2022年高考物理二轮复习 考点对接模拟题经典特训 专题十二 交变电流（含3年模拟题详解）.doc

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1、专题十二交变电流 模拟试题考点一 交变电流的产生及描述1.(2013山西宝鸡质检)如图所示,图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的正弦交流电的图像,当调整线圈转速后,所产生的正弦交流电的图像如图线b所示.以下关于这两个正弦交流电的说法中正确的是() A.线圈先后两次转速之比为12B.交流电a的电压瞬时值u=10sin 0.4t(V)C.交流电b的电压最大值为VD.在图中t=0时刻穿过线圈的磁通量为零解析:由题中图像可知产生的正弦交流电a、b的周期之比为23,所以线圈先后两次转速之比为32 ,选项A错误;交流电a的周期为0.4 s,交流电a的电压瞬时值u=Umsin t=10sint(V)=1

2、0sin 5t(V),选项B错误;由最大值nBS可知,二者最大值之比为32,交流电b的电压最大值为V,选项C正确;在图中t=0时刻线圈处于中性面位置,感应电动势为零,穿过线圈的磁通量最大,选项D错误. 答案:C点评： 本题考查交流电的图像问题.要注意从图像中获取周期、最大值等信息,并与瞬时值表达式相结合灵活处理相关问题.2.(2012南平理综)在如图(甲)所示的电路中,电阻R的阻值为50 ,在ab间加上图(乙)所示的正弦交流电,则下列说法中错误的是()A.交流电压的有效值为100 VB.电流表示数为2 AC.产生该交流电的线圈在磁场中转动的角速度为3.14 rad/sD.电阻的功率为200 W

3、解析:由(乙)图可知,正弦交流电的最大值Um=100 V,故其有效值为U=100 V,选项A正确;由(甲)图可知电流表读数I= A=2 A,选项B正确;由(乙)图可知,正弦交流电的周期为T=0.02 s,故线圈在磁场中转动的角速度约为314 rad/s,选项C错误;由P=UI=1002 W=200 W知选项D正确.答案:C3.(2013苏州调研)如图所示,矩形线圈abcd与可变电容器C、理想电流表A组成闭合电路.线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动,转动的角速度=100 rad/s.线圈的匝数N=100匝,边长ab=0.2 m、ad=0.4 m,电阻不计.磁场只分布在bc边的左侧,

4、磁感应强度大小B= T.电容器放电时间不计.下列说法正确的是() A.该线圈产生的交流电动势峰值为50 VB.该线圈产生的交流电动势有效值为50 VC.电容器的耐压值至少为50 VD.电容器的电容C变大时,电流表的示数变小解析:该线圈产生的交流电动势峰值为Em=NBS=1000.20.4100 V=50 V,有效值为50 V,选项A错误,B正确;电容器的耐压值至少为50 V,电容器的电容C变大时,容抗变小,电流表的示数变大,选项C、D错误.答案:B4.(2012北京西城期末)如图所示,一单匝矩形金属线圈ABCD在匀强磁场中绕转轴OO匀速转动.转轴OO过AD边和BC边的中点.若从图示位置开始计时

5、,穿过线圈的磁通量随时间t的变化关系可以表示为=0.1cos 20t(Wb),时间t的单位为s.已知矩形线圈电阻为2.0 .下列说法正确的是() A.线圈中电流的有效值约为3.14 AB.穿过线圈的磁通量的最大值为0.1WbC.在任意1 s时间内,线圈中电流的方向改变10次D.在任意1 s时间内,线圈克服安培力所做的功约为9.86 J解析:穿过线圈的磁通量最大值为BS=0.1 Wb,选项B错误;转动角速度=20,产生的感应电动势最大值为BS=2 V,线圈中电流的最大值约为3.14 A,选项A错误;在任意1 s时间内,线圈中电流的方向改变20次,选项C错误;在任意1 s时间内,产生电能W=EIt

6、=3.1429.86 J,线圈克服安培力所做的功约为9.86 J,选项D正确.答案:D5.(2013江苏名校质检)交流发电机电枢电阻为2 ,感应电动势瞬时值表达式为e=389sin 100t(V),给电阻R=8 的用电器供电,则(1)通过用电器的电流为多少?(2)发电机输出功率和发电总功率为多少?(3)发电机输出端电压为多少?解析:(1)交流电动势的有效值为E= V275 V.根据闭合电路欧姆定律,通过用电器的电流I= A=27.5 A.(2)发电机的输出功率即电阻消耗的电功率P出=I2R=6 050 W.发电总功率为P=EI=27527.5 W=7 562.5 W.(3)发电机输出端电压为U

7、=IR=27.58 V=220 V.答案:(1)27.5 A(2)6 050 W7 562.5 W(3)220 V6.(2011海口模拟)如图(甲)所示,一固定的矩形导体线圈水平放置,线圈的两端接一只小灯泡,在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场.已知线圈的匝数n=100匝,电阻r=1.0 ,所围成矩形的面积S=0.040 m2,小灯泡的电阻R=9.0 ,磁场磁感应强度随时间按如图(乙)所示的规律变化,线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为e=nBmScost,其中Bm为磁感应强度的最大值,T为磁感应强度变化的周期.不计灯丝电阻随温度的变化,求:(1)线圈中产生感应电动势的最大值

8、;(2)小灯泡消耗的电功率;(3)在磁感应强度变化的0的时间内,通过小灯泡的电荷量.解析:(1)因为线圈中产生的感应电流变化的周期与磁感应强度变化的周期相同,所以由题中图像可知,线圈中产生感应电流的周期为T=3.1410-2 s.所以线圈中感应电动势的最大值为Em=2nBmS/T=8.0 V.(2)根据欧姆定律,电路中电流的最大值为Im=0.80 A,通过小灯泡电流的有效值为I=Im/=0.40 A,小灯泡消耗的电功率为P=I2R=2.88 W.(3)在磁感应强度变化的0时间内,线圈中感应电动势的平均值=nS,通过小灯泡的平均电流=,通过小灯泡的电荷量q=t=4.010-3 C.答案:(1)8

9、.0 V(2)2.88 W(3)4.010-3 C点评： 此题主要考查交变电流的“四值”计算问题,要明确电荷量的计算用平均值,电功率、电热计算用有效值,同时要注意瞬时值表达式中各物理量的意义及最大值的计算方法.考点二 变压器原理及动态分析7.(2013安徽师大摸底)一理想变压器原、副线圈匝数比n1n2=115,原线圈与正弦交变电源连接,输入电压u随时间t的变化规律如图所示,副线圈仅接入一个10 的电阻,则()A.流过电阻的最大电流是20 AB.与电阻并联的电压表的示数是141 VC.变压器的输入功率是2.2103WD.在交变电流变化的一个周期内,电阻产生的焦耳热是20 J解析:由变压器变压公式

10、,副线圈输出电压U=100 V,输出电流I=10 A,由欧姆定律可得流过电阻的最大电流是Im=I=10 A,选项A错误;由变压器变压公式,与电阻并联的电压表的示数是100 V,选项B错误;变压器输出功率P=UI=10010 W=1 000 W,则变压器的输入功率是1 000 W,选项C错误;在交变电流变化的一个周期内,电阻产生的焦耳热是Q=I2RT=102100.02 J=20 J,选项D正确.答案:D8.(2013福建南安一中质检)如图所示,理想变压器原线圈输入电压u=Um sin t,副线圈电路中R0为定值电阻,R是滑动变阻器; V1和V2是理想电压表,示数分别是U1和U2,A1和A2是理

11、想电流表,示数分别是I1和I2.下列说法正确的是()A.I1和I2表示电流的瞬时值B.U1和U2表示电压的最大值C.滑片P向下滑动过程中,U2不变、I1变小D.滑片P向下滑动过程中,U2不变、I1变大解析:I1和I2表示电流的有效值,U1和U2表示电压的有效值,选项A、B错误;滑片P向下滑动过程中,U2不变,R变小,I2变大,I1变大,选项D正确,C错误.答案:D点评： 此题考查变压器的动态分析问题,解此类问题的关键是分清变量不变量,同时结合电路结构按稳恒电路动态分析的思路处理.9.(2013烟台期末)如图所示,一理想变压器原线圈的匝数n1=1 100匝,副线圈的匝数n2=220匝,交流电源的

12、电压u=220sin(100t) V,R为负载电阻,电压表、电流表均为理想电表,则下列说法中正确的是()A.交流电的频率为100 HzB.电压表的示数为44 VC.电流表A1的示数大于电流表A2的示数D.变压器的输入功率大于输出功率解析:由交流电源的电压u=220sin(100t) V,可得交流电的频率为50 Hz,选项A错误;变压器输入电压为220 V,由变压公式,变压器输出电压为44 V,电压表的示数为44 V,选项B正确;根据变压器电流关系,电流表A1的示数小于电流表A2的示数,选项C错误;根据理想变压器功率关系,变压器的输入功率等于输出功率,选项D错误.答案:B10.(2012唐山二模

13、)一个理想变压器的线圈绕向如图(甲)所示.右线圈输入电流i,it图像如图(乙)所示,第1 s内电流方向如图(甲)所示,则下列判断正确的是()A.通过灯泡的电流是恒定电流B.通过灯泡的电流方向交替变化,周期为4 sC.第1 s内变压器铁芯中磁通量的变化率时刻相同D.第2 s内灯泡中的电流方向从下到上解析:第1 s内,输入电流均匀增加,变压器铁芯中磁通量的变化率时刻相同,通过灯泡的电流即输出电流大小恒定,根据楞次定律,通过灯泡的电流方向是从下到上,同理分析,第2 s内,通过灯泡的电流大小恒定,但方向是从上到下,之后,电流的变化重复前面的变化,显然,通过灯泡的电流是交变电流,周期是2 s,选项A、B

14、、D错误,C正确.答案:C11.(2012北京黄冈六模)据泰国世界日报报道,由于受洪水影响,2011年10月27日至31日全国放“水灾特别假”.泰国政府在受灾区建起临时供电系统,它由发电机和副线圈匝数可调的变压器组成,如图所示,电动机内阻、输电线的电阻和变压器内阻均可忽略不计.滑动触头P置于图示位置时,用电设备恰好正常工作.下列说法中正确的是()A.当发电机输出的电压发生波动使V1示数小于正常值时,为保证用电设备正常工作,应使滑动触头P向下滑动B.当发电机、用电设备正常工作时,触头位置不变,如果突然增加用电设备,则A1的读数变大,A2的读数变大C.当用电设备增加时,为保证用电设备正常工作,滑动

15、触头P应向上滑动D.当发电机、用电设备正常工作时,触头位置不变,如果突然增加用电设备,V1、V2的读数都不变解析:当发电机输出的电压发生波动,使V1示数小于正常值时,为保证用电设备正常工作,由=知,应增加n2,选项A错误;当发电机、用电设备正常工作时,如果突然增加用电设备,由于用户的用电设备并联,总电阻减小,I2增大,由n1I1=n2I2知,I1增大,选项B正确;当用电设备增加时,不需提高副线圈两端的电压,故触头P不需滑动,选项C错误;由于不计电动机内阻、输电线的电阻和变压器内阻,当发电机、用电设备正常工作时,触头位置不变,增加负载对输出、输入电压均无影响,选项D正确.答案:BD12.(201

16、3四川自贡一诊)如图所示,M是一个小型理想变压器,原、副线圈匝数之比n1n2=101,接线柱a、b接一正弦交变电源,电压u=311sin 100t V.变压器右侧部分为一火警系统原理图,其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器(电阻随温度升高而减小),R1为一定值电阻.下列说法正确的是()A.当R2所在处出现火情时,电阻R1的功率变小B.当R2所在处出现火情时,电压表V2的示数变大C.当R2所在处出现火情时,电流表A的示数变小D.电压表V1示数为22 V解析:根据题意,输入电压的有效值U1=220 V,再根据变压比公式可知,副线圈的输出电压为U2=22 V,因为输入电压决定输出电压,所以当R2所

17、在处出现火情时,副线圈电压不变,仍是22 V,即电压表V1示数仍是22 V,选项D正确;当R2所在处出现火情时,R2随温度升高而减小,副线圈电路的总电阻减小,输出电流I2增大,电阻R1的功率P=R1变大,R2两端的电压U2=U1-I2R1变小,即电压表V2的示数变小,输入电流I1=I2=0.1I2变大,所以电流表A的示数变大,选项A、B、C错误.答案:D13.(2013徐州期末)如图(甲)所示,理想变压器原、副线圈的匝数之比n1n2=31,原线圈电路中接有一量程为3 A的理想交流电流表,副线圈两端接有理想交流电压表一只和可变电阻R以及若干“6 V、6 W”的相同灯泡.输入端交变电压u的图像如图

18、(乙)所示.(1)求图(甲)中电压表的读数;(2)要求灯泡均正常发光,求电路中最多允许接入的灯泡个数;(3)为满足第(2)问中要求,求可变电阻R应调到的电阻值.解析:(1)根据图像可得原线圈电压的最大值U1m=27 V,其有效值为U1=27 V,根据n1n2=U1U2,代入数据后可得U2=9 V.即电压表的读数为9 V.(2)设原线圈中通过的电流为I1,副线圈中通过的电流为I2,为使副线圈接入的灯泡最多,则I1取允许通过的最大电流的有效值为3 A.根据U1I1=U2I2,代入数据后可得I2=9 A,正常发光时每个灯泡中电流为I灯=1 A.所以允许接入的灯泡个数为n=9盏.(3)电阻两端电压为U

19、R=U2-U灯=3 V,电阻阻值为R= 0.33 .答案:(1)9 V(2)9盏(3)0.33 考点三 远距离输电问题14.(2013厦门期末)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,随着发电厂输出功率的增大,下列说法正确的有()A.升压变压器的输出电压增大B.降压变压器的输出电压增大C.输电线上损耗的功率增大D.输电线上损耗的功率占总功率的比例不变解析:发电厂输出功率增大,升压变压器的输出电压不变,由于输电线电流增大,输电线损失电压增大,降压变压器的输出电压减小,选项A、B错误,C正确;输电线上损耗的功率占总功率

20、的比例增大,选项D错误.答案:C15.(2012浙江五校联考)一台发电机输出的电功率为50 kW,输出电压为250 V,现用变压器升压后向远处输电,输电线的总电阻为8 ,若不考虑输电线路的感抗和容抗对输电的影响,则()A.输送电压越高,输电线上损失的功率越大B.若升压变压器的变压比为14,输电线上损失的功率为20 kWC.若升压变压器的变压比为18,输电线上损失的功率为10 kWD.若不用升压变压器,输电线上损失的功率将达到320 kW解析:根据P损=R线可知,输送功率一定时,输送电压越高,输电线上损失的功率越小,选项A错误;若升压变压器的变压比为14,输送电压升高为U2=1 000 V,输电

21、线上损失的功率为P损=R线=8 W=2104 W,选项B正确;若升压变压器的变压比为18,输送电压升高为U2=2 000 V,输电线上损失的功率为P损=R线=8 W=5103 W,选项C错误;若不用升压变压器,输电线上损失的功率也不可能超过输出功率,选项D错误.答案:B16.(2011淮南模拟)如图为远距离输电的示意图,若电厂输出电压u1=4 400sin 100t(V),电流I1=1 000 A,不计变压器损耗,则下列判断正确的是()A.U1=4 400 VB.I21 000 AC.I2U2=4.4106 WD.用户得到的交变电流频率为100 Hz解析:U1= V=2 200 V,故选项A错

22、误;远距离输电为高压输电,即U1U2,由理想变压器的输入功率等于输出功率知I1U1=I2U2可知I2I1=1 000 A,故选项B正确;I2U2=I1U13.11106 W,故选项C错误;变压器不改变交变电流的频率,所以用户得到的交变电流的频率即为电厂输出电压的频率f= Hz,故选项D错误.答案:B点评： 分析远距离输电的基本思路为:(1)先画出输电线路的简图,弄清电路结构.(2)以变压器铁芯为界将整个输电电路划分为几个独立回路,各回路分别运用欧姆定律分析回路中的电压、电流和功率问题.(3)明确各回路间各物理量之间的关系:电压关系:U副=U损+U用,U副为升压变压器副线圈电压,U损为输电线损失的电压,U用为降压变压器原线圈电压;输送电流(即输电线上的电流)I=,P出为输出功率;功率关系:P出=P损+P用,P损为输电线上损失的功率,P用为输送到降压变压器的功率.注意变压器不能改变交变电流的频率.8