课标高考交流电问题及变式训练.docx
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课标高考交流电问题及变式训练
课标高考交流电问题及变式训练
1.(07年宁夏4)一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示.由图可知( )
A.该交流电的电压瞬时值的表达式为u=100sin(25t)V
B.该交流电的频率为25Hz
C.该交流电的电压的有效值为141.4V
D.若将该交流电压加在阻值R=100Ω的电阻两端,则电阻消耗的功率时50W
2.(08年宁夏6).如图a所示,一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中,并绕过ab、cd中点的轴OO′以角速度ω逆时针匀速转动.若以线圈平面与磁场夹角θ=45°时(如图b)为计时起点,并规定当电流自a流向b时电流方向为正.则下列四幅图中正确的是( )
3.(11年课标4.如图,一理想变压器原副线圈的匝数比为1:
2;副线圈电路中接有灯泡,灯泡的额定电压为220V,额定功率为22W;原线圈电路中接有电压表和电流表.现闭合开关,灯泡正常发光.若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数,则( )
A.U=110V,I=0.2AB.U=110V,I=0.05A
C.U=110
V,I=0.2AD.U=110
V,I=0.2
A
4.(12年课标4)自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈,原、副线圈都只取该线圈的某部分,一升压式自耦调压变压器的电路如图所示,其副线圈匝数可调.已知变压器线圈总匝数为1900匝;原线圈为1100匝,接在有效值为220V的交流电源上.当变压器输出电压调至最大时,负载R上的功率为2.0kW.设此时原线圈中电流有效值为I1,负载两端电压的有效值为U2,且变压器是理想的,则U2和I1分别约为( )
A.380V和5.3AB.380V和9.1A
C.240V和5.3AD.240V和9.1A
5.(14年课标2卷8)如图,一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2.原线圈通过一理想电流表
接正弦交流电源,一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端.假设该二极管的正向电阻为零,反向电阻为无穷大.用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为Uab和Ucd,则( )
A.Uab:
Ucd=n1:
n2
B.增大负载电阻的阻值R,电流表的读数变小
C.负载电阻的阻值越小,cd间的电压Ucd越大
D.将二极管短路,电流表的读数加倍
1-1.(2013•宝安区校级模拟)一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示.由图可知( )
A.该交流电的频率为50 HzB.该交流电的电压瞬时值的表达式为u=100sin(157t)V
C.该交流电的电压的有效值为100
V
D.若给一个阻值R=50Ω的电阻通入这种交流电,则电阻消耗的功率为100W
2-1.(2013•贵州模拟)如图所示,有一矩形线圈的面积为S,匝数为N,电阻不计,绕水平轴OO′在方向水平、磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动.矩形线圈通过滑环接一理想降压变压器,滑动触头P上下移动时可改变输出电压,副线圈接有可变电阻R.以线框平面与磁场平行时为计时起点,下列判断正确的是( )
A.P位置不动,当R增大时,电压表读数也增大
B.R不变,当P位置向上移动时,电流表读数变大
C.矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBSωcosωt
D.矩形线圈从图示位置经过
时间时,通过电流表的电荷量为0
3-1.(2013春•珠海期末)如图理想变压器,负载电路中R=55Ω,理想电流表和电压表,若原线圈的电压U1=220V正弦交变电压,副线圈中所接电压表的示数为U2=110V,下列说法正确的是( )
A.电流表的示数为1AB.电流表的示数为2A
C.原副线圈匝数比为1:
2D.原副线圈匝数比为2:
1
4-1.(2013•潍坊二模)一自耦调压变压器(可看做理想变压器)的电路如图甲所示,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1900匝;原线圈为1100匝,接在如图乙所示的交流电源上,电压表为理想电表.则( )菁优网
A.交流电源电压瞬时值的表达式为u=220sin100πtV
B.P向上移动时,电压表的最大示数为380V
C.P向下移动时,原、副线圈的电流之比减小
D.P向下移动时,变压器的输入功率变大
5-1.(2013•盐湖区校级模拟)如图甲,一理想变压器的原、副线圈的匝数比是10:
1,原线圈接入如图乙所示的正弦交流电,一只理想二极管和一个阻值为10Ω的电阻串联后接在副线圈上,则下列说法正确的是( )
A.原线圈两端电压的有效值为220V
B.电压表示数为22V
C.电流表示数为0.11A
D.二极管两端瞬时电压的最大值为22
v
6.(2015•德阳模拟)如图甲所示,矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴在匀强磁场中匀速转动,输出交流电的电动势图象如图乙所示,经原副线圈的匝数比为1:
10的理想变压器给一个灯泡供电如图丙所示,副线圈电路中灯泡额定功率为22W.现闭合开关,灯泡正常发光.则( )
菁优网
A.t=0.01s时刻穿过线框回路的磁通量为零
B.交流发电机的转速为100r/s
C.变压器原线圈中电流表示数为1A
D.灯泡的额定电压为220
V
7.(2013春•金阊区校级期中)如图所示的理想变压器原线圈和两个副线圈的匝数分别为n1=1760匝、n2=288匝、n3=8000匝,电源电压为U1=220V.n2上连接的灯泡的实际功率为36W,测得原线圈的电流为I1=0.3A,则通过线圈n3的负载R的电流为( )
A.0.03AB.0.78AC.0.3AD.0.06A
8.(2015•漳州模拟)如图所示,理想变压器原线圈匝数n1=1210,副线圈匝数n2=121,原线圈两端接入u=3.11sin100πt(V)的交变电压,副线圈接一只滑动变阻器R,交流电压表和交流电流表均为理想电表,则下列说法正确的是( )
A.电压表示数为31.1V
B.将滑版P向上滑动时,电压表示数变小
C.将滑片P赂上滑动时,电流表示数变小
D.将滑片P赂上滑动时,变压器的输入功率变大
9.(2013•镜湖区校级三模)如图所示,一理想变压器原线圈匝数为n1=100匝,副线圈匝数为n2=20匝,将原线圈接在u=200
sin120πt(V)的交流电压上,电阻R=100Ω,则下列说法错误的是( )
A.此交流电的频率为120Hz
B.穿过铁芯磁通量的最大变化率为2
Wb/s
C.副线圈两端电压的有效值时40V
D.电键K由断开变为闭合时,电阻R的功率变大
10.(2014春•青羊区校级期中)如图所示交流电,下列说法正确的是( )
A.周期为0.02s
B.有效值为200V
C.将该电压加在交流电压表两端时,电压表读数为200
V
D.将该交流电压加在起辉电压为150V的氖管上,氖管未被击穿,氖管1分钟发光次数为60次
11.(2011•广陵区校级模拟)如图所示,在AB间接入正弦交流电U1=220V,通过理想变压器和二极管D1、D2给阻值R=20Ω的纯电阻负载供电,已知D1、D2为相同的理想二极管,正向电阻为0,反向电阻无穷大,变压器原线圈n1=110匝,副线圈n2=20匝,Q为副线圈正中央抽头,为保证安全,二极管的反向耐压值至少为U0,设电阻R上消耗的热功率为P,则有( )
A.U0=40
V,P=80WB.U0=40V,P=80W
C.U0=40
V,P=20WD.U0=40V,P=20W
12.(2015•河南模拟)如图所示,一个匝数为N=100匝的线圈以固定转速50转/秒在匀强磁场中旋转,其产生的交流电通过一匝数比为n1:
n2=10:
1的变压器给阻值R=20Ω的电阻供电,已知交流电压表的示数为20V,从图示位置开始计时,则下列说法正确的是( )
A.电阻R消耗的电功率为10W
B.穿过线圈平面的最大磁通量为
C.t=0时刻流过线圈的电流不为零
D.t=0.0025s时刻穿过线圈平面的磁通量为
13.(2015•淄博一模)如图甲为远距离输电示意图,变压器均为理想变压器,升压变压器原、副线圈匝数比为1:
100,其输入电压如图乙所示,远距离输电线的总电阻为100Ω.降压变压器右侧部分为一火警报警系统原理图,其中R1为一定值电阻,R2为用半导体热敏材料制成的传感器,当温度升高时其阻值变小.电压表V显示加在报警器上的电压(报警器未画出).未出现火警时,升压变压器的输入功率为750kW.下列说法中正确的有( )
A.降压变压器副线圈输出的交流电频率为50Hz
B.远距离输电线路损耗功率为180kw
C.当传感器R2所在处出现火警时,电压表V的示数变小
D.当传感器R2所在处出现火警时,输电线上的电流变小
14.(2014•湖北二模)如图为学校配电房向各个教室的供电示意图,T为理想变压器,V1、A1为监控市电供电端的电压表和电流表,V2、A2为监控校内变压器的输出电压表和电流表,R1、R2为教室的负载电阻,V3、A3为教室内的监控电压表和电流表,配电房和教室间有相当长的一段距离,则当开关S闭合时( )
A.电流表A1、A2和A3的示数都变大
B.只有电流表A1的示数变大
C.电压表V3的示数变小
D.电压表V2和V3的示数都变小
15.(2014•中山二模)如图为远距离输电的电路原理图,变压器均为理想变压器并标示了电压和电流,其中输电线总电阻为R,则( )
A.
B.
C.用户得到的电功率与电厂输出的电功率相等
D.用户得到的交变电流的频率与电厂输出交变电流的频率相等
16.(2015•如皋市模拟)如图所示,交流发电机与理想变压器原线圈相连,当副线圈上的滑片P处于图示位置时,灯泡L1、L2均能发光.要使两灯泡均变亮,可以采取的方法有( )
A.向下滑动P
B.向上滑动P
C.增加发电机的线圈匝数
D.减小电容器的电容,增大线圈的自感系数
17.(2014春•会宁县校级期中)图示为某人用低压交流电压表和交流电流表测量一高压输电线路电压和电流的示意图,甲图为电压互感器,原、副线圈匝数比为m:
1,乙为电流互感器,原、副线圈匝数比为1:
n,若从两表读得电压表示数为U,电流表示数为I,则( )
A.该高压输电线路输送的电压为mU
B.该高压输电线路输送的电流为
C.该高压输电线路输送的电功率为UI
D.该高压输电线路输送的电功率为mnUI
课标高考交流电问题及变式训练
1.【分析】根据图象可知交流电的最大值以及周期等物理量,然后进一步可求出其瞬时值的表达式以及有效值等.
【解答】
【点评】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.
2.【分析】从a图可看出线圈从垂直于中性面开始旋转,所以是余弦函数,根据楞次定律可以判断出电流方向,写出电流的瞬时表达式即可求解.
【解答】解:
从a图可看出线圈从垂直于中性面开始旋转,由楞次定律可判断,初始时刻电流方向为b到a,若以线圈平面与磁场夹角θ=45°时(如图b)为计时起点,则瞬时电流的表达式为
.
故选:
D
【点评】本题考查正弦交流电的产生过程、楞次定律等知识和规律,难度适中.
3.【分析】灯泡正常发光说明副线圈的电压为220V,计算电流,根据变压器中电压与匝数成正比,电流与匝数成反比即可求解.
【解答】
故选A
【点评】本题考查了变压器的特点;电压与匝数成正比,电流与匝数成反比.
4.【分析】变压器输出电压调至最大,故副线圈为1900匝,由变压器两端的电压与匝数成正比,可得副线圈的电压有效值,由输入功率等于输出功率,可得电流.
【解答】解:
因变压器输出电压调至最大,故副线圈为1900匝,由变压器两端的电压与匝数成正比,即
功率,即P1=P2,由P1=U1I1得I1=9.1A,B正确.
故选B
【点评】本题考查了变压器的构造和原理,电压与匝数成正比,电流与匝数成反比,输入功率等于输出功率.
5.【分析】假设没有二极管,则可根据理想变压器的原副线圈的功率相等,且电压与匝数成正比,电流与匝数成反比,即可求解电压关系,电流变化情况,再由二极管的单向导电性,根据副线圈的电压与时间变化规律,从而可求得结果.
【解答】
B、由题意可知,当增大负载电阻的阻值R,因电压不变,结合闭合电路欧姆定律可知,电阻R的电流变小,则电流表的读数变小,故B正确;
C、cd间的电压由原线圈的输入电压以及原、副线圈的匝数比有关,与负载电阻无关,所以cd间的电压Ucd不会随着负载电阻变化,故C错误;
故选:
B.
【点评】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.
1-1.【分析】根据图象可知交流电的最大值以及周期等物理量,然后进一步可求出其瞬时值的表达式以及有效值等.
【解答】
【点评】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
2-1.【分析】正弦式交流发电机从垂直中性面位置开始计时,其电动势表达式为:
e=NBSωcosωt;电压表和电流表读数为有效值;计算电量用平均值.
【解答】
【点评】本题关键明确交流四值、理想变压器的变压比公式、功率关系,注意求解电量用平均值.
3-1.【分析】由电压的关系可得匝数的比例关系,各表的示数为有效值,根据电压的有效值及欧姆定律可求各量之比.
【解答】
【点评】掌握住理想变压器的电压、电流之间的关系,明确各表的示数为有效值.
4-1.【分析】根据乙图表示出交流电源电压瞬时值.
根据电压与匝数成正比,电流与匝数成反比,输入功率等于输出功率求解.
【解答】
C、P向下移动时,副线圈电压减小,副线圈电流减小,输入功率等于输出功率,原线圈电流减小,故C正确
D、P向下移动时,副线圈电压减小,副线圈电流减小,变压器的输入功率变小,故D错误
故选BC.
【点评】本题考查了变压器的构造和原理,电压与匝数成正比,电流与匝数成反比,输入功率等于输出功率.
5-1.【分析】根据图象可以求得输出电压的有效值、周期和频率等,二极管的作用是只允许正向的电流通过,再根据电压与匝数成正比即可求得结论.
【解答】解:
A、由图可知,原线圈输入电压的有效值为220V,故A正确;B、由于二极管具有单向导电性,当有电流通过时,副线圈两端的电压为有22V,但只有半个周期有
故选:
AD.
【点评】本题需要掌握变压器的电压之比和匝数比之间的关系,同时对于二极管和电容器的作用要了解.
6.【分析】由图2可知特殊时刻的电动势,根据电动势的特点,可判处于那个面上,由图象还可知电动势的峰值和周期,根据有效值和峰值的关系便可求电动势的有效值.
【解答】
【点评】本题关键是明确线圈在匀强磁场中匀速转动产生的是正弦式交变电流,会根据变压比公式、变流比公式列式求解即可.
7.【分析】根据变压器的匝数与电压成正比求出两个副线圈的电压,再根据输入功率等于输出功率求原线圈中的电流.
【解答】
【点评】本题考查了变压器的特点,需要注意的是本题有两个副线圈,所以电流与匝数不成反比,应该用功率相等求电流.
8.【分析】根据理想变压器中原副线圈的电流、电压与匝数比之间关系可以直接求解,注意电压表、电流表示数均为有效值.根据动态电路的分析方法逐项分析.
【解答】解:
A、根据电压表达式知原线圈电压的最大值为3.11V,电压与匝数成正比,
所以副线圈两端电压
B、将滑版P向上滑动时,负载电阻增大,副线圈电压不变,所以电压表示数不变,电流减小,根据电流与匝数成反比知电流表的示数也减小,B错误C正确
D、将滑版P向上滑动时,负载电阻增大,副线圈电压不变,所以电压表示数不变,电流减小,根据P=UI知输出功率等于输入功率都减小,D错误
故选:
C
【点评】要根据理想变压器中电流、电压与匝数比之间的关系进行有关问题的解答,注意电表的示数均为有效值.
9.根据电压与匝数成正比,电流与匝数成反比,功率不变,逐项分析即可得出结论.
【解答】
D、电键K由断开变为闭合时,电阻减小,电压不变,总电流增大,故电阻R的功率变大,D正确;
本题选择错误的,故选:
A.
【点评】考查交流电的表达式中各量的物理意义,明确电表的示数为有效值,最大值与有效值之间的关系.
10.【分析】
根据交流电的瞬时值大于氖管的耐压值,才能发光,即可求解.
【解答】解:
A、由图象可知,周期为0.02s,故A正确;
D、只有当交流电压大于起辉电压为150V时,氖管才能发光,由图象可知,一个周期发光两次,则在1分钟发光100次,故D错误;
故选:
A.
【点评】掌握求有效值的要求:
求一个周期内的热量,进而用I2RT,求出有效值.注意有一段没有电流,但存在时间;并注意氖管的150V是耐压值.
11,【分析】根据图象可以求得输出电压的有效值、周期和频率等,二极管的作用是只允许正向的电流通过,再根据电压与匝数成正比即可求得结论.
【解答】,
【点评】本题需要掌握变压器的电压之比和匝数比之间的关系,同时对于二极管和电容器的作用要了解.
12.【分析】已知变压器的输出电压,根据变压比公式求解输入电压;根据公式Em=NBSω求解最大磁通量.
【解答】
【点评】本题考查了交流发电机的工作原理和变压器的变压比公式,要记住最大电压的公式Em=NBSω;不难.
13.【分析】由图乙知交流电的周期0.02s,所以频率为50Hz;
根据升压变压器的输入电压,结合匝数比求出输出电压,从而得出输送电流,根据输电线的电阻得出损失的功率,根据闭合电路的动态分析判断电流与电压的变化.
【解答】解:
A、由图乙知交流电的周期0.02s,所以频率为50Hz,A正确;
B、由图乙知升压变压器输入端电压有效值为250V,根据电压与匝数成正比知副线圈电压为25000V,
△U=IR=30×100=3000V,输电线路损耗功率为:
△P=△UI=90kW,B错误;
C、当传感器R2所在处出现火警时其阻值减小,副线圈两端电压不变,副线圈中电流增大,定值电阻的分压增大,所以电压表V的示数变小,C正确;
D、由C知副线圈电流增大,根据电流与匝数成反比知输电线上的电流变大,D错误;
故选:
AC.
【点评】解决本题的关键知道:
1、输送功率与输送电压、电流的关系;2、变压器原副线圈的电压比与匝数比的关系;3、升压变压器输出电压、降压变压器输入电压、电压损失的关系;4、升压变压器的输出功率、功率损失、降压变压器的输入功率关系.
14.【分析】抓住原线圈的输入电压不变,结合输出端总电阻的变化得出输电线上电流的变化,从而得出电压损失的变化,根据输出电压不变,得出用户端电压的变化,从而得知通过负载电阻电流的变化.抓住输电线上电流的变化,根据原副线圈电流比等于匝数之反比求出原线圈中电流的变化.
【解答】解:
当开关闭合后,副线圈的总电阻变小,由于升压变压器的输入电压不变,则输出电压不变,即U2不变,可知输电线中的电流增大,即A2增大,则输电线上损失的电压增大,可知用户端得到的电压减小,即U3减小,所以通过R1的电流减小,即A3减小,副线圈中电流决定原线圈中的电流,根据
故选:
C.
【点评】解决本题的关键知道输入电压决定输出电压,输出电流决定输入电流,输出功率决定输入功率.
15.【分析】输电线上有电压降,U线<U2,根据欧姆定律研究I2.输电线上有功率损失,用户得到的电功率必定小于电厂输出的电功率.但用户得到的交变电流的频率与电厂输出交变电流的频率相等.
【解答】解:
A、B、由于输电线总电阻为R,输电线上有电压降,U线<U2.根据欧姆定律得:
故A错误,B正确.
C、输电线上有功率损失,理想变压器不改变电功率,所以用户得到的电功率小于电厂输出的电功率,故C错误.
D、根据变压器的原理可知原副线圈中交变电流的频率相等,所以用户得到的交变电流的频率与电厂输出交变电流的频率相等,故D正确.
故选:
BD
【点评】本题运用欧姆定律时要注意各个量应对应同一段电路,要正确分析电压和功率的分配,即可分析远距离输电问题.
16.【分析】要使灯泡变亮,应使副线圈两端电压增大.向下滑动P,副线圈匝数减少,电压减小,增大交流电源的电压,副线圈两端电压也增大,增大交流电源的频率通过电容器的电流更大.
【解答】解:
要是灯泡变亮,就是电压变大
A、向下滑动P,副线圈匝数减少,电压减小,故A错误,
B、向上滑动P,副线圈匝数增大,电压增大,故B正确;
C、增加发电机的线圈匝数,根据电压与匝数成正比,知发动机的电动势增大,所以灯泡两端电压增大,故C正确;
D、减小电容器C的电容,增大了容抗,通过灯泡的电流减小,灯泡变暗,增大线圈的自感系数,线圈感抗增大,电流减小,灯泡变暗,故D错误;
故选:
BC.
【点评】本题考查了变压器的变压原理和电容器对交流电的影响,通高频阻低频.
【分析】电压互感器 电流互感器也和变压器一样,是应用了互感现象,可根据电压比等于匝数比,电流比等于匝数倒数比.输电线路的输送功率为输电线路电压电流乘积.分别求出输送电压,输送电流和输送功率.
【解答】
C、输电线路的输送功率 P=U1I1=mU•nI=mnUI,故C错误,D正确.
故选:
AD
【点评】变压器原理电压比、电流比与匝数比 的关系容易混,计算时要特别注意.输电线路的输送功率为输电电压乘输电电流,而不是电压表电流表读数的乘积.
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