【物理】2020届高考物理二轮复习电磁学专题强化（13）交变电流A

【物理】2020届高考物理二轮复习电磁学专题强化（13）交变电流A

交变电流A ‎1、一电器中的变压器可视为理想变压器,它将220V交变电流改变为110V.已知变压器原线圈匝数为800,则副线圈匝数为(   )‎ A.200         B.400         C.1600        D.3200‎ ‎2、在如图所示的含理想变压器的电路中,原线圈与电阻串联接在电压有效值为U的交流电源两端,副线圈电路中,电阻箱R与理想交流电压表并联,则当电阻箱阻值变大时,电压表的示数将( )‎ A.变小 B.变大 C.不变 D.无法判断变化情况 ‎3、如图,在匀强磁场中,一单匝矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动,线框中产生的交变电动势瞬时值随时间变化的规律为.下列说法正确的是( )‎ A.该线框转动的频率是100Hz B.该线框中产生的交变电动势的最大值是20V C.时,线框平面与中性面重合 D.时,穿过线框的磁通量的变化率为0‎ ‎4、一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图所示,已知发电机线圈内阻为5Ω,仅外接一只电阻为105Ω的灯泡,则( )‎ A.线圈从垂直于中性面的位置开始转动 B.电路中的电流方向每秒改变50次 C.灯泡两端的电压为220V D.发电机线圈内阻每秒产生的焦耳热为20J ‎5、某变电站用11kV交变电压输电,输送功率一定,输电线的电阻为r。现若变压器将电压升髙到220kV送电,下列选项正确的是( )‎ A.因,所以输电线上的电流增为原来的20倍 B.因,所以输电线上的电流减为原来的 C.因,所以输电线上损失的功率增为原来的400倍 D.若要使输电线上损失的功率不变,可将输电线的直径减为原来的 ‎6、图甲是小型交流发电机的示意图,两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场,为交流电流表.线圈绕垂直于磁场的水平轴OO'匀速转动,从图示位置开始计时,产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示.以下判断正确的是()‎ A.线圈转动的转速为25r/s B.电流表的示数为10A C.1s内线圈中电流的方向改变50次 D.t=0.01s时线圈平面与中性面重合 ‎7、某同学在研究电容器、电感器对恒定电流与交变电流的影响时,采用了如图所示的电路,其中是两个完全相同的灯泡,已知把开关置于3、4时,电路与交流电源接通,稳定后的两个灯泡亮度相同,则该同学在如下操作过程中能观察到的实验现象是( )‎ A.当开关置于1、2时,稳定后两个灯泡均发光,且亮度相同 B.当开关置于1、2时,稳定后两个灯泡均发光,但比亮 C.当开关置于3、4时,稳定后,若只增加交变电流的频率,则两个灯泡的亮度将同时变暗 D.在开关置于3、4瞬间,立即发光,而亮度慢慢增大 ‎8、如图所示的远距离输电电路图中,升压变压器和降压变压器均为理想变压器,发电厂的输出电压及输电线的电阻均不变。在用电高峰期,发电厂输出功率将增大,下列说法正确的是( )‎ A.升压变压器副线圈中电流减小 B.降压变压器副线圈中电流减小 C.输电线上损耗的功率减小 D.用户消耗的功率占发电厂输出总功率的比例减小 ‎9、有一交变电流如图所示,则由此图像可知( )‎ A.它的周期是0.8s B.它的峰值是4A C.它的有效值是 D.它的频率是0.8Hz ‎10、如图所示的输电线路中,升压变压器和降压变压器均为理想变压器,电压表、分别接在和副线圈两端.已知原、副线圈匝数比为k,输电线的总电阻为原线圈接在电压有效值恒定的交流电源上,电压表和电流表均为理想电表.由于用户的负载变化,电流表的示数增加,则( )‎ A.电流表的示数增大 B.电压表的示数减小 C.电压表的示数增大 D.输电线上损失的功率增加 ‎11、某水电站,用总电阻为2.5Ω的输电线给500km外的用户输电,其输出电功率是。现用500kV电压输电,则下列说法正确的是( )‎ A.输电线上输送的电流大小为 B.输电线上由电阻造成的损失的电压为15kV C.若改用5kV电压输电,则输电线上损失的功率为 D.输电线上损失的功率为为输电电压,r为输电线的电阻 ‎12、如图,将手摇交流发电机与一理想变压器的原线圈相连,副线圈电路中接有三个定值电阻、开关、灯泡及一个压敏电阻。压敏电阻具有这样的特点:只有加在它两端的电压大于某一值时,才会有电流通过。现将手摇发电机的手柄匀速转动,小灯泡周期性的闪亮,闭合开关后,小灯泡不再闪亮。下列说法正确的是( )‎ A.将滑动头P向上滑动,可能使灯泡继续闪亮,且闪亮频率不变 B.将滑动头P向下滑动,可能使灯泡继续闪亮,但闪亮频率变小 C.将滑动头P向上滑动,可能使灯泡继续闪亮,但闪亮频率变大 D.增大发电机手柄的转速,可能使灯泡继续闪亮,但闪亮频率变大 ‎13、图甲所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图,其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴按如图所示方向匀速转动,线圈的匝数n=100、电阻r=10Ω,线圈的两端经集流环与电阻R连接,阻值R=90Ω,与R并联的交流电压表为理想电表.在t=0时刻,线圈平面与磁场方向平行,穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按图乙所示正弦规律变化.(取π=3.14)求:‎ ‎1.交流发电机产生的电动势的最大值; 2.从t=0时刻开始计时,线圈转过60°时线圈中感应电流的瞬时值及回路中的电流方向; 3.电路中交流电压表的示数;‎ ‎4.从图示位置转过90°,通过线圈的电荷量和整个回路的焦耳热.‎ ‎14、如图所示,某小型水电站发电机的输出功率为10kW,输出电压为400V,向距离较远的用户供电,为了减少电能损失,使用2kV高压输电,最后用户得到220V、9.5kW的电力,求:‎ ‎(1)水电站升压变压器原、副线圈的匝数比;‎ ‎(2)输电线导线电阻R;‎ ‎(3)用户降压变压器原、副线圈的匝数比。‎ ‎15、南海上某哨塔想采用浮桶式波浪发电灯塔发电,其原理简化如图甲所示。能产生辐向磁场的磁体通过支柱固定在暗礁上,浮桶与其内置线圈随波浪相对磁体沿竖直方向运动,且始终处于磁场中。线圈与阻值 的指示灯相连。如图乙所示,浮桶下部由内、外两密封圆筒构成,图乙中阴影部分为产生磁场的磁体;匝数的线圈处于磁感应强度的辐向磁场中,线圈直径,内阻不计。假设浮桶振动的速度可表不为,取。‎ ‎(1)当时,求流过指示灯的电流大小。‎ ‎(2)求指示灯在1h内产生的焦耳热。‎ ‎(3)若输出端通过如图丙所示的理想变压器给哨塔供电,当闭合,断开吋,原线圈中电流表示数为8.25A,已知标称为“220V,88W”的灯泡恰能正常发光,电动机线圈内阻为50Ω,求电动机的机械功率。‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 答案以及解析 ‎1答案及解析：‎ 答案：B 解析：由变压器变压比 ,可知,B正确.‎ ‎ ‎ ‎2答案及解析：‎ 答案：B 解析：设原、副线圈的匝数比为k,由,,,,联立解得,则当电阻箱阻值变大时,电压表示数增大,选项B正确。‎ ‎ ‎ ‎3答案及解析：‎ 答案：D 解析：根据线框中产生的交变电动势瞬时值随时间变化的规律为可知,,则该线框转动的频率是,选项A错误;该线框中产生的交变电动势的最大值是,有效值为20V,选项B错误;时,线框中产生的交变电动势为,此时线框平而与中性面垂直,磁通量最小,磁通量的变化率最大,选项C错误;时,线框中产生的交变电动势瞬时值为0,此时穿过线框的磁通量的变化率为0,线框平面与中性面重合,选项D正确.‎ ‎ ‎ ‎4答案及解析：‎ 答案：D 解析：由题图知时刻发电机产生的电动势为0,此时线圈在中性面的位置,A错误;正弦交变电流在一个周期内电流方向改变两次,电流周期为0.02s,故每秒应改变100次,B错误;电动势有效值为220V,由内外电路的阻值可知灯泡两端电压为210V,故C错误。发电机线圈内阻的热功率为,每秒产生的焦耳热,故D正确。‎ ‎ ‎ ‎5答案及解析：‎ 答案：B 解析：由知,,选项C错误。本题,选项A错误。若不变,则,,由电阻定律可得,选项D错误。‎ ‎ ‎ ‎6答案及解析：‎ 答案：B 解析：周期,转速,故A错误;由题图乙可知交变电流的最大值是,电流表的示数为有效值,故电流表的示数,故B正确;交变电流的频率为50Hz,每个周期内电流的方向改变2次,故1s内线圈中电流的方向改变100次,故C错误;时线圈中的感应电流最大,感应电动势最大,则穿过线圈的磁通量变化最快,磁通量为零,线圈平面与中性面垂直,故D错误.‎ ‎ ‎ ‎7答案及解析：‎ 答案：D 解析：当开关置于1、2时,稳定后因电容器隔直流,故支路断开,不发光,选项A、B错误;在开关置于3、4的瞬间,电容器通交流,立即发光,由于电感线圈的自感作用,亮度慢慢增大,选项D正确;当开关置于3、4稳定后,增加交变电流的频率,容抗减小,感抗增大,变暗,变亮,选项C错误。‎ ‎ ‎ ‎8答案及解析：‎ 答案：D 解析：发电厂输出功率增大,根据知,输出电压不变,则升压变压器原线圈中电流增大,则副线圈中电流也增大,故A错误。用电高峰期吋,用电器增多,则降压变压器副线圈中电流增大,故B错误。升压变压器副线圈中的电流等于输电线中的电流,则输电线中的电流增大,根据 知,输电线上损耗的功率增大,故C错误。用户消耗的功率占发电厂输出总功率的比例,因为输电线中的电流增大,则损耗的电压增大,U不变,所以用户消耗的功率占发电厂输出总功率的比例减小,故D正确。‎ ‎ ‎ ‎9答案及解析：‎ 答案：AB 解析：由图像可得,,故A对,D错;由图像可得,故B对;因电流为非正弦式交流电,故有效值,故C错。‎ ‎ ‎ ‎10答案及解析：‎ 答案：AB 解析：电流表的示数增加,根据变压器原、副线圈的电流与匝数的关系可知,输入电流增加,选项A正确.由于输入电压不变,因此的示数不变,选项C错误.的示数保持不变,输电线上电压增加,再结合变压器原、副线圈的电压与匝数的关系可知, 的示数减小,选项B正确.设原来输电线上的电流为,则输电线上损失的功率增加,选项D错误.‎ ‎ ‎ ‎11答案及解析：‎ 答案：AB 解析：输电线上输送的电流为,选项A正确;输电线上损失的电压为,选项B正确;当用5kV电压输电时,输电线上损失的功率不会超过,选项C说法与实际情况相背;当用公式计算损失的功率时,U为输电线上损失的电压而不是输电电压,选项D错误。‎ ‎ ‎ ‎12答案及解析：‎ 答案：AD 解析：将滑动触头P向上滑动,变压器副线圈匝数增多,根据可知,副线圈两端电压增大,压敏电阻两端电压增大,可能使灯泡继续闪亮;原线圈输入电流频率不变,则副线圈回路中电流频率不变,灯泡闪亮频率不变,故A项正确,C项错误.将滑动触头P向下滑动,变压器副线圈匝数减少,根据可知,副线圈两端电压减小,压敏电阻两端电压减小,小灯泡不再闪亮,故B项错误.增大发电机手柄的转速,原线圈两端的电压增大,根据可得,副线圈两端电压增大,压敏电阻两端电压增大,可能使灯泡继续闪亮;增大发电机手柄的转速,原线圈输入电流的频率增大,副线圈电流的频率增大,灯泡闪亮频率变大,故D项正确.‎ ‎ ‎ ‎13答案及解析：‎ 答案：1.200V;2.1A;电流方向为abcda;3.;4.0.02C;3.14J 解析：1.由φ-t图线可知φm=2.0×10-2Wb,T=6.28×10-2s,因为φm=BS,所以Em=nφmω=200V.‎ ‎2.因为e=Emcosωt(V),所以,得i=2cos60°(A)=1A,电流方向为abcda.‎ ‎3.电动势的有效值,由闭合电路欧姆定律得,电路中电流的有效值为,交流电压表的示数为.‎ ‎4.通过线圈的电荷量,根据焦耳定律可得.‎ ‎ ‎ ‎14答案及解析：‎ 答案：(1) (2)20Ω (3)‎ 解析：(1)升压变压器原、副线圈的匝数比为。‎ ‎(2)输电线上损失的电功率与导线电阻R和输送电流有关,即,而输送电流又取决于输电电压及输送功率,有,所以。‎ ‎(3)降压变压器原线圈上的电压为。‎ 所以降压变压器原、副线圈匝数比为。‎ ‎ ‎ ‎15答案及解析：‎ 答案：(1)当时,‎ 此时的感应电动势 流过指示灯的电流。‎ ‎(2)产生的感应电动势的最大值 产生的感应电流的最大值 产生的感应电流的有效值 指示灯在1h内产生的焦耳热。‎ ‎(3)流过灯泡的电流 原线圈中电压 副线圈中电压 则 ‎,‎ ‎。‎ 解析：‎ ‎ ‎