20202021年高三物理单元同步提升训练交流电pdf

2020-2021年高三物理单元同步提升训练：交流电一、单选题（每题3分，共计30分）1．（2019·江苏卷）某理想变压器原、副线圈的匝数之比为1：10，当输入电压增加20V时，输出电压A．降低2VB．增加2VC．降低200V．增加200V【答案】D【解析】由理想变压器原、副线圈的电压比等于匝数比即1122UnUn，得：2211nUUn，即副线圈两端电压与原线圈两端电压成正比，所以有：，当输入电压增加20V时，输出电压增大200V，故D正确。2.（2020年江苏卷）电流互感器是一种测量电路中电流的变压器，工作原理如图所示。其原线圈匝数较少，串联在电路中，副线圈匝数较多，两端接在电流表上。则电流互感器（）A.是一种降压变压器B.能测量直流电路的电流C.原、副线圈电流的频率不同D.副线圈的电流小于原线圈的电流【答案】D【解析】【详解】A．原线圈匝数较少，电流互感器是一种降电流的变压器，A选项错误。B．电流互感器的工作原理是电磁感应中的互感现象，只可以测量交变电流，B选项错误。C．电流互感器不会改变电流的频率，只改变电流，故原、副线圈电流的频率相同。C选项错误。D．原线圈匝数较少，电流互感器是一种降电流的变压器，副线圈的电流小于原线圈的电流。D正确。故选D。3．一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q方；若该电阻接到正弦交变电源上，在一个周期内产生的热量为Q正。该电阻上电压的峰值为u0，周期为T，如图所示。则Q方:Q正等于A.B.C.1:2D.2:1【答案】D【解析】根据题述，正弦交变电流的电压有效值为，而方波交流电的有效值为u0，根据焦耳定律和欧姆定律，Q=I2RT=T，可知在一个周期T内产生的热量与电压有效值的二次方成正比，Q方∶Q正=u02∶（）2=2∶1，选项D正确。4．如图所示，理想变压器的原线圈接在u＝2202sin100πt(V)的交流电源上，副线圈接有R＝55Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2∶1，电流表、电压表均为理想电表．下列说法正确的是()A．原线圈的输入功率为2202WB．电流表的读数为1AC．电压表的读数为1102VD．副线圈输出交流电的周期为50s【答案】B【解析】原线圈输入电压的有效值是220V，由U1U2＝n1n2，可得U2＝110V，则电压表读数应为110V，选项C错误．由欧姆定律可得I2＝U2R＝2A，由I1I2＝n2n1，可得I1＝1A，选项B正确．由功率P1＝U1I1可知，P1＝220W，选项A错误．由电源电压瞬时值表达式u＝2202sin100πt(V)，可知ω＝100πrad/s，由T＝2πω可知，T＝0.02s，选项D错误．5.如图甲所示,为一种调光台灯电路示意图,它通过双向可控硅电子器件实现了无级调节亮度,给该台灯接220V的正弦交流电后加在灯管两端的电压如图乙所示,则此时交流电压表的示数为()。A.220VB.110VC.110VD.55V【解析】设电压的有效值为U,根据有效值定义有·+0=T,解得U=110V,则B项正确。【答案】B6.（2020年北京卷）如图所示，理想变压器原线圈接在msinuUt的交流电源上，副线圈接三个阻值相同的电阻R，不计电表内电阻影响。闭合开关S后（）A.电流表2A的示数减小B.电压表1V的示数减小C.电压表2V的示数不变D.电流表1A的示数不变【答案】A【解析】【详解】开关S闭合时，副线圈总的电阻减小，由于变压器的匝数比和输入的电压都不变，所以输出的电压也不变，即V1示数不变，但因副线圈的总电阻减小，则副线圈的总电流增大，则原线圈的电流增大，故A1的示数变大；由于副线圈的电流增大，故串联在副线圈的电阻R两端的电压增大，而副线圈的总电压不变，所以副线圈并联部分的电压减小，即2V的示数减小，故电流表2A的示数减小，故A正确，BCD错误。故选A。7.如图所示,一个匝数N=100的线圈以固定转速50r/s在匀强磁场中旋转,其产生的交流电通过一匝数比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10WB.穿过线圈平面的最大磁通量为WbC.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Wb【解析】电阻R上消耗的电功率P==20W,A项错误;变压器原线圈两端的电压,即线圈产生的感应电动势有效值为200V,所以其最大值Em=200V=NBSω,则穿过线圈的最大磁通量Φm=BS=Wb=Wb,B项错误;t=0时刻线圈平面和磁场垂直,各边均不切割磁感线,故线圈中电流为零,C项错误;t=0.0025s时线圈转过45°,此时穿过线圈的磁通量Φ=BSsin45°=×Wb=Wb,D项正确。【答案】D8.图为模拟远距离输电实验电路图，两理想变压器的匝数n1＝n4n2＝n3，四根模拟输电线的电阻R1、R2、R3、R4的阻值均为R，A1、A2为相同的理想交流电流表，L1、L2为相同的小灯泡，灯丝电阻RL2R，忽略灯丝电阻随温度的变化．当A、B端接入低压交流电源时()A．A1、A2两表的示数相同B．L1、L2两灯泡的亮度相同C．R1消耗的功率大于R3消耗的功率D．R2两端的电压小于R4两端的电压【答案】D【解析】由于n1n2，所以左边的理想变压器为升压变压器，低压交流电源经过理想升压变压器后，由于功率不变，所以电流变小，则A1表的示数小于A2表的示数，故A项错误；由U1U2＝n1n2，U3＝U2－IA1·2R及U3U4＝n3n4可知，L1两端的电压UL1＝U4＝U1－n4n3·IA1·2R，又L2两端的电压UL2＝U1－IA2·2R，因n4n3IA1IA2，故UL1UL2，由P＝U2R可知，L1的功率大于L2的功率，所以L1的亮度大于L2，故B项错误；由于A1表的示数小于A2表的示数，由P＝I2R可知，R1消耗的功率小于R3消耗的功率，故C项错误；由于A1表的示数小于A2表的示数，由U＝IR可知，R2两端的电压小于R4两端的电压，故D项正确．9.（2020年山东卷）图甲中的理想变压器原、副线圈匝数比n1：n2=22：3，输入端a、b所接电压u随时间t的变化关系如图乙所示。灯泡L的电阻恒为15Ω，额定电压为24V。定值电阻R1=10Ω、R2=5Ω，滑动变阻器R的最大阻值为10Ω。为使灯泡正常工作，滑动变阻器接入电路的电阻应调节为（）A.1ΩB.5ΩC.6ΩD.8Ω【答案】A【解析】【详解】输电电压的有效值为（即原线圈电压的有效值）12202V220V2U根据理想变压器电压规律1122UnUn可知副线圈电压有效值为22113220V30V22nUUn灯泡正常工作，根据欧姆定律可知分压为24V，则通过灯泡的电流，即副线圈部分的干路电流为LLL24A1.6A15UIR根据串联分压规律可知，1R和2R、R构成的并联电路部分的分压为2L30V24V6VUUU通过1R的电流为116A0.6A10UIR通过2R、R的电流为2L11.6A0.6A1AIII2R、R的分压为22()UIRR解得滑动变阻器的阻值为226Ω5Ω1Ω1URRIA正确，BCD错误。故选A。10.（2020年浙江卷）如图所示，某小型水电站发电机的输出功率100kWP，发电机的电压1250VU，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻8ΩR线，在用户端用降压变压器把电压降为4220VU。已知输电线上损失的功率5kWP线，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是（）A.发电机输出的电流140AIB.输电线上的电流625AI线C.降压变压器的匝数比34:190:11nnD.用户得到的电流4455AI【答案】C【解析】【详解】A．根据电功率公式PUI发电机输出电流11400APIUA错误；B．输电线上损失功率5kW，由2PIR线线线可得=25APIR线线线故B错误；C．降压变压器原副线圈得到的功率为P4=P-P线=95kW根据理想变压器电流与线圈匝数成反比关系，可得4435000W118Ω95000W190220VInIn线C正确；D．用户得到的功率为95kW，用户得到的电流495000W432A220VID错误。故选C。二、多选题（每题5分，共计30分）11.（2020年天津卷）手机无线充电是比较新颖的充电方式。如图所示，电磁感应式无线充电的原理与变压器类似，通过分别安装在充电基座和接收能量装置上的线圈，利用产生的磁场传递能量。当充电基座上的送电线圈通入正弦式交变电流后，就会在邻近的受电线圈中感应出电流，最终实现为手机电池充电。在充电过程中（）A.送电线圈中电流产生的磁场呈周期性变化B.受电线圈中感应电流产生的磁场恒定不变C.送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递D.手机和基座无需导线连接，这样传递能量没有损失【答案】AC【解析】【详解】AB．由于送电线圈输入的是正弦式交变电流，是周期性变化的，因此产生的磁场也是周期性变化的，A正确，B错误；C．根据变压器原理，原、副线圈是通过互感现象实现能量传递，因此送电线圈和受电线圈也是通过互感现象实现能量传递，C正确；D．手机与机座无需导线连接就能实现充电，但磁场能有一部分以电磁波辐射的形式损失掉，因此这样传递能量是有能量损失的，D错误。故选AC。12.一不计电阻的矩形导线框，在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，产生的正弦交流电如图甲所示。把该交流电接在图乙中理想变压器的a、b两端，Rt为热敏电阻（温度升高时，其电阻减小），R为定值电阻，电压表和电流表均为理想电表。下列说法正确的是A．在t=l.5×10-2s时刻，线框平面与磁场方向垂直B．该交流电电压的瞬时值表达式为C．Rt处温度升高时，Vl表示数与V2表示数的比值增大D．Rt处温度升高时，V2表示数与A表示数的比值不变【答案】BC【解析】A、在t＝l.5×10﹣2s时刻，交变电压最大，穿过线圈的磁通量的变化率最大，穿过该线圈的磁通量为零，线框平面与磁场方向平行，故A错误；B、由图知，最大电压，周期0.02s，角速度是，则该交流电电压的瞬时值表达式为，故B正确；C、Rt处温度升高时，原副线圈电压比不变，故副线圈两端电压不变，设副线圈两端电压为0u，Rt温度升高时，阻值减小，则副线圈所在电路的电流0uIR总，电流变大，根据闭合电流欧姆定律：，故V2示数减小，则电压表V1、V2示数的比值增大，故C正确；D、Rt处温度升高时，阻值减小，V2表示数与A表示数的比值等于电阻Rt，故减小，故D错误。13.如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n2=11:5，原线圈接ul=110sin100πtV的交流电，电阻R1=R2=25Ω，D为理想二极管，则A．通过电阻R1的电流为2AB．二极管的反向耐压值应大于50VC．原线圈的输入功率为大于50WD．通过原线圈的电流为15A11【答案】BC【解析】由表达式知原线圈电压有效值为，根据122nUUn，得副线圈两端电压为，则通过电阻R1的电流为；故A错误；输出电压最大值为50V；故要使电路正常工作，反向耐压值应大于50V，故B正确；根据电流热效应，，所以R2两端的电压为325VU，则通过R2的电流为，输出端的总功率，故输入功率也为75W，故C正确；原线圈的电流，故D错误。故选BC。14.如图所示的电路中，P为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压U1不变，闭合开关S，下列说法正确的是()A．P向下滑动时，灯L变亮B．P向下滑动时，变压器的输出电压不变C．P向上滑动时，变压器的输入电流变小D．P向上滑动时，变压器的输出功率变大【答案】BD【解析】由于理想变压器输入电压不变，则副线圈电压U2不变，滑片P滑动时，对灯泡两端的电压没有影响，故灯泡亮度不变，则选项A错误；滑片P下滑，电阻变大，但副线圈电压由原线圈电压决定，则副线圈电压不变，故选项B正确；滑片P上滑，电阻减小，副线圈输出电流I2增大，则原线圈输入电流I1也