（全國(guó)通用）高考物理總復(fù)習(xí)訓(xùn)練 高頻考點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)練（十）交變電流、變壓器問(wèn)題（含解析）.doc

高頻考點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)練(十)交變電流、變壓器問(wèn)題(45分鐘100分)選擇題(本題共16小題,112題每小題6分,1316題每小題7分,共100分。多選題已在題號(hào)后標(biāo)出)1.(2013四川高考)用220 v的正弦交流電通過(guò)理想變壓器對(duì)一負(fù)載供電,變壓器輸出電壓是110 v,通過(guò)負(fù)載的電流圖像如圖所示,則()a.變壓器輸入功率約為3.9 wb.輸出電壓的最大值是110 vc.變壓器原、副線(xiàn)圈匝數(shù)比是12d.負(fù)載電流的函數(shù)表達(dá)式i=0.05sin(100t+2)a【解析】選a。根據(jù)圖像可知：負(fù)載電流的最大值im=0.05 a,周期t=0.02 s,則=2t=20.02rad/s=100rad/s,所以負(fù)載電流的函數(shù)表達(dá)式i=0.05sin100ta,故選項(xiàng)d錯(cuò)誤;負(fù)載電流的有效值i=im2=0.052a=0.035 36 a,則理想變壓器的輸入功率p入=p出=1100.035 36 w3.9 w,故選項(xiàng)a正確;輸出電壓的有效值為110 v,最大值為1102v,故選項(xiàng)b錯(cuò)誤;變壓器原、副線(xiàn)圈匝數(shù)比n1n2=220110=2,故選項(xiàng)c錯(cuò)誤。2.通過(guò)一理想變壓器,經(jīng)同一線(xiàn)路輸送相同的電功率p,原線(xiàn)圈的電壓u保持不變,輸電線(xiàn)路的總電阻為r。當(dāng)副線(xiàn)圈與原線(xiàn)圈的匝數(shù)比為k時(shí),線(xiàn)路損耗的電功率為p1,若將副線(xiàn)圈與原線(xiàn)圈的匝數(shù)比提高到nk,線(xiàn)路損耗的電功率為p2,則p1和p2p1分別為()a.prku,1nb.(pku)2r,1nc.prku,1n2d.(pku)2r,1n2【解析】選d。原線(xiàn)圈的電流為i1=pu,由于p、u不變,故i1不變,由i1i2=n2n1=k得p1=i22r=(pku)2r;由i1i2=n2n1=nk得p2=i22r=(pnku)2r,則p2p1=1n2,故選項(xiàng)d正確。3.(多選)(2014江蘇高考)如圖所示,在線(xiàn)圈上端放置一盛有冷水的金屬杯,現(xiàn)接通交流電源,過(guò)了幾分鐘,杯內(nèi)的水沸騰起來(lái)。若要縮短上述加熱時(shí)間,下列措施可行的有()a.增加線(xiàn)圈的匝數(shù)b.提高交流電源的頻率c.將金屬杯換為瓷杯d.取走線(xiàn)圈中的鐵芯【解題指南】本題實(shí)質(zhì)上就是電磁爐模型,要縮短加熱時(shí)間,只要增加感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),而影響電動(dòng)勢(shì)的因素可以根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得出。另外需了解電磁爐能夠加熱的器皿材料有哪些?！窘馕觥窟xa、b。根據(jù)題意要縮短加熱時(shí)間,只需要提高感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),所以增加線(xiàn)圈的匝數(shù)、提高交流電源的頻率都可以實(shí)現(xiàn),a、b項(xiàng)正確;取走線(xiàn)圈中的鐵芯,對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變小,故d項(xiàng)錯(cuò)誤;將金屬杯換為瓷杯,加熱作用消失,故c項(xiàng)錯(cuò)誤。4.如圖所示是一種理想自耦變壓器示意圖。線(xiàn)圈繞在一個(gè)圓環(huán)形的鐵芯上,p是可移動(dòng)的滑動(dòng)觸頭,a、b間接交流電壓u,輸出端接通了兩個(gè)相同的燈泡l1和l2,q為滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭。當(dāng)開(kāi)關(guān)s閉合,p處于如圖所示的位置時(shí),兩燈均能發(fā)光。下列說(shuō)法正確的是()a.p不動(dòng),將q向右移動(dòng),變壓器的輸入功率變大b.p不動(dòng),將q向左移動(dòng),兩燈均變暗c.q不動(dòng),將p沿逆時(shí)針?lè)较蛞苿?dòng),變壓器的輸入功率變大d.p、q都不動(dòng),斷開(kāi)開(kāi)關(guān)s,l1將變暗【解析】選c。p不動(dòng),q向右移動(dòng),負(fù)載電阻增大,輸出功率減小,故輸入功率減小,a錯(cuò);p不動(dòng),q向左移動(dòng),兩燈兩端電壓增大,均變亮,b錯(cuò)誤;q不動(dòng),p沿逆時(shí)針?lè)较蛞苿?dòng),副線(xiàn)圈匝數(shù)增加,輸出電壓增大,輸出功率增大,輸入功率增大,c正確;p、q不動(dòng),斷開(kāi)s,負(fù)載電阻增大,r上電壓減小,l1電壓增大,變亮,d錯(cuò)?！炯庸逃?xùn)練】(2015蘇州模擬)某同學(xué)自制變壓器,原線(xiàn)圈為n1匝,在做副線(xiàn)圈時(shí),將導(dǎo)線(xiàn)ab對(duì)折后并在一起,在鐵芯上繞n2圈,從導(dǎo)線(xiàn)對(duì)折處引出一個(gè)接頭c,連成如圖所示電路。s為單刀雙擲開(kāi)關(guān),線(xiàn)圈電阻不計(jì),原線(xiàn)圈接u1=umsint的交流電源。下列說(shuō)法正確的是()a.s接b時(shí),電壓表示數(shù)為2n2umn1b.s接c時(shí),電壓表示數(shù)為2n2umn1c.s接c時(shí),滑動(dòng)觸頭p向下移動(dòng),變壓器輸入功率變大d.s接c時(shí),滑動(dòng)觸頭p向上移動(dòng),變壓器輸入電流變大【解析】選d。將s接在b時(shí),副線(xiàn)圈產(chǎn)生的總電動(dòng)勢(shì)為零,電壓表示數(shù)為零,a錯(cuò)誤;當(dāng)s接c時(shí),副線(xiàn)圈的匝數(shù)為n2,由um2u2=n1n2得u2=2n2um2n1,b錯(cuò)誤;s接c時(shí),p向下移動(dòng),r變大,p入=p出=u22r變小,c錯(cuò)誤;p向上移動(dòng)時(shí),r變小,p入=i1u1=u22r變大,故i1變大,d正確。5.(多選)(2015西安模擬)如圖所示,三只燈泡均正常發(fā)光,現(xiàn)將滑動(dòng)變阻器r的滑片向下移動(dòng),已知原線(xiàn)圈上的電壓及原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)均不變,則下列說(shuō)法中正確的是(變壓器為理想變壓器)()a.燈l3變暗b.燈l1和l2均變暗c.變壓器原線(xiàn)圈的輸入功率變大d.副線(xiàn)圈n2中的電流變大【解析】選a、c。r的滑片向下移動(dòng)對(duì)n2線(xiàn)圈電路無(wú)影響,因此b、d錯(cuò)誤;在n3線(xiàn)圈電路中負(fù)載總電阻減小,總電流變大,r1兩端電壓增大,l3兩端電壓減小,故l3變暗,a正確;由于n3線(xiàn)圈電路的功率p3=u32r總增大,故變壓器原線(xiàn)圈的輸入功率變大,c正確?！究偨Y(jié)提升】基本量關(guān)系解題的兩點(diǎn)提醒(1)理想變壓器的應(yīng)用中要注意副線(xiàn)圈和原線(xiàn)圈功率相等這個(gè)特點(diǎn),電流關(guān)系的推導(dǎo)是以其為依據(jù)的。(2)變壓器的以上關(guān)系都是根據(jù)“口”字形鐵芯的變壓器推出的。如果變壓器不是“口”字形鐵芯,應(yīng)根據(jù)變壓器的原理及各線(xiàn)圈中磁通量的關(guān)系推導(dǎo)出各物理量的關(guān)系。6.(2015蘇州模擬)關(guān)于家庭照明電路所用的交流電,下列說(shuō)法正確的是()a.電流方向每秒鐘改變50次b.電壓表達(dá)式為u=220sin50t(v)c.額定電壓為220 v的燈泡可以直接接入使用d.耐壓為220 v的電容器可以直接接入使用【解析】選c。家庭照明電路所用的交流電電流方向每秒鐘改變100次,a項(xiàng)錯(cuò)誤;電壓表達(dá)式為u=2202sin100t(v),b項(xiàng)錯(cuò)誤;照明電路電壓有效值為220 v,所以額定電壓為220 v的燈泡可以直接接入使用,c項(xiàng)正確;耐壓為220 v的電容器接入照明電路會(huì)被擊穿,d項(xiàng)錯(cuò)誤。7.(多選)(2015臨沂模擬)某交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓隨時(shí)間變化的圖像如圖所示,輸出功率是20kw,現(xiàn)用5000v高壓輸電,輸電線(xiàn)上的總電阻是40,再利用n1n2=221的降壓變壓器降壓后供給用戶(hù),則下列說(shuō)法正確的是()a.交變電流的頻率為100 hzb.發(fā)電機(jī)輸出電壓的有效值為220 vc.流過(guò)高壓輸電線(xiàn)的電流為125 ad.降壓變壓器輸出電壓的有效值為220 v【解析】選b、d。由圖像可知周期t=0.02s,所以頻率f=50hz,故選項(xiàng)a錯(cuò)誤;交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓為u=220v,故選項(xiàng)b正確;由p=ui可知高壓輸電電流i=pu0=20 0005 000a=4a,故選項(xiàng)c錯(cuò)誤;變壓器的輸入電壓u1=u0-ir=5000v-440v=4840v,由u1u2=n1n2可知降壓變壓器的輸出電壓為u2=n2n1u1=4 84022v=220v,故選項(xiàng)d正確。8.(多選)(2015深圳模擬)一個(gè)矩形線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)e=2202sin100t(v),那么()a.該交變電流的頻率是50hzb.當(dāng)t=0時(shí),線(xiàn)圈平面恰好位于中性面c.當(dāng)t=1100s時(shí),e有最大值d.該交變電流電動(dòng)勢(shì)的有效值為2202v【解析】選a、b。電動(dòng)勢(shì)最大值為2202v,則有效值為220v,頻率f=1t=2=50hz,故a正確,d錯(cuò)誤。當(dāng)t=0和t=1100s時(shí),電動(dòng)勢(shì)e=0,線(xiàn)圈平面恰好在中性面位置,故b正確,c錯(cuò)誤。9.(多選)(2015汕頭模擬)如圖所示為遠(yuǎn)距離輸電的示意圖,若電廠(chǎng)輸出電壓u1=2202sin100t(v),則下列表述正確的是()a.u1u4b.u1=2202vc.若u2提高為原來(lái)的10倍,輸電線(xiàn)上損失的功率為原來(lái)的1100d.用戶(hù)得到的交變電流頻率為25hz【解析】選a、c。遠(yuǎn)距離采用高壓輸電,然后降壓后再使用,故a正確。u1應(yīng)為有效值,u1=220v,故b錯(cuò)誤。輸電線(xiàn)上損失功率p損=i2r=(pu2)2r線(xiàn),所以當(dāng)u2提高為原來(lái)的10倍時(shí),功率損失為原來(lái)的1100,故c正確。交變電流的頻率f=2=50hz,且原、副線(xiàn)圈中電流頻率相等,故d錯(cuò)誤。10.(多選)(2015大連模擬)如圖所示,m為理想變壓器,電表均可視為理想電表,電源電壓u不變,輸電線(xiàn)電阻忽略不計(jì)。當(dāng)變阻器滑片p向上移動(dòng)時(shí),讀數(shù)發(fā)生變化的電表是()a.a1b.a2c.v1d.v2【解析】選a、b。由于電源電壓u不變,根據(jù)理想變壓器工作原理可知,兩電壓表示數(shù)不變,c、d錯(cuò)誤;當(dāng)變阻器滑片p向上移動(dòng)時(shí),變阻器連入電路的電阻減小,右側(cè)電路中電流增大,b正確;根據(jù)p入=p出可知,原線(xiàn)圈中電流也增大,a正確。【總結(jié)提升】理想變壓器問(wèn)題的分析方法(1)弄清理想變壓器中電壓、電流、功率之間的聯(lián)系和相互制約關(guān)系u2由u1和匝數(shù)比決定;i2由u2和負(fù)載電阻決定;i1由i2和匝數(shù)比決定。(2)利用閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路特點(diǎn)進(jìn)行分析判定。11.(多選)(2015孝感模擬)如圖所示,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,有一矩形線(xiàn)圈,面積為s,匝數(shù)為n,內(nèi)阻為r,繞垂直磁感線(xiàn)的對(duì)稱(chēng)軸oo以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng),從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是()a.通過(guò)電阻r的電荷量q=nbs22r+rb.通過(guò)電阻r的電荷量q=nbsr+rc.外力做功平均功率p=n2b2s222(r+r)d.從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí),則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律為e=nbssint【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)把握以下兩點(diǎn)：(1)求電荷量時(shí)應(yīng)該使用平均值,求功率用有效值。(2)若線(xiàn)圈從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí),電動(dòng)勢(shì)按正弦規(guī)律變化。【解析】選b、c。由題圖可知,線(xiàn)圈轉(zhuǎn)過(guò)90時(shí)=nbs,所以電荷量q=r總=nbsr+r,故a錯(cuò)誤,b正確。從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí),e=nbscost,故d錯(cuò)誤。電壓有效值u=nbs2,平均功率p=u2r=n2b2s222(r+r),故c正確。12.(多選)(2015德州模擬)如圖甲所示,理想變壓器原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)比為559,副線(xiàn)圈接有一燈泡l和一電阻箱r,原線(xiàn)圈所接電源電壓按圖乙所示規(guī)律變化,此時(shí)燈泡消耗的功率為40w,則下列說(shuō)法正確的是()a.副線(xiàn)圈兩端輸出電壓為36vb.原線(xiàn)圈中電流表示數(shù)為211ac.當(dāng)電阻r增大時(shí),變壓器的輸入功率減小d.原線(xiàn)圈兩端電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u=2202sin(100t)v【解析】選a、c、d。交變電流圖像的周期為0.02s,角速度=100rad/s,因此原線(xiàn)圈兩端電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u=2202sin(100t)v,d正確,根據(jù)n1n2=u1u2,從交流電的圖像可知,輸入電壓的有效值u1=220v,因此副線(xiàn)圈兩端輸出電壓為36v,a正確,電阻與燈并聯(lián),消耗的總功率大于40w,由于變壓器是理想變壓器,因此輸入功率也大于40w,輸入電流i40220a=211a,b錯(cuò)誤;當(dāng)電阻r增大時(shí),副線(xiàn)圈回路總電阻增加,而電壓不變,消耗功率減小,因此變壓器的輸入功率減小,故c正確。13.(2013廣東高考)如圖,理想變壓器原、副線(xiàn)圈匝數(shù)比n1n2=21,和均為理想電表,燈泡電阻rl=6,ab端電壓u1=122sin100t(v)。下列說(shuō)法正確的是()a.電流頻率為100 hzb.的讀數(shù)為24 vc.的讀數(shù)為0.5 ad.變壓器輸入功率為6 w【解題指南】解答本題應(yīng)注意以下三點(diǎn)：(1)正弦式交變電流有效值和最大值的關(guān)系。(2)交流電路中,電流表、電壓表的示數(shù)表示有效值。(3)根據(jù)電壓、電流及功率與原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)關(guān)系式求解?！窘馕觥窟xd。由ab端電壓u1=122sin100t(v)知=100rad/s,又=2f,得頻率f=50hz,a錯(cuò)誤;由理想變壓器規(guī)律u1u2=n1n2,u2=6v,b錯(cuò)誤;又i2=u2rl=1a,c錯(cuò)誤;p2=u2i2=6w,p1=p2,d正確。14.(多選)圖甲、圖乙分別為兩種電壓的波形,其中圖甲所示的電壓按正弦規(guī)律變化,圖乙所示的電壓是正弦函數(shù)的一部分。下列說(shuō)法正確的是()a.圖甲、圖乙均表示交流電b.圖甲所示電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u=20sin100t(v)c.圖乙所示電壓的有效值為20vd.圖乙所示電壓的有效值為10v【解析】選a、b、d。根據(jù)交變電流的定義,圖甲、圖乙均表示交流電,圖甲所示電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u=20sin100t(v),選項(xiàng)a、b正確。根據(jù)有效值的定義得：(102)2rt2=u2rt,解得圖乙所示電壓的有效值u=10v,選項(xiàng)d正確,c錯(cuò)誤。15.(2015臨沂模擬)某小型發(fā)電站發(fā)電機(jī)輸出的交流電壓為500 v,輸出的電功率為50 kw,用電阻為3的輸電線(xiàn)向遠(yuǎn)處送電,要求輸電線(xiàn)上損失功率為輸電功率的0.6%,則發(fā)電站要安裝一升壓變壓器,到達(dá)用戶(hù)再用降壓變壓器變?yōu)?20 v供用戶(hù)使用(兩個(gè)變壓器均為理想變壓器)。對(duì)整個(gè)送電過(guò)程,下列說(shuō)法正確的是()a.輸電線(xiàn)上損失的功率為300 wb.升壓變壓器的匝數(shù)比為1100c.輸電線(xiàn)上的電流為100 ad.降壓變壓器的輸入電壓為4 700 v【解題指南】解答本題可按如下思路：(1)根據(jù)輸電線(xiàn)上損失的功率求出輸電線(xiàn)上的電流。(2)根據(jù)用戶(hù)得到的功率即降壓變壓器的輸入功率,求出降壓變壓器的輸入電壓和升壓變壓器的輸出電壓?！窘馕觥窟xa。輸電線(xiàn)上損失功率p損=501030.6% w=300w,a項(xiàng)正確。由p損=i線(xiàn)2r得i線(xiàn)=10a,c