2023届二轮复习 专题六 交变电流 专项练（含解析）

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2023届二轮复习 专题六 交变电流 专项练（含解析）1.如图所示，交流发电机的矩形线框共有匝，总电阻，。在轴线右侧有一匀强磁场，磁感应强度大小为，磁场方向如图所示，左侧没有磁场。线框绕垂直于磁场方向的对称轴以的转速匀速转动，给的电阻供电。线框处于中性面时开始计时，则(   )
 A.电阻R两端的最大电压为70 VB.通过R的电流方向恒定不变C.在内，通过线框导线横截面的电荷量为D.在内，外力至少对系统做功2.两个完全相同的电热器分别通以如图甲、图乙所示的交变电流，在相同时间内两电热器产生的热量之比为(   )
 A.2:1 B. C.1:1 D.1:23.感应电动机是利用电磁驱动原理运行的一种装置，如图所示，一对旋转的磁极产生宽度、磁感应强度大小为的长度足够的旋转磁场。在磁场中放置边长的正方形线圈，匝数匝，线圈总电阻。若保持线圈锁定，磁极以的速度顺时针从图示位置为计时起点开始旋转，那么下列说法正确的是(   )
 A.在磁极转动过程中线圈产生电流的瞬时值B.磁极旋转的过程中，流过线圈的电荷量为4 CC.磁极旋转一圈，线圈上产生的热量为D.若解除线圈的锁定，随着磁极的转动，线圈不会随之转动4.如图甲所示的电路中，S为单刀双掷开关，电表均为理想电表，为热敏电阻（阻值随温度的升高而减小），理想变压器原线圈接图乙所示的正弦式交流电。则(   )
 A.变压器原线圈中交流电压u的表达式B.S接在a端，温度升高时，变压器的输入功率变大C.S接在a端，温度升高时，电压表和电流表的示数均变大D.S由a切换到b，消耗的功率变大5.图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比，电阻，为规格相同的两只小灯泡，为单刀双掷开关.原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图所示，现将接1、闭合，此时正常发光，下列说法正确的是(   )A.输入电压u的表达式B.只断开后，均正常发光C.只断开后，原线圈的输入功率增大D.若换接到2后，R消耗的电功率为0.8 W6.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.下列说法正确的是(   )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.电动机的输出功率为12 WD.若电动机突然卡住，原线圈输入功率将变小7.如图为日常生活中常见的电子打火灶点火装置原理图.将1.5 V直流电压通过转换器转换为正弦交变电压，再将其加在匝数比为的理想变压器的原线圈上，副线圈两端就可获得高压引发电火花点燃燃气.下列说法正确的是(   )
 A.原线圈两端所接交流电压表的读数为6 VB.放电针之间电压最高可达12000 VC.放电针之间交流电压频率为100 HzD.放电针每隔0.04 s点火一次8.是两个完全相同的电热器，A通以图甲所示的方波交变电流，B通以图乙所示的正弦式交变电流，则两电热器的电功率等于(   )
 A.5:4 B.3:2 C. D.2:19.一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图甲所示。已知发电机线圈内阻为5 Ω，现外接一只电阻为95 Ω的灯泡，如图乙所示，则(   )
 A.电压表V的示数为220 V  B.电路中的电流方向每秒钟改变50次C.灯泡实际消耗的功率为484 W  D.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J10.如图甲所示，理想变压器原线圈连接交流电源，该电源输出电压u随时间t的变化关系图像为正弦曲线，如图乙所示。理想变压器副线圈上连接交流电压表、标有“36 V  40 W”的灯泡和标有“20 μF  45 V”的电容器（其中45 V为电容器的击穿电压）。变压器的原、副线圈匝数比为55:9，闭合开关S，下列判断正确的是(   )
 A.时刻，电压表的示数为零 B.电容器不可能被击穿C.小灯泡实际功率为40 W  D.电压表的指针做周期性摆动11.如图所示，一个半径为r的半圆形线圈，以直径为轴匀速转动，转速为n，的左侧有垂直于纸面向里（与垂直）的匀强磁场，磁感应强度为B,M和N是两个集流环，负载电阻的阻值为R，线圈、电流表和连接导线的电阻不计，求：（1）感应电动势的最大值；（2）从图示线圈平面与磁场垂直位置起转过90°的时间内，负载电阻上产生的热量；（3）从图示线圈平面与磁场垂直位置起转过90°的时间内，通过负载电阻的电荷量；（4）电流表的示数。12.如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比，原线圈电路中接有一量程为0~3 A的理想交流电流表，副线圈两端接有理想交流电压表、可变电阻R以及若干灯泡（规格均为“6 V，6 W”），输入端交变电压u的图像如图乙所示。
 （1）求图甲中电压表的读数；（2）要求灯泡均正常发光，求电路中最多允许接入的灯泡个数；（3）为满足第（2）问要求，求可变电阻R应调到的电阻值。


答案以及解析1.答案：C解析：本题考查交流发电机及其产生正弦交变电流的原理及电荷量、电功。线圈产生感应电动势的最大值为，根据闭合电路欧姆定律可知电阻R两端的最大电压为，A错误；通过R的电流为正弦交变电流，其方向会做周期性改变，B错误；线圈转动的周期为，所以，此时线圈平面与中性面的夹角为60°，则在0~内通过线框导线横截面的电荷量为，C正确；线圈产生感应电动势的有效值为，在0~内外力对系统做功的最小值为整个电路消耗的电能，即，D错误。2.答案：A解析：图甲电流的有效值为，根据交变电流有效值的定义得，电热器产生的热量；图乙电流的有效值为，则有，电热器产生的热量。A正确，BCD错误。3.答案：B解析：本题考查交流电定义式及楞次定律。由正弦交流电的产生条件可知，当磁极旋转时，角速度，，联立可得，但磁极刚开始旋转的时候，穿过线圈的磁通量不变，所以线圈上没有产生电流，当磁极旋转60°之后，才有电流产生，故电流是不连续的，A错误；在磁极转动的过程中，其转动角度为120°，磁感线从正面穿入变为从正面穿出，磁通量变化量，又，计算可得，B正确；假如磁极转动时，线圈上可以产生正弦式交流电，则产生热量可以用来进行计算，产生热量为，但在磁极旋转一周的过程中只有的时间内有电流流过，故产生的热量少于Q，C错误；根据感应电动机的原理，由于电磁驱动可以判断线圈会跟随磁极转动，D错误。4.答案：B解析：本题考查变压器的原理和动态分析。原线圈接题图乙所示的正弦交流电，由图知最大电压为，周期为0.02 s，故角速度，变压器原线圈中交流电压的表达式为，故A错误；S接在a端，温度升高时，热敏电阻的阻值减小，根据欧姆定律可知电流表的示数变大，根据原、副线圈电压之比等于匝数之比得副线圈电压不变，即电压表的示数不变，根据可知变压器的输出功率增大，所以变压器的输入功率变大，故B正确，C错误；S由a切换到b，副线圈匝数减小，根据原、副线圈电压之比等于匝数之比得副线圈电压减小，根据得消耗的功率变小，故D错误。5.答案：D解析：A.由图乙可知，周期是0.02s，则得，所以输入电压u的表达式应为，A错误；
B.断开，的电路都被断开，则均不能正常发光，B错误；
C.只断开后，负载电阻变大，原副线圈电流变小，原线圈的输入功率减小，C错误；
D.若换接到2后，因原、副线圈的匝数之比，所以电阻R电压有效值为4V，R消耗的电功率为，D正确。
故选D。6.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，由闭合电路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元件，，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可知，原线圈的输入功率也变大，D错误.7.答案：B解析：电压表显示的是有效值，故原线圈两端所接交流电压表的读数为，故A错误；根据变压器原、副线圈电压关系，计算出副线圈两端电压的最大值为12000 V，故B正确；正弦交流电的频率为，故C错误；交流电的周期，一个周期内电压可两次达到最高电压12000 V，故放电针每间隔0.01 s点火一次，故D错误.8.答案：A解析：根据电流有效值的定义可知，解得,而，根据功率的计算公式可得，故A正确。9.答案：D解析：发电机线圈有内阻，所以电压表示数小于220 V，A错误；交流电的频率为50 Hz，则电路中的电流方向每秒钟改变100次，B错误；灯泡实际消耗的功率为，小于484 W，C错误；发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为，D正确。10.答案：C解析：原线圈电压的有效值，根据，副线圈电压的有效值
电压表测量的是电压的有效值，指针所指位置稳定不变，因此电压表的示数为36 V，故A、D错误；副线圈电压的最大值，电容器被击穿，故B错误；由于加在小灯泡两端的电压等于额定电压，因此小灯泡实际功率等于额定功率40 W，故C正确。11.答案：（1）（2）（3）（4）解析：（1）设线圈从题图所示位置绕轴匀速转动时，在电路中产生的交变电流方向为正方向，则所产生的交变电流图像如图所示。此交变电动势的最大值为（2）在线圈从题图所示位置转过90°的时间内，电动势的有效值为

负载电阻上产生的热量为

（3）在线圈从题图所示位置转过90°的时间内，电动势的平均值为

通过负载电阻的电荷量（4）设此交变电动势在一个周期内的有效值为，由有效值的定义得，解得
故电流表的示数为12.答案：（1）9 V（2）9盏（3）解析：（1）根据题图乙可得原线圈两端电压的最大值
，
其有效值为。
根据，
代入数据可得，
即电压表读数为9 V。
（2）设原线圈中通过的电流为，副线圈中通过的电流为，为使副线圈接入的灯泡最多，则为3 A。
根据，
代入数据可得，
正常发光时每个灯泡中的电流为，
所以电路中最多允许接入的灯泡个数为盏。
（3）电阻两端的电压为，
则可变电阻的阻值为。