选择题02 《交流电变压器》-解码高考2021物理一轮复习题型突破

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命题点一 交变电流产生及变化规律
命题点二 交流电有效值的计算
命题点三 理想变压器原理及应用
命题点四 理想变压器动态分析
命题点五 两种特殊变压器模型
命题点六 远距离输电
【高考解码】
命题点一 交变电流产生及变化规律
1．（单选）小型手摇发电机线圈共有N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于线圈中心轴OO′，线圈绕OO′匀速转动，如图所示.矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为E0，该发电机外接负载电阻，则( )
A．当线圈处于中性面位置时磁通量的变化率最大
B．线圈从中性面位置转过180°过程中，线圈中磁通量的变化量为零
C．线圈转动过程中电动势的有效值为eq \f(\r(2),2)NE0
D．线圈转动过程中电动势的最大值为2NE0
2．（多选）（2018年全国Ⅲ卷）如图（a），在同一平面内固定有一长直导线PQ和一导线框R，R在PQ的右侧。导线PQ中通有正弦交流电流i，i的变化如图（b）所示，规定从Q到P为电流的正方向。导线框R中的感应电动势（ ）
A．在时为零B．在时改变方向
C．在时最大，且沿顺时针方向D．在时最大，且沿顺时针方向
3．（多选）（2017·天津卷）在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。设线圈总电阻为2 Ω，则（ ）
A．t=0时，线圈平面平行于磁感线B．t=1 s时，线圈中的电流改变方向
C．t=1.5 s时，线圈中的感应电动势最大D．一个周期内，线圈产生的热量为
4．（多选）（2016·全国卷Ⅲ）如图所示，M为半圆形导线框，圆心为OM；N是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为ON；两导线框在同一竖直面（纸面）内；两圆弧半径相等；过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面．现使线框M、N在t＝0时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面、且过OM和ON的轴，以相同的周期T逆时针匀速转动，则（ ）
A．两导线框中均会产生正弦交流电
B．两导线框中感应电流的周期都等于T
C．在t＝eq \f(T,8)时，两导线框中产生的感应电动势相等
D．两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等
5．（多选）如图所示，线圈ABCD匝数n＝10，面积S＝0.4 m2，边界MN(与线圈的AB边重合)右侧存在磁感应强度B＝eq \f(2,π) T的匀强磁场，若线圈从图示位置开始绕AB边以ω＝10π rad/s的角速度匀速转动.则以下说法正确的是( )
A．线圈产生的是正弦交流电B．线圈在转动过程中产生的最大感应电动势为80 V
C．线圈转动eq \f(1,60) s时瞬时感应电动势为40eq \r(3) VD．线圈产生的感应电动势的有效值为40 V
命题点二 交流电有效值的计算
1．（单选）（2018年全国Ⅲ卷）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
2．（单选）阻值为R的电炉丝通以大小为I的恒定电流时其电功率为P，当把它接在某正弦交流电源两端时其电功率也为P.则该交流电源电压的最大值为( )
A．eq \f(\r(2),2)IR B．eq \r(2)IRC．IRD．2IR
3．（单选）如图所示电路，电阻R1与电阻R2串联接在交变电源上，且R1＝R2＝10 Ω，正弦交流电的表达式为u＝20eq \r(2)sin 100πt(V)，R1和理想二极管D(正向电阻为零，反向电阻为无穷大)并联，则R2上的电功率为( )
A．10 WB．15 WC．25 WD．30 W
4．（单选）在如图甲所示的电路中，D为理想二极管(正向电阻为零，反向电阻为无穷大).R1＝30 Ω，R2＝60 Ω，R3＝10 Ω.在MN间加上如图乙所示的交变电压时，R3两端理想电压表的读数大约是( )
A．3 VB．3.5 VC．4 VD．5 V
5．（多选）如图所示，边长为L的正方形单匝线圈abcd，电阻为r，外电路的电阻为R，ab的中点和cd的中点的连线OO′恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为B，若线圈从图示位置开始，以角速度ω绕OO′轴匀速转动，则以下判断正确的是( )
A．图示位置线圈中的感应电动势最大为Em＝BL2ω
B．从图示位置开始计时，闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为e＝eq \f(1,2)BL2ωsin ωt
C．线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R的电荷量为q＝eq \f(2BL2,R＋r)
D．线圈转动一周的过程中，电阻R上产生的热量为Q＝eq \f(πB2ωL4R,4R＋r2)
命题点三 理想变压器原理及应用
1．（多选）（2020·新课标Ⅲ）在图（a）所示的交流电路中，电源电压的有效值为220V，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R1、R2、R3均为固定电阻，R2=10，R3=20，各电表均为理想电表。已知电阻R2中电流i2随时间t变化的正弦曲线如图（b）所示。下列说法正确的是（ ）
A．所用交流电的频率为50HzB．电压表的示数为100V
C．电流表的示数为1.0AD．变压器传输的电功率为15.0W
2．（单选）（2020·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15 Ω，额定电压为24 V。定值电阻R1=10 Ω、R2=5 Ω， 滑动变阻器R的最大阻值为10 Ω。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．1 ΩB．5 ΩC．6 ΩD．8 Ω
3．（单选）（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20 V时，输出电压（ ）
A．降低2 VB．增加2 VC．降低200 VD．增加200 V
4．（单选）（2016·全国卷Ⅰ）一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 Ω、1 Ω 和4 Ω，为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定．当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I.该变压器原、副线圈匝数比为（ ）
A．2B．3C．4D．5
5．（多选）（2016·全国卷Ⅲ）如图所示，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和B．当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光．下列说法正确的是（ ）
A．原、副线圈匝数比为9∶1B．原、副线圈匝数比为1∶9
C．此时a和b的电功率之比为9∶1D．此时a和b的电功率之比为1∶9
命题点四 理想变压器动态分析
1．（单选）（2018年天津卷）教学用发电机能够产生正弦式交变电流。利用该发电机（内阻可忽略）通过理想变压器向定值电阻R供电，电路如图所示，理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、U，R消耗的功率为P。若发电机线圈的转速变为原来的，则（ ）
A．R消耗的功率变为B．电压表V的读数变为
C．电流表A的读数变为2ID．通过R的交变电流频率不变
2．（单选）（2016·四川卷）如图所示，接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L供电，如果将原、副线圈减少相同匝数，其他条件不变，则（ ）
A．小灯泡变亮B．小灯泡变暗
C．原、副线圈两端电压的比值不变D．通过原、副线圈电流的比值不变
3．（多选）如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为20∶1，图中电表均为理想电表，R为光敏电阻(其阻值随光强增大而减小)，L1和L2是两个完全相同的灯泡.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( )
A．交流电压的频率为50 HzB．电压表的示数为11 V
C．当照射R的光强增大时，电流表的示数变大D．若L1的灯丝烧断后，电压表的示数会变小
4．（单选）如图甲为理想变压器的示意图，其原、副线圈的匝数比为4∶1，电压表和电流表均为理想电表，Rt为阻值随温度升高而变小的热敏电阻，R1为定值电阻.若发电机向原线圈输入如图乙所示的正弦交流电.下列说法中正确的是( )
A．输入变压器原线圈的交流电压的瞬时值表达式为u＝36eq \r(2)sin 50πt V
B．变压器原、副线圈中的电流之比为4∶1
C．t＝0.01 s时，发电机的线圈平面位于中性面
D．Rt温度升高时，变压器的输入功率变小
5．（单选）如图甲所示，一个电阻不计、边长为1 m的正方形单匝线圈被固定，正方形线圈内有一磁场与线圈平面垂直，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，将线圈的两端与理想变压器原线圈相连，开关闭合，副线圈接有定值电阻R0和磁敏电阻GMR(GMR的阻值随所处空间磁场的增大而增大)，则下列说法正确的是( )
A．线圈中产生的电动势的有效值为2 V
B．若使电阻R0消耗的功率增大，则滑动触头P需上移
C．当开关S由闭合到断开，副线圈中电流增大
D．当GMR处的磁场增强时，变压器的输入功率减小
命题点五 两种特殊变压器模型
1．（单选）（2020·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
2．（多选）在家庭电路中，为了安全，一般在电能表后面的电路中安装一个漏电开关，其工作原理如图所示，其中甲线圈两端与脱扣开关控制器相连，乙线圈由两条电线采取双线法绕制，并与甲线圈绕在同一个矩形硅钢片组成的铁芯上.以下说法正确的是( )
A．当用户用电正常时，甲线圈两端没有电压，脱扣开关接通
B．当用户用电正常时，甲线圈两端有电压，脱扣开关接通
C．当用户发生漏电时，甲线圈两端没有电压，脱扣开关断开
D．当用户发生漏电时，甲线圈两端有电压，脱扣开关断开
3．（单选）（2016·江苏卷）一自耦变压器如图所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a、b间作为原线圈．通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c、d间作为副线圈．在a、b间输入电压为U1的交变电流时，c、d间的输出电压为U2，在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中（ ）
A．U2>U1，U2降低B．U2>U1，U2升高C．U2