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1、專(zhuān)題13 交變電流
1.(2020福建卷)如圖,理想變壓器原線圈輸入電壓u=,副線圈電路中為定值電阻,R是滑動(dòng)變阻器.和是理想交流電壓表,示數(shù)分別用和表示;和是理想交流電流表,示數(shù)分別用和表示.下列說(shuō)法正確的是
A.和表示電流的瞬間值
B.和表示電壓的最大值
C.滑片P向下滑動(dòng)過(guò)程中,不變、變大
D.滑片P向下滑動(dòng)過(guò)程中,變小、變小
答案:C
解析:交流電壓表和交流電流表測(cè)量的是有效值,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤.滑片P向下滑動(dòng)時(shí),接入電路中的電阻減小,副線圈負(fù)載電阻減小,因?yàn)樵?、副線圈的匝數(shù)比不變,所以U1、U2不變,因I2=U2/R+R0,所以I2變大;又U1I1=U2I2
2、,所以I1變大,故選項(xiàng)C正確.
2.(2020天津卷).通過(guò)一理想變壓器,經(jīng)同一線路輸送相同的電功率P,原線圈的電壓U保持不變,輸電線路的總電阻為R.當(dāng)副線圈與原線圈的匝數(shù)比為k時(shí),線路損耗的電功率為P1,若將副線圈與原線圈的匝數(shù)比提高到nk,線路損耗的電功率為P2,則P1和分別為( )
A. B. C. D.
答案D.
解析:根據(jù)理想變壓器的變壓比有 ,
線路的輸送功率不變有
根據(jù)焦耳定律有 ,
,.
3.(2020廣東卷).某小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)為e=50sin100πt(V),對(duì)此電動(dòng)勢(shì),下列表
3、述正確的有
A.最大值是V B.頻率是100Hz
C.有效值是V D.周期是0.02s
答案:CD
解析:最大值Em=50 V,有效值為 E=Em/=25V,頻率為50Hz,周期為T(mén)=1/f=0.02 s,所以CD正確.
4.(2020北京高考卷).一個(gè)小型電熱器若接在輸出電壓為10V的直流電源上,消耗電功率為P;若把它接在某個(gè)正弦交流電源上,其消耗的電功率為.如果電熱器電阻不變,則此交流電源輸出電壓的最大值為
A.5V B.5V
C.10V D.10V
答案:
4、C
解析:設(shè)該電熱器的電阻為R,題中正弦交流電源輸出電壓的有效值為U,則P/2=U2/R;加直流電時(shí),P=(10V)2/R;又由最大值Um=U,可解出Um=10 V.故選項(xiàng)C正確.
5.(2020山東卷).圖甲是某燃?xì)鉅t點(diǎn)火裝置的原理圖.轉(zhuǎn)換器將直流電壓轉(zhuǎn)換為圖乙所示的正弦交變電壓,并加在一理想變壓器的原線圈上,變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為、.為交流電壓表.當(dāng)變壓器副線圈電壓的瞬時(shí)值大于5000V時(shí),就會(huì)在鋼針和金屬板間引發(fā)電火花進(jìn)而點(diǎn)燃?xì)怏w.以下判斷正確的是
A.電壓表的示數(shù)等于5V
B.電壓表的示數(shù)等于
C.實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火的條件是
D.實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火的條件是
答案:BC
解析:電
5、壓表示數(shù)為電壓有效值,由圖乙可得U=Um/=5/V,選項(xiàng)A錯(cuò)誤、B正確;副線圈電壓峰值為5 000 V時(shí),n2/n1=Um2/Um1=1 000,由于引發(fā)電火花的條件是副線圈電壓峰值大于5 000 V,故n2/n1>1 000,選項(xiàng)C正確、D錯(cuò)誤.
6.(2020四川卷).如圖所示,在鐵芯P上繞著兩個(gè)線圈a和b,則
A.線圈a輸入正弦交變電流,線圈b可輸出恒定電流
B.線圈a輸入恒定電流,穿過(guò)線圈b的磁通量一定為零
C.線圈b輸出的交變電流不對(duì)線圈a的磁場(chǎng)造成影響
D.線圈a的磁場(chǎng)變化時(shí),線圈b中一定有電場(chǎng)
答案:D
解析:a、b線圈相當(dāng)于變壓器的原、副線圈
6、,根據(jù)電磁感應(yīng)定律可知,當(dāng)線圈a輸入正弦交變電流時(shí),線圈b將輸出正弦交變電流,故A選項(xiàng)錯(cuò)誤;當(dāng)線圈a輸入恒定電流,將產(chǎn)生不變的磁場(chǎng),則穿過(guò)線圈b的磁通量不為零,只是磁通量的變化為零,故B選項(xiàng)錯(cuò)誤;線圈b輸出的交變電流也要產(chǎn)生磁場(chǎng),對(duì)線圈a的磁場(chǎng)也會(huì)產(chǎn)生影響,故C選項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論可知,變化的磁場(chǎng)周?chē)鷮a(chǎn)生電場(chǎng),則線圈a中的磁場(chǎng)變化時(shí),線圈b中一定有電場(chǎng),故D選項(xiàng)正確.
7.(2020全國(guó)新課標(biāo)).自耦變壓器鐵芯上只繞有一個(gè)線圈,原、副線圈都只取該線圈的某部分,一升壓式自耦調(diào)壓變壓器的電路如圖所示,其副線圈匝數(shù)可調(diào).已知變壓器線圈總匝數(shù)為1900匝;原線圈為1100匝,接在有效值
7、為220V的交流電源上.當(dāng)變壓器輸出電壓調(diào)至最大時(shí),負(fù)載R上的功率為2.0kW.設(shè)此時(shí)原線圈中電流有效值為I1,負(fù)載兩端電壓的有效值為U2,且變壓器是理想的,則U2和I1分別約為
A.380V和5.3A
B.380V和9.1A
C.240V和5.3A
D.240V和9.1A
答案:B
解析:先判斷出原副線圈的匝數(shù),由式得.負(fù)載R上的功率就是變壓器的輸出功率,因?yàn)槭抢硐胱儔浩?,故輸入功率等于輸出功率,從而求?
8. (2020江蘇卷).某同學(xué)設(shè)計(jì)的家庭電路保護(hù)裝置如圖所示,鐵芯左側(cè)線圈L1由火線和零線并行繞成,當(dāng)右側(cè)線圈L2中產(chǎn)生電流時(shí),電流經(jīng)放大器放大后,使電磁鐵吸起鐵質(zhì)開(kāi)
8、關(guān)K,從而切斷家庭電路,僅考慮L1在鐵芯中產(chǎn)生的磁場(chǎng),下列說(shuō)法正確的有
A.家庭電路正常工作時(shí),L2中磁通量為零
B.家庭電路中使用的電器增多時(shí),L2中的磁通量不變
C.家庭電路發(fā)生短路時(shí),開(kāi)關(guān)K將被電磁鐵吸起
D.地面上的人接觸火線發(fā)生觸電時(shí),開(kāi)關(guān)K將被電磁鐵吸起.
答案:ABD
解析:因原線圈是雙線繞法,所以家庭電路正常工作時(shí)、磁通量為0,A、B正確;家庭電路短路時(shí),、磁通量仍為0,C錯(cuò)誤;地面上的人接觸火線發(fā)生觸電時(shí),兩根電線電流不等且變化,開(kāi)關(guān)K被磁鐵吸起,D正確.
9.(2020重慶卷).如題圖所示,理想變壓器的原線圈接入(V)的交變電壓,副線圈通過(guò)電阻
9、r=6Ω導(dǎo)線對(duì)“220V/880W”電器RL
供電,該電器正常工作.由此可知
A. 原、副線圈的匝數(shù)比為50 : 1
B. 交變電壓的頻率為100HZ
C. 副線圈中電流的有效值為4A
D. 變壓器的輸入功率為880W
答案:C
解析:根據(jù)接入電壓,輸入電壓有效值為11 000V,要使“220 V/880 W”的電器正常工作,則通過(guò)用電器的電流為,副線圈輸出電壓為,原副線圈匝數(shù)比等于輸入電壓與輸出電壓之比,為2 750∶61,A錯(cuò)誤,C正確;交流電的頻率,B錯(cuò)誤;變壓器的輸出功率P出=PRL+Pr=880 W+42×6 W=976 W, D錯(cuò)誤.
10.(2020海南卷)
10、.如圖:理想變壓器原線圈與10V的交流電源相連,副線圈并聯(lián)兩個(gè)小燈泡a和b,小燈泡a的額定功率為0.3w,正常發(fā)光時(shí)電阻為30可,已知兩燈泡均正常發(fā)光,流過(guò)原線圈的電流為0.09A,可計(jì)算出原、副線圈的匝數(shù)比為_(kāi)____,10:3流過(guò)燈泡b的電流為_(kāi)__0.2A,
解析:副線圈電壓 ,
由能量守恒得: 代人數(shù)據(jù)得:
11.(2020安徽卷).
圖2
ωt
B
⊙⊙
⊙⊙
a
d
No
S
a
R
b
c
d
e
f
O
圖1
圖3
ωt
B
⊙⊙
a
d
ωt
⊙⊙
⊙⊙
中性面
中性面
圖1是交流發(fā)電機(jī)模型
11、示意圖.在磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,有一矩形線圖可繞線圈平面內(nèi)垂直于磁感線的軸轉(zhuǎn)動(dòng),由線圈引起的導(dǎo)線和分別與兩個(gè)跟線圈一起繞轉(zhuǎn)動(dòng)的金屬圈環(huán)相連接,金屬圈環(huán)又分別與兩個(gè)固定的電刷保持滑動(dòng)接觸,這樣矩形線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)中就可以保持和外電話電阻形成閉合電路.圖2是線圈的住視圖,導(dǎo)線和分別用它們的橫截面來(lái)表示.已知長(zhǎng)度為, 長(zhǎng)度為,線圈以恒定角速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng).(只考慮單匝線圈)
(1)線圈平面處于中性面位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),試推導(dǎo)t時(shí)刻整個(gè)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 的表達(dá)式;
(2)線圈平面處于與中性面成夾角位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),如圖3所示,試寫(xiě)出t時(shí)刻整個(gè)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式;
(3)若線圈電阻為r,求線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱.(其它電阻均不計(jì))
答案:(1)
(2)
(3)
解析:(1)從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí),經(jīng)過(guò)時(shí)間t,線圈平面轉(zhuǎn)過(guò)的角度,ab邊和cd邊的速度,則兩邊分別產(chǎn)生大小為的電動(dòng)勢(shì).且兩邊電動(dòng)勢(shì)串聯(lián),故線圈中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)
(2)若線圈從與中性面夾角位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),其初相為,其表達(dá)式為:
(3)由閉合電路歐姆定律得回路中電流有效值為
由焦耳定律得