2019届高三物理专题训练之--交变电流及理想变压器

2019 届高三物理专题训练之届高三物理专题训练之 交变电流及理想变压器交变电流及理想变压器 典例 1 2018 全国 III 卷 16 一电阻接到方波交流电源上 在一个周期内产生的热量为 Q方 若该电阻接到正弦交变电源上 在一个周期内产生的热量为 Q正 该电阻上电压的峰值为 u0 周期为 T 如图所示 则 Q方 Q正等于 A B C 1 2 D 2 11 22 1 典例 2 2016 全国 卷 16 一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 3 1 和 4 A 为理想交流电流表 U 为正弦交流电压源 输出电压的有效 值恒定 当开关 S 断开时 电流表的示数为 I 当 S 闭合时 电流表的示数为 4I 该变压 器原 副线圈匝数比为 A 2 B 3 C 4 D 5 1 如图所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图 其矩形线圈在磁感应强度为 B 的匀 强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴 OO 匀速转动 磁场的磁感应强度 B 10 2 T 线 2 圈的面积 S 0 02 m2 匝数 N 400 匝 线圈总电阻 r 2 线圈的两端经集流环和电刷 与电阻 R 8 连接 与电阻 R 并联的交流电压表为理想电表 线圈的转速 n r s 在 50 t 0 时刻 线圈平面与磁场方向平行 则下列说法正确的是 A 交流发电机产生电动势随时间的变化关系是 e 8sin 100t V 2 B 交流电压表的示数为 8 V C 从 t 0 时刻开始线圈平面转过 30 的过程中 通过电阻的电荷量约为 5 7 10 3 C D 电阻 R 上的热功率为 6 4 W 2 如图所示 理想变压器的原线圈接有频率为 f 电压为 U 的交流电 副线圈接有光敏电 阻 R1 光照增强时 光敏电阻阻值减小 用电器 R2 下列说法正确的是 A P 位置不动 当光照增强时 变压器的输入功率减小 B 光照强度不变 当滑动触头 P 向上滑动时 用电器消耗的 功率增大 C 当 f 减小时 变压器的输入功率减小 D P 位置不动 光照强度不变 当 U 增大时 用电器消耗的功率增大 3 如图所示为一自耦变压器 保持电阻 R 和输入电压不变 以下说法正确的是 A 滑片 P 向 b 方向移动 滑片 Q 下移 电流表示数减小 B 滑片 P 不动 滑片 Q 上移 电流表示数不变 C 滑片 P 向 b 方向移动 滑片 Q 不动 电压表示数增大 D 滑片 P 不动 滑片 Q 上移或下移 电压表示数始终不变 4 如图甲所示电路 已知电阻 R1 R2 R 和 R1并联的 D 是理想二极管 正向电阻可视为 零 反向电阻为无穷大 在 A B 之间加一个如图乙所示的交变电压 电压为正值时 UAB 0 由此可知 A 在 A B 之间所加的交变电压的周期为 2 s B 在 A B 之间所加交变电压瞬时值表达式为 u 20sin 50 t V 2 C 加在 R1上电压的有效值为 10 V D 加在 R2上电压的有效值为 5 V 10 5 用同样的交流电分别用甲 乙两个电路给同样的灯泡供 电 结果两个电路中的灯泡均能正常发光 乙图中理想变压 器原 副线圈的匝数比为 5 3 则甲 乙两个电路中的电 功率之比为 A 1 1 B 5 2C 5 3D 25 9 6 如图甲所示 一理想变压器的原副线圈匝 数之比为 n1 n2 1 2 原线圈连接正弦式交 流电源 副线圈连接一个 220 V 100 W 的白炽灯泡 灯泡正常发光 白炽灯泡的伏安 特性曲线如图乙所示 若将副线圈接上述电源 灯泡接原线圈 则灯泡的实际功率约为 A 6 25 W B 11 6 W C 36 3 W D 100 W 7 如图所示 a b 两端接在正弦交流电源上 原副线圈回路中 A B 电阻的阻值相同 原 副线圈匝数比为 n1 n2 下列说法中正确的是 A A B 电阻的电流之比为 n1 n2 B A B 电阻的电压之比为 n1 n2 C A B 电阻的功率之比为 22 21 nn D A 电阻上的电压与原线圈输入电压之比为 1 1 8 多选 如图甲所示 理想变压器原 副线圈的匝数比为 n1 n2 10 1 b 是原线圈的中 心抽头 S 为单刀双掷开关 定值电阻 R1 R2均为 10 在原线圈 c d 两端加上如图乙 所示的交变电压 下列说法正确的是 A 当 S 与 a 连接后 理想电流表示数为 2 2 A B 当 S 与 a 连接后 理想电压表示数为 11 V C 当 S 由 a 拨到 b 后 副线圈输出电压的频率变为 25 Hz D 当 S 由 a 拨到 b 后 原线圈的输入功率变为原来的 4 倍 9 多选 如图所示 理想变压器原线圈接在交流电源上 其电动势为 220 2sin100 ut 交流电源电阻为 r 10 定值电阻 R0 100 与原线圈并联 滑动变阻器 R 与副线圈串联 滑动变阻器的最大值为 Rm 30 已知变压器的原副线圈的匝数之比为 2 1 电流表和电 压表均为理想交流电流表 滑动变阻器的滑动触头由最上端下向下缓慢移动到某位置时 开关 S 分别接 a b 电源输出功率相等 下列说法正确的是 A 开关接 a 时 电流表的示数为 2 A B 开关接 b 时 电压表的示数为 110 V C 电源的输出功率相等时 滑动变阻器的阻值可能为 R 25 D 副线圈消耗的功率最大时 滑动变阻器的阻值为 R 10 典例 1 解析 根据题述 正弦交变电流的电压有效值为 而方波交流电的有效值为 0 2 u u0 根据焦耳定律和欧姆定律 可知在一个周期 T 内产生的热量与电压 2 2 U QI RTT R 有效值的二次方成正比 选项 D 正确 2 20 0 2 1 2 u QQu 方正 答案 D 典例 2 解析 开关断开时 电路如图甲所示 原 副线圈的电流比 通过 R2的电流 I2 副线圈的输出电压 U2 I2 R2 R3 I I2 n2 n1 In1 n2 由 可得原线圈两端的电压 U1 5I 2 则 5In1 n2 U1 U2 n1 n2 n1 n2 U U1 IR1 5I 2 3I 开关闭合时 电路如图乙所示 原 副线 n1 n2 圈的电流比 通过 R2的电流 I2 副线圈的输出电压 4I I2 n2 n1 4In1 n2 U2 I2 R2 由 可得原线圈两端的电压 U1 4I 2 则 4In1 n2 U1 U2 n1 n2 n1 n2 U U1 4IR1 4I 2 12I 联立解得 3 选项 B 正确 n1 n2 n1 n2 答案 B 1 答案 C 解析 磁场的磁感应强度 B 10 2 T 线圈面积 S 0 02 m2 匝数 N 400 线圈总 2 电阻 r 2 线圈的转速 n r s 故 100 rad s 交流发电机产生电动势随时间的变 50 化关系是 e NBS cos t 8cos 100t V A 项错误 交流电压表显示出的是路端电压有 2 效值 故示数为 6 4 V B 项错误 从 t 0 时刻转过 30 的过程中 通过电阻的 EmR 2 R r 电荷量为 q 4 10 3 C 5 7 10 3 C C 项正确 电阻 R 上的热功率 P I2R N R r2 2 R 5 12 W D 项错误 Em 2 R r 2 答案 D 3 答案 D 4 答案 D 解析 由图象可得交流电的周期 T 0 02 s 故 A 错误 电压最大值为 Um 20 V 交 2 变电压的瞬时值表达式为 u Umsin t 20sint 20sin 100 t V 故 B 错误 因为是 2 2 T2 交流电所以应该分两种情况考虑 当 A 点电位高于 B 点电位时二极管导通即 R1被短路 R2电压为电源电压 V 20 V 当 B 点电位高于 A 点电位时二极管截止 R1 R2串联分 20 2 2 压 即对 R1有T 解得 U1 5 V 对 R2有 T 解得 U12 R1 102 R1 T 22 U22 R2 202 R2 T 2 102 R2 T 2 U2 5 V 故 C 错误 D 正确 10 5 答案 C 解析 设灯泡的额定电流为 I 则甲图中电路的功率为 P1 UI 根据变流比可知 乙图中 原线圈中电流为 乙图中的功率为 因此甲 乙两个电路中的功率之比为 5 3 5 I 2 3 5 PIU 3 C 项正确 6 答案 B 7 答案 C 8 答案 AD 9 答案 AC 解析 开关接 a 时 电流表的示数为 A 正确 根据变压比可得 1 1 0 2 A U I Rr 原线圈所在电