《解码高考2021物理一轮复习题型突破选择题02 《交流电变压器》（解析版）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《解码高考2021物理一轮复习题型突破选择题02 《交流电变压器》（解析版）（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、选择题02交流电变压器【命题导航】命题点一交变电流产生及变化规律命题点二交流电有效值的计算命题点三理想变压器原理及应用命题点四理想变压器动态分析命题点五两种特殊变压器模型命题点六远距离输电【高考解码】命题点一交变电流产生及变化规律1（单选）小型手摇发电机线圈共有N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于线圈中心轴OO，线圈绕OO匀速转动，如图所示.矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为E0，该发电机外接负载电阻，则()A当线圈处于中性面位置时磁通量的变化率最大B线圈从中性面位置转过180过程中，线圈中磁通量的变化量为零C线圈转动过程
2、中电动势的有效值为NE0D线圈转动过程中电动势的最大值为2NE0【答案】D【解析】当线圈处于中性面位置时磁通量最大，磁通量的变化率为零，选项A错误；线圈从中性面位置转过180过程中，线圈中磁通量的变化量为2BS，选项B错误；矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为E0，所以矩形线圈产生的感应电动势的最大值是2NE0，电动势的有效值UNE0，选项C错误，D正确.2（多选）（2018年全国卷）如图（a），在同一平面内固定有一长直导线PQ和一导线框R，R在PQ的右侧。导线PQ中通有正弦交流电流i，i的变化如图（b）所示，规定从Q到P为电流的正方向。导线框R中的感应电动势（）A在时为零B在时
3、改变方向C在时最大，且沿顺时针方向D在时最大，且沿顺时针方向【答案】AC【解析】由图（b）可知，导线PQ中电流在t=T/4时达到最大值，变化率为零，导线框R中磁通量变化率为零，根据法拉第电磁感应定律，在t=T/4时导线框中产生的感应电动势为零，选项A正确；在t=T/2时，导线PQ中电流图象斜率方向不变，导致导线框R中磁通量变化率的正负不变，根据楞次定律，所以在t=T/2时，导线框中产生的感应电动势方向不变，选项B错误；由于在t=T/2时，导线PQ中电流图象斜率最大，电流变化率最大，导致导线框R中磁通量变化率最大，根据法拉第电磁感应定律，在t=T/2时导线框中产生的感应电动势最大，由楞次定律可判
4、断出感应电动势的方向为顺时针方向，选项C正确；由楞次定律可判断出在t=T时感应电动势的方向为逆时针方向，选项D错误。3（多选）（2017天津卷）在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。设线圈总电阻为2 ，则（）At=0时，线圈平面平行于磁感线Bt=1 s时，线圈中的电流改变方向Ct=1.5 s时，线圈中的感应电动势最大D一个周期内，线圈产生的热量为【答案】AD【解析】t=0时，磁通量为零，线圈平面平行于磁感线，故A正确；每经过一次中性面（线圈平面垂直于磁感线，磁通量有最大值）电流的方向改变一次，t=1 s时，磁通
5、量为零，线圈平面平行于磁感线，故B错误；t=1.5 s时，磁通量有最大值，但磁通量的变化率为零（），根据法拉第电磁感应定律可知线圈中的感应电动势为零，故C错误；感应电动势最大值，有效值，一个周期内线圈产生的热量，故D正确。4（多选）（2016全国卷）如图所示，M为半圆形导线框，圆心为OM；N是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为ON；两导线框在同一竖直面（纸面）内；两圆弧半径相等；过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面现使线框M、N在t0时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面、且过OM和ON的轴，以相同的周期T逆时针匀速转动，则（）A两导线框中均会产生正弦交流电B两导线框中感应电流
6、的周期都等于TC在t时，两导线框中产生的感应电动势相等D两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等【答案】BC【解析】设导线圈半径为l，角速度为，两导线框切割磁感线的等效长度始终等于圆弧半径，因此在产生感应电动势时其瞬时感应电动势大小始终为EBl2，但进磁场和出磁场时电流方向相反，所以线框中应该产生方波交流式电，如图所示，A错误；由T可知，两导线框中感应电流的周期相同，均为T，B正确；在t时，两导线框均在切割磁感线，故两导线框中产生的感应电动势均为Bl2，C正确；对于线框M，有T，解得U有ME；对于线框N，有00T，解得U有NE，故两导线框中感应电流的有效值并不相等，D错误5（多选
7、）如图所示，线圈ABCD匝数n10，面积S0.4 m2，边界MN(与线圈的AB边重合)右侧存在磁感应强度B T的匀强磁场，若线圈从图示位置开始绕AB边以10 rad/s的角速度匀速转动.则以下说法正确的是()A线圈产生的是正弦交流电B线圈在转动过程中产生的最大感应电动势为80 VC线圈转动 s时瞬时感应电动势为40 VD线圈产生的感应电动势的有效值为40 V【答案】BD【解析】线圈在有界匀强磁场中将产生正弦半波脉动电流，故A错误；电动势最大值EmnBS80 V，故B正确；线圈转动 s、转过角度，瞬时感应电动势为eEmsin 40 V，故C错误；在一个周期时间内，只有半个周期产生感应电动势，根据
8、有效值的定义有()2R()2RT，可得电动势有效值E40 V，故D正确.命题点二交流电有效值的计算1（单选）（2018年全国卷）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变电源上，在一个周期内产生的热量为Q正。该电阻上电压的峰值为u0，周期为T，如图所示。则Q方: Q正等于（）ABC1:2D2:1【答案】D【解析】根据题述，正弦交变电流的电压有效值为，而方波交流电的有效值为u0，根据焦耳定律和欧姆定律，Q=I2RT=T，可知在一个周期T内产生的热量与电压有效值的二次方成正比，Q方Q正= u02（）2=21，选项D正确。2（单选）阻值为R的电炉丝通以大小为I的恒定
9、电流时其电功率为P，当把它接在某正弦交流电源两端时其电功率也为P.则该交流电源电压的最大值为()AIR BIRCIRD2IR【答案】B【解析】电炉丝通以大小为I的恒定电流时，经t时间内产生的热量为Q，则有：QPtI2Rt；电炉丝接在某正弦交流电源两端时，经t时间内产生的热量为Q，则有：QPtI有2Rt，根据热效应有：QQ，即I2RtI有2Rt，解得：I有I，则电压的有效值为U有I有RIR，故该交流电源电压的最大值为UmU有IR，故选B3（单选）如图所示电路，电阻R1与电阻R2串联接在交变电源上，且R1R210 ，正弦交流电的表达式为u20sin 100t(V)，R1和理想二极管D(正向电阻为零
10、，反向电阻为无穷大)并联，则R2上的电功率为()A10 WB15 WC25 WD30 W【答案】C【解析】由题图可知，当电流从A流入时，R1被短路，则此时R2上电压有效值为：U220 V，当电流从B流入时，R1、R2串联，则R2两端电压有效值为U210 V，在一个周期内R2两端的电压有效值为U，则T，解得：U5 V，则有：P2 W25 W.4（单选）在如图甲所示的电路中，D为理想二极管(正向电阻为零，反向电阻为无穷大).R130 ，R260 ，R310 .在MN间加上如图乙所示的交变电压时，R3两端理想电压表的读数大约是()A3 VB3.5 VC4 VD5 V【答案】B【解析】由题意可知，0-
11、0.01s时间内D处于导通状态，则电路总电阻R=R3+=30根据欧姆定律得出电压表读数U1=4V，0.01-0.02s时间内电压反向，D处于截止状态，则电路总电阻R=R3+R1=40根据欧姆定律得出电压表读数U2=3V，根据交流电的有效值定义得+=T解得：U3.5V，故选：B5（多选）如图所示，边长为L的正方形单匝线圈abcd，电阻为r，外电路的电阻为R，ab的中点和cd的中点的连线OO恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为B，若线圈从图示位置开始，以角速度绕OO轴匀速转动，则以下判断正确的是()A图示位置线圈中的感应电动势最大为EmBL2B从图示位置开始计时，闭合电路中感应电动势的瞬
12、时值表达式为eBL2sin tC线圈从图示位置转过180的过程中，流过电阻R的电荷量为qD线圈转动一周的过程中，电阻R上产生的热量为Q【答案】BD【解析】题图位置线圈中的感应电动势最小，为零，A错误.若线圈从题图位置开始转动，闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式eBL2sin t，B 正确.线圈从题图位置转过180的过程中，流过电阻R的电荷量为qt，C错误.EmBL2，线圈转动一周的过程中，电阻R上产生的热量为Q2R，D正确.命题点三理想变压器原理及应用1（多选）（2020新课标）在图（a）所示的交流电路中，电源电压的有效值为220V，理想变压器原、副线圈的匝数比为101，R1、R2、R3均为固
13、定电阻，R2=10，R3=20，各电表均为理想电表。已知电阻R2中电流i2随时间t变化的正弦曲线如图（b）所示。下列说法正确的是（）A所用交流电的频率为50HzB电压表的示数为100VC电流表的示数为1.0AD变压器传输的电功率为15.0W【答案】AD【解析】交流电的频率为，A正确；通过R2电流的有效值为，R2两端即副线圈两端的电压，根据欧姆定律可知，根据理想变压器的电压规律可知原线圈的电压，电阻R1两端分压即为电压表示数，即，B错误；电流表的示数为，C错误；副线圈中流过的总电流为，变压器原副线圈传输的功率为，D正确。故选AD。2（单选）（2020山东卷）图甲中的理想变压器原、副线圈匝数比n1
14、：n2=22：3，输入端a、b所接电压u随时间t的变化关系如图乙所示。灯泡L的电阻恒为15 ，额定电压为24 V。定值电阻R1=10 、R2=5 ， 滑动变阻器R的最大阻值为10 。为使灯泡正常工作，滑动变阻器接入电路的电阻应调节为（）A1 B5 C6 D8 【答案】A【解析】输电电压的有效值为（即原线圈电压的有效值）根据理想变压器电压规律可知副线圈电压有效值为灯泡正常工作，根据欧姆定律可知分压为24V，则通过灯泡的电流，即副线圈部分的干路电流为，根据串联分压规律可知，R1和R2、R构成的并联电路部分的分压为通过R1的电流为通过R2、R的电流为R2、R的分压为解得滑动变阻器的阻值为A正确，BCD错误。故选A。3（单选）（2019江苏卷）某理想变压器原、副线圈的匝数之比为1：10，当输入电压增加20 V时，输出电压（）A降低2 VB增加2 VC降低200 VD增加200 V【答案】D【解析】由理想变压器原、副线圈的电压比等于匝数比即，得：，即副线圈两端电压与原线圈两端电压成正比，所以有：，当输入电压增加20V时，输出电压增大200V，故D正确。4（单选）（2016全国卷）一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 、1 和4 ，为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定当开关S断开时，电流表的示数为I；
