36个高考物理热点排查练 热点27 交流电和变压器

热点27交流电和变压器(建议用时：20分钟)1．(多选)(2020·成都市第二次诊断)图a为一交流发电机示意图，线圈abcd在匀强磁场中绕固定轴OO′沿顺时针方向匀速转动，图b是该发电机的电动势e随时间t按余弦规律变化的图象。已知线圈电阻为2.5Ω，定值电阻R＝10Ω，电表均为理想交流电表。由此可以判定()A．电流表读数为0.8AB．电压表读数为10VC．t＝0.1s时刻，穿过线圈的磁通量为零D．0～0.05s内，通过电阻R的电荷量为0.04C2.(2020·合肥市第二次教学质检)如图所示，矩形线圈处在磁感应强度大小为B、方向水平向右的匀强磁场中，线圈通过电刷与定值电阻R及理想电流表相连接，线圈绕中心轴线OO′以恒定的角速度ω匀速转动，t＝0时刻线圈位于与磁场平行的位置。已知线圈的匝数为n、面积为S、阻值为r。则下列说法正确的是()A．t＝0时刻流过电阻R的电流方向向左B．线圈中感应电动势的瞬时表达式为e＝nBSωsinωtC．线圈转动的过程中，电阻R两端的电压为eq\f(nBSωR,R＋r)D．从t＝0时刻起，线圈转过60°时电阻R两端的电压为eq\f(nBSωR,2(R＋r))3.(2020·丰台区第二学期统一练习)交流发电机的示意图如图所示。线圈abcd转动方向为逆时针方向，产生的交流电电动势的最大值为10eq\r(2)V，线圈abcd电阻为1Ω，小灯泡电阻为4Ω，其他电阻忽略不计。以下说法正确的是()A．小灯泡两端电压为10VB．图示位置时，通过线圈的磁通量最大C．线圈所在图示位置时产生的感应电动势最大D．线圈所在图示位置时，ab边的电流方向为b→a4.(2020·东丽区等级考试模拟)如图所示，边长为L、匝数为N，电阻不计的正方形线圈abcd在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω绕转轴OO′匀速转动，轴OO′垂直于磁感线且位于线圈平面内，在线圈外接一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ω转动，下列判断正确的是()A．交流电压表V1的示数等于NBωL2B．变压器的输入功率与输出功率之比为n1∶n2C．交流电压表V2的示数为副线圈两端电压的有效值D．在图示位置时线圈中磁通量为零，感应电动势最小5.(2020·日照市4月模拟)实验时用的原、副线圈都有中间抽头的理想变压器如图所示，在原线圈上通过一个单刀双掷开关S1与一只安培表A连接，在副线圈上通过另一个单刀双掷开关与一个定值电阻R0相连接，通过S1、S2可以改变原、副线圈的匝数。在原线圈上加一电压为U的交流电后，①当S1接a，S2接c时，安培表的示数为I1；②当S1接a，S2接d时，安培表的示数为I2；③当S1接b，S2接c时，安培表的示数为I3；④当S1接b，S2接d时，安培表的示数为I4，则()A．I1＝I2 B．I1＝I4C．I2＝I3 D．I2＝I46.(2020·济南市第一次模拟)采用一稳压交流电源给如图所示电路供电，R1、R2、R3是三个完全相同的定值电阻，理想变压器的匝数比为2∶1，开关断开时电路消耗的总功率为P，则开关闭合时电路消耗的总功率为()A．P B．eq\f(3P,2)C.eq\f(5P,3) D．eq\f(9P,5)7.(2020·密云区下学期第一次测试)探究理想变压器原、副线圈的电压和电流关系的装置图如图所示，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L1、L2，电路中分别接入理想交流电压表V1、V2，和理想交流电流表A1、A2，不计导线电阻。闭合开关S后，下列说法正确的是()A．A1示数不变，V1示数不变，L1变亮B．A2示数变大，V2示数变大，L1变暗C．A1示数变大，变压器输出功率变大，A1与A2示数的比值不变D．V2示数变大，变压器输出功率变大，V1与V2示数的比值不变8．(多选)(2020·葫芦岛市上学期质监)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R1＝20Ω、R2＝40Ω，电容器的电容C＝100μF，已知电阻R1两端的正弦交流电压如图乙所示，下列说法正确的是()A．该交流电的频率为50HzB．原线圈输入电压的有效值为200eq\r(2)VC．电容器所带电荷量为4×10－3CD．电阻R2消耗的功率为20W参考答案与解析1．解析：选AC。电动势有效值为E＝eq\f(Em,\r(2))＝10V，电流表的读数I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(10,10＋2.5)A＝0.8A，电压表读数U＝IR＝8V，A正确，B错误；t＝0.1s时刻，感应电动势最大，此时穿过线圈的磁通量为零，C正确；0～0.05s内，通过电阻R的电荷量为q＝eq\f(\o(E,\s\up6(－)),R＋r)Δt，eq\o(E,\s\up6(－))＝eq\f(NBS,Δt)＝eq\f(Em,ωΔt)＝eq\f(TEm,2πΔt)，则q＝eq\f(TEm,2π(R＋r))＝eq\f(0.2×10\r(2),2π(10＋2.5))C＝eq\f(2\r(2),25π)C，D错误。2．解析：选D。t＝0时刻线框与磁场方向平行，即线框的速度与磁场方向垂直，右手定则可知，流过电阻R的电流方向向右，故A错误；从与中性面垂直的位置开始计，感应电动势随时间按余弦规律变化，且最大感应电动势Em＝nBSω，所以感应电动势的瞬时值表达式为e＝nBSωcosωt，故B错误；线圈转过的过程中，最大感应电动势Em＝nBSω，则产生的感应电动势的有效值为E＝eq\f(\r(2),2)nBSω，因此电阻R两端的电压为U＝eq\f(\r(2)nBSωR,2(R＋r))，故C错误；线圈从t＝0开始转过60°时，电阻R两端的电压为UR＝eq\f(nBSωcos60°·R,R＋r)＝eq\f(nBSωR,2(R＋r))，故D正确。3．解析：选C。现在的小灯泡的电压指的是它的有效值，由于电动势的最大值是10eq\r(2)V，则其有效值是10V，故小灯泡的两端电压相当于路端电压，即U＝eq\f(R,R＋r)E＝8V，A错误；图示位置，线圈平面与磁感线平行，故通过线圈的磁通量为0，B错误；线圈在图示位置时，两边切割磁感线的速度最大，故产生的感应电动势最大，C正确；根据右手定则可以判断出，ab边向下切割磁感线，所以感应电流是由a→b的，D错误。4．解析：选C。交流电压的最大值等于NBωL2，电压表V1示数为有效值eq\f(NBωL2,\r(2))，A错误；变压器的输入与输出功率之比为1∶1，故B错误；交流电压表V2的示数为副线圈两端电压的有效值，C正确；在图示位置时线圈平面与磁场平行，线圈中磁通量为零，感应电动势最大，故D错误。5．解析：选B。在第①种情况下，S1接a，S2接c时，设副线圈加在R0上的电压为U0，流过R0的电流为I0，根据eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可得，第②③④种情况，R0上的电压分别为eq\f(U0,2)、2U0、U0，流过R0的电流分别为eq\f(I0,2)、2I0、I0，根据P入＝P出可得I2＝eq\f(1,4)I1、I3＝4I1、I4＝I1。6．解析：选C。设三个完全相同的定值电阻的阻值为R，电源电压为U，开关断开时，根据等效电路可得电路的总的电阻为R总＝R＋eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n1,n2)))eq\s\up12(2)R＝5R，电路消耗的总功率为P＝eq\f(U2,R总)＝eq\f(U2,5R)，开关闭合时，根据等效电路可得电路的总的电阻为R总′＝R＋eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n1,n2)))eq\s\up12(2)eq\f(R,2)＝3R，电路消耗的总功率为P′＝eq\f(U2,\a\vs4\al(R总′))＝eq\f(U2,3R)＝eq\f(5,3)P，故A、B、D错误，C正确。7．解析：选C。闭合开关后，根据理想变压器的电压规律eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可知变压器两端电压不变，所以两电压表示数不变，灯泡两端电压不变，L1亮度不变；副线圈并联负载增加，根据并联分流规律可知副线圈干路电流增大，所以A2示数增大，根据eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)可知原线圈电流增大，所以A1示数增大，A、B错误；根据P＝IU可知变压器输出电压不变，电流增大，所以变压器输出功率变大，结合上述分析可知A1与A2示数的比值不变，V1与V2示数的比值不变，C正确，D错误。8．解析：选ABD。由R1两端的正弦交流电压图象读出周期T＝0.02s，则交流电的频率为：f＝eq\f(1,T)＝50Hz，而变压器不改变交流电的频率，则发电机的交流电的频率也为50Hz，故A正确；由u－t图象读出变压器的输出电压的最大值为U2max＝40V，则正弦交流电的有效值为：U2＝eq\f(U2max,\r(2))＝20eq\r(2)V，根据理想变压器两端的电压比等于匝数比，有：eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)＝eq\f(10,1)，解得