提升训练16 交变电流综合问题1.(2022浙江湖州模拟)图甲是小型交流发电机的示意图,在匀强磁场中,一只矩形金属线圈绕与磁场方向垂直的轴匀速转动,产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图乙所示。发电机线圈内阻为10Ω,外接一只电阻为90Ω的灯泡,不计电路的其他电阻,则( )A.t=0时刻线圈平面与中性面平行B.每秒钟内电流方向改变100次C.灯泡两端的电压为22VD.0~0.01s时间内通过灯泡的电荷量为02.(2022浙江桐乡高级中学考试)如图所示,T为理想变压器,A1、A2为交流电流表,R1、R2为定值电阻,R3为滑动变阻器,原线圈两端接恒压交流电源,当滑动变阻器的滑片向下滑动时( )A.A1的读数变大,A2的读数变大B.A1的读数变大,A2的读数变小C.A1的读数变小,A2的读数变大D.A1的读数变小,A2的读数变小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( )A.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∶52-7-\n5.500千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=10sin100πtV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=s时,a、b间电压的瞬时值为5VB.t=s时,电压表的读数为50VC.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( )A.电压表示数为62.2VB.电压u的瞬时值表达式为u=311sin100πtV-7-\nC.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.图甲是一台小型发电机的构造示意图,线圈逆时针转动,产生的电动势e随时间t变化的正弦规律图象如图乙所示。发电机线圈的内电阻不计,外接灯泡的电阻为12Ω。则( )A.在t=0.01s时刻,穿过线圈的磁通量为零B.电压表的示数为6VC.灯泡消耗的电功率为3WD.若其他条件不变,仅将线圈的转速提高一倍,则线圈电动势的表达式e=12sin100πtV12.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( )-7-\nA.峰值是e0B.峰值是2e0C.有效值是Ne0D.有效值是Ne013.一个小型电热器若接在输出电压为10V的直流电源上,消耗电功率为P;若把它接在某个正弦交流电源上,其消耗的电功率为。如果电热器电阻不变,则此交流电源输出电压的最大值为( )A.5VB.5VC.10VD.10V14.如图甲所示,在匀强磁场中,一矩形金属线圈两次分别以不同的转速,绕与磁感线垂直的轴匀速转动,产生的交流电动势图象如图乙中曲线a、b所示,则( )A.两次t=0时刻线圈平面均与中性面垂直B.曲线a、b对应的线圈角速度之比为3∶2C.曲线a表示的交流电动势频率为50HzD.曲线b表示的交流电动势有效值为10V15.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次C.滑片P向下滑动时,电压表的读数不变-7-\nD.滑片P向下滑动时,电流表的读数不变答案：1.AB 解析从题图可以看出,从金属线圈旋转至中性面时开始计时,所以选项A正确;交流电动势的周期为2×10-2s,频率为50Hz,因一个周期内电流的方向改变两次,所以每秒内电流方向改变100次,选项B正确;灯泡两端的电压为U灯=·R灯=×90V≈19.8V,所以选项C错误;0~0.01s内磁通量的变化不为零,所以通过灯泡的电荷量不为零,选项D错误。2.A 解析当滑动变阻器的滑片向下滑动时,电阻变小,副线圈电压不变,电流增大,匝数比不变,所以原线圈电流也增大。3.ABD 解析S由a合到b时,n1减小,由,可知U2增大,P2=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=减小,又P1=P2,P1=I1U1,从而I1减小,C错误;U1增大,由可知,U2增大,I2=随之增大,由可知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=I2=×0.65A≈0.01A,故A错误,B正确;,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=r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W=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=10sin100πtV,当t=s时,a、b两点间电压的瞬时值为5V,A正确;U1==10V,根据得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=t=6000J,C正确;当R2的温度升高时,R2-7-\n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=V≈220V,根据理想变压器电压与匝数成正比得,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==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.AC 解析t=0.005s时线圈平面与磁场方向平行,感应电动势最大,选项A正确;t=0.010s时线圈的磁通量最大,变化率最小,选项B错误;线圈产生的交流电动势周期为0.02s,频率为50Hz,选项C正确;线圈产生的交流电动势最大值为311V,有效值为220V,选项D错误。10.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.C 解析在t=0.01s时刻,电动势为0,则线圈位于中性面,穿过线圈的磁通量最大,选项A错误。电动势的最大值为Em=6V,电压表测量的为有效值,故示数为V=6V,选项B错误。灯泡消耗的电功率P=W=3W,选项C正确。周期为0.02s,则瞬时电动势的表达式为e=Emsint=6sin100πtV;转速提高一倍后,最大值变成12V,ω=2πn,故角速度变为原来的2倍,表达式应为e=12sin200πtV,选项D错误。12.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=Ne0,故选项D正确。13.C 解析设该电热器的电阻为R,题中正弦交流电源输出电压的有效值为U,则;加直流电时,P=;又由最大值Um=U,可解出Um=10V。故只有选项C正确。14.B 解析在t=-7-\n0时刻,电动势为零,磁通量变化率为零,线圈一定处在中性面上,故A错误;由题图可知,a的周期为4×10-2s,b的周期为6×10-2s,则由n=可知,转速与周期成反比,故转速之比为3∶2,故B正确;曲线a的交变电流的频率f==25Hz,故C错误;曲线a、b对应的线圈转速之比为3∶2,曲线a表示的交流电动势最大值是15V,根据Em=NBSω得曲线b表示的交流电动势最大值是10V,则有效值为U=V=5V,故D错误。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=,得f=,故1s内电路中电流方向改变的次数为2f=,B正确;由电压表的示数U=·R=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=变小,C、D均错误。-7-
