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考点 11 交流电 1.(2021·安徽阜阳市·高三期末)在图甲电路中,理想变压器原、副线圈的匝数之比为 2:1,电压表为理 想电表,定值电阻 R1=0.8Ω、R2=2Ω、R3=3Ω,变压器原线圈两端 a、b 接正弦交流电源后,通过 R2 的电流 i2 随时间 t 的变化规律如图乙。下列说法正确的是( ) A.通过电阻 R1 的电流方向每秒钟改变 50 次 B.变压器的输入电流为 2.5A C.电压表的示数为 6V D.变压器的输入功率为 25W 【答案】B 【详解】 A.电流的频率 1 Hz 50Hz0.02f   故电流方向每秒钟改变 100 次,选项 A 错误; B.通过 2R 的电流 2 3 2 A 3A 2 I   R2 两端的电压 2 2 2 6VU I R  通过 3R 的电流 2 3 3 2AUI R   通过副线圈的电流 2 3 5AI I I   故通过原线圈的电流 0 2.5A2 II   选项 B 正确; C.电压表的示数 2 1 10VU U IR   选项 C 错误; D.变压器的输入功率 1 2 50WP P UI   选项 D 错误; 故选 B。 2.(2021·湖北荆州市·高三月考)如图所示的电路中,变压器为可调理想自耦式变压器,R1 为定值电阻, R2 为滑动变阻器,在 M、N 两端输入恒定的正弦交流电,则下列判断正确的是( ) A.仅将滑片 P1 向上移,电压表示数变大 B.仅将滑片 P1 向上移,电流表示数变大 C.仅将滑片 P2 向上移,电压表示数变大 D.仅将滑片 P2 向上移,电流表示数变大 【答案】C 【详解】 A.仅将滑片 P1 向上移,原线圈匝数增大,根据变压比 1 2 1 2 U U n n  ,= 可知,U2 减小,根据分压原理可知,电压表的示数变小,A 错误; B.副线圈电阻变大,根据 2 2UP R  可知电路消耗的功率减小,原线圈输入功率变小,电流表的示数变小,B 错误; CD.仅将滑片 P2 向上移,R2 接入电路的电阻变大,因此副线圈中的电流减小,R1 两端的电压变小,电 压表的示数变大,根据变流比,电流表的示数变小,C 正确,D 错误。 故选 C。 3.(2021·江苏盐城市·高三一模)如图所示,街头变压器通过降压给用户供电的示意图。变压器输入电压 是市电网的电压,负载变化时几乎不变。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。假设变压器上的能量损失可以忽略。当变阻器 R 滑动片 P 向下移动时,下列说法正确的是( ) A.电阻 R0 上的电流减小 B.电阻 R0 两端电压不变 C.变压器输入的电流增大 D.变压器输出的电压增大 【答案】C 【详解】 设原线圈的各参数为 1 1 1U I n, , ,副线圈的各参数为 2 2 2U I n, , , D.根据理想变压器的原理 1 1 2 2 U n U n  可知 2U 不变,即变压器输出的电压不变,故 D 错误; A.当变阻器 R 滑动片 P 向下移动时,接入电路的电阻减小,因为 2U 不变,所以 2I 增大,即电阻 R0 上 的电流增大,故 A 错误; B.根据 R0 两端的电压为 0 2 0U I R 因为 2I 增大,所以 0U 增大,即电阻 R0 两端电压增大,故 B 错误; C.根据理想变压器的原理 1 2 2 1 I n I n  因为 2I 增大,所以 1I 增大,即变压器输入的电流增大,故 C 正确。 故选 C。 4.(2021·山西朔州市·高三期末)一含有理想变压器的电路如图甲所示,图中理想变压器原、副线圈匝数 之比为 2:1,电阻 R1 和 R2 的阻值分别为 3Ω和 10Ω,电流表、电压表都是理想交流电表,a、b 输入端 输入的电流如图乙所示,下 列说法正确的是( ) A.0.03 s 时,通过电阻 R1 的电流为 0 A B.电流表的示数为 6 A C.电压表的示数为 6 V D.0~0.04s 内,电阻 R1 产生的焦耳热为 0.48 J 【答案】A 【详解】 A.由图可知,在 0.03s 的前后,原线圈中的电流不变化,则副线圈中没有感应电流,所以通过电阻 R1 的瞬时电流为 0,故 A 正确; B.设电流表的示数为 I1,则有   2 22 1 2 22 22 T TI RT R R         = 求得 I1= 6 2 A 故 B 错误; C.原线圈中电流只有交流部分电流才能输出到副线圈中,故副线圈中电流交流部分的电流最大值为 2 2 A;设副线圈交流电的有效值为 I2,则 2 2 2 2 2 22 TI RT R       = 求得 I2= 2 A 因此电压表的示数为 2 2 2V10U I R  故 C 错误; D.在 0~0.04s 内,电阻 R1 产生的焦耳热为  22 2 1 2 3 0.04J 0.24JQ I R t     故 D 错误。 故选 A。 5.(2021·广东惠州市·高三月考)如图甲所示的电路中,S 为单刀双掷开关,电表为理想电表,Rt 为热敏电 阻(阻值随温度的升高而减小),理想变压器原线圈接如图乙所示的正弦交流电,则( ) A.变压器原线圈中交流电压 u 的表达式 110 2 sin50 (V)u t B.开关 S 接在 a 端,Rt 温度升高时,变压器的输入功率变小 C.开关 S 接在 a 端,Rt 温度升高时,电压表和电流表的示数均变大 D.开关 S 由 a 切换到 b,Rt 消耗的功率变小 【答案】D 【详解】 A.由图乙可知,变压器原线圈中交流电压 u 的表达式 110 2 sin100 (V)u t A 错误; BC.开关 S 接在 a 端,Rt 温度升高时,电路的电阻减小,而根据 1 1 2 2 n U n U  可知电压表的示数不变,根据欧姆定律,电流表的示数变大,回路消耗的功率增大,变压器输入的功率 变大,BC 错误; D.开关 S 由 a 切换到 b,副线圈接入电路的匝数减少,根据 1 1 2 2 n U n U  加在 Rt 两端电压降低,Rt 消耗的功率变小,D 正确。 故选 D。 6.(2021·广东汕头市·高三一模)如图为日常生活中常见的电子打火灶点火装置原理图。将 1.5 V 直流电压 通过转换器转换为正弦交变电压 6sin100 (V)u t ,再将其加在匝数比 2 1: 2000:1n n  的理想变压器 的原线圈上,副线圈两端就可获得高压引发电火花点燃燃气。下列说法正确的是( ) A.原线圈两端所接交流电压表的读数为 6 V B.放电针之间电压最高可达 12000 V C.放电针之间交流电压频率 100 Hz D.放电针每隔 0.02 s 点火一次 【答案】B 【详解】 A.正弦交流电有效值和最大值之间的关系为 max 2 uu  电压表显示的是有效值,所以原线圈两端所接交流电压表的读数为 max 6 3 2V 2 2 uu    A 错误; B.根据变压器原副线圈电压关系 1 1 2 2 U n U n  计算出副线圈两端电压的最大值为 12000 V,B 正确; C.正弦交流电的角速度为100 ,所以交流电的频率为 50 Hz,C 错误; D.一个周期内电压可两次达到最高电压 12000 V,故每间隔 0.01 s 点火一次,D 错误。 故选 B。 7.(2021·广东珠海市·高三月考)如图所示,理想变压器的原线圈与交流电源相连,当规格为“2V ,0.4W” 的灯泡正常发光时,R1 的功率为 0.1W,已知 R1=10Ω,R2=5Ω。下列说法正确的是( ) A.变压器原线圈中的电流为 0.2A B.变压器副线圈两端的电压为 2V C.原副线圈输入、输出的功率之比为 2:1 D.原副线圈的匝数比为 2:1 【答案】D 【详解】 A.变压器原线圈中的电流为 1 1 1 0.1 0.1A10 RPI R    A 错误; B.变压器副线圈两端的电流为 2 0.4 0.2A2 L L L PI I U     变压器副线圈两端的电压为 2 2 2 0.2 5V 2V 3VLU I R U      B 错误; C.根据理想变压器的原理,原副线圈的输入、输出功率相同,C 错误; D.根据理想变压器的电流关系,原副线圈的电流与匝数成反比,所以原副线圈的匝数比为 2:1,D 正 确。 故选 D。 8.(2021·辽宁高三月考)如图甲是某型号的交流转换器铭牌,图乙是其内部原理图,可视为理想变压器, 图丙是输入电压,电流表和电压表都是理想交流电表,电阻 10ΩR  ,下列说法正确的是( ) A.电流表的示数为 5.5A B.电压表的示数为11V C.原副线圈匝数之比为 1∶2 D.通过电阻 R 的交变电流的频率为100Hz 【答案】A 【详解】 ABC.观察变压器的铭牌,可知当输入电压为 220V时,输出电压为 110V,根据变压器 1 1 2 2 2= 1 U n U n  故 C 错误;由图丙可知,输入电压的有效值为 220V,由 1 1 2 2 U n U n  得输出电压为 110V,故 B 错误; 由欧姆定律,电阻 R 的电流为 2 110 =11A10 UI R   由 1 2 2 1 I n I n  得 1=5.5AI 故 A 正确; D.由图丙可知,输入电压的周期为 0.02s,则输入电压的频率为 50Hz,则输出的电压的频率也为 50Hz, 故 D 错误。 故选 A。 9.(2021·全国高三专题练习)采用一稳压交流电源给如图所示电路供电, 1 2 3R R R、 、 是三个完全相同的 定值电阻,理想变压器的匝数比为 2:1,开关断开时电路消耗的总功率为 P,则开关闭合时电路消耗的 总功率为( ) A.P B. 3 2 P C. 5 3 P D. 9 5 P 【答案】C 【详解】 设三个完全相同的定值电阻的阻值为 R,电源输出电压为 U,开关断开时,根据等效电路可得,电路的 总电阻 21 2 ( ) 5nR R R Rn   总 电路消耗的总功率 2 2 5 U UP R R   总 开关闭合时,根据等效电路可得,电路的总电阻 21 2 ( ) 32 n RR R Rn     总 电路消耗的总功率 2 2 5 3 3 U U PP R R    总 故选 C。 10.(2021·广东佛山市·西樵高中高三月考)学校实验室有一台教学用发电机,若该发电机线圈的匝数为 n, 产生的交变电流的电动势的瞬时值表达式为 m sine E t ,则穿过该发电机线圈的磁通量的最大值为 ( ) A. 2 mE  B. mnE  C. 2 mE n D. mE n 【答案】D 【详解】 该发电机产生的交变电流的电动势最大值 Em=nBSω 穿过该发电机线圈的磁通量的最大值 m BS  解得 m m E n  故选 D。 11.(2021·福建泉州市·高三月考)一理想变压器原、副线圈匝数比为 10∶1,原线圈与正弦交变电源连接, 输入电压如图所示,副线圈仅接入一个阻值为 10Ω的电阻,则( ) A.副线圈输出电压的频率为 50Hz B.在 1s 时间内副线圈中电流方向改变 25 次 C.流过电阻的电流为 1A D.变压器的输入功率为 5W 【答案】D 【详解】 A.从图像中可得该交流电的周期为 0.04sT  ,所以该交流电的频率为 1 25Hzf T   故 A 错误; B.1s 时间内的周期数为 1s 250.04sn   次 一个周期内,电流方向改变两次,则 1s 内副线圈中电流方向改变 50 次 故 B 错误; C.变压器原线圈的输入电压为 1 100 V 50 2V 2 U   由理想变压器的变压比公式 1 1 2 2 U n U n  得,副线圈的输出电压为 2 1 2 1 5 2Vn UU n   电流为 2 2 2 A2 UI R   故 C 错误; D.副线圈中的电功率为 2 2 5WUP R   故 D 正确。 故选 D。 12.(2021·湖北武汉市·高三月考)如图所示,在输电线 L1 和 L2 上接有电压互感器甲和电流互感器乙。若 已知匝数比分别为 n1∶n2=1000∶1 和 n3∶n4=1∶100,且知图中电压表示数为 220V、电流表示数为 2.0A, 则输电线 L1 和 L2 输送的电功率为( ) A.4.4×10-3W B.4.4×103W C.4.4×107W D.4.4×104W 【答案】C 【详解】 电压互感器两端电压满足 1 1 2 2 U n U n  代入数据可解得输电电压为 U1=220kV,电流互感器中电流满足 1 2 2 1 I n I n  代入数据可解得输电线中电流 I1=200A,则输电线 L1 和 L2 输送的电功率为 7 1 1 4.4 10 WP U I   C 正确。 故选 C。 13.(2021·广西河池市·高三期末)如图所示为远距离输电的电路图,升压变压器和降压变压器均为理想变 压器,发电机输出的电压为 U,升压变压器的原、副线圈匝数比为 k1,降压变压器的原、副线圈匝数比 为 k2,输电线上损耗的功率为输送功率的 1 20 ,用户得到的电压为 U4,则 1 4 U U 为( ) A. 1 2k k B. 1 220 19 k k C. 1 220 21 k k D. 1 210 9 k k 【答案】B 【详解】 根据变压器变压原理有: 31 1 2 2 4 ,UU k kU U   设输送功率为 P,则  2 2 2 2 3 1, 20P U I P I U U   则 1 1 2 4 20 19 U k k U  故选 B。 14.(2021·江苏南通市·高三期末)ED 型硅钢铁芯如图甲所示,其结构为三相两半拼合形成的闭合磁路, 广泛应用于三相变压器、扼流圈、电抗器等电磁原件。用 ED 型硅钢铁芯绕制变压器,并连接成如图乙 所示电路,原副线圈绕制匝数分别为 n1、n2,原线圈输入的交流电压为 U1,副线圈的输出电压为 U2。 现将滑动变阻器滑片向下滑动,下列说法错误的是( ) A.U1:U2=n1:n2 B.灯泡亮度变暗 C.电流表示数减小 D.用相互绝缘的硅钢片叠成 ED 型铁芯有利于减小涡流 【答案】A 【详解】 A.因为穿过原线圈的磁场并未全部穿过右侧线圈,也有穿过左侧臂的,故不满足 U1:U2=n1:n2,故 A 错误; BC.将滑动变阻器滑片向下滑动,副线圈电阻变大,副线圈电流变小,则灯泡亮度变暗,灯泡分压变 小,则并联部分分压变大,R1 支路电流变大,电流表示数减小,故 BC 正确; D.用相互绝缘的硅钢片叠成 ED 型铁芯有利于减小涡流,故 D 正确。 本题选择错误的,故选 A。 15.(2021·安徽池州市·高三期末)如图所示的电路中,变压踞为理想变压器,电表为理想电表,R,是定 值电阻,R2 是滑动变阻器,在 a、b 两端输入最大电压恒定的正弦交流电,调节滑动变阻器的滑片,发 现电流表的示数变小,则下列判断正确的是( ) A.电压表的示数变小 B.R1 消耗的功率变小 C.滑动变阻器的滑片向下移动 D.变压器原线圈输人功率变小 【答案】D 【详解】 A.原线圈输入电压不变,根据变化比可知,副线圈输出电压不变,电压表的示数不变,A 错误; B. 1R 两端的电压不变,消耗的功率不变,B 错误; C.由于 1R 中电流不变,一定是的原线圈输入电流减小,副线圈输出电流减小,则一定是 2R 的阻值变 大,即滑片向上移动,C 错误; D.原线圈电压不变,输入电流减小,输入功率减小,D 正确. 故选 D。 16.(2021·江西吉安市·高三期末)有一种自行车,它有能向车头灯泡供电的小型发电机,其原理示意图如 图甲所示:图中 N、S 是一对固定的磁极,磁极间有一固定在绝缘转轴上的矩形线圈,转轴的一端有一 个与自行车后轮边缘接触的摩擦轮。如图乙所示,当车轮转动时,因摩擦而带动摩擦轮转动,从而使线 圈在磁场中转动而产生电流给车头灯泡供电。关于此装置,下列说法正确的是( ) A.自行车的速度加倍,线圈中交变电流的周期加倍 B.自行车的速度加倍,线圈中交变电流的周期不变 C.小灯泡的电功率与自行车的速度成正比 D.小灯泡的电功率与自行车速度的平方成正比 【答案】D 【详解】 AB.设自行车的速度为 v,摩擦轮的半径为 r,则后轮、摩擦轮的速度都等于 v,线圈转动产生正弦电流, 周期 2 rT v  ,v 加倍,T 减小为原来的 1 2 ,选项 A、B 错误; CD.若线圈的匝数为 N、面积为 S、磁感应强度为 B,则线圈产生的电动势最大值 mE NBS 有效值为 2 2 2 mE NBS NBSvE r    小灯泡的电功率 2 2 2 22 NBSv E rP I R R R vR R                     灯 灯 灯 总 总 选项 C 错误,D 正确。 故选择:D。 17.(2021·辽宁朝阳市·高三月考)如图甲所示的电路中,电压表和电流表均为理想电表,与理想变压器原、 副线圈相连的定值电阻阻值分别为 1 5ΩR  , 2 20ΩR  。当 E F、 两端接入如图乙所示的交流电源时, 电阻 1R 和 2R 消耗的功率相等,则( ) A.变压器原、副线圈的匝数比为1: 4 B.电压表的示数为18V C.电流表的示数为1.8A D.电源输出的功率为32.4W 【答案】BC 【详解】 A.电阻 1R 和 2R 消耗的功率相等, 2 2 1 1 2 2I R I R 又由于 1 2 2 1 n I n I  ,整理得 1 2 1 2 n n  选项 A 错误; BC.电源输出电压为 1 1 1 2 2 2 36 2 V 36V 2 U U U I R U I R    , , 又 1 1 2 2 1 2 U n U n   ,联立解得 1 218V, 1.8AU I  即电压表示数为18V ,电流表示数为1.8A ,选项 B、C 正确; D.通过原线圈的电流为 1 22 3.6AI I  电源输出的功率为 1 129.6WP I U  选项 D 错误。 故选 BC。 18.(2021·安徽高三开学考试)如图甲所示,理想变压器的原刷线圈匝数比为10:1,电表均为理想电表, 定值电阻 1 22Ω, 3.5ΩR R  ,在 a b、 端接入如图乙所示的电压(图线为正弦曲线的一部分),则( ) A.电流表的示数为 2 A5 B.电流表的示数为 2 A5 C.电压表的示数为14V D.电压表的示数为 7 2V 【答案】BD 【详解】 图乙交流电 2 2 1 (220) 2 U TTR R   解得 1 110 2VU  根据变压比,副线圈两端的电压 2 11 2VU  ,根据分压原理,电压表示数为 7 2V ,副线圈中的电流 2 2 1 2 2 2AUI R R   根据变流比,原线圈中电流 1 2  A5I  故选 BD。 19.(2021·湖北荆州市·高三月考)如图所示,理想变压器原线圈接在 20 2 sin100 Vu t 的交流电源上, 阻值 1 10R   的电阻与变压器原线圈并联。副线圈与阻值为 2 10R   的电阻组成闭合回路,电流表为 理想电流表。已知电阻 1R 消耗的电功率是 2R 消耗的电功率 4 倍,则下列说法正确的是( ) A.电流表的示数为1A B.电阻 2R 消耗的电功率为10W C.电源输出的功率为 40W D.变压器原、副线圈的匝数之比为 4:1 【答案】AB 【详解】 D.电阻 R1 消耗的电功率是 R2 消耗的电功率 4 倍,电阻 R1 两端电压是 R2 两端电压的 2 倍,原、副线圈 的匝数比为 2:1,D 错误; A.加在电阻 1R 两端电压的有效值为 1 20 2 V 20V 2 U   电阻 2R 两端的电压为 2 10VU  电流表的示数为 2 2 2 1AUI R   A 正确; BC.电阻 1R 消耗的功率为 1 2 1 1 40WR UP R   电阻 2R 消耗的电功率为 2 2 2 2 10WRP I R  电源输出的功率为 1 2 50WR RP P P   B 正确、C 错误。 故选 AB。 20.(2021·福建泉州市·高三月考)如图所示,甲是一固定的水平放置内阻不计的圆形导体线圈,线圈匝 数 N=100 匝,面积 S=0.040m2。线圈的两端 PQ 分别与原副线圈匝数比 n1:n2=3:2 的理想变压器原线圈相 连接,变压器的副线圈并联一小灯泡 L 和滑动变阻器 R。在线圈所在的空间存在着与线圈平面垂直的磁 场,磁场的磁感应强度 B 按如图乙所示的规律变化,此时小灯泡恰好能够正常发光。规定垂直于线圈平 面向上为 B 的正方向,则下列说法中正确的是( ) A.在 1.57×10-2 ∼ 4.71×10-2 s 时间内,P 点的电势低于 Q 点的电势 B.线圈中产生的感应电动势的有效值为 6 2 C.小灯泡的额定电压为 8V D.滑动变阻器的滑动端向上滑动时,小灯泡的亮度将减小 【答案】AB 【详解】 A.由题意磁场的磁感应强度 B 按如图乙所示的规律变化,根据楞次定律可判断在 2 21.57 10 4.71 10 s    时间内,线圈中产生的感应电动势方向为从上向下看逆时针,产生电动势的 线圈看成电源,Q 为电源的正极,P 为电源的负极,所以 P 点的电势低于 Q 点的电势,故 A 正确; B.根据题意可知线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式 m sine NB S t  所以感应电动势的最大值 m mE NB S 由图乙知周期为 2 26.28 10 s 2 10 sT      所以 2 2 2 rad/ s 100rad/ s2 10T       则最大值 2 m m 100 3.0 10 0.040 100V 12VE NB S        所以线圈中产生的感应电动势的有效值为 m 12 V 6 2 V 2 2 EE    故 B 正确; C.原线圈电压 1U E 根据变压器的基本关系可知 1 1 2 2 U n U n  所以 2 2 1 1 2 6 2 V 4 2 V 5.7V3 nU Un      小灯泡恰好能够正常发光,所以小灯泡的额定电压为5.7V ,故 C 错误; D.滑动变阻器的滑动端向上滑动时,副线圈的电压不变,即小灯泡上的电压不变,所以小灯泡的亮度 将不变,故 D 错误。 故选 AB。 21.(2021·广东东莞市·高三开学考试)如图所示为变压器工作电路示意图,其中 T 为理想变压器,输电线 电阻可等效为电阻 r,灯 1L 、 2L 相同且阻值不变。现保持变压器 T 的输入电压不变,滑片 P 处于图中位 置,开关 S 断开该状态下灯 1L 正常发光,则下列说法正确的是( ) A.仅闭合开关 S,灯 1L 会变亮 B.仅闭合开关 S,r 消耗的功率会变大 C.仅将滑片 P 下移,r 消耗的功率会变大D.仅将滑片 P 上移,电流表示数会变大 【答案】BD 【详解】 A.仅闭合开关 S,变压器的输出电压不变,负载总电阻减小,电流增大,输电线上的电压升高,故两 灯泡并联部分电压降低,灯 1L 会变暗,A 错误; B.仅闭合开关 S,由 A 中分析可知,导线电阻 r 中电流增大,由 2 rP I r 可知消耗的功率会变大,B 正确; C.仅将滑片 P 下移,变压器的输出电压减小,r 中电流减小,故消耗的功率会变小,C 错误; D.仅将滑片 P 上移,变压器的输出电压增大,负载电阻不变,电流 I2 增大,理想变压器输入功率等于 输出功率,有 1 1 2 2U I U I 可知,电流表示数 I1 会变大,D 正确。 故选 BD。 查看更多

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