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二轮精品2012年物理高考试题最新考点分类解析:考点11 交变电流 Word版含答案


2012 年物理高考试题分类解析

【考点 11】交变电流
1. [2011· 重庆卷, 题, 分] 如图所示, 15 6 理想变压器的原线圈接 u=11000 2 sin100πt(V)的交变电压, 副线圈通过电阻 r=6 Ω 的导线对“220 V/880 W”的电器 RL 供电,该电器正常工作.由此可知( A.原、副线圈的匝数比为 50∶1 B.交变电压的频率为 100 Hz C.副线圈中电流的有效值为 4 A D.变压器的输入功率为 880 W [解析] 输入电压的有效值为 11000 V,用电器的额定电压为 220 V,所 50 以变压器的输出电压大于 220 V,原副线圈的匝数比小于 1 ,A 错误;由输入电压 100 π 的表达式知,f= 2 π Hz=50 Hz,B 错误;副线圈中的电流与用电器中的电流相 P 同,I=U=4 A,C 正确;变压器的输出功率为用电器的功率和导线电阻损耗的功 率之和,大于 880 W,所以变压器的输入功率大于 880 W,D 错误. 2.[2012· 天津卷,4 题,6 分] 通过一理想变压器,经同一线路输送相同的电 1.C 功率 P,原线圈的电压 U 保持不变,输电线路的总电阻为 R.当副线圈与原线圈的 匝数比为 k 时, 线路损耗的电功率为 P1,若将副线圈与原线圈的匝数比提高到 nk, P2 线路损耗的电功率为 P2,则 P1 和P 分别为
1

)

(

)

PR 1 A.kU ,n PR 1 C.kU,n2

1 ?P? B.?kU?2R,n ? ? 1 ?P? D.?kU?2R,n2 ? ?

2.D [解析] 原线圈的电压为 U,副线圈与原线圈的匝数比为 k,则副线圈 P ?P? 的电压为 kU,输电线路中的电流为kU,所以线路损耗的电功率 P1=?kU?2R,故线 ? ? 1 路损耗的电功率与k2成正比,即若将副线圈与原线圈的匝数比提高到 nk,输电线 1 路损耗的电功率将变为原来的n2,选项 D 正确.

3.[2012· 山东卷,18 题,5 分] 图甲是某燃气炉点火装置的原理图.转换器将 直流电压转换为图乙所示的正弦交变电压,并加在一理想变压器的原线圈上,变 压器原、副线圈的匝数分别为 n1、n2,V 为交流电压表.当变压器副线圈电压的瞬 时值大于 5000 V 时,就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体.以下判断 正确的是( )

图甲 A.电压表的示数等于 5 V B.电压表的示数等于 5 V 2
1

图乙

n2 C.实现点火的条件是n >1000 n2 D.实现点火的条件是n <1000 1 3.BC [解析] 交流电压表显示的是有效值,而原线圈输入的是正弦交流电, 5 V, B 正确. 故 如果副线圈电压的瞬时值大于 5000 V, 2

所以交流电压表的示数为

n2 U2 则n =U >1000,故 C 正确.
1 1

4.[2012· 课标全国卷,17 题,6 分] 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 220 V 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 2.0 kW.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.380 V 和 5.3 A C.240 V 和 5.3 A ) B.380 V 和 9.1 A D.240 V 和 9.1 A

4.B [解析] 因变压器输出电压调至最大,故副线圈为 1900 匝,由变压器两 U1 n1 端的电压与匝数成正比,即U =n ,故副线圈的电压有效值 U2 为 380 V;因变压
2 2

器为理想变压器, 故其输入功率等于输出功率, P1=P2, P1=U1I1 得 I1=9.1 A, 即 由 B 正确. 5.[2012· 广东卷,19 题,6 分] 某小型发电机产生的交变电动势为 e= 50sin100πt(V),对此电动势,下列表述正确的有( A.最大值是 50 2 V B.频率是 100 Hz C.有效值是 25 2 V D.周期是 0.02 s 5.CD [解析] 由电动势的表达式可知,最大值为 50 V,而有效值为:E= 50 2 )

1 V=25 2 V,A 错 C 对;ω=2πf=100π,故 f=50 Hz,周期 T= f =0.02 s,B 错 D 对. 6. [2012· 北京卷,15 题,6 分] 一个小型电热器若接到输出电压为 10 V 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 P 2 .如果电热器电阻不变,则此交流电源输出电压的最大值为( A.5 V C.10 V D.10 2 V 6.C U2 [解析] 由电流热效应可知,直流电在 T 时间内产生的热量为 Q 直= R T B.5 2 V )

?Umax?2 ? ? ? 2? 1 =PT,该交流电在 T 时间内产生的热量为 Q 交= R T=2PT,两式联立可得, Umax=10 V.本题答案为 C 项. 7. [2012· 福建卷, 题, 分] 如图, 14 6 理想变压器原线圈输入电压 u=Um sinωt, 副线圈电路中 R0 为定值电阻,R 是滑动变阻器,V1 和 V2 是理想交流电压表,示数 分别用 U1 和 U2 表示;A1 和 A2 是理想交流电流表,示数分别用 I1 和 I2 表示.下列 说法正确的是( )

A.I1 和 I2 表示电流的瞬时值 B.U1 和 U2 表示电压的最大值 C.滑片 P 向下滑动过程中,U2 不变、I1 变大 D.滑片 P 向下滑动过程中,U2 不变、I1 变小

7.C

U1 [解析] 电压表、电流表的读数都是交流电的有效值,A 、B 错;由U

2

n1 U2 =n 可知 U2 不变,当滑片 P 向下滑动时,副线圈的电阻变小,由 I2= 可知通 R+R0 2 I1 n2 过副线圈的电流变大, I2 变大, I =n 可知通过原线圈的电流变大, I1 变大, 即 由 即
2 1

C 对、D 错. 8.[2012· 安徽卷,23 题,16 分] 图 1 是交流发电机模型示意图.在磁感应强 度为 B 的匀强磁场中, 有一矩形线圈 abcd 可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴 OO′ 转动,由线圈引出的导线 ae 和 df 分别与两个跟线圈一起绕 OO′转动的金属圆环 相连接,金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触,这样矩形线圈在转动 中就可以保持和外电路电阻 R 形成闭合电路.图 2 是主视图,导线 ab 和 cd 分别 用它们的横截面来表示.已知 ab 长度为 L1,be 长度为 L2,线圈以恒定角速度 ω 逆时针转动.(只考虑单匝线圈)

图1

图2

图3

(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时,试推导 t 时刻整个线圈中的感应电 动势 e1 的表达式; (2)线圈平面处于与中性面成 φ0 夹角位置时开始计时,如图 3 所示,试写出 t 时刻整个线圈中的感应电动势 e2 的表达式: (3)若线圈电阻为 r,求线圈每转动一周电阻 R 上产生的焦耳热.(其他电阻均 不计) 8.[解析] (1)如图 2 所示,矩形线圈 abcd 转动过程中,只有 ab 和 cd 切割磁 感线,设 ab 和 cd 的转动速度为 v,则

L2 v=ω· 2 在 t 时刻,导线 ab 和 cd 因切割磁感线而产生的感应电动势均为 E1=BL1v⊥ 由图可知 v⊥=vsinωt 则整个线圈的感应电动势为 e1=2E1=BL1L2ωsinωt (2)当线圈由图 3 位置开始运动时,在 t 时刻整个线圈的感应电动势为 e2=BL1L2ωsin(ωt+φ0) (3)由闭合电路欧姆定律可知 I= E R+r

这里 E 为线圈产生的电动势的有效值 E= Em BL1L2ω = 2 2

则线圈转动一周在 R 上产生的焦耳热为 QR=I2RT 2π 其中 T= ω ?BL1L2? 于是 QR=πRω? R+r ?2 ? ?


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