高考物理专题训练:交变电流
交变电流习题(答案解析)
一. 教学内容:专题一交变电流[教学过程]一. 交流电:1. 交流电:大小和方向随时间作周期性变化的电流。
如:¥2. 正弦交流电的产生:矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场轴匀速转动。
(1)电动势的产生:,③任意时刻t,线圈从中性面转过角度θ=ω·t说明:①交流电的峰值与线圈转轴位置和线圈形状都无关。
②交流电瞬时表达式是正弦或余弦,取决于计时零点线圈所处位置。
-(2)外电路闭合,R外,r(3)线圈转动一圈,交流电变化一个周期,电流方向变化两次。
(每经过中性面时,e=0,i=0,电流方向将发生改变)~3. 描述交流电变化规律:4. 描述交流电物理量:.(5)有效值:根据交流电热效应利用等效原理规定:让交流电和恒定电流通过同样阻值的电阻,在相等时间内产生的热量Q相等,则恒定电流的值为交流电有效值。
式交流电,依据定义Q交=Q直求有效值。
…(2)通常所说交流电值均指交流电的有效值。
秒电流方向改变100次)交流电器的铭牌上标明U额、I额是有效值,交流电表(电压表、电流表)读数也是有效值。
(3)计算通过电量,用平均值,计算交流产生热量,电功率用有效值。
Q=I2Rt,P=I2R二. 变压器1. 主要构造:输入线圈(原、初级)、输出线圈(副、次级)、闭合铁芯、符号:2. 工作原理:原线圈输入交流电U1,在铁芯中产生变化的磁通量,这样原线圈产生自感,副线圈产生电磁感应,反过来,副线圈在铁芯中产生变化的磁通量,引起原线圈的电磁感3. (1)理想变压器:传输交流电能时,自身不消耗电能。
P2=P1。
①原、副线圈没有电阻,不产生焦耳热,不计铜损。
③不计铁芯内电磁感应,即不计铁损。
?注:¥三. 远距离输电1. 输电原理:输电线总电阻R线,输送电功率P,输电电压U。
2. 高压输电原理:已知P输,输电电压U,输电线电阻R线,n1,n2,n3,n4。
/【典型例题】例1. 如图所示,N=100匝的正方形线圈,边长L=10cm,电阻r=1Ω,在匀强磁场中,B=,以n=100/π(r/s)的转速匀速转动,线圈通过滑环和电刷与R=9Ω的电阻组成闭合回路(伏特表是恒热电表),求:(1)从中性面开始计时,写出线圈中产生电动势e的表达式。
2025版高考物理一轮总复习学案 第13章 第31讲 交变电流的产生及描述
第十三章交变电流 电磁振荡和电磁波 传感器第31讲 交变电流的产生及描述名师讲坛·素养提升一、交变电流1.定义:大小和方向都随时间做______________的电流叫作交变电流。
2.图像:如图所示,图________________所示电流都属于交变电流,图______所示电流属于恒定电流。
周期性变化甲、乙、丙、丁戊二、正弦式交变电流的产生和变化规律1.产生:如图所示,在匀强磁场里,线圈绕________磁场方向的轴匀速转动时,可产生正弦式交变电流。
注意:交变电流的种类有很多,但同时具备这三个条件才会产生正弦式交变电流:匀强磁场;线圈转轴和磁场垂直;匀速转动。
垂直2.中性面及其特点(1)定义:与磁场方向________的平面。
(2)特点①线圈位于中性面时,穿过线圈的磁通量________,磁通量的变化率为______,感应电动势为______。
②线圈转动一周,________经过中性面,线圈每经过中性面一次,电流的方向就改变一次。
垂直最大零零2次3.图像:用以描述交变电流随时间变化的规律,如果线圈从中性正弦面位置开始计时,其图像为________曲线,如图所示。
4.变化规律(线圈从中性面位置开始计时)(1)电动势e 随时间变化的规律:e =_____________。
(2)电压u 随时间变化的规律:u =_____________。
(3)电流i 随时间变化的规律:i =____________。
其中ω是线圈转动的__________,Em =____________。
E msin ωt U msin ωt I msin ωt 角速度nBSω三、描述交变电流的物理量1.周期和频率(1)周期(T ):交变电流完成_____________变化,即线圈__________所需要的时间,单位是____________,公式T =________。
(2)频率(f ):交变电流在__________________________的次数,单位是________________。
高考物理专题复习:交变电流的描述
高考物理专题复习:交变电流的描述一、单选题1.一边长为L 的正方形单匝线框绕垂直于匀强磁场的固定轴转动,线框中产生的感应电动势e 随时间t 的变化情况如图所示。
已知匀强磁场的磁感应强度为B ,则结合图中所给信息可判定( )A .t 1时刻穿过线框的磁通量最大B .t 2时刻穿过线框的磁通量为零C .t 3时刻穿过线框的磁通量变化率为零D .线框转动的角速度为m2E BL 2.如图,在甲、乙两图分别接交流电源,下列关于图中灯泡亮度变化的说法正确的是( )A .在甲图中增大交流电频率,灯泡变亮B .在甲图的线圈L 中插入铁芯,灯泡变亮C .在乙图中增大交流电频率,灯泡变亮D .在乙图的电容器中插入电介质,灯泡变暗 3.如图,1D 、2D 是两只理想二极管(正向电阻为零,反向电阻无穷大),电阻123R R R R ===,当A 、B 两端接正弦交流电m sin u U t ω=时,则A 、B 之间电流的有效值为( )A B C .m23U RD .m2U R4.如图所示,闭合开关后,5R =Ω的电阻两端的交流电压为V u t π=,电压表和电流表均为理想交流电表,则( )A .该交流电周期为0.02sB .电压表的读数为100VC .电流表的读数为10AD .电阻的电功率为1kW5.如图所示电路,电阻1R 与电阻2R 阻值相同,都为R ,和1R 并联的D 为理想二极管(正向电阻可看作零,反向电阻可看作无穷大),在A 、B 间加一正弦交流电20sin100π(V)t μ=,则加在2R 上的电压有效值为( )A .B .20VC .D .6.电阻R 1、R 2与交流电源按照图甲所示的电路连接,R 1=10 Ω,R 2=20 Ω。
闭合开关S 后,通过电阻R 2的正弦式交变电流i 随时间t 变化的图像如图乙所示。
则( )A .通过R 1的电流有效值是1.2 AB .R 1两端的电压有效值是6 VC .通过R 2的电流最大值是D .R 2两端的电压最大值是7.一个灯泡,上面写着“220V 40W”,当它正常工作时,通过灯丝电流的峰值是( )A .211B .211C .112D .1128.如图甲乙分别是两种交流电的i 2-t 、i -t 关系图像,则甲、乙两种交流电的有效值之比为( )A B C .1 D .2二、多选题9.如图甲所示,正方形闭合导线圈abcd 平面垂直放在图示匀强磁场中,导线圈匝数为20匝、边长为0.1m 、总电阻为1 磁感应强度B 随时间t 的变化,关系如图乙所示,则以下说法正确的是( )A .导线圈中产生的是正弦交变电流B .在 5.5s t =时导线圈产生的感应电流为0.8AC .在0~2s 内通过导线横截面的电荷量为1CD .在0~6s 内,导线圈内产生的焦耳热为1.92J10.如图(a )所示,理想变压器原、副线圈匝数比为n 1:n 2=1:5,定值电阻R 1的阻值为10Ω,滑动变阻器R 2的最大阻值为50Ω,定值电阻R 3的阻值为10Ω,图中电表均为理想电表。
高考物理新电磁学知识点之交变电流专项训练解析含答案
高考物理新电磁学知识点之交变电流专项训练解析含答案一、选择题1.如图所示,图乙中理想变压器的原线圈接图甲所示的交变电流.理想变压器原、副线圈的匝数比为20:3,定值电阻的阻值为11Ω,滑动变阻器的总阻值为22Ω.下列说法中正确的是()A.副线圈输出电压的频率为100HzB.滑动变阻器的滑片P向右滑动时,电阻R两端的电压不变C.滑动变阻器的滑片P滑到最右端时,通过电阻R的电流为8.45AD.滑动变阻器的滑片P滑到最左端时,理想变压器的输入功率为132W2.普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流,通常要通过电流互感器来连接,图中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少,工作时电流为I ab,cd一侧线圈的匝数较多,工作时电流为I cd,为了使电流表能正常工作,则()A.ab接MN、cd接PQ,I ab<I cd B.ab接MN、cd接PQ,I ab>I cdC.ab接PQ、cd接MN,I ab<I cd D.ab接PQ、cd接MN,I ab>I cd3.如图所示,面积为S、匝数为N的矩形线框在磁感应强度为B的匀强磁场中,绕垂直于磁感线的轴OO′匀速转动,通过滑环向理想变压器供电,灯泡L1、L2、L3均正常发光.已知L1、L2、L3的额定功率均为P,额定电流均为I,线框及导线电阻不计,则()A.理想变压器原副线圈的匝数比为1:2B.图示位置时穿过线框的磁通量变化率为零C.若灯L1烧断,灯泡L3将变暗D .线框转动的角速度为2PNBSI4.如图甲所示电路,已知电阻21R R R ==,和1R 并联的D 是理想二极管(正向电阻可视为零,反向电阻为无穷大),在A 、B 之间加一个如图乙所示的交变电压(0AB U >时电压为正值)。
则R 2两端电压的有效值为( )A .510VB .10 VC .55VD .102V5.某研究小组成员设计了一个如图所示的电路,已知定值电阻R 并联的是一个理想交流电压表,D 是理想二极管(正向电阻为零,反向电阻为无穷大).在A 、B 间加一交流电压,瞬时值的表达式为u=20sin100xt (v ),则交流电压表示数为( )A .10VB .20VC .15VD .14.1V6.一自耦变压器如图所示,环形铁芯上只绕有一个线圈,将其接在a 、b 间作为原线圈.通过滑动触头取该线圈的一部分,接在c 、d 间作为副线圈,在a 、b 间输入电压为U 1的交变电流时,c 、d 间的输出电压为U 2,在将滑动触头从M 点顺时针转到N 点的过程中( )A .U 2>U 1,U 2降低B .U 2>U 1,U 2升高C .U 2<U 1,U 2降低D .U 2<U 1,U 2升高7.如图是交流发电机的示意图,匀强磁场方向水平向右,磁感应强度为B ,线圈ABCD 从图示位置(中性面)开始计时,绕垂直于磁场方向的轴OO ′逆时针匀速转动。
人教版高中物理选择性必修第二册《3.1 交变电流》练习题(解析版)
3.1交变电流【四大题型】【人教版2019】【题型1 区别交变电流与直流】 (1)【题型2 交变电流产生原因的理解】 (3)【题型3 正弦式交变电流的变化规律】 (4)【题型4 交变电流的图像】 (6)知识点1:交变电流1.交变电流:大小和方向随时间做周期性变化的电流叫作交变电流,简称交流.2.常见的交变电流的波形图实际应用中,交变电流有着不同的变化规律,常见的有以下几种,如图所示.3.直流:方向不随时间变化的电流称为直流.知识点2:交变电流的产生交流发电机的线圈在磁场中转动时,转轴与磁场方向垂直.知识点3:交变电流的变化规律1.中性面(1)中性面:与磁感线垂直的平面.(2)当线圈平面位于中性面时,线圈中的磁通量最大,线圈中的电流为零.2.从中性面开始计时,线圈中产生的电动势的瞬时值表达式:e=E m sin ωt,E m叫作电动势的峰值,E m=NωBS. 3.正弦式交变电流:按正弦规律变化的交变电流叫作正弦式交变电流,简称正弦式电流.4.正弦式交变电流和电压电流表达式i=I m sin ωt,电压表达式u=U m sin ωt.其中I m、U m分别是电流和电压的最大值,也叫峰值.5.交变电流的峰值E m =NωBS ,I m =NωBS R +r ,U m =NωBSRR +r.6.电动势峰值E m =NωBS 由线圈匝数N 、磁感应强度B 、转动角速度ω和线圈面积S 决定,与线圈的形状无关,与转轴的位置无关.如图所示的几种情况中,如果N 、B 、ω、S 均相同,则感应电动势的峰值均相同.知识点4:交流发电机 1.主要构造:电枢和磁体. 2.分类(1)旋转电枢式发电机:电枢转动,磁极不动. (2)旋转磁极式发电机:磁极转动,电枢不动.【题型1 区别交变电流与直流】【例1】 (多)(2023·三明期中)下列图像描述的电流属于交变电流的是( )【变式1-1】(多)下列图像中属于交变电流的有( )【变式1-2】(2022·白银期中)在交变电流产生的实验中,关于中性面,下列说法正确的是( ) A .此时线圈垂直切割磁感线,感应电流最大B.磁感线垂直该时刻的线圈平面,所以磁通量最大,磁通量的变化率也最大C.线圈平面每次经过中性面时,感应电流的方向一定会发生改变D.线圈平面处于跟中性面垂直的位置时,磁通量的变化率为零,感应电动势、感应电流均最大,电流方向不变【变式1-3】如图所示为某交流发电机原理示意图,则()A.图示位置线圈中电流为零B.图示位置穿过线圈的磁通量量大C.该发电机是利用电磁感应现象制成的D.该发电机工作时把电能转化为机械能【题型2 交变电流产生原因的理解】【例2】(2023·汪清期末)如图所示线圈匀速转动或匀速直线运动,能产生交变电流的是()【变式2-1】在水平向右的匀强磁场中,一线框绕垂直于磁感线的轴匀速转动,线框通过电刷、圆环、导线等与定值电阻组成闭合回路.t1、t2时刻线框分别转到如图甲、乙所示的位置,图甲中线框与磁感线平行,图乙中线框与磁感线垂直,下列说法正确的是()A.t1时刻穿过线框的磁通量最大B .t 1时刻通过电阻的电流最大,方向从右向左C .t 2时刻穿过线框的磁通量变化最快D .t 2时刻通过电阻的电流最大,方向从右向左【变式2-2】(多)下图中,哪些情况线圈中产生了交变电流( )【变式2-3】交流发电机发电示意图如图所示,线圈转动过程中,下列说法正确的是( )A .转到图甲位置时,通过线圈的磁通量变化率最大B .转到图乙位置时,线圈中产生的感应电动势为零C .转到图丙位置时,线圈中产生的感应电流最大D .转到图丁位置时,AB 边中感应电流方向为A →B【题型3 正弦式交变电流的变化规律】 【例3】如图所示,匀强磁场的磁感应强度B =2πT ,边长L =10 cm 的正方形线圈abcd 共100匝,线圈总电阻r =1 Ω,线圈绕垂直于磁感线的轴OO ′匀速转动,角速度ω=2π rad/s ,外电路电阻R =4 Ω.求:(1)转动过程中线圈中感应电动势的最大值.(2)从图示位置(线圈平面与磁感线平行)开始计时,感应电动势的瞬时值表达式. (3)由图示位置转过30°角时电路中电流的瞬时值. (4)线圈从开始计时经16s 时线圈中的感应电流的瞬时值.(5)电阻R 两端电压的瞬时值表达式.【变式3-1】交流发电机工作时电动势为e =E m sin ωt ,若将发电机的转速提高一倍,同时将电枢所围面积减小一半,其他条件不变,则其电动势e ′变为( ) A .E m sin ωt2B .2E m sin ωt2C .E m sin 2ωt D.E m2sin 2ωt【变式3-2】(多)如图所示,单匝矩形线圈abcd 放在匀强磁场中,磁感应强度为B ,ad =bc =l 1,ab =cd =l 2.从图示位置起该线圈以角速度ω绕不同转轴匀速转动,则( )A .以OO ′为转轴时,感应电动势e =Bl 1l 2ωsin ωtB .以O 1O 1′为转轴时,感应电动势e =Bl 1l 2ωsin ωtC .以OO ′为转轴时,感应电动势e =Bl 1l 2ωcos ωtD .以OO ′为转轴跟以ab 为转轴一样,感应电动势e =Bl 1l 2ωcos ωt【变式3-3】(2023·娄底期末)如图所示,KLMN 是一个竖直的矩形导线框,全部处于磁感应强度为B 的水平方向的匀强磁场中,线框面积为S ,MN 边水平,线框绕某竖直固定轴以角速度ω匀速转动.在MN 边与磁场方向的夹角达到30°的时刻(图示位置),导线框中产生的瞬时电动势e 的大小和线框中感应电流的方向分别为(已知线框按俯视的逆时针方向转动)( )A.12BSω,电流方向为KNMLK B.32BSω,电流方向为KNMLK C.12BSω,电流方向为KLMNK D.32BSω,电流方向为KLMNK【题型4 交变电流的图像】【例4】(2022·福建期中)一闭合矩形线圈abcd绕垂直于磁感线的固定轴OO′匀速转动,线圈平面位于如图甲所示的匀强磁场中.通过线圈的磁通量Φ随时间t的变化规律图像如图乙所示,下列说法正确的是()A.t1、t3时刻通过线圈的磁通量变化率最大B.t2、t4时刻线圈中感应电流方向改变C.t2、t4时刻线圈中通过的磁通量最大D.t1、t3时刻线圈中感应电动势最小【变式4-1】(2022·长春期末)如图所示为交流发电机模型的示意图.位于磁场中的矩形导线框abcd可绕过其对称轴的轴线(图中虚线)转动.已知在t=0时刻,线框的平面与磁场方向垂直(图示位置),并从此位置开始以恒定的角速度绕转轴沿逆时针方向转动.若规定通过电阻的电流方向为由e到f为正,则下列i-t图像正确的是()【变式4-2】(多)一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴匀速转动,线圈中的感应电动势e随时间t变化的规律如图所示,则下列说法正确的是()A.图中曲线是从线圈平面与磁场方向平行时开始计时的B.t1和t3时刻穿过线圈的磁通量为零C.t1和t3时刻穿过线圈的磁通量的变化率为零D.感应电动势e的方向变化时,穿过线圈的磁通量最大【变式4-3】(多)如图甲所示,一个矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场方向且与线圈共面的轴OO′匀速转动,从某个时刻开始计时,穿过线圈的磁通量Φ随时间t的变化如图乙所示,则下列说法中正确的是()A.t=0时刻线圈处于中性面位置B.t1、t3时刻线圈中的感应电流最大且方向相同C.t2、t4时刻穿过矩形线圈的磁通量最大,但感应电流却为零D.t5时刻穿过线圈的磁通量为零,磁通量的变化率也为零3.1交变电流【四大题型】【人教版2019】【题型1 区别交变电流与直流】 ........................................................................................................................... 1 【题型2 交变电流产生原因的理解】 ................................................................................................................... 4 【题型3 正弦式交变电流的变化规律】 ............................................................................................................... 5 【题型4 交变电流的图像】 .. (8)知识点1:交变电流1.交变电流:大小和方向随时间做周期性变化的电流叫作交变电流,简称交流. 2.常见的交变电流的波形图实际应用中,交变电流有着不同的变化规律,常见的有以下几种,如图所示.3.直流:方向不随时间变化的电流称为直流. 知识点2:交变电流的产生交流发电机的线圈在磁场中转动时,转轴与磁场方向垂直. 知识点3:交变电流的变化规律 1.中性面(1)中性面:与磁感线垂直的平面.(2)当线圈平面位于中性面时,线圈中的磁通量最大,线圈中的电流为零.2.从中性面开始计时,线圈中产生的电动势的瞬时值表达式:e =E m sin ωt ,E m 叫作电动势的峰值,E m =NωBS . 3.正弦式交变电流:按正弦规律变化的交变电流叫作正弦式交变电流,简称正弦式电流. 4.正弦式交变电流和电压电流表达式i =I m sin ωt ,电压表达式u =U m sin ωt .其中I m 、U m 分别是电流和电压的最大值,也叫峰值. 5.交变电流的峰值E m =NωBS ,I m =NωBS R +r ,U m =NωBSR R +r.6.电动势峰值E m =NωBS 由线圈匝数N 、磁感应强度B 、转动角速度ω和线圈面积S 决定,与线圈的形状无关,与转轴的位置无关.如图所示的几种情况中,如果N、B、ω、S均相同,则感应电动势的峰值均相同.知识点4:交流发电机1.主要构造:电枢和磁体.2.分类(1)旋转电枢式发电机:电枢转动,磁极不动.(2)旋转磁极式发电机:磁极转动,电枢不动.【题型1 区别交变电流与直流】【例1】(多)(2023·三明期中)下列图像描述的电流属于交变电流的是()【答案】AD【详解】大小和方向随时间做周期性变化的电流叫作交变电流,电流的方向没有发生变化,不属于交变电流,故选项B、C错误,选项A、D正确.【变式1-1】(多)下列图像中属于交变电流的有()【答案】ABC【详解】选项D中,电流大小随时间变化,但因其方向不变,所以是直流.选项A、B、C中i的大小和方向均做周期性变化,故它们属于交变电流.【变式1-2】(2022·白银期中)在交变电流产生的实验中,关于中性面,下列说法正确的是()A.此时线圈垂直切割磁感线,感应电流最大B.磁感线垂直该时刻的线圈平面,所以磁通量最大,磁通量的变化率也最大C.线圈平面每次经过中性面时,感应电流的方向一定会发生改变D.线圈平面处于跟中性面垂直的位置时,磁通量的变化率为零,感应电动势、感应电流均最大,电流方向不变【答案】C【知识点】中性面及其性质【详解】A.线圈平面与中性面重合时,线圈线速度方向与与磁感线平行,不切割磁感线,感应电流为零,故A错误;B.线圈平面与中性面重合时,磁感线垂直该时刻的线圈平面,所以磁通量最大,但磁通量的变化率为零,故B错误;C.线圈平面每次经过中性面时,感应电流的方向一定会发生改变,故C正确;D.线圈平面处于跟中性面垂直的位置时,磁通量的变化率最大,感应电动势、感应电流均最大,电流方向不变,故D错误。
2024全国高考真题物理汇编:交变电流章节综合
2024全国高考真题物理汇编交变电流章节综合一、单选题 1.(2024湖北高考真题)在如图所示电路中接入正弦交流电,灯泡1L 的电阻是灯泡2L 的2倍。
假设两个二极管正向电阻为0、反向电阻无穷大。
闭合开关S ,灯泡1L 、2L 的电功率之比12:P P 为( )A .2︰1B .1︰1C .1︰2D .1︰42.(2024浙江高考真题)理想变压器的原线圈通过a 或b 与频率为f 、电压为u 的交流电源连接,副线圈接有三个支路、如图所示。
当S 接a 时,三个灯泡均发光,若( )A .电容C 增大,L 1灯泡变亮B .频率f 增大,L 2灯泡变亮C .R G 上光照增强,L 3灯泡变暗D .S 接到b 时,三个泡均变暗3.(2024北京高考真题)如图甲所示,理想变压器原线圈接在正弦式交流电源上,输入电压u 随时间t 变化的图像如图乙所示,副线圈接规格为“6V ,3W”的灯泡。
若灯泡正常发光,下列说法正确的是( )A .原线圈两端电压的有效值为B .副线圈中电流的有效值为0.5AC .原、副线圈匝数之比为1∶4D .原线圈的输入功率为12W4.(2024广东高考真题)将阻值为50 的电阻接在正弦式交流电源上。
电阻两端电压随时间的变化规律如图所示。
下列说法正确的是( )A .该交流电的频率为100HzB .通过电阻电流的峰值为0.2AC .电阻在1秒内消耗的电能为1JD .电阻两端电压表达式为π)V u t =5.(2024湖南高考真题)根据国家能源局统计,截止到2023年9月,我国风电装机4亿千瓦,连续13年居世界第一位,湖南在国内风电设备制造领域居于领先地位。
某实验小组模拟风力发电厂输电网络供电的装置如图所示。
已知发电机转子以角速度ω匀速转动,升、降压变压器均为理想变压器,输电线路上的总电阻可简化为一个定值电阻0R 。
当用户端接一个定值电阻R 时,0R 上消耗的功率为P 。
不计其余电阻,下列说法正确的是( )A .风速增加,若转子角速度增加一倍,则0R 上消耗的功率为4PB .输电线路距离增加,若0R 阻值增加一倍,则0R 消耗的功率为4PC .若升压变压器的副线圈匝数增加一倍,则0R 上消耗的功率为8PD .若在用户端再并联一个完全相同的电阻R ,则0R 上消耗的功率为6P6.(2024山东高考真题)如图甲所示,在-d ≤x ≤d ,-d ≤y ≤d 的区域中存在垂直Oxy 平面向里、磁感应强度大小为B 的匀强磁场(用阴影表示磁场的区域),边长为2d 的正方形线圈与磁场边界重合。
高考物理二轮总复习课后习题 专题分层突破练 专题分层突破练10 恒定电流和交变电流 (2)
专题分层突破练10 恒定电流和交变电流A组基础巩固练1.(浙江6月选考)我国1 100 kV特高压直流输电工程的送电端用“整流”设备将交流变换成直流,用户端用“逆变”设备再将直流变换成交流。
下列说法正确的是( )A.送电端先升压再整流B.用户端先降压再变交流C.1 100 kV是指交变电流的最大值D.输电功率由送电端电压决定2.(多选)(湖南岳阳二模)某实验小组发现一个滑动变阻器发生了断路故障,为了检测断路的位置,实验小组设计了如图所示的电路,a、b、c、d、e 是滑动变阻器上间距相同的五个位置(a、e为滑动变阻器的两个端点)。
实验小组将滑动变阻器的滑片分别置于a、b、c、d、x(x是d、e间某一位置)、e进行测量,把相应的电流表示数记录在下表中。
已知定值电阻阻值为R,电源内阻和电流表内阻可忽略。
下列说法正确的是( )A.滑动变阻器cd间发生了断路B.滑片在x位置的电流表示数的可能值为0.85 AC.滑片在x位置的电流表示数的可能值为0.40 AD.若滑动变阻器未断路时,其电阻丝的总电阻为4R3.(山东烟台模拟)如图所示,将一根粗细均匀的电阻丝弯成一个闭合的圆环,接入电路中,电路与圆环的接触点O点固定,P为电路与圆环良好接触的滑片,电源的电动势为E,内阻为r,闭合开关S,在滑片P缓慢地从m点开始经n点移到q点的过程中,下列说法正确的是( )A.电压表和电流表的示数都一直变大B.灯L1先变暗后变亮,电流表的示数一直变小C.灯L2先变暗后变亮,电压表的示数先变大后变小D.电容器C所带的电荷量先减少后增多4.(多选)(山东临沂模拟)如图甲所示,理想变压器原、副线圈匝数比为2∶1,电路中R1=100 Ω、R2=15 Ω,滑动变阻器R的最大阻值为15 Ω,图中电表均为理想交流电表,a、b间的电压如图乙所示,下列说法正确的是( )A.该交变电流的频率为50 HzB.滑动变阻器的滑片向下滑动时,电压表的示数变大C.滑动变阻器的滑片向下滑动时,电流表的示数变大D.滑动变阻器接入电阻最大时,电流表的示数为1 A5.(山东聊城二模)国家为节约电能,执行峰谷分时电价政策,引导用户错峰用电。
高考物理专练题交变电流(试题部分)
高考物理专练题交变电流考点一交变电流的产生及描述1.甲图是小型交流发电机的示意图,两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场,为理想交流电流表。
线圈绕垂直于磁场的水平轴OO'沿逆时针方向匀速转动,产生的电动势随时间变化的图像如图乙所示。
已知发电机线圈电阻为10Ω,外接一只阻值为90Ω的电阻,不计电路的其他电阻,则()A.电流表的示数为0.31AB.线圈转动的角速度为50πrad/sC.0.01s时线圈平面与磁场方向平行D.在线圈转动一周过程中,外电阻发热约为0.087J答案D2.(2018东北三校联考,9)(多选)如图所示,面积为S、匝数为N、电阻为r的正方形导线框与阻值为R的电阻构成闭合回路,理想交流电压表并联在电阻R的两端。
线框在磁感应强度为B的匀强磁场中,以与电路连接的一边所在直线为轴垂直于磁场以角速度ω匀速转动,不计其他电阻,则下列说法正确的是()A.若从图示位置开始计时,线框中感应电动势的瞬时值为e=NBSωsinωtB.线框通过中性面前后,流过电阻R的电流方向将发生改变,1秒钟内流过电阻R的电流方向改变ω次πC.线框从图示位置转过60°的过程中,通过电阻R的电荷量为NBS2(R+r)D.电压表的示数跟线框转动的角速度ω大小无关答案ABC3.(2020届吉林长春质量监测,6)(多选)如图甲所示为风力发电的简易模型。
在风力的作用下,风叶带动与其固定在一起的磁铁转动,转速与风速成正比。
若某一风速时,线圈中产生的正弦式电流如图乙所示。
下列说法正确的是()A.电流的表达式为i=0.6sin10πt(A)B.磁铁的转速为10r/sC.风速加倍时电流的表达式为i=1.2sin10πt(A)D.风速加倍时线圈中电流的有效值为3√2A5答案AD考点二变压器、电能的输送1.(2019广西南宁、玉林、贵港等高三毕业班摸底,16)如图所示,为一变压器的实物图,若将其视为理想变压器,根据其铭牌所提供的信息,以下判断正确的是()A.副线圈的匝数比原线圈多B.当原线圈输入交流电压110V时,副线圈中输出交流电压6VC.当原线圈输入交流电压220V时,副线圈输出直流电压12VD.当变压器输出为12V和3A时,原线圈电流为9√2A55答案B2.(2018江西上饶六校一联)如图所示,一正弦交流电瞬时值表达式为e=220sin100πt(V),通过一个理想电流表,接在一个理想变压器两端,变压器起到降压作用,开关S闭合前后,A、B两端输出的电功率相等,以下说法正确的是()A.流过r的电流方向每秒钟变化50次B.变压器原线圈匝数小于副线圈匝数C.开关从断开到闭合时,电流表示数变小D.R=√2r答案D方法理想变压器的动态分析1.(多选)如图所示,理想变压器的副线圈接有规格为“44V44W”的灯泡和线圈电阻为r=1Ω的电动机,原线圈上接有u=220√2sin100πt(V)的正弦交流电压,此时灯泡和电动机都正常工作,且原线圈中的理想交流电流表示数为1A,不考虑灯泡电阻变化和电动机内阻变化,则下列说法正确的是()A.变压器原、副线圈的匝数之比为4∶1B.电动机的输出功率为176WC.电动机的热功率为16WD.若电动机被卡住,灯泡仍正常发光,则电流表示数将变为9A,此时应立即切断电源答案CD2.如图所示的电路中,理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=11∶1,原线圈接u=220√2sin100πt(V)的交流电,电阻R1=2R2=10Ω,D1、D2均为理想二极管(正向电阻为零,反向电阻为无穷大),则副线圈电路中理想交流电流表的读数为()A.3AB.2√5AC.√10AD.√3A答案A3.如图所示为一理想变压器,原线圈接在一输出电压为u=U0sinωt的交流电源两端。
高考理科综合物理部分(交变电流部分)
高考理科综合物理部分(交变电流部分)一、单项选择题(本大题共8小题,共0分)1. 如图所示,是某交流发电机产生的交变电流的图像,根据图像可以判定( )A . 此交变电流的周期为0.1sB . 此交变电流的频率为5HzC . 将标有“12V 、3W ”的灯泡接在此交变电流上,灯泡可以正常发光D . 与图像上a 点对应的时刻发电机中的线圈刚好转至中性面2.电学元件的正确使用,对电路安全工作起着重要作用。
某电解电容器上标有“25V ,450μF ”字样,下列说法中正确的是 ( ) A.此电容器在交流、直流电路25V 的电压时都能正常工作 B.此电容器只有在不超过25V 的直流电压下才能正常工作 C.当工作电压是直流25V 时,电容才是450μFD.若此电容器在交流电压下工作,交流电压的最大值不能超过25V3.如图所示,一面积为S 的单匝正方形线圈,线圈电阻为R ,以角速度ω绕MN 轴匀速转动,MN 右边存在磁感应强度为B 的匀强磁场,左边卫真空区域。
则线圈转动一周,外力所需做的功为( )(第3题) (第5题)A .222B SRπω B .222B S Rπω C .22B SRπω D .224B S Rπω4.一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动,周期为T ,从中性面开始计时,当4T t =时,感应电动势的瞬时值为2V ,则此交变电动势的有效值为( )A .22VB .2VC .2VD .22V5.一理想变压器原、副线圈匝数比n1 : n2=5 : 3。
原线圈两端接一正弦式交变电流,其电压u随时间t变化的规律如图所示。
当副线圈仅接入一个100Ω的纯电阻用电器时,用电器恰能正常工作。
则( )A.该用电器的额定电压为100V B.该用电器的额定电压为602VC.变压器的输入功率是36W D.原线圈中的电流是0.60A6.某交流电电源电压的瞬时值表达式为u=6 sin100πt(V),则下列说法中正确的是()A.用交流电压表测该电源电压时,示数为6 VB.用交流电压表测该电源电压时,示数为6 VC.用该电源给电磁打点计时器供电时,打点的时间间隔一定为0.01 sD.把标有“6 V 3 W”的小灯泡接在该电源上时,小灯泡将被烧毁7.一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示。
2017-2022年全国各地高考物理真题汇编:交变电流(Word版含答案)
2017-2022年全国各地高考物理真题汇编:交变电流学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________一、单选题(本大题共12题)1.(2022·山东·高考真题)如图所示的变压器,输入电压为220V ,可输出12V 、18V 、30V 电压,匝数为1n 的原线圈中电随时间变化为m cos(100π)=U t μ.单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表,电压表的示数为0.1V 。
将阻值为12Ω的电阻R 接在BC 两端时,功率为12W 。
下列说法正确的是( )A .n 1为1100匝,m U 为220VB .BC 间线圈匝数为120匝,流过R 的电流为1.4AC .若将R 接在AB 两端,R 两端的电压为18V ,频率为100HzD .若将R 接在AC 两端,流过R 的电流为2.5A ,周期为0.02s2.(2021·重庆·高考真题)某电动牙刷的充电装置含有变压器,用正弦交流电给此电动牙刷充电时,原线圈两端的电压为220V ,副线圈两端的电压为4.4V ,副线圈的电流为1.0A ,若将该变压器视为理想变压器,则( )A .原、副线圈匝数之比为25:1B .原线圈的电流为0.02AC .副线圈两端的电压最大值为5VD .原、副线圈的功率之比为50:13.(2022·浙江·高考真题)如图所示,甲图是一种手摇发电机及用细短铁丝显示的磁场分布情况,摇动手柄可使对称固定在转轴上的矩形线圈转动;乙图是另一种手摇发电机及磁场分布情况,皮带轮带动固定在转轴两侧的两个线圈转动。
下列说法正确的是( )A .甲图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场B .乙图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场C .甲图中线圈转动时产生的电流是正弦交流电D .乙图线圈匀速转动时产生的电流是正弦交流电4.(2021·福建·高考真题)某住宅小区变压器给住户供电的电路示意图如图所示,图中R 为输电线的总电阻。
高考物理最新模拟题精选训练(交变电流)专题01 交流电的产生和图像(含解析)
专题01 交流电的产生和图像1.(2017黑龙江大庆一模)如图所示,N 匝数矩形导线框在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕轴OO′匀速转动,线框面积为S ,线框的电阻、电感均不计,外电路接有电阻R 、理想电流表A 和二极管D .电流表的示数为I ,二极管D 具有单向导电性,即正向电阻为零,反向电阻无穷大,下列说法正确的是( )A .导线框转动的角速度为B .导线框转动的角速度为C .导线框转到图示位置时,导线框中的磁通量最大,瞬时电动势为零D .导线框转到图示位置时,导线框中的磁通量最大,瞬时电动势最大 【参考答案】AC导线框转到图示位置时,线圈位于中性面处,导线框中的磁通量最大,瞬时电动势为零,故C 正确,D 错误;2.(2016·山东济南高三月考)某小型旋转电枢式发电机所产生的交变电动势为110 V 、频率为60 Hz ,要使它产生的电动势变为220 V 、频率变为50 Hz ,需要调整线圈的转速n 、匝数N 或磁感应强度的大小B 。
下列调整合适的是( )A .使n 变为原来的1.2倍,B 变为原来的2倍,N 变为原来的1.2倍 B .使n 变为原来的56,B 变为原来的56,N 变为原来的2倍C .使n 变为原来的56,N 变为原来的2倍,B 不变D .使n 变为原来的56,N 变为原来的2.4倍,B 不变【参考答案】D3.(2016·山东师大附中模拟)如图所示,一交流发电机的矩形线圈匝数为n =10,其电阻r =2 Ω,面积S =0.2 m 2,在磁感应强度B =2π T 的匀强磁场中,若线圈从中性面位置开始绕垂直于磁场方向的对称轴OO ′以ω=10 π rad/s 的角速度匀速转动,向R =18 Ω的电阻供电。
则以下说法中正确的是( )A .该线圈产生的是余弦式交变电流B .线圈在转动过程中产生的最大感应电动势为40 VC .线圈开始转动160 s 时流过电阻R 的瞬时电流大小为22 AD .电阻R 上消耗的电功率为9 W 【参考答案】D【名师解析】若线圈从中性面开始运动,则穿过线圈的磁通量按照余弦规律变化,由法拉第电磁感应定律可知,其产生的感应电动势(感应电流)将按照正弦规律变化,选项A 错误;由于OO ′为线圈的对称轴,所以线圈产生的感应电动势的最大值应为E m =12nBS ω=20 V ,选项B 错误;线圈在转动过程中产生的感应电动势的瞬时值表达式为e =20 sin 10πt (V),所以其感应电流的瞬时值表达式为i =sin 10πt (A),故当t =160 s 时,流经电阻R 的瞬时电流大小为i =sin 10π×160 A =12 A ,选项C 错误;流经R 的电流的有效值为I =22A ,所以电阻R 上消耗的电功率为P =I 2R =9 W ,选项D 正确。
2024届高考物理一轮复习专题突破:交变电流
2024届高三一轮复习专题突破交变电流一、选择题1.手摇式发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动时,穿过线圈横截面的磁通量随时间按如图所示的正弦规律变化当线圈的转速变为原来的一半时,下列说法正确的是A.交变电压的周期变为原来的一半B.穿过线圈的磁通量的最大值变为原来的一半C.交变电压的最大值变为原来的一半D.交变电压的有效值变为原来的√2倍2.如图所示,OO'是磁感应强度大小为B的匀强磁场的左边界,也是一面积为S的n匝矩形金属线框的对称轴,若线框以角速度ω绕与磁感线垂直的转轴OO'匀速转动,并从图示位置(线框与磁感线平行) 开始计时,则A.t = 2π时,线框中的感应电流最小ωB.t = π时,穿过线框的磁通量变化率最大2ωC.线框中产生的交变电动势的最大值为nBSωD.线框中产生的交变电动势的有效值为√2nBSω43.如图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。
磁场的磁感应强度B=1.0×102T,线圈的边长ab=20cm,bc=10cm,匝数N=400,线圈总电阻r=2.0Ω,线圈的转速n= 50r/s。
线圈的两端经集流环和电刷与R=18Ω的电阻π连接,与电阻R并线圈平面与联的交流电压表为理想电表。
在t=0时刻,磁场方向平行,则下列说法正确的是A.通过R的电流随时间变化的规律是i=0.4cos100tAB.交流电压表的示数为8VC.从t=0时刻开始线圈转过30°的过程中,通过电阻R的电荷量为2.0×10-3CD.电阻R的热功率为3.2W4.如图所示,一理想变压器原线圈接在电压u=220√2sinωt(V)的正弦交变电流中,副线圈接“10V 2W”的灯泡,灯泡能正常发光,若在副线圈上再并联一个相同的灯泡,可知A.两个灯泡都能正常发光B.原副线圈匝数之比为1:22C.原线圈中的输入功率为4WD.原线圈中的电流I1=0.4A5.某发电机通过理想变压器向定值电阻R提供正弦交流电,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。
高中物理-专题 交变电流电路问题(解析版)
2021年高考物理100考点最新模拟题千题精练(选修3-2)第五部分 交变电流 专题5.21 交变电流电路问题一、选择题1.(2020江苏高考仿真模拟2)如图所示,电路中完全相同的三只灯泡L 1、L 2、L 3分别与电阻R 、电感L 、电容C 串联,先把双刀双掷开关S 与“220V ,100Hz ”的交流电路a 、b 两端连接,三只灯泡亮度恰好相同。
若保持交变电压有效值不变,而将双刀双掷开关S 变为与“220V ,50Hz ”的交流电路c 、d 两端连接,则发生的现象是 ( )A .三灯均变暗B .三灯均变亮C .L 1亮度不变,L 2变亮,L 3变暗D .L 1亮度不变,L 2变暗,L 3变亮 【参考答案】C【名师解析】由题意知,交变电流的电压有效值不变,频率减小了,电阻R 的阻值不随频率而变化,交变电压不变,灯泡L 1的电压不变,亮度不变。
电感L 的感抗减小,流过L 2的电流增大,L 2变亮。
电容C 的容抗增大,流过L 3的电流减小,L 3变暗,选项C 正确,选项A 、B 、D 错误。
2.(2020江苏高考仿真模拟2)如图所示,一个边长L =10cm ,匝数n =100匝的正方形线圈abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO´匀速转动,磁感应强度B=0.50T ,角速度ω=10πrad/s ,闭合回路中两只灯泡均能正常发光。
下列说法正确的是 ( ) A .从图中位置开始计时,感应电动势瞬时表达式为e =5πcos10πt (V ) B .增大线圈转动角速度ω时,感应电动势的峰值E m 不变 C .抽去电感器L 的铁芯时,灯泡L 2变亮D .增大电容器C 两极板间的距离时,灯泡L 1变亮图220V ,50Hz220V ,100Hz图【参考答案】AC【名师解析】:由E m=nBSω=5πV,线框垂直于中性面开始计时,所以闭合电路中电动势瞬时值的表达式:e=5πcos10πt(V),选项A正确;根据电动势最大值公式E m=nBSω,增大线圈转动角速度ω时,感应电动势的峰值E m变大,选项B错误;抽去电感器L的铁芯时,即减小自感系数,则减小感抗,灯泡L2变亮,选项C正确;当增大电容器C两极板间的距离时,电容器的电容C变小,容抗增大,灯泡L1变暗,选项D错误。
高中物理-专题 交变电流的有效值(基础篇)(解析版)
2021年高考物理100考点最新模拟题千题精练(选修3-2)第五部分 交变电流专题5.4 交变电流的有效值(基础篇)一.选择题1.(2020贵州安顺市3月调研)一电阻接到方波交流电源上,在一个周期内产生的热量为Q 方;若该电阻接到正弦交流电源上,在个周期内产生的热量为Q 正,该电阻上电压的峰值均为0u ,周期均为T ,如图甲、乙所示。
则:Q Q 正方等于( )A.2:1 B.1:2C.2:1D. 1:2【参考答案】C 【名师解析】根据焦耳定律知2u Q TR=方;而正弦交流电压的有效值等于峰值的12,所以: 2020122u u Q T TR R⎛⎫⎪⎝⎭==⋅正, 可得::2:1Q Q 正方,故C 正确,ABD 错误。
2.(2019·江西重点中学协作体第二次联考)如图所示为一个经双可控硅调节后加在电灯上的电压,正弦交流电的每一个二分之一周期中,前面四分之一周期被截去。
现在电灯上电压的有效值为( )A .U mB .U m2C.U m 3 D .U m2【参考答案】D 【名师解析】从u -t 图像上看,每个14周期正弦波形的有效值U 1=U m 2,根据有效值的定义U 2R T =⎝⎛⎭⎫U m 22R ×T4×2+0,解得U =U m2,D 正确。
3.(5分)如图11所示,是一交流电压随时间变化的图象,此交流电压的有效值等于_____V .A .50 2B .50C .25 2D .75【参考答案】A【名师解析】 题图中给出的是一方波交流电,周期T =0.3 s ,前T 3时间内U 1=100 V ,后2T3时间内U 2=-50 V .设该交流电压的有效值为U ,根据有效值的定义,有U 2R T =U 21R ·⎝⎛⎭⎫T 3+U 22R ·⎝⎛⎭⎫23T ,代入已知数据,解得U =50 2 V.,选项A 正确。
4.(2019山西三模)现代社会是数字化社会,需要把模拟信号转换为数字信号。
20版高考物理试题库 专题5.4 交变电流的有效值(提高篇)(解析版)
第十一部分交变电流专题11.4 交变电流的有效值(提高篇)一.选择题1.(2019河南示范性高中联考)一内阻不计的交流发电机输出电压的瞬时值表达式为u=100sin100πt(V),下列判断正确的是A. 该交流发电机线圈的转速为50r/sB. 若将该交流电压加在阻值为100Ω的电阻两端则该电阻在1min内产生的热量为6×103JC. 若发电机线圈的转速提高一倍,则输出电压的有效值为D. 若将该交流电压加在原副线圈匝数比为k的理想变压器的原线圈两端,则副线圈两端的电压的有效值V【参考答案】ACD【名师解析】根据求解转速;根据交流电的有效值求解热量;根据U m=NBSω判断若发电机线圈的转速提高一倍时输出电压的有效值;由公式求解变压器副线圈电压有效值.由可知,选项A正确;由公式,选项B错误;根据U m=NBSω可知,当发电机线圈的转速提高一倍,即ω增大一倍时,U m=200V,则,选项C正确;由公式可得,,选项D正确;故选ACD.2. (2018·东北三校联考)关于图甲、乙、丙、丁,下列说法正确的是()A.图甲中电流的峰值为2 A,有效值为 2 A,周期为5 sB .图乙中电流的峰值为5 A ,有效值为2.5 2 AC .图丙中电流的峰值为2 A ,有效值为 2 AD .图丁中电流的最大值为4 A ,有效值为 2 A ,周期为2 s 【参考答案】B【名师解析】.图甲是正弦式交变电流图线,峰值(最大值)为2 A ,有效值是峰值的12,即 2 A ,周期为4 s ,所以A 选项错误;图乙电流大小改变但方向不变,所以不是交变电流,计算有效值时因为热效应与电流方向无关,所以仍是峰值的12,即2.5 2 A ,所以B 选项正确;图丙是图甲减半的脉冲电流,有效值不可能为峰值的12,所以C 选项错误;图丁是交变电流图线,周期为2 s ,根据有效值定义则有:42×R ×T 2+32×R ×T 2=I 2RT ,解得电流有效值I =2.5 2 A ,所以D 选项错误.3.一个匝数为100匝,电阻为0.5 Ω的闭合线圈处于某一磁场中,磁场方向垂直于线圈平面,从某时刻起穿过线圈的磁通量按图9所示规律变化。
2024年高考物理模拟题分类汇编专题12交变电流
2024年高考物理模拟题分类汇编专题12交变电流A.交流电的周期为2t 0B.磁通量绝对值的最大值为022B S 时刻线框的感应电流为0D.该线框中交变电流的有效值为0033πB SRt 【解析】根据图像可知,磁感应强度的变化周期为03t ,根据法律的电磁感应定律可知,3t 0,故A 错误;磁感应强度的最大值为0B ,可知,磁通量绝对值的最大值错误;根据图像可知,t 0时刻磁感应强度的变化率最大,则该时刻的感应电动t 0时刻线框的感应电流达到最大,故C 错误;根据法拉第的电磁感应定律,可知,在002t 内,感应电动势随时间也呈现正弦式变化,在磁感应强度不变,穿过线框的磁通量不变,没有产生电磁感应现象,感应电动势为内,磁感应强度的函数方程为00002sinsin 2B B t B t t t ππ=-=-对上述函数求导,得到0'cosB B tt t ππ=-该段时间内的感应电动势的瞬时值为000cos S B S B e t t t t ππ∆==-∆01s .时,线圈平面与磁场方向平行B.图甲所示时刻,穿过线圈的磁通量变化最快R 的功率为37210W ⨯.D.线圈的最大磁通量为25Wb 【解析】由图乙可知,001s t =.时,电流为0,则穿过线圈平面的磁通量最大,即线圈平面与磁场方向垂直,故A 错误;图甲所示时刻,线圈平面与磁场垂直,穿过线圈平面的磁通量最大,穿过线圈的磁通量变化最慢,过B 错误;由图乙可知,通过电阻的电流的有效值的功率为237.210W P i R ==⨯,故C 正确;感应电动势的最大值为4002VNBS ω,m BS Φ=,20.02πω=,联立解得m 2Wb 5πΦ=,故D 错误。
A.变压器铁芯的磁阻率远小于空气的磁阻率B.在国际单位制中,磁阻的单位可以表示为222A s kg m ⋅⋅C.不考虑漏磁,图2所示的串联磁路满足E m =Φ(R m1+R m2)D.不考虑漏磁,在图3所示的并联磁路中,磁阻小的支路中磁感应强度一定大【答案】D【解析】变压器铁芯的磁阻率远小于空气的磁阻率,故A 正确;根据磁阻定律m mlR Sρ=磁阻的单位为m T A ;根据磁感应强度与磁通量的关系有B SΦ=,磁感应强度B 的单位为T,的单位为A,时间t 的单位为s,质量m 的单位为kg,长度l 的单位为m,面积S 的单,根据磁动势E m =NI,磁阻的单位可以表示为222A s kg m ⋅⋅,故B 正确;不考虑漏磁,图所示的串联磁路满足磁路欧姆定律E m =Φ(R m1+R m2),故C 正确;不考虑漏磁,在图3所示的并联电路中,磁阻小的支路中磁通量大,但磁感应强度不一定大,因为磁感应强度与磁通量的比值有关,故D 错误。
高三物理专题练习—交变电流、电磁波
高三物理专题练习—交变电流、电磁波题组一一、选择题1.一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示。
由图可知 ( BD )A .该交流电的电压瞬时值的表达式为u =100sin(25t)VB .该交流电的频率为25 HzC .该交流电的电压的有效值为141.4VD .若将该交流电压加在阻值R =100 Ω的电阻两端,则电阻消耗的功率时50 W2.阻值为l0 的电阻接到电压波形如图所示的交流电源上.以下说法中正确的是( BC ) A .电压的有效值为l0V B .通过电阻的电流有效值为A C .电阻消耗电功率为5W D .电阻每秒种产生的热量为10J3.某理想变压器的原、副线圈按如图所示电路连接,图中电表均为理想交流电表,且R 1=R 2,电键S 原来闭合。
现将S 断开,则电压表的示数U 、电流表的示数I 、电阻R 1上的功率P 1、变压器原线圈的输入功率P 的变化情况分别是 ( A )A .U 增大B .I 增大C .P 1减小D .P 增大4.如图所示,在AB 间接入正弦交流电U 1=220V,通过理想变压器和二极管D 1、D 2给阻值R =20Ω的纯电阻负载供电,已知D 1、D 2为相同的理想二极管,正向电阻为0,反向电阻无穷大,变压器原线圈n 1=110匝,副线圈n 2=20匝,Q 为副线圈正中央抽头,为保证安全,二极管的反向耐压值至少为U 0,设电阻R 上消耗的热功率为P ,则有( C )A .U 0=402V,P =80WB .U 0=40V,P =80WC .U 0=402V,P =20 WD .U 0=40V,P =20 W5. 对于理想变压器,下列说法中正确的是 ( AC ) A .原线圈的输入功率随着副线圈的输出功率增大而增大123456 0100 u /Vt /10-2 sAVn 1 R 1 n 22SAn 1n 2Q D 1D 2RB .原线圈的输入电流随着副线圈的输出电流减少而增大C .原线圈的电压不随副线圈的输出电流变化而变化D .当副线圈的电流为零时,原线圈的电压也为零 6. 下列说法中正确的是A . 拍摄玻璃橱窗内的物品时,往往在镜头前加一个偏振片以减弱反射光的强度B .如果质点所受总是指向平衡位置的合外力,质点的运动就是简谐运动C .静止在地面上的人观察一条沿自身长度方向高速运动的杆,观察到的长度比杆静止时长D .麦克斯韦提出光是一种电磁波并通过实验证实了电磁波的存在E .由光子说可知,光子的能量是与频率成正比的,这说明了光的波动性与光的粒子性是统一的F .横波在传播过程中,波峰上的质点运动到相邻的波峰所用的时间为一个周期 答案:AE7.关于电磁场和电磁波,下列说法中不正确的是( A )A.变化的电场周围产生变化的磁场,变化的磁场周围产生变化的电场,两者相互联系,统称为电磁场B.电磁场从发生区域由近及远的传播称为电磁波C.电磁波是一种物质,可在真空中传播。
交变电流(解析版)—三年(2022-2024)高考物理真题汇编(全国通用)
交变电流考点01 交变电流的产生1. (2024年高考山东卷)如图甲所示,在-d≤x≤d,-d≤y≤d的区域中存在垂直Oxy平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场(用阴影表示磁场的区域),边长为2d的正方形线圈与磁场边界重合。
线圈以y轴为转轴匀速转动时,线圈中产生的交变电动势如图乙所示。
若仅磁场的区域发生了变化,线圈中产生的电动势变为图丙所示实线部分,则变化后磁场的区域可能为( )A. B.C. D.【答案】C 【解析】根据题意可知,磁场区域变化前线圈产生的感应电动势为:sin e E t w =由题图丙可知,磁场区域变化后,当sin E t w =π3时开始切割磁感线,由几何关系可知磁场区域平行于x 轴的边长变为:π2cos 3d d d =¢=C 正确。
4. (2024年高考辽宁卷)如图,空间中存在水平向右的匀强磁场,一导体棒绕固定的竖直轴OP 在磁场中匀速转动,且始终平行于OP 。
导体棒两端的电势差u 随时间t 变化的图像可能正确的是( )A. B. C. D.【参考答案】C 【名师解析】导体棒匀速转动,设线速度为v ,设导体棒从A 到C 过程,棒转过的角度为q ,如图所示,则导体棒垂直磁感线方向的分速度为 cos v v q^=可知导体棒垂直磁感线的分速度为余弦变化,根据左手定则可知,导体棒经过B 点和B 点关于P 点的对称点时,电流方向发生变化,根据 u BLv =⊥=BLvcos θ,可知导体棒两端电势差u 随时间t 变化的图像为余弦图像。
1. (2023高考湖南卷)某同学自制了一个手摇交流发电机,如图所示。
大轮与小轮通过皮带传动(皮带不打滑),半径之比为4:1,小轮与线圈固定在同一转轴上。
线圈是由漆包线绕制而成的边长为L 的正方形,共n 匝,总阻值为R 。
磁体间磁场可视为磁感应强度大小为B 的匀强磁场。
大轮以角速度w 匀速转动,带动小轮及线圈绕转轴转动,转轴与磁场方向垂直。
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高考物理专题训练:交变电流1、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像如图2中曲线a 、b 所示,则( )图1 图2A .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∶3C .曲线a 表示的交变电动势频率为25 HzD .曲线b 表示的交变电动势有效值为10 VAC [解析] 本题考查交变电流图像、交变电流的产生及描述交变电流的物理量等知识,从图像可以看出,从金属线圈旋转至中性面时开始计时,曲线a 表示的交变电动势的周期为4×10-2 s ,曲线b 表示的交变电动势的周期为6×10-2 s ,所以A 、C 正确,B 错误;由E m =NBS ω可知,E m a E m b =ωa ωb =T b T a =32,故E m b =23E m a =10 V ,曲线b 表示的交流电动势的有效值为5 2 V ,D 错误.图X2412、一个固定的矩形线圈abcd 处于范围足够大的可变化的匀强磁场中.如图X241所示,该匀强磁场由一对异名磁极产生,磁极以OO ′为轴匀速转动.在t =0时刻,磁场的方向与线圈平行,磁极N 离开纸面向外转动.规定由a →b →c →d →a 方向的感应电流为正,则图X242中能反映线圈中感应电流I 随时间t 变化的图像是( )图X242C [解析] 磁极以OO ′为轴匀速转动可等效为磁场不变线圈向相反方向转动.在t =0时刻,磁场的方向与线圈平面平行,感应电流最大,产生的感应电流方向为a →b →c →d →a .所以能反映线圈中感应电流I 随时间t 变化的图像是图C.图X2433、如图X243所示,空间有范围足够大的匀强磁场,磁场方向竖直向下,在其间竖直放置两个彼此正对的相同的金属圆环,两环间距为L ,用外力使一根长度也为L 的金属杆沿环匀速率运动,用导线将金属杆和外电阻相连,整个过程中只有金属杆切割磁感线.已知磁感应强度的大小为B ,圆环半径为R ,金属杆转动的角速度为ω,金属杆和外电阻的阻值均为r ,其他电阻不计,则( )A .当金属杆从圆环最高点向最低点转动的过程中,流过外电阻的电流先变大后变小B .当金属杆从圆环最高点向最低点转动的过程中,流过外电阻的电流先变小后变大C .流过外电阻电流的有效值为2BL ωR 4rD .流过外电阻电流的有效值为2πB ωR 24rBC [解析] 从金属杆在圆环的最高点开始计时,金属杆切割磁感线的速度v =ωR ,产生的感应电动势e =BLv cos ωt =BLR ωcos ωt ,当金属杆从最高点运动到最低点的过程中,电动势先变小后变大,流过外电阻的电流先变小后变大,选项B 正确;电动势的有效值E =BLR ω2,电流的有效值I =E 2r =2BLR ω4r ,选项C 正确.图X2464、如图X246所示的区域内存在匀强磁场,磁场的边界由x 轴和y =2sin π2x 曲线围成(x ≤2 m).现把边长为2 m 的正方形单匝线框以水平速度v =10 m/s 匀速地拉过该磁场区域,磁场区域的磁感应强度B =0.4 T ,线框的电阻R =0.5 Ω,不计一切摩擦阻力,则( )A .水平拉力F 的最大值为8 NB .拉力F 的最大功率为12.8 WC .拉力F 要做25.6 J 的功才能让线框通过此磁场区D .拉力F 要做12.8 J 的功才能让线框通过此磁场区C [解析] 线框穿过磁场区时,BC 或AD 边切割磁感线的有效长度为y ,产生的感应电动势e =Byv =2Bv sin π2vt ,线框所受的安培力F =B 2y 2v R,当y =2 m 时,安培力最大,且最大值F m =0.42×22×100.5N =12.8 N ,拉力的最大功率P m =F m v =128 W ,选项A 、B 错误;由能量守恒定律可知,线圈通过磁场区拉力做的功等于电阻产生的热量,即W =Q =I 2Rt =E 2R t =⎝ ⎛⎭⎪⎫822×10.5×410 J =25.6 J ,选项C 正确,选项D 错误.5、电阻为1 Ω的某矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时,产生的正弦式交流电的i t 图线如图G91中图线a 所示;调整线圈的转速后,该线圈中产生的正弦式交流电的i t 图线如图线b 所示.以下关于这两个正弦式交变电流的说法正确的是( )图G91A .t =0时刻穿过线圈的磁通量均为零B .线圈先后两次的转速之比为3∶2C .图线a 对应的交流电的电动势的有效值为5 2 VD .图线b 对应的交流电的电动势的最大值为5 VBC [解析] 在t =0时刻,线圈产生的感应电动势和感应电流均为0,则穿过线圈的磁通量最大,选项A 错误;由图像可得两电流的周期之比为2∶3,则线圈先后两次的转速之比为3∶2,选项B 正确;图线a 对应的交流电的电动势的最大值为10 V ,有效值为5 2 V ,选项C 正确;由E m =BS ω可知,E m a E m b =ωa ωb =T a T b ,故E m b =23E m a ,图线b 对应的交流电的电动势的最大值约为6.67 V ,选项D 错误.6、如图所示为远距离交流输电的简化电路图.发电厂的输出电压是U ,用等效总电阻是r 的两条输电线输电,输电线路中的电流是I 1,其末端间的电压为U 1.在输电线与用户间连有一理想变压器,流入用户端的电流为I 2.则( )第15题图A. 用户端的电压为I 1U 1I 2B. 输电线上的电压降为UC. 理想变压器的输入功率为I 21rD. 输电线路上损失的电功率为I 1UA [解析] 本题考查电能的输送、理想变压器等知识.理想变压器输入端与输出端功率相等, U 1 I 1= U 2 I 2,用户端的电压U 2= I 1I 2U 1,选项A 正确;输电线上的电压降ΔU =U -U 1=I 1r ,选项B 错误;理想变压器输电线上损失的功率为I 21r ,选项C 、D 错误.7、如图所示,甲是远距离输电线路的示意图,乙是发电机输出电压随时间变化的图像,则( )甲 乙A .用户用电器上交流电的频率是100 HzB .发电机输出交流电的电压有效值是500 VC .输出线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定D .当用户用电器的总电阻增大时,输电线上损失的功率减小 D [解析] 从图乙得到交流电的频率是50 Hz ,变压器在输电过程中不改变交流电的频率, A 错误;从图乙得到发电机输出电压的最大值是500 V ,所以有效值为250 2 V ,B 错误;输电线的电流是由降压变压器的负载电阻和输出电压决定的,C 错误;由于变压器的输出电压不变,当用户用电器的总电阻增大时,输出电流减小,根据电流与匝数成反比的关系可知,输电线上的电流减小,由P 线=I 线R 线可知,输电线上损失的功率减小,D 正确.8、如图所示,一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2.原线圈通过一理想电流表A 接正弦交流电源,一个二极管和阻值为R 的负载电阻串联后接到副线圈的两端.假设该二极管的正向电阻为零,反向电阻为无穷大.用交流电压表测得a 、b 端和c 、d 端的电压分别为U ab 和U cd ,则( )A .U ab ∶U cd =n 1∶n 2B .增大负载电阻的阻值R ,电流表的读数变小C .负载电阻的阻值越小,c 、d 间的电压U cd 越大D .将二极管短路,电流表的读数加倍BD [解析] 经交流电压表、交流电流表测得的值分别为交变电压和交变电流的有效值,根据变压器公式U ab U 2=n 1n 2得到输出电压,而输出电压U 2不等于c 、d 端电压,因二极管具有单向导电性,输入电压通过变压器变压后经二极管整流后有效值发生变化, U cd =2U 22=2n 2U ab 2n 1,则U ab ∶U cd =2n 1∶n 2,故A 错误.增大负载电阻的阻值R, U ab 不变,U cd 也不变,根据P 出=U 2cd R可知输出功率减小,根据理想变压器的输入功率等于输出功率可知,输入功率必减小,故电流表读数变小,B 正确,C 错误.二极管短路时,U ′cd =U 2,输出功率P ′出=U ′2cd R=U 22R=2P 出,故输入功率P 1也加倍,而输入电压U 1不变,根据P 1=U 1I 1得电流表读数加倍,D 正确.9、 如图11所示的电路中,P 为滑动变阻器的滑片,保持理想变压器的输入电压U 1不变,闭合开关S ,下列说法正确的是( )A .P 向下滑动时,灯L 变亮B .P 向下滑动时,变压器的输出电压不变C .P 向上滑动时,变压器的输入电流变小D .P 向上滑动时,变压器的输出功率变大BD [解析] 由于理想变压器输入电压不变,则副线圈电压U 2不变,滑片P 滑动时,对灯泡两端的电压没有影响,故灯泡亮度不变,则选项A 错误;滑片P 下滑,电阻变大,但副线圈电压由原线圈电压决定,则副线圈电压不变,故选项B 正确;滑片P 上滑,电阻减小,副线圈输出电流I 2增大,则原线圈输入电流I 1也增大,故选项C 错误;此时变压器输出功率P 2=U 2I 2将变大,故选项D 正确.10、图为模拟远距离输电实验电路图,两理想变压器的匝数n 1=n 4<n 2=n 3,四根模拟输电线的电阻R 1、R 2、R 3、R 4的阻值均为R ,A 1、A 2为相同的理想交流电流表,L 1、L 2为相同的小灯泡,灯丝电阻R L >2R ,忽略灯丝电阻随温度的变化.当A 、B 端接入低压交流电源时( )A .A 1、A 2两表的示数相同B .L 1、L 2两灯泡的亮度相同C .R 1消耗的功率大于R 3消耗的功率D .R 2两端的电压小于R 4两端的电压D [解析] 由于n 1<n 2,所以左边的理想变压器为升压变压器,低压交流电源经过理想升压变压器后,由于功率不变,所以电流变小,则A 1表的示数小于A 2表的示数,故A 项错误;由U 1U 2=n 1n 2,U 3=U 2-I A1·2R 及U 3U 4=n 3n 4可知,L 1两端的电压U L1=U 4=U 1-n 4n 3·I A1·2R ,又L 2两端的电压U L2=U 1-I A2·2R ,因n 4n 3I A1<I A2,故U L1>U L2,由P =U 2R可知,L 1的功率大于L 2的功率,所以L 1的亮度大于L 2,故B 项错误;由于A 1表的示数小于A 2表的示数,由P =I 2R 可知,R 1消耗的功率小于R 3消耗的功率,故C 项错误;由于A 1表的示数小于A 2表的示数,由U =IR 可知,R 2两端的电压小于R 4两端的电压,故D 项正确.11、图X249为远距离输电示意图,发电机的输出电压U 1和输电线的电阻、理想变压器的匝数均不变,且n 1∶n 2=n 4∶n 3.当用户消耗的功率增大时,下列表述正确的是( )图X249A .用户的总电阻增大B .用户的电压U 4增大C .U 1∶U 2=U 4∶U 3D .用户消耗的功率等于发电机的输出功率C [解析] 对两个变压器,U 1U 2=n 1n 2,U 3U 4=n 3n 4,所以U 1U 2=U 4U 3,选项C 正确;由能量守恒定律可知,发电机的输出功率等于用户消耗的功率和输电导线消耗的功率之和,选项D 错误;输出电压U 1一定,U 2也一定,当用户消耗的功率P 出增大时,负载增多,并联支路增加,用户的总电阻减小,P 出=I 24R 负载,降压变压器的输出电流I 4增大, 由I 3I 4=n 4n 3知,降压变压器的输入电流I 3增大,即I 2增大,则U 3=U 2-I 2r 减小,用户的电压U 4减小,选项A 、B 错误.12、如图X2410所示,理想变压器原线圈的匝数n 1=1100匝,副线圈的匝数n 2=110匝,R 0、R 1、R 2均为定值电阻,且R 0=R 1=R 2,电流表、电压表均为理想电表.原线圈接u =220sin 314t (V)的交流电源,起初开关S 处于断开状态.下列说法中正确的是( )图X2410A .电压表的示数为22 VB .当开关S 闭合后,电压表的示数变小C .当开关S 闭合后,电流表的示数变大D .当开关S 闭合后,变压器的输出功率增大BCD [解析] 变压器的输入电压的有效值为2202 V ,则副线圈两端的电压为222V ,根据串联分压原理,电压表的示数为112V ,选项A 错误;当开关S 闭合后,输出功率增大,电压表的示数变小,原线圈输入功率增大,电流表的示数变大,选项B 、C 、D 正确.13、某电厂要将电能输送给较远的用户,输送的总功率为9.8×104W ,电厂输出的电压仅为350 V ,为减少输送的功率损失,先用升压变压器将电压升高后输出,再用降压变压器将电压降低供用户使用.已知输电线路的总电阻为4 Ω,允许损失的功率为输送功率的5%,所需的电压为220 V ,求升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比.1∶8 133∶11[解析] 根据题意,画出输电线路图如图所示,电路中损失功率P 损=5%P 总而P 损=I 22R输电线路中的电流I 2=5%P 总R=35 A升压变压器的输出电压U 2=P 总I 2=2.8×103 V 根据理想变压器电压之间的关系,升压变压器的原、副线圈的匝数比n 1n 2=U 1U 2=3502.8×103=18降压变压器的输入功率P 3=P 总-P 损=95%·P 总=9.31×104 W所以降压变压器的输入电压U 3=P 3I 3=9.31×10435V =2660 V 降压变压器的原、副线圈的匝数比n 3n 4=U 3U 4=2660220=13311.14、理想自耦变压器的原线圈接有如图G92甲所示的正弦式交变电压,副线圈接有可调电阻R ,触头P 与线圈始终接触良好,下列判断正确的是( )甲 乙图G92A .交变电源的电压u 随时间t 变化的规律是u =U 0cos 100πtB .若仅将触头P 向A 端滑动,则电阻R 消耗的电功率增大C .若仅使电阻R 增大,则原线圈的输入电功率增大D .若使电阻R 增大的同时,将触头P 向B 端滑动,则通过A 处的电流一定增大 AB [解析] 由图甲可得交变电源的周期为T =0.02 s ,最大值为U 0,则电源的电压u=U 0cos 2πT t =U 0cos 100πt ,选项A 正确;由U 1U 2=n 1n 2,若仅将触头P 向A 端滑动,即n 2增大,则副线圈的输出电压U 2增大,电阻R 消耗的电功率P =U 22R增大,选项B 正确;若仅使电阻R 增大,则输出电压U 2一定,输出电功率P =U 22R减小,原线圈的输入电功率减小,选项C 错误;若使电阻R 增大的同时,将触头P 向B 端滑动,则输出电压U 2减小,输出或输入的电功率减小,通过A 处的电流I =P U 1一定减小,选项D 错误.15、如图G93甲所示,“回”字形铁芯两端绕有两个线圈,在线圈l 1中通入电流 i 1后,在l 2上产生的感应电流随时间变化的规律如图乙所示,则通入线圈l 1中的电流i 1随时间t 变化的图线是图G94中的 (线圈l 1、l 2中电流的正方向如图甲中箭头所示)( )图G93图G94D [解析] 由图乙可知线圈l 2中的电流大小在每个周期内恒定,由法拉第电磁感应定律可知,磁通量随时间线性变化,则电流i 1在每个14周期内是线性变化的;在0~T 4时间内,由楞次定律知,电流i 1沿负方向增大.选项D 正确.16、如图所示,将额定电压为60 V 的用电器通过一理想变压器接在正弦交变电源上.闭合开关S 后,用电器正常工作,交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220 V 和2.2 A .以下判断正确的是( )A .变压器输入功率为484 WB .通过原线圈的电流的有效值为0.6 AC .通过副线圈的电流的最大值为2.2 AD .变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2=11∶3BD [解析] 理想电流表没有电阻,显示的2.2 A 是理想变压器的输出电流的有效值,理想电压表的电阻无穷大,显示的220 V 是理想变压器的输入电压的有效值.用电器正常工作,所以,理想变压器的输出电压的有效值为60 V .根据理想变压器的电压与匝数成正比,可得n 1∶n 2=U 1∶U 2=11∶3 ,选项D 正确.理想变压器的输入功率等于输出功率,P 入=P 出=60×2.2 W=132 W ,选项A 错误.根据理想变压器的电流与匝数成反比,即I 1∶I 2=n 2∶n 1,可得通过原线圈的电流的有效值为I 1=n 2n 1I 2=0.6 A ,选项B正确.通过变压器的是正弦交流电,所以副线圈的电流的最大值为I m =2I 2=2.2 2 A ,选项C 错误.图X24717、如图X247所示,匀强磁场的磁感应强度B =25π T .单匝矩形线圈的面积S =1 m 2,电阻不计,绕垂直于磁场的轴OO ′匀速转动.线圈通过电刷与理想变压器原线圈相接,A 为交流电流表.调整副线圈的滑动触头P ,当变压器原、副线圈的匝数比为1∶2时,副线圈电路中标有“36 V 36 W”的灯泡正常发光.以下判断正确的是( )A .电流表的示数为1 AB .矩形线圈产生电动势的有效值为18 VC .从矩形线圈转到中性面开始计时,矩形线圈电动势随时间的变化规律为e =18 2sin 90πt (V)D .若矩形线圈的转速增大,为使灯泡仍能正常发光,应将P 适当下移BC [解析] 标有“36 V 36 W”的灯泡正常发光,副线圈的输出电压和电流分别为36 V 和1 A ,由I 2I 1=n 1n 2,解得电流表的示数为2 A ,选项A 错误;由U 1U 2=n 1n 2解得矩形线圈产生电动势的有效值为18 V ,选项B 正确;从中性面开始计时,产生正弦交流电,且电动势的最大值E m =BS ω=18 2 V ,解得角速度ω=90π rad/s ,则电动势的瞬时值e =18 2sin 90πt (V),选项C 正确;若矩形线圈的转速增大,电动势的最大值和有效值均增大,由U 1U 2=n 1n 2可知,为使U 2不变,需要减小n 2,即应将P 适当上移,选项D 错误.18、在如图G95甲所示的电路中,A 1、A 2、A 3为相同的电流表,C 为电容器,电阻R 1、R 2、R 3的阻值相同,线圈L 的电阻不计.在某段时间内理想变压器原线圈内磁场的变化规律如图乙所示,则在t 1~t 2时间内( )甲乙图G95A.电流表A1的示数比A2的小B.电流表A2的示数比A3的小C.电流表A1和A2的示数相同D.电流表的示数都不为零C [解析] 由于理想变压器原线圈内的磁场均匀变化,所以副线圈产生恒定电动势,电流表A1和A2的示数相同,因电容器所在的支路相当于断路,电流表A3的示数为0,选项C 正确.19、图G99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.发电机中矩形线圈的面积为S,矩形线圈的匝数为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( )图G99A.若发电机线圈某时刻处于图示位置,则通过变压器原线圈的电流的瞬时值为0 B.发电机线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBSωsin ωtC.当用电量增加时,为使用户得到的电压保持不变,滑动触头P应向上滑动D.当滑动触头P向下滑动时,变压器原线圈两端的电压将增大C [解析] 图示发电机线圈处于平行于磁感线的位置,此时穿过线圈的磁通量为0,但磁通量的变化率最大,即通过变压器原线圈的电流的瞬时值最大,选项A错误;从线圈平面与磁场平行时开始计时,发电机线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e =NBS ωcos ωt ,选项B 错误;当用电量增加时,总功率增大,通过原、副线圈的电流均增大,R 0两端的电压增大,为使用户得到的电压保持不变,副线圈的输出电压要增大,由U 1U 2=n 1n 2可知需增大n 2,滑动触头P 应向上滑动,选项C 正确;当滑动触头P 向下滑动时,变压器原线圈两端的电压不变,副线圈两端的电压减小,选项D 错误.20、三峡水利枢纽工程是流域治理开发的关键工程,是中国规模最大的水利工程.枢纽控制的流域面积为1×106km 2,占长江流域面积的56%,坝址处年平均流量Q =4.51×1011m 3.水利枢纽的主要任务包括防洪、发电、航运三方面.在发电方面,三峡电站安装水轮发电机组26台,总装机容量即26台发电机组同时工作时的总发电功率P =1.82×107kW.年平均发电量约为W =8.40×1010kW·h,电站主要向华中、华东电网供电,以缓解这两个地区的供电紧张局面.阅读上述资料,解答下列问题(水的密度ρ=1.0×103kg/m 3,重力加速度g 取10 m/s 2).图G910(1)请画出远距离输电的原理图并在其上用相应的符号标明相应的物理量.(2)若三峡电站上、下游水位差按H =100 m 计算,试推导三峡电站将水流的势能转化为电能的效率η的公式并计算出效率η的数值.(3)若26台发电机组全部发电,要达到年发电量的要求,每台发电机组平均年发电时间t 为多少天?(4)将该电站的电能输送到华中地区,输电功率P 1=4.5×106kW ,采用超高压输电,输电电压U =500 kV ,而发电机输出的电压约为U 0=18 kV ,要使输电线上损耗的功率为输送电功率的5%,求发电站的升压变压器原、副线圈的匝数之比和输电线路的总电阻.(1)略 (2)67.1% (3)192.3天 (4)9∶250 2.78 Ω [解析] (1)远距离输电的原理图如图所示.(2)电站能量转化的效率η=W 电W 机=WρgQH效率η=8.40×1010×103×36001.0×103×4.51×1011×10×100×100%≈67.1%. (3)依据P =W t可知,每台发电机组平均年发电时间t =W P =8.40×10101.82×107×24天≈192.3天. (4)升压变压器原、副线圈的匝数之比n 1n 2=U 0U=9∶250 由P 1=UI 得I =9.0×103A 又P 损=I 2R =5%P 1由以上各式解得R ≈2.78 Ω.21、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n 1、n 2,电压分别为U 1、U 2,电流分别为I 1、I 2,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. I 1I 2=n 1n 2 B .I 2=U 2RC .I 1U 1=I 22RD .I 1U 1=I 2U 2D [解析] 对理想变压器来说,输出功率决定输入功率,两者总相等,故选项D 正确;对只有一组副线圈的理想变压器来说,通过原、副线圈的电流之比等于原、副线圈的匝数之比的倒数,因此选项A 错误;输出电流决定输入电流,I 2是由用户的电流决定的,I 1是由I 2决定的,与输电线上的电阻无关,选项B 错误;输出功率决定输入功率,升压变压器的输入功率应等于用户的功率与输电线上消耗的功率之和,故选项C 错误.22、如图1所示,两根光滑平行导轨水平放置,间距为L ,其间有竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B .垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒.从t =0时刻起,棒上有如图2所示的持续交变电流I ,周期为T ,最大值为I m ,图1中I 所示方向为电流正方向.则金属棒( )第20题图1第20题图2A .一直向右移动B .速度随时间周期性变化C .受到的安培力随时间周期性变化D .受到的安培力在一个周期内做正功ABC [解析] 本题考查安培力、左手定则、牛顿运动定律、功等知识.在0~T2,导体棒受到向右的安培力,大小恒为B I m L ,向右做匀加速直线运动;在T2~T ,导体棒受到安培力向右,大小仍为BI m L ,而此时速度仍然还是向左,做匀减速直线运动,之后不断重复该运动过程.故选项A 、B 、C 正确;安培力在一个周期内做功为0,选项D 错误.交变电流练习1. 图甲是小型交流发电机的示意图,两磁极N 、S 间的磁场可视为水平方向的匀强磁场,○A 为交流电流表。