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1、专题十二 交变电流考点1交变电流的产生及其描述1.2017山东潍坊模拟如图所示,在水平向右、磁感应强度大小为B的匀强磁场中,有一匝数为n、边长为l、电阻为R的正方形线圈围绕垂直于磁感线的对称轴OO按照图示的方向匀速转动,转动的角速度为.则下列说法中正确的是()A.当线圈转至图示位置时,线圈中产生的感应电流方向为abcdaB.当线圈转至图示位置时,线圈中产生的感应电流大小为C.线圈从图示位置转过的过程中,线圈中产生的热量为D.若从图示位置开始计时,则线圈中产生的感应电动势的瞬时值大小为e=nBl2sin t2.2017江西南昌模拟图甲所示是一台交流发电机的构造示意图,线圈转动产生的感应电动势随时
2、间变化的规律如图乙所示.发电机线圈电阻为1 ,外接负载电阻为4 ,则()A.线圈转速为50 r/sB.电压表的示数为4 VC.负载电阻的电功率为2 WD.线圈转速加倍,电压表读数变为原来的4倍3.2017山东枣庄检测多选某兴趣小组自制一小型发电机,使线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴转动,穿过线圈的磁通量随时间t按正弦规律变化的图象如图所示.线圈转动周期为T,线圈产生的电动势的最大值为Em,线圈的电阻为r,该线圈与电阻为R的纯电阻用电器构成闭合回路,则()A.线圈匝数为n=B.电阻为R的用电器的电功率为C.在0时间内通过用电器的电荷量为q=D.若线圈转速增大为原来的2倍,线圈中电动势的瞬
3、时值为Emcos 4.边长为a的N匝正方形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线且与线圈在同一平面内的对称轴匀速转动,转速为n,线圈所围面积内的磁通量随时间t变化的规律如图所示,图象中0为已知量.则下列说法正确的是()A.t1时刻线圈中感应电动势最大B.t2时刻线圈中感应电流为零C.匀强磁场的磁感应强度大小为D.线圈中瞬时感应电动势的表达式为e=2N0ncos 2nt5.多选某小型发电机产生的交变电动势表达式为e=100sin 100t(V),则该电动势()A.有效值是50 VB.频率是100 HzC.最大值是50 V D.周期是0.02 s6.一理想变压器原、副线圈匝数比n1n2=111,原线圈与正
4、弦交变电源连接,输入电压u随时间t的变化规律如图所示,副线圈仅接入一个R=20 的电阻,则()A.流过电阻R的最大电流是1.0 AB.变压器的输入功率是40 WC.与电阻R并联的电压表的示数是20 VD.在1 s内电流方向改变50次7.将阻值为100 的电阻丝绕成一个110匝的闭合矩形线圈,让其在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动,产生的感应电动势如图乙所示.则可以判断()A.t=0时刻线圈应转到图甲所示的位置B.该线圈的转速为100 r/s C.穿过线圈的磁通量的最大值为 WbD.线圈转动一周所产生的电热为9.68 J考点2变压器、远距离输电8.2017广西三市联考如图所示,一理想变压器
5、的原、副线圈匝数比n1n2=101,一阻值为10 的电阻R连接在变压器的副线圈上.若加在原线圈上的电压瞬时值随时间变化规律为u=100cos 100t(V),下列说法中正确的是()A.原线圈中交变电流的频率为100 HzB.变压器的输入功率为10 WC.电流表的示数为1 AD.电压表的示数为10 V9.2017河北石家庄质检多选如图所示为一含有理想变压器的电路.交流电源电压恒定,电阻r、R0为定值电阻,R为滑动变阻器,各电表均为理想电表.现将滑动变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置,观察到电流表的示数增加量大于电流表的示数增加量,下列说法正确的是()A.滑动变阻器滑片是向上滑动的B.电压表的示
6、数始终大于电压表的示数C.电压表、的示数不变,的示数减小D.理想变压器原线圈的匝数小于副线圈的匝数10.2017福建毕业班质检如图所示为模拟远距离交流输电的电路,升压变压器T1的原、副线圈匝数比n1n2=1k,降压变压器T2的原、副线圈匝数比n3n4=k1,模拟输电导线的电阻r=3 ,T2的负载是规格为“15 V45 W”的灯泡L.当T1的输入电压为16 V时灯泡L正常发光,两个变压器可视为理想变压器,则k的值为()A.B.3C.4D.911.2017湖北黄冈质检如图所示,n匝矩形闭合导线框abcd处于磁感应强度大小为B的水平匀强磁场中,线框面积为S,电阻不计.线框绕垂直于磁场的轴OO以角速度
7、匀速转动,并与理想变压器原线圈相连,变压器副线圈接入一只额定电压为U的灯泡,灯泡正常发光.从线圈通过中性面开始计时,下列说法正确的是()A.图示位置穿过线框的磁通量变化率最大B.灯泡中的电流方向每秒改变次C.线框中产生感应电动势的表达式为e=nBSsin tD.变压器原、副线圈匝数之比为答案1. B由右手定则可知,当线圈转至图示位置时,线圈中产生的感应电流方向为adcba,选项A错误;当线圈转至图示位置时,线圈中产生的感应电动势最大,为Em=nBl2,所以此时线圈中产生的感应电流大小为Im=,选项B正确;线圈中产生的感应电流的有效值为I=,所以线圈从图示位置转过的过程中,线圈中产生的热量为Q=
8、I2Rt=R=,选项C错误;若从图示位置开始计时,则线圈中产生的感应电动势的瞬时值大小应为e=nBl2cos t,选项D错误.2.C由题图乙可知,线圈转动产生的交变电流的周期为T=0.04 s,电动势最大值为Em=5 V.由f=可知频率为25 Hz,即线圈转速n=f=25 r/s,选项A错误.电动势有效值E= V.根据闭合电路欧姆定律,流过负载电阻的电流I= A,负载电阻两端电压即电压表示数U=IR=2 V,选项B错误.负载电阻的电功率 P=UI =2 W =2 W,选项C正确.由产生的感应电动势最大值表达式Em=nBS,=2f=2n可知,线圈转速加倍,转动的角速度加倍,感应电动势的最大值加倍
9、,电压表读数加倍,选项D错误.3.AC线圈中电动势的瞬时值e=nBScos ,而m=BS,所以线圈匝数为n=,选项A正确;电路中电流的有效值为I=,用电器的电功率为,选项B错误;在0时间内通过用电器的电荷量为q=n=,选项C正确;若线圈转速增大为原来的2倍,线圈中电动势的瞬时值e1=2Emcos ,所以选项D错误.4.Dt1时刻线圈的磁通量最大,但磁通量的变化率为0,根据法拉第电磁感应定律可知此时线圈中感应电动势为0,A项错误;t2时刻线圈的磁通量为零,但磁通量的变化率最大,根据法拉第电磁感应定律可知此时线圈中感应电流为最大值,B项错误;磁通量与线圈匝数无关,根据磁通量的定义可得0=Ba2,B
10、=,C项错误;线圈中瞬时感应电动势的表达式为e=NBScos t=2N0ncos 2nt,D项正确.5.AD由交变电动势的表达式可知,该交变电动势的最大值为100 V,有效值为50 V,选项A正确,C错误;由表达式还可得到该电动势的周期为0.02 s,频率为50 Hz,选项B错误,D正确.6.C由图象可知,原线圈两端电压的最大值为220 V,所以电压的有效值为220 V,由原、副线圈电压比等于匝数比可知,副线圈两端电压的有效值为20 V,负载电阻为20 ,所以流过电阻R的电流的有效值为1.0 A,电流的最大值为 A,A错误;电压表测量的是电压的有效值,所以电压表的示数为20 V,C正确;变压器
11、的输出功率P=UI=201.0 W=20 W,所以变压器的输入功率是20 W,B错误;从题图中可以得出交流电的频率为 f= Hz=50 Hz,线圈每转动一圈,电流方向改变2次,所以在1 s内电流方向改变100次,D错误.7.Dt=0时刻线圈中感应电动势为零,线圈应转到中性面位置,即与题图甲所示的位置垂直,选项A错误.由题图乙可知,感应电动势的周期为0.02 s,该线圈的角速度为=100 rad/s,转速为n=50 r/s,选项B错误.由题图乙可知,感应电动势最大值Em=311 V,而Em=NBS,所以穿过线圈的磁通量的最大值为BS= = Wb,选项C错误.感应电动势的有效值为E=220 V,线
12、圈转一周所产生的电热为Q=T=9.68 J,选项D正确.8.B根据电压瞬时值表达式知原线圈电压的有效值U=100 V,由原、副线圈电压比等于匝数比知副线圈电压有效值即电压表的示数为10 V,D错误;输出功率P= W=10 W,输入功率等于输出功率,所以变压器的输入功率为10 W,B正确;通过电阻的电流I= A=1 A,再由原、副线圈匝数比等于电流反比得,电流表的读数为0.1 A,C错误;交变电流的频率f= Hz=50 Hz,A错误.9.BD由于电流表的示数增加量大于电流表的示数增加量,说明原线圈的电流大于副线圈的电流,说明变压器为升压变压器,则原线圈的匝数小于副线圈的匝数,D正确;又因为两电流
13、表的示数增加,则滑动变阻器的阻值减小,滑动变阻器的滑片应向下滑动,A错误;电压表的示数为滑动变阻器两端的电压,而电压表的示数等于滑动变阻器两端电压以及定值电阻R0两端电压之和,因此电压表的示数始终大于电压表的示数,B正确;由于原线圈的电流增大,则定值电阻r两端的电压增大,加在原线圈两端的电压减小,的示数减小,副线圈的输出电压减小,以及的示数均减小,C错误.10.B由变压器的工作原理可知,变压器T1原线圈的电压为16 V,则副线圈的输出电压为16k V,降压变压器T2的输出电压为15 V、输出电流为I4= A=3 A,则降压变压器T2原线圈两端的电压为15k V、输入电流为 A,又16k V=(15k+3) V,解得k=3,B正确.11.C题图所示位置为中性面,穿过线框的磁通量最大,磁通量的变化率为0,故A项错误.线框转动的角速度为,转动的周期T=,所产生正弦交变电流的频率f=,在一个周期内线框经过中性面两次,电流方向改变两次,所以灯泡中电流方向每秒改变2f次,即次,故B项错误.线框中产生的感应电动势e=nBSsin t,其最大值Em=nBS,有效值E=Em,灯泡额定电压为U,指的是有效值;变压器原、副线圈的匝数比等于输入、输出电压之比,即为,故C项正确,D项错误.