2021新高考物理复习练习课件：专题十二　交变电流.pptx

1、考点考点1 1 交变电流的产生和描述交变电流的产生和描述 1.(2018课标,16,6分)一电阻接到方波交流电源上,在一个周期内产生的热量为Q方;若该电阻接到 正弦交流电源上,在一个周期内产生的热量为Q正。该电阻上电压的峰值均为u0,周期均为T,如图所 示。则Q方Q正等于( ) A.1 B.1 C.12 D.21 22 答案答案 D 根据交变电流有效值的定义及焦耳定律可得,Q方=+=T,Q正=T= T,故=,选项D正确。 2 0 u R2 T 2 0 u R2 T 2 0 u R 2 0 (/ 2)u R 1 2 2 0 u R Q Q 方 正 2 1 易错点拨易错点拨 方波交流电的有效值不是

2、其峰值的。 1 2 2.(2016课标,21,6分)(多选)如图,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( ) 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 8 T 答案答案 BC 本题考查交变电流的产生。通过对

3、线框中感应电动势、感应电流的周期、有效值的 分析,考查学生的理解能力与推理能力,同时也渗透了“科学思维”素养中的“模型建构”及“科 学推理”要素。 导线框的半径旋转切割磁感线时产生大小不变的感应电流,故A项错误;两导线框产生的感应电流 的周期与线框转动周期相同,B项正确;在t=时,两导线框切割磁感线的导线长度相同,且切割速度 大小相等,故产生的感应电动势相等,均为E=BR2,C项正确;两导线框中感应电流随时间变化的 图像如图所示,故两导线框中感应电流的有效值不相等,D项错误。 8 T 1 2 3.(2018海南单科,7,5分)(多选)如图,在磁感应强度大小为B的匀强磁场中,有一面积为S的矩形单

4、匝 闭合导线框abcd,ab边与磁场方向垂直,线框的电阻为R。使线框以恒定角速度绕过ad、bc中点 的轴旋转。下列说法正确的是( ) A.线框abcd中感应电动势的最大值是BS B.线框abcd中感应电动势的有效值是BS C.线框平面与磁场方向平行时,流经线框的电流最大 D.线框平面与磁场方向垂直时,流经线框的电流最大 答案答案 AC 本题考查交变电流的产生与描述。通过对最大值、有效值的分析,考查学生的理解 能力,渗透了“科学思维”素养中“模型建构”要素。 一个单匝线框在匀强磁场中旋转,当从中性面开始计时时,产生正弦式交变电流,电动势的瞬时值 表达式为e=Em sin t=BS sin t,故

5、感应电动势的最大值Em=BS,有效值E=,故A正确,B错误;当 线框平面与磁场方向平行时,流经线框的电流最大,故C正确,D错误。 m 2 E 4.(2017天津理综,6,6分)(多选)在匀强磁场中,一个100匝的闭合矩形金属线圈,绕与磁感线垂直的 固定轴匀速转动,穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。设线圈总电阻为2 ,则( ) A.t=0时,线圈平面平行于磁感线 B.t=1 s时,线圈中的电流改变方向 C.t=1.5 s时,线圈中的感应电动势最大 D.一个周期内,线圈产生的热量为82 J 答案答案 AD 本题考查交变电流的产生与描述。通过-t图像来分析线圈中的感应电流、感应电 动势、焦

6、耳热等,考查了学生的理解能力,也渗透了“科学思维”素养中“模型建构”要素。 由-t图可知,t=0时,=0,则线圈平面平行于磁感线,选项A正确;t=1 s时=0,此时电动势最大,t=0.5 s和t=1.5 s时,最大,此时电动势为0,电流改变方向,选项B、C错误;交流电电动势的最大值Em=nBS =nm=4 V,有效值E=Em=2 V,一个周期内线圈产生的热量Q= T=82 J,D正确。 2 T 2 2 2 2 E R 5.(2019天津理综,8,6分)(多选)单匝闭合矩形线框电阻为R,在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速 转动,穿过线框的磁通量与时间t的关系图像如图所示。下列说法正确的是( )

7、A.时刻线框平面与中性面垂直 B.线框的感应电动势有效值为 C.线框转一周外力所做的功为 D.从t=0到t=过程中线框的平均感应电动势为 2 T m 2 T 22 m 2 RT 4 T m T 答案答案 BC 本题考查了交变电流的产生和描述。通过对交变电流产生过程、有效值、平均感应 电动势及安培力做功的分析和判断,考查学生的理解能力、分析综合能力,体现了“能量观念”和 “科学推理”要素。 由-t图像可知,在时刻穿过线框的磁通量最大,线框处于中性面位置,选项A错误;交变电流感应 电动势的最大值为Em=BS=,有效值E=Em=,选项B正确;线框匀速转一周时外力所 做的功等于克服安培力所做的功,W=

8、T=,选项C正确;从t=0到t=的过程中平均感应电动 势=,选项D错误。 2 T m 2 T 2 2 m 2 T 2 E R 22 m 2 RT4 T E t m-0 4 T m 4 T 1.(2015四川理综,4,6分)小型手摇发电机线圈共N匝,每匝可简化为矩形线圈abcd,磁极间的磁场视 为匀强磁场,方向垂直于线圈中心轴OO,线圈绕OO匀速转动,如图所示。矩形线圈ab边和cd边产 生的感应电动势的最大值都为e0,不计线圈电阻,则发电机输出电压( ) A.峰值是e0 B.峰值是2e0 C.有效值是 Ne0 D.有效值是 Ne0 2 2 2 以下为教师用书专用 答案答案 D 发电机输出电压峰值

9、是2Ne0,A、B错误;有效值是 2Ne0=Ne0,C错误,D正确。 2 2 2 2.(2017江苏单科,7,4分)(多选)某音响电路的简化电路图如图所示,输入信号既有高频成分,也有低 频成分,则( ) A.电感L1的作用是通高频 B.电容C2的作用是通高频 C.扬声器甲用于输出高频成分 D.扬声器乙用于输出高频成分 答案答案 BD 本题考查感抗与容抗知识。通过对甲、乙两扬声器输出频率成分的分析,考查学生 的理解能力与分析推理能力,体现了“科学思维”素养中的“科学推理”要素。 电感线圈具有“阻高频通低频”的特性,电容器具有“通交流隔直流”“通高频阻低频”的特性, 当输入端既有高频成分,也有低频

10、成分时,低频成分通过电感L1,到达扬声器甲,高频成分通过电容C2, 到达扬声器乙,选项B、D正确。 温馨提示温馨提示 电感线圈的特性:“通直流,阻交流;通低频,阻高频”。电容的特性:“通交流,隔直流; 通高频,阻低频”。 1.(2020山东,5,3分)图甲中的理想变压器原、副线圈匝数比n1n2=223,输入端a、b所接电压u随 时间t的变化关系如图乙所示。灯泡L的电阻恒为15 ,额定电压为24 V。定值电阻R1=10 、R2=5 ,滑动变阻器R的最大阻值为10 。为使灯泡正常工作,滑动变阻器接入电路的电阻应调节为 ( ) 图甲 图乙 考点考点2 2 变压器、电能的输送变压器、电能的输送 A.1

11、 B.5 C.6 D.8 答案答案 A 由题意可知,输入端a、b所接电压的有效值U1=220 V,由=知变压器输出端电 压U2=30 V。为使灯L正常发光,UL=24 V,IL= A=1.6 A,由电路可知UR1=U2-UL=6 V,IR1=0. 6 A,则R2和R串联支路电流IR2=IL-IR1=1 A,R串=R2+R=6 ,故R=6 -5 =1 ,选项A正确。 m 2 U 1 2 U U 1 2 n n L L U R 24 15 1 1 R U R 1 2 R R U I 2.(2020浙江7月选考,11,3分)如图所示,某小型水电站发电机的输出功率P=100 kW,发电机的电压U1 =

12、250 V,经变压器升压后向远处输电,输电线总电阻R线=8 ,在用户端用降压变压器把电压降为U4 =220 V。已知输电线上损失的功率P线=5 kW,假设两个变压器均是理想变压器,下列说法正确的是 ( ) A.发电机输出的电流I1=40 A B.输电线上的电流I线=625 A C.降压变压器的匝数比n3n4=19011 D.用户得到的电流I4=455 A 答案答案 C 对发电机,由P=IU可知发电机的输出电流I1=400 A,A项错误。对输电线,由P线= R线可得I线=25 A,B项错误。由能量守恒可知用户获得的功率为P用=P-P线=95 kW,故对用户,由 P用=I4U4得I4= A,故降压

13、变压器的匝数比为=,C项正确,D项错误。 1 P U 2 I线 P R 线 线 4 P U 4 750 11 3 4 n n 4 I I线 190 11 3.(2020江苏单科,2,3分)电流互感器是一种测量电路中电流的变压器,工作原理如图所示。其原线 圈匝数较少,串联在电路中,副线圈匝数较多,两端接在电流表上。则电流互感器( ) A.是一种降压变压器 B.能测量直流电路的电流 C.原、副线圈电流的频率不同 D.副线圈的电流小于原线圈的电流 答案答案 D 本题借用电流互感器考查了理想变压器的特点。 由题设条件可知变压器的原线圈匝数较少,副线圈匝数较多,由=可知,电流互感器是一种升 压变压器,A

14、错误;由n1I1=n2I2可知,原线圈的电流大于副线圈的电流,D正确;变压器的工作原理是电 磁感应,不能测量直流电路的电流,B错误;变压器不改变交流电的频率,即原、副线圈电流的频率 相同,C错误。 1 2 U U 1 2 n n 4.(2020课标,19,6分)(多选)特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低。我国已成 功掌握并实际应用了特高压输电技术。假设从A处采用550 kV的超高压向B处输电,输电线上损耗 的电功率为P,到达B处时电压下降了U。在保持A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件 下,改用1 100 kV特高压输电,输电线上损耗的电功率变为P,到达B处时电压下降了U。不

15、考虑 其他因素的影响,则( ) A.P=P B.P=P C.U=U D.U=U 1 4 1 2 1 4 1 2 答案答案 AD 设输送功率为P,输电线电阻为R,则采用超高压输电时输电线上损失电压为U=R ,损失的电功率P=R,而=2,所以U=U,P=P,故A、D选项正 确。 P U 1 U 2 P U 2 1 U U U 1 100kV 550kV 1 2 1 4 5.(2020课标,20,6分)(多选)在图(a)所示的交流电路中,电源电压的有效值为220 V,理想变压器 原、副线圈的匝数比为101,R1、R2、R3均为固定电阻,R2=10 ,R3=20 , 各电表均为理想电表。 已知电阻R2

16、中电流i2随时间t变化的正弦曲线如图(b)所示。下列说法正确的是( ) A.所用交流电的频率为50 Hz B.电压表的示数为100 V C.电流表的示数为1.0 A D.变压器传输的电功率为15.0 W 答案答案 AD 本题借助图形和图像考查了理想变压器的特点及交流电的描述物理量特点。 由图(b)可知变压器输出端交流电的周期T=0.02 s,变压器不改变交流电的频率和周期,故所用交流 电的频率f=50 Hz,A正确;由图(b)可知流经电阻R2的电流有效值I2=1 A,电阻R2两端电压U2= I2R2=10 V,根据串并联电路特点及欧姆定律可得,电流表的示数I3=0.5 A,C错误;根据理想变压

17、 器的特点可得变压器原线圈两端电压U1=U2=100 V,则电压表的示数U=U-U1=120 V,B错误;变 压器传输的电功率P=U2(I2+I3)=15.0 W,D正确。 1 T m 2 I 2 3 U R 1 2 n n 6.(2017北京理综,16,6分)如图所示,理想变压器的原线圈接在u=220 sin 100t(V)的交流电源上, 副线圈接有R=55 的负载电阻,原、副线圈匝数之比为21,电流表、电压表均为理想电表。下 列说法正确的是( ) A.原线圈的输入功率为220 W B.电流表的读数为1 A C.电压表的读数为110 V D.副线圈输出交流电的周期为50 s 2 2 2 答案

18、答案 B 本题考查交变电流的描述、变压器。通过对理想变压器原、副线圈电压、电流、功 率关系的认识,考查了学生的理解能力与分析综合能力,渗透了“科学思维”素养中的“模型建 构”及“科学推理”要素。 由题知,变压器的输入电压U1= V=220 V,所以U2=U1=110 V;副线圈中电流I2=2 A,原 线圈中电流I1=I2=1 A。本题中电压表、电流表的读数为有效值,故B项正确,C项错误;原线圈输 入功率P1=U1I1=220 W,A项错误;交流电的周期T= s=0.02 s,D项错误。 220 2 2 2 1 n n 2 U R 2 1 n n 2 2 100 7.(2016课标,19,6分)

19、(多选)如图,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,两灯均能正常发光,下列说法正确的是( ) A.原、副线圈匝数比为91 B.原、副线圈匝数比为19 C.此时a和b的电功率之比为91 D.此时a和b的电功率之比为19 答案答案 AD 本题考查变压器的基本原理。通过对原、副线圈电压、电流关系的分析,考查了学 生的理解能力及分析综合能力,体现了“科学思维”素养中“模型建构”和“科学推理”要素。 由题意知U=10U灯,a、b均正常发光,则变压器输入电压U1=9U灯,而输出电压U2=U灯,所以原、副线 圈匝数比n1n2=U1U2=91;而I1I2

20、=n2n1=19,所以两灯功率之比PaPb=U灯I1U灯I2=19, 选项A、D正确。 8.(2016课标,16,6分)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 、1 和4 ,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( ) A.2 B.3 C.4 D.5 答案答案 B 本题考查变压器的基本原理。通过对变压器原、副线圈电流、功率关系的分析,考查 了学生的理解能力,渗透了“物理观念”素养中的“能量观念”要素。 设原、副线圈匝数比为n,根据能量守恒,当S断开

21、时,UI=I2R1+(nI)2(R2+R3);当S闭合时,4UI=(4I)2R1+(4 nI)2R2,联立解得n=3,所以B正确。 9.(2019海南单科,8,5分)(多选)如图,一理想变压器输入端接交流恒压源,输出端电路由R1、R2和R3 三个电阻构成。将该变压器原、副线圈的匝数比由51改为101后( ) A.流经R1的电流减小到原来的 B.R2两端的电压增加到原来的2倍 C.R3两端的电压减小到原来的 D.电阻上总的热功率减小到原来的 1 4 1 2 1 4 答案答案 CD 本题考查变压器的基本原理。通过对电压、电流、功率的动态变化分析,考查学生 的理解能力,渗透了“科学思维”素养中的“科

22、学推理”要素。 将该变压器原、副线圈的匝数比由51改为101后,输入电压不变,根据=可知,输出电压变 为原来的,可知R1两端的电压变为原来的,则流经R1的电流减小到原来的,选项A错误;R2两端 的电压为=U输出,则R2两端的电压减小到原来的,选项B错误;同理,R3两端的电压减小到 原来的,选项C正确;因输出电压变为原来的,根据P=可知,电阻上总的热功率减小到原来的 ,选项D正确。 1 2 U U 1 2 n n 1 2 1 2 1 2 2 R U 2 23 R RR 1 2 1 2 1 2 2 U R 1 4 10.(2016天津理综,5,6分)如图所示,理想变压器原线圈接在交流电源上,图中各

23、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 答案答案 B 本题考查理想变压器的动态变化问题。通过对变压器电路的动态分析,考查了学生的 分析综合能力,渗透了“科学思维”素养中的“科学推理”要素。 由于原、副线圈两端电压不变,当滑动变阻器滑动触头P向上滑动时,连入电路的电阻变大,所在电 路总电阻变大,副线圈中电流减小,R1中电流减小,R1消耗的功率减小,A项错误;R1中

24、电流减小,则R1 两端电压减小,而副线圈两端电压不变,所以滑动变阻器两端电压增大,电压表示数变大,B项正确; 副线圈中电流减小,原线圈中电流随之减小,故C项错误;若闭合开关S,负载电路的总电阻减小,副线 圈中电流增大,R1中电流增大,则R1两端电压升高,R2两端电压减小,A2示数变小,D项错误。 1.(2019江苏单科,1,3分)某理想变压器原、副线圈的匝数之比为110,当输入电压增加20 V时,输 出电压( ) A.降低2 V B.增加2 V C.降低200 V D.增加200 V 以下为教师用书专用 答案答案 D 本题考查变压器原理内容,有利于培养学生理解能力,体现了核心素养中的科学态度要

25、 素。 依据理想变压器原、副线圈的电压比与匝数比关系公式可知,=,则U2=U1,得U2=200 V,故选项D正确。 1 2 U U 1 2 n n 2 1 n n 2.(2018江苏单科,2,3分)采用220 kV高压向远方的城市输电。当输送功率一定时,为使输电线上损 耗的功率减小为原来的,输电电压应变为( ) A.55 kV B.110 kV C.440 kV D.880 kV 1 4 答案答案 C 本题考查远距离输电。通过对输电线上损耗功率的计算,考查学生的理解能力及推理 能力,同时体现了“科学思维”素养中的“科学推理”要素。 由P送=U送 I线和P损= R线得,P损= R线。因为P送和R

26、线一定,要使P损=P损,结合上式得,U送=2U送= 440 kV,C项正确。 2 I线 2 P U 送 送 1 4 规律总结规律总结 输电线路功率损失的计算方法 (1)P损=P送-P,P送为输送的功率,P为用户得到的功率。 (2)P损=R线,I线为输电线路上的电流,R线为输电线电阻。 (3)P损=,U为输电线路上损失的电压,R线为输电线电阻。 (4)P损=UI线,U为输电线路上损失的电压,I线为输电线路上的电流。 2 I线 2 ()U R线 3.(2018天津理综,4,6分)教学用发电机能够产生正弦式交变电流。利用该发电机(内阻可忽略)通 过理想变压器向定值电阻R供电,电路如图所示,理想交流电

27、流表A、理想交流电压表V的读数分 别为I、U,R消耗的功率为P。若发电机线圈的转速变为原来的,则( ) A.R消耗的功率变为P B.电压表V的读数变为U C.电流表A的读数变为2I D.通过R的交变电流频率不变 1 2 1 2 1 2 答案答案 B 本题考查正弦交流电的产生原理、理想变压器。由正弦交流电的产生原理可知,其电 动势的最大值Em=NBS,而=2n,有效值E=Em,线圈转速变为原来的,则U1=E变为原来的。 由=知U2变为原来的,电压表读数变为原来的,选项B正确;R消耗的功率P=,故R消耗的 功率变为原来的,选项A错误;由P入=P出得,U1I1=,故I1变为原来的,即电流表读数变为原

28、来的 ,选项C错误;变压器不改变交变电流的频率,故通过R的交变电流频率变为原来的,选项D错 误。 2 2 1 2 1 2 1 2 U U 1 2 n n 1 2 1 2 2 2 U R 1 4 2 2 U R 1 2 1 2 1 2 4.(2016四川理综,2,6分)如图所示,接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L供电,如果将原、 副线圈减少相同匝数,其他条件不变,则( ) A.小灯泡变亮 B.小灯泡变暗 C.原、副线圈两端电压的比值不变 D.通过原、副线圈电流的比值不变 答案答案 B 由=得U2=U1 由=得 U2=U1 由/得:=,因为n2n1,所以1,即U2U1,U2降低 B.U2U1

29、,U2升高 C.U2U1,U2降低 D.U2U1,U2升高 答案答案 C 由图可知变压器的原线圈匝数n1大于副线圈匝数n2,因=,则U2r,若负载电路的灯泡增多,则等效电阻R减小,根据电源输出功率与电阻之间关系 的函数图像可知,此时发电机的输出功率会增大,故D正确。故选A、C、D。 1 2 I I 2 1 n n 2 NBS 1 2 U U 1 2 n n 5.(2019辽宁沈阳郊联体期末,2)如图,T1、T2是监测交流高压输电参数的互感器,其中a、b是交流电 压表或交流电流表。若高压输电线间的电压为220 kV,T1的原、副线圈匝数比为1100,交流电压 表的示数为100 V,交流电流表的示

30、数为1 A,则( ) A.b是交流电压表 B.T2的原、副线圈匝数比为1001 C.高压线路输送的电流为1 A D.高压线路输送的电功率为220 kW 答案答案 A 题目以互感变压器为背景。考查了交变电流的相关知识。体现了能量观念。体现了 科学推理、科学论证要素。突出对应性考查要求。 T1是电流互感器,a是交流电流表;T2是电压互感器,b是交流电压表,故A正确;对T2,根据电压与匝数 成正比,得=,故B错误;对T1,根据电流与匝数成反比,=,即=,得I1= 100 A,故C错误;根据电功率公式有P=UI=220 kV100 A=22 000 kW,故D错误。故选A。 1 2 n n 1 2 U

31、 U 220 000V 100V 2 200 1 1 2 I I 2 1 n n 1 1A I100 1 6.(2020大连双基测试,4)如图甲所示的电路中,理想变压器原、副线圈匝数比为101,电流表和电 压表均为理想电表,R是光敏电阻(其阻值随光强增大而减小)、L是理想线圈、C是耐压值和电容 都足够大的电容器、D是灯泡、K是单刀双掷开关。当原线圈接入如图乙所示的正弦交流电时, 下列说法正确的是( ) 甲 乙 A.开关K连通1时,若光照增强,电流表的示数变小 B.开关K连通1时,电压表的示数为22 V C.开关K连通2时,D灯泡一定不亮 D.开关K连通2时,若光照增强,电压表的示数减小 答案答

32、案 B 题目考查了变压器、电感线圈、电容器、u-t图像的相关知识。考查了理解能力、推 理论证能力、模型建构能力。突出对综合性、应用性和创新性的考查要求。 开关K连通1时,若光照增强,光敏电阻阻值减小,副线圈电压不变,根据欧姆定律可知电流增大,电流 表示数增大,A错误;开关K连通1时,输入电压的有效值为U1=220 V,根据理想变压器的电 压规律=,解得电压表示数U2=22 V,B正确;开关K连通2时,接入输出电路中的是交流电,灯泡 中有电流流过,所以灯泡发光,C错误;电压表测的是输出端电压,输入电压和匝数比不变,所以电压 表的示数不变,D错误。故选B。 220 2V 2 1 2 U U 1 2

33、 n n 7.(2019福建四校二联,19)(多选)如图所示为远距离输电示意图,两变压器均为理想变压器,交流发 电机的输出电压U1恒定,用户电阻恒定。设升压变压器原、副线圈的匝数比为k1,降压变压器原、 副线圈的匝数比为k2,则下列判断正确的是( ) A.若仅增大k1,则升压变压器原线圈中的电流减小 B.若仅增大k1,则输电线上总电阻r损失的功率增大 C.若仅减小k2,则升压变压器原线圈中的电流减小 D.若仅减小k2,则输电线上总电阻r损失的功率增大 答案答案 AD 设用户电阻为R,升压变压器原、副线圈中的电流为I1、I2,降压变压器原、副线圈中 的电流为I3、I4,由题知=k1,=k2,若仅

34、增大k1,则U2、U3、U4均减小,P出=减小,I2、I3、I4减小,P 损=r减小,因P入=U1I1=P出减小,故I1减小,A正确,B错误。若仅减小k2,则U4增大,P出增大,I4增大,P入=U1 I1=P出,I1增大,I2、I3增大,则P损=r增大,故C错误,D正确。 1 2 U U 3 4 U U 2 4 U R 2 2 I 2 2 I B B组组 专题综合题组专题综合题组 (时间：50分钟 分值：80分) 选择题(每小题8分,共80分) 1.(2020浙南名校联盟一联,11)(多选)如图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图,其矩形线圈 在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定

35、轴OO匀速转动,线圈的两端经集流环和 电刷与阻值为R=10 的电阻连接,与电阻R并联的交流电压表为理想电表,示数是10 V。图乙是穿 过矩形线圈的磁通量随时间t变化的图像,线圈电阻忽略不计,则下列说法正确的是( ) A.电阻R上的电功率为10 W B.0.02 s时R两端的电压瞬时值为零 C.R两端的电压u随时间t变化的规律是u=14.1 cos (100t)V D.通过R的电流i随时间t变化的规律是i=cos (100t)A 答案答案 AC 题目考查了旋转电枢式交流发电机的原理、交流电的表达式、瞬时值、有效值的相 关知识。体现了科学思维中模型建构、科学推理、科学论证要素。突出对综合性、应用性

36、的考 查要求。 根据公式P=,得P= W=10 W,故A正确;由乙图可知,0.02 s时通过线圈的磁通量为零,电动势 最大,R两端的电压瞬时值为10 V,故B错误;由乙图可知,T=0.02 s,电动势的最大值Em=10 V, =100 rad/s,又因为此交变电流是从垂直于中性面开始计时的,所以R两端的电压u随时间t变 化的规律是u=14.1 cos (100t) V,故C正确;根据i=得通过R的电流i随时间t变化的规律是i=1.41 cos (100t) A,故D错误。 2 U R 2 10 10 22 2 T u R 2.(2020湖北武汉质检,20)(多选)如图(a)所示,在匀强磁场中,

37、一电阻均匀正方形单匝导线框abcd绕 与磁感线垂直的转轴ab匀速转动,线框产生的交变电动势随时间变化的规律如图(b)所示,若线框 总电阻为5 ,则( ) A.cd边两端电压的有效值为16.5 V B.当线框平面与中性面的夹角为45时,线框产生的电动势的大小为22 V C.从t=0到t=0.01 s时间内,通过线框某一截面的电荷量为4.410-2 C D.线框转动一周产生的焦耳热为3.87 J 答案答案 AB 题目考查了旋转电枢式交流发电机的原理、交流电的表达式、瞬时值、有效值、平 均值的相关知识。体现了科学思维中模型建构、科学推理、科学论证要素。突出对综合性、应 用性的考查要求。 由图(b)可

38、知,线框转动时产生的感应电动势的最大值为Em=22 V,所以有效值E=22 V,线框 的cd边相当于电源,故Ucd=R=E=16.5 V,故A正确;由图(b)可得线框转动时产生的感应电动 势的瞬时值表达式e=22 sin (V)(从中性面开始计时),当=45时,有e=22 V,故B正确;根据法拉 第电磁感应定律有=,根据闭合电路欧姆定律有=,根据电荷量的表达式有q=t,又 有Em=BS=22 V,=100 rad/s,以上各式联立代入数据得q=3.9610-2 C,故C错误;根据焦耳 定律有Q=T=210-2 J=1.936 J,故D错误。故选A、B。 2 m 2 E E R 3 4 3 4

39、2 E t 2 BS t I E R I 2 2 T 2 E R 2 22 5 3.(2020河北邯郸期末,11)(多选)交流发电机内的线圈绕垂直于匀强磁场的水平轴匀速转动,每秒 转动10转,线圈从图示位置开始计时,电流表的示数为1 A,已知线圈匝数为500匝,线圈内阻r=1.0 , 外接电阻R=9.0 ,以下判断正确的是( ) A.图示时刻交变电流方向为ADCBA B.通过线圈磁通量的最大值为10-3 Wb C.t= s时线圈磁通量的变化率为 Wb/s D.t= s时外接电阻R所消耗的电功率为10 W 2 5 16 2 50 9 16 答案答案 AB 题目以交流发电机为背景,考查了交流电的最

40、大值、瞬时值,闭合电路欧姆定律,电功 率的相关知识。体现了科学思维中科学推理、科学论证要素。 由右手定则可知,图示时刻电流方向为ADCBA,故A正确;电动势的有效值E=I(R+r)=1(9.0+1.0) V= 10 V,电动势的峰值Em=E=10 V,感应电动势的峰值Em=NBS,则通过线圈磁通量的最大值m =BS=,代入数据解得m=10-3 Wb,故B正确;线圈做圆周运动的角速度=2n=20 rad /s,从图示位置开始计时,电动势的瞬时值表达式e=Em cos t=10 cos 20t(V),t= s时,感应电动 势瞬时值e=10 V,此时磁通量的变化率为= Wb/s,故C错误;求电功率应

41、用有效值,t= s时外 接电阻R所消耗的电功率P=I2R=R=9 W=9 W,故D错误。故选A、B。 22 m E N m 2 E nN 2 2 5 16 e N 1 50 9 16 2 E Rr 2 10 9 1 4.(2020河北张家口摸底,4)如图所示,理想变压器原、副线圈分别接有额定电压均为U0的灯泡L1和 L2。原、副线圈匝数比为41。S断开时两灯泡均恰能正常发光,由此可知( ) A.电源电压U=4U0 B.S断开时,灯泡L1和L2的电流之比为11 C.S闭合后,灯泡L2仍恰能正常发光 D.S断开时,灯泡L1和L2的功率之比为14 答案答案 D 题目考查了变压器原理、工作电路的相关知

42、识。考查了理解能力、推理论证能力、 模型建构能力。突出对应用性和创新性的考查要求。 两灯泡均恰能正常发光,则其两端电压均为额定电压U0,原、副线圈匝数比为41,可知原线圈输 入电压U1=4U0,则电源的电压U=5U0,故A错误;根据公式=,可得=,则S断开时,通过灯泡L1 和L2的电流之比为14,故B错误;S闭合后,灯泡L1短路,变压器原线圈上的电压为U1=5U0,由电压比 =知,副线圈输出电压U2=U0,则灯泡L2不能正常发光,故C错误;S断开时,由于额定电压均为U0 的灯泡L1和L2恰能正常发光,两灯泡两端的电压相等,而流过灯泡L1和L2的电流之比为14,由功率 P=IU知,灯泡L1和L2

43、的功率之比为14,故D正确。故选D。 1 2 I I 2 1 n n 1 2 I I 1 4 1 2 U U 4 1 5 4 5.(2020福建龙岩三月质检,17)某电风扇挡位变换器的电路如图所示,它可视为一个可调压的理想 变压器,总匝数为2 000匝的线圈两端接交变电源,输入电压为u=220 sin 100t(V),挡位1、2、 3、4对应的线圈匝数分别为200匝、600匝、1 000匝、2 000匝。电动机M的内阻r=8 、额定电 压U=220 V、额定功率P=110 W,则下列说法正确的是( ) A.交变电流的频率为100 Hz B.当选择挡位3后,电动机两端的电压为110 V C.当由

44、挡位3变为挡位2后,电风扇转速变快 D.当选择挡位4后,电动机的输出功率为108 W 2 2 答案答案 D 交变电流的频率f=50 Hz,A错误;原线圈电压的有效值U0= V=220 V,当选择 挡位3后,根据理想变压器的电压规律=,解得电动机两端电压U3=n3=1 000 V=110 V,B错误;挡位3变为挡位2后,电动机两端电压减小,电风扇转速变慢,C错误;当选择挡位4后,电动机 两端的电压为220 V,通过电动机的电流I= A=0.5 A,电动机的输出功率P出=P-I2r=110 W-0.5 28 W=108 W,D正确。故选D。 2 220 2 2 0 0 U n 3 3 U n 0

45、0 U n 220 2 000 P U 110 220 思路点拨思路点拨 每次换挡的本质就是改变副线圈的匝数。 6.(2018辽宁丹东一模,18)如图所示的电路中,理想变压器原、副线圈的匝数比n1n2=111,原线 圈接u=220 sin 100t(V)的交流电,电阻R1=2R2=10 ,D1、D2均为理想二极管(正向电阻为零,反 向电阻为无穷大),则副线圈电路中理想交流电流表的读数为( ) A.3 A B.2 A C. A D. A 2 5103 答案答案 A 题目以理想变压器为背景,考查了交变电流的相关知识。体现了能量观念。体现了科 学推理、科学论证要素。突出对基础性、应用性的考查要求。

46、由表达式知原线圈电压有效值为220 V,根据=,得副线圈两端的电压为U2=U1=220 V=2 0 V,因为二极管具有单向导电性,电阻R1、R2中半个周期有电流,半个周期电流为0,I1=2 A,I2= =4 A;根据电流的热效应有U2IT=R1+R2,解得I=3 A,即电流表的读数为3 A,故选A。 1 2 U U 1 2 n n 2 1 n n 1 11 2 1 U R 2 2 U R 2 1 I 2 T 2 2 I 2 T 7.(2020福建质检,16)如图为探究变压器电压与匝数关系的电路图。已知原线圈匝数为400匝,副线 圈“1”接线柱匝数为800匝,“2”接线柱匝数为200匝,a、b端

47、输入的正弦交变电压恒为U,电压表 、的示数分别用U1、U2表示。滑片P置于滑动变阻器中点,则开关S( ) A.打在“1”时,U1U B.打在“1”时,UU2=21 C.打在“2”与打在“1”相比,灯泡L更暗 D.打在“2”与打在“1”相比,a、b端输入功率更大 1 2 答案答案 C 题目考查了调压变压器的相关知识,体现了科学思维中科学推理、科学论证、质疑创 新要素。突出对应用性和创新性的考查要求。 滑片P置于滑动变阻器中点,则U1=U,故A错误;打在“1”时,根据电压与匝数成正比,则有U1U21 =n1n21=400800=12,所以UU2=11,故B错误;打在“2”时,根据电压与匝数成正比,则有U 1U22=n1n22=400200=21,即打在“2”时灯泡两端的电压较小,与打在“1”时相比,灯泡L更 暗,副线圈两端消耗的功率较小,则a、b端输入功率更小,故C正确,D错误。故选C。 1 2 8.(2020湖南长沙长郡中学第五次月考,6)如图所示是为额定电压为250 V的用户供电的远距离输 电示意图,已知输入原线圈n1两端的电压U1=500 V,发电机的输出功率为P=500 kW,输电线的电阻R =12.5 ,如果输电线上损失的功率为输送功率的1%,图中的升压变压器以及降