高考试题分类汇编：交变电流

1.一理想变压器原、副线圈匝数比|：2=1 1：5。原线圈与正弦交变电源连接，输入电压 如图所示。副线圈仅接入一个10。的电阻。则A.流过电阻的电流是20 AB.与电阻并联的电压表的示数是1 0(h/2 VC.经 过 1 分钟电阻发出的热量是6x 1 0 3 JD.变压器的输入功率是 l O w答案：D【解析】原线圈中电压的有效值是220 V,由变压比知副线圈中电压为1 0 0 V,流过电阻的电流是1 0 A；与电阻并联的电压表的示数是1 0 0 V；经 过 1 分钟电阻发出的热量是6X1034JO2.一理想变压器的原线圈上接有正弦交变电压，其最大值保持不变，副线圈接有可调电阻R。设原线圈的电流为人输入功率为尸副线圈的电流为4,输出功率为2。当R 增大时 A.八 减小，丹增大 B.八减小，P i减小C./2增大，尸 2减小 D./2增大，B 增大答案：B【解析】理想变压器的特点是输入功率等于输出功率，当负载电阻增大时，由于副线圈的电压不变，所以输出电流1 2减小，导致输出功率P 2减小，所以输入功率P 1 减小；输入的电压不变，所以输入的电流L 减小，B|E确3.如 图，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电 厂 -殁|厂 方路中4、及 2、%和 凡 均为固定电阻，开关s是闭合的。和O j C 0 小为理想电压表，读数分别为S 和 5；O、O 和O 为理想(电流表，读数分别为/卜，2和，3。现断开S,U 数值不变，下列推断中正确的是A.。2变小、变小 B.。2不变、/3 变大C./1 变小、心变小 D.人变大、6 变大答案：BC解析：因为变压器的匝数与U 1 不变，所以U 2与两电压表的示数均不变.当S断开时，因为负载电阻增大，故次级线圈中的电流减小，由于输入功率等于输出功率，所 以 h也将减小，C 正确；因为R 1 的电压减小，故 R?、R 3 两端的电压将增大，b变大，BiE确.4.如图a所示，一矩形线圈abed放置在匀 强磁场 中，并绕过ab、cd中点的轴0。以角速度。逆时针匀速转动。若以线圈平面与磁场夹角6=4 5 时(如 图 6)为计时起点，并规定当电流自。流向6 时电流方向为正。则下列四幅图中正确的是第1页 共1页答案：D【解析】本题考查正弦交流电的产生过程、楞次定律等知识和规律。从。图可看出线圈从垂直于中性面开始旋转，由楞次定律可判断，初始时刻电流方向为6 到，故瞬时电流的表达式为i=imcos（%祝），则图像为D 图像所描述。平时注意线圈绕垂直于磁场的轴旋转时的瞬时电动势表达式的理解。5某小型实验水电站输出功率是2 0 k W,输电线路总电阻是6C。（1）若采用3 80 V 输电，求输电线路损耗的功率。（2）若改用5 0 0 0 高压输电，用户端利用匚 2=22：1 的变压器降压，求用户得到的电压。p O O x l O3解析：（1）输电线上的电流强度为/=A=5 2.63 AU 3 80输电线路损耗的功率为P=P R=5 2.632 X 6W=1662 0W =16.62 k W（2）改用高压输电后，输电线上的电流强度变为/=p=70 xi n3A=4 AU 5 000用户端在变压器降压前获得的电压 U尸U T R=（5 000-4 x 6）V=4 9 76V根据 4 =丛U2 n2用户得到的电压为U产红5=X 4 9 76V=2 2 6.18V-n1 2 26、如图，理想变压器原副线圈匝数之比为4 ：1.原线圈接入一电压为u=U o si n 祝的交流电源，副线 圈 接 个及=2 7.5。的负载电阻.若。o=2 2 O&V,o=1007tH z,则下述结论正确的是第 2页 共 2页A.副线圈中电压表的读数为5 5 VB.副线圈中输出交流电的周期为一L s100兀C.原线圈中电流表的读数为0.5 AD.原线圈中的输入功率为110后 W【答案】：A C【解析】：原线圈电压有效值5=2 2 0V,由电压比等于匝数比可得副线圈电压。2=5 5 V,A对；电阻R上的电流为2 A,由原副线圈电流比等于匝数的反比，可得电流表示数为0.5 A,C对；输入功率为P=220X0.5W=110W,D错；周 期 广，=0.02 s,B错。co7.小 型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动。产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图所示，此线圈与一个=10Q的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻，下列说法正确的是A.交变电流的周期为0.12 5B .交变电流的频率为8H zC.交变电流的有效值为应AD .交变电流的最大值为4 A【答案】C【解析】山e-t图像可知，交变电流电流的周期为0.2 5 s,故频率为4 H z,选项A、B错误。根据欧姆定律可知交变电流的最大值为2 A,故有效值 为 血A,选项C正确。8 一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度。绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数=100,穿过每匝线圈的磁通量随时间按正弦规律变化，如图所示,发电机内阻厂=5.0。，外电路电阻&=9 5。，已知感应电动势的最大值瓦 ，其中，“为穿过每匝线圈磁通量的最大值，求串联在外电路中的交流电流表（内阻不计）的读数。参考解答：已知感应电动势的最大值设线圈在磁场中转动的周其为T,则有2 4co=T根据欧姆定律，电路中电流的最大值为I=-n i Rn +,r第 3 页 共 3 页设交流电流表的读数I,它是电流的有效值，根据有效值与最大值的关系，有V2由题给的 -1图线可读得,“=1.0 x 10“好 7=3.1 4 x 1 0%解以上各式，并代入数据，得7=1.4/19.汤姆生用来测定电子的比荷（电子的电荷量与质量之比）的实验装置如图所示，真空管内的阴极K发出的电子（不计初速、重力和电子间的相互作用）经加速电压加速后，穿过 4中心的小孔沿中心轴OQ的方向进入到两块水平正对放置的平行极板P和间的区域.当极板间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O点处，形成了一个亮点；加上偏转电压U后，亮点偏离到。，点，（0 1 与 O点的竖直间距为d,水平间距可忽略不计.此时，在P和 P间的区域，再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场.调节磁场的强弱，当磁感应强度的大小为8时，亮点重新回到。点.已知极板水平方向的长度为心，极板间距为b,极板右端到荧光屏的距离为心（如图所示）.（1）求打在荧光屏O点的电子速度的大小。（2）推导出电子的比荷的表达式解答：（1）当电子受到的电场力与洛沦兹力平衡时，电子做匀速直线运动，亮点重新回复到中心。点，设电子的速度为v，则 evB=eE E得 u =一B即（2）当极板间仅有偏转电场时,e Ua=m bUv-Bb电子以速度v 进入后，竖直方向作匀加速运动，加速度为第4页 共4页电子在水平方向作匀速运动，在电场内的运动时间为A=2V这样，电子在电场中，竖 直 向 上 偏 转 的 距 离 为=生？-1 2 1 2 m v2bpl TJ离开电场时竖直向上的分速度为 匕=at.=mvb电子离开电场后做匀速直线运动，经t 2时间到达荧光屏 4=2Vt2时间内向上运动的距离为 d,=v j2=也孕m v hpT J T这样，电子向上的总偏转距离为 d =4+4=:-4（二+二）mvb 2可解得e _ U dm B-bL.(L2+L J l)1 0.空间中存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B,一带电量为+q、质量为m的粒子，在p点以某一初速开始运动，初速方向在图中纸面内如图中P点箭头所示。该粒子运动到图中Q点时速度方向与P点时速度方向垂直，如图中Q点箭头所示。已知P、Q间的距离为/。若保持粒子在P点时的速度不变，而将匀强磁场换成匀强电场，电场方向与纸面平行且与粒子在P点时速度方向垂直，在此电场作用下粒子也由P点运动到Q点。不计重力。求：尸（1）电场强度的大小。J（2）两种情况中粒子由P运动到Q点所经历的时间之差。解：（1）粒子在磁场中做匀速圆周运动，以V。表示粒子在P点的初速度，R表示圆周的半径，则有2q v0B=m R由于粒子在Q点的速度垂直它在p点时的速度，可知粒子由P点到Q点的轨迹为:圆周，故 有/?=宕以E表示电场强度的大小，a表示粒子在电场中加速度的大小，t E表示粒子在电场中由第 5 页 共 5 页p点运动到Q点经过的时间，则有q E=m a R=atl 2 *R=votE 由以上各式，得E=五 巴 乌 m(2)因粒子在磁场中由P点运动到Q点的轨迹为!圆周，故运动经历的时间t E为圆周4运动周期T的工，即有 t E=T 4 4_ _ 2成 人而 T=%TT 1TI山和式得G =工 巴2 qB,7 7由 两 式 得/=2；1 1.一匀磁场，磁场方向垂直于x y平面，在x y平面上，磁场分布在以0为中心的一个圆形区域内。一个质量为m、电荷量为q的带电粒子，由原点0开始运动，初速为v,方向沿x正方向。后来，粒子经过y轴上的P点，此时速度方向与y轴的夹角为3 0 ,P到O的距离为L,如图所示。不计重力的影响。求磁场的磁感强度B的大小和x y平面上磁场区域的半径R。设其粒半子径在为磁场中受各仑兹力作用，作匀速圆周运动，qr,丁 斗 产qvB=m I据此并由题意知，粒子在磁场中的轨迹的圆心CM在y轴上，分 小月.p点在磁场区之外。过p沿速度方向作延长线，它与 n构X轴相交 一|于Q点。作圆弧过O点与X轴相切，并且与P Q相切，切点A即)粒子离开磁场区的地点。这样也求得圆弧轨迹的圆心C,如图所示。由图中几何关系得L=3 r由、求得第 6页 共 6页_ 3mvB=-qL图中0A的长度即圆形磁场区的半径R,由图中儿何关系可得&=争1 2.(1 5分)牡 核”772发生衰变生成镭核算火。并放出一个粒子。设该粒子的质量为加、电荷量为q，它进入电势差为U的带窄缝的平行平板电极S和S2间电场时，其速度为%,经电场加速后，沿。x方向进入磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的有界匀强磁场，ox垂直平板电极S 2,当粒子从P点离开磁场时，其速度方向与Q X方位的夹角。=6 0。，如图所示，整个装置处于真空中。(1)写出针核衰变方程；(2)求粒子在磁场中沿圆弧运动的轨道半径R；(3)求粒子在磁场中运动所用时间九放射源6 (1 5 分)(1)杜核衰变方程转7%.：He+置Ra(2)设粒子离开电场时速度为n,对加速过程有T r1 2 1 2qU=m v-粒子在磁场中有由、得R(3)粒子做圆周运动的回旋周期_ 2T TR 27m1=-=-v qB第7页 共7页粒子在磁场中运动时间，=76 加 7un由、得/=3 qB1 3、如图3-7所示，在空间存在水平方向的匀强磁场(图中未画出)和方向竖直向上的匀强电场(图中已画出)，电场强度为E,磁感强度为B。在某点由静止释放一个带电液滴。，它运动到最低点恰与一个原来处于静止状态的带电液滴b相撞，撞后两液滴合为一体，并沿水平方向做匀速直线运动，如图所示，已知。的质量为b的2倍，a的带电量是b的4倍(设a、b间静电力可忽略)。图3-7(1)试判断。、b液滴分别带何种电荷？(2)求当a、b液滴相撞合为一体后，沿水平方向做匀速直线的速度丫及磁场的方向;(3)求两液滴初始位置的高度差。评析(1)设b质量为?，则a带电量为4 q,因为如果。带正电，a要向下偏转，则必须：2?g 0液滴向上偏转，做类似平抛运动当液滴刚好能射出时:第 9 页 共 9 页有/=vot t =y =d%故 d=M=9*-g）吟 了由得 K、=m d7ir2q要使液滴能射出，必须满足 y d 故 K K 二.若 a=0液滴不发生偏转，做匀速直线运动，此 时a=-g =0m d由 得K?=?一 兀r q液滴能射出，必须满足K =4三.若 a 0,、，液滴将被吸附在板2上。综上所述：液滴能射出，-m g d -m d /Ivld1.K 应满足-K 0 的空间中存在匀强电场，场强沿y 轴负方向；在 y 0 的空间中，存在匀强磁场，磁场方向垂直沙 平 面（纸面）向外。一电量为外 质量为，的带正电的运动粒子，经过y 轴上y=/z处的