2019年高考物理专题08回归基础专题训练__交变电流变压器含解析
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1、专题08 回归基础专题训练交变电流 变压器一、单项选择题1如图1甲,为风速仪的结构示意图。在恒定风力作用下风杯带动与其固定在一起的永磁体转动,线圈产生的电流随时间变化的关系如图乙。若发现电流峰值Im变大了,则风速v、电流变化的周期T一定是()图1Av变小,T变小Bv变小,T变大Cv变大,T变小 Dv变大,T变大【解析】选C电流峰值Im变大,则线圈两端产生的感应电动势增大,由EnBS 可知永磁体转动的角速度增大,故相应的风速v增大、电流的周期T减小。2.如图2所示,图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图像,当调整线圈转速后,其在同一磁场中匀速转动过程中所产生正弦交流电的图像如图线
2、b所示。以下关于这两个正弦交流电的说法错误的是()图2A在图中t0时刻穿过线圈的磁通量均为零B线圈先后两次转速之比为32C交流电a的瞬时值为u10sin 5t (V)D交流电b电压的最大值为V【解析】选A由题图可知,t0时刻线圈均在中性面,穿过线圈的磁通量最大,所以A错误;由图像可知TaTb23,故nanb32,所以B正确;由图像可知,交流电a的最大值为10 V,角速度为5 rad/s,所以交流电a的瞬时值为u10sin 5t (V),所以C正确;交流电最大值UmNBS,故UmaUmb32,故UmbUma V,D正确。3在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转动轴匀速转动,如图3甲所示。
3、产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示。则下列说法错误的是()图3At0.01 s时穿过线框的磁通量最小B该交变电动势的有效值为22 VC该交变电动势的瞬时值表达式为e22 sin(100t) VD电动势瞬时值为22 V时,线圈平面与中性面的夹角为 45【解析】选A由题图乙可知此交流电的周期为0.02 s,且从中性面开始计时,故t0.01 s时线框处于中性面位置,穿过线框的磁通量最大,A错误;该交变电动势的最大值是22 V,故有效值是22 V,B正确;由eEmsin(t)Emsin 可知C正确;将e22 V代入e22sin (100 t) V 可得D正确。4如图4所示,一理想变压器原、副线
4、圈匝数分别为n11 000 匝、n2200匝,原线圈中接一交变电源,交变电源电压u220sin 100t (V)。副线圈中接一电动机,电动机线圈电阻为11 , 电流表示数为1 A,电表对电路的影响忽略不计。下列说法正确的是()图4A此交流电的频率为100 HzB电流表示数为0.1 AC此电动机输出功率为33 WD电压表示数为220 V【解析】选C正弦交流电的瞬时值uUmsin t220 sin (100t) V,即100 rad/s,频率f50 Hz,经过变压器,频率不变,所以选项A错。原副线圈电流与匝数成反比,即,求得I1I20.2 A,选项B错。电压表示数为有效值U220 V,选项D错。原
5、副线圈电压与匝数成正比,即5,解得副线圈电压U2U144 V,电动机总功率P2U2I244 W,电动机发热功率P1Ir11 W,电动机的输出功率P出P2P133 W,选项C对。5如图5甲所示为一台小型发电机构造的示意图,线圈逆时针转动,产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图乙所示。发电机线圈内电阻为1.0 ,外接灯泡的电阻为9.0 。则()图5A在t0.01 s的时刻,穿过线圈磁通量为零B瞬时电动势的表达式为e6 sin 50t VC电压表的示数为6 VD通过灯泡的电流为0.6 A【解析】选D在t0.01 s的时刻,电动势为0,则线圈位于中性面,穿过线圈的磁通量最大,故A错误;电动势的最大值
6、为Em6 V,周期为0.02 s,则瞬时电动势的表达式为eEmsin (V),即e6 sin 100t(V),故B错误;电压表的示数为外电阻的电压:5.4 V,故C错误;通过灯泡的电流为I0.6 A,故D正确。6如图6甲所示,一理想变压器给一个小灯泡供电。当原线圈输入如图乙所示的交变电压时,额定功率为10 W的小灯泡恰好正常发光,已知灯泡的电阻为40 ,图中电压表为理想电表,下列说法正确的是()图6A变压器输入电压的瞬时值表达式为u220 sint (V)B电压表的示数为220 VC变压器原、副线圈的匝数比为111D变压器的输入功率为110 W【解析】选C对比正弦交变电压的瞬时值表达式uUms
7、in t可知变压器输入电压的瞬时值表达式为u220sin 100t(V),选项A错误。电压表测的是副线圈两端的电压,其大小等于灯泡两端的电压,由P可知U220 V,选项B错误。由原副线圈电压比与匝数比的关系知原、副线圈的匝数比为U1U2111,选项C正确。变压器的输入功率等于副线圈的输出功率,即灯泡的额定功率10 W,选项D错误。7如图7甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比是501,b是原线圈的中心抽头,图中电表均为理想的交流电表,定值电阻R10 ,其余电阻不计。从某时刻开始经c、d两端给原线圈加上如图乙所示的交变电压。则下列说法正确的是()图7A当单刀双掷开关与a连接时,电压表的示数为2.2
8、 VB当单刀双掷开关与a连接且t0.01 s时,电流表的示数为零C当单刀双掷开关由a拨向b时,原线圈的输入功率变大D当单刀双掷开关由a拨向b时,副线圈输出电压的频率变为25 Hz【解析】选C由图像可知,电压的最大值为220 V,交流电的周期为2102 s,所以交流电的频率为f50 Hz,交流电的有效值为220 V,根据电压与匝数成正比可知,当单刀双掷开关与a连接时,副线圈的电压为4.4 V,电流表示数为电流的有效值,不随时间的变化而变化,所以电流表的示数为0.44 A,所以A、B错误。当单刀双掷开关由a拨向b时,原线圈的匝数变小,所以副线圈输出的电压要变大,电阻R上消耗的功率变大,原线圈的输入
9、功率也要变大,所以C正确。变压器不会改变电流的频率,所以副线圈输出电压的频率仍为50 Hz,所以D错误。8如图8甲所示的电路中,理想变压器原、副线圈匝数比为101,图中电表均为理想电表,R、L和D分别是光敏电阻(其阻值随光强增大而减小)、电感线圈和灯泡。原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压u,下列说法正确的是()图8A电压u的频率为100 HzB电压表的示数为22 VC有光照射R时,电流表的示数变大D抽出L中的铁芯,D变暗【解析】选C原线圈接入题图乙所示的电源电压,T0.02 s,所以频率为f50 Hz,故A错误;原线圈接入电压的最大值是220 V,所以原线圈接入电压的有效值是U220 V,理想
10、变压器原、副线圈匝数比为101,所以副线圈电压是22 V,所以电压表的示数为22 V,故B错误;有光照射R时,R阻值随光强增大而减小,根据P,得副线圈输出功率增大,所以原线圈输入功率增大,所以电流表的示数变大,故C正确;抽出L中的铁芯,电感线圈自感系数减小,电感线圈对电流的阻碍减小,所以D变亮,故D错误。9如图9所示,导体棒ab两个端点分别搭接在两个竖直放置、电阻不计、半径相等的金属圆环上,圆环通过电刷与导线c、d相接。c、d两个端点接在匝数比n1n2101的变压器原线圈两端,变压器副线圈接一滑动变阻器R0。匀强磁场的磁感应强度为B,方向竖直向下,导体棒ab长为L(电阻不计),绕与ab平行的水
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