1、专题08 回归基础专题训练交变电流 变压器一、单项选择题1如图1甲，为风速仪的结构示意图。在恒定风力作用下风杯带动与其固定在一起的永磁体转动，线圈产生的电流随时间变化的关系如图乙。若发现电流峰值Im变大了，则风速v、电流变化的周期T一定是()图1Av变小，T变小Bv变小，T变大Cv变大，T变小 Dv变大，T变大【解析】选C电流峰值Im变大，则线圈两端产生的感应电动势增大，由EnBS 可知永磁体转动的角速度增大，故相应的风速v增大、电流的周期T减小。2.如图2所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图像，当调整线圈转速后，其在同一磁场中匀速转动过程中所产生正弦交流电的图像如图线
2、b所示。以下关于这两个正弦交流电的说法错误的是()图2A在图中t0时刻穿过线圈的磁通量均为零B线圈先后两次转速之比为32C交流电a的瞬时值为u10sin 5t (V)D交流电b电压的最大值为V【解析】选A由题图可知，t0时刻线圈均在中性面，穿过线圈的磁通量最大，所以A错误；由图像可知TaTb23，故nanb32，所以B正确；由图像可知，交流电a的最大值为10 V，角速度为5 rad/s，所以交流电a的瞬时值为u10sin 5t (V)，所以C正确；交流电最大值UmNBS，故UmaUmb32，故UmbUma V，D正确。3在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转动轴匀速转动，如图3甲所示。
3、产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示。则下列说法错误的是()图3At0.01 s时穿过线框的磁通量最小B该交变电动势的有效值为22 VC该交变电动势的瞬时值表达式为e22 sin(100t) VD电动势瞬时值为22 V时，线圈平面与中性面的夹角为 45【解析】选A由题图乙可知此交流电的周期为0.02 s，且从中性面开始计时，故t0.01 s时线框处于中性面位置，穿过线框的磁通量最大，A错误；该交变电动势的最大值是22 V，故有效值是22 V，B正确；由eEmsin(t)Emsin 可知C正确；将e22 V代入e22sin (100 t) V 可得D正确。4如图4所示，一理想变压器原、副线
4、圈匝数分别为n11 000 匝、n2200匝，原线圈中接一交变电源，交变电源电压u220sin 100t (V)。副线圈中接一电动机，电动机线圈电阻为11 ， 电流表示数为1 A，电表对电路的影响忽略不计。下列说法正确的是()图4A此交流电的频率为100 HzB电流表示数为0.1 AC此电动机输出功率为33 WD电压表示数为220 V【解析】选C正弦交流电的瞬时值uUmsin t220 sin (100t) V，即100 rad/s，频率f50 Hz，经过变压器，频率不变，所以选项A错。原副线圈电流与匝数成反比，即，求得I1I20.2 A，选项B错。电压表示数为有效值U220 V，选项D错。原
5、副线圈电压与匝数成正比，即5，解得副线圈电压U2U144 V，电动机总功率P2U2I244 W，电动机发热功率P1Ir11 W，电动机的输出功率P出P2P133 W，选项C对。5如图5甲所示为一台小型发电机构造的示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图乙所示。发电机线圈内电阻为1.0 ，外接灯泡的电阻为9.0 。则()图5A在t0.01 s的时刻，穿过线圈磁通量为零B瞬时电动势的表达式为e6 sin 50t VC电压表的示数为6 VD通过灯泡的电流为0.6 A【解析】选D在t0.01 s的时刻，电动势为0，则线圈位于中性面，穿过线圈的磁通量最大，故A错误；电动势的最大值
6、为Em6 V，周期为0.02 s，则瞬时电动势的表达式为eEmsin (V)，即e6 sin 100t(V)，故B错误；电压表的示数为外电阻的电压：5.4 V，故C错误；通过灯泡的电流为I0.6 A，故D正确。6如图6甲所示，一理想变压器给一个小灯泡供电。当原线圈输入如图乙所示的交变电压时，额定功率为10 W的小灯泡恰好正常发光，已知灯泡的电阻为40 ，图中电压表为理想电表，下列说法正确的是()图6A变压器输入电压的瞬时值表达式为u220 sint (V)B电压表的示数为220 VC变压器原、副线圈的匝数比为111D变压器的输入功率为110 W【解析】选C对比正弦交变电压的瞬时值表达式uUms
7、in t可知变压器输入电压的瞬时值表达式为u220sin 100t(V)，选项A错误。电压表测的是副线圈两端的电压，其大小等于灯泡两端的电压，由P可知U220 V，选项B错误。由原副线圈电压比与匝数比的关系知原、副线圈的匝数比为U1U2111，选项C正确。变压器的输入功率等于副线圈的输出功率，即灯泡的额定功率10 W，选项D错误。7如图7甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比是501，b是原线圈的中心抽头，图中电表均为理想的交流电表，定值电阻R10 ，其余电阻不计。从某时刻开始经c、d两端给原线圈加上如图乙所示的交变电压。则下列说法正确的是()图7A当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为2.2
8、 VB当单刀双掷开关与a连接且t0.01 s时，电流表的示数为零C当单刀双掷开关由a拨向b时，原线圈的输入功率变大D当单刀双掷开关由a拨向b时，副线圈输出电压的频率变为25 Hz【解析】选C由图像可知，电压的最大值为220 V，交流电的周期为2102 s，所以交流电的频率为f50 Hz，交流电的有效值为220 V，根据电压与匝数成正比可知，当单刀双掷开关与a连接时，副线圈的电压为4.4 V，电流表示数为电流的有效值，不随时间的变化而变化，所以电流表的示数为0.44 A，所以A、B错误。当单刀双掷开关由a拨向b时，原线圈的匝数变小，所以副线圈输出的电压要变大，电阻R上消耗的功率变大，原线圈的输入
9、功率也要变大，所以C正确。变压器不会改变电流的频率，所以副线圈输出电压的频率仍为50 Hz，所以D错误。8如图8甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为101，图中电表均为理想电表，R、L和D分别是光敏电阻(其阻值随光强增大而减小)、电感线圈和灯泡。原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压u，下列说法正确的是()图8A电压u的频率为100 HzB电压表的示数为22 VC有光照射R时，电流表的示数变大D抽出L中的铁芯，D变暗【解析】选C原线圈接入题图乙所示的电源电压，T0.02 s，所以频率为f50 Hz，故A错误；原线圈接入电压的最大值是220 V，所以原线圈接入电压的有效值是U220 V，理想
10、变压器原、副线圈匝数比为101，所以副线圈电压是22 V，所以电压表的示数为22 V，故B错误；有光照射R时，R阻值随光强增大而减小，根据P，得副线圈输出功率增大，所以原线圈输入功率增大，所以电流表的示数变大，故C正确；抽出L中的铁芯，电感线圈自感系数减小，电感线圈对电流的阻碍减小，所以D变亮，故D错误。9如图9所示，导体棒ab两个端点分别搭接在两个竖直放置、电阻不计、半径相等的金属圆环上，圆环通过电刷与导线c、d相接。c、d两个端点接在匝数比n1n2101的变压器原线圈两端，变压器副线圈接一滑动变阻器R0。匀强磁场的磁感应强度为B，方向竖直向下，导体棒ab长为L(电阻不计)，绕与ab平行的水
11、平轴(也是两圆环的中心轴)OO以角速度匀速转动。如果滑动变阻器的阻值为R时，通过电流表的电流为I1，则()图9A滑动变阻器上消耗的功率为P100IRB变压器原线圈两端的电压U110I1RC取ab在环的最低端时t0，则导体棒ab中感应电流的表达式是iI1sin tDab沿环转动过程中受到的最大安培力FBI1L【解析】选A理想变压器的电流与匝数成反比，由得I210I1，变阻器上消耗的功率为PIR(10I1)2 R100IR，故A正确；副线圈的电压为U2I2R10I1R，根据理想变压器的电压与匝数成正比可知，变压器原线圈两端的电压U1100I1R，故B错误；ab在最低点时，ab棒与磁场垂直，此时的感
12、应电动势最大，感应电流最大，所以棒ab中感应电流的表达式应为iI1cos t，故C错误；ab在最低点时，ab棒与磁场垂直，此时的感应电动势最大，感应电流最大，最大值为I1，此时的安培力也是最大的，最大安培力为FBI1L，故D错误。10如图10所示，T为理想变压器，副线圈回路中的输电线ab和cd的电阻不可忽略，其余输电线电阻可不计，则当开关S闭合时()图10A交流电压表V3的示数变小B交流电压表V2和V3的示数一定都变小C交流电流表A1、A2和A3的示数一定变大D只有A1的示数变大【解析】选A由原、副线圈的电压跟匝数成正比可知副线圈两端的电压不变，即V2的示数不变。开关S闭合时，副线圈电路的总电
13、阻减小，流过副线圈的总电流增大，即电流表A2的示数增大，由原、副线圈的电流跟匝数成反比可知原线圈两端的电流增大，即A1的示数变大。由于输电线ab、cd的电阻不可以忽略，所以A3所在支路两端的电压减小，A3、V3的示数减小。二、多项选择题11如图11所示，T为理想变压器，A1、A2为理想交流电流表，V1、V2为理想交流电压表，R1、R2为定值电阻，R3为光敏电阻(光照增强，电阻减小)，原线圈两端接恒压正弦交流电源，当光照增强时()图11A电压表V1示数变小B电压表V2示数变大C电流表A1示数变大D电流表A2示数变大【解析】选CD变压器的输入电压一定，则输出电压不变，电压表V1的示数不变，A选项错
14、；当入射光增强时，光敏电阻R3的阻值减小，变压器的负载总阻值减小，则由P出I2R总，可知，变压器的输出功率增加了，电流表A2的示数变大了，D选项正确；再由P入P出知，电流表A1的示数变大，C选项对；变压器的输出电压不变，而R1两端的电压增加了，则电压表V2的示数变小，B选项错。12图12甲为远距离输电示意图，升压变压器原、副线圈匝数比为1100，降压变压器原、副线圈匝数比为1001，远距离输电线的总电阻为100 。若升压变压器的输入电压如图乙所示，输入功率为750 kW。下列说法中正确的有()图12A. 用户端交流电的频率为50 HzB. 用户端电压为250 VC. 输电线中的电流为30 AD
15、. 输电线路损耗功率为180 kW【解析】选AC由题图乙知交流电的周期为0.02 s，故频率为50 Hz，所以A正确；升压变压器原线圈电压U1250 V，根据变压规律得副线圈电压U225 000 V，又输入功率为750 kW，输电线中电流I30 A，故C正确；输电线上损耗电压UIR3 000 V，降压变压器原线圈电压U3U2U22 000 V，根据变压规律可得：用户端电压U4220 V，故B错误；输电线损耗的功率PI2R90 kW，故D错误。13图13甲为理想变压器的示意图，其原、副线圈的匝数比为41，电压表和电流表均为理想电表。若发电机向原线圈输入图乙所示的正弦交流电，图中Rt为NTC型热敏
16、电阻(阻值随温度升高而变小)，R1为定值电阻。下列说法中正确的是()图13A交流电压u的表达式u36sin 100t(V)B变压器原、副线圈中的电流之比为41Ct0.01 s时，发电机中线圈平面与磁场平行DRt温度升高时，电压表的示数不变，电流表的示数变大【解析】选AD原线圈接题图乙所示的正弦交流电，由图知最大电压为36 V，周期为0.02 s，故u36 sin 100t(V)，故A正确。 根据公式，变压器原、副线圈中的电流之比，故B错误。t0.01 s时，代入A选项中电压瞬时表达式，则有电压值为零，则发电机中线圈与磁场垂直，故C错误。t处温度升高时，阻值减小，电流表的示数变大，但不会影响输入
17、电压值，故D正确。14一自耦调压变压器(可看做理想变压器)的电路如图14甲所示，移动滑动触头P可改变副线圈匝数。已知变压器线圈总匝数为1 900匝；原线圈为1 100匝，接在如图乙所示的交流电源上，电压表为理想电表。则()图14A交流电源电压瞬时值的表达式为u220sin 100t VBP向上移动时，电压表的最大示数为380 VCP向下移动时，原、副线圈的电流之比减小DP向下移动时，变压器的输入功率变大【解析】选BC由题图乙结合交流电瞬时值表达式uUmsin t可得交流电源电压瞬时值的表达式为u220sin 100 t V，A错误；P向上移动时，电压表的示数为有效值，当副线圈匝数达到1 900
18、时，副线圈两端的电压最大，由变压器原副线圈电压比跟线圈匝数成正比的关系可知副线圈两端最大电压为380 V，即电压表的最大示数为380 V，B正确；P向下移动时，副线圈匝数减少，由变压器原副线圈电流比跟线圈匝数成反比的关系可知C正确；P向下移动时，由P可知副线圈的输出功率减小，故原线圈的输入功率也减小，D错误。15.如图15所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为 k，输出端接一个交流电动机，电动机线圈的电阻为R。将原线圈接在电压为uUmsin t 的正弦交流电源上，电动机的输入功率为P0，电动机带动半径为 r 的转轮以角速度 匀速转动，将质量为 m 的物体匀速提升，若不计电动机的机械损耗，则以下判
19、断正确的是()图15A物体上升的速度vrB变压器输入功率 kP0C原线圈中的电流为D电动机的输出功率为P0【解析】选AC物体上升的速度大小等于转轮的线速度大小，故A正确。变压器的输出功率和输入的功率相等，变压器的输出功率等于电动机的输入功率，所以变压器输入的功率大小为P0，所以B错误。变压器的输入功率等于原线圈的输入电压与原线圈的电流的乘积，所以P0UII ，解得I，所以C正确。电动机是非纯电阻电路，电动机内阻两端的电压小于，故电动机的输出功率一定大于P0，D错误。16一台理想变压器的原、副线圈的匝数比是111，原线圈接入电压为220 V的正弦交流电。一只理想二极管和一个滑动变阻器串联接在副线
20、圈上，如图16所示。则下列判断正确的是()图16A原、副线圈中的功率之比为111B若滑动变阻器接入电路的阻值为10 ，则1 min内产生的热量为1 200 JC只将S从1拨到2，电流表示数减小D若将滑动变阻器的滑片向下滑动，则两电表示数均减小【解析】选BC理想变压器原、副线圈中的功率相等，A项错误；原、副线圈的电压与匝数成正比，所以副线圈两端电压为20 V，但二极管具有单向导电性，根据有效值的定义有T，从而求得电压表两端电压有效值为U有效10 V，则1 min内产生的热量为QT60 J1 200 J，B正确；将S从1拨到2，变压器原、副线圈匝数比增大，副线圈两端电压减小，副线圈电流减小，原线圈电流也减小，故电流表示数减小，C正确；将滑动变阻器滑片向下滑动，接入电路中的阻值增大，但对原、副线圈两端的电压无影响，即电压表的读数不变，电流表的读数变小，所以D错误。9