专题12交变电流（练）-2017年高考物理二轮复习讲练测（解析版） 16页

专题12交变电流 ‎1．（多选）【2016·海南卷】图（a）所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为4:1，RT为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，R1为定值电阻，电压表和电流表均为理想交流电表。原线圈所接电压u随时间t按正弦规律变化，如图（b）所示。下列说法正确的是： （ ）‎ A．变压器输入、输出功率之比为4:1‎ B．变压器原、副线圈中的电流强度之比为1:4‎ C．u随t变化的规律为u=51sin(50πt)（国际单位制）‎ D．若热敏电阻RT的温度升高，则电压表的示数不变，电流表的示数变大 ‎【答案】BD ‎【名师点睛】根据图象准确找出已知量，是对学生认图的基本要求，准确掌握理想变压器的特点及电压、电流比与匝数比的关系，是解决本题的关键。‎ ‎2．【2016·天津卷】如图所示，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： （ ）‎ 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】当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R的阻值变大，副线圈中电流变小，原线圈中电流也变小，电流表A1示数变小；R1消耗的功率及两端电压均变小，副线圈总电压不变，则电压表的示数变大，选项AC错误，B正确。若闭合开关S，则副线圈总电阻变小，电流变大，原线圈中电流变大，电流表A1示数变大；R1两端电压变大，R2两端电压变小，电流表A2示数变小，选项D错误。‎ ‎【名师点睛】此题考查变压器问题的动态分析；要知道变压器副线圈电压是由原线圈电压和匝数比决定的，与副线圈中负载无关；副线圈电路的动态分析基本上和直流电路的动态分析一样，先从局部变化的电阻开始分析，然后分析总电阻，再分析电流，然后再分析各局部的电压和电流。‎ ‎3．【2015·福建·15】图为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1、n2 。在T的原线圈两端接入一电压的交流电源，若输送电功率为P，输电线的总电阻为2r，不考虑其它因素的影响，则输电线上损失的电功率为： （ ）‎ ‎ ‎ ‎【答案】 C ‎【方法技巧】：本题主要是公式，理想变压器的变压规律以及电功率的计算，还有有效值与最大值的关系，区别开输电电压与导线上损耗的电压的不同 ‎4．【2015·广东·15】如图所示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220V降至110V，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 ‎【答案】C ‎【方法技巧】理清理想变压器中各参量间的因果关系，究竟是谁决定谁是正确解决此类问题的关键和突破口。‎ ‎5．【2014·四川·1】如图所示，甲是远距离的输电示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图象，则： （ ）‎ A．用户用电器上交流电的频率是100Hz B．发电机输出交流电的电压有效值是500V C．输电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，输电线上损失功率减小 ‎【答案】D ‎【解析】由题图乙知交变电流的周期为s，设频率为Hz，A选项错误；发电机输出的最大电压为500V，故B选项错误；输电线的电流由负载决定，故C选项错误；当用户的用电器的总电阻增大时，输出的电流减小，故输电线上损耗的功率减小，故D选项正确。‎ ‎【方法技巧】注意在交流电路中电压、电流的有效值与最大值的关系，远距离输电时导线上损耗的功率的计算。‎ ‎1．如图甲所示，矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴在匀强磁场中匀速转动，输出交流电的电动势图象如图乙所示，经原副线圈匝数比为1∶10的理想变压器给一灯泡供电如图丙所示，灯泡的额定功率为22 W。现闭合开关，灯泡正常发光。则： （ ）‎ A．t=0.01 s时刻穿过线框回路的磁通量为零 B．交流发电机的转速为100 r/s C．变压器原线圈中电流表示数为1 A D．灯泡的额定电压为220V ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】本题关键是明确线圈在匀强磁场中匀速转动产生的是正弦式交变电流，会根据变压比公式、变流比公式列式求解即可；注意交流电的最大值等于有效值的倍，电流表的读数数有效值.‎ ‎2．下图为某款电吹风的电路图，a、b、c、d为四个固定触点，可动的扇形金属触片P可同时接触两个触点．触片P处于不同位置时，电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风等不同的工作状态，n1和n2分别是理想变压器的两个线圈的匝数，该电吹风的各项参数如下表所示．下列说法正确的是： （ ）‎ A．变压器两线圈的匝数比nl：n2 = 13 : 15‎ B．可由表格中数据计算出小风扇的内阻为60Ω C．吹冷风时触片P与触点b、c接触 D．若把电热丝截去一小段后再接入电路，电吹风吹热风时的功率不变 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】本题考查电功率公式的应用，难点是明白触点在不同位置时电路的连接情况，还要知道电源电压不变时，电阻越小电功率越大。‎ ‎3．图甲的变压器原、副线圈匝数比为，图乙是该变压器输入端交变电压的图像，为四只规格均为“”的相同灯泡，各电表均为理想交流电表，以下说法正确的是： （ ）‎ A、输入端电压的瞬时值表达式为 B、输入端输入功率 C、电流表的示数为，且四只灯泡均能正常发光 D、断开K，电压表V读数将变小 ‎【答案】C ‎【解析】‎ 由输入端交变电压的图象，可知其最大值为，有效值是27V，副线圈电压为：，所以副线圈三只灯泡均能正常发光。灯泡的额定电流：，电流表的读数为，原线圈电流为，所以原线圈的灯泡也能正常发光，输入端电压为，输入端电压的瞬时值表达式为，A错误，C正确；四个灯泡都正常发光，所以输入端输入功率，故B错误；若将K断开，则副线圈上的输出电流将减小，所以原线圈的输入电流也减小，则流过灯泡的电流减小，上消耗的电压减小，所以原线圈上的电压降增大，即压表V读数将变大，故D错误。‎ ‎【名师点睛】理想变压器是理想化模型，一是不计线圈内阻；二是没有出现漏磁现象．同时运用闭合电路殴姆定律来分析随着电阻变化时电流、电压如何变化．分析的思路先干路后支路，以不变应万变。最后值得注意的是变压器的原线圈与灯泡串联后接入交流中，所以图象的有效值不是原线圈的有效值。‎ ‎4．图为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器T的原、副线圈匝数分别为、。在T的原线圈两端接入一电压的交流电源，若输送功率为P，输电线的总电阻为，不考虑其它因素的影响，则输电线上损失的电功率为： （ ）‎ A、 B、 C、 D、‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】理想变压器输入功率和输出功率相等，通过原线圈的电压求出副线圈的电压，再根据，求出输电线上的电流，从而求出输电线上消耗的功率。‎ ‎5．（多选）如图所示，理想变压器原线圈中正弦式交变电源的输出电压和电流分别为和，两个副线圈的输出电压和电流分别为和、和 ‎.接在原副线圈中的五个完全相同的灯泡均正常发光。则下列表述正确的是： （ ）‎ A ∶∶=1∶1∶2‎ B ∶∶=1∶2∶1‎ C 三个线圈匝数之比为5∶2∶1‎ D 电源电压与原线圈两端电压U1＇之比为5∶4‎ ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】掌握住理想变压器的电压、电流及功率之间的关系，本题即可得到解决，注意根据灯泡的正常发光电流与电压值恒定，是解题的关键之处。‎ ‎6．（多选）如图所示为街头变压器通过降压给用户供电的示意图，输入电压基本不会变化。输出电压通过输电线输送给用户，两条输电线的总电阻用表示，变阻器R代表用户用电器的总电阻，当用电器增加时，相当于R值减小（滑片下移）。如果变压器视为理想变压器，、为理想交流电流表，、、为理想交流电压表，当用电器数量变化时，下列说法正确的是： （ ）‎ A、用电器增加时，示数变大，示数变小 B、用电器增加时，、示数均不变 C、用电器减小时，示数变大，示数变小 D、用电器减小时，示数减小，示数变大 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ 理想变压器的输出电压是由输入电压和匝数比决定的，由于输入电压和匝数比不变，所以副线圈的输出的电压也不变，所以的示数不变，故B正确，D错误；当用电器增加时，相当于R的值减小，电路中的总的电阻减小，所以电流要变大，即的示数变大，原线圈的电流都应增大，故A错误；反之R增大，则减小，增大，故C正确。‎ ‎【名师点睛】电路的动态变化的分析，总的原则就是由部分电路的变化确定总电路的变化的情况，再确定其他的电路的变化的情况，即先部分后整体再部分的方法。‎ ‎7．如图为某交流发电机和外接负载的示意图，发电机电枢线圈abcd为n=500匝的矩形线圈，其中ac长为L1=10cm，ab长为L2=5cm。线圈绕垂直于磁场的轴OO`在磁感应强度为B=0.2T的匀强磁场中以ω=200rad/s的角速度匀速转动（不计一切摩擦），线圈总电阻为r=2.0Ω，外电路负载电阻为R=8.0Ω。试求：‎ ‎（1）由图示位置开始计时交变电动势的表达式；‎ ‎（2）由图示位置转过900角的过程中产生的平均感应电动势；‎ ‎（3）由图示位置转过1/6周期内通过R的电荷量为多少；‎ ‎（4）交流电压表的示数；‎ ‎（5）转动一周回路中产生总的焦耳热。‎ ‎【答案】（1）e= 100cos200tV（2）0.32V（3）0.22C（4）（5）15.7J ‎【解析】‎ ‎（1）电动势的最大值 Em=nBSω=nBL1L2ω=500×0.2×0.1×0.05×200V=100V，‎ 由图示位置开始计时交变电动势的表达式；e=Emcosωt=100cos200tV ‎（4）‎ 电压表的示数 ‎（5）转动一周回路中产生总的焦耳热 ‎【名师点睛】此题是对交流电的产生及计算问题的考查；解题时要据题境明确感应电动势的瞬时值，知道电压表示数为有效值，与电路知识向衔接是解题的关键；注意求解电量时要用平均值，求解电功和电热时要用有效值.‎ ‎8． 如图，发电机输出功率为100kW，输出电压为，用户需要的电压为，两变压器之间输电线的总电阻为R=10Ω，其它电线的电阻不计，若输电线中因发热而损失的功率为总功率的4％，试求：（变压器是理想的）‎ ‎（1）发电机输出电流和输电线上的电流大小；‎ ‎（2）在输电线路中设置的升、降变压器原副线圈的匝数比。‎ ‎【答案】（1）、（2）、‎ ‎【解析】‎ ‎（2）原副线圈中的电流比等于匝数的反比，所以 这样，‎ 所以 ‎【名师点睛】画出输电线路图，由输电线损耗功率求出输电电流，再由发电机输出功率与输出电压求得升压变压器的原线圈的电流，由是，得升压变压器的匝数比；求出升压变压器的匝数比后可求出降压变压器的原线圈的电压，再与用户电压结合求出降压变压器的原副线圈的匝数比。‎ ‎1．如图所示，一台理想变压器的原副线圈匝数比为4∶1，图中五只电灯完全相同，若L2、L3、L4、L5都能正常发光，则L1将 ： （ ）‎ A．一定正常发光 B．比正常发光暗一些 C．比正常发光时亮，可能烧毁 D．是否正常发光，因条件不足无法判断 ‎【答案】A ‎【解析】‎ 因为都正常发光，则副线圈电流为，根据，可知灯泡的电流为，所以一定正常发光，故选项A正确。‎ ‎【名师点睛】本题通过得实际电流跟额定电流的关系判断灯泡的发光情况，难度不大，属于基础题．‎ ‎2．如图所示a、b间接入正弦交流电，理想变压器右侧部分为一火灾报警系统原理图，R2为热敏电阻，随着温度升高其电阻变小，所有电表均为理想电表，电流表A2为值班室的显示器，显示通过R1的电流，电压表V2显示加在报警器上的电压（报警器未画出），R3为一定值电阻。当R2所在处出现火情时，以下说法中正确的是： （ ）‎ A.V1的示数减小，A2的示数增大 B.V1的示数不变，A1的示数减小 C.V2的示数减小，A1的示数增大 D.V2的示数不变，A2的示数减小 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】电路的动态变化的分析，总的原则就是由部分电路的变化确定总电路的变化的情况，再确定其他的电路的变化的情况，即先部分后整体再部分的方法。‎ ‎3．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/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 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】此题是关于远距离输电线路的动态变化的分析，总的原则就是由部分电路的变化确定总电路的变化的情况，再确定其他的电路的变化的情况，即先部分后整体再部分的方法。注意升压变压器的初级电压由发电机决定，次级电压由初级电压和匝数比决定.‎ ‎4．如图所示a、b间接入正弦交流电，理想变压器右侧部分为一火灾报警系统原理图，R2为热敏电阻，随着温度升高其电阻变小，所有电表均为理想电表，电流表A2为值班室的显示器，显示通过R1的电流，电压表V2显示加在报警器上的电压（报警器未画出），R3为一定值电阻。当R2所在处出现火情时，以下说法中正确的是： （ ）‎ A．V1的示数减小，V2的示数减小 B．V1的示数不变，V2的示数减小 C．A1的示数增大，A2的示数增大 D．A1的示数减小，A2的示数减小 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 当传感器所在处出现火情时，的电阻减小，导致电路的总的电阻减小，所以电路中的总电流将会增加，‎ 测量的是原线圈中的总的电流，由于副线圈的电流增大了，所以原线圈的电流示数也要增加；由于电源的电压不变，原副线圈的电压也不变，所以的示数不变，由于副线圈中电流增大，的电压变大，所以的示数要减小，即R1的电压也要减小，所以的示数要减小，所以B正确，ACD错误。‎ ‎【名师点睛】电路的动态变化的分析，总的原则就是由部分电路的变化确定总电路的变化的情况，再确定其他的电路的变化的情况，即先部分后整体再部分的方法。‎ ‎5．（多选）如图所示,动圈式话筒能将声音信号转化为电流信号(交变电流),产生的电流信号再经过阻抗变压器后输出到扩音机,阻抗变压器除可进行阻抗匹配外,还可以减少信号沿导线传输过程中的电能损失,关于话筒内的这只阻抗变压器,下列说法中正确的是： （ ）‎ A.阻抗变压器是升压变压器,根据P=UI可知,升压后传输电流会减小 B.阻抗变压器是降压变压器,根据可知,降压后传输电流会减小 C.根据可知,导线上损失电能减小,U损减小, I减小,U变大所以一定是升压变压器 D.根据P损=I2R可知,电线上损失的电能减小,I减小,U变大,所以一定是升压变压器 ‎【答案】ACD ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】本题考查了动圈式话筒的工作原理，关键要能够结合受迫振动、电磁感应、变压器等知识进行综合分析；题目中音圈和膜片整体在声波的影响下做受迫振动，音圈在永磁铁的磁场里做切割磁感线运动，从而把声音信号转变为电信号，用升压变压器升压后再传输给放大电路。‎ ‎6．（多选）如图甲所示为一家用台灯内部电路简图,其中R为保护电阻,L为灯泡,自耦变压器左端所加正弦交流电电压随时间变化的关系图象如图乙所示.下列叙述正确的是： （ ）‎ A.滑片P向上滑动过程中,灯泡亮度逐渐增大 B. P向上滑动过程中,由于原、副线圈匝数比与电流成反比,所以变压器中电流减小 C.变压器交流电的有效值为220 V D.滑片处于线圈中点位置时,灯泡获得的交流电压的周期为0.01s ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】本题属于自耦变压器，输入和输出的电压同样与匝数成正比，当滑动触头P向移动时，输出电压的匝数将变小，从而可以判断输出的电压的变化，以及电压和电流的变化的情况。‎ ‎7．如图所示线圈面积为 0.05 m2,共 100 匝,线圈总电阻为 r=1Ω,外电阻 R=9Ω,线圈处于 B=2/π(T)的匀强磁场中.当线圈绕 OO′以转速 n=300 r/min 匀速转动时, 从线圈处于图示位置开始计时,求:‎ ‎（ 1）写出电动势的瞬时表达式.‎ ‎（ 2） 线圈转过 60°时两交流电表的示数 U 和 I.‎ ‎（ 3）线圈转过 1/15 s 的过程中,通过电阻的电荷量 q.‎ ‎（ 4）线圈匀速转一圈回路产生的总热量 Q.‎ ‎【答案】（1）e= 100sin 10πtV ；(2) ； (3)(4)100J ‎【解析】‎ ‎（1）线圈的角速度ω=2πn=10πrad/s，感应电动势的最大值Em=nBSω=100V，则从线圈处于中性面开始计时，电动势的瞬时值表达式为e=Emsinωt=100sin 10πtV ‎（2）电路中电流的有效值，，代入解得，即电流表读数为 电压表读数为 ‎（3）当线圈转过1/15s过程中，通过电阻R的电荷量为．‎ ‎（5）线圈匀速转一圈产生的总热量；．‎ ‎【名师点睛】本题考查交变电流规律的基本应用，注意交流电表测量的是交流电的有效值．并能正确根据功能关系分析能量的转化关系；注意线圈转过 60°时两交流电表的示数等于交流电的有效值；计算电热时要用有效值.‎ ‎8．一小型发电机通过升压、降压变压器把电能输送给某工厂，已知发电机的输出功率为为50 kW，输出电压为500 V，升压变压器原、副线圈匝数比为1:5，两个变压器间的输电导线的总电阻为15 Ω，降压变压器的输出电压为220 V，变压器本身的损耗忽略不计，在输电过程中电抗造成电压的损失不计，求：‎ ‎（1）升压变压器副线圈两端的电压；‎ ‎（2）输电线上损耗的电功率；‎ ‎（3）降压变压器原、副线圈的匝数比。‎ ‎（4）该厂安装的都是“220V 40W”的电灯，不考虑其他电器，则允许同时开多少盏灯？‎升压变压器 R线 P4‎ n3‎ n4‎ P2‎ U4‎ U2‎ n1‎ n2‎ P1‎ U1‎ P3‎ U3‎ ‎～‎ 降压变压器 I1‎ I2 I3‎ I4‎ E r ‎【答案】（1）2500V（2）6000W（3）10：1（4）1100盏 ‎【解析】‎ ‎（1）因为，所以.‎ ‎（2） 50 kW。输电线中电流，‎ 则输电线损耗功率6000W。‎ ‎（3）输电线上损耗的电压300V 降压变压器原线圈2200V 降压变压器匝数比 =10：1‎ ‎（4）44000W 所以灯的盏数n==1100盏 ‎【名师点睛】此题是关于远距离输电的计算；要知道理想变压器原、副线圈的匝数比等于电压比，与电流成反比，变压器的输入功率由输出功率来决定，且初级次级的功率不变；注意线路损耗电压及功率的计算方法.‎ ‎ ‎