提升训练16 交变电流综合问题1.(2022年3月东阳中学高三期初)如图甲所示,某个小型交流发电机的“转子”部分由单匝导线框组成,导线框所处的磁场看做匀强磁场,磁感应强度大小为B=2.828T,导线框面积为S=0.04m2,其电阻忽略不计,线框绕固定转轴以角速度ω=314rad/s匀速转动。若将其接入图乙所示的理想变压器原线圈输入端,所有电表均为理想电表,原、副线圈匝数之比n1∶n2=4∶1,灯泡L1和L2电阻均为12.56Ω不变,以下说法正确的是( )A.该交流电的频率为50HzB.电压表V2的示数为3.14VC.开关S断开,此时小灯泡L1的电功率为3.14WD.开关S闭合,电流表A1的示数变小2.(2022年4月学军中学冲刺)如图所示,有一矩形线圈的面积为S,匝数为N,电阻不计,绕OO'轴在水平方向的磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω做匀速转动,从图示位置开始计时。矩形线圈通过滑环接一理想变压器,滑动触头P上下移动时可改变输出电压,副线圈接有可调电阻R,下列判断正确的是( )A.矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBSωcosωtB.矩形线圈从图示位置经过π2ω时间时,通过电流表的电荷量为0C.当P不动、R增大时,电压表读数也增大D.当P向上移动、R不变时,电流表读数增大3.(2022浙江绍兴模拟)如图所示,为一理想变压器,S为单刀双掷开关,P为滑动变阻器的滑片,U1为加在原线圈两端的电压,I1为原线圈中的电流,则( )6\nA.保持U1及P的位置不变,S由a合到b时,I1将增大B.保持U1及P的位置不变,S由b合到a时,R消耗的功率减小C.保持U1不变,S合在a处,使P上滑,I1将增大D.保持P的位置不变,S合在a处,若U1增大,I1将增大4.某电池充电器的工作原理可以简化为理想变压器,如果正常工作时输入电压为220V,输出电压为4.2V,输出电流为0.65A,则( )A.原线圈输入电流约为0.20AB.原线圈输入电流约为0.01AC.原、副线圈的匝数比约为52∶1D.原、副线圈的匝数比约为1∶525.500千伏超高压输电是我国目前正在实施的一项重大工程。若输送功率为3200万千瓦,原来采用200千伏输电,由于输电线有电阻而损失的电功率为P,则采用500千伏超高压输电后,在输电线上损失的电功率为(设输电线的电阻未变)( )A.0.4PB.0.16PC.2.5PD.6.25P6.(2022浙江杭州七县区质量检测)理想变压器原线圈与正弦交流电源连接,输入电压u随时间t变化的规律如图所示,原、副线圈匝数比n1∶n2=100∶1,副线圈只接入一个R=10Ω的电阻,则( )A.与电阻R并联的电压表示数为3.11VB.流过电阻R的电流最大值为0.311AC.变压器的输入功率为0.484WD.电阻R上交流电压的频率为50Hz7.如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶10,接线柱a、b接在电压为u=102sin100πtV的正弦交流电源上,R1为定值电阻,其阻值为100Ω,R2为用半导体材料制成的热敏电阻(阻值随温度升高而减小)。下列说法正确的是( )A.t=1600s时,a、b间电压的瞬时值为52VB.t=1600s时,电压表的读数为502VC.在1分钟内电阻R1上产生的热量为6000JD.当R2的温度升高时,电压表示数变大,电流表示数变大8.如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为5∶1,V、R和L分别是电压表、定值电阻和电感线圈,D1、D2均为灯泡。已知原线圈两端电压u按图乙所示正弦规律变化,下列说法正确的是( )6\nA.电压表示数为62.2VB.电压u的瞬时值表达式为u=311sin100πtVC.仅增大电压u的频率,电压表示数增大D.仅增大电压u的频率,D1亮度不变,D2变暗9.(2022浙江学军中学期末)在匀强磁场中,一矩形金属线圈绕与磁感线垂直的转轴匀速转动,如图甲所示,产生的交流电动势的图象如图乙所示,则( )A.t=0.005s时线圈平面与磁场方向平行B.t=0.010s时线圈的磁通量变化率最大C.线圈产生的交流电动势频率为50HzD.线圈产生的交流电动势有效值为311V10.(2022浙江嘉兴一中期末)用电高峰期,电灯往往会变暗,其原理可简化为如下物理问题。如图所示,理想变压器副线圈上,通过输电线连接两只相同的灯泡L1和L2,输电线的等效电阻为R,原线圈输入有效值恒定的交流电压,当开关S闭合时,以下说法正确的是( )A.原线圈中的电流减小B.R两端的电压增大C.原线圈输入功率不变D.副线圈输出的电压不变11.如图所示,理想变压器原、副线圈上接有四个完全相同的灯泡,若四个灯泡恰好都能正常发光,则下列说法正确的是( )A.U1∶U2=3∶4B.U1∶U2=4∶3C.若将L1短路,则副线圈的三个灯泡仍能正常发光D.若将L2短路,则副线圈的两个灯泡两端的电压变为额定电压的43倍12.小型手摇发电机线圈共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,方向垂直于线圈中心轴OO',线圈绕OO'匀速转动,如图所示。每匝矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0,不计线圈电阻,则发电机输出电压( )6\nA.峰值是e0B.峰值是2e0C.有效值是22Ne0D.有效值是2Ne013.图甲所示的变压器原、副线圈匝数比为3∶1,图乙是该变压器cd输入端交流电压u的图象,L1、L2、L3、L4为四只规格均为“9V 6W”的相同灯泡,各电表均为理想交流电表,以下说法不正确的是( )A.ab输入端电压的瞬时值表达式为Uab=272sin100πt(V)B.电流表的示数为2A,且四只灯泡均能正常发光C.流过灯L2的电流每秒方向改变50次D.ab输入端输入功率Pab=18W14.下图是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。变压器的输入电压是市区电网的电压,负载变化时输入电压不会有大的波动,可以认为电压表V1示数不变。输出电压通过输电线输送给用户,两条输电线的总电阻用R0表示,变阻器R表示用户用电器的总电阻。如果变压器上的能量损失忽略不计,当用户的用电器增加时,图中各表示数的变化情况是( )A.电流表A1示数变大B.电流表A2示数变小C.电压表V2示数变大D.电压表V3示数变小15.如图所示,电阻为r的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以角速度ω匀速转动。t=0时刻线圈平面与磁场垂直,各电表均为理想交流电表,则( )A.t=0时刻线圈中的感应电动势为零B.1s内电路中的电流方向改变ωπ次C.滑片P向下滑动时,电压表的读数不变D.滑片P向下滑动时,电流表的读数不变6\n提升训练16 交变电流综合问题1.AC 解析因为ω=2πT=2πf,得交变电流的频率为f=ω2π=3142π=50Hz,故A正确;线圈产生的感应电动势的最大值Em=BSω=2.828×0.04×314V=35.5V,原线圈输入电压的有效值U1=Em2=35.52V=21.5V,根据电压与匝数成正比,得副线圈两端的电压U2=14U1=14×25.1V=6.28V,即电压表V2的示数是6.28V,故B错误;开关S断开,小灯泡L1的电功率PL1=U22RL1=3.14W,故C正确;开关S闭合,负线圈的电阻减小,输出功率增大,输入功率增大,根据P=U1I1知,电流表A1的示数变大,故D错误。2.AD3.ABD 解析S由a合到b时,n1减小,由U1U2=n1n2,可知U2增大,P2=U22R随之增大,而P1=P2,又P1=I1U1,从而I1增大,A正确;S由b合到a时,与上述情况相反,P2将减小,B正确;P上滑时,R增大,P2=U22R减小,又P1=P2,P1=I1U1,从而I1减小,C错误;U1增大,由U1U2=n1n2可知,U2增大,I2=U2R随之增大,由I1I2=n2n1可知I1也增大,D正确。4.BC 解析根据输入功率等于输出功率,有U1I1=U2I2,得I1=U2U1I2=4.2220×0.65A≈0.01A,故A错误,B正确;n1n2=U1U2=2204.2≈521,即原、副线圈的匝数比约为52∶1,故C正确,D错误。5.B 解析根据P损=P送2U2r可知,当输电电压由200kV升高到500kV时,其线路损耗由P减小到0.16P,选项B正确。6.BCD 解析原、副线圈匝数比n1∶n2=100∶1,电压表显示有效值2.2V,故A错;流过电阻R的电流最大值为0.311A,故B对;变压器的输入功率为2.2210W=0.484W,故C对;变压器频率不变,电阻R上交流电压的频率为50Hz,故D对。7.AC 解析由u=102sin100πtV,当t=1600s时,a、b两点间电压的瞬时值为52V,A正确;U1=Um2=10V,根据U1U2=n1n2得U2=100V,电压表的读数应为有效值100V,B错误;在1分钟内电阻R1上产生的热量Q=U22R1t=6000J,C正确;当R2的温度升高时,R2的阻值减小,电压表示数不变,副线圈中的电流增大,故原线圈中的电流增大,电流表示数变大,D错误。8.BD 解析根据题图乙可知,原线圈电压的最大值为311V,则有效值U1=3112V≈220V,根据理想变压器电压与匝数成正比得n1n2=U1U2=51,解得U2=44V,所以电压表示数为44V,故A错误;根据题图乙可知,原线圈电压的最大值为311V,ω=2πT=100πrad/s,则电压u的瞬时值表达式为u=311sin100πtV,故B正确;原线圈电压不变,线圈匝数不变,仅增大电压u的频率,电压表示数不变,则D1亮度不变,电感线圈通低频阻高频,频率越大,阻碍作用越大,所以D2变暗,故C错误,D正确。9.AC10.BD 解析由于原线圈的电压及匝数比不变,故副线圈输出电压不变,选项D正确。开关S闭合,用户端阻值变小,用户端干路电流增大,则原线圈中电流变大,原线圈输入功率变大,选项A、C均错误。用户端干路电流增大,则输电线R上电压损失变大,选项B正确。11.BD 解析设灯泡的额定电压为U,额定电流为I,则副线圈电压为3U,电流为I,原线圈的灯泡正常发光,电流也为I,所以原、副线圈的匝数比为1∶1,原线圈两端电压为3U,所以U1∶U2=4∶3,选项A错误,选项B正确;若将L1短路,则原线圈的电压增大,则副线圈两端电压也增大,三个灯泡不能正常发光,选项C错误;若将L2短路,设副线圈的电流为I',原线圈的电流也为I',因此2I'R+I'R=U1=4U,则I'R=43U,即副线圈的每个灯泡两端的电压变为额定电压的43,选项D正确。6\n12.D 解析因每匝矩形线圈ab边和cd边产生的电动势的最大值都是e0,每匝中ab和cd串联,故每匝线圈产生的电动势的最大值为2e0。N匝线圈串联,整个线圈中感应电动势的最大值为2Ne0,因线圈中产生的是正弦式交变电流,则发电机输出电压的有效值E=2Ne0,故选项D正确。13.ACD 解析变压器副线圈两端的电压U2=9V,副线圈中的三只灯泡均正常发光,副线圈中的电流I2=3×PU=2A,原线圈中的电流为I1,I1I2=n2n1,解得I1=23A,灯L4正常发光,电压为9V,ab输入端电压的瞬时值表达式为Uab=362sin100πt(V),A错误,B正确;交变电流的频率为50Hz,所以流过每只灯泡的电流每秒方向改变100次,C错误;ab输入端输入功率P=UabI1=36×23W=24W,D错误。14.AD 解析由于变压器的输入功率和输出功率相等,副线圈的电阻减小了,输出功率变大了,所以原线圈的输入功率也要变大,因为输入电压不变,所以输入电流要变大,所以电流表A1的示数变大,A正确;当用电器增加时,相当于R的值减小,副线圈的总电阻减小,所以电流要变大,即电流表A2的示数变大,B错误;理想变压器的输出电压是由输入电压和匝数比决定的,由于输入电压和匝数比不变,所以副线圈的输出电压不变,所以电压表V2的示数不变,C错误;由于副线圈的电流变大,电阻R0两端的电压变大,又因为电压表V2的示数不变,所以电压表V3的示数变小,D正确。15.AB 解析由题可知图示位置,t=0,线圈的感应电动势为零,A正确;由T=2πω,得f=ω2π,故1s内电路中电流方向改变的次数为2f=ωπ,B正确;由电压表的示数U=Er+R·R=E1+rR可知,滑片P向下滑动,电阻R增大,电压表示数U增大,而电流表示数I=Er+R变小,C、D均错误。6
