专题10 交流电（解析版）.pdf

公众号：卷洞洞专题专题 10 交流电交流电1（2020湖北省黄冈高三八模）一含有理想变压器的电路如图所示，交流电源输出电压的有效值不变，图中三个电阻 R 完全相同，电压表为理想交流电压表，当开关 S 断开时，电压表的示数为 U0；当开关 S 闭合时，电压表的示数为变压器原、副线圈的匝数比为（）03738UA5B6C7D8【答案】B【解析】设变压器原、副线圈匝数之比为 k，当开关断开时，副线圈电压为，根据欧姆定律得副02UUk线圈中电流为：，则原线圈中电流为：，则交流电的输出电压为：022UUIRRk0212UIIkk R；当 S 闭合时，电压表的示数为，则副线圈的电压为，根00102UUUI RUk03738U023738UUk 据欧姆定律得：，则原线圈中电流为：，则交流电的输出电00222 373738192UUUIRkRRk 02123719UIIkk R 压为：；联立解得 k=6，故 B 正确。0011237373819UUUUI Rk2（2020北京市门头沟区高三一模）如图所示，一理想变压器，其原副线圈的匝数均可调节，原线圈两端电压为一最大值不变的正弦交流电，为了使变压器输入功率增大，可使A其他条件不变，原线圈的匝数 n1增加B其他条件不变，副线圈的匝数 n2减小公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞C其他条件不变，负载电阻 R 的阻值增大D其他条件不变，负载电阻 R 的阻值减小【答案】D【解析】据题意，已知变压器原线圈输入功率由副线圈输出功率决定，为了使变压器输入功率增大，可以调整副线圈的输出功率，当原线圈输入电压不变时，副线圈上的电压也不变，由可知，当负载电2UPR阻减小时，副线圈输出功率增加，故 D 正确，C 错误；其它条件不变，当增加原线圈匝数时，据可得，则副线圈电压减小，而功率也减小，A 错误；副线圈匝数减小，同理可得变压1122nUnU1221U nUn器功率减小，故 B 错误。3（2020广东省东莞市高三检测）如图所示电路中，变压器为理想变压器，电压表和电流表均为理想电表，a、b 接在电压有效值不变的交流电源两端，R0为定值电阻，R 为滑动变阻器现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置，观察到电流表 A1的示数增大了 0.2A，电流表 A2的示数增大了 0.8A，则下列说法中正确的是（）A该变压器起升压作用B电压表 V2示数增大C电压表 V3示数减小D变阻器滑片是沿 dc 的方向滑动【答案】C【解析】由公式得，则，该变压器起降压作用，故 A 错误；1221InIn12210.840.2nInI12nn由于 a、b 接在电压有效值不变的交流电源两端，则电压表 V1示数不变，由理相变压器原公式，可知，电压表 V2示数不变，故 B 错误；电压表 V3的示数，由于 U2不变，I2增1122UnUn3220UUI R大，则 U3减小，故 C 正确；由，且 U2不变，I2增大，R 应减小，则滑片应沿方向滑220UIRRcd公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞动，故 D 错误。4（2020湖北华中师大附中高三测试）如图所示，一个半径为 r 的半圆形线圈，以直径 ab 为轴匀速转动，转速为 n，ab 的左侧有垂直于纸面向里（与 ab 垂直）的匀强磁场，磁感应强度为 B。M 和 N 是两个集流环，负载电阻为 R，线圈、电流表和连接导线的电阻不计，则电流表的示数为。（）AB22nBrR2222nBrRCD222nBrR222nBrR【答案】D【解析】线圈绕轴匀速转动时，在电路中产生如图所示的交变电流。此交变电动势的最大值为22222mrEBSBnBnr设此交变电动势在一个周期内的有效值为 E，由有效值的定义得22()22 mEERTTR解得2mEE故电流表的示数为，故选 D。222Er nBIRR5（2020山西省临汾市高三模拟）理想变压器的输入端、输出端所连接电路如图所示，图中交流电源的电动势 e=311sin(100t)V，三只灯泡完全相同。当电键 S1、S2均断开时，交流电源的输出功率为理想变压器输出功率的 3 倍。下列各说法中正确的是 （）公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞A理想变压器的匝数比为 1：3 B灯泡 L1消耗的功率是灯泡 L2消耗功率的 4 倍C断开电键 S1，闭合电键 S2时，灯泡 L1两端的电压有效值为 110VD断开电键 S2，闭合电键 S1时，灯泡 L1的亮度与 C 项情况下相比较较暗【答案】B【解析】变压器的输出功率等于输入功率，电源的输出功率等于灯泡 L1的功率和变压器的输入功率之和，所以由已知条件知灯泡 L1的功率等于变压器输入功率的 2 倍，也就是灯泡 L1的功率等于灯泡 L2、L3的功率之和的 2 倍，所以灯泡 L1的功率是灯泡 L2功率的 4 倍，则变压器原线圈的电流是副线圈电流的 2 倍，由理想变压器电流与匝数成反比，可得匝数比为 1：2，故 A 错误，B 正确；断开电键 S1，闭合电键 S2时，由上面分析知，则 UL1=2UL2。L1L22II变压器的输入电压和输出电压关系为 U2=2U1而 U2=UL2UL1+U1=V=220V3112所以 UL1=176V，UL2=88V，故 C 错误；断开电键 S2，闭合电键 S1时，U1=220V，则 U2=440V，所以 UL2=220V与 C 中相比电压升高，灯泡变亮，故 D 错误。6（2020长春市第六中学高三二模）如图为某小型水电站的电能输送示意图，发电机通过升压变压器 T1和降压变压器 T2向用户供电，已知输电线的总电阻 R=10，降压变压器 T2的原、副线圈匝数之比为4:1，副线圈与用电器 R0组成闭合电路.若 T1、T2均为理想变压器,T2的副线圈两端电压（V），当用电器电阻 R0=ll 时()220 2sin100UtA通过用电器 R0的电流有效值是 20AB当用电器的电阻 R0减小时，发电机的输出功率减小C发电机中的电流变化频率为 100 Hz公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞D升压变压器的输入功率为 4650W【答案】AD【解析】降压变压器副线圈两端交变电压有效值为 U=V=220V，负载电阻为 11，所以通220 222mU过 R0电流的有效值是 20A，故 A 正确；当用电器的电阻 R0减小时，由于电压不变，电流增大，输出功率增大，则发电机的输出功率也增大，故 B 错误；交流电经过变压器，频率不变，则交流电的频率f=/2=50Hz.故 C 错误；根据 I3：I4=n4：n3得，输电线上的电流 I3=5A，则输电线上损耗的功率 P损=2510W=250W，降压变压器的输入功率 P3=U4I4=22020W=4400W，则升压变压器的输出功率23I RP=P3+P损=4400+250W=4650W.故 D 正确；故选 AD。7（2020湖北省黄冈高三八模）在如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比为 10:1，副线圈接有阻值为 10的定值电阻 R，原线圈接有如图乙所示的正弦交变电压。下列分析正确的是A变压器原线圈通过的电流为10 2AB变压器副线圈通过的电流为2AC电阻 R 两端的电压为 10 VD电阻 R 消耗的功率为 40 W【答案】B【解析】由原线圈接的正弦交变电压的 u-t 图像可读出最大值为，可得输入电压的有效值为；1max200VU，由理想变压器的电压比等于匝数比，有：，1max1100 2V2UU 1122101UnUn可得副线圈的两端的电压为：。1210 2V10UU 对副线圈的电路由欧姆定律可得副线圈的电流为：2210 2A2A10UIR公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞结合电流比等于匝数的反比，可得原线圈流过的电流为：21212A10nIIn故 A 项错误，B 项正确；电阻 R 并联在副线圈两端，则电压即为副线圈两端的电压为，故 C 错误；10 2V电阻 R 消耗的功率为：，故 D 项错误。故选 B。222220WRUPU IR8（2020安徽省六安市一中高三模拟）图为某发电站的发电机发出的交流电，经升压变压器、降压变压器后向某小区的用户供电的示意图，已知升压变压器原线圈两端的电压为。则下列说法正确500sin100(V)ut的是（）A小区用户得到的交流电的频率可能为 100HzB升压变压器原线圈两端的电压的有效值为 500VC用电高峰时输电线上损失的电压不变D深夜小区的用户逐渐减少时，输电线损耗的电功率减小【答案】D【解析】发电机的输出电压随时间变化的关系，由电压的表达式可知 T=0.02s，故，又由于变压器不改变交流电的频率，则用户得到的交流电的频率也应为11Hz50Hz0.02fT50Hz，A 错误；由图像可知交流的最大值为 Um=500V，因此其有效值为，则输入原线圈的电500V2U 压为，B 错误；用电高峰时，用户增多，降压变压器副线圈的电流增大，则原线圈的电流增大，250 2V输电电流增大，则输电线上损失的电压增大，C 错误；深夜小区的用户逐渐减少时，则降压变压器的输入功率减小，输入电流也减小，输电线上损失的功率减小，D 正确。9（2020浙江高考考前冲刺二）将长为 L 的导线弯成六分之一圆弧，固定于垂直于纸面向外、大小为 B的匀强磁场中，两端点 A、C 连线竖直，如图所示若给导线通以由 A 到 C、大小为 I 的恒定电流，则导线所受安培力的大小和方向是()公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞AILB，水平向左BILB，水平向右C，水平向右D，水平向左3ILB3ILB【答案】D【解析】弧长为 L，圆心角为 60，则弦长：，导线受到的安培力：F=BIAC=，由左手3LAC3 ILB定则可知，导线受到的安培力方向：水平向左；故 D，ABC 错误。10（2020安徽省滁州市育才学校高三模拟）如图所示，理想变压器原副线圈匝数之比为 101，原线圈两端连接正弦交流电源 u=311sin314t(V)，副线圈接电阻 R，同时接有理想电压表和理想电流表。下列判断正确的是（）A电压表读数约为 31.1VB若仅将副线圈匝数增加到原来的 2 倍，则电流表的读数增大到原来的 2 倍C若仅将 R 的阻值增加到原来的 2 倍，则输入功率也增加到原来的 2 倍D若 R 的阻值和副线圈匝数同时增加到原来的 2 倍，则输出功率增加到原来的 4 倍【答案】B【解析】根据 u=220sin314t(V)可知，原线圈的电压有效值为，电压表的读数为变压器的输21220UV出电压的有效值，由得，电压表读数为，故 A 错误；若仅将副线圈匝数增加到原来的1122UnUn222UV2 倍，根据可知，U2增大到原来的 2 倍，由可知，电流表的读数增大到原来的 2 倍，故1122UnUn22UIRB 正确；输入电压和匝数比不变，则输出电压不变，仅将 R 的阻值增加到原来的 2 倍，由可2U22UIR知，电流变为原来的一半，输入功率变为原来的一半，故 C 错误；若副线圈匝数增加到原来的 2 倍，则公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞U2增加到原来的 2 倍，同时 R 的阻值也增加到原来的 2 倍，故输出功率变为原来的 2 倍，故 D222UPR错误。11（2020四川省眉山市高三二诊）如图所示，一理想变压器的原副线圈匝数分别为 n1和 n2，原线圈输入电压保持不变，副线圈输出端通过开关 S 接电阻 R1和滑动变阻器 R，电流表为理想电表，下列说法正确的是（）A若 S 断开，则副线圈输出端电压为零B若 S 闭合，滑动片 P 向上滑动，则两电流表示数都变小C若 S 闭合，滑动片 P 向上滑动，则电流表 A1示数变大，A2示数变小D若 S 闭合，滑动片 P 向上滑动，则电流表 A1示数不变，A2示数变小【答案】B【解析】理想变压器的变压关系与副线圈是否是通路或断路无关，根据理想变压器的电压规律变形，匝数比恒定，输入电压不变时，输出电压就保持不变，A 错误；S 闭合，滑片 P 上滑时，电2211nUUn阻值变大，则电流表 A2示数变小，又因为流过定值电阻 R1的电流不变，所以电流表 A1示数也变小，B 正确，CD 错误。12（2020宁夏石嘴山市第三中学高三一模）如图所示，边长为 L、匝数为 N、电阻不计的正方形线圈abcd，在磁感应强度为 B 的匀强磁场中绕转轴 OO以角速度 匀速转动，轴 OO垂直于磁感线，制成一台交流发电机，它与理想变压器的原线圈连接，变压器原、副线圈的匝数之比为 12，二极管的正向电阻为零，反向电阻无穷大，从正方形线圈处于图示位置开始计时，下列判断正确的是()公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞A交流发电机的感应电动势的瞬时值表达式为 eNBL2cos tB变压器的输入功率与输出功率之比为 21C电压表 V 示数为 NBL2D若将滑动变阻器的滑片向下滑动，电流表和电压表示数均变小【答案】AC【解析】从垂直于中性面时开始时，矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBL2cost，故 A 正确；变压器的输入与输出功率之比为 1：1，故 B 错误；交流电在一个周期内有半个周期通过二极管，次级交流电压的最大值等于 U2m=2NBL2，根据电流的热效应可得，解得 U=NBL2，故 C 正确；当 P 位置向下移动，R 增大，根据理想变压器的变压222()22mUTUTRR原理知输出电压即电压表 V 的示数不变，电阻消耗的功率变小，故电流表示数变小，故 D 错误。故选AC。13（2020福建省福清市高三质检）如图所示为某住宅区的应急供电系统，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。以线圈平面在中性面为计时起点，下列判断正确的是（）A若发电机线圈某时刻处于图示位置，变压器原线圈的电流瞬时值为零B发电机线圈感应电动势的瞬时值表达式为 coseNBStC当滑动触头 P 向下移动时，变压器原线圈两端的电压不变D当用户数目增多时，电路中的电流变小，用户得到的电压变小【答案】C【解析】当线圈与磁场平行时，感应电流最大，故 A 错误；从中性面开始计时，发电机线圈感应电动势的瞬时值表达式为，故 B 错误；当滑动触头 P 向下移动时，输出电压变小，但变压器原线sineNBSt圈两端的电压将不变，故 C 正确；当用户数目增多时，电路总电阻变小，电路中的电流变大，则输电线上公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞电阻的电压增大，用户得到的电压变小，故 D 错误。故选 C。14（2020福建省福清市高三质检）如图是某型号的降压变压器（可视为理想变压器），现原线圈两端接上正弦交流电，副线圈接一负载电阻，电路正常工作，若（）A负载空载（断路），则原线圈电流为零B负载空载（断路），则副线圈两端电压为零C负载电阻阻值变小，则输入电流变小D负载电阻阻值变小，则副线圈两端电压变小【答案】A【解析】把变压器看做一个电源，副线圈所连电路为外电路，负载断路，相当于电路的外电路断路，则副线圈两端仍有电压，但是电路中无电流，A 正确，B 错误；负载电阻变小，根据可知副线圈两端1122UnUn电压不变，所以副线圈中电流增大，根据可知，不变，增大，则也增大，即输入电流变1221InIn21nn2I1I大，C、D 错误。故选 A。15（2020安徽皖江名校联盟高三联考）如图所示，半径为 r、电阻为 R 的单匝圆形线框静止于绝缘水平面上，以圆形线框的一条直径为界，其左、右两侧分别存在着方向如图甲所示的匀强磁场，以垂直纸面向里的磁场为正，两部分磁场的磁感应强度 B 随时间 t 变化的规律分别如图乙所示。则 0t0时间内，下列说法正确的是（）A时刻线框中磁通量为零0 2tB线框中电流方向为顺时针方向公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞C线框中的感应电流大小为200r Bt RD线框受到地面向右的摩擦力为23002 B rt R【答案】ACD【解析】时刻，两部分磁场的磁感应强度大小相等、方向相反，线框中的磁通量为零，A 正确。根据楞02t次定律可知，左侧的导线框的感应电流是逆时针，而右侧的导线框的感应电流也是逆时针，则整个导线框的感应电流方向为逆时针，B 错误。由法拉第电磁感应定律，因磁场的变化，导致导线框内产生感应电动势，结合题意可知整个导线框产生感应电动势为左、右两侧电动势之和，即。由闭合电路20022r BEt欧姆定律，得感应电流大小，故 C 正确。由左手定则可知，左、右两侧的导线框均受到向200r BEIRt R左的安培力，则所受地面的摩擦力方向向右、大小与线框所受的安培力大小相等，即，故 D 正确。故选 ACD。23012120022222B rTB IrB IrBBIrB Irt R16（2020江西南昌十中高三联考）如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为 2：1，其输入端通过灯泡 L1与输出电压有效值恒定的交流电源 uUmsin（t）（V）相连，副线圈电路中接有灯泡 L2和最大阻值为 R 的滑动变阻器，已知两个灯泡的额定电压均为 U，且两者规格完全相同，电压表为理想电表，导线电阻不计。开始时滑动变阻器的滑片 P 位于最下端，调节滑动变阻器的滑片可使两个小灯泡同时正常发光（忽略灯丝电阻变化），下列说法正确的是（）A在 R 的滑片 P 向上滑动的过程中，电源的输出功率将会变大B在 R 的滑片 P 向上滑动的过程中，L1的亮度会变暗C若小灯泡 L2突然烧坏，电压表示数会减小D交流电源的最大值为m3 2UU公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞【答案】AD【解析】在 R 的滑片 P 向上滑动的过程中，副线圈电阻减小，则副线圈的输出功率变大，根据输入功率等于输出功率可知，变压器的输入功率变大，电源的输出功率变大，故 A 正确；在 R 的滑片 P 向上滑动的过程中，副线圈电阻减小，则副线圈的输出电流变大，根据变流比可知，原线圈的输入电流变大，流过灯泡L1的电流变大，亮度会变亮，故 B 错误；若小灯泡 L2突然烧坏，副线圈电阻增大，根据欧姆定律可知，副线圈输出电流减小，根据变流比可知，原线圈输入电流减小，流过灯泡 L1的电流变小，灯泡 L1两端电压变小，则原线圈输入电压变大，根据变压比可知，副线圈输出电压变大，电压表示数会增大，故 C 错误；两小灯泡正常发光，则副线圈输出电压为 U，根据变压比可知，原线圈输入电压122nUUUn 则交流电源的有效值 U有效=U+U=3U根据正弦式交变电流最大值和有效值的关系可知，交流电源的最大值为，故 D 正确。故选m3 2UUAD。17（2020江苏省扬州市高三检测）磁流体发电机的结构简图如图所示。把平行金属板 A、B 和电阻 R 连接，A、B 之间有很强的磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）以速度 v 喷入磁场，A、B 两板间便产生电压，成为电源的两个电极。下列推断正确的是（）AA 板为电源的正极B电阻 R 两端电压等于电源的电动势C若减小两极板的距离，则电源的电动势会减小D若增加两极板的正对面积，则电源的电动势会增加【答案】C【解析】等离子体进入磁场，根据左手定则，正电荷向下偏转，所以 B 板带正电，为电源的正极，A 极为电源的负极，故 A 错误；分析电路结构可知，A、B 为电源的两极，R 为外电路，故电阻 R 两端电压为路端电压，小于电源的电动势，故 B 错误；粒子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，有，UqvBqd解得。减小两极板的距离 d，电源的电动势减小，增加两极板的正对面积，电动势不变，故 C 正UBdv确，D 错误。故选 C。公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞18（2020江苏省徐州市高三检测）某理想变压器原、副线圈的匝数之比为，当输入电压增加 20V 时，10:1输出电压（）A增加 200VB增加 2VC降低 200VD降低 2V【答案】B【解析】根据1122UnUn得1122UnUn即22010=1U解得，即输出电压增加 2V，故 B 正确。2=2VU19（2020金太阳高三一模）有一台理想变压器及所接负载如下图所示。在原线圈 c、d 两端加上交变电流。已知 b 是原线圈中心抽头，电压表和电流表均为理想交流电表，电容器的耐压值足够大。下列说法正确的是（）A开关 S1始终接 a，当滑片 P 向下滑动时电压表 V1示数不变，电压表 V2示数变大，电流表 A2示数变小B开关 S1始终接 b，当滑片 P 向上滑动时 R1的电功率增大，V2示数的变化量与 A2示数的变化量之比不变C保持滑片 P 的位置不变，将开关 S1由 b 改接 a，变压器输入功率变大D保持滑片 P 的位置不变，将开关 S1由 a 改接 b，电容器所带电荷量的最大值将增大【答案】ABD【解析】开关 S1始终接 a，则变压器次级电压不变，电压表 V1示数不变，当滑片 P 向下滑动时，R 变大，次级电流减小，电流表 A2示数变小，R1电压减小，则电压表 V2示数变大，A 正确；开关 S1始终接 b，则次级电压不变，U1不变；当滑片 P 向上滑动时，R 减小，次级电流变大，R1的电功率增大，由于U2=U1-I2R1，则 V2示数的变化量与 A2示数的变化量之比不变，B 正确；保持滑片 P 的位置不变，212URI将开关 S1由 b 改接 a，初级匝数变大，则次级电压减小，次级功率减小，则变压器输入功率变小，C 错误；公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞保持滑片 P 的位置不变，将开关 S1由 a 改接 b，初级匝数减小，则次级电压变大，电容器两端电压变大，所带电荷量的最大值将增大，D 正确。故选 ABD。20（2020江苏省扬州市高三检测）如图所示，理想变压器的原线圈接在的交流电220 2sin100Vut（）源上，副线圈接有 R=55 的负载电阻，原、副线圈匝数之比为 21，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是 A电流表的读数为 1.00 AB电流表的读数为 2.00AC电压表的读数为 110VD电压表的读数为 155V【答案】AC【解析】原线圈电压有效值 U1=220V，根据原副线圈匝数比为 2:1 可知次级电压为 U2=110V，则电压表的读数为 110V，选项 C 正确，D 错误；根据变压器输入功率等于输出功率，即，解得221 1UU IRI1=1.00A，选项 A 正确，B 错误；故选 AC。公众号：卷洞洞