高考物理复习特训考点交变电流和变压器

考点14 交变电流和变压器

1．(2020·四川资阳市二诊)如图1甲所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴OO ′匀速转动，产生的感应电动势e 随时间t 的变化曲线如图乙所示，若外接电阻的阻值R ＝9 Ω，线圈的电阻r ＝1 Ω，则下列说法正确的是( )

图1

A ．线圈转速为100π rad/s

B ．0.01 s 末穿过线圈的磁通量最大

C ．通过线圈的最大电流为10 A

D ．伏特表的示数为90 V

答案 C

解析 由题图乙可知，线圈转动的周期T ＝0.04 s ，故线圈转速n ＝1T ＝25 r/s ＝50π rad/s，故A 错误；0.01 s 末，线圈产生的感应电动势最大，此时线圈处于与中性面垂直的位置，穿过线圈的磁通量最小为

零，故B 错误；根据闭合电路的欧姆定律可知I m ＝E m R ＋r ＝1009＋1

A ＝10 A ，故C 正确；电压表测量的是有效值，故U ＝I m

2R ＝45 2 V ，故D 错误．

2．(2020·福建4月模拟)如图2，理想变压器T 的原线圈接在电压为U 的交流电源两端，P 为滑动变阻器的滑片，R T 为热敏电阻，其阻值随温度升高而变小，则( )

图2

A ．P 向左滑动时，变压器的输出电压变大

B ．P 向左滑动时，变压器的输入功率变大

C ．R T 温度升高时，灯L 变亮

D ．R T 温度升高时，适当向右滑动P 可保持灯L 亮度不变

答案 D

解析 由原线圈电压决定输出电压知，变压器的输出电压不变，P 向左滑动，电阻增大，输出功率减小，热敏电阻温度升高，电阻变小，总电流变大，滑动变阻器分压增大，灯泡变暗，但若适当向右滑动P 可保持灯泡电压不变，亮度不变．故D 正确．

3．(2020·东北三省四市二模)如图3所示，一个理想变压器原线圈的匝数为50匝，副线圈的匝数为100匝，原线圈两端接在光滑的水平平行导轨上，导轨间距为0.4 m．导轨上垂直于导轨有一长度略大于导轨间距的导体棒，导轨与导体棒的电阻忽略不计，副线圈回路中电阻R1＝5 Ω，R2＝15 Ω，图中交流电压表为理想电压表．导轨所在空间有垂直于导轨平面、磁感应强度大小为1 T的匀强磁场．导体棒在水平外力的作用下运动，其速度随时间变化的关系式为：v＝5sin 10πt(m/s)，则下列说法正确的是( )

图3

A．R1的功率为0.2 W

B．电压表的示数为5 2 V

C．水平外力为恒力

D．变压器铁芯中磁通量变化率的最大值为0.04 Wb/s

答案 D

解析原线圈产生的电压U1＝Bdv＝1×0.4×5sin 10πt (V)＝2sin 10πt (V)，电压的峰值为2 V，则

有效值为 2 V，副线圈的电压有效值为U＝2 2 V，即为电压表的示数；副线圈电流的有效值I＝U

R1＋R2

＝

22 20 A＝

2

10

A，R1的功率为P＝I2R1＝0. 1 W；导体棒所受安培力为变力，故水平外力也为变力；由U1＝

n ΔΦ

Δt

，可得变压器铁芯中磁通量变化率的最大值为0.04 Wb/s.故D正确．

4．(多选)(2020·全国大联考)如图4所示，一正弦交流电瞬时值为e＝2202sin 100πt 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．开关闭合前后，AB两端电功率相等，以下说法正确的是( )

图4

A．流过r的电流方向每秒钟变化50次

B．变压器原线圈匝数大于副线圈匝数

C．开关从断开到闭合后，电流表示数变小

D．R＝2r

答案BD

解析由正弦交流电瞬时值表达式可知交流电的频率为50 Hz，而交流电每周期内方向变化两次，A项错误；图中变压器为降压变压器，由变压规律可知，变压器原线圈匝数大于副线圈匝数，B项正确；开关闭合，电路总电阻减小，而副线圈电压不变，故副线圈输出功率变大，所以原线圈中电流增大，C项错误；

设副线圈输出电压为U，r

为等效电源内阻，由题意知：(

U

r＋R

)2R＝(

U

r＋

R

2

)2·

R

2

，解得R＝2r，D项正确．

5．(2020·河北唐山市模拟)一含有理想变压器的电路如图5所示，变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝2∶1，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为4 Ω、2 Ω和3 Ω，U为有效值恒定的正弦交流电压源，当开关S 断开时，理想电流表的示数为I，当S闭合时，电流表的示数为( )

图5

A.

2

3

I B.

1

2

I C.

3

2

I D．2I

答案 D

解析根据原、副线圈电流与匝数成反比，得副线圈电流I2＝2I，

副线圈两端的电压U2＝I2·(R2＋R3)＝10I，

根据电压与匝数成正比，得原线圈两端的电压为U1＝2U2＝20I

电阻R1两端的电压IR1＝4I

在原线圈回路中U＝4I＋U1＝24I

S闭合时，电流表示数为I′，副线圈中电流I2′＝2I′，副线圈两端的电压U2′＝I2′·R2＝4I′

原线圈两端的电压U1′＝8I′，电阻R1两端的电压I′·R1＝4I′，

在原线圈回路U＝4I′＋8I′＝24I，

解得：I′＝2I，故D正确．

6．(多选)(2020·湖南株洲市模拟)某同学在实验室中研究远距离输电．由于输电线太长，他将每100米导线卷成一卷，共卷成8卷来代替输电线路(忽略输电线路的自感作用)．第一次直接将输电线与学生电源及用电器相连，测得输电线上损失的功率为P1.第二次采用如图6所示的电路输电，其中理想变压器T1与电源相连，其原、副线圈的匝数比为n1∶n2，理想变压器T2与用电器相连，测得输电线上损失的功率为P2.下列说法正确的是( )

图6

A．前后二次实验都可用于研究远距离直流输电

B．实验可以证明，减小输电电流能减小远距离输电的能量损失

C．若输送功率一定，则P2∶P1＝n12∶n22

D．若输送功率一定，则P2∶P1＝n1∶n2

答案BC

解析变压器只能改变交变电流的电压，所以第二次实验只能研究远距离交流输电，故A错误；实验可以