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1、对题纠错练十五交变电流对题练交变电流的产生与描述1.(多选)(2017黑龙江大庆一模)如图所示,N匝矩形导线框在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴OO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、理想电流表A和二极管D。电流表的示数为I,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.导线框转动的角速度为B.导线框转动的角速度为C.导线框转到图示位置时,导线框中的磁通量最大,瞬时电动势为零D.导线框转到图示位置时,导线框中的磁通量最大,瞬时电动势最大(导学号88094645)【答案】 BC线圈产生的最大感应电动势Em=NBS,根据二极管的特点可知
2、,在一个周期内有半个周期回路中有电流,根据交变电流的热效应可知=I2RT,解得=,故A错误,B正确;导线框转到图示位置时,线圈位于中性面处,导线框中的磁通量最大,瞬时电动势为零,故C正确,D错误。理想变压器2.(2017宁夏中卫一模)在如图所示的电路中,理想变压器原、副线圈的匝数比n1n2=221,原线圈接u1=220sin 100t V的交变电流,电阻R=10 ,电流表、电压表均为理想电表,则()A.电压表的读数为10 VB.电流表的读数为22 AC.电阻R消耗的功率为10 WD.变压器的输出功率为10 W(导学号88094646)【答案】 D输入电压的有效值为U1=220 V,根据得U2=
3、U1=10 V,故A错误;电流表的示数为I2=1 A,故B错误;电阻消耗的功率为P2=U2I2=10 W,故C错误;理想变压器的输入电功率等于副线圈回路负载消耗功率,故D正确。3.(多选)如图甲所示,理想变压器的原线圈输入如图乙所示的交变电流,则下列判断正确的是()A.灯泡中的电流变化周期为2 sB.原线圈输入电流的有效值小于 AC.01 s和12 s流过灯泡的电流方向相同D.前2 s内铁芯中磁通量的变化率恒定(导学号88094647)【答案】 BCD由题图乙知I的变化周期为4 s,选项A错误;作出正弦交变电流的图线如图中虚线所示,当输入电流为正弦交变电流时,I有效= A,由图易知,电流的有效
4、值要小于 A,选项B正确;由楞次定律可知01 s和12 s流过灯泡的电流方向相同,选项C正确;由图象可知在前2 s内电流I的变化率恒定,由此产生的磁通量的变化率也是恒定的,选项D正确。4.(多选)如图为远距离输电示意图,升压变压器T1和降压变压器T2均为理想变压器,n1n2=1m,n3n4=n1(m、n都大于1)。输电线的总电阻为2r,升压变压器T1原线圈的电压的有效值为U,T1的原线圈输入的电功率为P。下列说法正确的是()A.降压变压器T2副线圈的电压为B.输电线上的电流为C.用电设备的数目增多,降压变压器T2原线圈的电压变小D.用电设备的数目减少,输电线上的电流减小(导学号88094648
5、)【答案】 BCD输电线上有电阻,所以降压变压器T2副线圈的电压小于,选项A错误;升压变压器T2副线圈的电压为mU,所以输电线上的电流为I=,选项B正确;用电设备的数目增多,输电线上的电压降变大,降压变压器T2原线圈的电压变小,选项C正确;用电设备的数目减少,输电的功率变小,输电线上的电流减小,选项D正确。5.(多选)(2017广西南宁一模)如图所示,一理想变压器的原、副线圈匝数之比为n1n2=551,原线圈接电压u=220sin 100t V的交流电源,电表均为理想电表。闭合开关后,在滑动变阻器的滑片P从最上端滑到最下端的过程中,下列说法正确的是()A.副线圈交变电流的频率是100 HzB.
6、电压表的示数为4 VC.滑动变阻器两端的电压先变大后变小D.电流表的示数变大(导学号88094649)【答案】 BD由电压公式知交变电流的角速度为=100 rad/s,则频率f=50 Hz,变压器不改变电流的频率,故副线圈交变电流的频率是50 Hz,A错误;原线圈两端的输入电压有效值为220 V,由知,副线圈两端电压为U2=4 V,即为电压表的读数,故B正确;在滑动变阻器的滑片P从最上端滑到最下端的过程中,电路中的总电阻减小,根据欧姆定律可知,变压器的输出电流增大,则输入的电流也增大,即电流表的示数变大。定值电阻R两端的电压变大,副线圈两端电压不变,所以滑动变阻器两端电压变小,故C错误,D正确
7、。6.(2017四川广元二模)一理想降压变压器原、副线圈匝数比为k,原线圈与阻值为4R0的电阻串联后,接入有效值为25 V的正弦式交流电源;副线圈电路中固定电阻的阻值为R0,当负载电阻的阻值R=5R0时,理想电压表的示数为5 V。保持变压器输入电流不变,现将负载电阻的阻值增大到R=11R0,此时输入电压有效值为U,则()A.k=,U=49 VB.k=,U=48 VC.k=4,U=49 VD.k=4,U=48 V(导学号88094650)【答案】 C变压器副线圈电路电流I2=,此时变压器原线圈电路电流为I1=;调整负载后,变压器副线圈电压U2=6R0=6 V,原线圈上的电压U1=kU2=6k V
8、,则U=U1+I14R0,即25=6k+,解得k=4;保持变压器输入电流不变,则副线圈电流也不变,将负载电阻的阻值增大到R=11R0,则变压器副线圈两端电压为U2=(11R0+R0)=12 V,原线圈两端电压U1=kU2=48 V,故U=U1+I14r0=48 V+4R0=49 V,故选项C正确,A、B、D错误。7.(多选)(2017湖北七市一模)如图甲所示,理想变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2,原线圈回路接有内阻不计的交流电流表A,副线圈回路接有定值电阻R=2 。现在a、b间和c、d间分别接上示波器,同时检测得a、b间,c、d间的电压随时间变化的图象如图乙所示,则下列说法正确的是()A.
9、T=0.02 sB.n1n2551C.电流表A的示数I36.4 mAD.当原线圈电压瞬时值最大时,副线圈两端电压瞬时值为0(导学号88094651)【答案】 ABC由题图乙可知,电压变化的周期是0.02 s,所以A正确;根据变压规律得55,所以B正确;副线圈的电流I2=2 A,根据变压器的电流规律得原线圈的电流I1=36.4 mA,所以C正确;由题图乙知,当原线圈电压瞬时值最大时,副线圈两端电压瞬时值也最大,故D错误。远距离输电8.(多选)(2017湖南株洲一模)某同学在实验室中研究远距离输电。由于输电线太长,他将每100米导线卷成一卷,共卷成8卷来代替输电线路(忽略输电线路的自感作用)。第一
10、次直接将输电线与学生电源及用电器相连,测得输电线上损失的功率为P1。第二次采用如图所示的电路输电,其中理想变压器T1与电源相连,其原、副线圈的匝数比为n1n2,理想变压器T2与用电器相连,测得输电线上损失的功率为P2。下列说法正确的是()A.前后两次实验都可用于研究远距离直流输电B.实验可以证明,减小输电电流能减小远距离输电的能量损失C.若输送功率一定,则P2P1=D.若输送功率一定,则P2P1=n1n2(导学号88094652)【答案】 BC变压器只能改变交变电流的电压,所以第二次实验只能研究远距离交流输电,故A错误。实验可以证明,减小输电电流能减小远距离输电的能量损失,故B正确。第一次实验
11、输电线上的电流I=,输电线上损失的功率P1=I2R=R;第二次实验,升压变压器副线圈上的电压U2=U1,输电线上的电流I=,输电线上损失的功率P2=I2R=R,所以有,故C正确,D错误。纠错练变压器易错题9.(2017山东济宁一模)如图所示,理想变压器的输入端通过灯泡L1与输出电压稳定的正弦式交流电源相连,副线圈通过导线与两个相同的灯泡L2和L3相连,开始时开关S处于断开状态。当S闭合后,所有灯泡都能发光,下列说法中正确的是()A.灯泡L1变亮B.灯泡L2变亮C.原线圈两端电压不变D.副线圈两端电压变大(导学号88094653)【答案】 A开关S闭合,原负载电路增加一并联电路,总电阻减小,所以
12、副线圈电流增大,根据变流规律,可知原线圈电流I1增大,L1变亮,所以A正确;灯泡L1的电压UL1=I1R增大,由于输入的正弦式交流电压稳定,根据U=UL1+U1,可知原线圈的电压U1减小,则副线圈电压U2随着减小,L2变暗,所以B、C、D错误。【易错提示】 如果原线圈没有用电器,发电机提供的电压即原线圈的电压,负载变化时,原线圈的电压是不变的,但本题的原线圈上有用电器,发电机提供的电压是原线圈电压与用电器电压之和。原线圈的电压会发生变化,需要从功率和电流入手,分析原线圈电压的变化。10.(2017江西重点中学联考)如图所示,理想变压器有两个输出端,电路中五个相同的灯泡都正常发光。则三个线圈的匝
13、数N1N2N3是()A.142B.124C.412D.421(导学号88094654)【答案】 C根据题意,灯泡规格相同,且全部正常发光知,设流经每个灯泡的电流为I,每个灯泡两端电压为U,则U2=U,U3=2U;根据输入功率等于输出功率知,U1I=U22I+U3I,可得U1=4U;再根据电压与匝数成正比知N1N2N3=U1U2U3=412,故C正确,A、B、D错误。【易错提示】 变压器有两个或两个以上副线圈的时候,原副线圈电流之比等于匝数的反比的结论不再成立,需要根据功率相等,结合功率、电压、电流的关系分析。原创练11.(多选)如图所示,发电机中线圈的匝数为N,面积为S,做匀速圆周运动的角速度
14、为,匀强磁场的磁感应强度为B;电流表和电压表为理想电表,定值电阻的阻值为R;当变压器副线圈上的滑片P在图示位置时,变压器的匝数比n1n2=12;开始时发电机线圈与磁场垂直。下列判断正确的是()A.电压表的读数为2NBSB.电流表的读数为C.发电机线圈由图示位置旋转周,通过电流表的电荷量为D.P向上移动时,电压表的示数变小,电流表示数变大(导学号88094655)【答案】 BC感应电动势的最大值为Em=NBS,有效值 U1=,由可得,电压表读数U2=NBS,选项A错误;副线圈电流I2=,通过电流表的电流为,选项B正确;线圈由图示位置旋转周,通过电流表的电荷量为Q=,选项C正确;P向上移动时,副线
15、圈匝数变少,电压表的示数变小,电流表示数也变小,选项D错误。12.(多选)下图是远距离输电的示意图。n1、n2是升压变压器原、副线圈的匝数,n1n2=120,n3、n4是降压变压器原、副线圈的匝数,n3n4=401。升压变压器的原线圈n1与一交变电流相连接,该交变电流的瞬时值表达式为u=440sin 100t V,下列说法正确的是()A.用电器获得的电压的有效值为220 VB.用电器获得电压的有效值小于220 V,要想使用电器的电压变为220 V,在n1、n3、n4不变的前提下,增大n2C.用电器获得电压的有效值大于220 V,要想使用电器的电压变为220 V,在n1、n2、n4不变的前提下,增大n3D.通过用电器的交变电流的方向,每秒改变100次(导学号88094656)【答案】 BD如果输电线上不存在电阻,即不存在电压降,则有,U1=U=440 V,U2=U3,可得U4=220 V,由于输电线存在电压降,所以U3U2,U4220 V;若要提高U4电压值,根据变压规律,仅增加n2匝数即可,A、C错误,B正确。由题意知=100 rad/s,所以f=50 Hz,则电流方向每秒改变100次,D正确。