2020版物理新增分大一轮新高考(京津鲁琼)讲义：第十一章 交变电流 传感器 本章综合能力提升练 含解析

本章综合能力提升练

一、单项选择题

1.(2019·湖北省黄冈市质检)如图1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ω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( )

图1

A.图示位置穿过线框的磁通量变化率最大 ωB.灯泡中的电流方向每秒改变次

2π

C.线框中产生感应电动势的表达式为e＝nBSωsin ωt nBSω

D.变压器原、副线圈匝数之比为

U答案 C

2.(2018·广东省高考第一次模拟)在如图2所示的电路中，理想变压器原线圈匝数n1＝600匝，副线圈的匝数n2＝120匝，当原线圈接入u＝180sin 50πt(V)的正弦式交变电流时，下列判断正确的是( )

图2

A.正弦式交变电流的频率为50 Hz B.副线圈两端电压的有效值为36 V

C.当滑动变阻器滑片向b端滑动时，灯泡消耗的电功率一定增大

D.当滑动变阻器滑片向a端滑动时，滑动变阻器消耗的总电功率一定增大 答案 C

ω50π解析 正弦交流电的频率为f＝＝＝25 Hz，A错误；原线圈两端电压的有效值为U1＝

2π2π180n1U1 V＝902 V，根据＝可得副线圈两端电压的有效值为U2＝182 V，B错误；当滑动变阻器

n2U22滑片向b端滑动时，灯泡两端的电压增大，故灯泡消耗的电功率一定增大，C正确；滑动变阻器滑片向a端滑动过程中，其连入电路的电阻分为两部分，一部分增大，一部分减小，所以其消耗的总功率不一定增大，D错误.

3.(2018·河北省唐山市上学期期末)如图3所示，一理想变压器的原线圈匝数n1为1 000匝，所加电压为U＝220 V，串联了一个阻值为r＝4 Ω的电阻；副线圈接入电路的匝数n2可以通过滑动触头Q调n12

节，副线圈接有电阻R＝9 Ω；2R相当于变压器在原线圈电路中的电阻，当n2取下列哪个值时，R

n2消耗的功率最大( )

图3

A.2 000匝 C.600匝 答案 B

n12U1n1解析 变压器在原线圈电路中的等效电阻为r′＝2R；变压器初次级电压满足：＝，次级电流

n2U2n2U2n2U1n22U19Un12Un22

I2＝＝，则初级电流I1＝2，则U＝I1(r＋r′)，解得：U1＝2，I＝，变压

Rn1Rn1R9n1＋4n2219n12＋4n22Un229Un129U2n12器输入功率等于输出功率：P2＝P1＝I1U1＝2×＝，由数学知识可知，29n1＋4n229n12＋4n229n12

?＋4n2?n29n12当＝4n2，即当n2＝1.5n1＝1 500匝时，变压器输出功率最大，R上的功率最大，故B正确. n24.(2018·四川省凉山州三模)图4甲为一台小型发电机示意图，产生的感应电动势随时间变化如图乙所示.已知发电机线圈的匝数为100匝，电阻r＝2 Ω，外电路的小灯泡电阻恒为R＝6 Ω，电压表、电流表均为理想电表.下列说法正确的是( )

B.1 500匝 D.400匝

图4

A.电压表的读数为4 V B.电流表读数0.5 A

C.1 s内流过小灯泡的电流方向改变25次 0.082D.线圈在转动过程中，磁通量最大为 Wb

π答案 B

解析 由题图乙可知，交流电的最大值为：Em＝42 V，有效值为：E＝

Em＝4 V，根据闭合电路的2E4E4

欧姆定律可知：U＝R＝×6 V＝3 V，A错误；电流表的示数为：I＝＝ A＝0.5 A，

R＋r6＋2R＋r6＋2

1－

B正确；由题图乙可知，T＝4×102s，f＝＝25 Hz，一个周期内电流方向改变两次，所以，1 s内流

TEmEm42

过小灯泡的电流方向改变50次，C错误；根据Em＝nBSω可知，Φm＝BS＝＝＝ Wb

nωnω100×50π＝

0.000 82

Wb，D错误. π

5.(2018·河南省周口市期末)如图5所示，一理想变压器的原线圈两端接在电压为u＝2202sin 100πt V的交流电源上，此时变压器副线圈电路中标有“44 V,220 W”的电动机恰好能正常工作.其中A为理想电流表，电动机的内阻为r＝2 Ω，则下列说法中正确的是( )

图5

A.该理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶5 B.电流表的示数为5 A

C.该电动机正常工作时的输出功率为170 W

D.若电动机正常工作时突然被卡住，则电动机线圈的热功率为50 W 答案 C

解析 根据u＝2202sin 100πt V知，原线圈两端的电压有效值为U1＝220 V，副线圈两端的电压为U2＝44 V，则变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2＝U1∶U2＝5∶1，故A错误；电动机恰好能正常工作，输出功率为220 W，输入功率为220 W，由P＝UI得I1＝1 A，即电流表的示数为1 A，故B错误；该电动机正常工作时的输出功率为P出＝U2I2－I22r＝44×5 W－52×2 W＝170 W，故C正确；若U22442

电动机正常工作时突然被卡住，则电动机线圈的热功率为P′＝＝ W＝968 W，故D错误.

r26.(2018·河南省商丘市上学期期末)用电压为U的正弦交流电源通过甲、乙两种电路给额定电压为U0(正常工作时电阻为R0)的同一小电珠供电.图6甲中R为滑动变阻器，图乙中理想变压器的原、副线圈匝数分别为n1、n2，若小电珠均能正常工作，则下列说法正确的是( )

图6

A.变压器可能是升压变压器 n2B.甲、乙电路消耗电功率之比为 n1n1C.电阻R与小电珠消耗功率之比为－1

n2n1D.滑动变阻器接入电路的阻值R＝R0

n2答案 C

解析 由题图甲可知，电源电压等于变阻器两端的电压与小电珠两端的电压之和，因此U>U0，在题

Un1图乙中根据电压与匝数成正比的关系即＝>1，可得n1>n2，所以变压器是降压变压器，故A错误；

U0n2由于小电珠均能正常工作，甲电路消耗的功率为UI，乙电路消耗的功率为U0I，甲、乙电路消耗电功UIn1率之比为＝，故B错误；滑动变阻器消耗功率为(U－U0)I，所以滑动变阻器与小电珠消耗功率之

U0In2?U－U0?In1U－U0U0比为＝－1，故C正确；题图甲中滑动变阻器与小电珠串联，则有＝，滑动变阻器

U0In2RR0?U－U0?R0?n1－n2?R0

接入电路的阻值为R＝＝，故D错误.

U0n2二、多项选择题

7.(2010·山东卷·19)一理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈输入电压的变化规律如图7甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头.下列说法正确的是( )

图7

A.副线圈输出电压的频率为50 Hz B.副线圈输出电压的有效值为31 V C.P向右移动时，原、副线圈的电流比减小 D.P向右移动时，变压器的输出功率增加 答案 AD

1

解析 副线圈输出电压的频率等于输入电压的频率f＝＝50 Hz，故选A正确；原线圈输入电压的有

T310U1n131I1n21

效值，U1＝ V，由＝知，U2＝，故选项B错误；原、副线圈的电流比＝＝，故选项

U2n2I2n11022U22

C错误；变压器的输出功率P＝，P向右移动时，RP减小，所以P变大，故选项D正确.

R＋RP8.(2018·广东省惠州市第三次调研)如图8所示，理想变压器初级线圈接一交变电流，交变电流的电压有效值恒定不变.副线圈接有光敏电阻R1(其阻值随光照强度增大而减小)、R2和R3，则下列说法中正确的是( )

图8

A.只将S1从2拨向1时，电流表示数变小 B.只将S2从4拨向3时，电流表示数变小 C.只将S3从闭合变为断开，电阻R2两端电压增大