• 204.50 KB
  • 2021-05-24 发布

浙江省2020高考物理二轮复习专题四第四讲交变电流综合问题课后作业含解析

  • 8页
  • 当前文档由用户上传发布,收益归属用户
  1. 1、本文档由用户上传,淘文库整理发布,可阅读全部内容。
  2. 2、本文档内容版权归属内容提供方,所产生的收益全部归内容提供方所有。如果您对本文有版权争议,请立即联系网站客服。
  3. 3、本文档由用户上传,本站不保证质量和数量令人满意,可能有诸多瑕疵,付费之前,请仔细阅读内容确认后进行付费下载。
  4. 网站客服QQ:403074932
交变电流综合问题 ‎(建议用时:30分钟)‎ ‎1.一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3∶1,在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻,原线圈一侧接在电压为220 V的正弦交流电源上,如图所示.设副线圈回路中电阻两端的电压为U,原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k,则(  )‎ A.U=66 V,k=       B.U=22 V,k= C.U=66 V,k= D.U=22 V,k= 解析:选A.设原、副线圈中的电流分别为I1、I2,则==,故k==.设原线圈两端的电压为U1,则==,故U1=3U,而原线圈上电阻分担的电压为U,故+3U=220 V,解得U=66 V.选项A正确.‎ ‎2.如图所示,边长为L的正方形单匝线圈abcd,其电阻为r,外电路的电阻为R,ab的中点和cd的中点的连线O′O恰好位于匀强磁场的边界线上,磁场的磁感应强度为B.若线圈从图示位置开始以角速度ω绕轴O′O匀速转动,则以下判断正确的是(  )‎ A.图示位置线圈中的感应电动势最大,为Em=BL2ω B.闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为e=BL ωsin ωt C.线圈从图示位置转过180°的过程中,流过电阻R的电荷量为q= D.线圈转动一周的过程中,电阻R上产生的热量为Q= 解析:选D.题图所示位置,线圈中通过的磁通量最大,但感应电动势为零,A错误;线圈所围成的闭合电路中产生的感应电动势最大值为Em=BL2ω,故对应的瞬时值表达式为e=BL2ωsin ωt,B错误;由q=可得线圈从图示位置转过180°的过程中,流过电阻R的电荷量q=,C错误;电阻R上产生的热量应利用有效值求解,即转动一周的过程中产生的热量:Q=R×=,D正确.‎ ‎3.(多选)(2019·宁波高三检测)如图甲所示,‎ - 8 -‎ 某个小型交流发电机的“转子”部分由单匝导线框组成,导线框所处的磁场看做匀强磁场,磁感应强度大小为B=2.828 T,导线框面积为S=0.04 m2,其电阻忽略不计,线框绕固定转轴以角速度ω=314 rad/s匀速转动.若将其接入如图乙所示的理想变压器原线圈输入端,所有电表均为理想电表,原、副线圈匝数之比n1∶n2=4∶1,灯泡L1和L2电阻均为12.56 Ω不变,以下说法正确的是(  )‎ A.该交流电的频率为50 Hz B.电压表V2的示数为3.14 V C.开关S断开,此时小灯泡L1的电功率为3.14 W D.开关S闭合,电流表A1的示数变小 解析:选AC.因为ω==2πf,得交变电流的频率为f== Hz=50 Hz,故A正确;线圈产生的感应电动势的最大值Em=BSω=2.828×0.04×314 V=35.5 V,原线圈输入电压的有效值U1== V=25.1 V,根据电压与匝数成正比,得副线圈两端的电压U2=U1=×25.1 V=6.28 V,即电压表V2的示数是6.28 V,故B错误;开关S断开,小灯泡L1的电功率PL1== W=3.14 W,故C正确;开关S闭合,副线圈的电阻减小,输出功率增大,输入功率增大,根据P=U1I1知,电流表A1的示数变大,故D错误.‎ ‎4.(2019·杭州质检)如图所示,电路中有五个完全相同的灯泡,额定电压均为36 V,变压器为理想变压器,现在五个灯泡都正常发光,则变压器的原、副线圈匝数比n1∶n2和电源电压U分别为(  )‎ A.2∶3 72 V B.3∶2 54 V C.3∶1 180 V D.3∶1 108 V 解析:选C.设灯泡正常发光时电流为I,则副线圈中电流为3I,原线圈中电流为I,由理想变压器原、副线圈中的电流之比与原、副线圈匝数之比的关系可知,n1∶n2=3∶1,由变压器原、副线圈两端的电压之比与原、副线圈匝数之比的关系可知,原线圈两端电压为108 V,再加上两个灯泡两端电压可知U=180 V,选项C正确.‎ ‎5.如图甲所示,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象如图乙中曲线a、b所示,则(  )‎ - 8 -‎ 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50 Hz D.曲线b表示的交变电动势有效值为10 V 解析:选A.从图象可知,两次转动都是从中性面开始计时的,故A正确.从图象可知,曲线a、b对应的线圈转动的周期之比为2∶3,则转速之比为3∶2,故B错误.由图象可知曲线a的周期Ta=4×10-2 s,则曲线a表示的交变电动势频率fa==25 Hz,故C错误.交变电动势的最大值Em=nBSω,则曲线a、b表示的交变电动势的峰值之比为Ema∶Emb=ωa∶ωb=3∶2,即Emb=Ema=10 V,故曲线b表示的交变电动势的有效值为E有= V=5 V,D错误.‎ ‎6.一含有理想变压器的电路如图所示,图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 Ω、1 Ω和4 Ω,A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、副线圈匝数比值为(  )‎ A.2 B.3‎ C.4 D.5‎ 解析:选B.设理想变压器原、副线圈匝数比值为k,根据题述,当开关S断开时,电流表示数为I,则由闭合电路欧姆定律得,U=IR1+U1.由变压公式U1/U2=k及功率关系U1I=U2I2,可得I2/I=k,即副线圈输出电流为I2=kI,U2=I2(R2+R3)=kI(R2+R3).当开关S闭合时,电流表示数为4I,则有U=4IR1+U′1.由变压器公式U′1/U′2=k及功率关系U′1·4I=U′2I′2,可得I′2/(4I)=k,即副线圈输出电流为I′2=4kI,U′2=I′2R2=4kIR2;联立解得k=3,选项B正确.‎ ‎7.如图甲所示,理想变压器原、副线圈匝数比为n1∶n2=2∶1,电表均为理想电表,两个电阻的阻值均为1 Ω,C是电容器,其击穿电压为 V.图乙为原线圈两端的输入电压与时间的关系图象.下列说法正确的是(  )‎ - 8 -‎ A.输入电压的频率为50 Hz,经过变压器后通过电阻的交流电频率为25 Hz B.S断开时电压表的示数为1.41 V,电流表的示数为0.35 A ‎ C.S断开时电压表的示数为1 V,电流表的示数为0.25 A D.闭合开关S,电容器将被击穿 解析:选C.由题图乙知T=0.02 s,则f==50 Hz,变压器不改变交流电的频率,所以输出的交流电的频率仍为50 Hz,故A项错误.当S断开时,由=可知,电压表的示数U2=U1=1 V,I2==0.5 A,又由=,则电流表的示数I1=I2=0.25 A,所以B项错误,C项正确.开关S闭合前,右端电阻R两端电压最大值为 V,开关S闭合后,电容器C与右端电阻R并联,则并联总电阻小于1 Ω,电容器两端的最大电压小于 V,因为电容器的击穿电压为 V,所以电容器不能被击穿,D项错误.‎ ‎8.如图为气流加热装置的示意图,使用电阻丝加热导气管,视变压器为理想变压器.原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变,调节触头P,使输出电压有效值由220 V降至110 V.调节前后(  )‎ A.副线圈中的电流比为1∶2‎ B.副线圈输出功率比为2∶1‎ C.副线圈的接入匝数比为2∶1‎ D.原线圈输入功率比为1∶2‎ 解析:选C.根据欧姆定律I=,U2由220 V降至110 V,副线圈上的电流变为原来的,即调节前后,副线圈上电流之比为2∶1,选项A错误;根据P=UI知,U、I均变为原来的时,副线圈上输出的功率变为原来的,即调节前后副线圈的输出功率之比为4∶1,选项B错误;根据理想变压器电压与匝数的关系=,当U2由220 V 降至110 V时,n2变为原来的,‎ - 8 -‎ 即调节前后副线圈接入的匝数比为2∶1,选项C正确;根据理想变压器P入=P出,所以原线圈输入功率等于副线圈的输出功率,即调节前后原线圈输入功率之比为4∶1,选项D错误.‎ ‎9.如图所示,电阻为r的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以某一角速度ω匀速转动.闭合开关S,t=0时,线圈平面与磁场垂直,各电表均为理想交流电表,则(  )‎ A.t=0时,线圈中的感应电动势最大 B.1 s内电路中的电流方向改变了次 C.滑片P向下滑动时,电压表的读数不变 D.线圈匀速转动的角速度ω变大时,电流表的读数也变大 解析:选D.由题意可知:线圈在t=0时处于中性面位置,感应电动势最小,为0,A错;1 s内线圈转过圈,每一圈电流方向改变两次,所以1 s内电流方向改变次数为,B错;电压表测量的是路端电压,P向下滑时,外电阻R阻值增加,电压表示数增大,C错;线圈转动的角速度ω变大时,由E=BSω 得,感应电动势有效值增加,电流有效值也增加,即电流表示数变大,D对.‎ ‎10.(多选)(2019·台州高三综合考试)如图所示,理想变压器原线圈接入正弦交流电,副线圈的匝数可以通过滑动触头P调节.RT为热敏电阻,当环境温度升高时,RT的阻值变小.下列说法正确的有(  )‎ A.P向下滑动时,电压表读数变大 B.P向下滑动时,电流表读数变小 C.若环境温度升高,变压器的输入功率变大 D.若环境温度升高,灯泡消耗的功率变小 解析:选BC.根据理想变压器的电压与匝数成正比可知,当P向下滑动时,副线圈的匝数变小,变压器的输出电压变小,电压表读数变小,A错误;根据理想变压器的电压与匝数成正比可知,当P向下滑动时,副线圈的匝数变小,变压器的输出电压变小,副线圈电流减小,‎ - 8 -‎ 输出功率变小,根据输入功率等于输出功率,知原线圈电流也减小,所以电流表读数变小,B正确;当环境温度升高时,RT的阻值会变小,在电压不变的情况下,副线圈的电流就会变大,原线圈的电流也会变大,变压器的输入功率变大,C正确;当环境温度升高时,RT的阻值会变小,在电压不变的情况下,副线圈的电流就会变大,根据P=I2R,灯泡消耗的功率变大,D错误.‎ ‎11.如图,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.Uab∶Ucd=n1∶n2‎ B.增大负载电阻的阻值R,电流表的读数变大 C.负载电阻的阻值越小,cd间的电压Ucd越大 D.将二极管短路,电流表的读数加倍 解析:选D.变压器的变压比=,其中U1、U2是变压器原、副线圈两端的电压.U1=Uab,由于二极管的单向导电特性,Ucd≠U2,选项A错误.增大负载电阻R的阻值,负载的电功率减小,由于P入=P出,且P入=I1Uab,所以原线圈上的电流I1减小,即电流表的读数变小,选项B错误.c、d端的电压由输入电压Uab决定,负载电阻R的阻值变小时,Ucd不变,选项C错误.根据变压器上的能量关系有E输入=E输出,在一个周期T的时间内,二极管未短路时有UabI1T=·+0(U为副线圈两端的电压),二极管短路时有UabI2T=T,由以上两式得I2=2I1,选项D正确.‎ ‎12.(2019·杭州六校联考)如图所示,L1和L2是不计电阻的输电线,甲是电压互感器,乙是电流互感器.若已知甲的变压比为500∶1,乙的变流比为200∶1,并且已知加在电压表两端的电压为220 V,通过电流表的电流为5 A,则输电线的输送功率为(  )‎ A.1.1×108 W B.1.1×106 W C.1.1×104 W D.1.1×102 W 解析:选A.已知变压比为500∶1,电压表示数为220 V,故传输电压为:U=220×500 V - 8 -‎ ‎=1.1×105 V;已知变流比为200∶1,电流表示数为5 A,故传输电流为:I=5×200 A=1 000 A;故输送的电功率为:P=UI=1.1×105×1 000 W=1.1×108 W,故选项A正确.‎ ‎13.(2019·宁波四校联考)如图所示是发电厂通过升压变压器进行高压输电,接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电的示意图;图中变压器均可视为理想变压器,图中电表均为理想交流电表;设发电厂输出的电压一定,两条输电线总电阻用R0表示,变阻器R相当于用户用电器的总电阻.当用电器增加时,相当于R变小,则当用电进入高峰时(  )‎ A.电压表V1、V2的读数均不变,电流表A2的读数增大,电流表A1的读数减小 B.电压表V3、V4的读数均减小,电流表A2的读数增大,电流表A3的读数减小 C.电压表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值不变 D.线路损耗功率不变 解析:选C.因为输入电压和匝数比都不变,电压表V1、V2的读数均不变,用电高峰期,电阻减小,电流增大,根据电流与匝数成反比知电流都增大,故A错误;输电线上的电压损失增大,故电压表V3、V4的读数均减小,电流表A2的读数增大,电流表A3的读数增大,故B错误;电压表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值不变,等于输电线的电阻值,故C正确;线路上的电流变大,则线路消耗的功率变大,选项D错误.‎ ‎14.(2019·浙江稽阳联谊学校联考)如图所示,图甲中M为一电动机,当滑动变阻器R的触头从一端滑到另一端的过程中,两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙所示.已知电流表读数在0.2 A以下时,电动机没有发生转动.不考虑电表对电路的影响,以下判断正确的是(  )‎ A.电源电动势为3.4 V B.变阻器的触头向右滑动时,V2读数逐渐减小 C.此电路中,电动机的最大输出功率为0.9 W D.变阻器的最大阻值为30 Ω 解析:选D.由题图乙可知E=3.6 V,选项A错.变阻器的触头向右滑动时,其连入电路的阻值变大,总电流变小,路端电压变大,则V2读数变大,选项B错.由题图乙知电动机内阻rM=4 Ω,当I=0.3 A时,电动机输出功率最大,最大为3.0 V×0.3 A-(0.3 A)2×4 Ω=‎ - 8 -‎ ‎0.54 W,选项C错.当I=0.1 A时,变阻器连入电路的电阻为最大值.由题图可知rM=4 Ω,r=2 Ω,由闭合电路欧姆定律可得R=-r-rM=30 Ω,选项D对.‎ - 8 -‎