（高中物理）专题10交变电流

1、高考物理备考之百所名校组合卷系列 专题10 交变电流【试题1】交流发电机在工作时的电动势为EE0sint，假设将其电枢的转速提高1倍，其他条件不变，那么其电动势变为()AE0sin2tB2E0sin2tCE0sineq f(t,2)D2E0sineq f(t,2)【解析】交变电压瞬时值表达式为EE0sint，而E0NBS，电枢的转速提高1倍即加倍，其他条件不变时E0加倍，应选B项【答案】B【试题出处】中学模拟【试题2】一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电流电动势e220eq r(2)sint，那么()A交流的频率是50 HzB交流电的有效值是220 VC当t0时，线圈平面恰好与中性面重

2、合D当teq f(1,200) s时，e有最大值220eq r(2) V【解析】由题设知，电动势最大值为220eq r(2) V，故有效值是220 V；t0时，e0，故B、C正确未知， f无法确定，teq f(1,200) s时，电压瞬时值无法确定，A、D错【答案】BC【试题出处】一中模拟【试题3】如图1所示为一台发电机的结构示意图，其中N、S是永久磁铁的两个磁极，它们的外表呈半圆柱面形状M是圆柱形铁芯，它与磁极的柱面共轴，铁芯上有一矩形线框，可绕与铁芯M共轴的固定转轴旋转磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径、大小近似均匀的磁场假设从图示位置开始计时，当线框绕固定轴匀速转动时，以下说法正确的选

3、项是()图1A穿过线圈的磁通量始终为零B穿过线圈的磁通量的变化率不为零C线圈中将产生恒定电流D线圈中将产生交变电流，大小不变，方向每转一周改变两次【解析】由题图可知，穿过线圈的磁通量显然不为零，且变化率不为零，据右手定那么，线圈中将产生交变电流，大小不变，方向每转一周改变两次，B、D对【答案】BD【试题出处】一中模拟【试题4】如图2所示，理想变压器初级线圈的匝数为n1，次级线圈的匝数为n2，初级线圈的两端a、b接正弦交流电源，电压表V的示数为220 V，负载电阻R44 ，电流表A1的示数为0.20 A以下判断中正确的选项是()图2A初级线圈和次级线圈的匝数比为21B初级线圈和次级线圈的匝数比为

4、51C电流表A2的示数为1.0 AD电流表A2的示数为0.4 A【试题出处】东城区模拟【试题5】某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图3所示如果其他条件不变，仅使线圈的转速变为原来的一半，那么交流电动势的最大值和周期分别变为()图3A200 V,0.08 s B25 V,0.04 sC50 V,0.08 s D50 V,0.04 s【解析】据交流电电动势最大值表达式EmnBS可知，假设转速减半，那么减半，最大值减半，为50 V，原周期为4102 s，转速减半，周期加倍为8102 s，故C正确【答案】C【试题出处】南开中学模拟【试题6】全自动洗衣机中的排水阀是由程序控制器控制其动作的，当进

5、行排水和脱水工序时，控制铁芯1的线圈通电，使铁芯2运动，从而牵引排水阀的阀门，排除污水(如图4所示)以下说法中正确的选项是()图4A假设输入的控制电流由a流入，由b流出，那么铁芯2中A端为N极，B端为S极B假设输入的控制电流由a流入，由b流出，那么铁芯2中A端为S极，B端为N极C假设a、b处输入交变电流，铁芯2不能被吸入线圈中D假设a、b处输入交变电流，铁芯2仍能被吸入线圈中【解析】通交流电时，铁芯2仍被磁化而被吸入线圈中，故D项对易知其它选项中B对【答案】BD【试题出处】一中模拟【试题7】某理想变压器原、副线圈的匝数比为559，原线圈所接电源电压按图5所示规律变化，副线圈接有一灯泡，此时灯泡

6、消耗的功率为40 W，那么以下判断正确的选项是()图5A副线圈两端输出的电压为36eq r(2) VB原线圈中电流表的示数约为0.18 AC变压器的输入、输出功率之比为559D原线圈两端电压的瞬时值表达式为u220sin100t V【解析】根据变压器的原、副线圈的电压之比等于匝数之比，故副线圈两端输出的电压为U2eq f(n2,n1)U136 V，A错；根据理想变压器知P1P2，故有I1eq f(P1,U1)0.18 A，B选项正确，C错；原线圈两端电压的瞬时值表达式为u220eq r(2)sin100t V，D错【答案】B【试题出处】师大附中模拟【试题8】在如图6所示的(a)(b)两电路中，

7、当a、b端与e、f两端分别加上220 V的交流电压时，测得c、d间与g、h间的电压均为110 V，假设分别在c、d和g、h两端加上110 V的交流电压，那么a、b间与e、f间的电压分别为()A220 V,220 V B220 V,110 VC110 V,110 V D220 V,0 V图6【试题出处】华东六市联考模拟【试题9】面积为S的两个完全相同的单匝金属线圈分别放置在如图7甲、乙所示的磁场中甲图中有磁感应强度为B0的匀强磁场，线圈在磁场中以周期T绕OO轴做匀速转动；乙图中的磁场的变化规律为BB0coseq f(2,T)t，从图示时刻(t0时刻)起计时，那么()A两线圈中的磁通量变化规律均为

8、B0Scoseq f(2,T)tB两线圈中感应电动势到达最大值的时刻不同C两线圈中产生的交变电流的有效值不同D从此刻起，T/4时间内流过线圈截面的电荷量相同图7【解析】由于线圈在磁场中以周期T绕OO轴做匀速转动，所以其角速度为eq f(2,T)，在面积相同的情况下两者的磁通量变化规律均为B0Scoseq f(2,T)t，那么二者实际产生的交变电流是相同的，因此感应电动势到达最大值的时刻、交变电流的有效值、T/4时间内流过线圈截面的电荷量都是相同的故AD正确【答案】AD【试题出处】调研【试题10】如图8所示，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为固定电阻，开关S

9、是闭合的V1和V2为理想电压表，读数分别为U1和U2；A1、A2和A3为理想电流表，读数分别为I1、I2和I3，现断开S，U1数值不变，以下推断中正确的选项是()图8AU2变小、I3变小 BU2不变、I3变大CI1变小、I2变小 DI1变大、I2变大【解析】因为变压器的匝数与U1不变，所以U2不变，故两电压表的示数均不变当S断开时，因为负载电阻增大，故次级线圈中的电流I2减小，由于输入功率等于输出功率，所以I1也将减小，C正确；因为R1的电压减小，故R2、R3两端的电压将增大，I3变大，B正确【答案】BC【试题出处】一中模拟【试题11】一个闭合的矩形线圈放在匀强磁场中匀速转动，角速度为时，线圈

10、中产生的交变电动势的最大值为E0，周期为T0，外力提供的功率为P0.假设使线圈转动的角速度变为2，线圈中产生的交变电动势的最大值为E，周期为T，外力提供的功率为P.那么E、T和P的大小为()AE2E0，Teq f(1,2)T0，P2P0BEE0，Teq f(1,2)T0，P2P0CE2E0，TT0，P2P0DE2E0，Teq f(1,2)T0，P4P0【试题出处】一中模拟【试题12】一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图13所示由图可知()图13A该交流电的电压瞬时值的表达式为u100sin(25t) VB该交流电的频率为25 HzC该交流电的电压的有效值为100eq r(2) VD假设将该交

11、流电压加在阻值为R100 的电阻两端，那么电阻消耗的功率是50 W解析：从图中可知，交流电周期T4102 s，峰值电压Um100 V，故交流电的频率feq f(1,T)25 Hz，有效值Ueq f(Um,r(2)50eq r(2) V加在R100 的电阻上时的热功率Peq f(U2,R)50 W，瞬时值表达式uUmsineq f(2,T)t100sin(50t) V，故正确选项为B、D.答案：BD【试题出处】正定一中模拟【试题13】矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的转轴匀速转动，产生的交流电动势的最大值为Em.设t0时线圈平面与磁场平行，当线圈的匝数增加一倍，转速也增大一倍，其他条件不变时，

12、交流电的电动势为()Ae2Emsin2tBe4Emsin2tCeEmcos2tDe4Emcos2t【解析】产生电动势的最大值EmNBS2n；n为转速当N2N；n2n时，2Em4Em，所以交流电的电动势的表达式为e4Emcos2t.应选D.【答案】D【试题出处】一中模拟【试题14】一中学生为发射的“神舟七号载人飞船设计了一个可测定竖直方向加速度的装置，其原理可简化为如图18所示连接在竖直弹簧上的重物与滑动变阻器的滑动触头连接，该装置在地面上静止时其电压表的指针指在表盘中央的零刻度处，在零刻度的两侧分别标上对应的正、负加速度值关于这个装置在“神舟七号载人飞船发射、运行和回收过程中示数的判断正确的选

13、项是()图18A飞船在竖直加速升空的过程中，如果电压表的示数为正，那么飞船在竖直减速返回地面的过程中，电压表的示数仍为正B飞船在竖直加速升空的过程中，如果电压表的示数为正，那么飞船在竖直减速返回地面的过程中，电压表的示数为负C飞船在圆轨道上运行时，电压表的示数为零D飞船在圆轨道上运行时，电压表示数所对应的加速度大小应约为9.8 m/s2【解析】该装置在地面上静止时，kxmg，指针指在表盘中央的零刻度处；飞船在加速上升的过程中，kxmg，滑动头下移，此时，电压表的示数为正；飞船在竖直减速返回地面的过程中，加速度方向向上，此时电压表示数仍为正，故A对B错；飞船在圆轨道上运行时，飞船中的物体处于完全

14、失重状态，ag，弹簧恢复原长，电压表示数不为零，故C错D对【答案】AD【试题出处】四中模拟【试题15】某村在距村庄较远的地方修建了一座小型水电站，发电机输出功率为9 kW，输出电压为500 V，输电线的总电阻为10 ，允许线路损耗的功率为输出功率的4%，求：(1)村民和村办小企业需要220 V电压时，所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比各为多少？(不计变压器的损耗)(2)假设不用变压器而由发电机直接输送，村民和村办小企业得到的电压和功率是多少？【解析】建立如图14所示的远距离输电模型，要求变压器原、副线圈的匝数比，先要知道原、副线圈两端的电压之比图14此题可以从线路上损耗的功率为突破

15、口，先求出输电线上的电流I线，再根据输出功率求出U2，然后再求出U3.(1)由线路损耗的功率P线Ieq oal(2,线)R线可得I线eq r(f(P线,R线)eq r(f(90004%,10) A6 A又因为P输出U2I线，所以U2eq f(P输出,I线)eq f(9000,6) V1500 VU3U2I线R线(1500610) V1440 V根据理想变压器规律eq f(n1,n2)eq f(U1,U2)eq f(500 V,1500 V)eq f(1,3)，eq f(n3,n4)eq f(U3,U4)eq f(1440 V,220 V)eq f(72,11)所以升压变压器和降压变压器原、副线

16、圈的匝数比分别是13和7211.图15(2)假设不用变压器而由发电机直接输送(模型如图15所示)，由P输出UI线可得I线eq f(P输出,U)eq f(9000,500) A18 A所以线路损耗的功率P线Ieq oal(2,线)R线18210 W3240 W用户得到的电压U用户UI线R线(5001810) V320 V用户得到的功率P用户P输出P线(90003240) W5760 W.【答案】(1)137211(2)320 V5760 W【试题出处】一中模拟【试题16】R0上标有“10 1 A的字样，电流表的量程为0.6 A，电压表的量程为3 V.图16(1)根据传感器上的标注图16，计算该传

17、感器的电阻和额定电流(2)假设电路各元件均完好，检测时，为了确保电路各局部的平安，在a、b之间所加的电源电压最大值是多少？(3)根据技术资料可知，如果传感器的电阻变化超过1 ，那么该传感器就失去了作用实际检测时，将一个电压恒定的电源加在图中a、b之间(该电源电压小于上述所求电压的最大值)，闭合开关S，通过调节R0来改变电路中的电流和R0两端的电压检测记录如下：电压表示数U/V电流表示数I/A第一次第二次假设不计检测电路对传感器电阻的影响，通过计算分析，你认为这个传感器是否仍可使用？此时a、b间所加的电压是多少？【试题出处】实验中学模拟【试题17】如图9所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁

18、感应强度为B的水平匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R.线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度匀速转动，线框中感应电流的有效值Ieq f(,2)的过程中，通过导线横截面的电荷量q_.图9【解析】电流的最大值Imeq f(BS,R)，电流的有效值Ieq f(Im,r(2)eq f(r(2)BS,2R).穿过导体某横截面的电荷量Qeq f(,R)eq f(BS,R).【答案】eq f(r(2)BS,2R)eq f(BS,R)【试题出处】一中模拟【试题18】为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强

19、弱，光越强照度越大，照度单位为lx)某光敏电阻Rp在不同照度下的阻值如下表：照度(lx)电阻(k)754028232018根据表中数据，请在给定的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点图10如图10所示，当1、2两端所加电压上升至2 V时，控制开关自动启动照明系统，请利用以下器材设计一个简单电路，给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0(lx)时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图(不考虑控制开关对所设计电路的影响)提供的器材如下：光敏电阻Rp(符号，阻值见上表)；直流电源E(电动势3 V，内阻不计)；定值电阻：R110 k，R220 k，R340 k(限选其中之一并在图中标出)；开关S及导线假设干【解析】光敏电阻随光照度变化的曲线如图11甲所示，其特点是：光敏电阻的阻值随光照度的增大非线性减小图11当光照度降至1.0(lx)时，光敏电阻的阻值为RP20 k，设计原理图如图11乙所示根据欧姆定律与串联电阻的分压eq f(U12,RP)eq f(EU12,R)，即