2024年高考物理選修二專題練習(xí)第三章《交變電流》素養(yǎng)檢測(cè)

《模型畫(huà)法·物理課堂》馮考必勝第三章《交變電流》素養(yǎng)檢測(cè)【刷速度】1．[湖南三湘名校聯(lián)盟2021高二下期中]如圖甲所示，將阻值為R＝5Ω的電阻接到內(nèi)阻不計(jì)的正弦式交變電源上，電阻上電流隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示，電流表為理想電表，下列說(shuō)法正確的是()A．電阻R兩端電壓變化規(guī)律的函數(shù)表達(dá)式為u＝2.5sin100πt(V)B．電阻R消耗的電功率為1.25WC．若此交變電流由一矩形線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生，如圖丙所示，當(dāng)線框的轉(zhuǎn)速提升一倍時(shí)，電流表的示數(shù)為1AD．圖乙交變電流與圖丁所示電流的有效值之比為eq\f(1,\r(2))答案：D解析：圖乙所示電流的最大值Im＝0.5A，由歐姆定律得Um＝ImR＝2.5V，周期為T(mén)＝0.01s，ω＝eq\f(2π,T)＝200πrad/s，所以電阻R兩端電壓的表達(dá)式u＝2.5sin200πteq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(V))，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；乙圖中電流的有效值為I＝eq\f(Im,\r(2))，電阻R消耗的電功率為P＝I2R＝0.625W，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；該交變電流由圖丙所示矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生，當(dāng)轉(zhuǎn)速提升一倍時(shí)，電動(dòng)勢(shì)的最大值Em＝nBSω為原來(lái)的2倍，電路中電流的有效值也是原來(lái)的2倍，即I′＝2I＝2×eq\f(Im,\r(2))＝2×eq\f(0.5,\r(2))A≠1A，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；圖乙中的正弦式交變電流的有效值為eq\f(0.5,\r(2))A，圖丁所示的交變電流雖然方向發(fā)生變化，但大小恒為0.5A，電流有效值之比為eq\f(1,\r(2))，故選項(xiàng)D正確．2．可調(diào)理想變壓器原線圈與一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)相連，副線圈與燈泡L、可調(diào)電阻R、電容器C連成如圖所示的電路．當(dāng)副線圈上的滑片P處于圖示位置時(shí)，燈泡L能發(fā)光，要使燈泡變亮，可以采取的方法有()A．增大發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速B．將滑片P向下滑動(dòng)C．將可調(diào)電阻R阻值減小D．增大電容器兩極板間的距離答案：A解析：根據(jù)E＝NBSω，ω＝2πn可得增大發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，則交流電源的電壓增大，副線圈兩端的電壓也增大，燈泡變亮，故A正確；滑片P向下滑動(dòng)，副線圈匝數(shù)減少，副線圈兩端的電壓減小，燈泡變暗，故B錯(cuò)誤；將可調(diào)電阻R阻值減小，副線圈兩端電壓不變，通過(guò)燈泡的電流不變，燈泡亮度不變，故C錯(cuò)誤；增大電容器兩極板間的距離，即電容器C的電容減小，容抗增大，通過(guò)燈泡的電流減小，燈泡變暗，故D錯(cuò)誤．3．如圖所示，矩形閉合導(dǎo)線框ABCD繞垂直于磁場(chǎng)的軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線框電阻不計(jì)，其產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律為e＝500eq\r(2)sin200πt(V)，該線框與一個(gè)有缺口的變壓器原線圈相連，副線圈接入一只“220V60W”的燈泡，且燈泡正常發(fā)光，下列說(shuō)法正確的是()A．交流電的頻率為50HzB．交流電壓的有效值為500V，圖示線框位置與中性面垂直C．從圖示位置再經(jīng)過(guò)0.25T，穿過(guò)線框的磁通量變化率為零D．變壓器原、副線圈匝數(shù)之比小于25∶11答案：D解析：由電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律可知角速度ω＝200πrad/s，則頻率f＝eq\f(ω,2π)＝100Hz，故A錯(cuò)誤；電動(dòng)勢(shì)的最大值Em＝500eq\r(2)V，則交流電壓的有效值為500V，題圖所示線框位置與中性面重合，故B錯(cuò)誤；周期T＝eq\f(2π,ω)＝0.01s，經(jīng)過(guò)0.25T，線框位置與中性面垂直，穿過(guò)線框的磁通量為零，穿過(guò)線框的磁通量變化率不為零，故C錯(cuò)誤；理想變壓器原、副線圈兩端的電壓之比等于匝數(shù)之比，原、副線圈兩端的電壓之比為500∶220＝25∶11，變壓器有缺口，不能很好地收攏磁感線，則原、副線圈匝數(shù)之比小于25∶11，故D正確．4．[重慶沙坪壩南開(kāi)中學(xué)2021高二上期末]如圖所示，一理想變壓器的原線圈一側(cè)接在電壓為220V的正弦式交流電源上，原、副線圈的匝數(shù)比為9∶1，原線圈串聯(lián)定值電阻R1，副線圈接滑動(dòng)變阻器R2.當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片位于某一位置時(shí)，R1、R2消耗的功率之比為2∶9.則下列說(shuō)法正確的是()A．副線圈回路中電阻兩端的電壓為eq\f(220,9)VB．此時(shí)定值電阻與滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值之比18∶1C．若滑動(dòng)變阻器滑片向上移動(dòng)，電阻R1消耗的功率增大D．若原、副線圈的匝數(shù)比變?yōu)?∶1，電阻R1消耗的功率減小答案：B解析：變壓器的輸入與輸出功率總是相等，則R2消耗的功率也就等于輸入功率，所以R1的消耗功率與變壓器輸入功率之比為2∶9，則R1、原線圈兩端的電壓之比也是2∶9，則原線圈電壓為U1＝eq\f(9,2＋9)U＝180V，R1兩端電壓為UR1＝eq\f(2,2＋9)U＝40V，根據(jù)變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系有eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)，則副線圈電壓為U2＝eq\f(n2,n1)U1＝20V，副線圈回路中電阻兩端的電壓等于副線圈電壓，即UR2＝U2＝20V，A錯(cuò)誤；由P＝eq\f(U2,R)得定值電阻與滑動(dòng)變阻器接入的阻值之比為eq\f(R1,R2)＝eq\f(UR12P2,UR22P1)＝eq\f(18,1)，B正確；若滑動(dòng)變阻器滑片向上移動(dòng)，則副線圏電流減小，原線圈電流也減小，電阻R1的功率也減小，C錯(cuò)誤；若原、副線圈的匝數(shù)比變?yōu)?∶1，副線圈的電壓增大，電流增大，功率增大，所以原線圈電流也增大，電阻R1的功率也增大，D錯(cuò)誤．5．如圖所示的電路中，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝22∶5，電阻R1＝R2＝25Ω，D為理想二極管，原線圈接u＝220eq\r(2)sin100πt(V)的交流電，則()A．交流電的頻率為100HzB．通過(guò)R2的電流的有效值為1AC．通過(guò)R2的電流的有效值為eq\r(2)AD．變壓器的輸入功率為200W答案：C解析：交流電的頻率f＝eq\f(100π,2π)Hz＝50Hz，A錯(cuò)誤；由表達(dá)式知原線圈兩端電壓有效值為220V，副線圈兩端電壓有效值為eq\f(5,22)×220V＝50V，由于二極管的單向?qū)щ娦?，根?jù)電流熱效應(yīng)有eq\f(（50V）2,R22)·eq\f(T,2)＝eq\f(U2,R22)T，所以R2兩端的電壓U＝25eq\r(2)V，通過(guò)R2的電流I′＝eq\f(U,R2)＝eq\r(2)A，B錯(cuò)誤，C正確；副線圈消耗的功率P＝eq\f(502,25)W＋eq\f(（25\r(2)）2,25)W＝150W，變壓器輸入功率等于輸出功率，D錯(cuò)誤．6．[浙江名校協(xié)作體2021高二下月考]風(fēng)能是一種清潔無(wú)公害的可再生能源，風(fēng)力發(fā)電作為新型環(huán)保能源越來(lái)越得到人們的重視．如圖所示為某風(fēng)力發(fā)電站的風(fēng)車陣，它將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能發(fā)電，通過(guò)升壓變壓器升壓后將電能輸送至千里之外的城市，再通過(guò)降壓變壓器降壓后將電能輸送到千家萬(wàn)戶．若發(fā)電機(jī)的輸出電壓不變，則下列敘述中正確的是()A．升壓變壓器的輸出電壓不等于降壓變壓器的輸入電壓B．夏天用戶用電器增加時(shí)，輸電線上損失的功率增大C．輸電線路中的電流由升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比決定D．無(wú)論發(fā)電機(jī)發(fā)出的是交流電還是直流電，都可以通過(guò)變壓器后采用高壓輸電減少輸電過(guò)程的能量損耗答案：AB解析：電能輸送過(guò)程中，輸電線有電阻，則輸電線上有電壓降，所以升壓變壓器的輸出電壓大于降壓變壓器的輸入電壓，A正確；當(dāng)用電器增加時(shí)，相當(dāng)于電路中的總的電阻減小，所以干路的電流變大，則輸電線上的電流變大，輸電線上損失功率增大，B正確；由公式I＝eq\f(P,U)可知，輸電線路中的電流由輸電功率與輸電電壓決定，C錯(cuò)誤；由于變壓器的工作原理為互感現(xiàn)象，當(dāng)電流為直流電時(shí)，變壓器不能起到升壓的作用，D錯(cuò)誤．7．如圖所示，導(dǎo)線框abcd與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直，線框c、d兩端接入圖示電路，其中ab長(zhǎng)為l1，ad長(zhǎng)為l2，線框繞過(guò)c、d的軸以恒定的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，額定功率為P、電阻恒為R的燈泡L1正常發(fā)光，理想電流表示數(shù)為I，線框電阻不計(jì)，下列說(shuō)法正確的是()A．閉合開(kāi)關(guān)S前、后，電流表的示數(shù)保持不變B．線框轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為eq\f(P,IBl1l2)C．變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為eq\f(\r(PR),IR)D．線框從圖中位置轉(zhuǎn)過(guò)eq\f(π,4)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值為eq\f(P,I)答案：CD解析：閉合開(kāi)關(guān)S后，副線圈中電阻減小，電壓不變，輸出功率P2＝eq\f(U22,R)變大，輸入功率變大，輸入電壓不變，電流表的示數(shù)變大，故A錯(cuò)誤；S斷開(kāi)時(shí)，燈泡L1正常發(fā)光，輸出功率為P，故原線圈輸入功率也為P，原線圈兩端電壓的有效值為eq\f(P,I)，最大值為eq\r(2)eq\f(P,I)，由于Em＝Bl1l2ω，所以線框轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω＝eq\f(\r(2)P,IBl1l2)，故B錯(cuò)誤；S斷開(kāi)時(shí)，副線圈中的電流I2＝eq\r(\f(P,R))，原、副線圈匝數(shù)之比等于電流的反比，有eq\f(n1,n2)＝eq\f(\r(\f(P,R)),I)＝eq\f(\r(PR),IR)，故C正確；線框從中性面開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝eq\r(2)eq\f(P,I)sinθ，當(dāng)轉(zhuǎn)過(guò)eq\f(π,4)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值為eq\f(\r(2)P,I)sineq\f(π,4)＝eq\f(\r(2)P,I)×eq\f(\r(2),2)＝eq\f(P,I)，故D正確．8．勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一不計(jì)電阻的矩形線圈，繞垂直磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生如圖甲所示的正弦式交流電，把該交流電接在圖乙中理想變壓器的A、B兩端，電壓表和電流表均為理想電表，Rt為熱敏電阻(溫度升高時(shí)，其阻值減小)，R為定值電阻．下列說(shuō)法正確的是()A．變壓器原線圈兩端電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝36eq\r(2)sin50πt(V)B．t＝0.01s時(shí)，穿過(guò)該矩形線圈的磁通量的變化率為零C．Rt處溫度升高時(shí)，因變壓器線圈匝數(shù)比不變，所以電壓表V1、V2示數(shù)的比值不變D．Rt處溫度升高時(shí)，電流表的示數(shù)變大，變壓器輸入功率變大答案：BD解析：由題圖甲知最大電壓為36eq\r(2)V，周期為0.02s，故角速度ω＝eq\f(2π,T)＝100πrad/s，所以原線圈兩端電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝36eq\r(2)sin100πt(V)，t＝0.01s時(shí)，u＝0，此時(shí)穿過(guò)該線圈的磁通量最大，穿過(guò)線圈的磁通量的變化率為零，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；Rt處溫度升高時(shí)，阻值減小，原、副線圈電壓比不變，副線圈兩端電壓不變，電流增大，則R兩端電壓增大，所以Rt兩端電壓減小，V2示數(shù)減小，則電壓表V1、V2示數(shù)的比值增大，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；Rt處溫度升高時(shí)，阻值減小，電流增大，故電流表的示數(shù)變大，而輸出電壓不變，所以變壓器輸出功率增大，變壓器輸入功率等于輸出功率，所以變壓器輸入功率增大，故D項(xiàng)正確．9．(18分)如圖所示，圓形線圈共100匝，半徑為r＝0.1m，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞過(guò)直徑的軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.1T，角速度為ω＝eq\f(300,π)rad/s，電阻為R＝10Ω，求：(1)線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí)，線圈中的感應(yīng)電流；(2)寫(xiě)出線圈中電流的表達(dá)式(磁場(chǎng)方向如圖所示，圖示位置為t＝0時(shí)刻)；(3)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的熱功率．解析：10．(18分)如圖甲所示為一理想變壓器，ab為原線圈，ce為副線圈，d為副線圈引出的一個(gè)接頭，原線圈輸入的正弦式交變電壓的uab－t圖像如圖乙所示．若只在c、e間接一個(gè)Rce＝400Ω的電阻，或只在d、e間接一個(gè)Rde＝225Ω的電阻，兩種情況下電阻消耗的功率均為80W.(1)請(qǐng)寫(xiě)出原線圈輸入電壓的瞬時(shí)值uab的表達(dá)式；(2)求只在c、e間接400Ω電阻時(shí)，原線圈中的電流I1；(3)求c、e和d、e間線圈的匝數(shù)比eq\f(nce,nde).解析：(1)由題圖乙知ω＝200πrad/s，原線圈輸入電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式uab＝400sin200πt(V)．(2)輸入電壓的有效值U1＝200eq\r(2)V，對(duì)理想變壓器，有P1＝P2＝80W，原線圈中的電流I1＝eq\f(P1,U1)＝eq\f(80,220\r(2))A＝eq\f(\r(2),5)A.(3)設(shè)a、b間線圈的匝數(shù)為n1，則有eq\f(U1,n1)＝eq\f(Uce,nce)，同理有eq\f(U1,n1)＝eq\f(Ude,nde).由題意知eq\f(Uce2,Rce)＝eq\f(Ude2,Rde)，解得eq\f(nce,nde)＝eq\r(\f(Rce,Rde))，代入數(shù)據(jù)解得eq\f(nce,nde)＝eq\f(4,3).【刷真題】【題型1交流電的產(chǎn)生及描述】1．[課標(biāo)Ⅲ理綜2016·21](多選)如圖，M為半圓形導(dǎo)線框，圓心為OM，N是圓心角為直角的扇形導(dǎo)線框，圓心為ON，兩導(dǎo)線框在同一豎直面(紙面)內(nèi)，兩圓弧半徑相等，過(guò)直線OMON的水平面上方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里．現(xiàn)使線框M、N在t＝0時(shí)從圖示位置開(kāi)始，分別繞垂直于紙面且過(guò)OM和ON的軸以相同的周期T逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則()A．兩導(dǎo)線框中均會(huì)產(chǎn)生正弦交流電B．兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的周期都等于TC．在t＝eq\f(T,8)時(shí)，兩導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等D．兩導(dǎo)線框的電阻相等時(shí)，兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的有效值也相等答案：BC解析：當(dāng)導(dǎo)線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，兩導(dǎo)線框切割磁感線的有效長(zhǎng)度不變且勻速旋轉(zhuǎn)切割磁感線，根據(jù)E＝BRv＝BR(eq\f(1,2)ωR)＝eq\f(1,2)BR2ω，可得產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定，故產(chǎn)生恒定的電流而非正弦交流電，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；感應(yīng)電流的周期和導(dǎo)線框的運(yùn)動(dòng)周期相等，兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的周期都等于T，選項(xiàng)B正確；在t＝eq\f(T,8)時(shí)，兩導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等，都等于E＝eq\f(1,2)BR2ω，選項(xiàng)C正確；導(dǎo)線框M在整個(gè)周期T內(nèi)，始終有一個(gè)邊在切割磁感線，線框N在進(jìn)入磁場(chǎng)后，0～eq\f(T,4)和eq\f(1,2)T～eq\f(3T,4)內(nèi)有感應(yīng)電流，其余時(shí)間沒(méi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生，所以二者感應(yīng)電流的有效值不相等，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．2．[天津理綜2019·8](多選)單匝閉合矩形線框電阻為R，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過(guò)線框的磁通量Φ與時(shí)間t的關(guān)系圖像如圖所示．下列說(shuō)法正確的是()A．eq\f(T,2)時(shí)刻線框平面與中性面垂直B．線框的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值為eq\f(\r(2)πΦm,T)C．線框轉(zhuǎn)一周外力所做的功為eq\f(2π2Φm2,RT)D．從t＝0到t＝eq\f(T,4)過(guò)程中線框的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為eq\f(πΦm,T)答案：BC解析：由題圖可知，eq\f(T,2)時(shí)刻穿過(guò)線框的磁通量最大，線框平面與中性面平行，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em＝BSω＝eq\f(2πΦm,T)，則線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值為U＝eq\f(Em,\r(2))＝eq\f(\r(2)πΦm,T)，選項(xiàng)B正確；線框轉(zhuǎn)一周外力所做的功為線框所產(chǎn)生的焦耳熱，即W＝eq\f(U2,R)T＝eq\f(2π2Φm2,RT)，選項(xiàng)C正確；從t＝0到t＝eq\f(T,4)過(guò)程中線框的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝eq\f(Φm,\f(T,4))＝eq\f(4Φm,T)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．【題型2交流電的峰值與有效值】3．[課標(biāo)Ⅲ理綜2018·16]一電阻接到方波交流電源上，在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q方；若該電阻接到正弦交流電源上，在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q正．該電阻上電壓的峰值均為u0，周期均為T(mén)，如圖所示．則Q方∶Q正等于()A．1∶eq\r(2)B．eq\r(2)∶1C．1∶2D．2∶1答案：D解析：由題圖可知，方波交流電電壓的有效值為u0，正弦交流電電壓的有效值為eq\f(u0,\r(2)).設(shè)該電阻的阻值為R，則Q方＝eq\f(u02,R)T，Q正＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(u0,\r(2))))\s\up12(2),R)T＝eq\f(u02,2R)T，即Q方∶Q正＝2∶1，選項(xiàng)D正確，A、B、C錯(cuò)誤．【題型3理想變壓器】4．[廣東2021·7]某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)充電裝置，如圖所示．假設(shè)永磁鐵的往復(fù)運(yùn)動(dòng)在螺線管中產(chǎn)生近似正弦式交流電，周期為0.2s，電壓最大值為0.05V．理想變壓器原線圈接螺線管，副線圈接充電電路，原、副線圈匝數(shù)比為1∶60.下列說(shuō)法正確的是()A．交流電的頻率為10HzB．副線圈兩端電壓最大值為3VC．變壓器輸入電壓與永磁鐵磁場(chǎng)強(qiáng)弱無(wú)關(guān)D．充電電路的輸入功率大于變壓器的輸入功率答案：B解析：本題考查正弦式交流電的產(chǎn)生和理想變壓器原理．交流電的周期為0.2s，則交流電的頻率為5Hz，A錯(cuò)誤；螺線管產(chǎn)生的電壓即為變壓器原線圈的輸入電壓，則原線圈兩端電壓最大值為0.05V，原、副線圈匝數(shù)比為1∶60，故副線圈兩端電壓最大值為3V，B正確；永磁鐵磁場(chǎng)越強(qiáng)，一定時(shí)間內(nèi)永磁鐵在原線圈中引起的磁通量的變化量越大，原線圈產(chǎn)生電壓的峰值越大，C錯(cuò)誤；理想變壓器沒(méi)有能量損失，則充電電路的輸入功率和變壓器的輸入功率相等，D錯(cuò)誤．5．[山東物理2020·5]圖甲中的理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝22∶3，輸入端a、b所接電壓u隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示．燈泡L的電阻恒為15Ω，額定電壓為24V．定值電阻R1＝10Ω、R2＝5Ω，滑動(dòng)變阻器R的最大阻值為10Ω.為使燈泡正常工作，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻應(yīng)調(diào)節(jié)為()A．1ΩB．5ΩC．6ΩD．8Ω答案：A解析：由題圖乙可知，變壓器原線圈兩端電壓的有效值為220V，由理想變壓器的電壓關(guān)系eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，變壓器的輸出電壓U2＝eq\f(n2,n1)U1＝eq\f(3,22)×220V＝30V，若使燈泡正常發(fā)光，則電阻R1兩端的電壓U＝U2－UL＝30V－24V＝6V，變壓器的輸出電流I＝eq\f(UL,RL)＝eq\f(24V,15Ω)＝1.6A，通過(guò)電阻R1的電流I1＝eq\f(U,R1)＝eq\f(6V,10Ω)＝0.6A，則通過(guò)電阻R2的電流I2＝I－I1＝1A，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻R＝eq\f(U,I2)－R2＝1Ω，A正確，B、C、D錯(cuò)誤．6．[北京物理2020·9]如圖所示，理想變壓器原線圈接在u＝Umsin(ωt＋φ)的交流電源上，副線圈接三個(gè)阻值相同的電阻R，不計(jì)電表內(nèi)電阻影響．閉合開(kāi)關(guān)S后()A．電流表A2的示數(shù)減小B．電壓表V1的示數(shù)減小C．電壓表V2的示數(shù)不變D．電流表A1的示數(shù)不變答案：A解析：由于理想變壓器原線圈兩端接入電壓的有效值不變，原、副線圈的匝數(shù)比不變，根據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可知副線圈兩端接入電壓的有效值保持不變，即電壓表V1的示數(shù)不變，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；開(kāi)關(guān)S閉合后，變壓器副線圈所在電路中的負(fù)載電阻減小，流過(guò)副線圈所在電路干路中的電阻R的電流增大，其兩端電壓增大，而副線圈兩端電壓不變，則與電流表A2串聯(lián)的電阻兩端電壓減小，即V2示數(shù)減小，由歐姆定律可知A2的示數(shù)減小，選項(xiàng)A正確，C錯(cuò)誤；線圈匝數(shù)比不變，副線圈的電流增大，由理想變壓器原、副線圈電流與匝數(shù)成反比可知通過(guò)原線圈的電流也增大，故A1示數(shù)變大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．7．[河北2021·8](多選)如圖，發(fā)電機(jī)的矩形線圈長(zhǎng)為2L、寬為L(zhǎng)，匝數(shù)為N，放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)分別為n0、n1和n2，兩個(gè)副線圈分別接有電阻R1和R2.當(dāng)發(fā)電機(jī)線圈以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，理想電流表讀數(shù)為I.不計(jì)線圈電阻，下列說(shuō)法正確的是()A．通過(guò)電阻R2的電流為eq\f(n1I,n2)B．電阻R2兩端的電壓為eq\f(n2IR1,n1)C．n0與n1的比值為eq\f(\r(2)NBL2ω,IR1)D．發(fā)電機(jī)的功率為eq\f(\r(2)NBL2ωI（n1＋n2）,n0)答案：BC解析：本題考查交變電流與變壓器相結(jié)合的問(wèn)題．由題可知，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值Em＝2NBL2ω，電動(dòng)勢(shì)的有效值U0＝eq\f(Em,\r(2))＝eq\r(2)NBL2ω，設(shè)R1、R2兩端的電壓分別為U1、U2，則I＝eq\f(U1,R1)，由理想變壓器的原理有eq\f(U0,U1)＝eq\f(n0,n1)，eq\f(U0,U2)＝eq\f(n0,n2)，可得eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，則R2兩端的電壓為U2＝eq\f(n2,n1)U1＝eq\f(n2IR1,n1)，通過(guò)電阻R2的電流為I2＝eq\f(U2,R2)＝eq\f(n2IR1,n1R2)，故A錯(cuò)誤，B正確；eq\f(n0,n1)＝eq\f(U0,U1)＝eq\f(\r(2)NBL2ω,IR1)，故C正確；發(fā)電機(jī)的功率P＝U1I＋U2I2＝eq\r(2)NBL2ωIeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n1,n0)＋\f(n22R1,n0n1R2)))，故D錯(cuò)誤．【題型4原線圈端有負(fù)載的變壓器問(wèn)題】8．[課標(biāo)Ⅲ理綜2020·20](多選)在圖(a)所示的交流電路中，電源電壓的有效值為220V，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，R1、R2、R3均為固定電阻，R2＝10Ω，R3＝20Ω，各電表均為理想電表．已知流過(guò)電阻R2的電流i2隨時(shí)間t變化的正弦曲線如圖(b)所示．下列說(shuō)法正確的是()A．所用交流電的頻率為50HzB．電壓表的示數(shù)為100VC．電流表的示數(shù)為1.0AD．變壓器傳輸?shù)碾姽β蕿?5.0W答案：AD解析：由題圖(b)可知，交流電的周期為0.02s，所以所用交流電的頻率為50Hz，故A正確；由題圖(b)可知流過(guò)R2電流的有效值I2＝eq\f(Imax,\r(2))＝1A，所以R2兩端的電壓U2＝I2R2＝10V，根據(jù)理想變壓器電壓與匝數(shù)的關(guān)系可知原線圈兩端的電壓U1＝eq\f(n1,n2)U2＝100V，根據(jù)串聯(lián)分壓可知，R1兩端的電壓U′＝U－U1＝120V，即電壓表的示數(shù)為120V，故B錯(cuò)誤；根據(jù)歐姆定律可得，流過(guò)R3的電流I3＝eq\f(U2,R3)＝0.5A，即電流表的示數(shù)為0.5A，故C錯(cuò)誤；變壓器傳輸?shù)碾姽β蔖＝U2(I2＋I(xiàn)3)＝10×(1＋0.5)W＝15.0W，故D正確．9．[湖南2021·6]如圖，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為n1∶n2，輸入端C、D接入電壓有效值恒定的交變電源，燈泡L1、L2的阻值始終與定值電阻R0的阻值相同．在滑動(dòng)變阻器R的滑片從a端滑動(dòng)到b端的過(guò)程中，兩個(gè)燈泡始終發(fā)光且工作在額定電壓以內(nèi)，下列說(shuō)法正確的是()A．L1先變暗后變亮，L2一直變亮B．L1先變亮后變暗，L2一直變亮C．L1先變暗后變亮，L2先變亮后變暗D．L1先變亮后變暗，L2先變亮后變暗答案：A解析：本題考查理想變壓器的性質(zhì)及動(dòng)態(tài)電路分析．設(shè)C、D端接入的電壓為U，變壓器原、副線圈兩端的電壓、電流分別為U1、U2和I1、I2，副線圈所接電路的電阻為R并，變壓器原線圈兩端的電壓為U1＝U－I1R0，由變壓器原理可得eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，eq\f(I1,I1)＝eq\f(n2,n1)，又U2＝I2R并，聯(lián)立可得R并＝eq\f(n22,n12)·eq\f(U,I1)－eq\f(n22,n12)R0，U2＝eq\f(n2,n1)(U－R0I1)，滑動(dòng)變阻器的滑片從a端滑動(dòng)到b端的過(guò)程中，R并先增大后減小，由上式可知I1先減小后增大，流過(guò)燈泡L1的電流為I1，所以燈泡L1先變暗后變亮，故U2先增大后減小，I2先減小后增大；滑動(dòng)變阻器的滑片從a端滑到中點(diǎn)的過(guò)程中，U2增大，燈泡L2所在支路的電阻(R0＋Rb)減小，所以流過(guò)燈泡L2的電流增大，L2變亮；滑動(dòng)變阻器的滑片從中點(diǎn)滑到b端的過(guò)程中，U2減小，I2增大，電阻R0所在支路的電阻(R0＋Ra)增大，所以流過(guò)R0所在支路的電流減小，則流過(guò)燈泡L2所在支路的電流增大，L2變亮，故L2一直變亮，A正確．【題型5變壓器的動(dòng)態(tài)問(wèn)題分析】10．[天津理綜2018·4]教學(xué)用發(fā)電機(jī)能夠產(chǎn)生正弦式交變電流．利用該發(fā)電機(jī)(內(nèi)阻可忽略)通過(guò)理想變壓器向定值電阻R供電，電路如圖所示，理想交流電流表A、理想交流電壓表V的讀數(shù)分別為I、U，R消耗的功率為P.若發(fā)電機(jī)線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉?lái)的eq\f(1,2)，則()A．R消耗的功率變?yōu)閑q\f(1,2)PB．電壓表V的讀數(shù)變?yōu)閑q\f(1,2)UC．電流表A的讀數(shù)變?yōu)?ID．通過(guò)R的交變電流頻率不變答案：B解析：原線圈兩端電壓的最大值為Um＝NBSω，發(fā)電機(jī)線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉?lái)的一半，即ω變?yōu)樵瓉?lái)的一半，原線圈兩端的電壓U1＝eq\f(Um,\r(2))變?yōu)樵瓉?lái)的一半，根據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可知，副線圈兩端電壓U2也變?yōu)樵瓉?lái)的一半，電壓表V的讀數(shù)為eq\f(U,2)，選項(xiàng)B正確；電阻R消耗的功率P2＝eq\f(U22,R)變?yōu)樵瓉?lái)的四分之一，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；副線圈的電流I2＝eq\f(U2,R)變?yōu)樵瓉?lái)的一半，根據(jù)eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，電流表A的讀數(shù)變?yōu)樵瓉?lái)的一半，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；原、副線圈中電流的頻率相等，發(fā)電機(jī)線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉?lái)的一半，頻率也變?yōu)樵瓉?lái)的一半，通過(guò)R的交變電流的頻率變?yōu)樵瓉?lái)的一半，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．11．[江蘇物理2016·4]一自耦變壓器如圖所示，環(huán)形鐵芯上只繞有一個(gè)線圈，將其接在a、b間作為原線圈．通過(guò)滑動(dòng)觸頭取該線圈的一部分，接在c、d間作為副線圈．在a、b間輸入電壓為U1的交變電流時(shí)，c、d間的輸出電壓為U2，在將滑動(dòng)觸頭從M點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到N點(diǎn)的過(guò)程中()A．U2>U1，U2降低B．U2>U1，U2升高C．U2<U1，U2降低D．U2<U1，U2升高答案：C解析：由題圖可知，c、d間的線圈為整個(gè)線圈的一部分，故其匝數(shù)比作為原線圈的整個(gè)線圈的匝數(shù)少，根據(jù)變壓器的電壓與匝數(shù)的關(guān)系可知，U2＜U1，在將滑動(dòng)觸頭從M點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到N點(diǎn)的過(guò)程中，c、d間的線圈的匝數(shù)減少，所以輸出電壓降低，選項(xiàng)C正確．【題型6電容、電感對(duì)交變電流的影響】12．[江蘇物理2017·4](多選)某音響電路的簡(jiǎn)化電路圖如圖所示，輸入信號(hào)既有高頻成分，也有低頻成分，則()A．電感L1的作用是通高頻B．電容C2的作用是通高頻C．揚(yáng)聲器甲用于輸出高頻成分D．揚(yáng)聲器乙用于輸出高頻成分答案：BD解析：自感線圈中的感抗隨交流電頻率的增大而增大，電容器的容抗隨交流電頻率的增大而減小．所以自感線圈在交流電路中“