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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（II）一．选择题1．（2019广东肇庆二模）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．理想交流电流表A和交流电压表V的读数分别为I、U,R消耗的功率为P．若将发电机线圈的匝数变为原来的4倍，其它条件均不变，下列说法正确的是A．R消耗的功率变为2PB.电压表的读数为4UC．电流表的读数为2ID.通过R的交变电流频率变大【参考答案】B【名师解析】线圈在匀强磁场中匀速转动，设线圈的最大横截面积为S，磁场的磁感应强度为B，线圈转动的角速度为ω，则产生的最大电动势为：Em=nBSω。原线圈两端的电压等于电动势的有效值，为：nBsEUm22221，设原副线圈的匝数比为k，则副线圈两端的电压为：nBskUkU22112，当发电机线圈的转速变为原来的4倍时，电压表的示数变为原来的4倍，选项B正确；由公式RUP2可知，R消耗的功率变为16倍，选项A错误；由于电压表的示数变为原来的4倍，由输入输出功率相等可知，电流表的示数变为原来的4倍，选项C错误；变压器不能改变交流电的频率，选项D错误。2.（2019四川内江二模）如图所示为一理想变压器，原、副线圈的匝数比为n1：n2=5：1，分别接有定值电阻R1和R2，且R1：R2=5：1．原线圈接正弦交流电。电压表为理想交流电压表。则（）2A.电阻和消耗功率之比为1：1B.电压表和的示数之比为5：1C.电压表和的示数之比为6：1D.原副线圈磁通量变化率之比为5：1【参考答案】C【名师解析】设流过原线圈的电流为I1，流过副线圈的电流为I2，根据变压器变流公式，原副线圈中电流与匝数成反比，所以=．电阻R1和R2消耗功率之比，故A错误；电压表V2的示数U2=I2R2，电压表V1的示数U1=I1R1+5U2=6U2，所以，故B错误，C正确；理想变压器原副线圈磁通量变化率相同，故D错误。3.（2019湖南岳阳二模）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cd间接定值电阻R．在a、b间输入电压为U1的交变电流时，c、d间的输出电压为U2．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.变压器输入功率增大D.变压器输入功率减小【参考答案】D【名师解析】根据变压器的电压关系有，当滑动触头M顺时针转动时，即n2减小时，电压U2应该减小，即降低，由于n2＜n1，所以U2＜U1，故A错误，B错误；由于电压U2减小，所以定值电阻上的电压减小，则定值电阻消耗的电功率减小，由于是理想变压器，所以变压器的输入功率也减小，故C错误，D正确。【关键点拨】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M顺时针转动时，输出电压的匝数将变小，从而可以判断输出的电压的变化的情况。自耦变压器的原理和普通的理想变压器的原理是相同的，电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，根据基本的规律分析即可。34.（2019河南安阳二模）如图所示，发电机的输出电压，通过理想降压变压器给若干盏灯泡供电，输电线上连接可调电阻r。变压器原线圈两端接有理想交流电压表，线圈干路接有理想交流电流表，下列说法正确的是A.电压表的示数始终为1000VB.仅接入灯泡增多，电流表的示数增大C.仅可调电阻r增大，电压表的示数增大D.仅可调电阻r增大，电流表的示数减小【参考答案】BD【名师解析】发电机的输出电压，则发动机输出电压有效值，电压表的示数，故A错误；B、仅接入灯泡增多，总电阻减小，总电流增大，则电流表的示数增大，故B正确；C、仅可调电阻r增大，r的分压增大，则电压表的示数减小，则副线圈两端电压减小，电流表的示数减小，故C错误、D正确；【关键点拨】电压表的示数；仅接入灯泡增多，分析总电阻的变化，总电流的变化；仅可调电阻r增大，r的分压增大，根据闭合电路的欧姆定律和变压器原理进行分析。变压器的动态问题大致有两种情况：一是负载电阻不变，原、副线圈的电压，，电流，，输入和输出功率，随匝数比的变化而变化的情况；二是匝数比不变，电流和功率随负载电阻的变化而变化的情况。不论哪种情况，处理这类问题的关键在于分清变量和不变量，弄清楚“谁决定谁”的制约关系。5.（2019河南示范性高中联考）一内阻不计的交流发电机输出电压的瞬时值表达式为u=100sin100πt(V)，下列判断正确的是A.该交流发电机线圈的转速为50r/s4B.若将该交流电压加在阻值为100Ω的电阻两端则该电阻在1min内产生的热量为6×103JC.若发电机线圈的转速提高一倍，则输出电压的有效值为D.若将该交流电压加在原副线圈匝数比为k的理想变压器的原线圈两端，则副线圈两端的电压的有效值V【参考答案】ACD【名师解析】根据求解转速；根据交流电的有效值求解热量；根据Um=NBSω判断若发电机线圈的转速提高一倍时输出电压的有效值；由公式求解变压器副线圈电压有效值.由可知，选项A正确；由公式，选项B错误；根据Um=NBSω可知，当发电机线圈的转速提高一倍，即ω增大一倍时，Um=200V，则，选项C正确；由公式可得，，选项D正确；故选ACD.5．（6分）（2019湖南衡阳二模）用图示装置可以检测霍尔效应。利用电磁铁产生磁场，电流表检测输入霍尔元件的电流，电压表检测元件输出的电压，已知图中的霍尔元件是半导体，与金属导体不同，它内部形成电流的“载流子”是空穴，空穴可视为能自由移动的带正电的粒子，图中的1、2、3、4是霍尔元件上的四个接线端，当开关S1、S2闭合后，电流表A和电表B、C都有明显示数，下列说法中正确的是（）A．电表B为电压表，电表C为电流表B．接线端4的电势低于接线端2的电势C．若增大R1，则电压表示数增大5D．若增大R2，则电压表示数减小【参考答案】D【名师解析】由右手定则，左端电磁铁在霍尔元件处形成竖直向上的磁场，再根据左手定则，可以判断“载流子”带正电偏转聚集在4端，显正电，对应2端缺少”载流子”显负电，当聚集的“载流子”形成的电场对后来的“载流子”的电场力等于洛伦兹力时，达到平衡，4、2端之间电势差稳定，即qE＝qvB，，U42＝Bdv。若电表B为电压表，相当于断路，则霍尔元件中形不成电流，无法工作，所以电表B为电流表，电表C为电压表，测量4、2端之间电势差，故A错误；由右手定则，左端电磁铁在霍尔元件处形成竖直向上的磁场，再根据左手定则，可以判断带正电“载流子”偏转聚集在4端，显正电电势高，对应2端缺少”载流子”显负电电势低，故B错误；若增大R1，左端电磁铁的磁场B变小，根据U42＝Bdv，电压表示数变小，故C错误；若增大R2，霍尔元件中电流变大，根据电流微观表达式I＝nqvS，“载流子”流动速度v变大，根据U42＝Bdv，电压表示数变大，故D正确。【关键点拨】本题考查了电磁铁、右手定则、左手点则、霍尔效应原理、闭合电路、电压表与电流表的使用多个知识点，综合性较强，难度适中。难点在根据聚集的”载流子”形成的电场对后来的”载流子”的电场力等于洛伦兹力时的平衡，推导电势差的表达式。6.（2019浙江杭州模拟）在匀强磁场中有一不计电阻的矩形线圈，绕垂直磁场的轴匀速转动，产生如图甲所示的正弦交流电，把该交流电接在图乙中理想变压器的A、B两端，电压表和电流表均为理想电表，Rt为热敏电阻（温度升高时其电阻减小），R为定值电阻。下列说法正确的是（）A．在t＝0.01s时，穿过该矩形线圈的磁通量的变化率为零B．变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为u＝36sin50πt（V）C．Rt处温度升高时，由于变压器线圈匝数比不变，所以电压表V1、V2的比值不变D．Rt处温度升高时，电流表的示数变小，变压器输入功率变大【参考答案】A．【名师解析】由图可知交流电压最大值，周期，可由周期求出角速度的值，则可得交流电压u的表达式u6＝Umsinωt（V），由图可知交流电压有效值，根据电压与匝数成正比知副线圈电压，原、副线圈的交流电的功率相等，Rt处温度升高时，阻值减小，根据负载电阻的变化，可知电流、电压变化。原线圈接的图甲所示的正弦交流电，由图知，最大电压：Um＝36V，周期0.02s，角速度是ω100π，则电压瞬时值表达式为：u＝36sin100πt（V），当t＝0.01s时，u＝0，此时穿过该线圈的磁通量最大，穿过线圈的磁通量的变化率为零，故A正确，B错误；Rt处温度升高时，原副线圈电压比不变，但是V2不是测量副线圈电压，R1温度升高时，阻值减小，电流增大，则R2电压增大，所以V2示数减小，则电压表V1、V2示数的比值增大，故C错误；D、Rt温度升高时，Rt的阻值减小，副线圈电流增大，电流表示数增大，变压器副线圈电压不变，变压器输出功率增大，理想变压器的输入功率等于输出功率，所以变压器的输入功率增大，故D错误。7.（2019东北三省三校模拟）生活中可以通过霍尔元件来测量转动物体的转速。如图，在一个转动的圆盘边缘处沿半径方向均匀地放置四个小磁铁，其中两个N极向外，两个S极向外。在圆盘边缘附近放置一个霍尔元件，其尺寸如图所示。当电路接通后，会在a、b两端产生电势差，经电路放大后得到脉冲信号。已知脉冲信号的周期为T，若忽略感应电动势的影响，则A.圆盘转动的转速为B.转速越大，脉冲信号的最大值就越大C.脉冲信号的最大值与h成正比D.圆盘转到图示时，如果a点电势高则霍尔元件中定向移动的电荷带负电【参考答案】D【名师解析】由于两个N极向外，两个S极向外，所以圆盘转一周可以得到两个脉冲信号，圆盘转一周的时间为2T，故圆盘的转速为，故A错误；最终电子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡，霍尔元件的长宽高分别为L、d、h，有：，结合电流的微观定义式：，所以有：，故脉冲信号的最大值与转速和h无关，故BC错误；圆盘转到图示时，如果a点电势高，则说明上极板带正电，下极板带负电；电流向里，则根据左手定则可知，只能是带负电的电荷移动到下板上，选项D正确。【关键点拨】7小磁片被磁化，当靠近和远离线圈时产生感应交变电流，转速越大，磁通量变化越快，交变电流的最大值越大，转速乘以一圈上的小磁片的个数就是交变电流的频率，即可判断。解决本题的关键明确测量转速的原理，注意分析给出的装置结构，同时明确霍尔元件的基本性质，会用左手定则分析电荷的受力和电势高低的关系。8.（2019湖南长沙期末）【参考答案】BC【名师解析】本题考查调压变压器、交变电流图象及其相关知识点。根据图乙所示用户电压随时间t变化曲线可知，交流电的周期为T=0.02s，频率f=1/T=50Hz，选项A错误；用户的用电器增加时，变压器副线圈输出电功率增大，输出电流增大，输电线上损失电压增大，用户得到的电压降低，选项B正确；当只向上移动P时，变压器原线圈匝数减少，由变压公式12UU=12nn可知，副线圈输出电压增大，用户电压会升高，选项C正确；为使图乙所示的用户电压稳定在220V，根据变压器变压公式，应减少变压器原线圈匝数，将P适当上移，选项D错误。9.（2019湖南长沙一模）如图甲所示为一理想变压器，原、副线圈的匝数比为n1:n2=2∶1，且分别接有电阻R1和R2，R1=R2=400Ω．Ｕ为电压有效值不变的正弦交流电源，闭合开关K时，通过电阻R2的电流如图乙所示，则此时8A．用电压表测量交流电源电压约为424VB．交流电源的输出功率90WC．断开开关K后，通过电阻R1的电流变成原来的一半D．R1和R2消耗的功率之比为1∶2【参考答案】AB。【名师解析】由U1/U2=n1/n2，I1/I2=n2/n1得，通过R2的电流有效值I2=0.32A，通过R1的电流有效值I1=0.152A，副线圈两端的电压U2=I2R2=1202V，原线圈两端电压U1=2402V，而U=U1+I1R1=3002V≈424V，选项A正确；交流电源的功率P=UI1=90W，选项B正确；断开开关后，通过电阻R1的电流为0，选项C错误；R1消耗的功率P1=I12R1，R2消耗的功率P2=