高考物理二轮复习专题汇编解析word版---交变电流练含解析50

高考物理二轮复习专题汇编解析
交变电流
1．教学用发电机能够产生正弦式交变电流。

利用该发电机（内阻可忽略）通过理想变压器向定值电阻R供电，电路如图所示，理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、
U，R消耗的功率为P。

若发电机线圈的转速变为原来的，则
A. R消耗的功率变为
B. 电压表V的读数为
C. 电流表A的读数变为2I
D. 通过R的交变电流频率不变
【来源】2018年全国普通高等学校招生同一考试理科综合物理试题（天津卷）
【答案】 B
【点睛】本题考查了交流电最大值，有效值，频率，变压器等；需要知道交流电路中电表
的示数为有效值，在理想变压器中，恒有，副线圈消耗的功率决定了原线圈的输入功率．考点定位】考查了理想变压器，电功率的计算
【方法技巧】对于变压器需要掌握公式、，以及知道副线圈的电流以及功率决定了原线圈中的电流和功率，理想变压器是理想化模型：一是不计线圈内阻；二是没有出现漏磁现象。

当电路中有变压器时，只要将变压器的有效值求出，则就相当于一个新的恒定电源。

考点定位】变压器的构造和原理
【名师点睛】根据图象准确找出已知量，是对学生认图的基本要求，准确掌握理想变压器的特点及电压、电流比与匝数比的关系，是解决本题的关键。

1．如图所示，理想变压器原副线圈各接一个电阻和，原线圈中接有220V交流电
源，此时两只电阻上的电压都是10V，设变压器原副线圈的匝数比为n：1，电阻和
消耗的功率之比为k：1，则
A． B．
C． D．
【答案】 A
【解析】
考点：考查了理想变压器
【名师点睛】对于变压器需要掌握公式、，以及知道副线圈的电流以及功率决定了原线圈中的电流和功率，理想变压器是理想化模型，一是不计线圈内阻；二是没有出现漏磁现象．同时当电路中有变压器时，只要将变压器的有效值求出，则就相当于一个新的恒定电源，
2．如图甲所示，自耦理想变压器输入端a、b接入图乙所示的交流电源，一个二极管和两个阻值均为R=40 Ω的负载电阻接到副线圈的两端，电压表和电流表均为理想交流电表。

当滑片位于原线圈中点位置时，开关S处于断开状态，下列说法正确的是( )
A．t=0.01 s时，电压表示数为零
B．t=0.015 s时，电流表示数为5.5 A
C．闭合开关S后，电压表示数增大
D．闭合开关S后，电流表示数为16.5 A
【答案】 D
【解析】
考点：变压器。

【名师点睛】考查变压器的电压与匝数的关系，掌握闭合电路欧姆定律的应用，理解二极管单向导电性，注意原副线圈的功率相等，是解题的关键。

【点评】掌握住理想变压器的电压、电流之间的关系，最大值和有效值之间的关系即可解决本题．
5．（多选）如图，单匝矩形导线框abcd与匀强磁场垂直，线框电阻不计，线框绕与cd边重合的固定转轴以恒定角速度从图示位置开始匀速转动，理想变压器匝数比为n1：n2．开关S断开时，额定功率为P的灯泡L1正常发光，电流表示数为I，电流表内阻不计，下列说法正确的是（）
A．线框中产生的电流为正弦式交变电流
B．线框从图中位置转过时，感应电动势瞬时值为
C．灯泡L1的额定电压等于
D．如果闭合开关S，则电流表示数变大
【答案】 ABD
【点睛】本题关键是抓住灯泡正常发光，可计算副线圈两端电压，同时要明确输入电压决定输出电压，输出电流决定输入电流，输出功率决定输入功率。

6．（多选）如图所示，边长为l1、l2的单匝矩形线框abcd处在磁感应强度为B的匀强磁场
中，线框可绕轴OO′转动，轴OO′与磁场垂直，线框通过连接装置与理想变压器、小灯泡连接为如图所示的电路。

已知小灯泡L1、 L2额定功率均为P，正常发光时电阻均为R。

当开关闭合，线框以一定的角速度匀速转动时，灯泡L1正常发光，电流表A示数为I；当开关断开时，线框以另一恒定的角速度匀速转动，灯泡L1仍正常发光，线框电阻、电流表A内阻不计，以下说法正确的是
A．断开开关S时，电流表示数为2I
B．变压器原、副线圈的匝数比为
C．当开关闭合时线框转动的角速度为
D．当开关断开时线框转动的角速度为
【答案】 BD
【解析】
7．发电机的端电压为220 V，输出电功率为44 kW，输电导线的电阻为0.2 Ω，如果用初、次级线圈匝数之比为1︰10的升压变压器升压，经输电线路后，再用初、次级匝数比为10︰1的降压变压器降压供给用户。

(1)画出全过程的线路图；
(2)求用户得到的电压和功率；
(3)若不经过变压而直接送到用户，求用户得到的功率和电压。

【答案】 (1)略 (2)219.6 V 43.92 kW (3)36 kW，180 V
【解析】
根据 ,计算得出升压变压器的输出电压为:
则输电线上的电流为:
,
损失的功率为:
.
输电线上损失的电压为:
则降压变压器输入电压为:
根据 ,得用户得到的电压为:
用户得到的功率为:
.
综上所述本题答案是：（1）219.6V ; （2）180V ；
8．如图所示，交流发电机的矩形金属线圈abcd的边长ab＝cd＝50 cm，bc＝ad＝30 cm，匝数n＝100，线圈的总电阻r＝10 Ω，线圈位于磁感应强度B＝0.050 T的匀强磁场中，线圈平面与磁场方向平行．线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F(集流环)焊接在一起，并通过电刷与阻值R＝90Ω的定值电阻连接．现使线圈绕过bc和ad边中点且垂直于磁场的转轴OO′以角速度ω＝400 rad/s匀速转动．电路中的其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计，求：
(1)线圈中感应电流的最大值；
(2)线圈转动过程中电阻R的发热功率；
(3)从线圈经过图示位置开始计时，经过周期时间通过电阻R的电荷量．
【答案】（1）3.0A（2）405W（3）
【解析】
考点：交流发电机及其产生正弦式电流的原理；正弦式电流的图象和三角函数表达式
【名师点睛】本题关键是要能够区分交流的有效值、瞬时值、最大值和平均值，求解电表读数用有效值，求解电量用平均值。

1．如图所示，某理想变压器的原、副线圈的匝数均可调节．原线圈两端电压为一最大值不变的正弦式交变电流，在其他条件不变的情况下，为使变压器输入功率增大，可使（）
A．原线圈匝数n1减小
B．副线圈匝数n2减小
C．负载电阻R的阻值增大
D．负载电阻R的阻值减小
【答案】 AD
2．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝4∶1，原线圈接图乙所示的正弦交流电，副线圈与理想电压表、理想电流表、热敏电阻R T(阻值随温度的升高而减小)及报警器P(有内阻)组成闭合电路，回路中电流增加到一定值时报警器P将发出警报声，则以下判断正确的是
A．变压器原线圈中交流电压的瞬时表达式u＝36sin(100πt) V
B．电压表示数为9 V
C．R T处温度升高到一定值时，报警器P将会发出警报声
D．R T处温度升高时，变压器的输入功率变小
【答案】 C
【解析】
原线圈接的图乙所示的正弦交流电，由图知最大电压，周期0.02s，故角速度
是，则交流电压的瞬时表达式为
，故A错误；理想变压器原、副线圈的匝数比
，所以副线圈的电压是，而电压表只测热敏电阻
两端的电压，所以电压表示数小于9V，故B错误；处温度升高时副线圈中电流增
大，升高到一定值时，报警器P将会发出警报声，故C正确；处温度升高时副线圈中电流增大，而副线圈的电压不变，变压器的输出功率变大，理想变压器的输入、输出功率之比为1：1，变压器的输入功率变大，故D错误；故选C.
B、发电机的输出电压随时间变化的关系，由图可知，T=2×10-2s，故
，故B正确.
C、若增加用户用电负载的数量，当总电阻减小时，电流增大，△P=I2R知损失功率增大，故C正确.
D、增大升压变压器原线圈匝数，输出电压减小，损失的功率为，
损失功率增大，故D错误.
故选BC.
【点睛】
本题考查了有关交流电描述的基础知识，要根据交流电图象正确求解最大值、有效值、周期、频率、角速度等物理量，同时正确书写交流电的表达式．
6．（多选）如图，发电机的电动势e＝678sin 100πt V，变压器的副线圈匝数可调，触头P置于a处时，用户的用电器恰好得到220 V的电压，R表示输电线的电阻。

下列说法正确的是( )
A．电流的频率为50 Hz
B．电压表V2的示数为220 V
C．电压表V1的示数为678 V
D．当用户的用电器功率增加时，要保持用户仍得到220 V的电压，触头P应向上滑
【答案】 AD
7．图为一输电系统，A地有一台升压变压器，B地有一台匝数比为10∶1的降压变压器，使120盏标有“120V 100W”的灯正常工作，A、B两地间输电线的电阻是20Ω，求：
(1)升压变压器输出端的电压．
(2)若不用变压器，要在B地得到同样大小的电流和电功率，那么在A地要用多大的电压将电能输出？
(3)两情况下输电线上损耗功率之比是多少？
【答案】（1）1400V (2)2120V (3)
【解析】
（2）若不用变压器，则：，其中
代入数据解得：U=2120V
考点：考查了理想变压器，交流电图像。