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1、提升訓練16 交變電流綜合問題
1.(2018年3月東陽中學高三期初)如圖甲所示,某個小型交流發(fā)電機的“轉子”部分由單匝導線框組成,導線框所處的磁場看做勻強磁場,磁感應強度大小為B=2.828 T,導線框面積為S=0.04 m2,其電阻忽略不計,線框繞固定轉軸以角速度ω=314 rad/s勻速轉動。若將其接入圖乙所示的理想變壓器原線圈輸入端,所有電表均為理想電表,原、副線圈匝數(shù)之比n1∶n2=4∶1,燈泡L1和L2電阻均為12.56 Ω不變,以下說法正確的是( )
A.該交流電的頻率為50 Hz
B.電壓表V2的示數(shù)為3.14 V
C.開關S斷開,此時小燈泡L1的電功率為3.14
2、 W
D.開關S閉合,電流表A1的示數(shù)變小
2.(2018年4月學軍中學沖刺)如圖所示,有一矩形線圈的面積為S,匝數(shù)為N,電阻不計,繞OO'軸在水平方向的磁感應強度為B的勻強磁場中以角速度ω做勻速轉動,從圖示位置開始計時。矩形線圈通過滑環(huán)接一理想變壓器,滑動觸頭P上下移動時可改變輸出電壓,副線圈接有可調(diào)電阻R,下列判斷正確的是( )
A.矩形線圈產(chǎn)生的感應電動勢的瞬時值表達式為e=NBSωcos ωt
B.矩形線圈從圖示位置經(jīng)過時間時,通過電流表的電荷量為0
C.當P不動、R增大時,電壓表讀數(shù)也增大
D.當P向上移動、R不變時,電流表讀數(shù)增大
3.(2016浙江紹興模擬)如
3、圖所示,為一理想變壓器,S為單刀雙擲開關,P為滑動變阻器的滑片,U1為加在原線圈兩端的電壓,I1為原線圈中的電流,則( )
A.保持U1及P的位置不變,S由a合到b時,I1將增大
B.保持U1及P的位置不變,S由b合到a時,R消耗的功率減小
C.保持U1不變,S合在a處,使P上滑,I1將增大
D.保持P的位置不變,S合在a處,若U1增大,I1將增大
4.某電池充電器的工作原理可以簡化為理想變壓器,如果正常工作時輸入電壓為220 V,輸出電壓為4.2 V,輸出電流為0.65 A,則( )
A.原線圈輸入電流約為0.20 A
B.原線圈輸入電流約為0.01 A
C.原、副線
4、圈的匝數(shù)比約為52∶1
D.原、副線圈的匝數(shù)比約為1∶52
5.500千伏超高壓輸電是我國目前正在實施的一項重大工程。若輸送功率為3 200 萬千瓦,原來采用200 千伏輸電,由于輸電線有電阻而損失的電功率為P,則采用500千伏超高壓輸電后,在輸電線上損失的電功率為(設輸電線的電阻未變)( )
A.0.4P B.0.16P C.2.5P D.6.25P
6.(2017浙江杭州七縣區(qū)質(zhì)量檢測)理想變壓器原線圈與正弦交流電源連接,輸入電壓u隨時間t變化的規(guī)律如圖所示,原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2=100∶1,副線圈只接入一個R=10 Ω的電阻, 則( )
A.與電阻R并聯(lián)的電壓表示
5、數(shù)為3.11 V
B.流過電阻R的電流最大值為0.311 A
C.變壓器的輸入功率為0.484 W
D.電阻R上交流電壓的頻率為50 Hz
7.如圖所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1∶10,接線柱a、b接在電壓為u=10sin100πt V的正弦交流電源上,R1為定值電阻,其阻值為100 Ω,R2為用半導體材料制成的熱敏電阻(阻值隨溫度升高而減小)。下列說法正確的是( )
A.t= s時,a、b間電壓的瞬時值為5 V
B.t= s時,電壓表的讀數(shù)為50 V
C.在1分鐘內(nèi)電阻R1上產(chǎn)生的熱量為6 000 J
D.當R2的溫度升高時,電壓表示數(shù)變大,電流表示數(shù)變大
8
6、.如圖甲所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為5∶1,V、R和L分別是電壓表、定值電阻和電感線圈,D1、D2均為燈泡。已知原線圈兩端電壓u按圖乙所示正弦規(guī)律變化,下列說法正確的是( )
A.電壓表示數(shù)為62.2 V
B.電壓u的瞬時值表達式為u=311sin100πt V
C.僅增大電壓u的頻率,電壓表示數(shù)增大
D.僅增大電壓u的頻率,D1亮度不變,D2變暗
9.(2016浙江學軍中學期末)在勻強磁場中,一矩形金屬線圈繞與磁感線垂直的轉軸勻速轉動,如圖甲所示,產(chǎn)生的交流電動勢的圖象如圖乙所示,則( )
A.t=0.005 s時線圈平面與磁場方向平行
B.t=0.010
7、s時線圈的磁通量變化率最大
C.線圈產(chǎn)生的交流電動勢頻率為50 Hz
D.線圈產(chǎn)生的交流電動勢有效值為311 V
10.(2016浙江嘉興一中期末)用電高峰期,電燈往往會變暗,其原理可簡化為如下物理問題。如圖所示,理想變壓器副線圈上,通過輸電線連接兩只相同的燈泡L1和L2,輸電線的等效電阻為R,原線圈輸入有效值恒定的交流電壓,當開關S閉合時,以下說法正確的是( )
A.原線圈中的電流減小
B.R兩端的電壓增大
C.原線圈輸入功率不變
D.副線圈輸出的電壓不變
11.如圖所示,理想變壓器原、副線圈上接有四個完全相同的燈泡,若四個燈泡恰好都能正常發(fā)光,則下列說法正確的是(
8、)
A.U1∶U2=3∶4
B.U1∶U2=4∶3
C.若將L1短路,則副線圈的三個燈泡仍能正常發(fā)光
D.若將L2短路,則副線圈的兩個燈泡兩端的電壓變?yōu)轭~定電壓的倍
12.小型手搖發(fā)電機線圈共N匝,每匝可簡化為矩形線圈abcd,磁極間的磁場視為勻強磁場,方向垂直于線圈中心軸OO',線圈繞OO'勻速轉動,如圖所示。每匝矩形線圈ab邊和cd邊產(chǎn)生的感應電動勢的最大值都為e0,不計線圈電阻,則發(fā)電機輸出電壓( )
A.峰值是e0 B.峰值是2e0
C.有效值是Ne0 D.有效值是Ne0
13.圖甲所示的變壓器原、副線圈匝數(shù)比為3∶1,圖乙是該變壓器cd輸入端交流電壓u的圖象
9、,L1、L2、L3、L4為四只規(guī)格均為“9 V 6 W”的相同燈泡,各電表均為理想交流電表,以下說法不正確的是( )
A.ab輸入端電壓的瞬時值表達式為Uab=27sin 100πt(V)
B.電流表的示數(shù)為2 A,且四只燈泡均能正常發(fā)光
C.流過燈L2的電流每秒方向改變50次
D.ab輸入端輸入功率Pab=18 W
14.下圖是街頭變壓器通過降壓給用戶供電的示意圖。變壓器的輸入電壓是市區(qū)電網(wǎng)的電壓,負載變化時輸入電壓不會有大的波動,可以認為電壓表V1示數(shù)不變。輸出電壓通過輸電線輸送給用戶,兩條輸電線的總電阻用R0表示,變阻器R表示用戶用電器的總電阻。如果變壓器上的能量損失忽略
10、不計,當用戶的用電器增加時,圖中各表示數(shù)的變化情況是( )
A.電流表A1示數(shù)變大 B.電流表A2示數(shù)變小
C.電壓表V2示數(shù)變大 D.電壓表V3示數(shù)變小
15.如圖所示,電阻為r的矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸以角速度ω勻速轉動。t=0時刻線圈平面與磁場垂直,各電表均為理想交流電表,則( )
A.t=0時刻線圈中的感應電動勢為零
B.1 s內(nèi)電路中的電流方向改變次
C.滑片P向下滑動時,電壓表的讀數(shù)不變
D.滑片P向下滑動時,電流表的讀數(shù)不變
提升訓練16 交變電流綜合問題
1.AC 解析 因為ω==2πf,得交變電流的頻率為f==50 Hz,故A正確
11、;
線圈產(chǎn)生的感應電動勢的最大值Em=BSω=2.828×0.04×314 V=35.5 V,原線圈輸入電壓的有效值U1= V=21.5 V,根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比,得副線圈兩端的電壓U2=U1=×25.1 V=6.28 V,即電壓表V2的示數(shù)是6.28 V,故B錯誤;
開關S斷開,小燈泡L1的電功率PL1==3.14 W,故C正確;
開關S閉合,負線圈的電阻減小,輸出功率增大,輸入功率增大,根據(jù)P=U1I1知,電流表A1的示數(shù)變大,故D錯誤。
2.AD
3.ABD 解析 S由a合到b時,n1減小,由,可知U2增大,P2=隨之增大,而P1=P2,又P1=I1U1,從而I1增大,A正確;
12、S由b合到a時,與上述情況相反,P2將減小,B正確;P上滑時,R增大,P2=減小,又P1=P2,P1=I1U1,從而I1減小,C錯誤;U1增大,由可知,U2增大,I2=隨之增大,由可知I1也增大,D正確。
4.BC 解析 根據(jù)輸入功率等于輸出功率,有U1I1=U2I2,得I1=I2=×0.65 A≈0.01A,故A錯誤,B正確;,即原、副線圈的匝數(shù)比約為52∶1,故C正確,D錯誤。
5.B 解析 根據(jù)P損=r可知,當輸電電壓由200 kV升高到500 kV時,其線路損耗由P減小到0.16P,選項B正確。
6.BCD 解析 原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2=100∶1,電壓表顯示有效值2.2 V
13、,故A錯;流過電阻R的電流最大值為0.311 A,故B對;變壓器的輸入功率為 W=0.484 W,故C對;變壓器頻率不變,電阻R上交流電壓的頻率為50 Hz,故D對。
7.AC 解析 由u=10sin100πt V,當t= s時,a、b兩點間電壓的瞬時值為5 V,A正確;U1==10 V, 根據(jù)得U2=100 V,電壓表的讀數(shù)應為有效值100 V,B錯誤;在1分鐘內(nèi)電阻R1上產(chǎn)生的熱量Q=t=6 000 J,C正確;當R2的溫度升高時,R2的阻值減小,電壓表示數(shù)不變,副線圈中的電流增大,故原線圈中的電流增大,電流表示數(shù)變大,D錯誤。
8.BD 解析 根據(jù)題圖乙可知,原線圈電壓的最大值為31
14、1 V,則有效值U1= V≈220 V,根據(jù)理想變壓器電壓與匝數(shù)成正比得,解得U2=44 V,所以電壓表示數(shù)為44 V,故A錯誤;根據(jù)題圖乙可知,原線圈電壓的最大值為311 V,ω==100π rad/s,則電壓u的瞬時值表達式為u=311sin100πt V,故B正確;原線圈電壓不變,線圈匝數(shù)不變,僅增大電壓u的頻率,電壓表示數(shù)不變,則D1亮度不變,電感線圈通低頻阻高頻,頻率越大,阻礙作用越大,所以D2變暗,故C錯誤,D正確。
9.AC
10.BD 解析 由于原線圈的電壓及匝數(shù)比不變,故副線圈輸出電壓不變,選項D正確。開關S閉合,用戶端阻值變小,用戶端干路電流增大,則原線圈中電流變大,原
15、線圈輸入功率變大,選項A、C均錯誤。用戶端干路電流增大,則輸電線R上電壓損失變大,選項B正確。
11.BD 解析 設燈泡的額定電壓為U,額定電流為I,則副線圈電壓為3U,電流為I,原線圈的燈泡正常發(fā)光,電流也為I,所以原、副線圈的匝數(shù)比為1∶1,原線圈兩端電壓為3U,所以U1∶U2=4∶3,選項A錯誤,選項B正確;若將L1短路,則原線圈的電壓增大,則副線圈兩端電壓也增大,三個燈泡不能正常發(fā)光,選項C錯誤;若將L2短路,設副線圈的電流為I',原線圈的電流也為I',因此2I'R+I'R=U1=4U,則I'R=U,即副線圈的每個燈泡兩端的電壓變?yōu)轭~定電壓的,選項D正確。
12.D 解析 因每匝矩
16、形線圈ab邊和cd邊產(chǎn)生的電動勢的最大值都是e0,每匝中ab和cd串聯(lián),故每匝線圈產(chǎn)生的電動勢的最大值為2e0。N匝線圈串聯(lián),整個線圈中感應電動勢的最大值為2Ne0,因線圈中產(chǎn)生的是正弦式交變電流,則發(fā)電機輸出電壓的有效值E=Ne0,故選項D正確。
13.ACD 解析 變壓器副線圈兩端的電壓U2=9 V,副線圈中的三只燈泡均正常發(fā)光,副線圈中的電流I2=3×=2 A,原線圈中的電流為I1,,解得I1= A,燈L4正常發(fā)光,電壓為9 V,ab輸入端電壓的瞬時值表達式為Uab=36sin 100πt(V),A錯誤,B正確;交變電流的頻率為50 Hz,所以流過每只燈泡的電流每秒方向改變100次,C
17、錯誤;ab輸入端輸入功率P=UabI1=36× W=24 W,D錯誤。
14.AD 解析 由于變壓器的輸入功率和輸出功率相等,副線圈的電阻減小了,輸出功率變大了,所以原線圈的輸入功率也要變大,因為輸入電壓不變,所以輸入電流要變大,所以電流表A1的示數(shù)變大,A正確;當用電器增加時,相當于R的值減小,副線圈的總電阻減小,所以電流要變大,即電流表A2的示數(shù)變大,B錯誤;理想變壓器的輸出電壓是由輸入電壓和匝數(shù)比決定的,由于輸入電壓和匝數(shù)比不變,所以副線圈的輸出電壓不變,所以電壓表V2的示數(shù)不變,C錯誤;由于副線圈的電流變大,電阻R0兩端的電壓變大,又因為電壓表V2的示數(shù)不變,所以電壓表V3的示數(shù)變小,D正確。
15.AB 解析 由題可知圖示位置,t=0,線圈的感應電動勢為零,A正確;由T=,得f=,故1 s內(nèi)電路中電流方向改變的次數(shù)為2f=,B正確;由電壓表的示數(shù)U=·R=可知,滑片P向下滑動,電阻R增大,電壓表示數(shù)U增大,而電流表示數(shù)I=變小,C、D均錯誤。
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（浙江選考）2019屆高考物理二輪復習 專題五 加試選擇專題 提升訓練16 交變電流綜合問題
