届物理二轮 交变电流 专题卷全国通用.docx
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届物理二轮交变电流专题卷全国通用
2019届物理二轮交变电流专题卷(全国通用)
一、单选题(每小题只有一个正确答案)
1.下列说法正确的是()
A.电阻对直流、交流的阻碍作用不同,交流电通过电阻时,电能转化为焦耳热和机械能
B.电容器能通过交流电,是因为电荷能通过电容器的极板
C.通过线圈的电流是逐渐变化的,不能发生突变
D.电容器中通过的交流频率越高,电容器对其的阻碍作用越大
2.如图所示的电路中,ab间接上某一交流电源,三盏灯都正常发光.若保持电源电压恒定,增大交流电的频率,下列说法正确的是( )
A.L1变暗,L3变亮B.L1、L2、L3都变亮
C.L1、L2、L3都变暗D.L1、L2、L3亮度都不变
3.如图所示是远距离输电示意图,升压变压器和降压变压器均为理想变压器,发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变.下列说法正确的是()
A.若用户用电功率增加,升压变压器的输出电压将增大
B.若用户用电功率增加,降压变压器的输入电压将增大
C.若输电功率一定,采用特高压输电可减少输电线上损耗的功率
D.若输电功率一定,采用特高压输电会降低输电的效率
4.图甲、图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()
图乙
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311V
C.图甲所示电压的瞬时值表达式为u=220
sin100πt(V)
D.图乙所示电压的瞬时值表达式为u=220
sin100πt(V)
5.如图所示,理想变压器原线圈的匝数n1=1000匝,两个副线圈的匝数分别为n2=50匝和n3=100匝,L1是“6V、2W”的小灯泡,L2是“12V、4W”的小灯泡。
当原线圈两端加上交变电流时,L1、L2都正常发光,那么,原线圈中的电流为()[来源:
学科网]
A.
AB.
AC.
AD.
A
6.如图所示,理想变压器的副线圈上通过输电线接有三个灯炮L1、L2和L3,输电线的等效电阻为R,原线圈接有一个理想的电流表,开始时,开关S接通,当S断开时,以下说法中正确的是()
A.灯炮L1和L2变亮B.原线圈中电流表示数增大
C.等效电阻R上消耗的功率变大D.原线圈两端P、Q间的输入电压减小
7.如图所示为两个互感器,在图中圆圈内a、b表示电表,已知电压比为100,电流比为10,电压表的示数为220V,电流表的示数为10A,则()
A.a为电压表,b为电流表,线路输送电功率是2.2×106W
B.a为电流表,b为电压表,线路输送电功率是2200W
C.a为电流表,b为电压表,线路输送电功率是2.2×106W
D.a为电压表,b为电流表,线路输送电功率是2200W
8.由交变电流瞬时表达式i=10sin500t(A)可知,从开始计时起,第一次出现电流峰值所需要的时间是()
A.2msB.1msC.6.28msD.3.14ms
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新华网长沙1月26日电,马路上的冰层坚硬如铁、光滑如玻璃,高压电线覆冰后有成人大腿般粗,为清除高压输电线上的凌冰,有人设计了这样的融冰思路:
利用电流的热效应除冰.若在正常供电时,高压线上送电电压为U,电流为I,热损耗功率为ΔP;除冰时,输电线上的热耗功率需变为9ΔP,则除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变)()
A.输电电流为
B.输电电流为
C.输电电压为
D.输电电压为
10.一个小型电热器若接在输出电压为10V的直流电源上,消耗电功率为P;若把它接在某个正弦交流电源上,其消耗的电功率为
.如果电热器电阻不变,则此交流电源输出电压的有效值为()
A.5VB.5
VC.10VD.10
V
11.如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为10:
1,R1=20,R2=30,C为电容器。
已知通过R1的正弦交流电如图乙所示,则()
A.交流电的频率为0.02HzB.原线圈输入电压的最大值为200V
C.电阻R2的电功率约为6.67WD.通过R3的电流始终为零
12.正弦交流电是由闭合线圈在匀强磁场中匀速转动产生的。
线圈中感应电动势随时间变化的规律如图所示,可知该交变电流()
A.周期是0.01sB.电压的最大值是311V
C.电压的有效值是220VD.电流的瞬时值表达式
二、多选题(每小题至少有两个正确答案)
13.如图甲所示为一小型交流发电机的示意图,A为交流电流表,线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动,产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示,电阻R的阻值为。
下列说法正确的是()
A.电流表的示数为10AB.线圈转动的角速度为50πrad/s
C.0.01s时线圈平面与中性面垂直D.电阻R上的热功率为200W
14.一理想变压器电路如图所示,变压器原副线圈匝数之比为,正弦交流电压有效值U0恒定,四个电阻关系为,电压表示数为U,下列判断正确的是()
A.和的功率之比为1:
16B.和的功率之比为1:
1
C.U0和U的比值为4:
1D.U0和U的比值为5:
1
15.某发电站采用高压输电向外输送电能。
若输送的总功率为P0,输电电压为U,输电导线的总电阻为R。
则下列说法正确的是( )
A.输电线上的电流I=B.输电线上的电流I=
C.输电线上损失的功率P=RD.输电线上损失的功率P=
16.一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图所示.则下列说法正确的是()
A.该交流电的周期为
B.
时刻穿过线圈的磁通量最大
C.电动势的有效值为220VD.电路中的电流方向每秒钟改变50次
三、实验题
17.
(1)如图所示,在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中,电源输出端与变压器线圈连接方式正确的是________(选填“甲”或“乙”).变压器原、副线圈的匝数分别为120匝和60匝,测得的电压分别为8.2V和3.6V,据此可知电压比与匝数比不相等,主要原因是________________.
(2)在“探究导体电阻与其影响因素的关系”实验中,某同学测量金属丝直径时,螺旋测微器示数如图所示,读数是________mm;若要测量该金属丝的电阻率,还需要用到的测量仪器有________________.
18.
(1)用如图甲所示的装置,研究不同电阻R的阻值随温度T变化情况.测得阻值R与温度T的关系如图乙所示.如果R为金属热电阻,则图线是______(填“1”或“2”);如果R为负温度系数(NTC)热敏电阻,则图线是______(填“1”或“2”).
(2)如图丙所示,A、B、C为三个相同的灯泡,a、b、c为与之串联的三个元件,E1为直流电源,E2为交流电源。
当开关S接“1”时,A、B两灯均正常发光,C灯不亮。
S接“2”时,A灯仍正常发光,B灯变暗,C灯正常发光。
由此可知,a元件应是________、b元件应是___________、c元件应是__________。
(选填“电阻”、“电容”或“电感”)
四、解答题
19.如图甲所示,理想变压器原线圈与变阻器串联后接在电压有效值不变的正弦交流电源上,变压器原副线圈匝数比n1:
n2=1:
4,副线圈接“200V、100W”的用电器RL(设其电阻保持不变),当变阻器电阻R=5Ω时,用电器RL正常工作.则:
(1)正弦交流电源的电压U为多大?
(2)如图甲电路可以等效成图乙电路,变压器ab两端的等效电阻R´为多大?
20.如图所示,矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动,线圈的面积为、匝数为、电阻为,转动的角速度为,磁场的磁感应强度大小为,线圈两端通过滑环、电刷外接一个阻值为的定值电阻。
从线圈平面经中性面开始计时(),试回答下列问题:
(1)写出穿过线圈的磁通量随时间的变化规律;
(2)写出线圈中感应电流随时间的变化规律;
(3)从到时间内通过电阻的电量。
参考答案
1.C
【解析】电阻对直流、交流的阻碍作用是相同的,交流电通过电阻时,电能也是转化为焦耳热,选项A错误;电容器能通过交流电,是因为电荷能在电容器的极板上不断的充电和放电,选项B错误;通过线圈的电流由于自感的作用,所以是逐渐变化的,不能发生突变,选项C正确;电容器中通过的交流频率越高,电容器对其的阻碍作用越小,选项D错误;故选C.
2.A
【解析】
【分析】
电感线圈对交流电的阻碍作用与交流电的频率成正比,电容对交流电的阻碍作用与交流电的频率成反比。
【详解】
接入交流电后,三盏灯亮度相同,又因电感线圈对交流电的阻碍作用与交流电的频率成正比,电容对交流电的阻碍作用与交流电的频率成反比,故当交流电频率增大时,电感线圈L的阻碍作用增大,电容对交流电的阻碍作用变小,电阻R的阻碍作用不变,故与L相连的灯泡L1将变暗,与电容C连接的灯泡L3变亮,与R相连接的灯泡L2亮度不变,故A正确,BCD错误。
【点睛】
本题主要考查了电感线圈是通低频阻高频,电容是通交流,隔直流,即可解决此类题目,同时注意频率的升高还是降低是解题的关键。
3.C
【解析】由于发电厂的输出电压不变,升压变压器的匝数不变,所以升压变压器的输出电压不变,故A错误;由于用户电功率增加,降压变压器输出的功率增加,故高压输电线上的电流变大,分压变大,故输入降压变压器的电压变小,故B错误;若提高输电电压,则得,损失的功率变小,故在输电功率一定的情况下,采用特高压输电会提高输电的效率,并减少输电线上的损耗,故D错误,C正确;故选C.
点睛:
对于远距离输电问题,一定要明确整个过程中的功率、电压关系,尤其注意导线上损失的电压和功率与哪些因素有关.
4.C
【解析】因大小和方向均随时间做周期性变化的电流为交流电,所以乙也是交流电,A错误。
由图像知在相同时刻时
所以B错误。
图甲所示电压的瞬时值表达式为u=311sin100πtV,C正确。
变压器变压后输出电压与输入电压频率不变,所以D错误。
5.C
【解析】因为灯泡正常发光,所以可知U2=6V,根据
,计算可得原线圈电压U1=120V,输出功率和输入功率相等,所以
,计算可得
故选C
6.A
【解析】
当S断开时,副线圈的电流减小,通过等效电阻R上的电流减小,根据
等效电阻R上消耗的功率变小,C错;根据
,等效电阻R上的电压变小,根据
,
不变,U12增大,即灯炮L1和L2变亮,A对;根据电流关系是副线圈的电流决定原线圈的电流,副线圈的电流减小,所以原线圈中电流表示数减小,B错;原线圈两端P、Q间的输入电压只与接入的电源电压有关,即输入电压不变,D错。
7.A
【解析】本题考查互感的电压电流问题,a表对应的原线圈接在两根线上,得到的是电压,则a是电压表,b表对应的原线圈接在一根线上,得到的是电流,故b是电流表,线路的电压是22000v,电流是100A,故线路输送电功率是2.2×106W;
8.D
【解析】
试题分析:
交变电流瞬时表达式i=10sin500t(A),故角频率为:
ω=500rad/s,故周期为:
由于是正弦式交变电流,从线圈经过中性面开始计时的,故在时刻第一次出现电流峰值,即:
3.14ms,故选D.
考点:
交流电的周期
【名师点睛】本题关键能够从交变电流瞬时表达式推导出周期,知道周期与角频率的关系;基础题。
9.D
【解析】
试题分析:
高压线上的热耗功率△P=I2R线;若热耗功率变为9△P,则9△P=I′2R线;由上式得I′=3I,所以AB错误.又输送功率不变,由P=UI=U′I′得U′=
,所以C错误,D正确.故选D。
考点:
高压输电
【名师点睛】本题考查远距离输电中的能量损失及功率公式的应用,要注意功率公式中P=UI中的电压U应为输电电压;根据P=IU,可以求出输电线上的电流;根据P=I2R可以求出输电线上损失的电功率.
10.B
【解析】试题分析:
根据焦耳定律
求解电流的有效值,其中I是有效值.再根据有效值与最大值的关系求出最大值.
设电热器的电阻为R,t时间内产生的热量为Q,则
,此热量是接交流电源上产生的热功率的2倍,所以
t,所以
,解得
,所以交流电的有效值为:
,B正确.
11.C
【解析】
试题分析:
根据变压器原理可知原副线圈中电流的周期、频率相同,周期为0.02s,频率为50赫兹,A错,由图乙可知通过R1的电流最大值为Im=1A、由欧姆定律可得其最大电压为Um=ImR1=20V,原副线圈的电压之比等于匝数之比即
可得原线圈输入电压的最大值为U1=200V,B错;由并联电路特点可得电阻R2的电流有效值为
=
,电阻R2的电功率为
C对;因为电容器有通交流、阻直流的作用,所以有电流通过R3和电容器,D错;所以本题选择C。
考点:
交变电流变压器
12.BC
【解析】
试题分析:
由图可知,交流电的周期是0.02s,选项A错误;电压的最大值是311V,选项B正确;电压的有效值是
,选项C正确;因电路的电阻未知,故无法确定电流的最大值,故无法确定电流的瞬时值表达式,选项D错误;故选BC.
考点:
交流电的有效值、最大值、瞬时值
【名师点睛】要熟练掌握交流电最大值与有效值以及周期频率之间关系,能写出瞬时值的表达式.
13.AC
【解析】
【分析】
由题图乙可知交流电电流的最大值、周期,电流表的示数为有效值,感应电动势最大,则穿过线圈的磁通量变化最快,根据即可求出电阻R上的热功率。
【详解】
图乙可知交流电电流的最大值是,则有效值为,由于电流表的示数为有效值,故示数I=10A,故A正确;角速度,故B错误;0.01s时线圈中的感应电流达到最大,感应电动势最大,则穿过线圈的磁通量变化最快,磁通量为0,故线圈平面与磁场方向平行,故C错误;根据,代入数据可得:
,故D错误。
所以AC正确,BD错误。
【点睛】
本题考查交变电流的产生及有效值的定义,要注意明确电流表示数、机器铭牌上所标的电流值、电压值等均为有效值。
14.BD
【解析】若设R2的电流为I,则变压器次级电流为4I,根据,则初级电流为I,则根据P=I2R可知R1和R2的功率之比为1:
1,选项A错误,B正确;因R1的电流等于R2的电流,则UR1=U;根据可得U2=4U,则U0=5U,即U0和U的比值为5:
1,选项C错误,D正确;故选BD.
点睛:
本题考查变压器的应用,要注意明确变压器的输入电压不是电源的输出电压,而是电阻电压与变压器输入电压之和等于电源的电压,这是本题解题的关键.
15.BC
【解析】
【分析】
根据P=UI求出输电线上的电流,结合求出输电线上损失的功率.
【详解】
根据得,输电线上的电流,由于U不是输电线上损失的电压,不能通过求解输电线上的电流,A错误B正确;输电线上损失的功率,C正确D错误.
【点睛】
对于远距离输电这一块,
(1)输电电流I:
输电电压为U,输电功率为P,则输电电流;
(2)电压损失:
输电线始端电压U与输电线末端电压的差值;(3)功率损失:
远距离输电时,输电线有电阻,电流的热效应引起功率损失,损失的功率①,②,③.
16.BC
【解析】A:
由图得,该交流电的周期
。
故A项错误。
B:
时,感应电动势的瞬时值是0,线圈处于中性面,穿过线圈的磁通量最大。
故B项正确。
C:
由图得,电动势的有效值
。
故C项正确。
D:
由图得,该交流电的周期
,1秒钟有50个周期,则电路中的电流方向每秒钟改变100次。
故D项错误。
综上答案为BC。
17.乙漏磁、铁芯发热、导线发热0.638±0.002电压表、电流表、刻度尺
【解析】
(1)变压器是在交流电的条件下工作的,所以需要接交流电,AC表示交流,DC表示直流,故应选图乙;变压器工作时会漏磁,所以电压比与匝数比不等,同时铁芯和导线发热也会影响变压器的能量损耗.
(2)螺旋测微器的读数为0.638mm.测电阻率时,根据ρ=R
可知,还需要用刻度尺测金属丝的长度,利用电压表和电流表测金属丝的电阻,所以还需要的测量仪器为电压表、电流表、刻度尺.
18.)12电阻电感电容
【解析】
(1)金属热电阻,电阻随温度升高而增大;负温度系数(NTC)热敏电阻,电阻随温度升高而减小。
故金属热电阻对应图线1,负温度系数(NTC)热敏电阻对应图线2。
(2)当开关S接直流电源时,A正常发光;S接交流电源时,A灯仍正常发光。
a元件应是电阻。
当开关S接直流电源时,B正常发光;S接交流电源时,B灯变暗。
b元件应是电感。
当开关S接直流电源时,C灯不亮;S接交流电源时,C灯正常发光。
c元件应是电容。
19.
(1)60V
(2)25Ω
【解析】
(1)设理想变压器原线圈两端的电压为
,原线圈中的电流为
,
则有
,
正弦交流电源电压的有效值为
代入数据解得
(2)ab端输入的电压为
流过电流
则由欧姆定律可知
代入数据解得
20.(1) (2)(3)
【解析】
(1)
(2)线圈中产生的感应电动势:
线圈中感应电流:
)
(3)时刻穿过线圈的磁通量:
;
时刻穿过线圈的磁通量:
,
从到时间内,穿过线圈的磁通量变化:
通过电阻的电量:
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