訓(xùn)練五 交變電流

《教學(xué)考試》物理命題研究中心

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1．（2 0 1 5·福建龍巖綜測）L1和L2是高壓輸電的兩條輸電線，現(xiàn)要通過變壓器測量L1和L2之間的電壓，下列四種電路連接正確的是 （ ）

2．（2016·石家莊質(zhì)檢）如圖甲所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的

勻強(qiáng)磁場中，有一匝數(shù)為n，面積為S，總電阻為r的矩形線圈a b c d繞軸O O′做角速度為ω的勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，矩形線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)中可以保持和外電路電阻R形成閉合電路，回路中接有一理想交流電流表。圖乙是線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢e隨時(shí)間t的變化圖象，下列說法中正確的是 （ ）

A．從t1到t3這段時(shí)間穿過線圈磁通量的變化量為2n B S

B．從t3到t4這段時(shí)間通過電阻R的電荷量為

C．t3時(shí)刻穿過線圈的磁通量變化率為n B S ω

3．（多選）（2016·江蘇泰州一模）如圖甲所示，一理想變壓

器原副線圈的匝數(shù)比為2∶1，原線圈的電壓隨時(shí)間變化規(guī)律如圖乙所示。副線圈電路中接有燈泡，額定功率為2 2W；原線圈電路中接有電壓表和電流表?，F(xiàn)閉合開關(guān)，燈泡正常發(fā)光。若用U和I分別表示此時(shí)電壓表和電流表的讀數(shù)，則 （ ）

A．燈泡的電壓為1 1 0V

B．副線圈輸出交流電的頻率為5 0H z

C．U＝2 2 0V，I＝0．2A

4．（2016·江西省重點(diǎn)中學(xué)盟校聯(lián)考）如圖所示為一自耦變壓器，保持電阻R′和輸入電壓不變，以下說法正確的是（ ）

A．滑鍵P向b方向移動(dòng)，滑鍵Q下移，電流表示數(shù)增大

B．滑鍵P不動(dòng)，滑鍵Q上移，電流表示數(shù)不變

C．滑鍵P向b方向移動(dòng)，滑鍵Q不動(dòng)，電壓表示數(shù)增大

D．滑鍵P不動(dòng)，滑鍵Q上移或下移，電壓表示數(shù)始終不變

5．（2016·湖南邵陽第二中學(xué)月考）將硬導(dǎo)線中間一段折成不封閉的正方形，每邊長為l，它在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向如圖所示的勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為n，導(dǎo)線在a、b兩處通過電刷與外電路連接，外電路有額定功率為P的小燈泡并正常發(fā)光，電路中除燈泡外，其余部分的電阻不計(jì)，燈泡的電阻應(yīng)為 （ ）

A．2（πl(wèi)2n B）2／PB．（2 πl(wèi)2n B）2／P

C．（l2n B）2／2PD．（l2n B）2／P

6．（多選）（2016·廣東省高三適應(yīng)性考試）如圖甲所示為一理想自耦變壓器，A、B端輸入電壓如圖乙所示，A1、A2和V1、V2分別是接入原線圈和副線圈中的理想交流電流表和電壓表，其示數(shù)分別用I1、I2、U1、U2表示，R為定值電阻，現(xiàn)將滑片P從圖示位置逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在P轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，電流表和電壓表示數(shù)均未超過其量程，下列選項(xiàng)中能正確反映I1、I2、U1、U2變化規(guī)律的是 （ ）

7．（多選）（2 0 1 5·西安交大附中三模）某興趣小組設(shè)計(jì)了一種發(fā)電裝置，如圖所示。在磁極和圓柱狀鐵芯之間形成的兩磁場區(qū)域的圓心角α均為磁場均沿半徑方向。匝數(shù)為N的矩形線圈a b c d的邊長a b＝c d＝L、b c＝a d＝2L，線圈以角速度ω繞中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，b c邊和a d邊同時(shí)進(jìn)入磁場。在磁場中，兩條邊所經(jīng)過處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B、方向始終與兩邊的運(yùn)動(dòng)方向垂直。線圈的總電阻為r，外接電阻為R。則 （ ）

A．線圈切割磁感線時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢的大小Em＝2B L2ω

B．線圈切割磁感線時(shí)，b c邊所受安培力的大小

C．線圈旋轉(zhuǎn)一圈時(shí)，流過電阻R的凈電荷量為零

8．（多選）（2016·福建省連江縣尚德中學(xué)檢測）如圖所示為一理想變壓器，原、副線圈的匝數(shù)之比為n。原線圈接電壓為u＝U0s i nω t的正弦交流電，輸出端接有一個(gè)交流電流表和一個(gè)電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)的線圈電阻為R。當(dāng)輸入端接通電源后，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)一質(zhì)量為m的重物勻速上升，此時(shí)電流表的示數(shù)為I，重力加速度為g，下列說法正確的是 （ ）

A．電動(dòng)機(jī)兩端電壓為I R

B．原線圈中的電流為

9．（多選）（2016·山東泰安一模）如圖所示，在理想變壓器原、副線圈的回路中分別接有三個(gè)阻值相同的電阻R1、R2、R3。A、B兩端接在輸出電壓恒為U的正弦交流發(fā)電機(jī)上，此時(shí)三個(gè)電阻消耗的功率相同。則 （ ）

A．變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為2∶1

B．變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1∶3

C．電阻R1兩端的電壓為

D．電阻R1中的電流等于R2和R3中的電流之和

10．如圖甲所示，長、寬分別為L1、L2的矩形金屬線框位于豎直平面內(nèi)，其匝數(shù)為n，總電阻為r，可繞其豎直中心軸O1O2轉(zhuǎn)動(dòng)。線框的兩個(gè)末端分別與兩個(gè)彼此絕緣的銅環(huán)C、D（集流環(huán)）焊接在一起，并通過電刷和定值電阻R相連。線框所在空間有水平向右均勻分布的磁場，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示，其中B0、B1和t1均為已知。在0～t1時(shí)間內(nèi)，線框保持靜止，且線框平面和磁場垂直；t1時(shí)刻后線框在外力的驅(qū)動(dòng)下開始繞其豎直中心軸以角速度ω逆時(shí)針（從上往下看）勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。線框中電流逆時(shí)針方向?yàn)檎较颍◤淖笙蛴铱矗?。求?/p>

（1）0～t1時(shí)間內(nèi)通過電阻R的電流大?。?/p>

（2）線框勻速轉(zhuǎn)動(dòng)后，在轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中電流通過電阻R產(chǎn)生的熱量；

（3）線框勻速轉(zhuǎn)動(dòng)后，從圖甲所示位置轉(zhuǎn)過9 0°的過程中，通過電阻R的電荷量。

參考答案

1．A 【解析】要通過變壓器測量L1和L2之間的電壓，需要電壓互感器，即變壓器的原線圈要接在L1和L2之間；由于電壓不能超過電表量程，要通過變壓器降壓，根據(jù)原線圈匝數(shù)要多于副線圈匝數(shù)。

2．D 【解析】由圖可知，t1和t3這兩時(shí)刻的磁通量大小為0，故穿過線圈磁通量的變化量為0，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；從t3到t4這段時(shí)間磁通量的變化為B S，則平均電動(dòng)勢因此通過電阻R的電荷量為故 B項(xiàng)錯(cuò)誤；t3時(shí)刻電動(dòng)勢E＝n B S ω，則由法拉第電磁感應(yīng)定律可知?jiǎng)t穿過線圈的磁通量變化率為B S ω，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；電流表的示數(shù)為有效值，則有故D項(xiàng)正確。

4．D 【解析】滑片P向b方向移動(dòng)，輸出電壓減小，Q下移時(shí)，總電阻增大，故電流減小，變壓器初級(jí)電流減小，安培表示數(shù)減小，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；滑片P不動(dòng)，輸出電壓不變，滑片Q上移，電阻變化，電流表示數(shù)變化，所以B項(xiàng)錯(cuò)誤；滑片P向b方向移動(dòng)，輸出電壓減小，滑片Q不動(dòng)，電阻不變，電壓表示數(shù)減小，所以C項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)P不動(dòng)時(shí)，自耦變壓器的輸出電壓不變，電壓表測的是輸出電壓，示數(shù)不變，所以D項(xiàng)正確。

5．A 【解析】根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為em＝n B S ω＝（2nπ）B S＝2nπB l2，故有效電壓

6．A C 【解析】輸入電壓為正弦式電壓，電壓表V1的示數(shù)只與輸入電壓有關(guān)，故電壓為為定值，故A項(xiàng)正確；滑片P從圖示位置逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，匝數(shù)n2逐漸增大，輸出電壓為故U2逐漸增大，電流表A2的示數(shù)為故I2逐漸增大，根據(jù)故I1逐漸增大，故B、D項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確。

7．C D 【解析】b c、a d邊的運(yùn)動(dòng)速度感應(yīng)電動(dòng)勢Em＝4NB L v，解得Em＝2NB L2ω，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由歐姆定律得安培力F＝2NB ImL，解得B項(xiàng)錯(cuò)誤；線圈旋轉(zhuǎn)一圈時(shí)，磁通量的變化量為零，故平均感應(yīng)電動(dòng)勢為零，故流過電阻R的凈電荷量為零，C項(xiàng)正確；在磁極和圓柱狀鐵芯之間形成的兩磁場區(qū)域的圓心角α均為π，發(fā)電裝置的總功率外力做功的功率與發(fā)電裝置的總功率相等，D項(xiàng)正確。

8．B C D 【解析】因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)為非純電阻電路，故其兩端電壓不等于I R，而是大于它，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；由變壓器的線圈匝數(shù)與電流的關(guān)系可知，原線圈中的電流為，故B項(xiàng)正確；由變壓器的線圈匝數(shù)與電壓的關(guān)系可知，電動(dòng)機(jī)兩端電壓的有效值為故電動(dòng)機(jī)消耗的電功率為C項(xiàng)正確；電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率根據(jù)P機(jī)＝m g v，重物勻速上升的速度為D項(xiàng)正確。

【解析】（1）0～t1時(shí)間內(nèi)，線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢

根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，通過電阻R的電流

（2）線框產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值Em＝n B1L1L2ω

通過電阻R的電流的有效值

此過程中，電阻R產(chǎn)生的熱量

（3）線框從圖甲所示位置轉(zhuǎn)過9 0°的過程中，平均感應(yīng)電動(dòng)勢

通過電阻R的電荷量