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- 2021-05-22 发布
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专题13 交变电流
1.[2016·全国卷Ⅲ] 如图所示,M为半圆形导线框,圆心为OM;N是圆心角为直角的扇形导线框,圆心为ON;两导线框在同一竖直面(纸面)内;两圆弧半径相等;过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场,磁场方向垂直于纸面.现使线框M、N在t=0时从图示位置开始,分别绕垂直于纸面、且过OM和ON的轴,以相同的周期T逆时针匀速转动,则( )
图1
A.两导线框中均会产生正弦交流电
B.两导线框中感应电流的周期都等于T
C.在t=时,两导线框中产生的感应电动势相等
D.两导线框的电阻相等时,两导线框中感应电流的有效值也相等
答案:BC
解析: 设导线圈半径为l,角速度为ω,两导线框切割磁感线的等效长度始终等于圆弧半径,因此在产生感应电动势时其瞬时感应电动势大小始终为E=Bωl2,但进磁场和出磁场时电流方向相反,所以线框中应该产生方波交流式电,如图所示,A错误;由T=可知,两导线框中感应电流的周期相同,均为T,B正确;在t=时,两导线框均在切割磁感线,故两导线框中产生的感应电动势均为Bωl2,C正确;对于线框M,有·+·=·T,解得U有M=E;对于线框N,有·+0+·+0=·T,解得U有N=E,故两导线框中感应电流的有效值并不相等,D错误.
2.[2016·全国卷Ⅰ] 一含有理想变压器的电路如图1所示,图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 Ω、1 Ω 和4 Ω,为理想交流电流表,U为正弦交流电压源,输出电压的有效值恒定.当开关S断开时,电流表的示数为I;当S闭合时,电流表的示数为4I.该变压器原、副线圈匝数比为( )
图1
A.2 B.3
C.4 D.5
答案:B
解析:开关断开时,原、副线圈的电流比=,通过R2的电流I2=,副线圈的输出电压U2=I2(R2+R3)=,由=可得原线圈两端的电压U1=5I,则U=U1+IR1=5I+3I;开关闭合时,原、副线圈的电流比=,通过R2的电流I′2=,副线圈的输出电压U′2=I′2R2=,由=可得原线圈两端的电压U′1=4I,则U=U′1+4IR1=4I+12I,解得=3,选项B正确.
3.[2016·全国卷Ⅲ] 如图1所示,理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b.当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时,两灯泡均能正常发光.下列说法正确的是( )
图1
A.原、副线圈匝数比为9∶1
B.原、副线圈匝数比为1∶9
C.此时a和b的电功率之比为9∶1
D.此时a和b的电功率之比为1∶9
答案:AD
解析: 设灯泡的额定电压为U0,则输入电压U=10U0,由于两灯泡均正常发光,故原线圈两端的电压U1=U-U0=9U0,副线圈两端的电压U2=U0,所以原、副线圈的匝数比n1∶n2=U1∶U2=9∶1,A正确,B错误;原、副线圈的电流之比I1∶I2=n2∶n1=1∶9,由电功率P=UI可知,a和b的电功率之比为1∶9,C错误,D正确.
4.[2016·天津卷] 如图1所示,理想变压器原线圈接在交流电源上,图中各电表均为理想电表.下列说法正确的是( )
图1
A.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,R1消耗的功率变大
B.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,电压表V示数变大
C.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,电流表A1示数变大
D.若闭合开关S,则电流表A1示数变大,A2示数变大
答案:B
解析: 滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,滑动变阻器接入电路的阻值变大,总电阻也变大,而副线圈两端的电压没有变化,所以干路中的电流减小,R1消耗的功率变小,A错误;干路中的电流变小,R1两端的电压变小,并联电路的电压变大,即电压表V示数变大,B正确;由于变压器副线圈干路中的电流变小,所以原线圈中的电流变小,即电流表A1的示数变小,C错误;闭合开关S后,并联电路的阻值变小,总电阻也变小,干路中的电流变大,R1两端的电压变大,并联电路的电压变小,通过R2的电流变小,即电流表A2示数变小,因变压器的功率变大,故电流表A1示数变大,D错误.
5.[2016·江苏卷] 一自耦变压器如图1所示,环形铁芯上只绕有一个线圈,将其接在a、b间作为原线圈.通过滑动触头取该线圈的一部分,接在c、d间作为副线圈.在a、b间输入电压为U1的交变电流时,c、d间的输出电压为U2,在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中( )
图1
A.U2>U1,U2降低
B.U2>U1,U2升高
C.U2