【备战2014】高考物理复习-2013年模拟题汇编(2)专题十一-交变电流

12014高考物理复习2013届模拟题汇编（2）专题十一交变电流1.（2013河南三市联考）如图所示，理想变压器与电阻R,交流电压表V、交流电流表A按图甲所示方式连接，已知变压器的原副线圈的匝数比为电阻R=10ΩD图乙是R两端电压U随时间变化的图象，Um=102V。则下列说法中正确的是A.通过R的电流iR随时间t变化的规律是iR=cos100πt(A)B.电流表A的读数为C.电压表V的读数为102VD.变压器的输人功率为1OW答案：D解析：根据R两端电压U随时间变化的图象，电压表V的读数为10V，选项C错误；由欧姆定律，通过R的电流iR随时间t变化的规律是iR=2cos100πt(A)，选项A错误；由变压器变压公式，输入电压为100V，输入电流为0.1A，变压器的输人功率为1OW，电流表A的读数为0.1A，选项B错误D正确。2．（2013四川自贡一诊）如右图所示，M是一个小型理想变压器，原、副线圈匝数之比n1：n2=10：1，接线柱a、b接一正弦交变电源，电压tVu100sin311。变压器右侧部分为一火警系统原理图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器（电阻随温度升高而减小），R1为一定值电阻。下列说法正确的是（）A．当R2所在处出现火警时，电阻R1的功率变小B．当R2所在处出现火警时，电压表V2的示数变大C．当R2所在处出现火警时，电流表A的示数变小D．电压表V1示数为22V答案．D解析：当R2所在处出现火警时，阻值减小，变压器输出电流增大，输出功率增大，电阻R1两端电压增大，电阻R1的功率变大，电压表V2的示数变小，选项AB错误；由输入功率等于输出功率可知，当R2所在处出现火警时，电流表A的示数变大，选项C错误；由变压器变压公式，变压器输出电压为22V，电压表V1示数为22V，选项D正确。3.（2013安徽皖南八校联考）某理想变压器原、副线圈的匝数比为44∶3，原线圈a.b间所接电原电压按图所示规律变化，副线圈接有负载电阻，电流表的示数为2.2A，则下列判断正确的是A．.副线圈两端输出的电压为152VB．.原线圈中的电流为0.15AC．变压器的输入、输出功率之比为44∶32D．原线圈两端电压的瞬时值表达式为u＝2202sin100t（V）答案：B解析：原线圈电压U1=220V，由变压公式，副线圈两端输出的电压为15V，输出功率P=UI=33W，根据理想变压器输入功率和输出功率相等，可知原线圈中的电流为0.15A，选项B正确C错误；原线圈两端电压的瞬时值表达式为u＝2202sin100πt（V），选项D错误。4、（2013江苏常州模拟）如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比是10∶1，原线圈输入交变电压u=1002sin50πt（V），在副线圈中串接有理想电流表和定值电阻R，电容器并联在电阻R两端，电阻阻值R=10Ω，关于电路分析，下列说法中正确的是：（）A、电流表示数是1AB、电流表示数是2AC、电阻R消耗的电功率为10WD、电容器的耐压值至少是210V答案：CD解析：由变压公式，副线圈输出电压为10V，由于交变电流可以通过并联在电阻R两端的电容器，所以不能应用欧姆定律计算电流表示数，选项AB错误；电阻R消耗的电功率为P=102/10W=10W，选项C正确；副线圈输出电压最大值为210V，电容器的耐压值至少是210V，选项D正确。5．（2013宝鸡质检）如图11所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的正弦交流电的图像，当调整线圈转速后，所产生的正弦交流电的图像如图线b所示。以下关于这两个正弦交流电的说法中正确的是（）A．线圈先后两次转速之比为1∶2B．交流电a的电压瞬时值u=10sin0.4πt（V）C．交流电b的电压最大值为320VD．在图中t=0时刻穿过线圈的磁通量为零答案：C解析：产生的正弦交流电的周期之比为2∶3，线圈先后两次转速之比为3∶2，选项A错误；交流电a的周期为0.4s，交流电a的电压瞬时值u=10sin5πt（V），选项B错误；由最大值nBSω可知，二者最大值之比为3∶2，交流电b的电压最大值为320V，选项C正确；在图中t=0时刻感应电动势为零，穿过线圈的磁通量最大，选项D错误。6.（2012江苏苏州期末）如图甲所示，理想变压器原副线圈的匝数比为10:1，b是原线圈的中心抽头，图中电表均为理想的交流电表，定值电阻R=10Ω，其余电阻均不计．从某时刻开始在原线圈c、d两端加上如图乙所示的交变电压。则下列说法中正确的有A．当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为31.1VB．当单刀双掷开关与b连接且在0.01s时，电流表示数为2.2AC．当单刀双掷开关由a拨向b时，副线圈输出电压的频率变为25HzuARC00.10.30.5u/Vt/s10-10ab图113D．当单刀双掷开关由a拨向b时，原线圈的输入功率变大.答案：BCD解析：当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为22V，选项A错误；当单刀双掷开关与b连接且在0.01s时，电流表示数为2.2A，选项B正确；当单刀双掷开关由a拨向b时，副线圈输出电压的频率仍为50Hz，选项C错误；当单刀双掷开关由a拨向b时，副线圈输出电压为44V，副线圈输出功率增大，原线圈的输入功率变大，选项D正确。7．（2012北京海淀期末）如图2甲所示，一个理想变压器原、副线圈的匝数比n1：n2=6：1，副线圈两端接三条支路，每条支路上都接有一只灯泡，电路中L为电感线圈、C为电容器、R为定值电阻。当原线圈两端接有如图2乙所示的交流电时，三只灯泡都能发光。如果加在原线圈两端的交流电的最大值保持不变，而将其频率变为原来的2倍，则对于交流电的频率改变之后与改变前相比，下列说法中正确的是（）A．副线圈两端的电压有效值均为216VB．副线圈两端的电压有效值均为6VC．灯泡Ⅰ变亮D．灯泡Ⅲ变亮7.答案：BD解析：由变压器变压公式，将其频率变为原来的2倍，副线圈输出电压不变，副线圈两端的电压有效值均为6V，选项A错误B正确；将其频率变为原来的2倍，灯泡Ⅰ亮度不变。由于容抗变小，感抗变大，灯泡Ⅲ变亮，灯泡II变暗，选项C错误D正确。8．（2012年2月武汉调研）如图所示，某变电站用10kV的高压向10km外的小区供电，输送的电功率为200kW。现要求在输电线路上损耗的功率不超过输送电功率的2%，下列不同规格的输电线中，符合要求的是选项型号千米电阻（Ω/km）ADYD30/C1BDYD50/C0.6CDYD100/C0.3DDYD150/C0.2变电站小区图2uRLCⅠⅡⅢ123u/V0-362t/10-2s乙362甲4.答案：CD解析：由P=UI解得输电电流I=P/U=20A。输电线路上损耗的功率不超过P损=200kW×2%=4kW，由P损=I2R解得R=10Ω.由于输电线长度需要20km，所以可以选择千米电阻0.5Ω/km以下的型号DYD100/C或型号DYD150/C，符合要求的是选项CD。9．（2012年2月宁波八校联考）如图所示电路，电阻R1与电阻R2阻值相同，都为R，和R1并联的D为理想二极管（正向电阻可看作零，反向电阻可看作无穷大），在A、B间加一正弦交流电u＝202sin100πt（V），则加在R2上的电压有效值为A．10VB．20VC．15VD．510V23.答案：D解析：由二极管的单项导电性可知加在R2上的电压波形为半个周期最大值为202V，半个周期最大值为102V。由有效值的定义可得加在R2上的电压有效值为510V，选项D正确。10．（10分）（2012北京海淀期末）如图13甲所示，长、宽分别为L1、L2的矩形金属线框位于竖直平面内，其匝数为n，总电阻为r，可绕其竖直中心轴O1O2转动。线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D（集流环）焊接在一起，并通过电刷和定值电阻R相连。线框所在空间有水平向右均匀分布的磁场，磁感应强度B的大小随时间t的变化关系如图13乙所示，其中B0、B1和t1均为已知。在0~t1的时间内，线框保持静止，且线框平面和磁场垂直；t1时刻后线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴以角速度ω匀速转动。求：（1）0~t1时间内通过电阻R的电流大小；（2）线框匀速转动后，在转动一周的过程中电流通过电阻R产生的热量；（3）线框匀速转动后，从图甲所示位置转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量。10．（10分）解析：（1）0~t1时间内，线框中的感应电动势E=n10121)(tBBLnLt…（2分）根据闭合电路欧姆定律可知，通过电阻R的电流I=10121)()(trRBBLnLrRE……（1分）（2）线框产生感应电动势的最大值Em=nB1L1L2ω……（1分）感应电动势的有效值E=22nB1L1L2ω…（1分）通过电阻R的电流的有效值I=)(22211rRLLnB图13BRO1O2CD甲tB0乙t1B10BL2L15线框转动一周所需的时间t=2………（1分）此过程中，电阻R产生的热量Q=I2Rt=πRω2211rRLLnB…（1分）（3）线框从图甲所示位置转过90°的过程中，平均感应电动势tLLnBtnE211……（1分）平均感应电流)(211rRtLLnBI…………（1分）通过电阻R的电荷量q=rRLLnBtI211………（1分）11．（2012北京海淀期末）1879年美国物理学家霍尔在研究载流导体在磁场中受力情况时，发现了一种新的电磁效应：将导体置于磁场中，并沿垂直磁场方向通入电流，则在导体中垂直于电流和磁场的方向会产生一个横向电势差，这种现象后来被称为霍尔效应，这个横向的电势差称为霍尔电势差。（1）如图14甲所示，某长方体导体abcda′b′c′d′的高度为h、宽度为l，其中的载流子为自由电子，其电荷量为e，处在与abb′a′面垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B0。在导体中通有垂直于bcc′b′面的电流，若测得通过导体的恒定电流为I，横向霍尔电势差为UH，求此导体中单位体积内自由电子的个数。（2）对于某种确定的导体材料，其单位体积内的载流子数目n和载流子所带电荷量q均为定值，人们将H=nq1定义为该导体材料的霍尔系数。利用霍尔系数H已知的材料可以制成测量磁感应强度的探头，有些探头的体积很小，其正对横截面（相当于图14甲中的abb′a′面）的面积可以在0.1cm2以下，因此可以用来较精确的测量空间某一位置的磁感应强度。如图14乙所示为一种利用霍尔效应测磁感应强度的仪器，其中的探头装在探杆的前端，且使探头的正对横截面与探杆垂直。这种仪器既可以控制通过探头的恒定电流的大小I，又可以监测出探头所产生的霍尔电势差UH，并自动计算出探头所测位置磁场的磁感应强度的大小，且显示在仪器的显示窗内。①在利用上述仪器测量磁感应强度的过程中，对探杆的放置方位有何要求；②要计算出所测位置磁场的磁感应强度，除了要知道H、I、UH外，还需要知道哪个物理量，并用字母表示。推导出用上述这些物理量表示所测位置磁感应强度大小的表达式。11．（10分）解析：（1）设单位体积内的自由电子数为n，自由电子定向移动的速率为v，甲abcda′d′c′b′hlIB0UH探头探杆图14乙显示窗6则有I=nehlv……（1分）当形成恒定电流时，自由电子所受电场力与洛仑兹力相等，因此有evB0=eUH/h……………………（2分）解得n=leUIBH0…………（1分）（2）①应调整探杆的放置方位（或调整探头的方位），使霍尔电势差达到最大（或使探杆与磁场方向平行；探头的正对横截面与磁场方向垂直；abb′a′面与磁场方向垂直）…………………………（3分）②设探头中的载流子所带电荷量为q，根据上述分析可知，探头处于磁感应强度为B的磁场中，当通有恒定电流I，产生最大稳定霍尔电压UH时，有qvB=qUH/h…………（1分）又因I=nqhlv和H=nq1联立可解得B=HIlUH…………（1分）所以，还需要知道探头沿磁场方向的宽度l…（1分）