新高考物理二轮复习过关练习第3部分 考前特训 热点13　交流电路的分析与计算 (含解析)

热点13　交流电路的分析与计算

1．(2022·浙江嘉兴市二模)如图甲所示是一种可手摇发电的手电筒，除照明外还可手摇发电为手机充电．其回路处在磁感应强度大小为0.01 T的匀强磁场中，磁场方向如图乙所示，图乙时刻半圆形导线束位于纸面内．从右向左看，手柄以 rad/s逆时针匀速转动，则(　　)

A．该手摇电筒中的电流是直流电

B．图乙时刻半圆形导线束上电流从A到B

C．图乙时刻半圆形导线束受安培力大小为0

D．图乙所示电流表的示数为0.4 A

答案　C

解析　根据手摇电筒的结构，线圈转动切割磁感线产生的感应电流方向不断变化，故该手摇电筒中的电流是交流电，A错误；题图乙时刻半圆形导线束速度方向与磁场方向平行，故该时刻无感应电流，半圆形导线束所受安培力大小为0，B错误，C正确；电流表的示数为转一圈的有效值，由题干中的已知条件无法求出电路中的电流有效值，D错误．

2．(2018·全国卷Ⅲ·16)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流电源上，在一个周期内产生的热量为Q正．该电阻上电压的峰值均为u0，周期均为T，如图所示．则Q方∶Q正等于(　　)

A．1∶   B.∶1

C．1∶2   D．2∶1

答案　D

解析　由有效值概念知，一个周期内产生热量Q方＝·＋·＝T，Q正＝T＝T＝·T，故Q方∶Q正＝2∶1，故选D.

3．(多选)(2019·天津卷·8)单匝闭合矩形线框电阻为R，在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，穿过线框的磁通量Ф与时间t的关系图像如图所示．下列说法正确的是(　　)

A．时刻线框平面与中性面垂直

B．线框的感应电动势有效值为

C．线框转一周外力所做的功为

D．从t＝0到t＝过程中线框的平均感应电动势为

答案　BC

解析　由Ф－t图像可知，时刻穿过线框的磁通量最大，则线框位于中性面，A错误；线框中产生的感应电动势的最大值应为Em＝NBSω，又ω＝，N＝1，BS＝Фm，则整理得Em＝，因此感应电动势的有效值为E＝＝，B正确；由功能关系可知线框转动一周外力所做的功等于线框中产生的焦耳热，则W＝T＝，C正确；从t＝0到t＝过程中，线框中产生的平均感应电动势为＝＝，D错误．

4．(多选)(2022·湖南省隆回县第二中学模拟)如图甲所示为一种家用台灯的原理图．理想自耦变压器的两端a、b间接入有效值为220 V的交流电，变压器线圈总匝数为1 100，交流电流表A为理想电表，灯泡的额定电压为220 V、额定功率为60 W，其伏安特性曲线如图乙所示，下列说法正确的是(　　)

A．当滑片P上移时，灯泡亮度增加

B．当滑片P上移时，变压器的输入功率变小

C．当c、P之间线圈匝数为600时，灯泡的功率约为24 W

D．当c、P之间线圈匝数为600时，电流表的示数约为0.2 A

答案　AC

解析　当滑片P上移时，输出端的线圈匝数增加，根据变压器的原理有＝，则输出电压升高，灯泡的功率增大，灯泡亮度增加，变压器的输入功率相应增大，A正确，B错误；当c、P之间的线圈匝数为600时，根据＝，可得变压器输出电压为U2＝×220 V＝120 V，由题图乙可知当灯泡两端的电压为120 V时，通过灯泡的电流为0.2 A，可得灯泡的功率为P＝120×0.2 W＝24 W，C正确；通过电流表的电流为I1＝＝ A≈0.11 A，D错误．

5．(多选)(2022·海南海口市一模)远距离输电线路图如图所示，升压变压器输入电压和输入功率保持不变，输电线电阻R保持不变．现进行输电线路电压升级，将升压变压器副线圈滑片向上滑动，同时保持用户电压不变，则(　　)

A．应将降压变压器副线圈滑片向上滑动

B．应将降压变压器副线圈滑片向下滑动

C．输电线损失的功率减小

D．用户的功率减小

答案　BC

解析　当升压变压器副线圈滑片向上滑动，则n2增大，而U1、n1不变，由＝得U2增大，而升压变压器的功率P不变，由I2＝得I2减小，则输电线路上的电压损失U损＝I2R减小，故降压变压器的原线圈电压U3＝U2－U损增大，故要使用户的电压保持不变，由＝知，可以减小降压变压器副线圈的匝数n4，故降压变压器副线圈的滑片应向下滑动，故A错误，B正确；由输电线损失的功率P损＝I22R知，I2减小，则输电线损失的功率减小，故C正确；用户得到的功率等于降压变压器原线圈的功率，即P用＝P3＝P2－P损，而输电线损失的功率减小，则用户得到的功率增大，故D错误．

6.(2022·湖南卷·6)如图，理想变压器原、副线圈总匝数相同，滑动触头P1初始位置在副线圈正中间，输入端接入电压有效值恒定的交变电源．定值电阻R1的阻值为R，滑动变阻器R2的最大阻值为9R，滑片P2初始位置在最右端．理想电压表的示数为U，理想电流表的示数为I.下列说法正确的是(　　)

A．保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，I减小，U不变

B．保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，R1消耗的功率增大

C．保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，I减小，U增大

D．保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，R1消耗的功率减小

答案　B

解析　由题意可知，原、副线圈的匝数比为2，则副线圈的电流为2I，根据欧姆定律可得副线圈的电压有效值为U2＝2IR1，则变压器原线圈的电压有效值为U1＝2U2＝4IR1，设输入交变电源的电压有效值为U0，则U0＝4IR1＋IR2，可得I＝.保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，I不断变大，根据欧姆定律U1＝4IR1，可知变压器原线圈的电压有效值变大，输入端接入的电压有效值不变，则R2两端的电压不断变小，则电压表示数U变小，原线圈的电压、电流都变大，则功率变大，根据原、副线圈的功率相等，可知R1消耗的功率增大，故B正确，A错误；设原、副线圈的匝数比为n，同理可得U1＝n2IR1，则U0＝n2IR1＋IR2，整理可得I＝，保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，n不断变大，则I变小，对R2由欧姆定律可知U＝IR2，可知U不断变小，根据原、副线圈的功率相等可知R1消耗的功率为

P1＝IU1＝·(U0－)，

整理可得P1＝，

可知n＝3时，

R1消耗的功率有最大值，

可知R1消耗的功率先增大后减小，

故C、D错误．