高考物理一轮复习 专题十一 交变电流

交变电流
1.(2015广东理综,15,4分)图为气流加热装置的示意图,使用电阻丝加热导气管,视变压器为理想变压器,原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变,调节触头P,使输出电压有效值由220 V降至110 V。

调节前后( )
A.副线圈中的电流比为1∶2
B.副线圈输出功率比为2∶1
C.副线圈的接入匝数比为2∶1
D.原线圈输入功率比为1∶2
答案 C 电阻丝的阻值R可认为不变,由欧姆定律I=可知副线圈中的电流取决于副线圈的输出电压,故调节前后副线圈中电流之比为2∶1,A错误;再由P2=I2U2或P2=可知副线圈的输出功率之比应为4∶1,B错误;而理想变压器输入功率总是等于输出功率,故原线圈的输入功率之比也为4∶1,D错误;因原线圈的输入电压U1、匝数n1恒定,故由电压关系=可知副线圈的接入匝数比为2∶1,C正确。

2.(2015江苏单科,1,3分)一电器中的变压器可视为理想变压器,它将220 V交变电流改变为110 V。

已知变压器原线圈匝数为800,则副线圈匝数为( )
A.200
B.400
C.1 600
D.3 200
答案 B 由理想变压器的变压比等于匝数比,即=,解得n2=n1=400,选项B正确。

3.(2015海南单科,10,5分)(多选)如图,一理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1,原线圈与一可变电阻串联后,接入一正弦交流电源;副线圈电路中固定电阻的阻值为R0,负载电阻的阻值R=11R0,是理想电压表。

现将负载电阻的阻值减小为R=5R0,保持变压器输入电流不变,此时电压表的读数为5.0 V,则( )
A.此时原线圈两端电压的最大值约为34 V
B.此时原线圈两端电压的最大值约为24 V
C.原线圈两端原来的电压有效值约为68 V
D.原线圈两端原来的电压有效值约为48 V
答案AD 当R=5R0时,示数为5.0 V,所以输出电流I出=,U R0=I出R0=1 V,则变压器输出电压为6 V,由=得到输入电压的有效值为24 V,所以原线圈两端电压最大值为U1≈34 V,A正确,B错误。

因I入∶I出=n2∶n1不变,故输入电流不变时输出电流也不变,当负载由R=11R0变为R=5R0时,由U=IR知副线圈电压由I(R0+11R0)降到
I(R0+5R0)=6 V,则副线圈两端原来的电压有效值为12 V,原线圈两端原来的电压有效值为48 V,C错误,D正确。

4.(2014江苏单科,3,3分)远距离输电的原理图如图所示,升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2,电压分别为U1、U2,电流分别为I1、I2,输电线上的电阻为R。

变压器为理想变压器,则下列关系式中正确的是( )
A.=
B.I2=
C.I1U1=R
D.I1U1=I2U2
答案 D 由理想变压器可知=,选项A错;I2=,而U2=U R+U3,故I2<,B错;P入=P出,即U1I1=U2I2,而U2≠I2R,C项错,D 项正确。

5.(2013广东理综,16,4分)如图,理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=2∶1,和均为理想电表,灯泡电阻R L=6 Ω,AB端电压u1=12 sin 100πt(V)。

下列说法正确的是( )
A.电流频率为100 Hz
B.的读数为24 V
C.的读数为0.5 A
D.变压器输入功率为6 W
答案 D 由u1=12 sin 100πt(V)可知,U m=12 V,ω=100π rad/s,则频率f==50 Hz,A项错误。

U1==12
V,U2=·U1=6 V,B项错误。

I2==1 A,C项错误。

P1=P2=U2I2=6 W,D项正确。

6.(2013海南单科,3,3分)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.4 V
C.15 V
D.8 V
答案 B 由有效值定义可得×1 s=(0.1 A)2×R×0.4 s×2+(0.2 A)2×R×0.1 s×2,其中R=100 Ω,可得U=4 V,B正确。

7.(2012全国,19,6分)一台电风扇的额定电压为交流220 V。

在其正常工作过程中,用交流电流表测得某一段
时间内的工作电流I随时间t的变化如图所示。

这段时间内电风扇的用电量为( )
A.3.9×10-2度
B.5.5×10-2度
C.7.8×10-2度
D.11.0×10-2度
答案 B 因1度=3.6×106 J且电流表示数为电流有效值,故用电量W=U(I1t1+I2t2+I3t3),代入数值得
W=5.5×10-2度,故B项正确。

评析本题借助交变电流图象考查交流电有效值和电能的计算,涉及知识有交流电有效值、电能和单位换算,将有效值的计算巧妙地隐含在题目中。

该题难度不大,但属易错题,有很好的区分度。

8.(2012重庆理综,15,6分)如图所示,理想变压器的原线圈接入u=11 000 sin 100πt (V)的交变电压,副线圈通过电阻r=6 Ω的导线对“220 V/880 W”的电器R L供电,该电器正常工作。

由此可知( )
A.原、副线圈的匝数比为50∶1
B.交变电压的频率为100 Hz
C.副线圈中电流的有效值为4 A
D.变压器的输入功率为880 W
答案 C 副线圈输出电压U2=220 V+U r,==<,故A错误。

2πf=100π Hz,f=50 Hz,故B错。

I2= A=4 A,故C项正确。

由于理想变压器P入=r+880 W>880 W,故D错。

9.(2012福建理综,14,6分)如图,理想变压器原线圈输入电压u=U m sin ωt,副线圈电路中R0为定值电阻,R是
滑动变阻器。

和是理想交流电压表,示数分别用U1和U2表示;和是理想交流电流表,示数分别用I1和
I2表示。

下列说法正确的是( )
A.I1和I2表示电流的瞬时值
B.U1和U2表示电压的最大值
C.滑片P向下滑动过程中,U2不变、I1变大
D.滑片P向下滑动过程中,U2变小、I1变小
答案 C 交流电表测量的是交变电流的有效值,故A、B皆错误。

由于理想变压器的输出电压U2=U1与负载无关,即滑片P下滑时U2不变,故D错误。

由I1U1=知R减小时I1变大,故C正确。

10.(2012山东理综,18,5分)(多选)图甲是某燃气炉点火装置的原理图。

转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变电压,并加在一理想变压器的原线圈上,变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2,为交流电压表。

当变压器副线圈电压的瞬时值大于5 000 V时,就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。

以下判断正确的是( )
A.电压表的示数等于5 V
B.电压表的示数等于 V
C.实现点火的条件是>1 000
D.实现点火的条件是<1 000
答案BC 交流电压表测的是交流电的有效值,对正弦交流电,其电压有效值U=,所以B正确A错误;根据题意,副线圈电压峰值大于5 000 V 时就可以点燃气体,对理想变压器=>=1 000,C正确D错误。

评析本题借助于生活中的实例考查了交流电的相关知识,涉及的知识点有变压器、交变电压的有效值、交流电压表的读数等内容。

求解本题,首先要弄清楚题目给出的物理过程中所涉及物理量的物理意义及变化规律,然后把这些物理规律正确地应用到实例中去。

本题难度较大,区分度高,图文转换是解决此类问题的常用方法。

11.(2012北京理综,15,6分)一个小型电热器若接在输出电压为10 V的直流电源上,消耗电功率为P;若把它接在某个正弦交流电源上,其消耗的电功率为。

如果电热器电阻不变,则此交流电源输出电压的最大值为( ) A.5 V B.5 V C.10 V D.10 V
答案 C 设电热器电阻为R,正弦交流电源的电压有效值为U效,接10 V直流电源时,P==①;接交流电源时,=②,联立①②得U效=5 V,故最大值U m=U效=10 V,C选项正确。