2017年高考题和高考模拟题物理分项版汇编专题11 交变电流 5页

专题 11 交变电流 1． [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 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 答案: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Uab U2 ＝n1 n2 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＝ 2U2 2 ＝ 2n2Uab 2n1 ，则 Uab∶Ucd＝ 2n1∶n2，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＝U2 cd R 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＝U′2 cd R ＝U2 2 R ＝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． 2．[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 答案: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． 3．[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 n1∶n2＝11∶3 答案: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 n1∶n2＝U1∶U2＝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 I1∶I2＝n2∶n1， 可得通过原线圈的电流的有效值为 I1＝n2 n1 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＝ 2I2＝2.2 2 A，选项 C 错误． 4． [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 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 答案:D 解析： 由于 n1UL2，由 P＝U2 R 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． 5．[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 n1、n2，电压分别为 U1、U2，电流分别为 I1、I2，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. I1 I2 ＝n1 n2 B．I2＝U2 R C．I1U1＝I2 2R D．I1U1＝I2U2 答案:D 解析： 对理想变压器来说，输出功率决定输入功率，两者总相等，故选项 D 正确；对只有 一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，I2 是由用户的电流决定的，I1 是由 I2 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． 6． [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 V 答案: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＝NBS ω可知，Ema Emb ＝ωa ωb ＝Tb Ta ＝3 2 ，故 Emb＝2 3 Ema＝10 V，曲线 b 表示的交流电动势的有效值为 5 2 V， D 错误． 7． [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( ) A. 用户端的电压为I1U1 I2 B. 输电线上的电压降为 U C. 理想变压器的输入功率为 I2 1r D. 输电线路上损失的电功率为 I1U 答案: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＝ U2 I2，用户端的电压 U2＝ I1 I2 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 I2 1r，选项 C、D 错误． 8． [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 答案: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． 9． [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 Im，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 答案: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～T 2 ，导体棒受到向右 的安培力，大小恒为 B ImL，向右做匀加速直线运动；在T 2 ～T，导体棒受到安培力向右，大 小仍为 BImL，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．