2024届高三一轮复习专题突破 交变电流
一、选择题
1.一手摇交流发电机线圈在匀强磁场中匀速转动。转轴位于线圈平面内，并与磁场方向垂直。产生的交变电流随时间t变化关系如图所示，则
A.该交变电流频率是0.4Hz
B.该交变电流有效值是0.8A
C.t=0.1s时，穿过线圈平面的磁通量最小
D.该交变电流瞬时值表达式是i=0.8sin5t
2.在匀强磁场中,两个匝数相同的正方形金属线圈分别以不同的转速,按图甲所示的方式绕与磁感线垂直的轴匀速转动,产生的交变电动势随时间t变化的图象如图乙中曲线a、b所示,则
A.t=6×10-2s时刻两线于垂直于中性面的位置
B.a、b对应的线圈的面积之比为4:9
C.a、b对应的线圈的转速之比为3:2
D.若只改变两线圈的形状(匝数不变),则两线圈电动势的有效值之比一定不变
3.如图1所示,边长为1m电阻为2 Ω的正方形线框，置于磁场方向与线框平面垂直、磁感应强度随时间按图2正弦规律变化的磁场中,取2 =10,则t在0~4s内线框产生的焦耳热为
A.10 J
B.6J
C.4J
D.2J
4.在图乙所示的电路中,通入图甲所示的交变电流,此交变电流的每个周期内,前三分之一周期电压按正弦规律变化,后三分之二周期电压恒定，电阻R的阻值为12Ω,电表均为理想电表。下列判断正确的是
A.电压表的示数为6V
B.该交变电流的电压有效值为4V
C.电阻R一个周期内产生的热量一定大于9J
D.电流表的示数为0.5 A
5.如图所示为远距离交流输电的简化电路图.发电厂的输出电压是U,用等效总电阻是r的两条输电线输电,输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U.在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为I2.则
A.用户端的电压为
B.输电线上的电压降为U
C.理想变压器的输入功率为r
D.输电线路上损失的电功率为I1U
6.图甲为远距离输电示意图，升压变压器原、副线圈匝数比为1:1000，降压变压器原、副线圈匝数比为1000:1，输电线的总电阻为1000Ω，若升压变压器的输入电压如图乙所示，用户端电压为220V，下列说法正确的是
A.输电线中的电流为3A
B.电站输出的功率为7500kW
C输电线路损耗功率为90kW
D.用户端交变电流的频率为100Hz
7.如图甲所示，理想变压器的原、副线圈匝数比n1:n2=10:1，副线圈电路接有滑动变阻器R和额定电压为12V、线圈电阻为2 Ω的电动机M。原线圈输入的交流电压如图乙所示。闭合开关S，电动机正常工作，电流表示数为1A，下列判断正确的是 ()
A.副线圈两端的电压有效值为22V
B.滑动变阻器R的接入电阻为10 Ω
C.电动机输出的机械功率为12W
D.若电动机突然卡住，原线圈输入功率将变大
8.如图所示，水平放置的金属导轨由bade和bcM两部分组成，bcM是以O点为圆心、L为半径的圆弧导轨，扇形bOc内存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，金属杆OP的P端与圆弧bcM接触良好，O点与e点有导线相连，金属杆OP绕O点以角速度在b，M之间做往复运动。已知导轨左侧接有阻值为R的定值电阻，其余部分电阻不计，∠bOc=∠MOc=90°。下列说法正确的是
A.金属杆OP在磁场区域内沿顺时针方向转动时，P点电势高于O点电势
B.金属杆OP在磁场区域内转动时，其产生的感应电动势为BL2
C.金属杆OP在磁场区域内转动时，回路中电流的瞬时值为
D.回路中电流的有效值为
9.如图所示，一个小型交流发电机输出端连接在理想变压器的原线圈n1上，副线圈n2通过理想二极管接有电容C=2×10-4F的电容器和阻值R =20 Ω的电阻，理想变压器匝数比n1:n2=1:2。已知交流发电机内匀强磁场的磁感应强度B=0.2T，发电机线圈匝数N=10，内阻不计且线圈面积是0.2m2，发电机转动的角速度大小为25rad/s，电压表是理想电表，下列说法正确的是
A.电压表示数为10V
B.电阻R的电功率等于10W
C.申容器上的电荷量为2×10-3C
D.电容器上的电荷量为4×10-3C
10.如图所示，单匝金属圆环处于匀强磁场中,匀强磁场的方向垂直于圆环所在的平面向里，金属圆环的电阻为R,圆环正以直径为转轴且以角速度匀速转动，当从图示位置开始计时,金属圆环转过时的感应电流为I,则下列说法正确的是
A.金属圆环中感应电流的有效值为I
B.金属圆环转动过程中穿过金属圆环的磁通量的最大值为
C.从图示位置开始转过的过程中,通过金属圆环横截面的电荷量为
D.金属圆环转一周的过程中,产生的热量为
11.图甲中的变压器为理想变压器，原线圈数n1与副线圈数n2之比为10:1，变压器的原线圈接图乙所示的正弦式交流电,电阻R1、R2、R3和电容器C连接成如图甲所示的电路,R1=R2=R3=20 Ω，电容器的击穿电压为6V，电表均为理想交流电表,开关S处于断开状态，则
A.电流表的读数为0.025A
B.电压表的读数约为7.07V
C.变压器的输入功率为10W
D.若闭合开关S,电容器将会被击穿
12.如图是一个理想变压器的示意图,铁芯上绕有一个原线圈和两个副线圈,匝数分别为n1、n2、n3接在两个副线圈上的两个负载电阻分别是R1、R2,原线圈上加有效值为U的交变电压,则下列说法正确的是
A.负载电阻R两端电压的最大值为U
B.通过负载电阻R2的电流的有效值为
C.原线圈中电流的有效值为
D.整个电路消耗的总功率为 +
二、实验题
13.为完成“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验，实验室提供一个可拆变压器如图所示，某同学用匝数为na=200匝的A线圈和匝数为nb=400匝的B线圈构成一个变压器来做电压与匝数关系的实验，实验测量数据如下表，根据测量数据可判断该同学在做实验时,原线圈是_________(填“A线圈”或“B线圈”)
三、计算题
14.一个理想变压器原线圈输入功率为P0=1200 W,原、副线圈匝数比为n1:n2=2:1,其副线圈两端接一内阻为r=4 Ω的电动机，此电动机正以速度v=0.8m/s 匀速向上提升质量为m=100 kg的重物,已知重力加速度g=10 m/s2,输电线的电阻不计,不计摩擦和空气阻力.则变压器原线圈两端的电压为多大
15.某火力发电站通过燃烧煤来发电，每秒烧煤800kg，已知每完全燃烧1kg煤放热500J，热能发电效率为60%，发电站通过升压变压器、输电线和降压变压器把电能输送给生产和照明组成的用户，若发电机输出电压为240V，升压变压器原、副线圈的匝数之比为1:50，输电线的总电阻为5Ω，用户需要电压为220V，求:
(1)输电线上损失的电功率为多少
(2)降压变压器原、副线圈的匝数比为多少
16.如图所示，空间存在竖直向下的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B。一边长为L，质量为m、电阻为R的正方形单匝导线框abcd放在水平桌面上。在水平拉力作用下，线框从左边界以速度v匀速进入磁刚进入磁场时撤去拉力，ab边恰好能到达磁场的右边界。已知线框与桌面间动摩擦因数为μ，磁场宽度大于L，重力加速度为g.求:
(1) ab边刚进入磁场时，其两端的电压U:
(2) 水平拉力的大小F和磁场的宽度d;
(3) 整个过程中产生的总热量Q
