训练五交变电流

2016-04-17教学考试物理命题研究中心

教学考试(高考物理) 2016年5期

关键词：原线圈副线圈线框

《教学考试》物理命题研究中心

训练五交变电流

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1．（2 0 1 5·福建龙岩综测）L1和L2是高压输电的两条输电线，现要通过变压器测量L1和L2之间的电压，下列四种电路连接正确的是（）

2．（2016·石家庄质检）如图甲所示，在磁感应强度为B的

匀强磁场中，有一匝数为n，面积为S，总电阻为r的矩形线圈a b c d绕轴O O′做角速度为ω的匀速转动，矩形线圈在转动中可以保持和外电路电阻R形成闭合电路，回路中接有一理想交流电流表。图乙是线圈转动过程中产生的感应电动势e随时间t的变化图象，下列说法中正确的是（）

A．从t1到t3这段时间穿过线圈磁通量的变化量为2n B S

B．从t3到t4这段时间通过电阻R的电荷量为

C．t3时刻穿过线圈的磁通量变化率为n B S ω

3．（多选）（2016·江苏泰州一模）如图甲所示，一理想变压

器原副线圈的匝数比为2∶1，原线圈的电压随时间变化规律如图乙所示。副线圈电路中接有灯泡，额定功率为2 2W；原线圈电路中接有电压表和电流表。现闭合开关，灯泡正常发光。若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数，则（）

A．灯泡的电压为1 1 0V

B．副线圈输出交流电的频率为5 0H z

C．U＝2 2 0V，I＝0．2A

4．（2016·江西省重点中学盟校联考）如图所示为一自耦变压器，保持电阻R′和输入电压不变，以下说法正确的是（）

A．滑键P向b方向移动，滑键Q下移，电流表示数增大

B．滑键P不动，滑键Q上移，电流表示数不变

C．滑键P向b方向移动，滑键Q不动，电压表示数增大

D．滑键P不动，滑键Q上移或下移，电压表示数始终不变

5．（2016·湖南邵阳第二中学月考）将硬导线中间一段折成不封闭的正方形，每边长为l，它在磁感应强度为B、方向如图所示的匀强磁场中匀速转动，转速为n，导线在a、b两处通过电刷与外电路连接，外电路有额定功率为P的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，灯泡的电阻应为（）

A．2（πl2n B）2／PB．（2 πl2n B）2／P

C．（l2n B）2／2PD．（l2n B）2／P

6．（多选）（2016·广东省高三适应性考试）如图甲所示为一理想自耦变压器，A、B端输入电压如图乙所示，A1、A2和V1、V2分别是接入原线圈和副线圈中的理想交流电流表和电压表，其示数分别用I1、I2、U1、U2表示，R为定值电阻，现将滑片P从图示位置逆时针匀速转动，在P转动过程中，电流表和电压表示数均未超过其量程，下列选项中能正确反映I1、I2、U1、U2变化规律的是（）

7．（多选）（2 0 1 5·西安交大附中三模）某兴趣小组设计了一种发电装置，如图所示。在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为磁场均沿半径方向。匝数为N的矩形线圈a b c d的边长a b＝c d＝L、b c＝a d＝2L，线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动，b c边和a d边同时进入磁场。在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直。线圈的总电阻为r，外接电阻为R。则（）

A．线圈切割磁感线时，感应电动势的大小Em＝2B L2ω

B．线圈切割磁感线时，b c边所受安培力的大小

C．线圈旋转一圈时，流过电阻R的净电荷量为零

8．（多选）（2016·福建省连江县尚德中学检测）如图所示为一理想变压器，原、副线圈的匝数之比为n。原线圈接电压为u＝U0s i nω t的正弦交流电，输出端接有一个交流电流表和一个电动机，电动机的线圈电阻为R。当输入端接通电源后，电动机带动一质量为m的重物匀速上升，此时电流表的示数为I，重力加速度为g，下列说法正确的是（）

A．电动机两端电压为I R

B．原线圈中的电流为

9．（多选）（2016·山东泰安一模）如图所示，在理想变压器原、副线圈的回路中分别接有三个阻值相同的电阻R1、R2、R3。A、B两端接在输出电压恒为U的正弦交流发电机上，此时三个电阻消耗的功率相同。则（）

A．变压器原、副线圈的匝数比为2∶1

B．变压器原、副线圈的匝数比为1∶3

C．电阻R1两端的电压为

D．电阻R1中的电流等于R2和R3中的电流之和

10．如图甲所示，长、宽分别为L1、L2的矩形金属线框位于竖直平面内，其匝数为n，总电阻为r，可绕其竖直中心轴O1O2转动。线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D（集流环）焊接在一起，并通过电刷和定值电阻R相连。线框所在空间有水平向右均匀分布的磁场，其磁感应强度B的大小随时间t的变化关系如图乙所示，其中B0、B1和t1均为已知。在0～t1时间内，线框保持静止，且线框平面和磁场垂直；t1时刻后线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴以角速度ω逆时针（从上往下看）匀速转动。线框中电流逆时针方向为正方向（从左向右看）。求：

（1）0～t1时间内通过电阻R的电流大小；

（2）线框匀速转动后，在转动一周的过程中电流通过电阻R产生的热量；

（3）线框匀速转动后，从图甲所示位置转过9 0°的过程中，通过电阻R的电荷量。

参考答案

1．A 【解析】要通过变压器测量L1和L2之间的电压，需要电压互感器，即变压器的原线圈要接在L1和L2之间；由于电压不能超过电表量程，要通过变压器降压，根据原线圈匝数要多于副线圈匝数。

2．D 【解析】由图可知，t1和t3这两时刻的磁通量大小为0，故穿过线圈磁通量的变化量为0，故A项错误；从t3到t4这段时间磁通量的变化为B S，则平均电动势因此通过电阻R的电荷量为故 B项错误；t3时刻电动势E＝n B S ω，则由法拉第电磁感应定律可知则穿过线圈的磁通量变化率为B S ω，故C项错误；电流表的示数为有效值，则有故D项正确。

4．D 【解析】滑片P向b方向移动，输出电压减小，Q下移时，总电阻增大，故电流减小，变压器初级电流减小，安培表示数减小，故A项错误；滑片P不动，输出电压不变，滑片Q上移，电阻变化，电流表示数变化，所以B项错误；滑片P向b方向移动，输出电压减小，滑片Q不动，电阻不变，电压表示数减小，所以C项错误；当P不动时，自耦变压器的输出电压不变，电压表测的是输出电压，示数不变，所以D项正确。

5．A 【解析】根据法拉第电磁感应定律可得，线圈产生的感应电动势为em＝n B S ω＝（2nπ）B S＝2nπB l2，故有效电压

6．A C 【解析】输入电压为正弦式电压，电压表V1的示数只与输入电压有关，故电压为为定值，故A项正确；滑片P从图示位置逆时针匀速转动，匝数n2逐渐增大，输出电压为故U2逐渐增大，电流表A2的示数为故I2逐渐增大，根据故I1逐渐增大，故B、D项错误，C项正确。

7．C D 【解析】b c、a d边的运动速度感应电动势Em＝4NB L v，解得Em＝2NB L2ω，A项错误；由欧姆定律得安培力F＝2NB ImL，解得B项错误；线圈旋转一圈时，磁通量的变化量为零，故平均感应电动势为零，故流过电阻R的净电荷量为零，C项正确；在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为π，发电装置的总功率外力做功的功率与发电装置的总功率相等，D项正确。

8．B C D 【解析】因为电动机为非纯电阻电路，故其两端电压不等于I R，而是大于它，故A项错误；由变压器的线圈匝数与电流的关系可知，原线圈中的电流为，故B项正确；由变压器的线圈匝数与电压的关系可知，电动机两端电压的有效值为故电动机消耗的电功率为C项正确；电动机的机械功率根据P机＝m g v，重物匀速上升的速度为D项正确。