2020届高考物理冲刺专项训练24 交变电流、变压器 (解析版)

交变电流、变压器

一、单选题

1．（2020·全国高三专题练习）如图所示为某住宅区的应急供电系统，由交流发电机和副线圈匝数可调的理想降压变压器组成．发电机中矩形线圈所围的面积为S，匝数为N，电阻不计，它可绕水平轴OO′在磁感应强度为B的水平匀强磁场中以角速度ω匀速转动．矩形线圈通过滑环连接降压变压器，滑动触头P上下移动时可改变输出电压，R0表示输电线的电阻．以线圈平面与磁场平行时为计时起点，下列判断正确的是

A．若发电机线圈某时刻处于图示位置，变压器原线圈的电流瞬时值为零

B．发电机线圈感应电动势的瞬时值表达式为e = NBSω sinωt

C．当用电量增加时，为使用户电压保持不变，滑动触头P应向上滑动

D．当滑动触头P向下移动时，变压器原线圈两端的电压将升高

【答案】B

【解析】若发电机线圈某时刻处于图示位置，则此时线圈中产生的感应电动势最大，变压器原线圈的电流瞬时值为最大，选项A 错误；发电机线圈感应电动势的瞬时值表达式为e = NBSωcosωt,选项B错误；当用电量增加时，导线上的电流增加，导线R0上的电压损失变大，为使用户电压保持不变，变压器次级输出电压应该变大，故滑动触头P应向上滑动，选项C正确；变压器原线圈两端的电压是由发电机的输出电压决定的，与滑动端P无关，选项D 错误．

2．（2020·长春市第一一五中学高三月考）一台小型发电机与计算机相连接，计算机能将发电机产生的电动势随时间变化的图象记录下来，如图甲所示，让线圈在匀强磁场中以不同的转速匀速转动，计算机记录了两次不同转速所产生正弦交流电的图象如图乙所示.则关于发电机先后两次的转速之比n a∶n b，交流电b的最大值正确的是()

A．3∶2V B．3∶2，20 3

V

C．2∶3V D．2∶3，20 3

V

【答案】B

【解析】由图可知，a的周期为0.4s；b的周期为0.6s，则由n=1

T

可知，转速与周期成反比，故曲线a、b

对应的线圈转速之比为3：2；曲线a表示的交变电动势最大值是10V，根据E m=nBSω得曲线b表示的交

变电动势最大值是20

3

V；故B正确，ACD错误．

3．（2019·全国高三专题练习）如图，实验室一台手摇交流发电机，内阻r＝1.0 Ω，外接R＝9.0 Ω的电阻．闭

合开关S，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e＝sin10πt(V)，则()

A．该交变电流的频率为10 Hz

B．该电动势的有效值为V

C．外接电阻R所消耗的电功率为10 W

D．电路中理想交流电流表A的示数为1.0 A

【答案】D

【解析】交流电的频率，故A错误；该电动势的最大值为102V，故B错误；电压有效

值为10V，电路中电流为

10

1

19

I A A

==

+

，外接电阻R所消耗的电功率为29

P I R W

==，故C错误，D

正确．

4．（2020·福建省永春美岭中学高三开学考试）现用电压为380V的正弦式交流电给额定电压为220V的电灯供电，以下电路中不可能使电灯正常发光的有（）

A．B．

C．D．

【答案】D

【解析】A、电源电压为380V，由于灯泡与滑动变阻器的部分电阻并联再跟部分电阻串联，则灯泡的电压可能为220V，则灯泡可能正常发光．故A正确．

B、同理，灯泡与滑动变阻器的部分电阻并联再跟部分电阻串联，则灯泡的电压可能为220V，则灯泡可能正常发光．故B正确．

C、因为原线圈的匝数大于副线圈的匝数，则输出电压小于输入电压，可能小于220V，灯泡可能正常发光．故C正确．

D、原线圈的匝数小于副线圈的匝数，则输出电压大于输入电压，则灯泡的电压大于380V，则灯泡被烧坏．故D错误．

本题选择不可能正常发光的，故选D．

5．（2020·四川省泸县五中高三月考）如图为模拟远距离输电的部分测试电路，a、b端接电压稳定的正弦交变电源，定值电阻阻值分别为R1、R2，且R1

A．1

2

R

U

I k

∆

=

∆

B．原线圈两端电压U1一定变小

C．电源的输出功率一定增大

D．R1消耗的功率一定增加

【答案】A

【解析】A．理想变压器的原、副线圈的电压变化比

11

22

Δ

=

Δ

U n

U n

电流变化比

12

21

Δ=ΔI n I n 则有

2221

2211

ΔΔΔ==ΔΔΔU n U U I I n I 将R 1视为输入端电源内阻，则有

1

11

ΔΔU R I ＝ 所以有

2211

22

11ΔΔ==ΔΔn U R U I n I k 故A 正确；

BCD ．向下调节滑动变阻器R 3的滑动端P 时，副线圈负载电阻R 增大，由原副线圈的电压电流的关系得

2

11112n u I R I R n ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭

原线圈的电流I 1变小，R 1功率减小，电源电压不变，电源的输出功率一定减小，根据闭合电路欧姆定律可知原线圈的输入电压增大，故BCD 错误。 故选A 。

6．（2020·河北省衡水中学高三专题练习）如图所示，单匝矩形线框的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，线圈轴线OO /与磁场边界重合．线圈按图示方向匀速转动．若从图示位置开始计时，并规定电流a -b -c -d -a 为正方向，则线圈内感应电流随时间变化的图像是（ ）

A ．

B ． C

．