【物理】2020届一轮复习人教新课标交变电流考点精炼（提升卷解析版)

【物理】2020届一轮复习人教新课标交变电流考点精炼（提升卷解析版)

‎2020届一轮复习人教新课标 交变电流 考点精炼（提升卷 解析版)‎ ‎1．如图a所示，理想变压器原线圈通过理想电流表接在一交流电源的两端，交流电源输出的电压u随时间t变化的图线如图b所示，副线圈中接有理想电压表及阻值R＝10Ω的负载电阻。已知原、副线圈匝数之比为10∶1，则下列说法中正确的是 A．电压表的示数为20V B．电流表的示数为0.28 A C．电阻R消耗的电功率为80W D．通过电阻R的交变电流的频率为100 Hz ‎2．如图，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中R1、R2和R3均为定值电阻，V1和V2为理想电压表，A1和A2为理想电流表。开关S闭合时，V1和V2读数分别为U1和U2；A1和A2的读数分别为I1和I2。若交流电源电压不变，现断开S，下列推断中正确的是(　　)‎ A．U2可能变小、I2一定变小 B．U2一定不变、I2一定变小 C．I1一定变小、I2可能变大 D．I1可能变大、I2可能变大 ‎3．如图所示，单匝闭合金属线框在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，设穿过线框的最大磁通量为，线框中的最大感应电动势为，从线框平面与磁场平行时刻开始计时，下面说法正确的是 A．当穿过线框的磁通量为的时刻，线框中的感应电动势为 B．图示位置磁通量变化率为零 C．线框转动的角速度为 D．线框在图示位置感应电流的方向为 ‎4．暴雪导致高压线上冻起厚厚的冰，会使电线负重增大而断裂，有人想出通过增大输电线上损耗功率进行融冰的方案。假设原输电电流是100A，当输送功率保持不变，为使输电线上损耗的功率增大为原来的4倍，则输电电流应变为（　　）‎ A.25A B.50A C.200A D.400A ‎5．如图所示，把电阻、电感、电容并联到某一交流电源上，三个电流表示数相同，保持电源电压不变，而将频率减小，则三个电表的示数I1、I2、I3的大小关系是 ( ) ‎ A．I2>I1>I3 B．I1>I2>I3 C．I1＝I2＝I3 D．I3>I1>I2‎ ‎6．如图甲所示，电阻不计的矩形导体线圈固定在水平桌面上，线圈的匝数n=100匝，所围成矩形的面积S=0.4m2，线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的匀强磁场，磁感应强度随时间按如图乙所示的正弦规律变化。在线圈的右边接一含有理想变压器的电路，变压器原、副线圈的匝数比为n1︰n2=2︰1，灯泡标有“36V 18W”字样，电流表和电压表均为理想电表。调节滑动变阻器R的滑动触头，当电流表示数为0.8A时，灯泡L刚好正常发光，则（ ）‎ A．电压表的示数等于40V B．定值电阻R的阻值为5Ω C．在磁感应强度变化的0~1.57×10－2s时间内，通过小灯泡的电荷量为7.85×10－3C D．当滑动变阻器R的滑片P向下滑动时，电流表的示数变大，电压表的示数变小 ‎7．在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图1所示，产生交变电动势的图象如图2所示.则 A.线框产生的电动势有效值为 B.线框中的电流频率为 C.时线框中的电流最大 D.时线框平面与磁感线平行 ‎8．心电图仪是将心肌收缩产生的脉动转化为电压脉冲的仪器，其部分电路简化如图所示。交流电源U0与电阻R串联在理想变压器的初级线圈上，定值电阻R0接在次级线圈上。电阻R受心肌收缩的影响，阻值可以变化；R0是扩音器的阻值，为定值。如果交流电源的电压有效值为22V，R0=1100Ω，当R的阻值等于11Ω时，扩音器功率最大。则下列说法正确的是（ ）‎ A.理想变压器初级线圈与次级线间的匝数之比为1:5‎ B.当的阻值等于11Ω时，电阻R两端电压为11V C.当的阻值等于11Ω时，交流电源的输出功率为11W D.当R的阻值等于11Ω时，通过扩音器的电流为0.01A ‎9．如图所示为学校的应急供电系统，由交流发电机和副线圈匝数可调的理想降压变压器组成．发电机中矩形线圈所围的面积为S，匝数为N，电阻不计，它可绕水平轴OO´在磁感应强度为B的水平匀强磁场中以角速度匀速转动．矩形线圈通过滑环连接降压变压器，滑动触头P上下移动时可改变输出电压，R0‎ 表示输电线的电阻．以线圈平面与磁场垂直时为计时起点，下列判断正确的是 ‎ ‎ A．发电机线圈感应电动势的瞬时值表达式为e=NBSsint B．当滑动触头P向下移动时，变压器原线圈两端的电压将升高 C．当用电量增加时，为使用户电压保持不变，滑动触头P应向上滑动 D．若发电机线圈某时刻处于图示位置，变压器原线圈两端的电压瞬时值最大 ‎10．为研究电阻、电容和电感对交变电流的影响，某同学设计了一个演示实验，装置如图示，两个电路接在完全相同的交流电源上，不计电源电阻。a、b、C、d、e、f为6只完全相同的小灯泡，a，b各串联一个电阻，c、d各串联一个电容器，e、f各串联一个相同铁芯匝数不同的线圈。电阻、电容、线圈匝数的值如图所示。演示时，接上交流电源，进行正确的操作，下列说法正确的是( )‎ A．a灯比b灯更亮 B．c、d灯均不发光 C．c灯比d灯更亮 D．e灯比f灯更亮 ‎11．如图所示为某小型水电站的电能输送示意图，输电线总电阻为r，升压变压器、降压变压器均为理想变压器。假设发电机的输出电压不变。则下列说法正确的是（ ）‎ A．若使用的电灯减少，则发电机的输出功率不变 B．若使用的电灯减少，则发电机的输出功率将减小 C．若使用的电灯増多，则降压变压器的输出电压不变 D．若使用的电灯增多，则降压变压器的输出电压将减小 ‎12．如图，理想变压器副线圈通过输电线接两个相同的灯泡 L1和L2‎ ‎，原线圈输入电压不变，输电线的等效电阻为R。开始时，电键S断开，当S闭合时说法中正确的是 A．原线圈中的电流增大 B．灯泡L1更暗 C．副线圈两端的输出电压减小 D．变压器的输入功率增大 ‎13．如图是某交流发电机产生的交变电流的图象，根据图象求：‎ ‎（1）交变电流的周期 ‎（2）交变电流的频率 ‎ ‎（3）电动势的有效值 ‎（4）此交流电的表达式 ‎14．如图所示，矩形线圈abcd的匝数为 n＝50匝，线圈ab的边长为L1＝0.2 m，bc的边长为L2＝0.25 m，在磁感应强度为B＝0.4 T的匀强磁场中，绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO′轴匀速转动，转动的角速度ω＝rad/s，试求：‎ ‎(1)穿过线圈平面的最大磁通量Φm；‎ ‎(2)线圈在题图所示位置(线圈平面与磁感线平行)时，感应电动势e的大小；‎ ‎(3)若线圈在中性面位置开始计时，写出此交变电流电动势瞬时值表达式。‎ ‎15．如图所示，位于竖直平面内的矩形线圈两边边长分别为、，匝数为N，线圈总电阻为r，可绕与磁场方向垂直的固定对称轴，转动；线圈处于磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈在转动时可以通过与两个被此地缘的铜环C、D（集流环）保持与定值电阻R相连接，在外力作用下线圈以恒定的角速度绕轴匀速转动。(不计转动轴及滑环与电刷的摩擦)‎ ‎(1)从线圈平面垂直磁场时刻开始计时，写出线圈中瞬时感应电动势e随时间t变化的表达式(不必推导)；‎ ‎(2)从线圈通过中性面(即线圈平面与磁场方向重直的位置)开始计时，求经过周期的时间内通过电阻R的电荷量q；‎ ‎(3)在线圈转动一个周期的过程中，求电路中产生的总焦耳热Q.‎ ‎16．某水电站的输出功率为P0=100kW,向远处的用户供电。电站采用升压变压器升压后再输电, 到达用户后再用降压变压器将电压降为U4=220V供用户使用。已知输电导线的总电阻R=5Ω. 输电线路损失的功率为输出功率的2%,两台变压器均为理想变压器，求：‎ ‎(1)输电线上的电压损失值U损；‎ ‎(2) 降压变压器原、副线圈的匝数比.‎ 参考答案 ‎1．A ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ A项：原线圈两端电压为，根据变压器的变压比可知，解得： ，故A正确；‎ B项：副线圈中的电流为根据变压器的变流比可知， ，所以电流表的示数为0.2A，故B错误；‎ C项：由公式，故C错误；‎ D项：由图乙可知，交变电流的频率为：，由于变压器不能改变交流电的频率，所以通过电阻R的交变电流的频率为50 Hz，故D错误。‎ 故选：A。‎ ‎2．B ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ AB.交流电源电压不变，U1数值不变，根据变压器变压公式可知，副线圈电压只与原线圈电压和变压器原、副线圈匝数比有关。现断开S，U2不变，副线圈所接电路的等效电阻增大，电流表A2的读数I2变小，选项A错误，B正确；‎ CD.变压器输出功率减小，导致变压器输入功率变小，I1变小，选项CD错误。‎ ‎3．C ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 矩形线圈在匀强磁场内绕固定轴转动，线圈中的感应电动势e随于时间t的变化规律可得，线圈从垂直中性面开始计时；磁通量最小时，磁通量变化率最大；并根据，即可求得角速度的关系式；‎ ‎【详解】‎ A、矩形线圈在磁场中转动，穿过的磁通量发生变化，线圈从垂直中性面开始计时，则产生感应电动势的瞬时表达式为，当磁通量为的时刻，则，所以线框中的感应电动势为，故A错误；‎ B、图示位置磁通量为零，磁通量变化率最大，故B错误；‎ C、根据，即可求得角速度的关系式，故C正确；‎ D、根据右手定则可得线框在图示位置感应电流的方向为，故D错误；‎ 故选C。‎ ‎4．C ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 输电线上损耗的功率P＝I2r，如果想损耗的功率增大为原来的4倍，则电流需要增加为原来的两倍；‎ A. 25A，与结论不相符，选项A错误；‎ B. 50A，与结论不相符，选项B错误；‎ C. 200A，与结论相符，选项C正确；‎ D. 400A，与结论不相符，选项D错误；‎ ‎5．A ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 电感线圈的特点是通低频阻高频，电容器的特点是通高频阻低频，所以当频率减小时通过线圈的电流增大，通过电容器的电流减小，而通过电阻的电流不变，故A正确。故选A。‎ ‎6．B ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 矩形导体线圈中产生的感应电动势的最大值为Em=nBSω；电压表的示数是有效值；在磁感应强度变化的0~1.57×10－2s时间内电流的方向发生了变化；变压器的次级电压由原线圈的电压和匝数比决定。‎ ‎【详解】‎ 矩形导体线圈中产生的感应电动势的最大值为,解得，电压表的示数为解得U=40V,选项A错误；定值电阻R0两端的电压U0=U-UL=4V，定值电阻R0阻值为，选项B正确；在磁感应强度变化的0-1.57×10-2s的时间内，通过小灯泡的电流有向上和向下的过程，所以总的电荷量为零，选项C错误；当滑动变阻器R的滑片P向下滑动时，电流表的示数变大，电压表的示数不变，选项D错误；故选B.‎ ‎7．C ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ A.由图2可知 T=0.02s，Em=311V；根据正弦式交变电流有效值和峰值的关系可得，该交变电流的有效值为：；故A错误.‎ B.据周期和频率的关系可得，该交变电流的频率为：；故B正确.‎ C.t=0.005s时，感应电动势最大，由全电路的欧姆定律可知，瞬时电流也最大；故C正确.‎ D.由图2可知t=0.01s时，e=0，说明此时线圈正经过中性面，则线圈平面和磁感线垂直；故D错误.‎ ‎8．B ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ B.采用等效法，将电阻R等效为交流电源的内阻，将变压器看成一个电阻，当R’=R=11Ω时，变压器原线圈输入的功率最大，扩音器功率最大，此时变压器原线圈电流；变压器原线圈输入功率；电阻R两端的电压U=I1R=1×11V=11V；选项B正确；‎ C.交流电源的输出功率；选项C错误；‎ D.通过扩音器的电流；选项D错误；‎ A.根据在理想变压器中电流与匝数成反比，有，选项A错误.‎ ‎9．ACD ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 确定瞬时表达式时，注意线圈开始计时的位置，从而得出正弦还是余弦；根据闭合电路欧姆定律来确定电流随着电阻变化而变化，但不会改变原线圈的电压，从而即可求解。当线圈与磁场平行时，感应电流最大，当两者垂直时，感应电流最小；‎ ‎【详解】‎ 线圈从中性面计时，则感应电动势的瞬时值表达式为e=NBSωsinωt，故A正确；当触头P向下移动，只会改变副线圈的电流，从而改变原线圈的电流，不会改变原线圈的电压，故B错误。当用电量增加时，负载总电阻减小，电流增大，则导线上消耗的电压增大；则为了使用户电压保持不变，滑动触头P应向上滑动；故C正确；当线圈与磁场平行时，感应电流最大，变压器原线圈的电流瞬时值最大，故D正确；故选ACD.‎ ‎10．CD ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ a、b灯相比，a灯支路的电阻大，电流小，则a灯比b灯暗，选项A错误；电容器“通交流，隔直流”可知c、d灯均能发光，且由于电容越大，对交流电的阻碍作用越小，则c灯比d灯更亮，选项C正确；f支路线圈的匝数较多，则自感系数较大，自感系数越大，对交流电的阻碍作用越大，则e灯比f灯更亮，选项D正确.‎ ‎11．BD ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 输入的功率的大小是由输出功率的大小决定的，由于当使用灯泡减小时，输出功率减小，则输入功率也减小，故A错误，B正确；当使用灯泡增多时，功率增大，降压变压器的输出电流增大，则降压变压器的初级电流变大，输电线上的电流增大；输电线上的电压损失增大，发电机的输出电压U1不变，升压变压器匝数比不变，则次级电压U2不变，可知降压变压器的输入电压U3减小，又降压变压器的匝数比不变，故降压便器的输出电压减小。故D正确，C错误；‎ ‎12．ABD ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ AD. 由于变压器的输入的功率和输出的功率相等，由于副线圈的电阻减小了，输出的功率变大了，所以原线圈的输入的功率也要变大，因为输入的电压不变，所以输入的电流要变大，故AD项与题意相符；‎ B. 当K接通后，两个灯泡并联，电路的电阻减小，副线圈的电流变大，所以通过电阻R的电流变大，电压变大，那么并联部分的电压减小，所以通过灯泡L1的电流减小，故B项与题意相符；‎ C. 理想变压器的输出电压是由输入电压和匝数比决定的，由于输入电压和匝数比不变，所以副线圈的输出的电压也不变，故C项与题意不相符。‎ ‎13．（1） 0.2s （2）5Hz （3）V （4） e=12sin（10πt）V ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎（1）结合图像可求出此交流电的周期为0.2s ‎（2）根据周期与频率的关系可求得： ‎ ‎（3）从图像上可以看出电动势的最大值为12V，根据正弦交流电与最大值之间的关系可求出 ‎ ‎（4）此交流电的角速度为，再根据数学关系可知交流电的表达式为 ‎14．(1)0.02Wb (2) (3) ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎(1)穿过线圈平面的最大磁通量 ‎(2)线圈在图示位置时感应电动势最大，此时感应电动势的值 ‎(3)感应电动势的最大值，线圈转动的角速度，若从中性面位置开始计时，此交变电流电动势瞬时值表达式 ‎15．（1） （2） （3）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎（1）线圈中感应电动势的最大值Em=NBSω=nBL1L2ω 从线圈平面垂直磁场时刻开始计时，线圈中瞬时感应电动势e随时间t变化的表达式 ‎ ‎（2）设从线圈平面通过中性面时开始，经过1/4周期的时间 此过程中线圈中的平均感应电动势： 通过电阻R的平均电流： ， 通过电阻R的电荷量：； （3）线圈中感应电动势的有效值 ‎ 线圈转动一周的过程中，电流通过整个回路产生的焦耳热：‎ ‎16．（1）100V（2）245:11‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎（1）根据导线上的功率损失和导线的电阻根据求解导线上的电压损失；（2）求解导线上的电流，然后求解降压变压器的初级电压，根据电压比等于匝数比求解降压变压器原、副线圈的匝数比.‎ ‎【详解】‎ ‎（1）输电线上损失的功率：P损=2%P0=2kW 损失的电压 ‎ ‎（2）导线上的电流： ‎ 升压变压器次级电压为：；‎ 降压变压器的初级电压： ‎ 降压变压器的匝数比：‎