【物理】2020届高考物理二轮复习电磁学专题强化（14）交变电流B 12页

交变电流B ‎1、一自耦变压器如图所示,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间输入电压为的交变电流时,c、d间的输出电压为,在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中（ ）‎ ‎ ‎ A.,降低 B.,升高 C.,降低 D.,升高 ‎2、如图所示,一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中,并绕过ab、cd中点的轴OO′以角速度ω逆时针匀速转动.若以线圈平面与磁场夹角θ=0°时为计时起点,并规定当电流自a流向b时电流方向为正.则下列选项中正确的是(   )‎ A. B. C. D.‎ ‎3、如图为学校配电房向各个教室的供电示意图，T为理想变压器，V1、A1 为监控室供电端的电压表和电流表，V2、A2 为监控校内变压器输出端的电压表和电流表，R1、R2为教室的负载电阻，V3、A3为教室内的监控电压表和电流表，配电房和教室间有相当长的一段距离，原来开关S是闭合的，所有电表均为理想电表，供电电压U不变，则当开关S ‎ 断开时，则以下说法正确的是（ ） ‎ A.电流表A1、A2和A3的示数都变大 B.电压表V1和电流表A1的示数都变小 ‎ C.变压器的输出功率变大 D.R1消耗的功率变大 ‎4、如图,理想变压器原线圈输入电压,副线圈电路中为定值电阻,R是滑动变阻器。和是理想交流电压表,示数分别用和表示;和是理想交流电流表,示数分别用和表示。下列说法正确的是( )‎ A.和表示电流的瞬时值 B.和表示电压的最大值 C.滑片P向下滑动过程中,不变,变大 D.滑片P向下滑动过程中,变小,变小 ‎5、如图所示,一理想变压器的原线圈接有电压有效值为U1的交流电,副线圈接有定值电阻R1、光敏电阻R2(阻值随光照增强而减小), 开关K开始时处于闭合状态,下列说法正确的是(   )‎ A.当光照变弱时,变压器的输入功率增加 B.当滑动触头P向下滑动时,电阻R1消耗的功率增大 C.当开关K由闭合到断开,原线圈中电流变大 D.当U1增大时,副线圈中电流变小 ‎6、如图所示的电路中,电源电压,A、B间接有“220V 440W”的电暖宝、“220V 220W”的抽油烟机、交流电压表及保险丝.下列说法正确的是(  )‎ A.交流电压表的示数为311V B.电路要正常工作,保险丝的额定电流不能小于A C.电暖宝发热功率是抽油烟机发热功率的2倍 D.1min抽油烟机消耗的电能为 ‎7、如图甲所示,两端接直流稳压电源,,,滑动变阻器的总电阻;滑片处于滑动变阻器中点;如图乙所示,自耦变压器输入端接交流稳压电源,其电压有效值,,,滑片处于线圈中点位置,则下列分析中正确的是( )‎ A.甲图中,且中电流为1.25A B.乙图中,且中电流的有效值为5A C.甲图中,且中电流的最大值约为2.83A D.乙图中,且中电流的最大值约为2.83A ‎8、如图甲所示,理想变压器原、副线圈匝数比,原线圈输入的交流电压如图乙所示,副线圈电路接有滑动变阻器R和额定电压为12V、工作时内阻为2Ω的电动机。闭合开关,电动机正常工作,电流表示数为1A,则(   )‎ A.副线圈两端电压为 B.电动机输出的机械功率为12W C.通过电动机的交流电频率为50Hz D.突然卡住电动机,原线圈输入功率变小 ‎9、在电子技术中,从某一装置输出的交流信号常常既含有高频成分,又含有低频成分.为了在后面一级装置中得到高频成分或低频成分,我们可以在前面一级装置和后面一级装置之间设计如图所示的电路.关于这种电路,下列说法中正确的是( )‎ A.要使“向后级输出”端得到的主要是高频信号,应该选择图甲所示电路 B.要使“向后级输出”端得到的主要是高频信号,应该选择图乙所示电路 C.要使“向后级输出”端得到的主要是低频信号,应该选择图甲所示电路 D.要使“向后级输出”端得到的主要是低频信号,应该选择图乙所示电路 ‎10、水力发电具有防洪、防旱、减少污染等多项功能,现在水力发电已经成为我国的重要能源之一。如图所示为某小型水电站的电能输送示意图,发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电,已知输电线的总电阻R=10Ω,降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4:1,副线圈与用电器组成闭合电路。若T1、T2均为理想变压器,T2的副线圈两端的电压,当用电器电阻R0=11Ω时(   )‎ A.通过用电器的电流有效值是20A B.升压变压器的输入功率为4650W C.发电机中的电流变化频率为100Hz D.当用电器的电阻R0减小时,发电机的输出功率减小 ‎11、如图甲所示,一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动.线圈内磁通量随时间t的变化如图乙所示,则下列说法中正确的是( )‎ A.时刻线圈中的感应电动势最大 B.时刻的速度方向与磁场方向垂直 C.时刻线圈平面与中性面重合 D.时刻线圈中感应电流的方向相同 ‎12、如图所示,矩形线圈abcd与理想变压器原线圈组成闭合电路。线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动,磁场只分布在bc边的左侧,磁感应强度大小为B,线圈的面积为S,转动的角速度为ω,匝数为N,线圈电阻不计。下列说法正确的是(   )‎ A.将原线圈抽头P向上滑动时,灯泡变暗 B.电容器的电容C变大时,灯泡变暗 C.图示位置时,矩形线圈中瞬时感应电动势最大 D.若线圈abcd转动的角速度变为2ω则变压器原线圈电压的有效值为NBSω ‎13、如图所示,一小型发电机内有匝的矩形线圈,线圈所围面积,线圈电阻可忽略不计,在外力作用下矩形线圈在磁感应强度的匀强磁场中,以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动,发电机线圈两端与的电阻构成闭合回路。求:‎ ‎(1)线圈中产生感应电动势的最大值;‎ ‎(2)从线圈平面通过中性面时开始,线圈转过90°角的过程中通过电阻R横截面的电荷量;‎ ‎(3)线圈匀速转动10s,电流通过电阻R产生的焦耳热。‎ ‎14、在远距离输电时,要考虑尽量减少输电线上的功率损失.有一个小型发电站,输送的电功率为,当使用的电压输电时,测得安装在输电线路起点和终点处的两只电能表一昼夜示数相差4800kW·h,求:‎ ‎(1)输电效率η和输电线的总电阻r;‎ ‎(2)若想使输电效率提高到98%,又不改变原输电线,那么发电站应使用多高的电压向外输电?‎ ‎15、如图所示,一匝数为N=100的矩形线圈,面积S=0.01m2,内阻不计,绕垂直于磁感线的对称轴OO'匀速转动。设线圈经过的磁场为匀强磁场,磁感应强度B=2T,线圈通过一理想变压器后,接一标有“6V,3W”字样的灯泡L,变压器原线圈的总匝数为n1=200,b是原线圈的中心抽头,副线圈的匝数为n2=20。当开关S拨到b位置时,小灯泡恰好正常发光。‎ ‎1.求此时电路中两电表的读数;‎ ‎2.求线圈转动的角速度ω;‎ ‎3.若将开关S拨到a位置,并将一个理想二极管接到A、B之间,其他条件不变,则此时线圈提供的功率为多少?(假设小灯泡的电阻不随温度发生变化)‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 答案以及解析 ‎1答案及解析：‎ 答案：C 解析：根据变压器的电压关系有,当滑动触头M顺时针转动时,即减小时,电压应该减小,即降低,因为,所以,所以C选项是正确的,ABD错误.所以选C.‎ ‎ ‎ ‎2答案及解析：‎ 答案：D 解析：本题的易错之处是“不能正确判断初态之后的电流变化情况”。矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动,从线圈平面与磁场方向平行开始计时,产生的感应电流按余弦规律变化,由于t=0时,线圈的转动方向如题图,由右手定则判断可得,此时ad中电流方向为由a到d,线圈中电流方向为a→d→c→b→a,与规定的电流正方向相反,则电流为负值,选项AB错误;又因为此时产生的感应电动势最大,故选项C错误,选项D正确。‎ ‎ ‎ ‎3答案及解析：‎ 答案：D 解析：T为理想变压器，则V1和V2示数不变，当开关S断开，负载总电阻增大，则A2减小，A1减小，配电房和教室间有相当长的一段距离，考虑输电线电阻，则V3增大，PR1增大，综上所述，答案为D 。‎ ‎ ‎ ‎4答案及解析：‎ 答案：C 解析：交流电表的示数为有效值,故选项A、B均错误;滑片P向下滑动过程中,变小,由于交流电源及原、副线圈匝数不变,所以变大,由,得变大,选项C正确,D错误.‎ ‎ ‎ ‎5答案及解析：‎ 答案：B 解析：当光照变弱时, 的阻值增大,副线圈电路中总电阻增大,原、副线圈匝数不变,所以副线圈两端的电压不变,根据可得副线圈输出功率减小,故原线圏输入功率减小,A 错误;当滑动触头P向下滑动时, 减小,根据可得副线圈两端的电压增大,根据可知消耗的电功率增大,B正确;当开关K由闭合到断开时,副线圈电路中少了一个支路,通过副线圈的电流减小,根据可知原线圈中电流变小,C错误;当增大时,根据可知副线圈 两端的电压增大,而电阻不变,故副线圈中通过的电流增大,D错误。‎ ‎ ‎ ‎6答案及解析：‎ 答案：D 解析：交流电压表的示数为有效值,故A错误; 由公式知电路要正常工作,干路中电流为3A,所以保险丝的额定电流不能小于3A,故B错误; 电暖宝是纯电阻,而抽油烟机是非纯电阻,故C错误; 1min抽油烟机消耗的电能为,故D正确;故选D ‎ ‎ ‎7答案及解析：‎ 答案：B 解析：由题图平可知,R的上半部分与串联的总电阻为,由欧姆定律可得流过的电流为,两端的电压为,故,通过的电流为2A,A、C错误。由题图乙可知之间的线圈是原线圈,之间的线圈是副线圈,滑片处于线圈中点位置时,原、副线圈匝数比为1:2,根据电压与匝数成正比可得,两端的电压为,通过的电流为,故B正确,D错误。‎ ‎ ‎ ‎8答案及解析：‎ 答案：C 解析：原线圈两端输入电压最大值为，则有效值,选项A错误；电动机输出的机械功率,选项B错误；由题图乙知原线圈所接电压的周期为0.02s，则,选项C正确；卡住电动机，变压器副线圈的电压不变，由于电动机无法对外做功，则副线圈的电流增大，输出功率增加，则原线圈输入功率增加，选项D错误。‎ ‎ ‎ ‎9答案及解析：‎ 答案：BC 解析：甲电路中有一个电容器,它具有“通高频、阻低频”的作用,所以“向后级输出”端得到的主要是低频信号,A错误,C正确;乙电路中有一个电感线圈,它具有“通低频、阻高频”的作用,故“向后级输出”端得到的主要是高频信号,选项D错误,B正确.‎ ‎ ‎ ‎10答案及解析：‎ 答案：AB 解析：由T2的副线圈两端电压的表达式知,副线圈两端电压的有效值为220V,电流,选项A正确;由于输电线电流,所以升压变压器的输入功率P=P线+I2R0=52×10W+202×11W=4650W,选项B正确;发电机中的电流变化频率与T2的副线圈两端电压的频率相同,也为50Hz,选项C错误;当用电器的电阻R0减小时,其消耗的功率变大,发电机的输出功率变大,选项D错误。‎ ‎ ‎ ‎11答案及解析：‎ 答案：BC 解析：时刻穿过线圈的磁通量最大,此时磁通量的变化率等于零,感应电动势为零,故A错误;时刻磁通量为零,线圈平面与磁场方向平行,的速度方向与磁场方向垂直,故B正确;时刻穿过线圈的磁通量最大,此时线圈平面与中性面重合,故C正确;时刻穿过线圈的磁通量最大,此时磁通童的变化率等于零,没有感应电流,故D错误。‎ ‎ ‎ ‎12答案及解析：‎ 答案：AD 解析：解本题的关键是理解变压器改变电流、电压的规律,明确电容器对交流电的阻碍作用。若将原线圈抽头P向上滑动,则原线圈的匝数变大,输出的电压变小,灯泡变暗,选项A正确;电容器的电容C变大时,电容器对电流的阻碍作用变小,故灯泡变亮,选项B错误;在题中图示位置时,线圈位于中性面位置,故矩形线圈中瞬时感应电动势最小,选项C错误;若线圈abcd转动的角速度变为2ω,且线圈转动一周只有半周产生感应电动势,在这半周中,电动势的最大值是2NBSω,设变压器原线圈电压的有效值为U,则,即U=NBSω,选项D正确。‎ ‎ ‎ ‎13答案及解析：‎ 答案：(1) (2) (3)‎ 解析：(1)线圈中感应电动势的最大值。‎ ‎(说明:314V也同样可以) (2)设从线圈平面通过中性面时开始,线圈转过90°所用时间为.‎ 线圈中的平均感应电动势 通过电阻R的平均电流 在时间内通过电阻横截面的电荷量。 (3)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生正弦式交变电流,电阻两端电压的有效值 经过,电流通过电阻产生的焦耳热 解得。‎ ‎ ‎ ‎14答案及解析：‎ 答案：(1)60%;20Ω (2)22.4kV 解析：(1)由于输送功率,一昼夜输送电能,终点得到的电能,因此效率,输电线上的电流,而输电线损耗的功率,其中,可得;‎ ‎(2)输电线上损耗的功率,原来,现在要使,则,可得输电电压应调节为.‎ ‎ ‎ ‎15答案及解析：‎ 答案：1.30V;0.1A; 2. 3. ‎ 解析：1.由题意可知,副线圈两端的电压U2=6V,副线圈中的电流为 由得电压表的读数U1=30V 由得电流表的读数。 2.由题1可知,此时线圈提供的电动势的最大值为 由得。 3. 当开关S拨到a位置时,由得副线圈的输出电压为 通过二极管后,加到灯泡两端的电压波形如图所示,其最大值为,所以小灯泡两端电压的有效值为,小灯泡电阻为 此时小灯泡的功率为,所以线圈提供的功率为。‎ ‎ ‎