2019届高三物理专题训练之交变电流及理想变压器

1、2019 届高三物理专题训练之交变电流及理想变压器1 / 72019 届高三物理专题训练之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uo,周期为 T，如图所示。贝 U Q方：Q正等于（）A.1：2B. 2：1C. 1 : 2D. 2 : 1典例 2. （2016 全国I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 3Q、1Q和 4Q,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。

2、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. 2B. 3C. 4D. 5n=50r/s。在 t= 0n2019 届高三物理专题训练之交变电流及理想变压器2 / 7-3C.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5.7X0 CD .电阻 R 上的热功率为 6.4 W2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，畐 U 线圈接有光敏电阻 Ri（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

3、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 Ri= R2= R,和 Ri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、

4、B 之间加一个如图乙所示的交变电压（电压为正值时，UAB0）。由此可知（）A .在 A、B 之间所加的交变电压的周期为 2 s4nnu甲2019 届高三物理专题训练之交变电流及理想变压器3 / 7B .在 A、B 之间所加交变电压瞬时值表达式为u = 20 . 2sin 50 t（V）C.加在 R1上电压的有效值为 10 V2019 届高三物理专题训练之交变电流及理想变压器D .加在 R2上电压的有效值为 5 10 V5.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（）

5、A.1 : 1 B. 5 : 2 C. 5 : 3D. 25 : 9A 6.25 W B. 11.6 W C. 36.3 W D. 100 W7.如图所示，a、b 两端接在正弦交流电源上，原副线圈回路中副线圈匝数比为 n1: n2,下列说法中正确的是（）A A、B 电阻的电流之比为 n1: n2B A、B 电阻的电压之比为 n1:匹2 2C. A、B 电阻的功率之比为n2：r）1D . A 电阻上的电压与原线圈输入电压之比为1 : 1& （多选）如图甲所示，理想变压器原、畐 U 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

6、均为 10a在原线圈 c、d 两端加上如图乙所3/ 76 如图甲所示，一理想变压器的原副线圈匝 数之比为 n!：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（）0.0.1ftas；0 5OLTOJ50 200 250A、B 电阻的阻值相同，原甲乙Q.jHjfflW2019 届高三物理专题训练之交变电流及理想变压器5 / 7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 AB .当 S 与 a

7、 连接后，理想电压表示数为11 VC.当 S 由 a 拨到 b 后，畐 U 线圈输出电压的频率变为25 HzD .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u=220.2sin10n,交流电源电阻为 r=10Q,定值电阻 Ro=100Q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

8、 开关接 a 时，电流表的示数为 2 AB .开关接 b 时，电压表的示数为110 VC.电源的输出功率相等时，滑动变阻器的阻值可能为D 副线圈消耗的功率最大时，滑动变阻器的阻值为R= 10QU02U0,根据焦耳定律和欧姆定律，Q|2RTUT,可知在一个周期 T 内产生的热量与电压有效值R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R= 25Q屮f. I X 111 XSb2019 届高三物理专题训练之交变电流及理想变压器6 / 72019 届高三物理专题训练之交变电流及理想变压器7 / 7的二次方成正比，Q方: Q正=u：:U0=2:1，选项 D 正确。2【

9、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 =生,通过R2的电流 i2=匹,副线圈的输出电压 u2=I2(R2+R3)=5!nj,I2nin2n2由岂=D!可得原线圈两端的电压 口1= 51 呼丁，贝 U U = Ui+ IRi= 51 呼了U2n2n2n2+ 3I;开关闭合时，电路如图乙所示，原、畐 U 线圈的电流比通过 R2的电流 I2= 如，畐 U 线圈的输出电压 U2= I2R2=如，由=n2n2U2联立解得半=3,选项 B 正确。【答案】B阻 r = 2Q,线圈的转速50n=nr/s,3=I00 rad/s,交流发电机产生电动势随时间的变化关41 _

10、n2I2 ni訓得原线圈两端的电压甲乙U = Ui+ 4IRi= 4I2019 届高三物理专题训练之交变电流及理想变压器8 / 7系是 e= NBS3cos3 t82cos 100t(V) , A 项错误；交流电压表显示出的是路端电压有效值,故示数为一EmR= 6.4 V, B 项错误；从 t = 0 时刻转过 30的过程中，通过电阻的电荷量为 *2(R+ r)N -3-3十Aq= 4 2X10 c 5.7X10C, C 项正确;R 十 rW, D 项错误。2.【答案】D 3.【答案】D2电阻 R 上的热功率 P= I R =R+ rR= 5.122019 届高三物理专题训练之交变电流及理想变

11、压器9 / 74【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 2 V，交一-2 n变电压的瞬时值表达式为 u = Umsin3匸 202sint= 22sin 100 t（n），故 B 错误；因为是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2022V= 20 V ;当 B 点电位高于 A 点电位时二极管截止，R1、R2串联分压， 故 C 错误 D 正确。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33原线圈中电流为I，乙图

12、中的功率为P2二IU，因此甲、乙两个电路中的功率之比为5 : 3 ,55C 项正确。6. 【答案】B7. 【答案】C8. 【答案】AD9. 【答案】AC【解析】开关接 a 时，电流表的示数为 I1也 =2 A ,A 正确；根据变压比可得 U2二四 ,& +r厲原线圈所在电路中，电源内阻要分压，原线圈输入电压小于220 V，贝UU2小于 110 V, B 错误；电源输出功率相等时，即R 等效至原线圈时阻值等于 R0或等于 1Q,由 R=（匹）2RC可得 R = 25Q或R=0.25,C 正确；畐U线圈消耗的功率最大，即电源输出功率最大，即即对 Ri有鴛=Ri102TRi，解得 Ui= 2 V，对 R2有:TR2R22020R2R2+T -2R2R2T -212019 届高三物理专题训练之交变电流及理想变压器10 / 7nF等效=（）2R=100，解得 R= 2.5QD 错误。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 00 匀速转动。磁场的磁感应强度 B = 一 2X10一1 2T,线圈 的面积S= 0.02 m2,匝数 N= 400 匝，线圈总电阻