L +I 2·r=976 W,故选项D 错误.答案:C6.(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n 1、n 2.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.V C.实现点火的条件是21n n >1 000D.实现点火的条件是21n n <1 000 解析: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U 1V,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12U U =12n n ,可得U 2=21n n U 1m >5 000 V,所以21nn > 1 000,选项C 正确,D 错误. 答案:BC7.(2011年广东理综,19,6分)图(甲)左侧的调压装置可视为理想变压器,负载电路中R=55 Ω,、为理想电流表和电压表,若原线圈接入如图(乙)所示的正弦交变电压,电压表的示数为110 V,下列表述正确的是( )A.电流表的示数为2 AB.原、副线圈匝数比为1∶2C.电压表的示数为电压的有效值D.原线圈中交变电压的频率为100 Hz 解析:I=UR=2 A,选项A 正确;原、副线圈匝数比n 1∶n 2=U 1∶U 2=2∶1,选项B 错误;电压表的示数为电压的有效值,选项C 正确;由u t 图像得T=0.02 s,故频率为50 Hz,选项D 错误. 答案:AC考点三 远距离输电问题 ★★★1.(2012年天津理综,4,6分)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P 1,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P 2,则P 1和21P P 分别为( ) A.PR kU ,1n B.2P kU ⎛⎫ ⎪⎝⎭ R,1n C.PR kU ,21n D.2P kU ⎛⎫⎪⎝⎭R,21n解析: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PkU,所以线路损耗的电功率P 1=2P kU ⎛⎫⎪⎝⎭R,故线路损耗的电功率与21k 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21n ,选项D 正确. 答案:D2.(2010年浙江理综,17,6分)某水电站,用总电阻为2.5 Ω的输电线输电给500 km 外的用户,其输出电功率是3×106kW.现用500 kV 电压输电,则下列说法正确的是( ) A.输电线上输送的电流大小为2.0×105AB.输电线上由电阻造成的损失电压为15 kVC.若改用5 kV 电压输电,则输电线上损失的功率为9×108kWD.输电线上损失的功率为ΔP=U 2/r,U 为输电电压,r 为输电线的电阻解析:当U=500 kV 时,输电线上输送的电流I=P U =95310510⨯⨯ A=6×103A,而U 损=Ir=15 kV,选项A 错,B 对.当U=5 kV 时,P 耗=2P U ⎛⎫ ⎪⎝⎭r=293310510⎛⎫⨯ ⎪⨯⎝⎭×2.5 W=9×108kW,大于总的输出功率,不合理,选项C 错.ΔP=2U r 中,U 应为输电线上损耗的电压,而不是输电电压,选项D 错. 答案:B点评: 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.(2010年江苏卷,7,4分)在如图所示的远距离输电电路图中,升压变压器和降压变压器均为理想变压器,发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变,随着发电厂输出功率的增大,下列说法中正确的有( )A.升压变压器的输出电压增大B.降压变压器的输出电压增大C.输电线上损耗的功率增大D.输电线上损耗的功率占总功率的比例增大解析:对升压(或降压)变压器而言,由变压器电压比U 1∶U 2=n 1∶n 2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ΔU=I 2R 线增大,功率损耗ΔP=22I 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1P P ∆=221I R P 线=211121P n R U n P ⎛⎫⋅ ⎪⎝⎭线=2112212Pn R U n 线∝P 1,所以随发电厂输出功率变大,该值变大,选项D 正确. 答案:CD4.(2009年山东理综,19,4分)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n 1、n 2.降压变压器原副线圈匝数分别为n 3、n 4(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( )A.21n n >34n n B.21n n <34n nC.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解析:根据变压器工作原理可知12n n =2200U ,34n n =3220U ,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U 2>U 3,所以21n n >34n n ,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. 答案:AD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1∶2B.交流电a 的电压瞬时值u=10sin 0.4πt(V)C.交流电b 的电压最大值为203V D.在图中t=0时刻穿过线圈的磁通量为零解析:由题中图像可知产生的正弦交流电a 、b 的周期之比为2∶3,所以线圈先后两次转速之比为3∶2 ,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=U m sin ωt=10sin2πaT t(V)=10sin 5πt(V),选项B 错误;由最大值nBS ω可知,二者最大值之比为3∶2,交流电b 的电压最大值为203V,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. 答案:C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.(2012南平理综)在如图(甲)所示的电路中,电阻R 的阻值为50 Ω,在ab 间加上图(乙)所示的正弦交流电,则下列说法中错误的是( )A.交流电压的有效值为100 VB.电流表示数为2 AC.产生该交流电的线圈在磁场中转动的角速度为3.14 rad/sD.电阻的功率为200 W解析:由(乙)图可知,正弦交流电的最大值U m 故其有效值为U=100 V,选项A 正确;由(甲)图可知电流表读数I=U R =10050A=2 A,选项B 正确;由(乙)图可知,正弦交流电的周期为T=0.02 s,故线圈在磁场中转动的角速度约为314 rad/s,选项C 错误;由P=UI=100×2 W=200 W 知选项D 正确.答案:C3.(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ω=100π 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,电流表的示数变小解析:该线圈产生的交流电动势峰值为E m=NBSω=1000.2×0.4×100π有效值为50 V,选项A错误,B正确;电容器的耐压值至少为电容器的电容C变大时,容抗变小,电流表的示数变大,选项C、D错误.答案:B4.(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Φ随时间t的变化关系可以表示为Φ=0.1cos 20πt(Wb),时间t的单位为s.已知矩形线圈电阻为2.0 Ω.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C.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 J解析: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ω=20π,产生的感应电动势最大值为BSω=2π 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=3.142≈9.86 J,线圈克服安培力所做的功约为9.86 J,选项D正确.答案:D5.(2013江苏名校质检)交流发电机电枢电阻为2 Ω,感应电动势瞬时值表达式为e=389sin 100πt(V),给电阻R=8 Ω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?解析:(1)交流电动势的有效值为= V ≈275 V. 根据闭合电路欧姆定律,通过用电器的电流 I=E R r +=27582+ A=27.5 A. (2)发电机的输出功率即电阻消耗的电功率 P 出=I 2R=6 050 W.发电总功率为P=EI=275×27.5 W=7 562.5 W. (3)发电机输出端电压为 U=IR=27.5×8 V=220 V.答案:(1)27.5 A (2)6 050 W 7 562.5 W (3)220 V6.(2011海口模拟)如图(甲)所示,一固定的矩形导体线圈水平放置,线圈的两端接一只小灯泡,在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场.已知线圈的匝数n=100匝,电阻r=1.0 Ω,所围成矩形的面积S=0.040 m 2,小灯泡的电阻R=9.0 Ω,磁场磁感应强度随时间按如图(乙)所示的规律变化,线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为e=nB m S 2πT cos 2πTt,其中B m 为磁感应强度的最大值,T 为磁感应强度变化的周期.不计灯丝电阻随温度的变化,求:(1)线圈中产生感应电动势的最大值; (2)小灯泡消耗的电功率; (3)在磁感应强度变化的0~4T的时间内,通过小灯泡的电荷量. 解析:(1)因为线圈中产生的感应电流变化的周期与磁感应强度变化的周期相同,所以由题中图像可知,线圈中产生感应电流的周期为T=3.14×10-2s. 所以线圈中感应电动势的最大值为 E m =2πnB m S/T=8.0 V.(2)根据欧姆定律,电路中电流的最大值为 I m =mE R r+=0.80 A,通过小灯泡电流的有效值为I=I m 小灯泡消耗的电功率为P=I 2R=2.88 W. (3)在磁感应强度变化的0~4T 时间内,线圈中感应电动势的平均值E =nS B t∆∆, 通过小灯泡的平均电流I =E R r +=()nS B R r t∆+∆, 通过小灯泡的电荷量q=I Δt=nS B R r∆+=4.0×10-3C. 答案:(1)8.0 V (2)2.88 W (3)4.0×10-3C点评: 此题主要考查交变电流的“四值”计算问题,要明确电荷量的计算用平均值,电功率、电热计算用有效值,同时要注意瞬时值表达式中各物理量的意义及最大值的计算方法.考点二 变压器原理及动态分析7.(2013安徽师大摸底)一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=11∶5,原线圈与正弦交变电源连接,输入电压u随时间t的变化规律如图所示,副线圈仅接入一个10 Ω的电阻,则( )A.流过电阻的最大电流是20 AB.与电阻并联的电压表的示数是141 VC.变压器的输入功率是2.2×103WD.在交变电流变化的一个周期内,电阻产生的焦耳热是20 J解析:由变压器变压公式,副线圈输出电压U=100 V,输出电流I=10 A,由欧姆定律可得流过电阻的最大电流是I m选项A错误;由变压器变压公式,与电阻并联的电压表的示数是100 V,选项B错误;变压器输出功率P=UI=100×10 W=1 000 W,则变压器的输入功率是1 000 W,选项C错误;在交变电流变化的一个周期内,电阻产生的焦耳热是Q=I2RT=102×10×0.02 J=20 J,选项D正确.答案:D8.(2013福建南安一中质检)如图所示,理想变压器原线圈输入电压u=U m sin ωt,副线圈电路中R0为定值电阻,R是滑动变阻器; V1和V2是理想电压表,示数分别是U1和U2,A1和A2是理想电流表,示数分别是I1和I2.下列说法正确的是( )A.I1和I2表示电流的瞬时值B.U1和U2表示电压的最大值C.滑片P向下滑动过程中,U2不变、I1变小D.滑片P向下滑动过程中,U2不变、I1变大解析:I1和I2表示电流的有效值,U1和U2表示电压的有效值,选项A、B错误;滑片P向下滑动过程中,U2不变,R 变小,I2变大,I1变大,选项D正确,C错误.答案:D点评:此题考查变压器的动态分析问题,解此类问题的关键是分清变量不变量,同时结合电路结构按稳恒电路动态分析的思路处理.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πt) 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解析:由交流电源的电压πt) 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A 1的示数小于电流表A 2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. 答案:B10.(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,i t 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解析: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. 答案:C11.(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V 1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A 1的读数变大,A 2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,V 1、V 2的读数都不变 解析:当发电机输出的电压发生波动,使V 1示数小于正常值时,为保证用电设备正常工作,由12U U =12n n 知,应增加n 2,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,I 2增大,由n 1I 1=n 2I 2知,I 1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. 答案:BD12.(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n 1∶n 2=10∶1,接线柱a 、b 接一正弦交变电源,电压u=311sin 100πt V.变压器右侧部分为一火警系统原理图,其中R 2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),R 1为一定值电阻.下列说法正确的是( )A.当R 2所在处出现火情时,电阻R 1的功率变小B.当R 2所在处出现火情时,电压表V 2的示数变大C.当R 2所在处出现火情时,电流表A 的示数变小D.电压表V 1示数为22 V解析:根据题意,输入电压的有效值U 1=220 V,再根据变压比公式可知,副线圈的输出电压为U 2=22 V,因为输入电压决定输出电压,所以当R 2所在处出现火情时,副线圈电压不变,仍是22 V,即电压表V 1示数仍是22 V,选项D 正确;当R 2所在处出现火情时,R 2随温度升高而减小,副线圈电路的总电阻减小,输出电流I 2增大,电阻R 1的功率P=22I R 1变大,R 2两端的电压U 2=U 1-I 2R 1变小,即电压表V 2的示数变小,输入电流I 1=21n n I 2=0.1I 2变大,所以电流表A 的示数变大,选项A 、B 、C 错误. 答案:D13.(2013徐州期末)如图(甲)所示,理想变压器原、副线圈的匝数之比n 1∶n 2=3∶1,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.解析:(1)根据图像可得原线圈电压的最大值U 1m 其有效值为U 1=27 V, 根据n 1∶n 2=U 1∶U 2, 代入数据后可得U 2=9 V. 即电压表的读数为9 V.(2)设原线圈中通过的电流为I 1,副线圈中通过的电流为I 2,为使副线圈接入的灯泡最多,则I 1取允许通过的最大电流的有效值为3 A. 根据U 1I 1=U 2I 2, 代入数据后可得I 2=9 A, 正常发光时每个灯泡中电流为I 灯=P U 额额=1 A.所以允许接入的灯泡个数为n=2I I 灯=9盏. (3)电阻两端电压为U R =U 2-U 灯=3 V, 电阻阻值为R=2R U I =13Ω≈0.33 Ω. 答案:(1)9 V (2)9盏 (3)0.33 Ω考点三 远距离输电问题。
2014年高考物理真题分类汇编:交变电流21. [2014·新课标Ⅱ卷] 如图所示,一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2.原线圈通过一理想电流表A 接正弦交流电源,一个二极管和阻值为R 的负载电阻串联后接到副线圈的两端.假设该二极管的正向电阻为零,反向电阻为无穷大.用交流电压表测得a 、b 端和c 、d 端的电压分别为U ab 和U cd ,则( )A .U ab ∶U cd =n 1∶n 2B .增大负载电阻的阻值R ,电流表的读数变小C .负载电阻的阻值越小,c 、d 间的电压U cd 越大D .将二极管短路,电流表的读数加倍21.BD [解析] 经交流电压表、交流电流表测得的值分别为交变电压和交变电流的有效值,根据变压器公式U ab U 2=n 1n 2得到输出电压,而输出电压U 2不等于c 、d 端电压,因二极管具有单向导电性,输入电压通过变压器变压后经二极管整流后有效值发生变化, U cd =2U 22=2n 2U ab2n 1,则U ab ∶U cd =2n 1∶n 2,故A 错误.增大负载电阻的阻值R, U ab 不变,U cd 也不变,根据P 出=U 2cdR 可知输出功率减小,根据理想变压器的输入功率等于输出功率可知,输入功率必减小,故电流表读数变小,B 正确,C 错误.二极管短路时,U ′cd =U 2,输出功率P ′出=U ′2cd R =U 22R =2P 出,故输入功率P 1也加倍,而输入电压U 1不变,根据P 1=U 1I 1得电流表读数加倍,D 正确.1.[2014·四川卷] 如图所示,甲是远距离输电线路的示意图,乙是发电机输出电压随时间变化的图像,则( )甲 乙A .用户用电器上交流电的频率是100 HzB .发电机输出交流电的电压有效值是500 VC .输出线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定D .当用户用电器的总电阻增大时,输电线上损失的功率减小1.D [解析] 从图乙得到交流电的频率是50 Hz ,变压器在输电过程中不改变交流电的频率, A 错误;从图乙得到发电机输出电压的最大值是500 V ,所以有效值为250 2 V ,B 错误;输电线的电流是由降压变压器的负载电阻和输出电压决定的,C 错误;由于变压器的输出电压不变,当用户用电器的总电阻增大时,输出电流减小,根据电流与匝数成反比的关系可知,输电线上的电流减小,由P 线=I 线R 线可知,输电线上损失的功率减小,D 正确.17.[2014·山东卷] 如图所示,将额定电压为60 V 的用电器通过一理想变压器接在正弦交变电源上.闭合开关S 后,用电器正常工作,交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220 V 和2.2 A .以下判断正确的是( )A .变压器输入功率为484 WB .通过原线圈的电流的有效值为0.6 AC .通过副线圈的电流的最大值为2.2 AD .变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2=11∶317.BD [解析] 理想电流表没有电阻,显示的2.2 A 是理想变压器的输出电流的有效值,理想电压表的电阻无穷大,显示的220 V 是理想变压器的输入电压的有效值.用电器正常工作,所以,理想变压器的输出电压的有效值为60 V .根据理想变压器的电压与匝数成正比,可得n 1∶n 2=U 1∶U 2=11∶3 ,选项D 正确.理想变压器的输入功率等于输出功率,P 入=P 出=60×2.2 W =132 W ,选项A 错误.根据理想变压器的电流与匝数成反比,即I 1∶I 2=n 2∶n 1,可得通过原线圈的电流的有效值为I 1=n 2n 1I 2=0.6 A ,选项B 正确.通过变压器的是正弦交流电,所以副线圈的电流的最大值为I m =2I 2=2.2 2 A ,选项C 错误.16. [2014·福建卷Ⅰ] 图为模拟远距离输电实验电路图,两理想变压器的匝数n 1=n 4<n 2=n 3,四根模拟输电线的电阻R 1、R 2、R 3、R 4的阻值均为R ,A 1、A 2为相同的理想交流电流表,L 1、L 2为相同的小灯泡,灯丝电阻R L >2R ,忽略灯丝电阻随温度的变化.当A 、B 端接入低压交流电源时( )A .A 1、A 2两表的示数相同B .L 1、L 2两灯泡的亮度相同C .R 1消耗的功率大于R 3消耗的功率D .R 2两端的电压小于R 4两端的电压16.D [解析] 由于n 1<n 2,所以左边的理想变压器为升压变压器,低压交流电源经过理想升压变压器后,由于功率不变,所以电流变小,则A 1表的示数小于A 2表的示数,故A 项错误;由U 1U 2=n 1n 2,U 3=U 2-I A1·2R 及U 3U 4=n 3n 4可知,L 1两端的电压U L1=U 4=U 1-n 4n 3·I A1·2R ,又L 2两端的电压U L2=U 1-I A2·2R ,因n 4n 3I A1<I A2,故U L1>U L2,由P =U 2R 可知,L 1的功率大于L 2的功率,所以L 1的亮度大于L 2,故B 项错误;由于A 1表的示数小于A 2表的示数,由P =I 2R 可知,R 1消耗的功率小于R 3消耗的功率,故C 项错误;由于A 1表的示数小于A 2表的示数,由U =IR 可知,R 2两端的电压小于R 4两端的电压,故D 项正确.3.[2014·江苏卷] 远距离输电的原理图如图所示,升压变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2,电压分别为U 1、U 2,电流分别为I 1、I 2,输电线上的电阻为R .变压器为理想变压器,则下列关系式中正确的是( )A. I 1I 2=n 1n 2 B .I 2=U 2RC .I 1U 1=I 22RD .I 1U 1=I 2U 23.D [解析] 组副线圈的理想变压器来说,通过原、副线圈的电流之比等于原、副线圈的匝数之比的倒数,因此选项A 错误;输出电流决定输入电流,I 2是由用户的电流决定的,I 1是由I 2决定的,与输电线上的电阻无关,选项B 错误;输出功率决定输入功率,升压变压器的输入功率应等于用户的功率与输电线上消耗的功率之和,故选项C 错误.7. [2014·天津卷] 如图1所示,在匀强磁场中,一矩形金属线圈两次分别以不同的转速绕与磁感线垂直的轴匀速转动,产生的交变电动势图像如图2中曲线a 、b 所示,则( )图1 图2 A .两次t =0时刻线圈平面均与中性面重合 B .曲线a 、b 对应的线圈转速之比为2∶3 C .曲线a 表示的交变电动势频率为25 Hz D .曲线b 表示的交变电动势有效值为10 V7.AC [解析] 本题考查交变电流图像、交变电流的产生及描述交变电流的物理量等知识,从图像可以看出,从金属线圈旋转至中性面时开始计时,曲线a 表示的交变电动势的周期为4×10-2 s ,曲线b 表示的交变电动势的周期为6×10-2 s ,所以A 、C 正确,B 错误;由E m =NBSω可知,E m a E m b =ωa ωb =T b T a =32,故E m b =23E m a =10 V ,曲线b 表示的交流电动势的有效值为5 2 V ,D 错误.15. [2014·浙江卷] 如图所示为远距离交流输电的简化电路图.发电厂的输出电压是U ,用等效总电阻是r 的两条输电线输电,输电线路中的电流是I 1,其末端间的电压为U 1.在输电线与用户间连有一理想变压器,流入用户端的电流为I 2.则( )A. 用户端的电压为I 1U 1I 2B. 输电线上的电压降为UC. 理想变压器的输入功率为I 21rD. 输电线路上损失的电功率为I 1U15.A [解析] 本题考查电能的输送、理想变压器等知识.理想变压器输入端与输出端功率相等, U 1 I 1= U 2 I 2,用户端的电压U 2= I 1I 2U 1,选项A 正确;输电线上的电压降ΔU =U -U 1=I 1r ,选项B 错误;理想变压器输电线上损失的功率为I 21r ,选项C 、D 错误.19. [2014·广东卷] 如图11所示的电路中,P 为滑动变阻器的滑片,保持理想变压器的输入电压U 1不变,闭合开关S ,下列说法正确的是( )A .P 向下滑动时,灯L 变亮B .P 向下滑动时,变压器的输出电压不变C .P 向上滑动时,变压器的输入电流变小D .P 向上滑动时,变压器的输出功率变大19.BD [解析] 由于理想变压器输入电压不变,则副线圈电压U 2不变,滑片P 滑动时,对灯泡两端的电压没有影响,故灯泡亮度不变,则选项A 错误;滑片P 下滑,电阻变大,但副线圈电压由原线圈电压决定,则副线圈电压不变,故选项B 正确;滑片P 上滑,电阻减小,副线圈输出电流I 2增大,则原线圈输入电流I 1也增大,故选项C 错误;此时变压器输出功率P 2=U 2I 2将变大,故选项D 正确.20. [2014·浙江卷] 如图1所示,两根光滑平行导轨水平放置,间距为L ,其间有竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B .垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒.从t =0时刻起,棒上有如图2所示的持续交变电流I ,周期为T ,最大值为I m ,图1中I 所示方向为电流正方向.则金属棒( )第20题图1第20题图2 A.一直向右移动B.速度随时间周期性变化C.受到的安培力随时间周期性变化D.受到的安培力在一个周期内做正功20.ABC[解析] 本题考查安培力、左手定则、牛顿运动定律、功等知识.在0~T2,导体棒受到向右的安培力,大小恒为B I m L,向右做匀加速直线运动;在T2~T,导体棒受到安培力向右,大小仍为BI m L,而此时速度仍然还是向左,做匀减速直线运动,之后不断重复该运动过程.故选项A、B、C正确;安培力在一个周期内做功为0,选项D错误.。