2021届高考物理二轮复习专题强化双击训练 专题十四 交变电流 变压器 B卷

2021届高考物理二轮复习专题强化双击训练

专题十四 交变电流 变压器 B卷

1.将的电压输入如图所示的理想变压器的原线圈,原、副线圈的匝数比为,电阻.下列说法正确的是(   )

A.该交流电的频率为100 Hz 

B.闭合开关S后,电流表的读数为0.22 A

C.闭合开关S后,电阻消耗的电功率为1.6 W 

D.断开开关S后,变压器副线圈两端的电压为零

2.如图所示,理想变压器原线圈上连接着在水平面内的长直平行金属导轨,导轨之间存在垂直于导轨平面向下的匀强磁场.一金属杆在导轨上来回左右运动,金属杆始终与导轨垂直且接触良好,其速度v随时间t的变化规律为,两灯泡均发光.线圈L的直流电阻、导轨和金属杆的电阻均忽略不计.下列说法正确的是(   )

A.只增大T,则灯泡A变暗、灯泡B变亮

B.当时间时,两灯泡都发光,电压表的示数恰好为零

C.只将滑动变阻器R的滑片向下滑时,通过副线圈的电流变大,电压表的示数变大

D.只增大,两灯泡都变亮,杆来回运动的最大距离变小

3.如图甲所示,理想变压器的原、副线圈匝数比,副线圈所在电路接有滑动变阻器R和额定电压为12 V、线圈电阻为的电动机M.原线圈输入的交流电压如图乙所示.闭合开关S,电动机正常工作,电流表示数为1 A.下列判断正确的是(   )

A.副线圈两端的电压有效值为 

B.滑动变阻器R接入电路的电阻为

C.电动机输出的机械功率为12 W 

D.若电动机突然卡住,原线圈输入功率将变小

4.如图所示，面积为、内阻不计的100匝矩形闭合线圈，从图示位置开始绕垂直于磁场的轴匀速转动，转动的角速度为100 rad/s，匀强磁场的磁感应强度大小为，矩形线圈通过滑环与理想变压器原线圈相连，触头P可移动，副线圈所接电阻，电表均为理想交流电表，下列说法正确的是(   )

A.矩形线圈中感应电动势瞬时值的表达式为

B.P上移时，电流表示数减小

C.时，电压表示数为

D.当原、副线圈匝数比为2：1时，电阻R上消耗的功率为50 W

5.如图，理想变压器的原线圈与二极管一起接在交流电源上，副线圈接有的电阻，原、副线圈匝数比为2:1.假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大，电流表为理想电表.则(   )

A.副线圈的输出功率为220 W B.原线圈的输入功率为

C.电流表的读数为 D.副线圈输出的电流方向不变

6.图甲为远距离输电示意图,升压变压器原、副线圈匝数比为1:1000,降压变压器原、副线圈匝数比为1000:1,输电线的总电阻为,若升压变压器的输入电压如图乙所示,用户端电压为220 V,下列说法正确的是(题中变压器均为理想变压器)(   )

A.输电线中的电流为3 A 

B.电站输出的功率为7500 kW

C.输电线路损耗的功率为90 kW 

D.用户端交变电流的频率为100 Hz

7.如图甲所示,理想变压器原、副线圈匝数比为10:1,电压表为理想电表,R为光敏电阻(其阻值随光的照射强度增大而减小),是三个额定电压均为10 V的灯泡,其中规格相同.原线圈接入如图乙所示的正弦交流电,三个灯泡均正常发光,设灯泡不会被烧坏,下列说法正确的是(   )

A.电路中电流1 s内改变50次方向

B.灯泡的电功率之比为1:5

C.若将灯泡换为一个理想二极管,则电压表示数为11 V

D.若将灯泡换为一个理想电流表,把照射R的光减弱,仍然可能正常发光

8.一小型发电机，输出功率为25 kW，发电机的输出电压为，输电线总电阻为.为了使输电线上损失的功率为发电机输出功率的5%，需要采用高压输电.设用户所需电压为220 V，则下列判断正确的是(   )

A.升压变压器原、副线圈匝数比约为1:4 

B.降压变压器原、副线圈匝数比约为8:1

C.输电导线上的电压损失约为286 V 

D.可供593盏“220 V  40 W”的白炽灯正常工作

9.如图所示，图甲是远距离输电示意图，图乙是发电机输出电压随时间变化的图像，则下列说法正确的是(   )

A.用户用电器中交流电的频率是100 Hz

B.发电机输出交流电的电压有效值是220 V

C.输电线中的电流只由降压变压器原、副线圈的匝数比决定

D.当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小

10.在图（a）所示的交流电路中，电源电压的有效值为220 V，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，均为固定电阻，，各电表均为理想电表。已知电阻中电流随时间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50 Hz B.电压表的示数为100 V

C.电流表的示数为1.0 A D.变压器传输的电功率为15.0 W

11.如图所示，理想变压器原、副线圈匝数分别为，副线圈两端与电阻R相连，原线圈两端与平行金属导轨相连，导轨间距为L，电阻不计.在虚线的左侧，存在方向与导轨所在平面垂直、大小为B的匀强磁场（图中未画出）.金属杆垂直导轨放置，长度为L、电阻为r.现使金属杆沿导轨在磁场内做往复运动，其速度.若电流表的示数为，已知电表均为理想电表，则下列说法正确的是(   )

A.金属杆两端的电压为

B.理想电压表的示数为

C.通过电阻R的电流强度的最大值为

D.电阻R消耗的电功率为

12.如图甲所示，电阻不计的N匝矩形闭合导线框处于磁感应强度大小为0.2 T的水平匀强磁场中，导线框面积为.导线框绕垂直于磁场的轴匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，原、副线圈的匝数比为10:1，副线圈接有一滑动变阻器R，副线圈两端的电压随时间的变化规律如图乙所示.下列说法正确的是(   )

A.闭合导线框中产生的交变电压的瞬时值表达式为

B.线框的匝数

C.若滑动变阻器的滑片P向上移动，电流表的示数将减小

D.若导线框的转速增加一倍，则变压器的输出功率将增加一倍

13.如图1所示为某发电站远距离输电的原理图,图中的变压器均为理想变压器,输电线的总电阻为,降压变压器所接用户可等效为图1中的滑动变阻器,用户增加时相当于滑动触头向下滑动。已知用户端正常工作的额定电压为,降压变压器原副线圈的匝数比为,升压变压器原线圈所接交变电流如图2所示,当用户端正常工作消耗的总功率为时,下列说法正确的是(   )

A.发电厂的输出功率为120 kW  

B.升压变压器原副线圈的匝数比为

C.用户增加时,用户得到的电压升高 

D.用户增加时,输电效率降低

14.电磁感应式无线充电系统原理如图（a）所示，给送电线圈中通以变化的电流，就会在邻近的受电线圈中产生感应电流，从而实现充电器与用电装置之间的能量传递.某受电线圈的匝数匝，电阻，两端接一阻值的电阻，当送电线圈接交变电流后，在受电线圈内产生了与线圈平面垂直的磁场，其磁通量随时间变化的规律如图（b）所示.求：（结果保留两位有效数字）

（1）到时间内，通过电阻R的电荷量；

（2）在一个周期内，电阻R产生的热量.

答案以及解析

1.答案：C

解析：根据瞬时值的表达式可知,该交流电的频率,A错误;由瞬时值的表达式可知,原线圈两端的电压最大值为,所以原线圈两端的电压的有效值,根据变压器电压关系有,可得,副线圈中的电流,电流表的读数为原线圈中的电流,根据变压器电流关系有,可得,B错误;电阻消耗的电功率,C正确;断开S后,变压器副线圈两端的电压仍为,D错误.

2.答案：A

解析：只增大T,即减小频率,电容器的特性为通交流、隔直流、通高频、阻低频,所以灯泡A变暗;电感线圈的特性为通直流、阻交流、通低频、阻高频,所以灯泡B变亮,故A正确;当时间时,两灯泡都发光,电压表的示数为有效值,不为零,故B错误;只将滑动变阻器R的滑片向下滑时,滑动变阻器R接入电路的阻值减小,通过副线圈的电流增大,但电压表的示数不变,仍为副线圈两端电压有效值,故C错误;只增大,副线圈两端电压有效值变大,两灯泡都变亮,根据速度一时间图线与时间轴所围面积表示位移,所围面积变大,所以杆来回运动的最大距离变大,故D错误.

3.答案：B

解析：由题图乙知,原线圈输入电压的有效值为,由得副线圈两端电压的有效值为,A错误;滑动变阻器两端的电压，由欧姆定律得滑动变阻器接入电路的电阻,B正确;电动机的输出功率,C错误;电动机正常工作时,，若电动机突然卡住,电动机相当于纯电阻,,由以上各式知,则副线圈的输出功率变大,由输入功率等于输出功率知,原线圈的输入功率变大,D错误.

4.答案：D

解析：矩形闭合线圈在磁场中转动，产生的感应电动势的最大值为，矩形线圈中感应电动势瞬时值的表达式为，故A错误；P上移时，原线圈的匝数减少，则副线圈两端电压增大，通过副线圈的电流增大，则通过原线圈的电流增大，电流表示数增大，故B错误；原线圈两端电压的有效值为，电压表示数为100 V，故C错误；当原、副线圈匝数比为2:1时，副线圈两端电压的有效值为50 V，电阻R上消耗的功率为，故D正确.

5.答案：C

解析：因为原线圈上接有理想二极管，所以原线圈只有半个周期有电流，副线圈也只有半个周期有电流.由，得副线圈电压的最大值.设副线圈电压的有效值为，则，解得，副线圈的输出功率，原线圈的输入功率，故A、B项错误.电流表读数，故C项正确.因为原线圈上接有理想二极管，原线圈中电流方向不变，原线圈中电流增大和减小时在副线圈中产生的感应电流方向相反，副线圈输出的电流方向改变，故D项错误.

6.答案：B

解析：根据题图乙可知升压变压器原线圈的电压有效值为,根据理想变压器原理可得升压变压器副线圈两端电压有效值为,降压变压器原线圈两端电压有效值为,所以输电线上损失的电压,输电线中的电流为,故A错误;根据功率关系可得电站输出的功率为,故B正确;输电线路损耗的功率为,故C错误;变压器不改变交变电流的频率,所以用户端交变电流的频率为,故D错误.

7.答案：BD

解析：由题图乙可知交流电的周期为,频率为,所以电路中电流1 s内改变100次方向,故A错误;理想变压器原、副线圈匝数比为10:1,故原、副线圈中电流之比为,又因为规格相同,所以流过的电流等于副线圈中电流的一半,所以流过的电流之比为,因为三个灯泡均正常发光,两端电压相同,故由可知电功率之比等于电流之比,即,B正确;若将灯泡换为一个理想二极管,则根据二极管单向导电性可知输入电压图像如图所示.根据正弦式交流电的电压有效值定义可得,解得电压有效值,理想变压器原、副线圈匝数比为10:1,故副线圈两端电压有效值为,即电压表示数为,C错误;若将灯泡换为一个理想电流表,则原线圈两端电压增加,副线圈两端电压增加,把照射R的光减弱,则光敏电阻R阻值增加,根据,可知副线圈中的电流可能不变,流过的电流可能不变，即仍然可能正常发光,D正确.

8.答案：AD

解析：通过升压变压器原线圈的电流，输电线上损失的功率为，得输电线上的电流，升压变压器原线圈与副线圈的匝数比，A正确；升压变压器的输出电压，流过降压变压器原线圈的电流，降压变压器原线圈两端的电压，已知降压变压器的输出电压，即用户电压，所以降压变压器原线圈与负线圈的匝数比，B错误；输电导线上的电压损失约为，C错误；设可安装的白炽灯为n盏，则灯消耗的功率等于降压变压器的输出功率，又对理想变压器有，解得，取593，D正确.

9.答案：BD

解析：由题图乙可知，发电机的输出电压随时间变化的周期，远距离输电不改变交流电的频率，故用户用电器中交流电的频率为50 Hz，故A错误；由题图乙可知发电机输出交流电的电压最大值为，根据正弦式交变电流有效值与最大值的关系可知，其有效值，故B正确；由题意可知，输电线中的电流由负载中电流和线圈匝数比共同决定，故C错误；当用户用电器的总电阻增大时，用户的总电流减小，则输电线上电流减小，输电线上损失的功率，可知损失功率减小，故D正确.

10.答案：AD

解析：由变压器不会使交流电的周期改变和图（b）可知所用交流电的周期为，可求得所用交流电的频率为50 Hz，选项A正确；由图（b）可知通过的电流的有效值为1 A，由串并联特点可知通过的电流（即通过电流表的电流）为0.5 A，故副线圈的电流为，由欧姆定律可得副线圈两端的电压，由变压器原、副线圈两端电压比与原、副线圈匝数比的关系可得，原线圈两端的电压，再根据原线圈电路的串联关系可得两端的电压为，选项B、C均错误；根据变压器原理可得变压器传输的电功率为，选项D正确。

11.答案：CD

解析：金属杆切割磁感线产生感应电动势的瞬时值，其有效值，根据闭合电欧姆定律知，金属杆两端的电压为，A错误；根据理想变压器两端电压与匝数成正比得，可知电压表的示数，B错误；根据理想变压器两端电流与匝数成反比得，可知通过电阻R的电流强度电流强度的最大值，故C正确；电阻R消耗的电功率与变压器的输入功率相等，则，故D正确.

12.答案：BC

解析：由题图乙可知，输出电压的最大值，周期为，角速度，输入端电压的最大值，则闭合导线框中产生的交变电压的瞬时值表达式为，故A错误；导线框输出电压的最大值，解得，故B正确；理想变压器原、副线圈匝数不变，输入电压不变，则输出电压不变，滑动变阻器的滑片P向上移动时，接入电路的电阻增大，则输出电流减小，输入电流减小，电流表示数减小，故C正确；若导线框的转速增加一倍，则线框产生交变电压的最大值增加一倍，有效值增加一倍，输出电压的有效值也增加一倍，则由可知，输出功率将变成原来的4倍，故D错误.

13.答案：BD

解析：A.当用户端正常工作消耗的总功率为时,降压变压器副线圈中的电流为,由理想变压器的工作原理可知,解得,输电线上损失的功率为,则发电厂的输出功率为,错误。

B.由题图2可知升压变压器原线圈两端的电压为,则升压变压器原线圈中的电流为,则升压变压器原副线圈的匝数比为,正确。

C.当用户增加时,用户消耗的功率增大,则发电厂的输出功率增大,输出电流增大,输电电流增大,输电线上损失的电压增大,降压变压器原线圈的输入电压减小,则其副线圈的输出电压减小,用户得到的电压降低,错误。

D.发电厂的输电效率为,由以上分析可知,用户增加时输电电流增大,则输电效率降低,正确。

14.答案：（1）受电线圈中产生的平均感应电动势为

通过电阻R的电流为

通过电阻R的电荷量为

由题图（b）知，在到的时间内

联立解得.

（2）由题图（b）知周期

又

受电线圈中产生的电动势的最大值

受电线圈中产生的感应电流的最大值

通过电阻R的电流的有效值

电阻R在一个周期内产生的热量

联立解得.