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1专题29交变电流2019年高三二模、三模物理试题分项解析（I）一．选择题1.（2019年3月兰州模拟）如图所示，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压均为U的灯泡A和B。当输入电压为5U时，两灯泡均能正常发光。下列说法正确的是A.原、副线图匝数比为1︰4B.原、副线圈匝数比为4︰1C.灯泡A、B的额定功率之比为1︰4D.灯泡A、B的额定功率之比为4︰1【参考答案】BC【命题意图】本题以原副线圈分别串联以灯泡为情景，考查变压器及其相关知识点。【解题思路】根据题述两灯泡均能正常发光，可知副线圈输出电压为U，原线圈输入电压为U1=5U-U=4U，利用理想变压器变压公式可得，原、副线圈匝数比为n1︰n2=4U︰U=4︰1，选项A错误B正确；根据变压器的变流公式，原、副线圈中电流之比为I1︰I2=n2︰n1=1︰4，由电功率公式P=UI可得，灯泡A、B的额定功率之比为PA︰PB=UI1︰UI2=n1︰n2=1︰4，选项C正确D错误。【方法归纳】灯泡正常发光，说明灯泡两端电压为灯泡的额定电压；灯泡亮度相同，说明灯泡的实际电功率相同。有关理想变压器问题可依据理想变压器变压公式和电功率关系解答。2．（2019广东省广州市下学期一模）如图，理想变压器上接有3个完全相同的灯泡，其中1个灯泡与原线圈串联，另外2个灯泡并联后接在副线圈两端。已知交流电源的电压)V(100sin218tu，3个灯泡均正常发光，忽略导线电阻，则变压器A．副线圈电压的频率为100Hz2B．原线圈两端的电压为12VC．原副线圈的电流比为2︰1D．原副线圈的匝数比为2︰1【参考答案】BD【命题意图】本题以变压器原线圈串联灯泡为情景，考查变压器及其相关知识点。【解题思路】由交流电源的电压)V(100sin218tu，可知100π=2πf，交变电流的频率为f=50Hz，选项A错误；3个灯泡均正常发光，设灯泡额定电压为U，额定电流为I，则副线圈输出电压为U，输出电流为2I，由变压器变流公式可得原副线圈的匝数比为n1︰n2=2I︰I=2︰1，选项D正确；原副线圈的电流比为I∶2I=1︰2，选项C错误；交流电源电压U’=18V，根据变压器变压公式，原线圈两端的电压为U1=2U，由U’=U+U1，解得U1=12V，选项B正确。3.（2019全国高考猜题卷6）如图所示，理想变压器初级线圈的匝数为1100，次级线圈的匝数为55，初级线圈两端a、b接正弦交流电源，在原线圈前串接一个电阻R0=121Ω的保险丝，电压表V的示数为220V，如果负载电阻R=5.5Ω，各电表均为理想电表，则（）A．电流表A的示数为1AB．变压器的输出电压为5.5VC．保险丝实际消耗的功率为1.21WD．负载电阻实际消耗的功率为11W【参考答案】C【分析】由匝数之比可求得副线圈的电压，由欧姆定律求得电流表的示数．由焦耳定律求得功率．【名师解析】由电压与匝数成正比，，则：=11V，则则AB错误；负载功率为U2I2=22W，则D正确，由I1U1=I2U2可得：I1=0.1A有：P=R0=1.21W则C正确，D错误。4.（2019辽宁沈阳一模）一理想变压器原、副线圈的匝数比为5：1，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头，下列说法正确的是（）。3A.副线圈输出电压的频率为50HzB.副线圈输出电压的有效值为44VC.P向左移动时，原、副线圈的电流比减小D.P向左移动时，变压器的输出功率增加【参考答案】ABD【名师解析】根据甲图可明确交流电的最大值和周期，则根据最大值和有效值关系可明确有效值，再根据变压器原理可明确输出端的电压；输出电压不变，根据滑片的移动可明确电阻的变化，从而明确电流的变化情况；由原线圈的电压变化规律及有效值的概念可知，原线圈中电压频率为，变压器不改变交流电的频率，所以副线圈输出电压的频率为，故A正确；原线圈电压有效值为，由原、副线圈中电压之比等于匝数之比可知，副线圈中电压的有效值为，故B正确；P向左移动时，原、副线圈的电流比等于匝数的反比，匝数比不变，则原、副线圈的匝数比不变，故C错误；当P向左移动，滑动变阻器接入电路的电阻减小，副线圈中电流增大，副线圈的电压不变，变压器输出功率增加，故D正确。【名师点睛】本题查理想变压器中，原、副线圈上电压关系、电流变化、功率关系及有效值等方面的理解及应用，注意电路动态分析的分析方法。5.（2019全国高考猜题卷6）如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd处于磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的水平匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R.线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度ω从中性面开始匀速转动，下列说法中正确的是()A．线框转过π6时，线框中的电流方向为abcdaB．线框中感应电流的有效值为2BSω2RC．线框转一周过程产生的热量为2πωB2S2R4D．线框从中性面开始转过π2过程，通过导线横截面的电荷量为BSR【参考答案】BD【名师解析】根据楞次定律可知线框中的电流方向为adcba，故A错误；线圈转动过程中感应电动势的最大值为：Em＝BSω，感应电压的有效值为：U＝BSω2，则线框中感应电流的有效值为：I＝UR＝2BSω2R，故B正确；线框转一周的过程中，产生的热量为：Q＝I2RT＝2BSω2R2R2πω＝πωB2S2R，故C错误；线框从中性面开始转过π2的过程中，通过导线横截面的电荷量为：q＝ΔΦR总＝BSR，故D正确．6．（4分）（2019山东济南期末）用220V的正弦交流电通过理想变压器对一灯泡供电，变压器输出电压是110V，通过灯泡的电流图象如图所示，则（）A．变压器输入功率约为110WB．输出电压的最大值是110VC．变压器原、副线圈匝数比是1：2D．变压器原线圈电路电流的函数表达式i＝sin100πtA【分析】根据图象知道负载电阻中电流的峰值和有效值，周期和角速度，根据输入功率等于输出功率，匝数之比等于电压之比分析各项。【名师解析】负载的功率P＝UI＝110×W＝110W，输入功率等于输出功率，故A正确；输出电压的最大值是110V，故B错误；变压器原、副线圈匝数比等于电压之比220：110＝2：1，故C错误；副线圈电流的函数表达式i＝sinl00πt，则变压器原线圈电路电流的函数表达式i＝sin100πtA，故D错误；【参考答案】：A。【点评】本题考查了交流电瞬时值表达式的物理意义和变压器的工作原理，难度中等。7.某同学自制变压器，原线圈为n1匝，在做副线圈时，将导线ab对折后并在一起，在铁芯上绕n2圈，从导线对折处引出一个接头c，连成如图所示电路。S为单刀双掷开关，线圈电阻不计，原线圈接u1=Umsinωt5的交流电源。下列说法正确的是（）A．S接b时，电压表示数为B．S接c时，电压表示数为C．S接c时，滑动触头P向下移动，变压器输入功率变大D．S接c时，滑动触头P向上移动，变压器输入电流变大【参考答案】D【名师解析】K接b时，变化的磁场在两条副线圈中产生的感应电动势大小相等，方向相反，a、b电势相等，a、b间无电压，电压表示数为零，故A错误；由表达式知输入电压有效值为，根据电压与匝数成正比知电压表的读数为，故B错误；S接c时，滑动触头P向下移动，电阻增大，电压不变，变压器输入功率等于输出功率变小，故C错误；S接c时，滑动触头P向上移动，电阻减小，电压不变，副线圈电流增大，变压器输入电流变大，D正确．二．计算题1.如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数：=3：l，原线圈电路中接有一量程为3A的理想交流电流表，副线圈两端接有理想交流电压表一只和可变电阻以及若干“6V、6W”的相同灯泡。输入端交变电压的图象如图乙所示。6(1)求图甲中电压表的读数。(2)要求灯泡均正常发光，求电路中最多允许接入的灯泡个数。(3)为满足第(2)问中要求，求可变电阻应调到的电阻值【参考答案】（1）电压表的读数U2=9V（2）允许接入的灯泡个数为盏（3）电阻阻值为Ω【名师解析】输出电压是由输入电压和匝数比决定的，输入的功率的大小是由输出功率的大小决定的，电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，根据理想变压器的原理分析即可．（1）根据图象可得原线圈电压的最大值U1m=27V其有效值为U1=27V根据n1∶n2=U1∶U2代入数据后可得U2=9V此即为电压表的读数。（2）设原线圈中通过的电流为I1，副线圈中通过的电流为I2为使副线圈接入的灯泡最多，则I1取允许通过的最大电流的有效值为3A根据U1I1=U2I2代入数据后可得I2=9A7正常发光时每个灯泡中电流为I灯==1A所以允许接入的灯泡个数为盏。（3）电阻两端电压为=3V电阻阻值为Ω2.如图甲所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场．已知线圈的匝数n＝100匝，电阻r＝1.0Ω，所围成矩形的面积S＝0.040m2，小灯泡的电阻R＝9.0Ω，磁场的磁感应强度按如图乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式为，其中Bm为磁感应强度的最大值，T为磁场变化的周期．不计灯丝电阻随温度的变化，求：(1)线圈中产生的感应电动势的最大值；(2)小灯泡消耗的电功率；(3)在磁感应强度变化的的时间内，通过小灯泡的电荷量．【参考答案】(1)8.0V(2)2.88W(3)4.0×10－3C【名师解析】(1)由图象知，线圈中产生的交变电流的周期T＝3.14×10－2s，所以Em＝nBmSω＝＝8.0V8(2)电流的最大值有效值小灯泡消耗的电功率P＝I2R＝2.88W(3)在时间内，电动势的平均值平均电流通过灯泡的电荷量＝4.0×10－3C3.发电机输出功率为100kW，输出电压是250V，用户需要的电压是220V，输电线电阻为10Ω.若输电线中因发热而损失的功率为输送功率的4%，试求：(1)在输电线路中设置的升、降压变压器的原、副线圈的匝数比分别为多少.(2)用户得到的电功率是多少？【参考答案】（1）1:20240:11（2）96KW【名师解析】(1)输电线损耗功率P线=100×4%kW=4kW①P线=I2R线输电线电流I2=I3=20A②原线圈中输入电流:I1=A=400A③所以④U2=U1n2/n1=250×20V=5000V⑤U3=U2-U线=5000-20×10V=4800⑥所以⑦(2)用户得到的电功率P出=100×96%kW=96kW⑧