2021届新高考物理二轮复习专题强化双击训练 专题十四 交变电流 变压器 A卷
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1.如图所示为某中学教学区供电示意图，供电部门通过理想变压器原线圈端送电，虚线框内表示教学区内各教室的照明电路.已知变压器副线圈端距教学区输入端的距离较远，两部分之间的输电线电阻不能忽略，已知端输入电压一定，则以下说法正确的是( )
A.如果教学区同时使用的电灯减少，端输入电功率仍不变
B.端电压一定为220 V
C.端电压一定为220 V
D.教学区内同时使用的电灯越多，端输入电压越低
2.如图所示为某同学设计的一个用电器的内部电路图.一理想变压器的匝数比为;原线圈回路中接一阻值恒为的监控指示灯;副线圈中接有两只均标有“6 W 6 V”的灯泡,灯泡都正常发光;副线圈中接有四只额定功率均为3 W的灯泡，灯泡也都正常发光.则下列说法正确的是( )
A.原线圈两端的电压为3 V
B.副线圈中所接灯泡的额定电压均为12 V
C.交流电源电压为9 V
D.监控指示灯消耗的功率为0.4 W
3.下列选项中表示交流电的是( )
A. B.
C. D.
4.采用一稳压交流电源给如图所示电路供电,是三个完全相同的定值电阻,理想变压器的匝数比为2:1,开关断开时电路消耗的总功率为P,则开关闭合时电路消耗的总功率为( )
A.P B. C. D.
5.一个电阻中分别通过四种不同形式的电流，电流随时间变化的情况如图所示，在相同时间内电阻产生热量最多的是( )
A. B.
C. D.
6.如图所示，电阻为r的线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴匀速转动，产生电动势瞬时值表达式为的交流电，把该交流电接在理想变压器原线圈的两端，变压器原、副线圈的匝数比为，电压表和电流表均为理想电表，为定值电阻，阻值为R，为可变电阻，当其阻值为R时，电压表的读数为10 V，若的阻值变为，则电压表的读数为( )
A.210 V B.200 V C.198 V D.110 V
7.如图所示，理想变压器原线圈串联一个定值电阻之后接到交流电源上，电压表的示数恒定不变，电压表和的示数分别用和表示，所有电压表都可视为理想电压表.当移动滑动变阻器的滑动触头P时，下列说法正确的是( )
A.与的比值不变
B.与的比值变大
C.若减小，则消耗的功率也减小
D.电阻和R消耗的功率的比值总是等于
8.如图甲所示，变压器原、副线圈的匝数比为3:1，为四只规格均为“9 V 6 W”的相同灯泡，各电表均为理想交流电表，输入端交变电压u的图象如图乙所示，则以下说法正确的是( )
A.电压表的示数为36 V B.电压表的示数为27 V
C.电流表的示数为3 A D.四只灯泡均不能正常发光
9.如图所示，磁感应强度大小分别为B和的两匀强磁场相邻，磁场方向均垂直于纸面向里，一单匝矩形线圈的边刚好位于两个磁场的分界处，线圈以边为转轴按图示方向匀速转动.已知线圈转动的角速度为ω，边长为，边长为，则线圈中产生的感应电动势的有效值为( )
A. B. C. D.
10.手机无线充电是比较新颖的充电方式。如图所示，电磁感应式无线充电的原理与变压器类似，通过分别安装在充电基座和接收能量装置上的线圈，利用产生的磁场传递能量。当充电基座上的送电线圈通入正弦式交变电流后，就会在邻近的受电线圈中感应出电流，最终实现为手机电池充电。在充电过程中（ ）
A.送电线圈中电流产生的磁场呈周期性变化
B.受电线圈中感应电流产生的磁场恒定不变
C.送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递
D.手机和基座无需导线连接，这样传递能量没有损失
11.如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为，副线圈的输出端接有一交流电动机，正在将质量为m的重物以速度v匀速提升，若不计摩擦和空气阻力，变压器的输入功率为P，理想电流表示数为I，则下列说法正确的是( )
A.通过原线圈的电流为 B.原线圈的输入电压为
C.电动机消耗的功率为 D.电动机的内阻为
12.如图所示，N匝矩形导线框以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴匀速转动，线框面积为S，线框的电阻、电感均不计，外电路接有电阻R、理想交流电流表和二极管D.二极管D具有单向导电性，即正向电阻为零，反向电阻无穷大.下列说法正确的是( )
A.交流电流表的示数为
B.一个周期内通过R的电荷量为
C.R两端电压的有效值
D.图示位置电流表的示数为0
13.一台小型发电机的最大输出功率为，输出电压恒为，现用电阻率为、横截面积为的输电线向距离处的用电单位输电，要使发电机满负荷运行时，输电线上的损失功率为发电机总功率的4%，理想升压变压器原、副线圈匝数分别为，理想降压变压器原、副线圈匝数分别为.
（1）所用的理想升压变压器原、副线圈的匝数比值是多少？
（2）如果用户用电器的额定电压为220 V，那么所用的理想降压变压器原、副线圈的匝数比值是多少？
答案以及解析
1.答案：D
解析：如果教学区同时使用的电灯减少，消耗的电功率减小，根据变压器输入功率等于输出功率，则输入功率也减小，A错误；由于输电线电阻不能忽略，如果保证电灯能正常工作，则端的电压大于220 V，B错误；教学区内同时使用的电灯越多，功率越大，输电线的电阻分压越大，则两端的电压越小，C错误，D正确.
2.答案：D
解析：根据,解得,故A错误;根据,解得,故B错误;根据理想变压器输入功率与输出功率相等得,解得,则交流电源电压为,故C错误;监控指示灯消耗的功率为,故D正确.
3.答案：C
解析：交流电的重要特征是电流的方向随时间做周期性变化，故选项C表示的是交流电，选项A、B、D表示的是直流电.
4.答案：C
解析：设三个完全相同的定值电阻的阻值为R,电源输出电压为U,开关断开时,根据等效电路可得,电路的总电阻,电路消耗的总功率，开关闭合时,根据等效电路可得,电路的总电阻,电路消耗的总功率,故A、B、D错误,C正确.
5.答案：D
解析：选项A、B中交变电流的有效值都为，选项C中恒定电流的大小为1.5 A，选项D中交变电流的有效值为2 A，根据热量的表达式得出选项D正确.
6.答案：C
解析：由可知，该线圈中产生的交变电动势的有效值应为；因为开始时，电压表的读数为10 V，则，根据，得，所以；又根据，得，因此；若的阻值变为，有，，，联立解得，C正确，A、B、D错误.
7.答案：D
解析：与的比值由变压器原、副线圈匝数之比决定，是一个常数，B错误；因为有电阻的存在，并不等于原线圈两端的电压，所以与的比值将会改变，A错误；因为与的比值不变，当减小时，也随着减小，电阻两端的电压将增加，消耗的功率也增大，C错误；设通过原线圈的电流为I，则副线圈的输出功率即滑动变阻器R消耗的功率为，消耗的功率为，电阻和R消耗的功率的比值为，所以D正确.
8.答案：B
解析：由输入端两端电压的有效值，原、副线圈的电压之比，电流之比为1:3；设两端电压为，有，则，原线圈电压即电压表的示数为，B正确，A错误.四只灯泡两端电压均为9 V，故均能正常发光，D错误.电流表的示数为，C错误.
9.答案：B
解析：单匝矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中转动时，产生的感应电动势的有效值为，在磁感应强度为的匀强磁场中转动时，产生的感应电动势的有效值为，根据交变电压有效值的定义可知，解得，选项B正确，A、C、D错误.
10.答案：AC
解析：由题意可知送电线圈中通入了正弦式交变电流，可知电流产生的磁场也呈周期性变化，A正确；由变压器的工作原理可知，受电线圈中输出的电流按余弦规律变化，因此受电线圈中感应电流产生的磁场随电流的变化而变化，B错误；送电线圈和受电线圈的能量传递是通过互感现象实现的，C正确；由于送电线圈产生的磁场并没有全部穿过受电线圈，即有磁通的损失，因此该充电过程存在能量的损失，D错误。
11.答案：AD
解析：由理想变压器线圈匝数和电流的关系为，解得通过原线圈的电流，故A正确；原线圈的输入电压，解得，故B错误；理想变压器的输入功率等于输出功率，所以电动机消耗的功率为P，故C错误；电动机的总功率，解得，故D正确.
12.答案：AB
解析：矩形闭合导线框在磁场中转动，产生的交流电的电压最大值，由于二极管具有单向导电性，故一个周期内只有一半时间电路中有电流，根据电流的热效应得，解得R两端电压，则电流表的示数为，A正确，C错误；一个周期内只有一半时间电路中有电流，由，得电荷量，B正确；电流表显示的是有效值，不会随瞬时值的变化而变化，即图示位置电流表的示数不为0，D错误.
13.答案：（1）导线电阻，代入数据解得
升压变压器原线圈中电流满足，得
升压变压器副线圈中电流满足
解得
由，得.
（2）降压变压器的输入电压满足，代入数据解得
因为输出电压，由，得.
