2023年高考物理大二轮复习考前特训考点14交变电流和变压器

考点14交变电流和变压器1．(2023·四川资阳市二诊)如图1甲所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴OO′匀速转动，产生的感应电动势e随时间t的变化曲线如图乙所示，假设外接电阻的阻值R＝9Ω，线圈的电阻r＝1Ω，那么以下说法正确的选项是()图1A．线圈转速为100πrad/sB．0.01s末穿过线圈的磁通量最大C．通过线圈的最大电流为10AD．伏特表的示数为90V答案C解析由题图乙可知，线圈转动的周期T＝0.04s，故线圈转速n＝eq\f(1,T)＝25r/s＝50πrad/s，故A错误；0.01s末，线圈产生的感应电动势最大，此时线圈处于与中性面垂直的位置，穿过线圈的磁通量最小为零，故B错误；根据闭合电路的欧姆定律可知Im＝eq\f(Em,R＋r)＝eq\f(100,9＋1)A＝10A，故C正确；电压表测量的是有效值，故U＝eq\f(Im,\r(2))R＝45eq\r(2)V，故D错误．2．(2023·福建4月模拟)如图2，理想变压器T的原线圈接在电压为U的交流电源两端，P为滑动变阻器的滑片，RT为热敏电阻，其阻值随温度升高而变小，那么()图2A．P向左滑动时，变压器的输出电压变大B．P向左滑动时，变压器的输入功率变大C．RT温度升高时，灯L变亮D．RT温度升高时，适当向右滑动P可保持灯L亮度不变答案D解析由原线圈电压决定输出电压知，变压器的输出电压不变，P向左滑动，电阻增大，输出功率减小，热敏电阻温度升高，电阻变小，总电流变大，滑动变阻器分压增大，灯泡变暗，但假设适当向右滑动P可保持灯泡电压不变，亮度不变．故D正确．3．(2023·东北三省四市二模)如图3所示，一个理想变压器原线圈的匝数为50匝，副线圈的匝数为100匝，原线圈两端接在光滑的水平平行导轨上，导轨间距为0.4m．导轨上垂直于导轨有一长度略大于导轨间距的导体棒，导轨与导体棒的电阻忽略不计，副线圈回路中电阻R1＝5Ω，R2＝15Ω，图中交流电压表为理想电压表．导轨所在空间有垂直于导轨平面、磁感应强度大小为1T的匀强磁场．导体棒在水平外力的作用下运动，其速度随时间变化的关系式为：v＝5sin10πt(m/s)，那么以下说法正确的选项是()图3A．R1的功率为0.2WB．电压表的示数为5eq\r(2)VC．水平外力为恒力D．变压器铁芯中磁通量变化率的最大值为0.04Wb/s答案D解析原线圈产生的电压U1＝Bdv＝1×0.4×5sin10πt(V)＝2sin10πt(V)，电压的峰值为2V，那么有效值为eq\r(2)V，副线圈的电压有效值为U＝2eq\r(2)V，即为电压表的示数；副线圈电流的有效值I＝eq\f(U,R1＋R2)＝eq\f(2\r(2),20)A＝eq\f(\r(2),10)A，R1的功率为P＝I2R1＝0.1W；导体棒所受安培力为变力，故水平外力也为变力；由U1＝neq\f(ΔΦ,Δt)，可得变压器铁芯中磁通量变化率的最大值为0.04Wb/s.故D正确．4．(多项选择)(2023·全国大联考)如图4所示，一正弦交流电瞬时值为e＝220eq\r(2)sin100πtV，通过一个理想电流表，接在一个理想变压器两端，变压器起到降压作用．开关闭合前后，AB两端电功率相等，以下说法正确的选项是()图4A．流过r的电流方向每秒钟变化50次B．变压器原线圈匝数大于副线圈匝数C．开关从断开到闭合后，电流表示数变小D．R＝eq\r(2)r答案BD解析由正弦交流电瞬时值表达式可知交流电的频率为50Hz，而交流电每周期内方向变化两次，A项错误；图中变压器为降压变压器，由变压规律可知，变压器原线圈匝数大于副线圈匝数，B项正确；开关闭合，电路总电阻减小，而副线圈电压不变，故副线圈输出功率变大，所以原线圈中电流增大，C项错误；设副线圈输出电压为U，r为等效电源内阻，由题意知：(eq\f(U,r＋R))2R＝(eq\f(U,r＋\f(R,2)))2·eq\f(R,2)，解得R＝eq\r(2)r，D项正确．5．(2023·河北唐山市模拟)一含有理想变压器的电路如图5所示，变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝2∶1，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为4Ω、2Ω和3Ω，U为有效值恒定的正弦交流电压源，当开关S断开时，理想电流表的示数为I，当S闭合时，电流表的示数为()图5A.eq\f(2,3)IB.eq\f(1,2)IC.eq\f(3,2)ID．2I答案D解析根据原、副线圈电流与匝数成反比，得副线圈电流I2＝2I，副线圈两端的电压U2＝I2·(R2＋R3)＝10I，根据电压与匝数成正比，得原线圈两端的电压为U1＝2U2＝20I电阻R1两端的电压IR1＝4I在原线圈回路中U＝4I＋U1＝24IS闭合时，电流表示数为I′，副线圈中电流I2′＝2I′，副线圈两端的电压U2′＝I2′·R2＝4I′原线圈两端的电压U1′＝8I′，电阻R1两端的电压I′·R1＝4I′，在原线圈回路U＝4I′＋8I′＝24I，解得：I′＝2I，故D正确．6．(多项选择)(2023·湖南株洲市模拟)某同学在实验室中研究远距离输电．由于输电线太长，他将每100米导线卷成一卷，共卷成8卷来代替输电线路(忽略输电线路的自感作用)．第一次直接将输电线与学生电源及用电器相连，测得输电线上损失的功率为P1.第二次采用如图6所示的电路输电，其中理想变压器T1与电源相连，其原、副线圈的匝数比为n1∶n2，理想变压器T2与用电器相连，测得输电线上损失的功率为P2.以下说法正确的选项是图6A．前后二次实验都可用于研究远距离直流输电B．实验可以证明，减小输电电流能减小远距离输电的能量损失C．假设输送功率一定，那么P2∶P1＝n12∶n22D．假设输送功率一定，那么P2∶P1＝n1∶n2答案BC解析变压器只能改变交变电流的电压，所以第二次实验只能研究远距离交流输电，故A错误；实验可以证明，减小输电电流能减小远距离输电的能量损失，故B正确；第一次实验输电线上的电流I＝eq\f(P,U1)，输电线上损失的功率P1＝I2R＝eq\f(P2,U12)R，第二次实验，升压变压器副线圈上的电压U2＝eq\f(n2,n1)U1，输电线上的电流I′＝eq\f(P,U2)，输电线上损失的功率P2＝I′2R＝eq\f(P2,U22)R，所以：eq\f(P2,P1)＝eq\f(U12,U22)＝eq\f(n12,n22)，故C正确，D错误．7．如图7所示为某山区小型电站输电示意图，发电厂发出U1＝220eq\r(2)sin100πt(V)的交流电通过变压器升压后进行高压输电，接近用户时再通过降压变压器降压给用户供电，图中高压输电线局部总电阻为r，负载端的电压表是理想交流电表，以下有关描述正确的选项是()图7A．假设开关S1、S2都断开，那么电压表示数为零B．负载端所接收到的交流电的频率是25HzC．深夜开灯时灯特别亮是因为高压输电线上电压损失减小的缘故D．用电顶峰期灯泡较暗，可通过减小降压变压器副线圈的匝数来提高其亮度答案C解析开关S1、S2都断开时变压器空载，副线圈两端有电压，电压表示数不为零，故A错误；变压器不能改变频率，故负载端交流电的频率还是50Hz，故B错误；深夜大局部用户已关灯，干路中电流减小，线路损耗也减小，用户得到的电压较高，故此时开灯较亮，故C正确；用电顶峰时，负载增多，负载电阻减小，干路中电流增大，因此输电线损耗电压增大，导致降压变压器的输入电压降低，为提高负载电压，可增大降压变压器的副线圈的匝数，使输出电压提高，故D错误．8．(2023·湖北黄冈市3月份质检)如图8所示，n匝矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小为B的水平匀强磁场中，线框面积为S，电阻不计，线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，变压器副线圈接入一只额定电压为U的灯泡，灯泡正常发光．从线圈通过中性面开始计时，以下说法正确的选项是()图8A．图示位置穿过线框的磁通量变化率最大B．灯泡中的电流方向每秒改变eq\f(ω,2π)次C．线框中产生感应电动势的表达式为e＝nBSωsinωtD．变压器原、副线圈匝数之比为eq\f(nBSω,U)答案C解析题图所示位置线框位于中性面，穿过线框的磁通量最大，磁通量的变化率为0，故A错误；交流电的周期T＝eq\f(2π,ω)，1s内完成周期性变化的次数eq\f(1,T)＝eq\f(ω,2π)，1个周期电流方向改变2次，所以