2017届高考物理二轮复习测试：十一、恒定电流与交变电流：含解析

十一、恒定电流与交变电流
姓名：________ 班级：________
1.
通过一阻值R ＝100 Ω的电阻的交变电流如图所示，其周期为1 s ．电阻两端电压的有效值为( )
A ．12 V
B ．410 V
C ．15 V
D ．8 5 V
解析：一个周期内，该交流电通过阻值为R ＝100 Ω的电阻产生的热量为Q 1＝2(I 21Rt 1＋I 2
2Rt 2)＝2×(0.12×100×0.4＋0.22×100×0.1) J ＝1.6 J ．设该交流电的电流有效值为I ，则Q 2＝I 2RT ，由
于Q 1＝Q 2，故通过电阻的电流有效值为I ＝10
25
A ，故电阻两端电压的有效值为410 V ，选项
B 正确．
答案：B
2．如图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B 的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO ′匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与电阻R ＝10 Ω连接，与电阻R 并联的交流电压表为理想电表，示数是10 V ．图乙是矩形线圈的磁通量Φ随时间t 变化的图象，则( )
A ．电阻R 上的电功率为20 W
B ．0.02 s 时R 两端的电压瞬时值为零
C ．R 两端的电压随时间变化的规律是i ＝14.1cos100πt (V)
D ．通过R 的电流随时间变化的规律是i ＝cos50πt (A)
解析：电阻R 消耗的电功率为P ＝U 2
R
＝10 W ，选项A 错误；0.02 s 时磁通量变化率最大，R
两端的电压瞬时值最大，选项B 错误；R 两端的电压u 随时间t 变化的规律是u ＝102cos 100πt (V)＝14.1cos 100πt (V)，通过R 的电流i 随时间t 变化的规律是i ＝1.41cos 100πt (A)，选项C 正确，选项D 错误．
答案：C
3．(多选)如图1所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图2中曲线a 、b 所示，则( )
A ．两次t ＝0时刻线圈平面均与中性面重合
B ．曲线a 、b 对应的线圈转速之比为2∶3
C ．曲线a 表示的交变电动势频率为25 Hz
D ．曲线b 表示的交变电动势有效值为10 V 解析：t ＝0时刻，两次产生的交流电的电动势瞬时值均为零，因此线圈平面均与中性面重合，
A 项正确；题图2中a 、b 对应的周期之比为2∶3，因此线圈转速之比n a ∶a b ＝1T a ∶1
T b
＝3∶2，B
项错误；a 线表示的交变电动势的频率为f a ＝1T a ＝1
4×10－2
Hz ＝25 Hz ，C 项正确；a 线对应线圈
的电动势的最大值E am ＝NBS ·2πT a ＝15 V ，b 线对应线圈的电动势的最大值E bm ＝NBS ·2πT b ，因此E bm
E am
＝
T a T b ＝23，E bm ＝10 V ，有效值E b ＝10
2
V ＝5 2 V ，D 项错误． 答案：AC
4．(多选)某交流发电机的输出电压随时间变化的图象如图所示，输出功率是20 kW ，现用5000 V 高压输电，输电线上的总电阻是40 Ω，再利用n 1∶n 2＝22∶1的降压变压器降压后供给用户，则下列说法正确的是 ( )
A ．交变电流的频率为100 Hz
B ．发电机输出电压的有效值为220 V
C ．流过高压输电线的电流为125 A
D ．降压变压器输出电压的有效值为220 V
解析：由图象可知周期T ＝0.02 s ，所以频率f ＝50 Hz ，选项A 错误；交流发电机的输出电
压为U 0＝220 V ，选项B 正确；由P ＝UI 可知高压输电电流I ＝P U 0＝2×10
4
5×103
A ＝4 A ，选项C 错
误；变压器的输入电压U 1＝U 0－IR ＝(5000－4×40) V ＝4840 V ，由U 1U 2＝n 1
n 2
可知降压变压器的输出
电压为U 2＝n 2n 1U 1＝4840
22
V ＝220 V ，选项D 正确．
答案：BD 5．(多选)
一台理想变压器的原、副线圈的匝数比是5∶1，原线圈接入电压220 V 的正弦交变电流，各元件正常工作，一只理想二极管和一个滑动变阻器R 串联接在副线圈上，如图所示．电压表和电流表均为理想交流电表，则下列说法正确的是( )
A ．原、副线圈中的电流之比为5∶1
B ．电压表的读数约为31.11 V
C ．若滑动变阻器接入电路的阻值为20 Ω，则1分钟内产生的热量为2.9×103 J
D ．若将滑动变阻器的滑片向上滑动，则两电表读数均减小
解析：原、副线圈中的电流与匝数成反比，所以电流之比为1∶5，选项A 错误；原线圈接
入电压为220 V 的正弦交变电流，原、副线圈的电压与匝数成正比，所以副线圈两端电压为44 V ，由于副线圈接着二极管，它具有单向导电性，而电表示数均是交变电流的有效值，根据有效值的
定义有442R ×T 2＝U 2
R
×T ，从而求得电压表两端电压有效值为U ＝22 2 V ≈31.11 V ，选项B 正确；
若滑动变阻器接入电路的阻值为20 Ω，则1 min 内产生的热量为Q ＝U 2
R
·t ＝2.9×103 J ，C 正确；
滑片向上滑动，滑动变阻器接入的阻值变小，其两端的电压不变，所以通过滑动变阻器的电流变大，即电压表示数不变，电流表示数变大，D 错误．
答案：BC
6．如图所示是某小型交流发电机的示意图，其矩形线圈abcd 的面积为S ＝0.03 m 2，共有10
匝，线圈总电阻为r ＝1 Ω，线圈处于磁感应强度大小为22
π
T 的匀强磁场中，可绕与磁场方向垂
直的固定对称轴OO ′转动，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路电阻R ＝9 Ω的连接．在外力作用下线圈以恒定的角速度ω＝10π rad/s 绕轴OO ′匀速转动时，下列说法中正确的是( )
A ．电阻R 的发热功率是3.6 W
B ．交流电流表的示数是0.6 A
C ．用该交流发电机给电磁打点计时器供电时，打点的时间间隔一定为0.02 s
D ．如果将电阻R 换成标有“6 V 3 W ”字样的小灯泡，小灯泡能正常工作
解析：线圈中的感应电动势最大值为E m ＝nBSω＝6 2 V ，所以电动势有效值为E ＝6 V ，电
流表的读数I ＝E R ＋r
＝0.6 A ，电阻R 的发热功率P ＝I 2R ＝3.24 W ，所以A 错误，B 正确；T ＝2π
ω＝
0.2 s ，故用该电源给电磁打点计时器供电时，打点的时间间隔是0.2 s ，因此C 错误；电动势有效值是6 V ，但由于线圈有电阻，所以“6 V 3 W ”的小灯泡不能正常工作，D 错误．
答案：B
7．(多选)如图甲为远距离输电示意图，变压器均为理想变压器，升压变压器原、副线圈匝数比为1∶100，其输入电压如图乙所示，远距离输电线的总电阻为100 Ω.降压变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R 1为一定值电阻，R 2为用半导体热敏材料制成的传感器，当温度升高时其阻值变小．电压表V 显示加在报警器上的电压(报警器未画出)．未出现火警时，升压变压器的输入功率为750 kW ，则下列说法中正确的有( )
A ．降压变压器副线圈输出的交变电流频率为50 Hz
B ．远距离输电线路损耗功率为180 kW
C ．当出现火警时，电压表V 的示数变小
D ．当出现火警时，输电线上的电流变小
解析：由题图乙知交变电流的周期为0.02 s ，所以频率为50 Hz ，A 正确；由题图乙知升压变压器输入电压有效值为250 V ，根据变压比公式知升压变压器副线圈两端电压为25000 V ，所以输电线中的电流为30 A ，输电线损失的电压为ΔU ＝IR ＝30×100 V ＝3000 V ，输电线路损耗功率为ΔP ＝ΔU ·I ＝90 kW ，B 错误；当出现火警时传感器R 2阻值减小，降压变压器副线圈中电流增大，输电线上电流变大，电压变大，降压变压器输入、输出电压都变小，定值电阻的分压增大，电压表V 的示数变小，C 正确，D 错误．
答案：AC。