2019屆高三物理專題訓(xùn)練之-交變電流及理想變壓器

2019屆高三物理專題訓(xùn)練之交變電流及理想變壓器典例1.(2018·全國(guó)III卷·16)一電阻接到方波交流電源上，在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q方；若該電阻接到正弦交變電源上，在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q正。該電阻上電壓的峰值為u0，周期為T，如圖所示。則Q方:Q正等于()A.B.C.1:2D.2:1典例2.(2016·全國(guó)Ⅰ卷·16)一含有理想變壓器的電路如圖所示，圖中電阻R1、R2和R3的阻值分別為3Ω、1Ω和4Ω，A為理想交流電流表，U為正弦交流電壓源，輸出電壓的有效值恒定。當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，電流表的示數(shù)為I；當(dāng)S閉合時(shí)，電流表的示數(shù)為4I。該變壓器原、副線圈匝數(shù)比為()A.2B.3C.4D.51．如圖所示為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)的原理圖，其矩形線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝eq\r(2)×10－2T，線圈的面積S＝0.02m2，匝數(shù)N＝400匝，線圈總電阻r＝2Ω，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與電阻R＝8Ω連接，與電阻R并聯(lián)的交流電壓表為理想電表，線圈的轉(zhuǎn)速n＝eq\f(50,π)r/s。在t＝0時(shí)刻，線圈平面與磁場(chǎng)方向平行，則下列說法正確的是()A．交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間的變化關(guān)系是e＝8eq\r(2)sin100t(V)B．交流電壓表的示數(shù)為8VC．從t＝0時(shí)刻開始線圈平面轉(zhuǎn)過30°的過程中，通過電阻的電荷量約為5.7×10－3CD．電阻R上的熱功率為6.4W2．如圖所示，理想變壓器的原線圈接有頻率為f、電壓為U的交流電，副線圈接有光敏電阻R1（光照增強(qiáng)時(shí)，光敏電阻阻值減?。?、用電器R2。下列說法正確的是()A．P位置不動(dòng)，當(dāng)光照增強(qiáng)時(shí)，變壓器的輸入功率減小B．光照強(qiáng)度不變，當(dāng)滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，用電器消耗的功率增大C．當(dāng)f減小時(shí)，變壓器的輸入功率減小D．P位置不動(dòng)，光照強(qiáng)度不變，當(dāng)U增大時(shí)，用電器消耗的功率增大3.如圖所示為一自耦變壓器，保持電阻R′和輸入電壓不變，以下說法正確的是()A．滑片P向b方向移動(dòng)，滑片Q下移，電流表示數(shù)減小B．滑片P不動(dòng)，滑片Q上移，電流表示數(shù)不變C．滑片P向b方向移動(dòng)、滑片Q不動(dòng)，電壓表示數(shù)增大D．滑片P不動(dòng)、滑片Q上移或下移，電壓表示數(shù)始終不變4．如圖甲所示電路，已知電阻R1＝R2＝R，和R1并聯(lián)的D是理想二極管(正向電阻可視為零，反向電阻為無窮大)，在A、B之間加一個(gè)如圖乙所示的交變電壓(電壓為正值時(shí)，UAB>0)。由此可知()A．在A、B之間所加的交變電壓的周期為2sB．在A、B之間所加交變電壓瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝20eq\r(2)sin50πt(V)C．加在R1上電壓的有效值為10VD．加在R2上電壓的有效值為5eq\r(10)V5.用同樣的交流電分別用甲、乙兩個(gè)電路給同樣的燈泡供電，結(jié)果兩個(gè)電路中的燈泡均能正常發(fā)光，乙圖中理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為5:3，則甲、乙兩個(gè)電路中的電功率之比為()A.1:1 B.5:2 C.5:3 D.25:96．如圖甲所示，一理想變壓器的原副線圈匝數(shù)之比為n1:n2=1:2，原線圈連接正弦式交流電源，副線圈連接一個(gè)“220V，100W”的白熾燈泡，燈泡正常發(fā)光。白熾燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示。若將副線圈接上述電源，燈泡接原線圈，則燈泡的實(shí)際功率約為()A．6.25WB.11.6WC.36.3WD.100W7.如圖所示，a、b兩端接在正弦交流電源上，原副線圈回路中A、B電阻的阻值相同，原副線圈匝數(shù)比為n1∶n2，下列說法中正確的是()A．A、B電阻的電流之比為n1∶n2B．A、B電阻的電壓之比為n1∶n2C．A、B電阻的功率之比為D．A電阻上的電壓與原線圈輸入電壓之比為1:18．(多選)如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為n1∶n2＝10∶1，b是原線圈的中心抽頭，S為單刀雙擲開關(guān)，定值電阻R1、R2均為10Ω。在原線圈c、d兩端加上如圖乙所示的交變電壓，下列說法正確的是()A．當(dāng)S與a連接后，理想電流表示數(shù)為2.2AB．當(dāng)S與a連接后，理想電壓表示數(shù)為11VC．當(dāng)S由a撥到b后，副線圈輸出電壓的頻率變?yōu)?5HzD．當(dāng)S由a撥到b后，原線圈的輸入功率變?yōu)樵瓉淼?倍9．(多選)如圖所示，理想變壓器原線圈接在交流電源上，其電動(dòng)勢(shì)為，交流電源電阻為r=10Ω，定值電阻R0=100Ω與原線圈并聯(lián)，滑動(dòng)變阻器R與副線圈串聯(lián)，滑動(dòng)變阻器的最大值為Rm=30Ω，已知變壓器的原副線圈的匝數(shù)之比為2:1，電流表和電壓表均為理想交流電流表?；瑒?dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭由最上端下向下緩慢移動(dòng)到某位置時(shí)，開關(guān)S分別接a、b，電源輸出功率相等，下列說法正確的是()A．開關(guān)接a時(shí)，電流表的示數(shù)為2AB．開關(guān)接b時(shí)，電壓表的示數(shù)為110VC．電源的輸出功率相等時(shí)，滑動(dòng)變阻器的阻值可能為R=25ΩD．副線圈消耗的功率最大時(shí)，滑動(dòng)變阻器的阻值為R=10Ω典例1.【解析】根據(jù)題述，正弦交變電流的電壓有效值為，而方波交流電的有效值為u0，根據(jù)焦耳定律和歐姆定律，，可知在一個(gè)周期T內(nèi)產(chǎn)生的熱量與電壓有效值的二次方成正比，，選項(xiàng)D正確?！敬鸢浮緿典例2.【解析】開關(guān)斷開時(shí)，電路如圖甲所示，原、副線圈的電流比eq\f(I,I2)＝eq\f(n2,n1)，通過R2的電流I2＝eq\f(In1,n2)，副線圈的輸出電壓U2＝I2(R2＋R3)＝eq\f(5In1,n2)，由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可得原線圈兩端的電壓U1＝5Ieq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n1,n2)))2，則U＝U1＋I(xiàn)R1＝5Ieq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n1,n2)))2＋3I；開關(guān)閉合時(shí)，電路如圖乙所示，原、副線圈的電流比eq\f(4I,I2′)＝eq\f(n2,n1)，通過R2的電流I2′＝eq\f(4In1,n2)，副線圈的輸出電壓U2′＝I2′R2＝eq\f(4In1,n2)，由eq\f(U1′,U2′)＝eq\f(n1,n2)可得原線圈兩端的電壓U1′＝4Ieq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n1,n2)))2，則U＝U1′＋4IR1＝4Ieq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n1,n2)))2＋12I，聯(lián)立解得eq\f(n1,n2)＝3，選項(xiàng)B正確?！敬鸢浮緽1．【答案】C【解析】磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝eq\r(2)×10－2T，線圈面積S＝0.02m2，匝數(shù)N＝400，線圈總電阻r＝2Ω，線圈的轉(zhuǎn)速n＝eq\f(50,π)r/s，故ω＝100rad/s，交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間的變化關(guān)系是e＝NBSωcosωt＝8eq\r(2)cos100t(V)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；交流電壓表顯示出的是路端電壓有效值，故示數(shù)為eq\f(EmR,\r(2)R＋r)＝6.4V，B項(xiàng)錯(cuò)誤；從t＝0時(shí)刻轉(zhuǎn)過30°的過程中，通過電阻的電荷量為q＝eq\f(NΔΦ,R＋r)＝4eq\r(2)×10－3C≈5.7×10－3C，C項(xiàng)正確；電阻R上的熱功率P＝I2R＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\f(Em,\r(2)),R＋r)))2·R＝5.12W，D項(xiàng)錯(cuò)誤。2．【答案】D3.【答案】D4．【答案】D【解析】由圖象可得交流電的周期T＝0.02s，故A錯(cuò)誤；電壓最大值為Um＝20eq\r(2)V，交變電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝Umsinωt＝20eq\r(2)sineq\f(2π,T)t＝20eq\r(2)sin100πt(V)，故B錯(cuò)誤；因?yàn)槭墙涣麟娝詰?yīng)該分兩種情況考慮：當(dāng)A點(diǎn)電位高于B點(diǎn)電位時(shí)二極管導(dǎo)通即R1被短路，R2電壓為電源電壓eq\f(20\r(2),\r(2))V＝20V；當(dāng)B點(diǎn)電位高于A點(diǎn)電位時(shí)二極管截止，R1、R2串聯(lián)分壓，即對(duì)R1有eq\f(U12,R1)T＝eq\f(102,R1)·eq\f(T,2)，解得U1＝5eq\r(2)V，對(duì)R2有：eq\f(U22,R2)T＝eq\f(202,R2)·eq\f(T,2)＋eq\f(102,R2)·eq\f(T,2)，解得U2＝5eq\r(10)V，故C錯(cuò)誤D正確。5.【答案】C【解析】設(shè)燈泡的額定電流為I，則甲圖中電路的功率為P1=UI，根據(jù)變流比可知，乙圖中原線圈中電流為，乙圖中的功率為，因此甲、乙兩個(gè)電路中的功率之比為5:3，C項(xiàng)正