江苏版高考物理二轮复习第一部分专题四电路和电磁感应专题跟踪检测十九交变电流常考的三个题型

专题跟踪检测（十九） 交变电流常考的三个题型一、选择题(第15题为单项选择题，第69题为多项选择题)1如图甲所示，在匀强磁场中有一个n10 匝的闭合矩形线圈绕轴匀速转动，转轴O1O2垂直于磁场方向，线圈电阻为5 ，从图甲所示位置开始计时，通过线圈平面的磁通量随时间变化的图像如图乙所示，则()A线圈转动过程中消耗的电功率为102 WB在t0.2 s时，线圈中的感应电动势为零，且电流改变一次方向C所产生的交变电流感应电动势的瞬时值表达式为e10sin 5t VD线圈从图示位置转过90时穿过线圈的磁通量变化最快解析：选A最大感应电动势为：EmnBSnBSnm100.2 V10 V，感应电动势的有效值为：E V5 V，线圈转动过程中消耗的电功率为：P W102 W，故A正确；t0.2 s 时，磁通量为0，线圈中的感应电动势最大，电流方向不变，故B错误；由题图乙知角速度 rad/s5 rad/s，因为从线圈垂直中性面开始计时，所以交变电流感应电动势的瞬时值表达式为e10cos 5t V，故C错误；线圈在图示位置磁通量为0，磁通量的变化率最大，穿过线圈的磁通量变化最快，转过90时，磁通量最大，磁通量变化率为0，故D错误。2.如图甲所示，50匝矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小B T的水平匀强磁场中，线框电阻不计。线框匀速转动时EF处所产生的正弦交流电压图像如图乙所示。把该交流电压加在图丙中理想变压器的P、Q两端。已知变压器的原线圈I和副线圈的匝数比为51，交流电流表为理想电表，电阻R1 ，其他各处电阻不计，以下说法正确的是()At0.1 s时，电流表的示数为0B副线圈中交流电的频率为50 HzC线框面积为 m2D0.05 s时线框位于图甲所示位置解析：选C原线圈中电压的有效值U1 V10 V，根据，解得U22 V，故副线圈中的电流I2 A2 A，电流表的电流为I1，由，解得I10.4 A，故A错误；交流电的周期T0.2 s，故交流电的频率f5 Hz，故B错误；根据EmnBS可知S m2 m2，故C正确；0.05 s时线框中产生的感应电动势最大，线框平面与中性面垂直，故D错误。3如图甲、乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示电压按正弦规律变化，下列说法正确的是()A图甲表示交流电，图乙表示直流电B两种电压的有效值都是311 VC图甲所示电压的瞬时值表达式为u220sin 100t VD图甲所示电压经原、副线圈匝数比为101的理想变压器变压后，功率比为11解析：选D由于题图甲、乙中表示的电流方向都随时间变化，因此都为交流电，故A错误；两种电压的最大值是311 V，有效值要小于311 V，故B错误；从题图甲可知，Em311 V，100 rad/s，所以题图甲电压的瞬时值表达式为u311sin 100t V，故C错误；交流电经理想变压器变压后，输入功率等于输出功率，功率比为11，故D正确。4.(2017苏州一模)如图所示为一个小型电风扇的电路简图，其中理想变压器的原、副线圈的匝数比为n，原线圈接电压为U的交流电源，输出端接有一只电阻为R的灯泡L和交流电风扇电动机D，电动机线圈电阻为r。接通电源后，电风扇正常运转，测出通过风扇电动机的电流为I。则下列说法正确的是()A理想变压器的输入功率为B风扇电动机中的电流为C风扇电动机输出的机械功率为D若电风扇由于机械故障被卡住，则通过原线圈的电流为解析：选D理想变压器的原、副线圈的匝数比为n，原线圈接电压为U的交流电源，则输出端电压为，而风扇电动机的输入功率为，因输出端还有一只灯泡，故A错误；由上述分析知输出端电压为，因为风扇电动机不是纯电阻器件，所以电流不能表示为，故B错误；风扇电动机的输入功率为，而风扇电动机的线圈电阻消耗的功率为I2r，则风扇电动机输出的机械功率为I2r，故C错误；若电风扇由于机械故障被卡住可视为纯电阻，两电阻并联，则根据欧姆定律可知，通过原线圈的电流为，故D正确。5.(2017镇江三模)如图所示，一理想变压器的原线圈接有电压为U的交流电，副线圈接有电阻R1、光敏电阻R2(阻值随光照增强而减小)，开关K开始时处于闭合状态，下列说法正确的是()A当光照变弱时，变压器的输入功率增加B当滑动触头P向下滑动时，电阻R1消耗的功率增加C当开关K由闭合到断开，原线圈中电流变大D当U增大时，副线圈中电流变小解析：选B当光照变弱时，光敏电阻的阻值变大，输出功率减小，输入功率也变小，故A错误；当滑动触头P向下滑动时，原线圈匝数减小，根据电压与匝数成正比知，副线圈两端的电压增大，电阻R1两端的电压增大，电阻R1消耗的功率增加，故B正确；当开关K由闭合到断开，副线圈回路电阻增大，输出电流减小，匝数比不变，所以原线圈中电流变小，故C错误；当U增大时，副线圈电压增大，副线圈中电流变大，故D错误。6.某同学在实验室中研究远距离输电。由于输电线太长，他将每100米导线卷成一卷，共卷成8卷来代替输电线路(忽略输电线路的电磁感应)。在输送功率相同时，第一次直接将输电线与学生电源及用电器相连，测得输电线上损失的功率为P1，第二次采用如图所示的电路输电，其中理想变压器T1与学生电源相连，其原、副线圈的匝数比为n1n2，理想变压器T2与用电器相连，测得输电线上损失的功率为P2。下列说法正确的是()A前后两次实验都可用于研究远距离直流输电B实验可以证明，T1采用升压变压器(匝数比为1)能减小远距离输电的能量损失C若输送功率一定，则P2P1n1n2D若输送功率一定，则P2P1n12n22解析：选BD变压器只能改变交变电流的电压，所以第二次实验只能研究远距离交流输电，故A错误；第一次实验，输电线上的电流I，输电线上损失的功率P1I2RR；第二次实验，升压变压器副线圈上的电压U2U1，输电线上的电流I，输电线上损失的功率P2I2RR，所以，故D正确，C错误；由上述分析知P2P1，即实验可以证明，T1采用升压变压器能减小输电电流，能减小远距离输电的能量损失，故B正确。7如图所示为某小型发电站高压输电示意图。发电机输出功率、输出电压均恒定，输电线电阻不变，升压变压器原、副线圈两端的电压分别为U1和U2。下列说法正确的是()A采用高压输电可以减小输电线中的电流B输电线损耗的功率为C将P下移，用户获得的电压将降低D将P下移，用户获得的功率将增大解析：选AD发电机输出功率恒定，根据PUI可知，采用高压输电可以减小输电线中的电流，故A正确；输电线上损失的功率为：P损，而U2为升压变压器副线圈两端的电压，故B错误；若P下移，升压变压器的副线圈匝数增大，由U2U1，根据功率表达式，可知输电线中电流I，则电流会减小，输电线中损失电压U损IR，输电线的电压减小，则用户获得的电压升高，故C错误；若P下移，升压变压器的副线圈匝数增大，由上分析可知，输电线中损失电压减小，用户获得的功率将增大，故D正确。8.(2017江苏一模)钳形电流测量仪的结构图如图所示，其铁芯在捏紧扳手时会张开，可以在不切断被测载流导线的情况下，通过内置线圈中的电流值I和匝数n获知载流导线中的电流大小I0，则关于该钳形电流测量仪的说法正确的是()A该测量仪可测量直流电的电流B载流导线中电流大小I0C若钳形部分铁芯没有完全闭合，测量出的电流将小于实际电流D若将载流导线在铁芯上多绕几匝，钳形电流测量仪的示数将变大解析：选CD钳形电流测量仪实质上是一个升压变压器，只能测量交流电的电流，故A错误；根据，得载流导线中电流大小I0nI，故B错误；若钳形部分铁芯没有完全闭合，载流导线中电流产生的磁场减弱，磁通量变化率减小，在内置线圈产生的感应电动势减小，感应电流减小，则测量出的电流将小于实际电流，故C正确；根据n1I1n2I2，知若将载流导线在铁芯上多绕几匝，即n1变大，I1、n2不变，则钳形电流测量仪的示数I2 将变大，故D正确。9(2015天津高考)如图所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节，在副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑动触头。在原线圈上加一电压为U的正弦交流电，则()A保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变大B保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变小C保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变大D保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变小解析：选BC保持Q的位置不动，则U2不变，将P向上滑动时，R接入电路的电阻变大，根据I2知，I2变小，由得I1也变小，即电流表读数变小，选项A错误，B正确；保持P的位置不动，将Q向上滑动时，U2变大，则根据P2知副线圈输出功率变大，由P1P2知，变压器原线圈输入功率P1变大，而P1I1U，输入电压U一定，I1变大，即电流表读数变大，选项C正确，D错误。二、非选择题10.如图所示，匀强磁场的磁感应强度B0.5 T，边长L10 cm的正方形线圈共100匝，线圈总电阻r1 ，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO匀速转动，角速度2 rad/s，外电路中的电阻R4 ，求：(1)感应电动势的最大值；(2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过60时的瞬时感应电动势；(3)由图示位置转过60的过程中产生的平均感应电动势；(4)交流电压表的示数；(5)线圈转动一周产生的总热量；(6)由图示位置开始在周期内通过电阻R的电荷量。解析：(1)感应电动势的最大值为EmNBS1000.50.122 V3.14 V。(2)由图示位置转过60时的瞬时感应电动势为eEmcos 603.140.5 V1.57 V。(3)由图示位置转过60的过程中产生的平均感应电动势为NN100 V2.6 V。(4)交流电压表的示数为外电路两端电压的有效值，即UR4 V1.78 V。(5)线圈转动一周产生的总热量为Q2T0.99 J。(6)在周期内通过电阻R的电荷量为q C0.087 C。答案：(1)3.14 V(2)1.57 V(3)2.6 V(4)1.78 V(5)0.99 J(6)0.087 C11.如图所示，理想变压器B的原线圈跟副线圈的匝数比n1n221，交流电源电压u1311sin 100t V，F为熔断电流为I01.0 A的保险丝，负载为一可变电阻R。(1)当电阻R100 时，保险丝能否被熔断？(2)要使保险丝不被熔断，电阻R的阻值应不小于多少？变压器输出的电功率不能超过多少？解析：原线圈电压的有效值为U1 V220 V由得副线圈两端的电压U2U1220 V110 V。(1)当R100 时，副线圈中电流I2 A1.10 A由n1I1n2I2得原线圈中的电流为I1I21.10 A0.55 A由于I1I0(熔断电流)，故保险丝不会熔断。(2)设电阻R取某一值R0时，原线圈中的电流I1刚好达到熔断电流I0，即I11.0 A，则副线圈中的电流为I2I121.0 A2.0 A对应电阻R的阻值为：R0 55 此时变压器的输出功率为P2I2U22.0110 W220 W可见，要使保险丝F不被熔断，电阻R的阻值不能小于55 ，变压器输出的电功率不能超过220 W。答案：见解析