2022高考物理一轮复习考点演练-第22章-交变电流(解析版).doc

第十章第第十章第 1 1 节节 交变电流的产生和描述交变电流的产生和描述班级姓名成绩一一、选择题选择题此题共此题共 1010 小题小题，每题每题 7 7 分分，每题只有一个答案正确每题只有一个答案正确，共共7070 分分1.一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图甲所示，那么以下说法正确的选项是()A.t=0 时刻，线圈平面与中性面垂直B.t=0.01 s 时刻，的变化率最大C.t=0.02 s 时刻，交流电动势到达最大D.与该线圈产生的交流电动势相应的图象如图乙所示2.(2022广州模拟)矩形金属线圈共 10 匝，绕垂直磁场方向的转轴在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生的交流电动势e随时间t变化的情况如下图.以下说法中正确的选项是A.此交流电的频率为 0.2 HzB.此交流电动势的有效值为 1 VC.t=0.1 s 时，线圈平面与磁场方向平行D.线圈在转动过程中穿过线圈的最大磁通量为 1/100Wb3.交变电流i=ImsintA,线圈从中性面起开始转动，转动了多长时间，其瞬时值等于有效值()A.2wB.2wC.4wD.2w4.如下图的电路，交变电流的电压U=2202sin 100tV,电阻R=200，不考虑电表内阻对电路的影响，那么电流表和电压表的读数分别为()A.1.12 A，2202 VB.1.1 A，220 VC.1.12 A，220 VD.1.1 A，220 2V5.(2022盐城模拟)一根电阻丝接入 100 V 的恒定电压电路中，在 1 min 内产生的热量为Q，同样的电阻丝接入正弦式交变电流的电路中，在 2 min 内产生的热量也为Q，那么该交流电压的峰值是A.141.4 VB.100 VC.70.7 VD.50 V6.电学元件的正确使用对电路平安工作具有重要作用，某电解电容器上标有“25 V450 F字样，以下说法中正确的选项是A.此电容器在交流、直流电路 25 V 的电压时都能正常工作B.此电容器只有在不超过 25 V 的直流电压下才能正常工作C.当工作电压是直流 25 V 时，电容才是 450 FD.假设此电容器在交流电压下工作，交流电压的最大值不能超过 25 V7.如下图，单匝矩形线圈放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向垂直于纸面向里，线圈所围面积为S，线圈导线的总电阻为R，t=0 时刻线圈平面与纸面重合，且cd边正在向纸面外转动，那么A.线圈中电流 t 时刻瞬时值表达式为i=BScost/RB.线圈中电流有效值I=BS/RC.线圈中电流有效值I=2BS/2RD.线圈消耗的电功率P=BS2/R8.一个电热器接在 10 V 的直流电源上，在时间t内产生的热量为Q，今将该电热器接在一正弦式交流电源上，它在 2t 内产生的热量为Q，那么这一正弦式交流电源()A.可使“10 V20 W的小灯泡正常发光B.“10 V400 F的平行板电容器可在此交流电源下正常工作C.交流电压的最大值是 52 V，有效值是 5 VD.交流电压的最大值是 20 V，有效值是 102 V9.如图甲为电热毯的电路图，电热丝接在u311sin 100tV 的电源上，电热毯被加热到一定温度后，通过装置 P 使输入电压变为如图乙所示的波形，从而进入保温状态，假设电热丝电阻保持不变，此时交流电压表的读数是()A.110 VB.156 VC.220 VD.311 V10.(2022福建)一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示.发电机线圈内阻为 5.0，另外接一只电阻为 95.0 的灯泡，如图乙所示，那么A.电压表V 的示数为 220 VB.电路中的电流方向每秒钟改变 50 次C.灯泡实际消耗的功率为 484 WD.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为 24.2 J二、计算题二、计算题(此题共此题共 2 2 小题，共小题，共 3030 分，要有必要的文字说明和解题步分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位骤，有数值计算的要注明单位)11.(14 分)有一正弦式交流电源，电压有效值U=120 V，频率f=50 Hz,向一霓虹灯供电，假设霓虹灯的激发电压和熄灭电压均为U0=602V，试估算在一个小时内，霓虹灯发光时间有多长？为什么人眼不能感到这种忽明忽暗的现象？12.(16 分)交流发电机转子有n匝线圈，每匝线圈所围面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，匀速转动的角速度为，线圈内电阻为r，外电路电阻为R.当线圈由图中实线位置匀速转动90到达虚线位置过程中，求：(1)通过R的电荷量q为多少？(2)R 上产生电热QR为多少？(3)外力做的功W为多少？第第 2 2 节节 变压器电能的输送变压器电能的输送班级姓名成绩(时间：45 分钟总分值：100 分)一一、选择题选择题此题共此题共 1010 小题小题，每题每题 7 7 分分，每题只有一个答案正确每题只有一个答案正确，共共7070 分分1.在变电所里，经常要用交流电表去检测电网上的强电流，使用的仪器是电流互感器，以下的四个图中，能正确反映其工作原理的是2.如下图，一理想变压器带有三个匝数都为 50 匝的副线圈ab、cd、ef，假设原线圈匝数为100 匝，并接到 220 V 交流电源上，通过副线圈的各种组合，可以得到以下哪些电压()0 V110 V220 V330 VA.B.只有C.只有D.只有3.如图，理想变压器原副线圈匝数之比为 41.原线圈接入一电压为uU0sint的交流电源，副线圈接一个R27.5 的负载电阻.假设U02202V，100 rad/s，那么下述结论正确的选项是A.副线圈中电压表的读数为 55 VB.副线圈中输出交流电的周期为 1/100 sC.原线圈中电流表的读数为 2 AD.原线圈中的输入功率为 1102W4.2022四川如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为 101，R120，R230，C 为电容器.通过R1的正弦式交流电如图乙所示，那么A.交流电的频率为 0.02 HzB.原线圈输入电压的最大值为 2002VC.电阻R2的电功率约为 6.67 WD.通过R3的电流始终为零5.如下图，一理想变压器原、副线圈匝数比为 31，副线圈接三个相同的灯泡，均能正常发光.在原线圈接有一相同的灯泡 L.那么A.灯 L 也能正常发光B.灯 L 比另三灯都暗C.灯 L 将会被烧坏D.不能确定6.改编题如下图，在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在如下图变压器铁芯的左右两个臂上，当通以交变电流时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂，线圈 1、2 的匝数之比n1n2=21，在不接负载的情况下，以下说法中正确的选项是当线圈 1 输入电压 220 V 时，线圈 2 输出电压为 110 V当线圈 1 输入电压 220 V 时，线圈 2 输出电压为 55 V当线圈 2 输入电压 110 V 时，线圈 1 输出电压为 220 V当线圈 2 输入电压 110 V 时，线圈 1 输出电压为 110 VA.B.C.D.7.调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如下图.线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，CD之间加上输入电压，转动滑动触头P就可以调节输出电压.图中 A 为交流电流表，V 为交流电压表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，CD两端接恒压交流电源，变压器可视为理想变压器A.当滑动触头P逆时针转动时，电流表读数变大，电压表读数变小B.当滑动触头P逆时针转动时，电流表读数变小，电压表读数变大C.当滑动变阻器滑动触头向下滑动时,电流表读数变小，电压表读数变大D.当滑动变阻器滑动触头向下滑动时,电流表读数变大，电压表读数变小8.超导材料电阻降为零的温度称为临界温度，1993 年我国科学家与国外科学家合作制成了 临界温度为 134 K 的高温超导材料.利用超导材料零电阻的性质，可实现无损耗输电，现有一直流电路，输电线的总电阻为 0.4，它提供应用电器的电功率为 40 kW，电压为 800 V.如果用临界温度以下的超导电缆替代原来的输电线，保持供应用电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为A.1 kWB.1.6103 kWC.1.6 kWD.10 kW9.改编题一台发电机最大输出功率为 4 000 kW,电压为 4 000 V，经变压器 T1 升压后向远方输电.输电线路总电阻R=1 k.到目的地经变压器 T2降压，负载为多个正常发光的灯泡220 V、60 W.假设在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的 10%,变压器 T1和 T2的耗损可忽略，发电机处于满负荷工作状态，那么以下说法错误的选项是A.T1原、副线圈电流分别为 103 A 和 20 AB.T2原、副线圈电压分别为 1.8105 V 和 220 VC.T1和 T2的变压比分别为 150 和 401D.有 6104 盏灯泡220 V、60 W正常发光10.某小型水电站的电能输送示意图如下，发电机的输出电压为 200 V,输电线总电阻为 r，升压变压器原副线圈匝数分别为n1、n2,降压变压器原副线圈匝数分别为n3、n4变压器均为理想变压器).要使额定电压为 220 V 的用电器正常工作，那么以下说法错误的选项是n2n1n3n4n2n1n3n4升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率A.B.C.D.二二、计算题计算题此题共此题共 2 2 小题小题，共共 3030 分分，要有必要的文字说明和解题步要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位骤，有数值计算的要注明单位11.(14 分)如下图，理想变压器原线圈中输入电压U1=3 300 V，副线圈两端电压U2为 220 V，输出端连有完全相同的两个灯泡 L1和 L2，绕过铁芯的导线所接的电压表 V 的示数U=2 V.求：1原线圈n1等于多少匝？(2)当开关 S 断开时，电流表 A2的示数I2=5 A.那么电流表 A1的示数I1为多少？3当开关 S 闭合时，电流表 A1的示数I1等于多少？12.16 分发电机输出功率为 100 kW，输出电压是 250 V，用户需要的电压是 220 V，输电线电阻为 10.假设输电线中因发热而损失的功率为输出功率的 4%，试求：1画出此输电线路的示意图.2在输电线路中设置的升、降压变压器原副线圈的匝数比.3用户得到的电功率是多少？答案局部答案局部第第 1 1 节节 交变电流的产生和描述交变电流的产生和描述1.解析:由-t图知，t=0 时，最大，即线圈处于中性面位置，此时e=0，故 A、D 均错误；由图知周期T=0.04 s，在t=0.01 s 时，=0,/t最大，e最大，故 B 正确；在t=0.02s 时，最大，/t=0,e=0，故 C 错误.答案:B2.解析:由图象可以看出，该正弦交流电电动势的峰值为 1 V，那么其有效值为2V/2，B错误.其周期为 0.2 s，那么其频率为 5 Hz，A 错误.t=0.1 s 时，电动势为零，处于中性面位置，线圈平面与磁场方向垂直，C 错误.由f=5 Hz 可得=10 rad/s,代入Em=n可得1/100Wb,D 正确.答案:D3.解析:当t=/4 时瞬时值与有效值相等，故 C 正确.答案:C4.解析：在交变电路中，电流表、电压表的读数均是有效值，因此，电压表的读数为U=Um/2=2202/2V=220 V,电流表的读数I=U/R=220/200 A=1.1 A.答案：B5.解析:由有效值定义得U2/Rt=U2有/R2t,那么U有=2U/2,U峰2U有=22U/2=U,所以 B 正确，A、C、D 错误.答案:B6.解析:电解电容器的极性是固定的，因此只能在直流电压下工作.在正常情况下，电容器的电容不受电压影响.故 B 正确.答案:B7.解析:线圈中感应电动势最大值Em=BS,电流最大值Im=Em/R=BS/R,t=0 时，线圈处在中性面，故电流瞬时值表达式i=BSsint/R.电流有效值I=Im/2=2BS/2R,P=I2R=B22S2/2R，故 A、B、D 错误，C 正确.答案:C8.解析:根据交变电流有效值的定义来求有效值，对正弦式交变电流,有Um=2U.代入题给数据可得U=52V,Um=10 V,所以 A、C、D 均错误，只有 B 正确.应注意电容器的击穿电压考虑的是交变电压的峰值.答案:B9.解析:由1/23112/(2)2RU2/R得题图乙对应的有效值U156 V.答案:B10.解析:电压表示数为灯泡两端电压的有效值,由图象知电动势的最大值Em=2202V，有效值E=220 V，灯泡两端电压U=RE/R+r=209 V，A 错误；由图象知T=0.02 s，一个周期内电流方向变化两次，可知 1 s 内电流方向变化 100 次，B 错误；灯泡的实际功率P=U2/R=2092/95W=459.8 W,C 错误；电流的有效值I=E/R+r=2.2 A，发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Qr=I2rt=2.2251 J=24.2 J，D 正确.答案:D11.解析：由正弦式交流电的最大值与有效值的关系得Um=1202V.设t=0 时交流电的瞬时电压U=0,那么交流电的瞬时值表达式为U=1202sin 100t V如下图，画出一个周期内交流电的U-t图象，其中阴影局部对应的时间t1表示霓虹灯不能发光的时间，根据对称性，一个周期内霓虹灯不能发光的时间为 4t1，当U=U0=602V 时，由上式得 t1=1/600s，由对称性求得一个周期内能发光的时间t=T-4t1=1/75 s，再由比例关系求得一小时内霓虹灯发光的时间为t=【3 600/1/50】1/75 s=2 400 s.很明显霓虹灯在工作过程中是忽明忽暗的，而每次熄灭的时间只有 1/300 s 如图 t2t3 时刻,由于人的眼睛具有视觉暂留现象，且这个视觉暂留时间约为 1/16 s 远大于 1/300 s，因此经过灯光刺激的人眼不会因为短暂的熄灭而有所感觉.12.解析：(1)按照电流的定义I=q/t，计算电荷量q应该用电流的平均值，即 q=It,而I=E/R+r,E=n/t,q=nBS t/t(R+r),所以q=nBS/R+r.这里电流和电动势都要用平均值，不能用有效值、最大值或瞬时值.(2)求电热应该用有效值，先求总电热Q，再按照内外电阻之比求R上产生的电热QR.Q=I2(R+r)t,I=E/(R+r),t=/2,E=2nBS/2,所以Q=n2B2S2/4(R+r),QR=RQ/(R+r)=n2B2S2/R4(R+r)2.这里的电流要用有效值，不能用平均值、最大值或瞬时值.(3)根据能量守恒，外力做功的过程是机械能向电能转化的过程，电流通过电阻，又将电能转化为内能.因此W=Q=n2B2S2/4(R+r).第第 2 2 节节 变压器电能的输送变压器电能的输送1.解析：电流互感器是用来把大电流变成小电流的变压器，原线圈串联在被测电路的火线上，副线圈接入交流电流表，故 A 正确.答案：A2.解析：当三个副线圈互不连接或其中两个顺向并接时，可得到 110 V 电压.当其中两个副线圈顺向串接时，可得到 220 V 电压，当其中两个副线圈逆向串接时，可得到 0 V 电压.当三个线圈顺向串接时，可得到 330 V 电压.选项 A 正确.答案：A3.解析：原线圈电压有效值U1=220 V，由电压比等于匝数比可得副线圈电压U2=55 V，A 正确；电阻R上的电流为 2 A，由原副线圈电流与匝数的关系，可得电流表示数为 0.5 A，C 错误；输入功率为P=2200.5 W=110 W，D 错误；周期T=2=0.02 s，B 错误.答案：A4.解析：根据变压器原理可知原、副线圈中电流的周期、频率相同，周期为 0.02 s，频率为50 Hz，A 错误；由图乙可知通过R1的电流最大值为Im1 A.根据欧姆定律可知其最大电压为Um20 V，再根据原副线圈的电压之比等于匝数之比可知原线圈输入电压的最大值为 200 V，B 错误；因为电容器有通交流、阻直流的作用，那么有电流通过R3和电容器，D 错误；根据正弦式交流电的峰值和有效值关系及并联电路特点，可知电阻R2的电流有效值为IImR1/2R2，电压有效值为 UUm/2，电阻 R2的电功率为 P2UI203 W6.67 W.C 正确.答案：C5.解析：该题主要考查变压器的工作原理原副线圈的电流关系和电功率等内容.该题易犯的错误是由原副线圈匝数比n1n231，可知原副线圈电压之比为U1U231，既然副线圈中电灯能正常发光，可知U2恰为灯的额定电压，所以原线圈中电灯两端电压U1U额.故被烧坏而错选 C.其错误是把变压器原线圈两端电压和电灯 L 两端电压混淆了.正确的解容许为：原副线圈中的电流之比为I1I213，而副线圈中通过每灯的电流为其额定电流I额I2/3，故 II1I2/3I 额，即灯 L 也能像其他三灯一样正常发光.所以正确选项为 A.答案：A6.解析：当线圈 1 作为输入端时，U1/U2=n11/t/(n22/t)=n11/n22=2121=41.因为 U1=220 V，所以 U2=55 V，所以正确.当线圈 2 作为输入端时，U1/U2=n11/n22=(2/1)(1/2)=1.因为 U2=110 V，所以 U1=110 V，所以正确.答案为 D.答案：D7.解析：当滑动触头P逆时针转动时，相当于增加了副线圈的匝数，而原线圈匝数保持不变，根据U1/U2=n1/n2可知，输出电压增大，其他因素不变时，电压表读数变大，电流表读数变大.当线圈匝数不变化而将滑动变阻器滑动触头向下滑动时,输出电压不变，总电阻减小，那么总电流增大，R1两端电压增大，R2两端电压减小，流过R2的电流减小，因此，流过R3的电流增大，电流表示数变大.选项 D 正确.答案：D8.解析：输电线中电流I=P/U，输电线上损失功率PI2R线P2R线/U21 kW.选项 A 正确.9.解析：输电线路上消耗的功率为P400 kWI2R，可知输电线上电流为I220 A，根据原线圈P1U1I1，可知I1103A，A 正确；T1的变压比为U1/U2=I2/I11/50；根据PU2I2，可知U22105V，输电线上电压U线I2R20 000 V，那么T2原线圈输入电压为U3U2U线1.8105V，又知灯泡正常发光可知T2副线圈电压为 220 V，B 正确；T2的变压比为 1.8105220，C 错误；根据U3I260nW，解得n6104，D 正确.答案：C10.解析：根据变压器工作原理可知n1/n2=200/U2,n3/n4=U3/220，所以U2=200n2/n1,U3=220n3/n4,由于输电线上损失一局部电压，升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压，有U2U3，所以 200n2/n1220n3/n4，所以n2/n1n3/n4,正确，、错误.升压变压器的输出功率等于降压变压器的输入功率与输电线损失功率之和，正确.答案为 B.答案：B11.解析：1由电压与变压器匝数的关系可得：U1/n1=U2/n2=U,那么n1=1 650 匝.2当开关 S 断开时，有U1/I1=U2/I2,I1=U2I2/U1=0.33 A.RL1/222，副线圈中的总电流为I2,那么I2=U2/R=10 A.由U1I1=U2I2，可知I1=U2I2/U1=0.67 A.12.解析：1输电线路的示意图如下图，2输电线损耗功率P线=1004%kW=4 kW，又P线=I22R线，得输电线电流I2=I3=20 A.原线圈中输入电流I1=P/U1=100 000/250 A=400 A.所以n1/n2=I2/I1=20400=120.故U2=U1n2/n1=25020 V=5 000 V.U3=U2-U线=5 000 V-2010 V=4 800 V.所以n3/n4=U3/U4=4 800220=24011.3用户得到的电功率P出=10096%kW=96 kW.