2022届高中物理交变电流易混淆知识点

(每日一练)2022届高中物理交变电流易混淆知识点
单选题
1、如图所示，理想变压器原线圈接电压有效值为220V的正弦式交流电源，原、副线圈的匝数比为5:1，R1= 2R3=20Ω，理想电流表的示数为1.0A，则下列判断正确的是（）
A．电阻R2的阻值为4Ω
B．电阻R1和R3两端电压相同
C．电源的输出功率为220W
D．电阻R3消耗的电功率是电阻R2消耗电功率的2倍
答案：C
解析：
A．设电流表的读数为I，通过原线圈的电流为I1，由变压比公式可得
220V−I1R1=5IR2
由电流关系可得
5I1=I+IR2 R3
将两式联立并代入数据求解可得
R2=40Ω
I1=1.0A
A错误；
B．由以上分析可得流过电阻R3的电流大小为
I′=4A
电阻R1两端的电压为
U R
1
=I1R1=20V 电阻R3两端的电压为
U R
3
=I′R3=40V B错误；
C．电源的输出功率为
P=UI1=220W C正确；
D．电阻R2消耗的电功率为
P R
2
=I2R2=40W 电阻R3消耗的电功率为
P R
3
=I′2R3=160W 故
P R
3=4P R
2
D错误。

故选C。

2、如图所示，有一理想变压器，原、副线圈的匝数比为n:1，原线圈两端接入正弦交流电源，电压为u=
U0cos100πt，副线圈接有一个交流电流表和一个电动机．电动机线圈电阻为R，当开关S接通后，电流表读数为I，在磁感应强度为B的匀强磁场中，电动机带动一电阻为r、质量为m、长为l的金属杆在光滑的没有电阻的导轨上以速度v匀速上升，重力加速度为g．下列判断正确的是（）
A．t时间内，通过金属杆的电荷量为Bvt
R
B．电动机的热功率为I2R，电动机输出功率为为U0
n
I−I2R
C．副线圈的电流频率是50Hz，电流表的示数I等于0
√2nR
D．变压器的输入功率为I2R+mgv+B2l2v2
r
答案：D
解析：
A．通过金属杆的电流为
I=Blv r
t时间内，通过金属杆的电荷量为
q=It=Blvt r
故A错误；
B．电动机的热功率为
P=I2R 根据理想变压器变压规律有
U0
U2′
=n 解得副线圈电压的有效值为
U2=
√2n 电动机输出功率为
P 出=U2I−I2R=0
√2n
−I2R
故B错误；
C．变压器不改变电流的频率，所以副线圈电流的频率等于原线圈电流的频率，为
f=1
T
=
ω
2π
=50Hz
电动机不是纯电阻元件，不能用欧姆定律计算其两端电压即电流，电流表的示数I不等于
I≠U2
R
≠0
√2nR
故C错误；
D．金属杆上升过程中所受安培力大小为
F=BIl=Bl·Blv
r
=
B2l2v
r
电动机的输出功率为
P 出=(F+mg)v=mgv+
B2l2v2
r
故变压器的输入功率为
P 入=P
出
+I2R=mgv+
B2l2v2
r
+I2R
故D正确；
故选D。

3、如图所示，理想变压器原线圈两端接稳定的交流电压，副线圈接有三个阻值相同的电阻，电流表为理想电流表。

开关S断开时，电流表的示数为I，则在开关S闭合后，电流表的示数为（）
A．3
2I B．4
3
I C．5
4
I D．6
5
I
答案：B
解析：
设原、副线圈匝数的比值为k，当开关S断开时，由
n1 n2=
I2
I1
=k
可知，流过副线圈的电流大小为kI；设开关S闭合后电流表的示数为I′ ，同理可知流过副线圈的电流为kI′。

由于开关S闭合前后，副线圈两端的电压不变，有
kI⋅2R=kI′⋅3 2 R
解得
I′=4 3 I
故选B。

4、如图所示，有矩形线圈，面积为S，匝数为N，整个线圈内阻为r，在匀强磁场B中绕OO＇轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R，当线圈又以图示位置转过90°的过程中，下列说法不正确的是（）
A．磁通量的变化量为△Φ=BS
B．平均感应电动势为E=2NBSω
π
C．电阻R所产生的热量为Q=(NBSω√2)2
R
D．通过电阻R的电荷量为q=NBS
R+r
答案：C
解析：
A. 磁通量的变化量为
∆Φ=BS
A正确；
B. 平均感应电动势为
E=N ΔΦΔt
ΔΦ=BS
Δt=1
4
T
T=2π
ω
解得
E=2NBSω
π
B正确；
C. 电动势最大值为
E m=NBSω
电动势有效值为
E=m
√2
回路电流为
I=E
R+r
电阻R所产生的热量为
Q=I2Rt
t=1 4 T
T=2πω
解得
Q=π(NBS)2ωR 4(R+r)2
C错误；
D. 通过电阻R的电荷量为q=I⋅Δt
E̅=NΔΦ
Δt
I=E̅
R+r
ΔΦ=BS
解得
q=NBS R+r
D正确。

故选C。

5、一理想变压器原、副线圈匝数比n1:n2=22:5。

原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u如图所示。

副线圈仅接入一个10Ω的电阻。

则（）
A．流过电阻的电流是10A
B．与电阻并联的电压表的示数是50√2V
C．变压器的输入功率是250W
D．经过1分钟电阻发出的热量是1.5×103J
答案：C
解析：
由图可知原线圈输入交变电压
u=220√2sin100πt(V)
有效值为
U1=m
√2
=220V
根据理想变压器的规律可知副线圈两端的电压为
U2=n2
n1
U1=50V
A．流过电阻的电流是
I=U2
R
=
50
10A=5A
故A错误；
B．与电阻并联的电压表的示数是有效值，所以是50V，故B错误；C．输入功率等于输出功率
P 出=
U22
R
=
502
10W=250W
故C正确；
D．经过60s电阻发出的热量是
Q=P
出
t=250×60J=1.5×104J
故D错误。

故选C。

多选题
6、一交流发电机产生的感应电动势图象如图2所示，该交流电通过一自耦变压器对一电阻供电，不计发电机内阻，则下列说法正确的是（）
A．电阻中电流方向每秒钟改变5次
B．电压表V示数为8.5V
C．当自耦变压器滑片P向上滑动时，电阻消耗的功率增大
D．t＝0.05s时发电机线圈平面与磁场方向平行
答案：BD
解析：
A．由图可知
f=1
T
=5Hz
电流方向一个周期改变2次，所以电阻中电流方向每秒钟改变10次，故A错误；
B．根据正弦图象知
E m=12V
T=0.2s
电动势的有效值为
U＝m
√2
≈8.5V
故B正确；
C．当自耦变压器滑片P向上滑动时，R两端电压下降，电流减小，电阻消耗的功率减小，故C错误；
D．t＝0.05s时，感应电动势最大，磁通量为零，此时发电机线圈平面与磁场方向平行，故D正确。

故选BD。

7、原、副线圈匝数比为k的理想变压器，原线圈与定值电阻R0串联并接入电压有效值恒定的交流电源，副线圈电路中接有理想电压表和最大阻值也为R0的滑动变阻器R，开始时滑片P位于滑动变阻器中央位置，如图所
示。

将滑片P向下滑至a点时，滑动变阻器接入电路的阻值为3
4
R0，电压表的示数为U1；将滑片P向上滑至b
点时，滑动变阻器接入电路的阻值为1
4R0，电压表的示数为U2，且U2=2
3
U1。

下列说法正确的是（）
A．原、副线圈匝数比k=2
B．原、副线圈匝数比k=4
C．在将滑片P向下滑至a点的过程中，理想变压器的输出功率先增大后减小D．在将滑片P向上滑至b点的过程中，理想变压器的输出功率一直增大
答案：AD
解析：
AB．设交流电源输出电压有效值为U，则有
UI1−I12R0=I22R，I1
I2=n2
n1
=1
k
，I2=
U
副
R
联立以上各式，并分别将U1、3
4R0和U2、1
4
R0带入到U
副
和R中，可得
kU⋅U13
4R0
−U12
(3
4
R0)2
⋅R0=k2⋅U123
4
R0
，kU⋅
2
3
U1
1
4
R0
−
4
9
U12
(1
4
R0)2
⋅R0=k2⋅
4
9
U12
1
4
R0
联立可解得
k=2 A正确，B错误；
CD．根据
UI1−I12R0=I22R，I1
I2=n2
n1
=1
k
可得
U=I1R0+I1k2R
根据“等效思想”，将变压器及其右侧电路等效到左侧电路中，视为k2R的电阻R
，结合理想变压器的基本规
等效
的关系图如图所示
律，作出变压器输出功率与R
等效
增大，输出功率一直减小，将滑片P从中央位置向下滑至a点过程，对应图象中的第Ⅱ段，可见此过程随着R
等效
减小，输出功率一直增大，将滑片P从中央位置向上滑至b点过程，对应图象中的第I段，可见此过程随着R
等效
C错误，D正确。

故选AD。

8、图（a）所示的理想变压器输入端接正弦交流电源，其输入电压u随时间t变化的关系图像如图（b）。

已
知原线圈与副线圈的匝数比为n1:n2=10:1；电阻R=10Ω，电容C=1×10−4F，A是理想交流电流表，S是
开关。

下列说法正确的是（）
A．S接a时，电容器每秒钟完成50次完整的充、放电
B．S接a时，电容器所带电荷量的最大值为2.2√2×10−3C
C．S接b时，电流表A的示数为0.22√2A
D．S接b时，变压器的输入功率为48.4W
答案：BD
解析：
A．由图（b）可知，交流电的周期为0.02s，频率为50Hz，变压器不改变交流电的频率，S接a时，每个周期充放电2次，故每秒钟完成100次完整的充、放电，A错误；
B．变压器原副线圈电压与匝数成正比，可知副线圈两端电压（电容器两端电压）的最大值为
U2m=22√2V
S接a时，电容器所带电荷量的最大值为
Q=CU2m=2.2√2×10−3C
B正确；
C．S接b时，副线圈中电流的有效值为
I2=U2
R
=
2m
√2
R
=2.2A
由
I1 I2=
n2 n1
可知，电流表A的示数为
I1=0.22A
C错误；
D．S接b时，变压器的输入功率等于输出功率，为
P1=P2=I22R=48.4W
D正确。

故选BD。

填空题
9、如图所示为一理想自耦变压器，当它们的滑键P向b方向移动时，R和R′保持不变，电压表读数将______，
电流表的读数将______；若P的位置不动，变压器滑片Q向上滑动时，电压表的读数将______，电流表的读数将______。

(填“增大”、“减小”或“不变”，R表示滑动变阻器的总电阻)
答案：变小变小不变增大
解析：
[1][2]设电源的电压为U1，电压表的读数是副线圈两端的电压，设为U2，那么
U1
U2＝n2
n1
当P向b移动时，n1变大，n2不变，所以U2变小，即电压表示数将变小，如果R和R′不变，则副线圈中的电流将变小，原线圈中的电流将变小，即安培表的读数将变小；
[3][4]当P的位置不变时副线圈两端电压不变，故电压表的示数不变，滑动变阻器的触头向上滑动时，总电阻减小，副线圈中的电流增大，原线圈中的电流增大，即安培表的示数将增大。

10、频率（f）：
周期的倒数叫作频率，数值等于交变电流在单位时间内完成周期性变化的______。

答案：次数
解析：
略
11、如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中，线框面积为S，电阻为
R。

线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度ω匀速转动，线框中感应电流的有效值I=___________。

线框从中性面开始转过π的过程中，通过导线横截面的电荷量q=___________。

答案：√2BSω
2R 2BS R
解析：
[1]线圈中感应电动势的最大值为
E m=BSω感应电动势的有效值为
E=√2
2
BSω
感应电流的有效值为
I=E
R
=
√2BSω
2R
[2]通过导线横截面的电荷量为
q=IΔt=ΔΦ
Δt
R
Δt=
ΔΦ
R
=
2BS
R。