1、交变电流【满分：110 分 时间：90 分钟】一、选择题（本大题共 12小题，每小题 5分，共 60分。在每小题给出的四个选项中， 18题只有一项符合题目要求； 912 题有多项符合题目要求。全部选对的得 5分，选对但不全的得 3分，有选错的得 0分。）1在如图所示的电路中，理想变压器的匝数比为 2:1，四个标有“6 V、6 W”的完全相同的灯泡L1、L 2、L 3、L 4，按如图方式接入电路，其中 L1恰能正常发光；忽略灯泡电阻随电压的变化，电路中的电表均为理想交流电表，下列选项中正确的是( )AL 2、L 3、L 4均能正常发光B电流表的示数为 0.5 ACm、n 两点间所加的电压为 14
2、 V D整个电路 消耗的总功率为 18 W【答案】 C考点：变压器【名师点睛】对于变压器问题；首先知道电压和电流与匝数的关系；变压器的输入功率等于输出功率；一般是先从初级电压开始计算次级电压，然后从次级电流和功率讨论初级功率 4在匀强磁场中一矩形金属框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则( )A t0.01 s 时线框平面与中性面重合B t0.005 s 时线框的磁通量变化率为零C线框产生的交变电动势有效值为 311 VD线框产生的交变电动势频率为 100 Hz【答案】 A【解析】【详解】由图乙可知，当 0.01s时，感应电动势为零，则此时穿过线框回路
3、的磁通量最大，处于中性面，故 A正确；由图乙可知，当 0.005s时，感应电动势最大，则此时穿过线框回路的磁通量变化率最大，故 B错误；线框产生的产变电动势的有效值： ，故 C错误；由图可知，交流电的周期为 0.02s，则频率为： ，故 D错误。所以 A正确，BCD 错误。5如图甲是远距离输电线路示意图，图乙是用户端电压随时间变化的图象，则( )A发电机产生的交流电的频率是 100 HzB降压变压器输出的电压有效值是 340 VC输电线的电流仅由输送功率决定D仅增加升压变压器的副线圈匝数，其他条件不变，输电线上损失的功率减小【答案】 D点睛：本题考查了有关交流电描述的基础知识，要根据交流电图象
4、正确求解最大值、有效值、周期、频率、角速度等物理量，同时正确书写交流电的表达式6如图所示，理想变压器原线圈接交流电源和理想交流电流表，副线圈接热水器和抽油烟机，原副线圈的匝数比为 4:1，副线圈上电源的瞬时值 ，开关 S断开时，电流表示数是 1A，开关 S闭合时，电流表示数是 125A，下列说法正确的是A交流电源输出电压的最大值是 55V B交流电源输出电压的最大值是 880VCS 闭合时，抽油烟机消耗的功率是 1100WDS 闭合时，抽油烟机消耗的功率是 220V【答案】 D【解析】考点：考查了理想变压器【名师点睛】对于变压器需要掌握公式 、 ，以及知道副线圈的电流以及功率决定了原线12Un
5、12I圈中的电流和功率，理想变压器是理想化模型，一是不计线圈 内阻；二是没有出现 漏磁现象同时当电路中有变压器时，只要将变压器的有效值求出，则就相当于一个新的恒定电源，7一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，周期为 T从中性面开始计时，当 t T时，线圈中感应电动势的瞬时值为 3 V，则此交流电的有效值为 （ ）A6 V B3 V C3 V D6 V【答案】 C【解析】矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，从中性面开 始计时，线圈中感应电动势的瞬时值表达式为 ; 当 时瞬时值 e=3V，代入解得 E m=6V；电动势有效值 ，故选 C.点睛：对于感应电动势的瞬时值表达式
6、e=Emsint 要注意计时起点必须是从中性面开始，否则表达式中初相位不为零. 11如图，理想变压器原、副线圈的匝数比为 22:3，原线圈接 的交流电，副线圈接电阻 R1=R2=30, D 为二极管。假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大，下列说法正确的是 A原线圈所接交流电的频率为 100HzB通过电阻 R1的电流有效值为 1AC通过电阻 R2的电流有效值为 1AD原线圈的输入功率为 45W【答案】 BD【解析】原线圈接 U=220 sin100t （V）的交流电。所以 T= =0.02s；交流电的频率 f=1/T=50Hz，故 A错误；原线圈交流电有效值是 220V，根据原、副线圈的
7、匝数比 n1：n 2=22：3，根据原副线圈电压之比等于匝数之比可知，副线圈的电压为 U2= 220V=30V，通过 R1的电流 I= =1A，故 B正确；由于现在二极管的作用，副线圈的电阻 R2通过的电流 I= A= A，故 C错误；副线圈的电阻 R1消耗的功率 P1=30W；由于现在二极管的作用，副线圈的电阻 R2电压只有正向电压。则电阻 R2消耗的功率为P= P1=15W，所以副线圈的输出功率应为 45W，输出功率等于输入功率，所以变压器的输入功率为 45W。选项 D正确；故选 BD。 点睛：本题考查二极管的单向导电性及变压器原理，要注意明确变压器电压之比与匝数之比的关系，由电流的热效应
8、求解有效值12如图所示，理想变压器原线圈接一正弦交流电源，副线圈的 c端接一个二极管，假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻阻值无穷大。副线圈的 b端为中心触头， ab、 bc间线圈匝数相等。定值电阻阻值为 r ，可变电阻的阻值为 R可调，下列说法中正确的是 （ ）A若 R恒定，当 K分别接 b、 c时，电压表读数之比为 1:1B若 R恒定，当 K分别接 b、 c时，电流表读数之比为 1:4C若 R恒定，当 K分别接 b、 c时，变压器输出功率之比为 1:2D当 K接 b时，若 R r ，则可变电阻 R消耗功率最大【答案】 CD【解析】点睛：考查变压器的电压与匝数的关系，掌握闭合电路欧姆定律的应
9、用，理解二极管单向导电性，注意原副线圈的功率相等，是解 题的关键。二、非选择题（本大题共 4小题，第 13、14 题每题 10分；第 15、16 题每题 15分；共 50分）13如图所示，匀强磁场的磁感应强度方向竖直向上，大小为 B0=1T，电阻为 R=2 的边长为 L=1m的正方形线框 abcd水平放置，OO为过 ad、bc 两边中点的直线，线框全部位于磁场中现将线框右半部固定不动，而将线框左半部以角速度 绕 OO为轴向上匀速转动，如图中虚线所示：（1）求线框向上转动 60的过程中通过导线横截面的电荷量；（2）若线框左半部分以角速度 绕 OO向上转动 90，求此过程中线框中产生的焦耳热；（3
10、）若线框左半部分也固定不动，此时磁感应强度随时间按 B=1+4t（T） ，求磁场对线框 ab边的作用力随时间变化的关系式【答案】 （1）q=0125C（2） （3）（3）若转动后磁感应强度随时间按 变化，在线框中产生的感应电动势大小 ，解得 E=4V，在线框中产生的感应电流 ；线框 ab边所受安培力的大小为 ，解得 ；14如图所示，面积为 0.02m2、内阻 不计的 100匝矩形线圈 ABCD，绕垂直于磁场的轴 OO匀速转动，转动的角速度为 100rad/s，匀强磁场的磁感应强度为 T矩形线圈通过滑环与理想变压器相连，触头 P可移动，副线圈所接电阻 R=50，电表均为理想交流电表当线圈平面与磁场方向平行时开始计时求：（1）线圈中感应电动势的表达式；（2）由图示位置转过 30角的过程产生的平均感应电动势；（3）当原、副线圈匝数比为 2：1 时，求电阻 R上消耗的功率【答案】 （1）e=100 cos（100t）V（2）135.1V（3）50W【解析】点睛：解题时要掌握住理想变压器的电压、电流及功率之间的关系，掌握感应电动势最大值的求法，理解有效值与最大值的关系 考点：远距离输电.