河南省高考物理 考前预测 交变电流

河南2013年高考考前预测交变电流1．如图所示，原、副线圈匝数比为2∶1的理想变压器正常工作时，以下说法不正确的是(　　)A．原、副线圈磁通量之比为2∶1B．原、副线圈电流之比为1∶2C．输入功率和输出功率之比为1∶1D．原、副线圈磁通量变化率之比为1∶1[答案]　A[解析]　　由于原、副线圈共用一个铁芯，故通过原、副线圈磁通量之比和原、副线圈磁通量变化率之比均为1∶1，选项A错误而D正确；由I1∶I2＝n2∶n1得，I1∶I2＝1∶2，选项B正确；由于理想变压器不考虑变压器自身的功率损失，故选项C正确，本题选择不正确的选项，故应选A.2．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＝0.05AC．U＝110V，I＝0.2AD．U＝110V，I＝0.2A[答案]　A[解析]　　由灯泡正常发光可知，U′＝220V，I′＝＝0.1A；U＝U′＝110V，I＝I′＝0.2A，电压表、电流表的示数均为有效值，故选项A正确．3．)如图所示，50匝矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小B＝-8-\nT的水平匀强磁场中，线框面积S＝0.5m2，线框电阻不计．线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω＝200rad/s匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈接入一只“220V　60W”的灯泡，且灯泡正常发光，熔断器允许通过的最大电流为10A，下列说法正确的是(　　)A．图示位置穿过线框的磁通量为零B．线框中产生交变电压的有效值为500VC．变压器原、副线圈匝数之比为25∶11D．允许变压器输出的最大功率为5000W[答案]　CD[解析]　　图示位置穿过线圈的磁通量最大，选项A错误；最大值E1m＝nBSω＝500V，有效值为E1＝U1＝500V，选项B错误；由＝得，＝25∶11，选项C正确；因为I1m＝10A，P＝U1I1m＝5000W，选项D正确．4．一理想变压器原、副线圈的匝数之比为11∶2，副线圈的输出电压u随时间变化的规律如图所示，副线圈上仅接入一个阻值为20Ω的定值电阻，则(　　)A．原线圈的输入电压为220VB．原线圈的输入电流为11AC．经过1分钟定值电阻放出的热量是4800JD．变压器的输入功率是8×102W[答案]　AC[解析]　　由题图可知，U2＝40V，I1＝＝2A，则U1＝＝220V，I1＝＝A，选项A正确而选项B错误；经过1分钟定值电阻放出的热量是Q2＝I22Rt＝4800J，选项C正确；变压器的输入功率P1＝U1I1＝80W，选项D错误．5．如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为5∶1，原线圈接入图乙所示的电压，副线圈接火灾报警系统(报警器未画出)，电压表和电流表均为理想电表，R0为定值电阻，R为半导体热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小．下列说法中正确的是(　　)-8-\nA．图乙中电压的有效值为110VB．电压表的示数为44VC．R处出现火警时电流表示数增大D．R处出现火警时电阻R0消耗的电功率增大[答案]　ACD[解析]　　由T＝·可知，图乙中电压的有效值为U1＝110V，选项A正确；电压表示数为有效值，由U2＝·U1＝22V知，选项B错误；R处出现火警时，R的阻值减小，电路中的电流增大，R0消耗的电功率增大，选项C、D均正确．6．如图所示，理想变压器副线圈通过导线接两个相同的灯泡L1和L2，导线的等效电阻为R(图中已标示)．现将原来断开的开关S闭合，若变压器原线圈两端的电压保持不变，则下列说法中正确的是(　　)A．副线圈两端的电压不变B．通过灯泡L1的电流增大C．原线圈中的电流减小D．变压器的输入功率减小[答案]　A[解析]　　由U2＝U1可得，副线圈两端的电压不变，选项A正确；闭合开关S，副线圈所在电路中的总电阻减小，干路电流I2增大，则电阻R两端电压增大，灯泡两端的电压减小，通过灯泡L1的电流减小，选项B错误；由I1＝I2可得，原线圈中的电流增大，选项C错误；由P＝U1I2可得，变压器的输入功率增大，选项D错误．7．如图所示，矩形导体线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，沿着OO′方向观察，线圈沿逆时针方向转动．已知匀强磁场的磁感应线强度为B，线圈匝数为n，ab边的边长为L1，ad边的边长为L2，线圈电阻为R，转动的角速度为ω，则当线圈转至图示位置时(　　)-8-\nA．线圈中感应电流的方向为abcdaB．线圈中感应电动势为2nBL2ωC．穿过线圈的磁通量随时间的变化率最大D．线圈ad边所受安培力的大小为[答案]　CD[解析]　　由右手定则可知，ad棒中的电流从a到d，选项A错误；图示位置两根导体棒ad、bc同时切割磁感线，感应电动势E＝2nBL2v＝2nBL2·ω＝nBL2·L1ω，选项B错误；此位置穿过线圈的磁通量为零，但磁通量的变化率最大，选项C正确；ad边所受安培力的大小为F安＝nBIL2＝nBL2＝，选项D正确．8．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20∶1，原线圈接正弦交流电源，副线圈接入“220V　60W”灯泡一只，且灯泡正常发光，则(　　)A．电流表的示数为AB．电流表的示数为AC．电源输出功率为1200WD．原线圈端电压为11V[答案]　A[解析]　　由题意知流经副线圈的电流I2＝A＝A，则电流表的示数(有效值)为I1＝＝A，选项A正确而B错误；因为是理想变压器，故电源输出的功率即灯泡消耗的功率，选项C错误；由U1＝＝4400V知，选项D错误．9．为保证用户电压稳定在220V，变电所需适时进行调压，图甲为调压变压器示意图．保持输入电压u1不变，当滑动接头P上下移动时可改变输出电压．某次检测得到用户电压u2随时间t变化的曲线如图乙所示．以下正确的是(　　)-8-\nA．u2＝190sin(50πt)VB．u2＝190sin(100πt)VC．为使用户电压稳定在220V，应将P适当下移D．为使用户电压稳定在220V，应将P适当上移[答案]　BD[解析]　　由题图可知，u2的变化周期T＝0.02s，则ω＝＝100πrad/s，选项B正确；由于u2偏小，为使其有效值增大为220V，根据变压器的变压规律＝可知，应减小变压比，即将P适当上移，选项D正确．10．如图所示，当滑动变阻器滑动触头P逐渐向上移动时，接在理想变压器两端的四个理想电表示数(　　)A．V1不变、V2不变、A1变大、A2变大B．V1不变、V2不变、A1变小、A2变小C．V1变大、V2变大、A1变小、A2变小D．V1变小、V2变小、A1变大、A2变大[答案]　D[解析]　　当滑动变阻器滑动触头P逐渐向上移动时，变阻器有效电阻R变小，输出功率增加，则输入功率增加，而输入电压U不变，则I1变大，R1两端电压变大，则U1＝U－I1R1变小；由变压器公式＝＝和I2＝，得U2变小，I2变大，故选项D正确.11．如图所示，一半径为r的半圆形线圈，以直径ab为轴匀速转动，转速为n，ab的左侧有垂直纸面向里，磁感应强度为B的匀强磁场．M、N是两个集流环，负载电阻为R，线圈、电流表和导线的电阻不计．试求：-8-\n(1)由图示位置起转过1/4圈的时间内负载电阻上产生的热量；(2)由图示位置起转过1/4圈的时间内通过负载电阻R的电荷量；(3)电流表示数．[答案]　(1)　(2)　(3)[解析]　　线圈由图示位置开始绕轴匀速转动，产生的交变电流如图所示．(1)线圈由图示位置经1/4圈时间内，电阻上产生的热量为：Q＝I2Rt＝()2×R×＝()2×R×＝(2)线圈由图示位置经1/4圈时间内，由法拉第电磁感应定律知感应电动势的平均值E＝，通过R的电荷量为：q＝Δt＝Δt＝＝.(3)电流表的读数为交变电流的有效值，而交变电流的有效值是根据电流的热效应来定义的，通常应考查一个周期的情况．由图可知，若交流电在一周期内的有效值为E，则由有效值定义知·＝T解得：E＝Em/2电流表的示数为：IA＝＝12．风能将成为21世纪大规模开发的一种可再生清洁能源．风力发电机是将风能(气流的动能)转化为电能的装置，如图所示，其主要部件包括风轮机、齿轮箱、发电机等．-8-\n(1)利用总电阻R＝10Ω的线路向外输送风力发电机产生的电能．输送功率P0＝300kW，输出电压U＝10kV，求导线上损失的功率与输送功率的比值；(2)风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能的面积．设空气密度为ρ，气流速度为v，风轮机叶片长度为r.求单位时间内流向风轮机的最大风能Pm；在风速和叶片数确定的情况下，要提高风轮机单位时间接受的风能，简述可采取的措施．(3)已知风力发电机的输出功率为P与Pm成正比．某风力发电机在风速v1＝9m/s时能够输出电功率P1＝540kW.我国某地区风速不低于v2＝6m/s的时间每年约为5000小时，试估算这台风力发电机在该地区的最小年发电量是多少千瓦时．[答案]　(1)0.03　(2)πρr2v3　措施见解析(3)8×105kW·h[解析]　　(1)导线上损失的功率为P＝I2R＝2R＝9kW损失的功率与输送功率的比值＝＝0.03(2)风垂直流向风轮机，提供的风能功率最大．单位时间内垂直流向叶片旋转面积的气体质量为ρvS，S＝πr2，风能的最大功率可表示为Pm＝(ρvS)v2＝πρr2v3采取措施合理，如增加风轮机叶片长度，安装调向装置保持风轮机正面迎风等．(3)风力发电机的输出功率为P2＝3P1＝3×540kW＝160kW，最小年发电量为W＝P2t＝160×5000kW·h＝8×105kW·h13．某发电厂发电机的输出功率P＝100kW，发电机端电压U＝250V，向远处送电的输电线的总电阻R＝8Ω.要使传输电线上的功率损失不超过输送功率的5%，用户得到的电压又正好是220V，那么：(1)应该怎样安装变压器？画出输电线路的示意图．(2)求出所用的变压器的原、副线圈的匝数比．[答案]　(1)如解析图所示　(2)升压：1∶16　降压：190∶11[解析]　-8-\n　(1)只要安装一台升压变压器和一台降压变压器，输电线路示意图如图所示．(2)按题意，P损＝5%P＝0.05×100×103W＝5×103W设输电线路中的电流为I，P损＝I2RI＝＝A＝25A输送电压U2＝＝V＝4000V对升压变压器＝＝＝输电线路上损失电压U损＝IR＝25×8V＝200V降压变压器原线圈n3两端电压U3＝U2－U损＝(4000－200)V＝3800V用户在副线圈n4两端得到电压U4＝220V所以＝＝＝即升压变压器原、副线圈匝数比为1∶16降压变压器原、副线圈匝数比为190∶11-8-