(浙江选考)高考物理二轮复习专题七电磁感应交变电流第25课时交变电流变压器

第25课时 交变电流 变压器

选择题(在每小题给出的四个选项中，至少有一项是符合题目要求的)

1．关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，以下说法中正确的是( )

A ．线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变

B ．线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次

C ．线圈平面每经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次

D ．线圈转动一周，感应电动势和感应电流方向都要改变一次

解析 根据交流电的变化规律可得，如果从中性面开始计时有e ＝E m sin ωt 和i ＝I m sin ωt ；如果从垂直于中性面的位置开始计时有e ＝E m cos ωt 和i ＝I m cos ωt ，不难看出：线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向也改变一次；线圈每转动一周，感应电流和感应电动势方向都改变两次。C 正确。 答案 C

2．小型手摇发电机线圈共N 匝，每匝可简化为矩形线圈abcd ，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO ′，线圈绕OO ′匀速转动，如图1所示。矩形线圈ab 边和cd 边产生的感应电动势的最大值都为e 0，不计线圈电阻，则发电机输出电压( )

图1

A ．峰值是e 0

B ．峰值是2e 0

C ．有效值是22

Ne 0 D ．有效值是2Ne 0 解析 矩形线圈ab 边和cd 边产生的感应电动势的最大值都为e 0，所以发电机的电动势峰值为2Ne 0，A 、B 错误；由于不计线圈的电阻，所以电机的输出电压峰值为2Ne 0，故有效值为2Ne02

＝2Ne 0，故D 正确。

答案 D

3．一正弦交流电源的u －t 图象如图2甲所示，将它接在图乙所示电路的e 、f 两端，若电阻的阻值为110 Ω，电源的内阻不计，交流电压表是量程为250 V 的理想电表，则下列说法中正确的是( )

图2

A ．通过电阻的电流方向1秒钟改变50次

B ．交流电压表示数为220 V

C ．产生该交变电流的线圈在磁场中匀速转动的角速度为100π rad/s

D ．在1分钟内电阻R 上产生的热量为5.28×104 J

解析 由题图甲知交变电流的周期为T ＝0.02 s ，频率f ＝1T ＝50 Hz ，而一个周期内电流方向改变两次，即通过电阻的电流方向1秒钟改变100次，A 错；交流电压的峰值为2202 V ，有效值为220 V ，B 对；由ω＝2πT ＝100π rad/s 可知，C 对；由Q ＝U2R

t 得在1分钟内电阻R 上产生的热量为2.64×104 J ，D 错。

答案 BC

4．(2016·9月绍兴适应性考试)图3甲为风力发电的简易模型。在风力作用下，风叶带动与杆固连的永磁铁转动，磁铁下方的线圈与电压传感器相连。在某一风速时，传感器显示如图乙所示，则( )

图3

A ．磁铁的转速为10 r/s

B ．线圈两端电压的有效值为62V

C ．交流的电压表达式为u ＝12 sin5πt V

D ．该交流电可以直接加在击穿电压为9V 的电容器上

解析 由图乙知：T ＝0.4 s ，u m ＝12 V 所以有效值u ＝um 2＝62V ，B 正确；n ＝1T ＝2.5 r/s ，A 错误；u ＝u m sin ωt ＝12 sin(5πt )V ，C 正确；击穿电压为9 V 的电容器所加电压最大值不得超过9 V ，D 错误。故选B 、C 。

答案 BC

5．如图4甲所示，标有“220 V 40 W”的灯泡和标有“20 μF 300 V”的电容器并联到交流电源上，为交流电压表，交流电源的输出电压如图乙所示，闭合开关。下列判断正确的是( )

图4

A ．t ＝T 2时刻，的示数为零

B ．灯泡恰好正常发光

C ．电容器可能被击穿

D.的示数保持1102 V 不变

解析 的示数应是电压的有效值220 V ，故A 、D 错误；电压的有效值恰好等于灯泡的额定电压，灯泡正常发光，B 正确；电压的峰值U m ＝2202 V≈311 V，大于电容器的额定电压，故有可能被击穿，C 正确。

答案 BC

6．如图5为气流加热装置的示意图，使用电阻丝加热导气管，视变压器为理想变压器。原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变，调节触头P ，使输出电压有效值由220 V 降至110 V ，调节前后( )

图5

A ．副线圈中的电流比为2∶1

B ．副线圈输出功率比为2∶1

C ．副线圈的接入匝数比为2∶1

D ．原线圈输入功率比为1∶2

解析 在输入电压U 1和原线圈匝数n 1不变的情况下，使输出电压U 2有效值由220 V 降至110 V ，由U2U1＝n2n1知，副线圈接入匝数应该减为原来的一半，故副线圈的接入匝数之比为2∶1，故C 正确；副线圈电压减半，电阻不变，电流也随之减半，所以电流之比为2∶1，故A 正确；由P ＝UI 知，输出功率之比为4∶1，故B 错误；副线圈输出功率等于原线圈输入功率，所以原线圈输入功率之比为4∶1，故D 错误。

答案 AC

7．如图6所示是霓虹灯的供电电路，电路中的变压器可视为理想变压器。已知变压器原线圈与副线圈匝数比n1n2＝120

，加在原线圈的电压为u 1＝311sin 100πt V ，霓虹灯正常工作的电阻R ＝440 kΩ，I 1、I 2表示原、副线圈中的电流。下列判断正确的是( )

图6

A ．副线圈两端电压6 220 V ，副线圈中的电流14.1 mA

B ．副线圈两端电压4 400 V ，副线圈中的电流10 mA

C ．I 1＜I 2

D ．I 1＞I 2

解析 原线圈电压有效值U 1＝Um 2＝3112

V≈220 V，由U1U2＝n1n2，可得U 2＝4 400 V ，由欧姆定律可知I 2＝U2R ＝4 400440 000 A ＝0.01 A ＝10 mA ，由I1I2＝n2n1

可得：I 1＞I 2，所以选项B 、D 正确。

答案 BD

8．普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，图7中电流互感器ab 一侧线圈的匝数较少，工作时电流为I ab ，cd 一侧线圈的匝数较多，工作时电流为I cd ，为了使电流表能正常工作，则 ( )

图7

A ．ab 接MN 、cd 接PQ ，I ab ＜I cd

B ．ab 接MN 、cd 接PQ ，I ab ＞I cd

C ．ab 接PQ 、cd 接MN ，I ab ＜I cd

D ．ab 接PQ 、cd 接MN ，I ab ＞I cd

解析 在测量高压线路上电流时，电流互感器的作用是减小测量支路的电流。根据变压器原理，I1I2＝

n2n1

，I 大n 小，故ab 端应接MN ，cd 端应接PQ ，I ab ＞I cd ，选项B 正确。 答案 B

9．自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分。一升压式自耦调压变压器的电路如图8所示，其副线圈匝数可调。已知变压器线圈总匝数为 1 900匝；原线圈为1 100匝，接在有效值为220 V 的交流电源上。当变压器输出电压调至最大时，负载R 上的功率为2.0 kW ，设此时原线圈中电流有效值为I 1，负载两端电压的有效值为U 2，且变压器是理想的，则U 2和I 1分别约为( )

图8

A ．380 V 和5.3 A

B ．380 V 和9.1 A

C ．240 V 和5.3 A

D ．240 V 和9.1 A

解析 对理想变压器有U 2＝n2n1U 1＝380 V ，由P 2＝I 2U 2得I 2＝P2U2＝2 000380

A≈5.3 A。依据I1I2＝n2n1得I 1＝n2n1I 2＝1 9001 100

×5.3 A≈9.1 A，故只有选项B 正确。 答案 B

10．如图9所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶2；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220 V ，额定功率为22 W ；原线圈电路中接有电压表和电流表。现闭合开关，灯泡正常发光。若用U 和I 分别表示此时电压表和电流表的读数，则( )

图9

A ．U ＝110 V ，I ＝0.2 A

B ．U ＝110 V ，I ＝0.05 A

C ．U ＝1102 V ，I ＝0.2 A

D ．U ＝1102 V ，I ＝0.22 A

解析 由变压原理n1n2＝U1U2

可得U 1＝110 V ，即电压表示数为110 V ；由P 入＝P 出和灯泡正常发光可得P 入＝U 1I 1＝P 出＝22 W ，I 1＝

22110 A ＝0.2 A ，故A 正确。 答案 A

11．如图10甲所示，将阻值为R ＝5 Ω的电阻接到内阻不计的正弦交变电源上，电流随时间变化的规律如图乙所示，电流表串联在电路中测量电流的大小。对此，下列说法正确的是 ( )

图10

A ．电阻R 两端电压变化规律的函数表达式为u ＝2.5sin 200πt (V)

B ．电阻R 消耗的电功率为1.25 W

C ．如图丙所示，若此交变电流由一矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生，当线圈的转速提升一倍时，电流表的示数为1 A

D ．这一交变电流与图丁所示电流比较，其有效值之比为12

解析 图乙所示电流的最大值为I m ＝0.5 A ，周期为T ＝0.01 s ，其角速度为ω＝

2πT ＝

200π rad/s，由欧姆定律得U m ＝I m R ＝2.5 V 。所以R 两端电压瞬时值的表达式为u ＝

2.5sin 200πt (V)，选项A 正确；该电流的有效值为I ＝Im 2，电阻R 消耗的电功率为P ＝I 2R ，解得P ＝0.625 W ，选项B 错误；电流表的示数为有效值，该交变电流由图丙所示矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生，当转速提升一倍时，电动势的最大值E m ＝

nBSω为原来的2倍，电路中电流的有效值也是原来的2倍，为2×0.52

A≠1 A，选项C 错误；图乙中的正弦交变电流的有效值为0.52

A 。图丁所示的交变电流虽然方向发生变化，但大小恒为0.5 A ，故有效值之比为12

，选项D 正确。 答案 AD

12．如图11所示，在某一输电线路的起始端接入两个互感器，原、副线圈的匝数比分别为100∶1和1∶100，图中a 、b 表示电压表或电流表，已知电压表的示数为22 V ，电流表的示数为1 A 则( )

图11

A ．a 为电流表，b 为电压表

B ．a 为电压表，b 为电流表

C ．线路输送电功率是220 kW

D ．输电线路总电阻为22 Ω

解析 左侧的互感器原线圈并联在输电线路上，测量的是输电电压，所以a 为电压表；右侧的互感器原线圈串联在输电线路上，测量的是输电电流，b 为电流表，选项B 正确，A 错误；电压表的示数为22 V ，根据变压公式，U1U2

＝100，输电电压为U 1＝100×22 V ＝2 200 V ；电流表的示数为 1 A ，根据变流公式，

I1I2＝n2n1＝100，输电电流I 1＝100×1 A＝100 A ，线路输送电功率为P ＝U 1I 1＝220 kW ，选项C 正确；根据题述条件，不能求出输电线路总电阻，选项D 错误。

答案 BC

13．某发电机说明书的部分内容如表所示，现用一台该型号的柴油发电机给灾民临时安置

区供电，如图12所示。发电机到安置区的距离是400 m ，输电线路中的火线和零线均为GBCZ60型单股铜导线，该型号导线单位长度的电阻为2.5×10－4

Ω，安置区家用电器的总功率为44 kW ，当这些额定电压为220 V 的家用电器都正常工作时 ( )

图12 型号 AED6500S 输出电压范围

220～300 V 最大输出功率

60 kW A.输电线路中的电流为200 A

B ．发电机的实际输出电压为300 V

C ．在输电线路上损失的电功率为8 kW

D ．如果该柴油发电机发的电是正弦式交变电流，则其输出电压最大值是300 V

解析 当这些额定电压为220 V 的家用电器都正常工作时，输电线路中的电流为I ＝

P U ＝200 A ，A 正确；导线电阻为R ＝2.5×10－4×400×2 Ω＝0.2 Ω，则发电机的实际输

出电压为U 输＝U ＋IR ＝260 V ，B 错误；在输电线路上损失的电功率为P 损＝I 2R ＝8 kW ，C 正确；如果该柴油发电机发的电是正弦式交变电流，则其输出电压的最大值是U m ＝2U 输＝368 V ，D 错误。

答案 AC

14．为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L 1、L 2，电路中分别接了理想变流电压表V 1、V 2和理想交流电流表A 1、A 2，导线电阻不计，如图13所示，当开关S 闭合后( )

图13

A ．A 1示数变大，A 1与A 2示数的比值不变

B ．A 1示数变大，A 1与A 2示数的比值变大

C ．V 2示数变小，V 1和V 2示数的比值变大

D ．V 2示数不变，V 1和V 2示数的比值不变

解析因为变压器的匝数和输入电压U1不变，所以电压表V1的示数和电压表V2的示数不变，选项C错误，D正确；当S闭合后，因为负载电阻减小，故次级线圈中的电流I2增大，由于输入功率等于输出功率，所以I1也增大，但因为变压器的匝数不变，所以I1与I2的比值不变，故选项B错误，A正确。

答案AD