专题11：交变电流

1、专题11:交变电流变压器的输入功率为450W电动机的内阻是4Q由于机械故障导致电机被卡住不转，则电流表的示数将变小一、单选题1.在绕制变压器时，某人将两个线圈绕在如图所示变压器铁芯的左右两个臂上。当通以交变电流时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂。已知线圈1、2的匝数之比 ： n2=2 : 1。在不接负载的情况下（）当线圈1输入电压为220 V时，线圈2输出电压为110 V当线圈1输入电压为220 V时，线圈2输出电压为55 V当线圈2输入电压为110 V时，线圈1输出电压为220 V当线圈2输入电压为110 V时，线圈1输出电压为440 V2.如图所示，边长为

2、L、匝数为N、电阻不计的正方形线圈abcd在磁感应强度为B的匀强磁场中7.如图为远距离输电示意图，发电机的输出电压/和输电线的电阻、理想变压器匝数均不变，且n1: n2= n4 : n3。当用户消耗的功率增大时，下列表述正确的是（）用户的总电阻增大用户的电压 4增加C U : U = U : U 1 24 3D.用户消耗的功率等于发电机的输出功率绕转轴OO转动，转轴OO垂直于磁感线，在线圈外接一个含有理想变压器的电路，变压器原、副线圈的匝数分别为n1和n2，保持线圈以恒定角速度球动，下列说法正确的是（）从图示位置开始计时，正方形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达 式为 e = NBs L2cos

3、 t电压表V1的示数等于NB L，电压表V2的示数等于NB|L2当滑动变阻器R的滑片P向上滑动时，电压表V2的示数变大当滑动变阻器R的滑片P向上滑动时，变压器的输入功率增大3.某研究小组成员设计了一个如图所示的电路，已知纯电阻R的阻值不随温度变化。与R并联的是一个理想的交流电压表，D是理想二极管（它的导电特点是正向电阻为零，反向电阻为无穷大）。如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为10： 1，R0为定值电阻，R是滑动变阻器，原线圈 两端的输入电压u = 22灿100心（V），设理想交流电压表叫、V2的示数分别是* U2 ；理想交流电流表a的示数是I。下列说法中正确的是（）.一 电压表V2的示

4、数U2=22VI甲滑片P向a端滑动过程中，U2变大、I变小| T村c.滑片p向b端滑动过程中，U1不变、R0消耗的功率变大D.通过原、副线圈的交变电流频率之比为10 : 1二、多选题如图是街头变压器通过降压给用户供电的示意图，变压器的输入电压是市区电网的电压，当滑动在A、B间加一交流电压，其瞬时值的表达式为u = 20甚sin100nt（V），则交 流电压表示数为（）A. 10VB.20VC. 15VD.1- 2 V4.如图（a）所示，阻值为R=20Q的定值电阻接在如图（b）所示 的交流电上，交流电的前半个周期为正弦交流电，后半个周期为恒 定电流。理想交流电压表的示数为（） A. 20VB.

5、20 技 VL何C. 20、3VD. 40V变阻器R的滑片向下移动时，下列说法正确的是（）V1读数不变，V2读数不变A2读数变大，读数不变a2读数变大，3读数变小V1读数不变，人卖数不变10.如图，发电厂的输出电压为U，发电厂至用户间输电导线的总电阻为R，通过导线的电流为I， 用户得到的电压为U2。下列输电导线上损耗功率的表达式中正确的是（）A.（U1-U2）IB. I2RU 2（U-U ）2.R5.如图所示，理想变压器的原，副线圈上接入了四只完全相同的灯泡，灯泡的阻值均为0Q。原线 圈一侧接电压有效值为12V的正弦交流电源，所有灯泡都处于正常发光状态，则（）原、副线圈匝数比为1： 4原、副线

6、圈匝数比为1： 2变压器的输入电功率为3.6W变压器的输入电功率为1.8W6.如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为2 : 1，副线圈上接有一个 理想电流表和一个电动机。当原线圈接在电压为220V的交流电源后，电流 表的示数1 = 5A，电动机带动一质量m = 15kg的物体以v = 3m/s的速度 匀速上升，取重力加速度g = 10m/s2，下列说法正确的是（）A.原线圈中的电流为10A11.如图所示为一种直流发电机的结构示意图，直流发电机由两块永磁铁、线圈和换向器组成。永 磁铁N、S极相对，中间区域视为匀强磁场，磁感应强度为B。线圈由N匝导线缠绕而成，面积为S， 可绕如图所示的轴线匀速转

7、动，角速度为。换向器由两个半铜环和两个电刷构成，半铜环分别与 线圈中导线的两端固连，线圈和半铜环绕着轴线以相同角速度转动。电刷位置固定，作为输出端与 外电路相连（图中未画出）。每当线圈转到中性面位置时，半铜环和电刷会交换接触，以保持输出 电流方向不变，且交换时间极短可忽略。下列说法正确的是（ ）当线圈按照图示的方向转动时，电刷a的电势总是比b的电势低当线圈转到图示位置时，线圈中产生的电动势为零该发电机产生电动势的最大值为NBS该发电机产生电动势的最大值是有效值的2倍12.如图所示，标有220 V, 40 W”的灯泡和标有“20吁，360 V”的电容器并联到交流电源上，V为理 想交流电压表，交流

8、电源的输出电压如图乙中正弦曲线所示，闭合开关S。下列判断正确的是()电容器会被击穿灯泡不能正常发光T 、一C. t =时刻，交流电压表的示数为220VD. t=T时刻，通过灯泡的电流为零三、解答题如图，矩形线圈面积为S，匝数为，线圈总电阻为，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直 于磁感线的轴。、以角速度匀速转动，外电路电阻R，在线圈由图示位置转过90的过程中，求： 磁通量的变化量；. 平均感应电动势；二1 通过电阻的电量为多少；一一 电阻R产生的焦耳热。牡O- E光伏发电系统是指无须通过热过程，直接将光能转变为电能的发电系统。图示是某光伏发电系 统为一所偏远学校的教室供电照明的示意图。已知太阳能

9、光伏发电机的输出功率为100kW、输出电 压为250V，输电线的总电阻R = 10。；该学校每间教室有标有“220V 60W”字样的电灯16盏。若 全部电灯正常发光，变压器均为理想变压器，输电线损耗功率是发电机输出功率的4%，求:升压变压器的原、副线圈的匝数之比。该光伏发电系统至多能供电照明的教室的间数。某小型水力发电站的发电输出功率为5x 104W，发电机的输出电压为250V，输电线总电阻R = 5Q。为了使输电线上损失的功率为发电机输出功率的4%，必须采用远距离高压输电的方法， 在发电机处安装升压变压器，而在用户处安装降压变压器。设用户所需电压为220V，不计变压器 的损失。M取10m/s

10、2)求：输电线上的电流；升压变压器原、副线圈的匝数比；降压变压器原、副线圈的匝数比。如图所示，理想变压器原副线圈匝数比为叩T：2，电阻Ri接在原线圈回路中，滑动变阻器R3 (滑动变阻器阻值变化范围为0100Q)和电阻R2串联接在副线圈回路中，已知电阻 人广10。，R2 = 30Q，原线圈一侧接在电压恒为U0= 210V的正弦交流电上、使变阻器接入电路的阻值为零，求：(1)此时电阻R和气消耗的功率之比；此时变压器副线圈两端的电压；若调节滑动变阻器触头，能够使变阻器输出功率达到最大， 当变阻器接入电路的阻值为多少时，变压器输出功率最大？最大值为多 少？专题11:交变电流参考答案1. B【详解】U在

11、不考虑原、副线圈内电阻的情况下，变压器原、副线圈电压之比丁等于原、副线圈中产生的2E感应电动势之比武；给一个线圈通交变电流后，其内部磁通量只有一半通过另一个线圈，因此另一 2线圈的磁通量的变化率只有通电线圈的一半；当给线圈1输入电压为U=220 V时，因AO TOC o 1-5 h z U E n 77 224r = -r =z = -rr = x 一 = 一U E 11122 222 Ar则线圈2输出电压为 = 55V2 4 1AO TOC o 1-5 h z n t-当给线圈2输入电压为U=UQ V时，因乌=与=写=2 =【2U E ，2 1 111 n r 111 A?则线圈1输出电压为

12、U=U =110V。所以B正确，A、C、D错误。 HYPERLINK l bookmark240 o Current Document 12故选B。2. A【详解】A.由图可知，图示位置为垂直于中性面，从垂直于中线开始计时，正方形线圈产生的感应电动势的表达式为e = NBI2cQSt,故A正确；线圈中产生的最大电动势E =NBd ,交流发电机的内阻不计，所以电压表V的示数等于 m1,故B错误；2U nC.根据理想变压器的变压比公式江=才 22可知，当滑动变阻器A的滑片户向上滑动时，对副线圈两端的电压没有影响，电压表V,的示数2不变，故c错误；U2D.根据电功率的表达式P =节,可知变压器的输出

13、功率减小，故输入功率也减小，故D错误。故选A。3. D【详解】二极管具有单向导电性，使得半个周期内A通路，另外半个周期内A断路，在正半周2202 T内，交流电压的有效值为20V,故一个周期内电阻产生的热量为Q = pT =RR 2解得U = 102V故选D。C1 T T 【详解】由 hRT=（竟）2R - +Zm27?.-得/=根据欧姆定律得t7=/7?=20V3 V,故选Co TOC o 1-5 h z Dn I .【详解】AB.根据变压器的电流规律有=黄=2, AB错误； n 121n U 12-2UCD.设灯泡的额定电压为U,则根据电压器的电压规律有了 = 广 220TJ 2解得；0=3

14、V,变压器的输入电功率为尸=2才= 1.8W, C错误，D正确。故选D。C【详解】A.因为原副线圈的匝数比为2： 1,且电流表读数为5A,则由理想变压器的原副线圈的电流与匝数成反比得，原线圈的电流为/ = ；x5 = 2.5A,故A错误；BC理想变压器的原线圈的电压为220V,而电流为2.5A,则变压器的输入功率为P = IU = 220 x2.5=550W,故 B 错误；电动机消耗的功率为线圈内阻消耗的功率与输出功率之和，输入功率等于输出功率尸，即入p =IR + mgv入 2代入数据解得A=4Q,故C正确。由于机械故障导致电机被卡住不转，则电机相当于纯电阻了，则电流表的示数将变大，选项 D

15、错误。故选C。C【详解】A.当用户的功率增大时，用电器增多，总电阻减小，A错误；用电器增多时，功率增大，降压变压器输出电流增大，输电线上的电流增大，输电线上的电 压降增大，升压变压器的和不变，可知降压变压器的输入电压减小，所以用户得到的电压七 减小，B错误；因变压器原、副线圈的电压比等于匝数之比，则有： U=n：弓Uv七叫：JL匕1 JL乙J冒 。t_r因为乃：n =n . n ,所以u ： u=U.： %, C正确； 1243z a- j用户消耗的功率等于升压变压器输入功率减去输电线上损失的功率，D错误。故选C。CUt/ Tlft【详解】A.原线圈输入电压为广方 = 11OJ2V，根据芹=才

16、，可得匕=芹1 T1J2V 221故A错误；由于不变，匝数比不变，所以不变，当滑片户向。端滑动过程中，滑动变阻器接入阻 值变大，贝以变小，故B错误；%不变、匝数比不变，故不变，滑片尸向端滑动过程中，滑动变阻器接入阻值变小， T U TOC o 1-5 h z 根据1 = 可知/变大，根据P =hR可知旦消耗的功率变大，故c正确； K + Koooo变压器可以变压变流，但不会改变交流电的频率，故D错误。故选C。ACU n【详解】A.输入电压是市区电网的电压，不变，所以V读数不变，由苛=苻 22知，V?读数不变，故A正确；BCD.滑动变阻器A的滑片下移，滑动变阻器接入电路的电阻变小，用户电路总电阻

17、变小，故可得R =10。A2读数变大，/1由I2决定，由叩1=叩2所以A读数变大，I2变大，则R0分压变大，故V3读数变小，C正确，B、D错误。故选AC。ABD【详解】升压变压器的输出电压为输出电压为U1，降压变压器的输入电压为U2,则输电线上的 电压损失为国=U1- U 2因为输电线上的电流为I，则输电线上损失的功率为P =国I = (U1 -U2)1或者P = 匹！ = (U1- U2)2，或者为P = 12R，故ABD正确，C错误。故选ABD。R RAC【详解】A.当线圈按照图示的方向转动时，根据右手定则可以判断电流总是从电刷流出后经 过用电器，再从电刷。流入，所以电刷。的电势总是比b的

18、电势低，故A正确；当线圈转到图示位置时，线圈中产生的电动势达到最大值，故B错误；设线圈沿轴线方向的长度为L，垂直于轴线方向的长度为L2，当线圈平面在图示位置时，线 圈两条边切割磁感线产生感应电动势大小相同，根据法拉第电磁感应定律可得该发电机产生电动势 的最大值为匕=2NBL2 L? = NBS，故C正确；该发电机产生的是正弦交变电流，其电动势的最大值是有效值的;2倍，故D错。故选AC。CD【详解】A.交流电压最大值Um = 220(2V = 311V 360V，因此电容器不会被击穿，A错;加在灯泡两端的电压的有效值为220 V，因此灯泡正常发光，B错误；电压表测量的是电压的有效值，为220 V

19、，C正确；t=T时刻，加在灯泡两端的电压的瞬时值为零，因此这一瞬间流过灯泡的电流为零，D正确。 故选CD。P 12 R 4电阻消耗的功率为P=I2R，可得节=J、R = TOC o 1-5 h z 222设原、副线圈两端的电压分别为U1、U2，有U0=I1R1+U1U n 1原副线圈电压与匝数成正比，可得u=n=2 22有U2=2U1=I2R2,联立代入数值解得U1=90V，U2=180V，即此时变压器副线圈两端的电压180V。设副线圈输出功率最大时，滑动变阻器的阻值为Rx，变压器输出功率等于输入功率，则=P = U I -12R =-(I - %)2 - R + gt入 01111 2R1 4R11,UU 2则当 = 2 15A时，P出最大，代入数据可得最大输出功率为P出 = 4R = 1102.5W11此时 U1= U0 -11 R1 = 105V则 U2 = 2U1 = 210V，12 = 21 = 5.25A由欧姆定律可得r2 + Rx=40Q，215. (1)1:20； (2)100【详解】(1)发电机的输出电流为I1 = U = 4A1输电线的电流满足12 R = 4%P解得I2 = 20A户 2nBSw13.(1) BS；(2) E =丸nBS和(4) Q