2018屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 熱點9 交變電流的綜合考查學(xué)案

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1、 熱點9 交變電流的綜合考查 [熱點跟蹤專練] 1．(多選)(2017·沈陽市三模)如圖所示，虛線框內(nèi)為漏電保護(hù)開關(guān)的原理示意圖：變壓器A處用火線和零線平行繞制成線圈，然后接到用電器．B處有一個輸出線圈，一旦線圈B中有電流，經(jīng)放大后便能推動繼電器切斷電源．如果甲、乙、丙、丁四人分別以圖示方式接觸電線(裸漏部分)．甲、乙、丙站在木凳上，則下列說法正確的是(　　) A．甲不會發(fā)生觸電事故，繼電器不會切斷電源 B．乙會發(fā)生觸電事故，繼電器不會切斷電源 C．丙會發(fā)生觸電事故，繼電器會切斷電源 D．丁會發(fā)生觸電事故，繼電器會切斷電源 [解析]　甲、乙、丙、丁四人，只有丁電流由火線經(jīng)丁

2、流入大地，出現(xiàn)漏電，繼電器會切斷電源． [答案]　AD 2．(2017·江西五市八校摸底)如圖所示，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝ T．單匝矩形線圈面積S＝1 m2，電阻不計，繞垂直于磁場的軸OO′勻速轉(zhuǎn)動．線圈通過電刷與一理想變壓器原線圈相接，?為交流電流表．調(diào)整副線圈的滑動觸頭P，當(dāng)變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶2時，副線圈電路中標(biāo)有“36 V,36 W”的燈泡正常發(fā)光．以下判斷正確的是(　　) A．電流表的示數(shù)為1 A B．矩形線圈產(chǎn)生電動勢的最大值為18 V C．從矩形線圈轉(zhuǎn)到中性面開始計時，矩形線圈電動勢隨時間變化的規(guī)律為e＝18sin90πtV D．若矩形線圈轉(zhuǎn)速增大，為使

3、燈泡仍能正常發(fā)光，應(yīng)將P適當(dāng)下移 [解析]　小燈泡正常發(fā)光，故變壓器的輸出電流為：I2＝＝1 A；根據(jù)變流比公式：＝，解得：I1＝2 A，故A錯誤；小燈泡正常發(fā)光，故變壓器的輸出電壓為36 V，根據(jù)變壓比公式＝，解得：U1＝18 V，故矩形線圈產(chǎn)生電動勢的有效值為18 V，矩形線圈產(chǎn)生電動勢的最大值為18 V，故B錯誤；根據(jù)公式Em＝NBSω，解得：ω＝＝ rad/s＝90π rad/s，故從矩形線圈轉(zhuǎn)到中性面開始計時，矩形線圈電動勢隨時間的變化規(guī)律e＝Emsinωt＝18sin90πt V，故C正確；若矩形線圈轉(zhuǎn)速增大，根據(jù)公式Em＝NBSω，感應(yīng)電動勢的最大值增加，故有效值也增加；為使燈

4、泡仍能正常發(fā)光，應(yīng)該減小變壓比，故應(yīng)將P適當(dāng)上移，故D錯誤． [答案]　C 3．(多選)(2017·石家莊質(zhì)檢一)如圖所示為一含有理想變壓器的電路．交流電源電壓恒定，電阻r、R0為定值電阻，R為滑動變阻器，各電表均為理想電表．現(xiàn)將滑動變阻器的滑片從一個位置滑動到另一位置，觀察到電流表A1的示數(shù)增加量大于電流表A2的示數(shù)增加量，下列說法正確的是(　　) A．滑動變阻器滑片是向上滑動的 B．電壓表V2示數(shù)始終大于電壓表V3示數(shù) C．電壓表V1、V2示數(shù)不變，V3示數(shù)減小 D．理想變壓器原線圈的匝數(shù)小于副線圈的匝數(shù) [解析]　由于電流表A1的示數(shù)增加量大于電流表A2的示數(shù)增加量，說

5、明原線圈的電流大于副線圈的電流，說明變壓器為升壓變壓器，則原線圈的匝數(shù)小于副線圈的匝數(shù)，D正確；又因為兩電流表的示數(shù)增加，則滑動變阻器的阻值減小，滑動變阻器的滑片應(yīng)向下滑動，A錯誤；電壓表V3的示數(shù)為滑動變阻器兩端的電壓，而電壓表V2的示數(shù)等于滑動變阻器兩端電壓以及定值電阻R0兩端電壓之和，因此電壓表V2的示數(shù)始終大于電壓表V3的示數(shù)，B正確；由于原線圈的電流增大，則定值電阻r兩端的電壓增大，加在原線圈兩端的電壓減小，V1的示數(shù)減小，副線圈的輸出電壓減小，V2以及V3的示數(shù)均減小，C錯誤． [答案]　BD 4.如圖所示，單匝矩形閉合導(dǎo)線框abcd全部處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平勻強(qiáng)磁場中，線框

6、面積為S，電阻為R.線框繞與cd邊重合的豎直固定轉(zhuǎn)軸以角速度ω從中性面開始勻速轉(zhuǎn)動，下列說法正確的是(　　) A．在該線圈兩端接上一電容器，要使電容器不被擊穿，電容器的最大承受電壓為 B．線框中感應(yīng)電流的有效值為 C．從中性面開始轉(zhuǎn)過的過程中，通過線框橫截面的電荷量為 D．線框轉(zhuǎn)一周的過程中，產(chǎn)生的熱量為 [解析]　要使電容器不被擊穿，電容器的最大承受電壓即線框中最大的電動勢，為BSω，A錯誤；線框中感應(yīng)電流的最大值Im＝，由于線框中的感應(yīng)電流是正弦交流電，其電流有效值I＝＝，B錯誤；由q＝可知，從中性面開始轉(zhuǎn)過的過程中，通過線框橫截面的電荷量q＝，C正確；線框轉(zhuǎn)一周的過程中，產(chǎn)

7、生的熱量等于感應(yīng)電流做的功，因此Q＝W＝I2R·＝，D錯誤． [答案]　C 5．(多選)如圖所示，50匝矩形閉合導(dǎo)線框ABCD處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B＝ T的水平勻強(qiáng)磁場中，線框面積S＝0.5 m2，線框電阻不計．線框繞垂直于磁場的軸OO′以角速度ω＝200 rad/s勻速轉(zhuǎn)動，并與理想變壓器原線圈相連，副線圈接入一只“220 V　60 W”的燈泡，且燈泡正常發(fā)光，熔斷器允許通過的最大電流為10 A，下列說法中正確的是(　　) A．該交流電的頻率為200 Hz B．線框中產(chǎn)生的交變電流的電動勢的有效值為500 V C．變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為25∶11 D．允許變壓器輸出的最大功

8、率為5000 W [解析]　題中線圈轉(zhuǎn)動的角速度ω＝200 rad/s，根據(jù)ω＝2πf可得，f＝ Hz，A錯誤．產(chǎn)生的交變電流的電動勢的最大值Em＝NBSω＝500 V，有效值為500 V，B錯誤．變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為500∶220＝25∶11，C正確．由于熔斷器允許通過的最大電流為10 A，所以允許變壓器輸出的最大功率為Pm＝EIm＝500 V×10 A＝5000 W，D正確． [答案]　CD 6．(2017·石家莊質(zhì)檢二)如圖甲所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，有一匝數(shù)為n，面積為S，總電阻為r的矩形線圈abcd繞軸OO′以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，矩形線圈在轉(zhuǎn)動中可以保持和外電路電

9、阻R形成閉合電路，回路中接有一理想交流電流表．圖乙是線圈轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢e隨時間t變化的圖象，則下列說法中正確的是(　　) A．從t1到t3這段時間穿過線圈的磁通量的變化量為2nBS B．從t3到t4這段時間通過電阻R的電荷量為 C．t3時刻穿過線圈的磁通量變化率為nBSω D．電流表的示數(shù)為 [解析]　從t1到t3的過程，穿過線圈的磁通量變化量為零，選項A錯誤；從t3到t4的過程，穿過線圈的磁通量變化量為BS，故通過電阻R的電荷量q＝n＝，選項B錯誤；t3時刻產(chǎn)生的電動勢大小為E0，由法拉第電磁感應(yīng)定律可得E0＝n＝nBSω，可得＝BSω，選項C錯誤；線圈產(chǎn)生的交流電

10、的電動勢有效值為，由閉合電路歐姆定律可得，電流表的示數(shù)I＝＝，選項D正確． [答案]　D 7．(多選)在如圖所示的遠(yuǎn)距離輸電示意圖中，理想變壓器B1的原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2，理想變壓器B2的原、副線圈匝數(shù)分別為n3、n4，輸電線的總電阻為r.若交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓不變，n1＝n4，n2＝n3，則下列說法正確的是(　　) A．n1U1，結(jié)

11、合＝得n1

12、純電阻供電，變壓器原線圈n1＝1100匝，副線圈n2＝200匝，Q為副線圈正中央抽頭．為保證安全，二極管的反向耐壓值至少為U0，設(shè)電阻R上消耗的電功率為P，則(　　) A．U0＝56.6 V，P＝20 W B．U0＝28.3 V，P＝20 W C．U0＝40 V，P＝80 W D．U0＝80 V，P＝80 W [解析]　在A、B間接入正弦交流電，電壓有效值為220 V，變壓器原線圈匝數(shù)n＝1100，副線圈匝數(shù)n＝200，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比得副線圈電壓有效值U2＝40 V，二極管的反向耐壓值至少為U0，應(yīng)是最大值，所以U0＝40 V，Q為副線圈正中央抽頭，當(dāng)正向電流通過時，電阻與

13、上面電路二極管構(gòu)成回路，此時電壓的有效值為20 V，當(dāng)反向電流通過時，電阻與下面電路二極管構(gòu)成回路，此時電壓的有效值也為20 V，則一個周期R兩端電壓有效值為U＝20 V，所以R消耗的電功率為P＝＝20 W，選項A正確． [答案]　A 9．(多選)(2017·河北名校聯(lián)盟)如圖甲所示，圖線a是線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的正弦交流電的圖象，當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，所產(chǎn)生的正弦交流電的圖象如圖線b所示．現(xiàn)用該電源通過一理想變壓器給一個小燈泡供電，如圖乙所示．當(dāng)原線圈輸入如圖甲中圖線b所示的交變電壓時，額定電壓為1 V的小燈泡恰好正常發(fā)光，已知燈泡的電阻為0.4 Ω，圖中電壓表為理想電表，下列說法

14、正確的是(　　) A．圖甲中圖線a所示的交變電壓的瞬時值表達(dá)式為e＝15sin100πt (V) B．當(dāng)原線圈輸入如圖甲中圖線a所示的交變電壓時電壓表的示數(shù)為2.2 V C．變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1 D．小燈泡正常發(fā)光時，變壓器的輸入功率為2.5 W [解析]　圖甲中圖線a所示的交變電壓的瞬時值表達(dá)式為e＝15sin50πt (V)，A錯誤；由Em＝nBSω可知，圖線a、b表示的交變電動勢的峰值之比為Ema∶Emb＝ωa∶ωb＝3∶2，即Emb＝Ema＝10 V，故圖線b表示的交變電動勢的有效值為E有＝10 V，因為額定電壓為1 V的小燈泡恰好正常發(fā)光，所以變壓器的匝數(shù)

15、比為10∶1，C正確；當(dāng)原線圈輸入如圖甲中圖線a所示的交變電壓時電壓表的示數(shù)為1.5 V，B錯誤；額定電壓為1 V的小燈泡恰好正常發(fā)光，而燈泡的電阻為0.4 Ω，它消耗的功率為P＝＝2.5 W，理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，D正確． [答案]　CD 10．(多選)圖甲中理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比n1∶n2＝5∶1，電阻R＝20 Ω，L1、L2為規(guī)格相同的兩只小燈泡，S1為單刀雙擲開關(guān)．原線圈接正弦交變電源，輸入電壓u隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示．現(xiàn)將S1接1、S2閉合，此時L2正常發(fā)光．下列說法正確的是(　　) A．輸入電壓u的表達(dá)式u＝20sin(50πt) V B．只斷

16、開S2后，L1、L2均正常發(fā)光 C．只斷開S2后，原線圈的輸入功率減小 D．若將S1換接到2，R消耗的電功率為0.8 W [解析]　本題考查變壓器知識，意在考查考生利用交流電知識處理問題的能力．交流電的瞬時表達(dá)式u＝Emsin(ωt)，由圖乙可以看出Em＝20 V，周期T＝0.02 s，ω＝＝100π(rad/s)，A錯；根據(jù)題中條件S1接1，S2閉合L2正常發(fā)光，可以推出能使燈L2正常發(fā)光的額定電壓為4 V，如果S1接1，斷開S2，則每個燈泡兩端電壓為2 V，B錯；理想變壓器輸入功率由輸出功率決定，而輸出功率P出＝，在輸出電壓不變的情況下，負(fù)載電阻R0增大，輸出功率減小，C對；當(dāng)S1接

17、2時，U＝4 V，R＝20 Ω，代入P出＝得0.8 W，D對． [答案]　CD 11．(多選)如右圖所示，接在照明電路中的自耦變壓器的副線圈上通過輸電線接有三個燈泡L1、L2和L3，輸電線的等效電阻為R，輸入的交變電壓有效值恒定．當(dāng)滑動觸頭P向下移動一段距離后，下列說法正確的是(　　) A．等效電阻R上消耗的功率變大 B．三個燈泡都變暗 C．原線圈兩端的輸入電壓增大 D．原線圈中電流表示數(shù)增大 [解析]　自耦變壓器的原、副線圈是同一個線圈，只是匝數(shù)不同．由題意知原線圈是副線圈的一部分．由＝可知，當(dāng)P下移時，U1、n2不變，n1變小，U2變大，因負(fù)載電路結(jié)構(gòu)不變，因此負(fù)載上的總

18、電流I2＝應(yīng)變大，R上消耗的功率變大，由串、并聯(lián)電路特點知三個燈泡都變亮，A正確，B錯誤；原線圈的輸入電壓是不變的，C錯誤；由P入＝P出，U1I1＝U2I2知，I1一定增大，電流表示數(shù)增大，D項正確． [答案]　AD 12．(多選)(2016·湖南懷化模擬)在勻強(qiáng)磁場中，一矩形金屬線圈繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，如圖甲所示，產(chǎn)生的交變電動勢的圖象如圖乙所示，則下列判斷正確的有(　　) A．t＝0.005 s時線圈平面與磁場方向平行 B．線圈產(chǎn)生的交變電動勢的瞬時值為e＝311sin100πt(V) C．線圈產(chǎn)生的交變電動勢的頻率為100 Hz D．線圈產(chǎn)生的交變電動勢的有效值為311 V [解析]　當(dāng)t＝0.005 s時電動勢最大，則線圈平面與磁場方向平行(穿過線圈平面的磁通量為0，產(chǎn)生的感應(yīng)電流最大)，故A正確；線圈產(chǎn)生的交變電動勢的瞬時值為e＝Emsint＝311sin100πt(V)，故B正確；由圖乙可知周期為0.02 s，則頻率為f＝＝50 Hz，故C錯誤；線圈產(chǎn)生的交變電動勢的有效值為220 V，故D錯誤． [答案]　AB 9