搜索
交变电流【满分：110分时间：90分钟】一、选择题（本大题共12小题，每小题5分，共60分。在每小题给出的四个选项中，1~8题只有一项符合题目要求；9~12题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）1．在如图所示的电路中，理想变压器的匝数比为2:1，四个标有“6V、6W”的完全相同的灯泡L1、L2、L3、L4，按如图方式接入电路，其中L1恰能正常发光；忽略灯泡电阻随电压的变化，电路中的电表均为理想交流电表，下列选项中正确的是()A．L2、L3、L4均能正常发光B．电流表的示数为0.5AC．m、n两点间所加的电压为14VD．整个电路消耗的总功率为18W【答案】C考点：变压器【名师点睛】对于变压器问题；首先知道电压和电流与匝数的关系；变压器的输入功率等于输出功率；一般是先从初级电压开始计算次级电压，然后从次级电流和功率讨论初级功率．4．在匀强磁场中一矩形金属框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则()A．t＝0.01s时线框平面与中性面重合B．t＝0.005s时线框的磁通量变化率为零C．线框产生的交变电动势有效值为311VD．线框产生的交变电动势频率为100Hz【答案】A【解析】【详解】由图乙可知，当0.01s时，感应电动势为零，则此时穿过线框回路的磁通量最大，处于中性面，故A正确；由图乙可知，当0.005s时，感应电动势最大，则此时穿过线框回路的磁通量变化率最大，故B错误；线框产生的产变电动势的有效值：，故C错误；由图可知，交流电的周期为0.02s，则频率为：，故D错误。所以A正确，BCD错误。5．如图甲是远距离输电线路示意图，图乙是用户端电压随时间变化的图象，则()A．发电机产生的交流电的频率是100HzB．降压变压器输出的电压有效值是340VC．输电线的电流仅由输送功率决定D．仅增加升压变压器的副线圈匝数，其他条件不变，输电线上损失的功率减小【答案】D点睛：本题考查了有关交流电描述的基础知识，要根据交流电图象正确求解最大值、有效值、周期、频率、角速度等物理量，同时正确书写交流电的表达式．6．如图所示，理想变压器原线圈接交流电源和理想交流电流表，副线圈接热水器和抽油烟机，原副线圈的匝数比为4:1，副线圈上电源的瞬时值，开关S断开时，电流表示数是1A，开关S闭合时，电流表示数是1．25A，下列说法正确的是A．交流电源输出电压的最大值是55VB．交流电源输出电压的最大值是880VC．S闭合时，抽油烟机消耗的功率是1100WD．S闭合时，抽油烟机消耗的功率是220V【答案】D【解析】考点：考查了理想变压器【名师点睛】对于变压器需要掌握公式1122UnUn、1222InIn，以及知道副线圈的电流以及功率决定了原线圈中的电流和功率，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．同时当电路中有变压器时，只要将变压器的有效值求出，则就相当于一个新的恒定电源，7．一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，周期为T．从中性面开始计时，当t＝T时，线圈中感应电动势的瞬时值为3V，则此交流电的有效值为（）A．6VB．3VC．3VD．6V【答案】C【解析】矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，从中性面开始计时，线圈中感应电动势的瞬时值表达式为;当时瞬时值e=3V，代入解得Em=6V；电动势有效值，故选C.点睛：对于感应电动势的瞬时值表达式e=Emsinωt要注意计时起点必须是从中性面开始，否则表达式中初相位不为零.11．如图，理想变压器原、副线圈的匝数比为22:3，原线圈接的交流电，副线圈接电阻R1=R2=30Ω,D为二极管。假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大，下列说法正确的是A．原线圈所接交流电的频率为100HzB．通过电阻R1的电流有效值为1AC．通过电阻R2的电流有效值为1AD．原线圈的输入功率为45W【答案】BD【解析】原线圈接U=220sin100πt（V）的交流电。所以T==0.02s；交流电的频率f=1/T=50Hz，故A错误；原线圈交流电有效值是220V，根据原、副线圈的匝数比n1：n2=22：3，根据原副线圈电压之比等于匝数之比可知，副线圈的电压为U2=×220V=30V，通过R1的电流I==1A，故B正确；由于现在二极管的作用，副线圈的电阻R2通过的电流I=A=A，故C错误；副线圈的电阻R1消耗的功率P1==30W；由于现在二极管的作用，副线圈的电阻R2电压只有正向电压。则电阻R2消耗的功率为P′=P1=15W，所以副线圈的输出功率应为45W，输出功率等于输入功率，所以变压器的输入功率为45W。选项D正确；故选BD。点睛：本题考查二极管的单向导电性及变压器原理，要注意明确变压器电压之比与匝数之比的关系，由电流的热效应求解有效值．12．如图所示，理想变压器原线圈接一正弦交流电源，副线圈的c端接一个二极管，假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻阻值无穷大。副线圈的b端为中心触头，ab、bc间线圈匝数相等。定值电阻阻值为r，可变电阻的阻值为R可调，下列说法中正确的是（）A．若R恒定，当K分别接b、c时，电压表读数之比为1:1B．若R恒定，当K分别接b、c时，电流表读数之比为1:4C．若R恒定，当K分别接b、c时，变压器输出功率之比为1:2D．当K接b时，若R＝r，则可变电阻R消耗功率最大【答案】CD【解析】点睛：考查变压器的电压与匝数的关系，掌握闭合电路欧姆定律的应用，理解二极管单向导电性，注意原副线圈的功率相等，是解题的关键。二、非选择题（本大题共4小题，第13、14题每题10分；第15、16题每题15分；共50分）13．如图所示，匀强磁场的磁感应强度方向竖直向上，大小为B0=1T，电阻为R=2Ω的边长为L=1m的正方形线框abcd水平放置，OO′为过ad、bc两边中点的直线，线框全部位于磁场中．现将线框右半部固定不动，而将线框左半部以角速度ω绕OO′为轴向上匀速转动，如图中虚线所示：（1）求线框向上转动60°的过程中通过导线横截面的电荷量；（2）若线框左半部分以角速度绕OO′向上转动90°，求此过程中线框中产生的焦耳热；（3）若线框左半部分也固定不动，此时磁感应强度随时间按B=1+4t（T），求磁场对线框ab边的作用力随时间变化的关系式．【答案】（1）q=0．125C（2）（3）（3）若转动后磁感应强度随时间按变化，在线框中产生的感应电动势大小，解得E=4V，在线框中产生的感应电流；线框ab边所受安培力的大小为，解得；14．如图所示，面积为0.02m2、内阻不计的100匝矩形线圈ABCD，绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动，转动的角速度为100rad/s，匀强磁场的磁感应强度为T．矩形线圈通过滑环与理想变压器相连，触头P可移动，副线圈所接电阻R=50Ω，电表均为理想交流电表．当线圈平面与磁场方向平行时开始计时．求：（1）线圈中感应电动势的表达式；（2）由图示位置转过30°角的过程产生的平均感应电动势；（3）当原、副线圈匝数比为2：1时，求电阻R上消耗的功率．【答案】（1）e=100cos（100t）V（2）135.1V（3）50W【解析】点睛：解题时要掌握住理想变压器的电压、电流及功率之间的关系，掌握感应电动势最大值的求法，理解有效值与最大值的关系．考点：远距离输电.