（高中物理）M单元　交变电流

1、M单元交变电流 M1 交变电流的产生及描述19M1·卷 某小型发电机产生的交变电动势为e50sin100t(V)，对此电动势，以下表述正确的有()A最大值是50 V B频率是100 HzC有效值是25 V D周期是0.02 s19CD解析 由电动势的表达式可知，最大值为50 V，而有效值为：E V25 V，A错、C对；2f100，故f50 Hz，周期T0.02 s，B错、D对 15.M1·卷 一个小型电热器假设接到输出电压为10 V的直流电源上，消耗电功率为P；假设把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为.如果电热器电阻不变，那么此交流电源输出电压的最大值为()A5 V

2、 B5 VC10 V D10 V15C解析 由电流热效应可知，直流电在T时间内产生的热量为Q直TPT，该交流电在T时间内产生的热量为Q交TPT，两式联立可得，Umax10 V此题答案为C项23M1·卷 图15是交流发电机模型示意图在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO转动，由线圈引出的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕OO转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路图16是主视图，导线ab和cd分别用它们的横截面来表示ab长度为L1，be长度为L2，线圈以恒定

3、角速度逆时针转动(只考虑单匝线圈)图15图16图17(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式；(2)线圈平面处于与中性面成0夹角位置时开始计时，如图17所示，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式：(3)假设线圈电阻为r，求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热(其他电阻均不计)23解析 (1)如图18所示，矩形线圈abcd转动过程中，只有ab和cd切割磁感线，设ab和cd的转动速度为v，那么v·在t时刻，导线ab和cd因切割磁感线而产生的感应电动势均为E1BL1v由图18可知vvsint那么整个线圈的感应电动势为e12E1BL1L2

4、sint图18(2)当线圈由图17位置开始运动时，在t时刻整个线圈的感应电动势为e2BL1L2sin(t0)(3)由闭合电路欧姆定律可知I这里E为线圈产生的电动势的有效值E那么线圈转动一周在R上产生的焦耳热为QRI2RT其中T于是QRR2 M2 变压器远距离输电15M2·卷 如下列图，理想变压器的原线圈接u11000sin100t(V)的交变电压，副线圈通过电阻r6 的导线对“220 V/880 W的电器RL供电，该电器正常工作由此可知()A原、副线圈的匝数比为501B交变电压的频率为100 HzC副线圈中电流的有效值为4 AD变压器的输入功率为880 W15C解析 输入电压的有效值

5、为11000 V，用电器的额定电压为220 V，所以变压器的输出电压大于220 V，原副线圈的匝数比小于，A错误；由输入电压的表达式知，f Hz50 Hz，B错误；副线圈中的电流与用电器中的电流相同，I4 A，C正确；变压器的输出功率为用电器的功率和导线电阻损耗的功率之和，大于880 W，所以变压器的输入功率大于880 W，D错误4M2·卷 通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率P，原线圈的电压 U保持不变，输电线路的总电阻为R.当副线圈与原线圈的匝数比为k时，线路损耗的电功率为P1，假设将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk，线路损耗的电功率为P2，那么P1和分别为()A.，B.

6、2R，C.， D.2R，4D解析 原线圈的电压为U，副线圈与原线圈的匝数比为k，那么副线圈的电压为kU，输电线路中的电流为，所以线路损耗的电功率P12R，故线路损耗的电功率与成正比，即假设将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk，输电线路损耗的电功率将变为原来的，选项D正确18M2·卷 图甲是某燃气炉点火装置的原理图转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，V为交流电压表当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000 V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体以下判断正确的选项是()图甲图乙A电压表的示数等于5 VB电

7、压表的示数等于 VC实现点火的条件是>1000D实现点火的条件是<100018BC解析 交流电压表显示的是有效值，而原线圈输入的是正弦交流电，所以交流电压表的示数为 V，故B正确如果副线圈电压的瞬时值大于5000 V，那么1000，故C正确图317M2·课标全国卷 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局部一升压式自耦调压变压器的电路如下列图，其副线圈匝数可调变压器线圈总匝数为1900匝；原线圈为1100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RI1，负载两端电压的有效值为U2，且变压器是理想的，那么U2和I1分别约为()

8、A380 V和5.3 AB380 V和9.1 AC240 V和5.3 AD240 V和9.1 A17B解析 因变压器输出电压调至最大，故副线圈为1900匝，由变压器两端的电压与匝数成正比，即，故副线圈的电压有效值U2为380 V；因变压器为理想变压器，故其输入功率等于输出功率，即P1P2，由P1U1I1得I19.1 A，B正确7M2·卷 某同学设计的家庭电路保护装置如下列图，铁芯左侧线圈L1由火线和零线并行绕成当右侧线圈L2中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K，从而切断家庭电路仅考虑L1在铁芯中产生的磁场，以下说法正确的有()图5A家庭电路正常工作时，L2中的磁通

9、量为零B家庭电路中使用的电器增多时，L2中的磁通量不变C家庭电路发生短路时，开关K将被电磁铁吸起D地面上的人接触火线发生触电时，开关K将被电磁铁吸起7ABD解析 由于火线和零线并行绕制，所以在家庭电路正常工作时，火线和零线的电流大小相等，方向相反，因此合磁通量为零，L2中的磁通量为零，A项正确；当家庭电路中使用的电器增多时，火线和零线的电流仍然大小相等，方向相反，L2中的磁通量不变，B项正确；家庭电路发生短路时，火线和零线的电流同时增大，合磁通量仍然为零，因此开关K不会被电磁铁吸起，C项错误；当地面上的人接触火线发生触电时，火线的电流突然变大，即L1中的磁场发生变化，导致L2中的磁通量变化，L

10、2中产生感应电流，电磁铁将开关K吸起，D项正确 M3 交变电流综合13M3·卷 某兴趣小组设计了一种发电装置，如下列图在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角均为，磁场均沿半径方向匝数为N的矩形线圈abcd的边长abcdl、bcad2l.线圈以角速度绕中心轴匀速转动，bc和ad边同时进入磁场在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直线圈的总电阻为r，外接电阻为R.求：(1)线圈切割磁感线时，感应电动势的大小Em；(2)线圈切割磁感线时，bc边所受安培力的大小F；(3)外接电阻上电流的有效值I.图1613解析 (1)bc、ad边的运动速度v感应电

11、动势Em4NBlv解得Em 2NBl2(2)电流Im安培力F 2NBIml解得F(3)一个周期内，通电时间tTR上消耗的电能W IRt且WI2RT解得I14M3·卷 如图，理想变压器原线圈输入电压uUm sint，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器，V1和V2是理想交流电压表，示数分别用U1和U2表示；A1和A2是理想交流电流表，示数分别用I1和I2表示以下说法正确的选项是()AI1和I2表示电流的瞬时值BU1和U2表示电压的最大值C滑片P向下滑动过程中，U2不变、I1变大D滑片P向下滑动过程中，U2不变、I1变小14C解析 电压表、电流表的读数都是交流电的有效值，A 、B错

12、；由可知U2不变，当滑片P向下滑动时，副线圈的电阻变小，由I2可知通过副线圈的电流变大，即I2变大，由可知通过原线圈的电流变大，即I1变大，C对、D错1·调研如下列图为交流发电机示意图，线圈的AB边连在金属滑环K上，CD边连在滑环L上，导体做的两个电刷E、F分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接关于其工作原理，以下分析正确的选项是()A当线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大B当线圈平面转到中性面的瞬间，线圈中的感应电流最大C当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量最小D当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，线圈中的感应电流最小1AC解析

13、我们把与磁感线垂直的平面称为中性面，当线圈处在中性面位置时，穿过线圈的磁通量最大，但线圈中的感应电动势为零，感应电流也为零，当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量最小，但磁通量的变化率最大，线圈中的感应电动势最大，感应电流也最大此题答案为A、C.2·模拟如下列图，正方形线框abcd长为L，每边电阻均为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕cd轴以角速度转动，c、d两点与外电路相连，外电路电阻也为r.那么以下说法中正确的选项是()AS断开时，电压表读数为BL2BS断开时，电压表读数为BL2CS闭合时，电流表读数为BL2DS闭合时，线框从图示位置转过过程中流过电流表的电荷量为2B

14、D解析 正方形线框在磁感应强度为B的匀强磁场中绕cd轴以角速度转动，产生的感应电动势最大值为BL2，电源电动势为EBL2.S断开时，内电路电流IBL2，电压表读数等于c、d两点之间的电压，为UIrBL2，选项B正确，选项A错误；S闭合时，电路总电阻为3rr，ab中电流为IBL2，电流表读数为BL2，选项C错误；S闭合时，线框从图示位置转过过程中，磁通量变化BL2，时间t，产生感应电动势的平均值为，电流平均值为，流过电流表的电流平均值为I，电荷量为qIt，选项D正确3·模拟远距离输电装置如下列图，升压变压器和降压变压器均是理想变压器当S由2改接为1时，以下说法正确的选项是()A电压表读

15、数变大B电流表读数变大C电流表读数变小D输电线损失的功率减小3AB解析 当S由2改接为1时，升压变压器的原线圈匝数不变，副线圈匝数变大，所以输送电压变大，降压变压器的输入电压和输出电压均变大，电压表示数变大，选项A正确；降压变压器的输出电压变大时，流过灯泡的电流I灯也变大，输电线上的电流I线也随着I灯的变大而变大，所以电流表读数变大，选项B正确，选项C错误；I线变大时，输电线上损失的功率P线IR变大，选项D错误4·模拟如下列图为一正弦交变电压随时间变化的图象，由图可知()A交流电的周期为2 sB用电压表测量该交流电压时，读数为311 VC交变电压的有效值为220 VD将它加在电容器上

16、时，电容器的耐压值必须大于311 V4CD解析 由图可知正弦电压的周期为0.02 s，最大值为311 V，有效值为220 V，应选项A、B错误，选项C正确；电容器的耐压值指的是瞬时值，所以必须大于311 V，选项D正确5·模拟如下列图，边长为L的正方形线圈abcd，其匝数为n，总电阻为r，外电路的电阻为R，ab的中点和cd的中点的连线OO恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为B.假设线圈从图示位置开始，以角速度绕OO轴匀速转动，以下判断正确的选项是()A闭合电路中感应电动势的瞬时表达式enBL2sintB在t时刻，磁场穿过线圈的磁通量为零，但此时磁通量随时间变化最快C从t0 时刻到t时刻，电阻R上产生的热量为QD从t0