1、1提升训练 16 交变电流综合问题1.(2018 年 3 月东阳中学高三期初)如图甲所示,某个小型交流发电机的“转子”部分由单匝导线框组成,导线框所处的磁场看做匀强磁场,磁感应强度大小为 B=2.828 T,导线框面积为 S=0.04 m2,其电阻忽略不计,线框绕固定转轴以角速度 = 314 rad/s 匀速转动。若将其接入图乙所示的理想变压器原线圈输入端,所有电表均为理想电表,原、副线圈匝数之比 n1n 2=4 1,灯泡 L1和 L2电阻均为 12.56 不变,以下说法正确的是( )A.该交流电的频率为 50 HzB.电压表 V2的示数为 3.14 VC.开关 S 断开,此时小灯泡 L1的电
2、功率为 3.14 WD.开关 S 闭合,电流表 A1的示数变小2.(2018 年 4 月学军中学冲刺)如图所示,有一矩形线圈的面积为 S,匝数为 N,电阻不计,绕 OO轴在水平方向的磁感应强度为 B 的匀强磁场中以角速度 做匀速转动,从图示位置开始计时。矩形线圈通过滑环接一理想变压器,滑动触头 P 上下移动时可改变输出电压,副线圈接有可调电阻 R,下列判断正确的是( )A.矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为 e=NBS cos tB.矩形线圈从图示位置经过 时间时,通过电流表的电荷量为 02C.当 P 不动、 R 增大时,电压表读数也增大D.当 P 向上移动、 R 不变时,电流表读数增大
3、3.(2016 浙江绍兴模拟)如图所示,为一理想变压器,S 为单刀双掷开关, P 为滑动变阻器的滑片, U1为加在原线圈两端的电压, I1为原线圈中的电流,则( )2A.保持 U1及 P 的位置不变,S 由 a 合到 b 时, I1将增大B.保持 U1及 P 的位置不变,S 由 b 合到 a 时, R 消耗的功率减小C.保持 U1不变,S 合在 a 处,使 P 上滑, I1将增大D.保持 P 的位置不变,S 合在 a 处,若 U1增大, I1将增大4.某电池充电器的工作原理可以简化为理想变压器,如果正常工作时输入电压为 220 V,输出电压为4.2 V,输出电流为 0.65 A,则( )A.原
4、线圈输入电流约为 0.20 AB.原线圈输入电流约为 0.01 AC.原、副线圈的匝数比约为 521D.原、副线圈的匝数比约为 1525.500 千伏超高压输电是我国目前正在实施的一项重大工程。若输送功率为 3 200 万千瓦,原来采用 200 千伏输电,由于输电线有电阻而损失的电功率为 P,则采用 500 千伏超高压输电后,在输电线上损失的电功率为(设输电线的电阻未变)( )A.0.4P B.0.16P C.2.5P D.6.25P6.(2017 浙江杭州七县区质量检测)理想变压器原线圈与正弦交流电源连接,输入电压 u 随时间 t 变化的规律如图所示,原、副线圈匝数比 n1n 2=100 1
5、,副线圈只接入一个 R=10 的电阻, 则( )A.与电阻 R 并联的电压表示数为 3.11 VB.流过电阻 R 的电流最大值为 0.311 AC.变压器的输入功率为 0.484 WD.电阻 R 上交流电压的频率为 50 Hz7.如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为 1 10,接线柱 a、 b 接在电压为 u=10 sin100 t 2V 的正弦交流电源上, R1为定值电阻,其阻值为 100 , R2为用半导体材料制成的热敏电阻(阻值随温度升高而减小)。下列说法正确的是( )A.t= s 时, a、 b 间电压的瞬时值为 5 V1600 2B.t= s 时,电压表的读数为 50 V1600
6、 2C.在 1 分钟内电阻 R1上产生的热量为 6 000 JD.当 R2的温度升高时,电压表示数变大,电流表示数变大8.如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为 5 1,V、 R 和 L 分别是电压表、定值电阻和电感线圈,D 1、D 2均为灯泡。已知原线圈两端电压 u 按图乙所示正弦规律变化,下列说法正确的是( )3A.电压表示数为 62.2 VB.电压 u 的瞬时值表达式为 u=311sin100 t VC.仅增大电压 u 的频率,电压表示数增大D.仅增大电压 u 的频率,D 1亮度不变,D 2变暗9.(2016 浙江学军中学期末)在匀强磁场中,一矩形金属线圈绕与磁感线垂直的转轴匀速转动
7、,如图甲所示,产生的交流电动势的图象如图乙所示,则( )A.t=0.005 s 时线圈平面与磁场方向平行B.t=0.010 s 时线圈的磁通量变化率最大C.线圈产生的交流电动势频率为 50 HzD.线圈产生的交流电动势有效值为 311 V10.(2016 浙江嘉兴一中期末)用电高峰期,电灯往往会变暗,其原理可简化为如下物理问题。如图所示,理想变压器副线圈上,通过输电线连接两只相同的灯泡 L1和 L2,输电线的等效电阻为 R,原线圈输入有效值恒定的交流电压,当开关 S 闭合时,以下说法正确的是( )A.原线圈中的电流减小B.R 两端的电压增大C.原线圈输入功率不变D.副线圈输出的电压不变11.如
8、图所示,理想变压器原、副线圈上接有四个完全相同的灯泡,若四个灯泡恰好都能正常发光,则下列说法正确的是( )A.U1U 2=3 4B.U1U 2=4 3C.若将 L1短路,则副线圈的三个灯泡仍能正常发光D.若将 L2短路,则副线圈的两个灯泡两端的电压变为额定电压的 倍4312.小型手摇发电机线圈共 N 匝,每匝可简化为矩形线圈 abcd,磁极间的磁场视为匀强磁场,方向垂直于线圈中心轴 OO,线圈绕 OO匀速转动,如图所示。每匝矩形线圈 ab 边和 cd 边产生的感应电动势的最大值都为 e0,不计线圈电阻,则发电机输出电压( )4A.峰值是 e0 B.峰值是 2e0C.有效值是 Ne0 D.有效值
9、是 Ne022 213.图甲所示的变压器原、副线圈匝数比为 3 1,图乙是该变压器 cd 输入端交流电压 u 的图象,L1、L 2、L 3、L 4为四只规格均为“9 V 6 W”的相同灯泡,各电表均为理想交流电表,以下说法不正确的是( )A.ab 输入端电压的瞬时值表达式为 Uab=27 sin 100 t(V)2B.电流表的示数为 2 A,且四只灯泡均能正常发光C.流过灯 L2的电流每秒方向改变 50 次D.ab 输入端输入功率 Pab=18 W14.下图是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。变压器的输入电压是市区电网的电压,负载变化时输入电压不会有大的波动,可以认为电压表 V1示数不变。
10、输出电压通过输电线输送给用户,两条输电线的总电阻用 R0表示,变阻器 R 表示用户用电器的总电阻。如果变压器上的能量损失忽略不计,当用户的用电器增加时,图中各表示数的变化情况是( )A.电流表 A1示数变大 B.电流表 A2示数变小C.电压表 V2示数变大 D.电压表 V3示数变小15.如图所示,电阻为 r 的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以角速度 匀速转动。 t=0 时刻线圈平面与磁场垂直,各电表均为理想交流电表,则( )A.t=0 时刻线圈中的感应电动势为零B.1 s 内电路中的电流方向改变 次C.滑片 P 向下滑动时,电压表的读数不变D.滑片 P 向下滑动时,电流表的读数不变5提升
11、训练 16 交变电流综合问题1.AC 解析 因为 = =2 f,得交变电流的频率为 f= =50 Hz,故 A 正确;2 2=3142线圈产生的感应电动势的最大值 Em=BS= 2.8280.04314 V=35.5 V,原线圈输入电压的有效值 U1= V=21.5 V,根据电压与匝数成正比,得副线圈两端的电压 U2= U1= 25.1 2=35.52 14 14V=6.28 V,即电压表 V2的示数是 6.28 V,故 B 错误;开关 S 断开,小灯泡 L1的电功率 PL1= =3.14 W,故 C 正确;221开关 S 闭合,负线圈的电阻减小,输出功率增大,输入功率增大,根据 P=U1I1
12、知,电流表 A1的示数变大,故 D 错误。2.AD3.ABD 解析 S 由 a 合到 b 时, n1减小,由 ,可知 U2增大, P2= 随之增大,而 P1=P2,又12=12 22P1=I1U1,从而 I1增大,A 正确;S 由 b 合到 a 时,与上述情况相反, P2将减小,B 正确; P 上滑时, R 增大,P2= 减小,又 P1=P2,P1=I1U1,从而 I1减小,C 错误; U1增大,由 可知, U2增大, I2= 随之增大,22 12=12 2由 可知 I1也增大,D 正确。12=214.BC 解析 根据输入功率等于输出功率,有 U1I1=U2I2,得 I1= I2= 0.65
13、A0.01A,故 A21 4.2220错误,B 正确; ,即原、副线圈的匝数比约为 52 1,故 C 正确,D 错误。12=12=2204.25215.B 解析 根据 P 损 = r 可知,当输电电压由 200 kV 升高到 500 kV 时,其线路损耗由 P 减小送 22到 0.16P,选项 B 正确。6.BCD 解析 原、副线圈匝数比 n1n 2=100 1,电压表显示有效值 2.2 V,故 A 错;流过电阻 R的电流最大值为 0.311 A,故 B 对;变压器的输入功率为 W=0.484 W,故 C 对;变压器频率不变,2.2210电阻 R 上交流电压的频率为 50 Hz,故 D 对。7
14、.AC 解析 由 u=10 sin100 t V,当 t= s 时, a、 b 两点间电压的瞬时值为 5 V,A 正确;21600 2U1= =10 V, 根据 得 U2=100 V,电压表的读数应为有效值 100 V,B 错误;在 1 分钟内电阻 R12 12=12上产生的热量 Q= t=6 000 J,C 正确;当 R2的温度升高时, R2的阻值减小,电压表示数不变,副线圈221中的电流增大,故原线圈中的电流增大,电流表示数变大,D 错误。8.BD 解析 根据题图乙可知,原线圈电压的最大值为 311 V,则有效值 U1= V220 V,根据3112理想变压器电压与匝数成正比得 ,解得 U2
15、=44 V,所以电压表示数为 44 V,故 A 错误;根据12=12=51题图乙可知,原线圈电压的最大值为 311 V,= =100 rad/s,则电压 u 的瞬时值表达式为26u=311sin100 t V,故 B 正确;原线圈电压不变,线圈匝数不变,仅增大电压 u 的频率,电压表示数不变,则 D1亮度不变,电感线圈通低频阻高频,频率越大,阻碍作用越大,所以 D2变暗,故 C 错误,D 正确。9.AC10.BD 解析 由于原线圈的电压及匝数比不变,故副线圈输出电压不变,选项 D 正确。开关 S闭合,用户端阻值变小,用户端干路电流增大,则原线圈中电流变大,原线圈输入功率变大,选项A、C 均错误
16、。用户端干路电流增大,则输电线 R 上电压损失变大,选项 B 正确。11.BD 解析 设灯泡的额定电压为 U,额定电流为 I,则副线圈电压为 3U,电流为 I,原线圈的灯泡正常发光,电流也为 I,所以原、副线圈的匝数比为 1 1,原线圈两端电压为 3U,所以 U1U 2=4 3,选项 A 错误,选项 B 正确;若将 L1短路,则原线圈的电压增大,则副线圈两端电压也增大,三个灯泡不能正常发光,选项 C 错误;若将 L2短路,设副线圈的电流为 I,原线圈的电流也为 I,因此2IR+IR=U1=4U,则 IR= U,即副线圈的每个灯泡两端的电压变为额定电压的 ,选项 D 正确。43 4312.D 解
17、析 因每匝矩形线圈 ab 边和 cd 边产生的电动势的最大值都是 e0,每匝中 ab 和 cd 串联,故每匝线圈产生的电动势的最大值为 2e0。 N 匝线圈串联,整个线圈中感应电动势的最大值为2Ne0,因线圈中产生的是正弦式交变电流,则发电机输出电压的有效值 E= Ne0,故选项 D 正确。213.ACD 解析 变压器副线圈两端的电压 U2=9 V,副线圈中的三只灯泡均正常发光,副线圈中的电流 I2=3 =2 A,原线圈中的电流为 I1, ,解得 I1= A,灯 L4正常发光,电压为 9 V,ab 输入 12=21 23端电压的瞬时值表达式为 Uab=36 sin 100 t(V),A 错误,
18、B 正确;交变电流的频率为 50 Hz,所以流2过每只灯泡的电流每秒方向改变 100 次,C 错误; ab 输入端输入功率 P=UabI1=36 W=24 W,D 错误。2314.AD 解析 由于变压器的输入功率和输出功率相等,副线圈的电阻减小了,输出功率变大了,所以原线圈的输入功率也要变大,因为输入电压不变,所以输入电流要变大,所以电流表 A1的示数变大,A 正确;当用电器增加时,相当于 R 的值减小,副线圈的总电阻减小,所以电流要变大,即电流表A2的示数变大,B 错误;理想变压器的输出电压是由输入电压和匝数比决定的,由于输入电压和匝数比不变,所以副线圈的输出电压不变,所以电压表 V2的示数不变,C 错误;由于副线圈的电流变大,电阻 R0两端的电压变大,又因为电压表 V2的示数不变,所以电压表 V3的示数变小,D 正确。15.AB 解析 由题可知图示位置, t=0,线圈的感应电动势为零,A 正确;由 T= ,得 f= ,故 1 2 2s 内电路中电流方向改变的次数为 2f= ,B 正确;由电压表的示数 U= R= 可知,滑片 P 向 +1+下滑动,电阻 R 增大,电压表示数 U 增大,而电流表示数 I= 变小,C、D 均错误。+
