1、高考资源网（ ） ，您身边的高考专家欢迎广大教师踊跃来稿，稿酬丰厚。 第 15周 交变电流（测试时间：45 分钟，总分：70 分）班级：_ 姓名：_ 座号：_ 得分：_一、选择题（每小题 2分，共 24分，共 12小题，第 18小题为单选题，第 912小题为多选题，选对一个 1分，选错一个扣 2分，最低得分 0分）1 （2018湖南省怀化市中小学课程改革教育质量监测试卷）在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示。产生的感应电动势如图乙所示，则A线框产生的交变电动势有效值为 31VB线框产生的交变电动势频率为 0HzC 时线框平面与中性面重合0.1stD 时线框的磁通
2、量变化率为零5【答案】C2一个匝数为 100匝，电阻为 0.5 的闭合线圈处于某一磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，从某时刻起穿过线圈的磁通量按图示规律变化。则线圈中产生交变电流的有效值为高考资源网（ ） ，您身边的高考专家欢迎广大教师踊跃来稿，稿酬丰厚。 A5 B 26AC6 A D5 A【答案】B3（2018四川省成都市）如图，匀强磁场中，一单匝矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，线框中产生的交变电动势瞬时值随时间变化的规律为 e=20 sinl00 t V。下列说法正确的是2A该线框转动的频率是 100 HzB该线框产生的交变电动势最大值是 20 VC t=0.005 s时刻，线框平
3、面与中性面重合D t=0.05 s时刻，穿过线圈的磁通量变化率为 0【答案】D【解析】该线框转动的频率是 ，选项 A错误；该线框产生的交变电动势最大15Hz2f值是 20 V，选项 B错误； t=0.005 s时刻，线框转过的角度为 l000.005= ，此时平面与中性2 2面垂直，选项 C错误； t=0.05 s时刻，电动势的瞬时值为 0，此时穿过线圈的磁通量变化率为 0，选项D正确。4图示电路中，变压器为理想变压器， a、 b接在电压有效值不变的交流电源两端， R0为定值电阻， R为滑动变阻器。现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一个位置，观察到电流表 A1的示数增大了 0.2 A，电流表
4、A2的示数增大了 0.8 A。则下列说法正确的是 A电压表 V1示数增大高考资源网（ ） ，您身边的高考专家欢迎广大教师踊跃来稿，稿酬丰厚。 B电压表 V2、V 3示数均增大C该变压器起升压作用D变阻器滑片是沿 的方向滑动的cd【答案】D5（2018四川省成都市第七中学）如图所示，接在家庭电路上的理想降压变压器给灯泡 L供电，若将原、副线圈增加相同匝数，其他条件不变，则A灯泡变亮B灯泡变暗C原、副线圈两端电压的比值不变D通过原、副线圈电流的比值不变【答案】A【解析】因为是降压变压器，所以有 ，若原、副线圈增加相同匝数，则 ，根据电压12n1122n与匝数成正比 ，可得 ，小灯泡 L两端电压增大
5、，故通过小灯泡 L的电流变大，灯泡12U2U变亮，原、副线圈两端电压的比值变小，通过原、副线圈电流的比值与匝数成反比，故通过原、副线圈电流的比值变大，故 BCD错误，A 正确。6如图甲所示电路，理想变压器原线圈输入电压如图乙所示，副线圈电路中 R0为定值电阻， R是滑动变阻器， C为耐压值为 22 V的电容器，所有电表均为理想电表。下列说法正确的是高考资源网（ ） ，您身边的高考专家欢迎广大教师踊跃来稿，稿酬丰厚。 A副线圈两端电压的变化频率为 0.5 HzB电流表的示数表示的是电流的瞬时值C为保证电容器 C不被击穿，原、副线圈匝数比应小于 10:1D滑片 P向下移时，电流表 A1和 A2示数
6、均增大【答案】D7（2018福建省南平市）如图所示的远距离输电电路，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，升压变压器原、副线圈的电压、电流和功率分别为 、 、 、 、 、 ，降压变压器原、副线圈1U21I21P2的电压、电流和功率分别为 、 、 、 、 、 ，输电线上的总电阻为 ，下列说法中正确的3U43I43P4R是A 1234UB IIC 1234PD输电线上损耗的功率为2UR【答案】C高考资源网（ ） ，您身边的高考专家欢迎广大教师踊跃来稿，稿酬丰厚。 8某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机通过升压变压器 和降压变压器 向用户供电。已1T2T知输电线的总电阻为 ，降压变压器 的原
7、、副线圈匝数之比为 ，降压变压器副线圈两端4R2T4:交变电压 ，降压变压器的副线圈与阻值 的电阻组成闭合电路。若将20sin1Vut 0R变压器视为理想变压器，电流表和电压表均为理想电表，则以下说法正确的是A电压表 的示数为V60B电流表 的示数为 2AC输电线上损失的功率为 1WD发电机的输出功率为 40【答案】C【解析】因降压变压器副线圈两端交变电压为 ，则副线圈电压有效值 。20sin1Vut20V由 知流过电阻 的电流 ，因变压器工作原理知变压器原/副线圈两端电压、UIR00=A1UIR电流分别与匝数的关系为： 和 。由此知降压变压器原线圈两端电压 ，有12n21I U，故 ；降压变
8、压器原线圈中流过的电流 ，有 ，故 。214nU80V I214n5AI则电压表 示数 ，故 A选项错误；由选项 A分析知电流表 的示数90VRUI即流过 的电流大小，故 ，故 B选项错误；输电线上损失的功率0RA2高考资源网（ ） ，您身边的高考专家欢迎广大教师踊跃来稿，稿酬丰厚。 ，故 C选项正确；发电机的输出功率25410WRPI损，故 D选项错误。0221450I9（2018山西省孝义市）如图甲所示，单匝矩形线圈 在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，abcd产生正弦式交变电流，其电动势的变化规律如图线 所示，当调整线圈转速后，电动势的变化规律如图线 所示。以下关于这两个正弦式交变电流
9、的说法正确的是bA从图线可算出穿过线圈磁通量的最大值B线圈先后两次转速之比为 2:3C在图线 和 中， 时刻穿过线圈的磁通量均为零ab0tD图线 电动势的瞬时值表达式为 10sin/3Vet【答案】AD10阻值为 10 的电阻接到电压波形如图所示的交流电源上，以下说法正确的是A电压的有效值为 10 VB通过电阻的电流有效值为 A2高考资源网（ ） ，您身边的高考专家欢迎广大教师踊跃来稿，稿酬丰厚。 C电阻消耗电功率为 5 WD电阻每秒钟产生的热量为 10 J【答案】BC11（2018云南省景东一中）图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比 n1:n2=5:1，电阻 R=20 ，L 1、L 2为规格
10、相同的两只小灯泡，S 1为单刀双掷开关。原线圈接正弦交变电源，输入电压 u随时间 t的变化关系如图所示。现将 S1接 1、S 2闭合，此时 L2正常发光。下列说法正确的是A输入电压 u的表达式 u=20 sin(50 t)V2B只断开 S2后，L 1、L 2均正常发光C只断开 S2后，原线圈的输入功率减小D若 S1换接到 2后， R消耗的电功率为 0.8 W【答案】CD【解析】由乙图可知原线圈的输入电压的周期为 T=0.02 s，所以 ，可知其表达式为210T，故选项 A错误；由题意可知变压器原线圈的输入电压 ，由120sinVut VU可得副线圈的输出电压 ，将 S1接 1、S 2闭合，此时
11、 L2正常发光，所以小灯2U214VnU泡的额定电压为 4 V，只断开 S2时，两个小灯泡串联，所以不能正常发光，故选项 B错误；只断开 S2高考资源网（ ） ，您身边的高考专家欢迎广大教师踊跃来稿，稿酬丰厚。 时，副线圈电阻增大，其电流变小，由 可知原线圈电流减小，所以输入功率减小，故选项 C12In正确；若 S1换接到 2后，电阻 R的功率 ，故选项 D正确。240.8WRUP12在如图所示的远距离输电的电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，开关 S闭合后，下列说法正确的是A升压变压器的输出电压增大B降压变压器的输入电压减小C流过灯泡 L的电
12、流减小D发电厂的输出功率增大【答案】BCD二、填空题（共 2小题，共 8分）13（4 分）（2018北京市西城区）从发电站输出的功率为某一定值 P，输电线的总电阻为 R保持不变，分别用 110 V，和 11 kV 两种电压输电。忽略变压器损失的电能，则这两种情况下输电线上由电阻造成的电压损失之比为_，输电线上由电阻造成的功率损失之比为_。【答案】100:1 10 000:1【解析】根据电流 I=P/U，线路上损失的电压 U 线 =IR= ，110 V输电线电压损失 U 线 1=PR/U1，11 PRkV输电线电压损失 U 线 2=PR/U2，故 U 线 1:U 线 2=U2:U1=100:1；
13、输电线上的功率损失 P 线=I2R= ，110 V输电线的功率损失 P 线 1= ，11 kV输电线的功率损失 P 线 2= ，故 P 线 1:PR高考资源网（ ） ，您身边的高考专家欢迎广大教师踊跃来稿，稿酬丰厚。 线 2= =10 000:1。21:U14（4 分）如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为 n1:n2=4:1，原线圈回路中的电阻 A与原线圈回路中的负载电阻 B的阻值相等。 a、 b端加一定交变电压后，两电阻的电功率之比 PA:PB=_，两电阻两端电压之比 UA:UB=_。【答案】1:16 1:4三、计算题（共 3小题，共 38分）15（8 分）（2018山东省济宁市）如图所示
14、，电阻不计的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动。矩形线圈产生的交流电通过一理想变压器为标有“220 V，22 W”的灯泡和一电动机O供电，此时灯泡正常发光。已知矩形线圈的匝数 匝，面积 ，转速 ，20N20.5mS50r/sn内阻不计，磁场的磁感应强度 ，电动机的内阻为 ，电流表的示数为 0.1 A。求：2TB1（1）从图示位置开始计时，线圈产生的感应电动势的瞬时表达式；（2）电动机的输出功率。【答案】 （1） （2）20cos1Vet189.W【解析】 （1）线圈转动的角速度为 ， （1 分）0rad/sn高考资源网（ ） ，您身边的高考专家欢迎广大教师踊跃来稿，稿酬丰厚。 感应电
15、动势最大值为 ， （1 分）20VmENBS感应电动势的瞬时表达式为 （1 分）cos2cos0ett16（14 分）如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数 n1:n2=3:1，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、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的图象如图乙所示。（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）问要求，求可变电阻 R应调到的电阻值。【答案】（1） U2=9 V （2） n=9 （3） R= 1高考资源网（ ） ，您身边的高考专家欢迎广大教师踊
16、跃来稿，稿酬丰厚。 【解析】（1）根据图象可得原线圈电压的最大值 U1m=27 V，其有效值为（2 分）U1= =27 V，根据 代入数据可得 U2=9 V，即为电压表读数。（2 分）m212Un（3）电阻两端电压为 UR=U2U3=3 V（2 分）电阻阻值为 R= = 。（2 分）I117（16 分）（2018北京市清华大学附属中学）如图所示匝数 n=60的线圈绕在变压器的闭合铁芯上，通过 A、 B两端在线圈内通有随时间变化的电流。有两个互相连接的金属环，细环的电阻是粗环的 3倍，将细环套在铁芯的另一端。已知某一时刻细环和粗环的连接处 CD间的电压 U=0.2 V，并知道粗环的电阻 R=1.
17、0 ，求：（1）此时刻线圈 AB的感应电动势。 （ CD间距很小；可认为磁感线都集中在铁芯内）（2）变压器的线圈是由金属线绕制成的，若在短时间内吸热过多来不及散热就会损坏。现对粗细均匀的电阻线通以直流电的情况进行讨论：设通电产生的焦耳热与电阻线升高的温度之间满足如下关系： ，其中 c表示物体的比热， m为物体的质量， 表示升高的温度， k为大QkcmTT于 1的常数。请你选择一些物理量，通过论述和计算证明“为避免升温过快，若电流越大，电阻线应该越粗” 。 （说明自己所设物理量的含义）高考资源网（ ） ，您身边的高考专家欢迎广大教师踊跃来稿，稿酬丰厚。 （3）下面请根据以下微观模型来研究焦耳热，
18、设有一段横截面积为 S，长为 l的直导线，单位体积内自由电子数为 n，每个电子电量为 e，质量为 m。在导线两端加电压 U时，电子定向运动，在运动过程中与金属离子碰撞，将动能全部传递给离子，就这样将由电场得到的能量变为相撞时产生的内能。 “金属经典电子论”认为，电子定向运动是一段一段加速运动的接替，各段加速都是从定向速度为零开始。根据统计理论知，若平均一个电子从某一次碰撞后到下一次碰撞前经过的时间为 t，一秒钟内一个电子经历的平均碰撞次数为 ，请利用以上叙述中出现的各量表示2t这段导体发热的功率 P。【答案】 （1）48 V （2）当电流越大时，若想让单位时间内升高的温度少一些，则要求电阻线的
19、横截面积大一些 （3）2nSteUml（2）设有一小段长为 的电阻线，其横截面积为 S，电阻率为 ，密度为 ，通过它的电流为 ，因 I为通电产生焦耳热使这段电阻线经过时间 温度升高 ，电流流过电阻线产生的焦耳热 ，tT2QRt其中 （1 分）lRS此热量的一部分被电阻线吸收，温度升高，此过程满足： ，其中 （1 分）2IRtkcmTlS联立得： （1 分）2TItkcS由于 k、 c、 、 都是常数，所以 与 成正比（1 分）Tt2IS表示单位时间内升高的温度； 与 成正比表明：（1 分）Ttt2I当电流越大时，若想让单位时间内升高的温度少一些，则要求电阻线的横截面积大一些。高考资源网（ ） ，您身边的高考专家欢迎广大教师踊跃来稿，稿酬丰厚。 （3）导线两端电压为 U，所以导线中的电场强度 （1 分）UEl导线中的一个电子在电场力 的作用下，经过时间 t获得的定向运动速率为（1 分）Fe，由电能转化为的动能为 （1 分）eEvattml 2ketmvl已知平均一秒钟内一个电子经历的碰撞次数为 （1 分）2t高考资源网（ ） ，您身边的高考专家欢迎广大教师踊跃来稿，稿酬丰厚。 高考资源网（ ） ，您身边的高考专家欢迎广大教师踊跃来稿，稿酬丰厚。
