2021年高考一轮复习考点集训 物理(湖南省专用)专题十二　交变电流

专题十二　交变电流

【考情点睛】

【基础训练】

考点一　交流电的产生和描述

1.(多选)如图所示,线圈ABCD匝数n=10,面积S=0.4 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ω=10π 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 V

C.线圈转动 s时瞬时感应电动势为40 V

D.线圈产生的感应电动势的有效值为40 V

2.图1中,单匝矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直磁场的轴转动。改变线圈的转速,穿过该线圈的磁通量随时间分别按图2中图线甲、乙的规律变化。设线圈的电阻为1.0 Ω,则(　　)

A.图线甲对应线圈在t=0时产生的感应电动势最大

B.图线甲、乙对应的线圈在t=0.2 s时,线圈平面均平行于磁感线

C.图线甲、乙对应的线圈转速之比为5∶4

D.图线甲对应的线圈中交变电流的峰值为2.5π A

3.(多选)如图所示,空间有范围足够大的匀强磁场,磁场方向竖直向下,在磁场中竖直放置两相对的相同金属圆环,两环相距L,用外力使一根长度也为L的金属杆沿环匀速率运动,用导线将金属杆和外电阻相连,整个过程中只有金属杆切割磁感线。已知磁感应强度大小为B,圆环半径为R,杆转动角速度为ω,金属杆和电阻的阻值均为r,其他电阻不计,则(　　)

A.在金属杆从圆环最高点向最低点转动过程中,流过外电阻的电流先变大后变小

B.在金属杆从圆环最高点向最低点转动过程中,流过外电阻的电流先变小后变大

C.流过外电阻的电流有效值为

D.流过外电阻的电流有效值为

考点二　变压器、电能的输送

4.(多选)如图所示为远距离输电示意图,升压变压器T1和降压变压器T2均为理想变压器,n1∶n2 =1∶m,n3∶n4=n∶1(m、n都大于1)。输电线的总电阻为2r,升压变压器T1原线圈电压的有效值为U,T1的原线圈输入的电功率为P。下列说法正确的是(　　)

A.降压变压器T2副线圈的电压为

B.输电线上的电流为

C.用电设备的数目增多,降压变压器T2原线圈的电压变大

D.用电设备的数目减少,输电线上的电流减小

5.如图所示,四个相同的电灯与理想自耦变压器连接,其额定电压为U,已知原线圈和副线圈的匝数比为3∶1,当接上交流电源后,副线圈上三个电灯均正常发光,则下列说法正确的是(　　)

A.L1能正常工作

B.L1不能正常工作,且两端电压小于U

C.交流电源电压为2U

D.交流电源电压为3U

6.(多选)如图,矩形线圈abcd与理想变压器原线圈组成闭合电路,线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动,磁场只分布在bc边的左侧,磁感应强度大小为B,线圈面积为S,转动角速度为ω,匝数为N,线圈电阻不计。下列说法正确的是(　　)

A.将原线圈触头P向上滑动时,灯泡变暗

B.电容器的电容C变大时,灯泡变暗

C.图示位置时,矩形线圈中瞬时感应电动势最大

D.若线圈abcd转动的角速度变为2ω,则变压器原线圈电压的有效值为NBSω

【综合训练】

拓展一　交流电有效值的求解

1.(2019长郡中学一模,14,6分)如图所示,在磁极和圆柱状铁芯间形成的两部分磁场区域的圆心角α均为π,磁感应强度B均沿半径方向。单匝矩形线圈abcd的宽ab=L,长bc=2L,线圈绕中轴以角速度ω匀速转动时对外电阻R供电。若线圈电阻为r,电流表内阻不计,则下列说法正确的是(　　)

A.线圈转动时将产生正弦式交流电

B.从图位置开始转过90°角时,电流方向将发生改变

C.线圈转动过程中穿过线圈的磁通量的变化率不变

D.电流表的示数为

2.(2019岳阳一中六检,9)先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电,第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化(如图甲所示);第二次灯泡两端的电压变化规律如图乙所示。若甲、乙图中的U0、T所表示的电压、周期值是相同的,则以下说法正确的是(　　)

A.第一次,灯泡两端的电压有效值是

B.第二次,灯泡两端的电压有效值是

C.第一、第二次灯泡的电功率之比是1∶5

D.第一、第二次灯泡的电功率之比是2∶9

3.(2019岳阳一中一模,18,6分)如图所示,边长为L的金属方框放在垂直纸面向外的匀强磁场中,方框与磁场方向垂直,磁场的磁感应强度为B0,保持方框不动,将磁场的磁感应强度随时间均匀增大,经过时间t,磁场的磁感应强度增大到B1,此时方框中产生的焦耳热为Q;保持磁场的磁感应强度B1不变,将　　方框绕对称轴(图中虚线)匀速转动,经时间2t方框转过90°,方框中电流大小按正弦规律变化,方框中产生的焦耳热也为Q,则磁感应强度B0和B1的比值为(　　)

A.        B.          C.          D.

拓展二　交变电流“四值”的理解

4.(2019雅礼中学月考四,3,4分)(多选)如图所示,N匝矩形导线框在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴OO'匀速运动,线框面积为S,线框的电阻、电感均不计,外电路接有电阻R、理想电流表A和二极管D,电流表的示数为I,二极管D具有单向导电性,即正向电阻为零,反向电阻无穷大。下列说法正确的是　(　　)

A.导线框转动的角速度为

B.导线框转动的角速度为

C.导线框转到图示位置时,导线框中的磁通量最大,瞬时电动势为零

D.导线框转到图示位置时,导线框中的磁通量最大,瞬时电动势最大

5.(2019岳阳一中二模,8,6分)如图甲所示,一圆形线圈面积S=π=100 cm2,匝数N=100,电阻不计,处于匀强磁场中,磁感应强度B随时间t正弦变化的图像如图乙所示(取垂直纸面向里为正方向)。导线框右边与理想变压器的原线圈连接,已知变压器的原、副线圈的匝数比为1∶10,与副线圈连接的电阻R=100 Ω,下列说法中正确的是(　　)

A.t=0.01 s时,圆形线圈中有逆时针方向的电流

B.t=0.005 s时,圆形线圈中有最大电流

C.变压器输入电压的最大值为10π V

D.R消耗的功率为200π2 W

【专题训练】

小专题一　理想变压器的动态分析

1.(2018长郡中学五调,11,4分)(多选)如图所示,一理想变压器的原线圈接有电压为U的交流电,副线圈接有电阻R1和光敏电阻R2(阻值随光照增强而减小),开关S开始时处于闭合状态,下列说法正确的是(　　)

A.当U增大时,副线圈中电流变大

B.当光照变弱时,变压器的输入功率变大

C.当开关S由闭合到断开时,交流电流表的示数变大

D.当滑动触头P向下滑动时,电阻R1消耗的功率增加

2.(2019雅礼中学月考四,3,4分)有一理想变压器,副线圈所接电路如图所示,灯L1、L2为规格相同的两只小灯泡。当S断开时,灯L1正常发光。S闭合后,下列说法正确的是(　　)

A.电阻R消耗的电功率增大

B.灯L1、L2都能正常发光

C.原线圈的输入功率减小

D.原、副线圈的电流之比减小

小专题二　理想变压器负载电阻等效法

　(2018湖南六校联考,15,6分)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8 Ω、1 Ω、3 Ω,U为正弦交流电压源,输出电压的有效值恒定。开关S断开时变压器输出功率与S闭合时变压器输出功率相等,该变压器原、副线圈匝数比为(　　)

A.2 B.3

C.4 D.5

小专题三　探究远距离输电的几个物理量之间的变化规律

1.(2019长沙一中月考八,19,6分)(多选)如图所示为远距离输电示意图,两变压器均为理想变压器,交流发电机的输出电压的有效值恒为U1、输电线的总电阻r,用户所用的电器(均为纯电阻)、降压变压器匝数均不变。若增大升压变压器原、副线圈的匝数比,则下列判断正确的是(　　)

A.升压变压器原线圈中的电流减小

B.输电线上损失的功率增大

C.输电线上的总电压增大

D.用户所用的电器的总电流减小

2.(2019长郡中学模拟卷10,18,6分)(多选)某同学在实验室中研究远距离输电的相关规律,由于输电线太长,他将每100米导线卷成一卷,共有8卷来代替输电线路(忽略输电线路的自感作用)。第一次实验采用如图甲所示的电路图,将输电线与学生电源和用电器直接相连,测得输电线上损失的功率为P1,损失的电压为U1;第二次实验采用如图乙所示的电路图,其中理想变压器T1与学生电源相连,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,损失的电压为U2,两次实验中学生电源的输出电压与电功率均相同,下列选项正确的是(　　)

图甲

图乙

A.P2∶P1=∶ B.P2∶P1=n1∶n2

C.U2∶U1=n1∶n2 D.U2∶U1=∶