专题跟踪检测（十九） 交变电流常考的三个题型
一、选择题(第1～5题为单项选择题，第6～9题为多项选择题)
1．如图甲所示，在匀强磁场中有一个n＝10 匝的闭合矩形线圈绕轴匀速转动，转轴O1O2
垂直于磁场方向，线圈电阻为5 Ω，从图甲所示位置开始计时，通过线圈平面的磁通量随时间变化的图像如图乙所示，则( )
A．线圈转动过程中消耗的电功率为10π W
B．在t＝0.2 s时，线圈中的感应电动势为零，且电流改变一次方向 C．所产生的交变电流感应电动势的瞬时值表达式为e＝10πsin 5πt V D．线圈从图示位置转过90°时穿过线圈的磁通量变化最快 解析：选A 最大感应电动势为：Em＝nBSω＝nBS·＝10π V，感应电动势的有效值为：E＝
2π
2π2π
＝nΦm·＝10×0.2× VTT0.4
2
Em
10π
＝ V＝52π V，线圈转动过程中消耗的电22
E2
功率为：P＝＝
R2π5
2
W＝10π W，故A正确；t＝0.2 s 时，磁通量为0，线圈中的
2
2π2π
感应电动势最大，电流方向不变，故B错误；由题图乙知角速度ω＝＝ rad/s＝5π
T0.4rad/s，因为从线圈垂直中性面开始计时，所以交变电流感应电动势的瞬时值表达式为e＝10πcos 5πt V，故C错误；线圈在图示位置磁通量为0，磁通量的变化率最大，穿过线圈的磁通量变化最快，转过90°时，磁通量最大，磁通量变化率为0，故D错误。
2.如图甲所示，50匝矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小B＝2
T的水平匀强磁场中，线框电阻不计。线框匀速转动时EF处所产生的10
正弦交流电压图像如图乙所示。把该交流电压加在图丙中理想变压器的P、
Q两端。已知变压器的原线圈I和副线圈Ⅱ的匝数比为5∶1，交流电流表
为理想电表，电阻R＝1 Ω，其他各处电阻不计，以下说法正确的是( )
1
A．t＝0.1 s时，电流表的示数为0 B．副线圈中交流电的频率为50 Hz 12
C．线框面积为 m
5π
D．0.05 s时线框位于图甲所示位置 解析：选C 原线圈中电压的有效值U1＝
Em
2
＝1022
V＝10 V，根据＝，解得U2＝2 V，
U1n1
U2n2
U22I1n2
故副线圈中的电流I2＝＝ A＝2 A，电流表的电流为I1，由＝，解得I1＝0.4 A，故A
R1I2n1
1
错误；交流电的周期T＝0.2 s，故交流电的频率f＝＝5 Hz，故B错误；根据Em＝nBSω
T可知S＝
Em
＝nBω
122
m＝ m，故C正确；0.05 s时线框中产生的感应电动势最
5π22π
50××
100.2
102
大，线框平面与中性面垂直，故D错误。
3．如图甲、乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示电压按正弦规律变化，下列说法正确的是( )
A．图甲表示交流电，图乙表示直流电 B．两种电压的有效值都是311 V
C．图甲所示电压的瞬时值表达式为u＝220sin 100πt V
D．图甲所示电压经原、副线圈匝数比为10∶1的理想变压器变压后，功率比为1∶1 解析：选D 由于题图甲、乙中表示的电流方向都随时间变化，因此都为交流电，故A错误；两种电压的最大值是311 V，有效值要小于311 V，故B错误；从题图甲可知，Em＝2π
311 V，ω＝＝100π rad/s，所以题图甲电压的瞬时值表达式为u＝311sin 100πt V，
T故C错误；交流电经理想变压器变压后，输入功率等于输出功率，功率比为1∶1，故D正确。
4.(2017·苏州一模)如图所示为一个小型电风扇的电路简图，其中理想变压器的原、副线圈的匝数比为n，原线圈接电压为U的交流电源，输出端接有一只电阻为R的灯泡L和交流电风扇电动机D，电动机线圈电阻为r。接通电源后，电风扇正常运转，测出通过风扇电动机的电流为I。则下列说法正确的是( )
2
A．理想变压器的输入功率为
UI nB．风扇电动机中的电流为
C．风扇电动机输出的机械功率为?I－?
D．若电风扇由于机械故障被卡住，则通过原线圈的电流为
UnrU?n?U?nR?
UR＋r
n2Rr解析：选D 理想变压器的原、副线圈的匝数比为n，原线圈接电压为U的交流电源，则输出端电压为，而风扇电动机的输入功率为，因输出端还有一只灯泡，故A错误；由上述分析知输出端电压为，因为风扇电动机不是纯电阻器件，所以电流不能表示为，故B错误；风扇电动机的输入功率为，而风扇电动机的线圈电阻消耗的功率为Ir，则风扇电动机输出的机械功率为－Ir，故C错误；若电风扇由于机械故障被卡住可视为纯电阻，两电阻并联，则根据欧姆定律可知，通过原线圈的电流为
UnUInUnUnrUIn2
UIn2
UR＋r，故D正确。
n2Rr5.(2017·镇江三模)如图所示，一理想变压器的原线圈接有电压为U的交流电，副线圈接有电阻R1、光敏电阻R2(阻值随光照增强而减小)，开关K开始时处于闭合状态，下列说法正确的是( )
A．当光照变弱时，变压器的输入功率增加
B．当滑动触头P向下滑动时，电阻R1消耗的功率增加 C．当开关K由闭合到断开，原线圈中电流变大 D．当U增大时，副线圈中电流变小
解析：选B 当光照变弱时，光敏电阻的阻值变大，输出功率减小，输入功率也变小，故A错误；当滑动触头P向下滑动时，原线圈匝数减小，根据电压与匝数成正比知，副线圈两端的电压增大，电阻R1两端的电压增大，电阻R1消耗的功率增加，故B正确；当开关K由闭合到断开，副线圈回路电阻增大，输出电流减小，匝数比不变，所以原线圈中电流变小，故C错误；当U增大时，副线圈电压增大，副线圈中电流变大，故D错误。
6.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(忽略输电线路的电磁感应)。在输送功率相同时，第一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与学生电源相连，其原、副线圈的匝数比为n1∶n2，理想
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2024版高考物理二轮复习第一部分专题四电路和电磁感应专题跟踪检测十九交变电流常考的三个题型
