20202021年高三物理单元同步提升训练交流电pdf

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2020-2021年高三物理单元同步提升训练:交流电一、单选题(每题3分,共计30分)1.(2019·江苏卷)某理想变压器原、副线圈的匝数之比为1:10,当输入电压增加20V时,输出电压A.降低2VB.增加2VC.降低200V.增加200V【答案】D【解析】由理想变压器原、副线圈的电压比等于匝数比即1122UnUn,得:2211nUUn,即副线圈两端电压与原线圈两端电压成正比,所以有:,当输入电压增加20V时,输出电压增大200V,故D正确。2.(2020年江苏卷)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】D【解析】【详解】A.原线圈匝数较少,电流互感器是一种降电流的变压器,A选项错误。B.电流互感器的工作原理是电磁感应中的互感现象,只可以测量交变电流,B选项错误。C.电流互感器不会改变电流的频率,只改变电流,故原、副线圈电流的频率相同。C选项错误。D.原线圈匝数较少,电流互感器是一种降电流的变压器,副线圈的电流小于原线圈的电流。D正确。故选D。3.一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变电源上,在一个周期内产生的热量为Q正。该电阻上电压的峰值为u0,周期为T,如图所示。则Q方:Q正等于A.B.C.1:2D.2:1【答案】D【解析】根据题述,正弦交变电流的电压有效值为,而方波交流电的有效值为u0,根据焦耳定律和欧姆定律,Q=I2RT=T,可知在一个周期T内产生的热量与电压有效值的二次方成正比,Q方∶Q正=u02∶()2=2∶1,选项D正确。4.如图所示,理想变压器的原线圈接在u=2202sin100πt(V)的交流电源上,副线圈接有R=55Ω的负载电阻,原、副线圈匝数之比为2∶1,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2202WB.电流表的读数为1AC.电压表的读数为1102VD.副线圈输出交流电的周期为50s【答案】B【解析】原线圈输入电压的有效值是220V,由U1U2=n1n2,可得U2=110V,则电压表读数应为110V,选项C错误.由欧姆定律可得I2=U2R=2A,由I1I2=n2n1,可得I1=1A,选项B正确.由功率P1=U1I1可知,P1=220W,选项A错误.由电源电压瞬时值表达式u=2202sin100πt(V),可知ω=100πrad/s,由T=2πω可知,T=0.02s,选项D错误.5.如图甲所示,为一种调光台灯电路示意图,它通过双向可控硅电子器件实现了无级调节亮度,给该台灯接220V的正弦交流电后加在灯管两端的电压如图乙所示,则此时交流电压表的示数为()。A.220VB.110VC.110VD.55V【解析】设电压的有效值为U,根据有效值定义有·+0=T,解得U=110V,则B项正确。【答案】B6.(2020年北京卷)如图所示,理想变压器原线圈接在msinuUt的交流电源上,副线圈接三个阻值相同的电阻R,不计电表内电阻影响。闭合开关S后()A.电流表2A的示数减小B.电压表1V的示数减小C.电压表2V的示数不变D.电流表1A的示数不变【答案】A【解析】【详解】开关S闭合时,副线圈总的电阻减小,由于变压器的匝数比和输入的电压都不变,所以输出的电压也不变,即V1示数不变,但因副线圈的总电阻减小,则副线圈的总电流增大,则原线圈的电流增大,故A1的示数变大;由于副线圈的电流增大,故串联在副线圈的电阻R两端的电压增大,而副线圈的总电压不变,所以副线圈并联部分的电压减小,即2V的示数减小,故电流表2A的示数减小,故A正确,BCD错误。故选A。7.如图所示,一个匝数N=100的线圈以固定转速50r/s在匀强磁场中旋转,其产生的交流电通过一匝数比n1∶n2=10∶1的变压器给阻值R=20Ω的电阻供电,已知交流电压表的示数为20V,从图示位置开始计时,则下列说法正确的是()。A.电阻R消耗的电功率为10WB.穿过线圈平面的最大磁通量为WbC.t=0时刻流过线圈的电流不为零D.t=0.0025s时刻穿过线圈平面的磁通量为Wb【解析】电阻R上消耗的电功率P==20W,A项错误;变压器原线圈两端的电压,即线圈产生的感应电动势有效值为200V,所以其最大值Em=200V=NBSω,则穿过线圈的最大磁通量Φm=BS=Wb=Wb,B项错误;t=0时刻线圈平面和磁场垂直,各边均不切割磁感线,故线圈中电流为零,C项错误;t=0.0025s时线圈转过45°,此时穿过线圈的磁通量Φ=BSsin45°=×Wb=Wb,D项正确。【答案】D8.图为模拟远距离输电实验电路图,两理想变压器的匝数n1=n4n2=n3,四根模拟输电线的电阻R1、R2、R3、R4的阻值均为R,A1、A2为相同的理想交流电流表,L1、L2为相同的小灯泡,灯丝电阻RL2R,忽略灯丝电阻随温度的变化.当A、B端接入低压交流电源时()A.A1、A2两表的示数相同B.L1、L2两灯泡的亮度相同C.R1消耗的功率大于R3消耗的功率D.R2两端的电压小于R4两端的电压【答案】D【解析】由于n1n2,所以左边的理想变压器为升压变压器,低压交流电源经过理想升压变压器后,由于功率不变,所以电流变小,则A1表的示数小于A2表的示数,故A项错误;由U1U2=n1n2,U3=U2-IA1·2R及U3U4=n3n4可知,L1两端的电压UL1=U4=U1-n4n3·IA1·2R,又L2两端的电压UL2=U1-IA2·2R,因n4n3IA1IA2,故UL1UL2,由P=U2R可知,L1的功率大于L2的功率,所以L1的亮度大于L2,故B项错误;由于A1表的示数小于A2表的示数,由P=I2R可知,R1消耗的功率小于R3消耗的功率,故C项错误;由于A1表的示数小于A2表的示数,由U=IR可知,R2两端的电压小于R4两端的电压,故D项正确.9.(2020年山东卷)图甲中的理想变压器原、副线圈匝数比n1:n2=22:3,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15Ω,额定电压为24V。定值电阻R1=10Ω、R2=5Ω,滑动变阻器R的最大阻值为10Ω。为使灯泡正常工作,滑动变阻器接入电路的电阻应调节为()A.1ΩB.5ΩC.6ΩD.8Ω【答案】A【解析】【详解】输电电压的有效值为(即原线圈电压的有效值)12202V220V2U根据理想变压器电压规律1122UnUn可知副线圈电压有效值为22113220V30V22nUUn灯泡正常工作,根据欧姆定律可知分压为24V,则通过灯泡的电流,即副线圈部分的干路电流为LLL24A1.6A15UIR根据串联分压规律可知,1R和2R、R构成的并联电路部分的分压为2L30V24V6VUUU通过1R的电流为116A0.6A10UIR通过2R、R的电流为2L11.6A0.6A1AIII2R、R的分压为22()UIRR解得滑动变阻器的阻值为226Ω5Ω1Ω1URRIA正确,BCD错误。故选A。10.(2020年浙江卷)如图所示,某小型水电站发电机的输出功率100kWP,发电机的电压1250VU,经变压器升压后向远处输电,输电线总电阻8ΩR线,在用户端用降压变压器把电压降为4220VU。已知输电线上损失的功率5kWP线,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140AIB.输电线上的电流625AI线C.降压变压器的匝数比34:190:11nnD.用户得到的电流4455AI【答案】C【解析】【详解】A.根据电功率公式PUI发电机输出电流11400APIUA错误;B.输电线上损失功率5kW,由2PIR线线线可得=25APIR线线线故B错误;C.降压变压器原副线圈得到的功率为P4=P-P线=95kW根据理想变压器电流与线圈匝数成反比关系,可得4435000W118Ω95000W190220VInIn线C正确;D.用户得到的功率为95kW,用户得到的电流495000W432A220VID错误。故选C。二、多选题(每题5分,共计30分)11.(2020年天津卷)手机无线充电是比较新颖的充电方式。如图所示,电磁感应式无线充电的原理与变压器类似,通过分别安装在充电基座和接收能量装置上的线圈,利用产生的磁场传递能量。当充电基座上的送电线圈通入正弦式交变电流后,就会在邻近的受电线圈中感应出电流,最终实现为手机电池充电。在充电过程中()A.送电线圈中电流产生的磁场呈周期性变化B.受电线圈中感应电流产生的磁场恒定不变C.送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递D.手机和基座无需导线连接,这样传递能量没有损失【答案】AC【解析】【详解】AB.由于送电线圈输入的是正弦式交变电流,是周期性变化的,因此产生的磁场也是周期性变化的,A正确,B错误;C.根据变压器原理,原、副线圈是通过互感现象实现能量传递,因此送电线圈和受电线圈也是通过互感现象实现能量传递,C正确;D.手机与机座无需导线连接就能实现充电,但磁场能有一部分以电磁波辐射的形式损失掉,因此这样传递能量是有能量损失的,D错误。故选AC。12.一不计电阻的矩形导线框,在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动,产生的正弦交流电如图甲所示。把该交流电接在图乙中理想变压器的a、b两端,Rt为热敏电阻(温度升高时,其电阻减小),R为定值电阻,电压表和电流表均为理想电表。下列说法正确的是A.在t=l.5×10-2s时刻,线框平面与磁场方向垂直B.该交流电电压的瞬时值表达式为C.Rt处温度升高时,Vl表示数与V2表示数的比值增大D.Rt处温度升高时,V2表示数与A表示数的比值不变【答案】BC【解析】A、在t=l.5×10﹣2s时刻,交变电压最大,穿过线圈的磁通量的变化率最大,穿过该线圈的磁通量为零,线框平面与磁场方向平行,故A错误;B、由图知,最大电压,周期0.02s,角速度是,则该交流电电压的瞬时值表达式为,故B正确;C、Rt处温度升高时,原副线圈电压比不变,故副线圈两端电压不变,设副线圈两端电压为0u,Rt温度升高时,阻值减小,则副线圈所在电路的电流0uIR总,电流变大,根据闭合电流欧姆定律:,故V2示数减小,则电压表V1、V2示数的比值增大,故C正确;D、Rt处温度升高时,阻值减小,V2表示数与A表示数的比值等于电阻Rt,故减小,故D错误。13.如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n2=11:5,原线圈接ul=110sin100πtV的交流电,电阻R1=R2=25Ω,D为理想二极管,则A.通过电阻R1的电流为2AB.二极管的反向耐压值应大于50VC.原线圈的输入功率为大于50WD.通过原线圈的电流为15A11【答案】BC【解析】由表达式知原线圈电压有效值为,根据122nUUn,得副线圈两端电压为,则通过电阻R1的电流为;故A错误;输出电压最大值为50V;故要使电路正常工作,反向耐压值应大于50V,故B正确;根据电流热效应,,所以R2两端的电压为325VU,则通过R2的电流为,输出端的总功率,故输入功率也为75W,故C正确;原线圈的电流,故D错误。故选BC。14.如图所示的电路中,P为滑动变阻器的滑片,保持理想变压器的输入电压U1不变,闭合开关S,下列说法正确的是()A.P向下滑动时,灯L变亮B.P向下滑动时,变压器的输出电压不变C.P向上滑动时,变压器的输入电流变小D.P向上滑动时,变压器的输出功率变大【答案】BD【解析】由于理想变压器输入电压不变,则副线圈电压U2不变,滑片P滑动时,对灯泡两端的电压没有影响,故灯泡亮度不变,则选项A错误;滑片P下滑,电阻变大,但副线圈电压由原线圈电压决定,则副线圈电压不变,故选项B正确;滑片P上滑,电阻减小,副线圈输出电流I2增大,则原线圈输入电流I1也

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