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2019年高考物理二轮复习专题12《交变电流》同步测试(含答案解析)

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.