1、 物理第 13 周专题：交变电流 第一天 例 1： 如图 1 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，产生的交变电动势图像如图 2 中曲线 a、 b 所示，则 ( ) 图 1 图 2 A两次 t 0 时刻线圈平面均与中性面重合 B曲线 a、 b 对应的线圈转速之比为 2 3 C曲线 a 表示的交变电动势频率为 25 Hz D 曲线 b 表示的交变电动势有效值为 10 V 答案与解析： AC 解析 本题考查交变电流图像、交变电流的产生及描述交变电流的物理量等知识，从图像可以看出，从金属线圈旋转至中性面时开始计时，曲线 a 表示的交变电动势的周期为 4 1
2、0 2 s，曲线 b 表示的交变电动势的周期为 6 10 2 s，所以 A、 C 正确，B 错误；由 Em NBS 可知， EmaEmb ab TbTa 32，故 Emb 23Ema 10 V，曲线 b 表示 的交流电动势的有效值为 5 2 V， D 错误 例 2： 如图 1 所示，两根光滑平行导轨水平放置，间距为 L，其间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为 B.垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒从 t 0 时刻起，棒上有如图 2所示的持续交变电流 I，周期为 T，最大值为 Im，图 1 中 I 所示方向为电流正方向则金属棒 ( ) 第 20 题图 1 第 20 题图 2 A一直向右移动 B
3、速度随时间周期性变化 C受到的安培力随时间周期性变化 D受到的安培力在一个周期内做正功 答案与解析： ABC 解析 本题考查安培力、左手定则、牛顿运动定律、功等知识在 0T2，导体棒受到向右的安培力，大小恒为 B ImL，向右做匀加速直线运动；在T2 T，导体棒受到安培力向右，大小仍为 BImL，而此时速度仍然还是向左，做匀减速直线运动，之后不断重复该运动过程故 选项 A、 B、 C 正确；安培力在一个周期内做功为 0，选项 D 错误 第二天 例 3： 如图所示，将额定电压为 60 V 的用电器通过一理想变压器接在正弦交变电源上闭合开关 S后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表 (均为理想
4、电表 )的示数分别为 220 V 和 2.2 A以下判断正确的是 ( ) A变压器输入功率为 484 W B通过原线圈的电流的有效值为 0.6 A C通过副线圈的电流的最大值为 2.2 A D变压器原、副线圈匝数比 n1 n2 11 3 答案与解析： BD 解析 理想电流表没有电阻，显示 的 2.2 A 是理想变压器的输出电流的有效值，理想电压表的电阻无穷大，显示的 220 V是理想变压器的输入电压的有效值用电器正常工作，所以，理想变压器的输出电压的有效值为 60 V根据理想变压器的电压与匝数成正比，可得 n1 n2 U1 U2 11 3 ，选项 D 正确理想变压器的输入功率等于输出功率， P
5、 入 P 出 60 2.2 W 132 W ，选项 A 错误根据理想变压器的电流与匝数成反比，即I1 I2 n2 n1，可得通过原线圈的电流的有效值为 I1 n2n1I2 0.6 A ，选项 B 正确通 过变压器的是正弦交流电，所以副线圈的电流的最大值为 Im 2I2 2.2 2 A，选项 C 错误 例 4： 远距离输电的原理图如图所示，升压变压器原、副线圈的匝数分别为 n1、 n2，电压分别为 U1、 U2，电流分别为 I1、 I2，输电线上的电阻为 R.变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是 ( ) A. I1I2 n1n2B I2 U2R C I1U1 I22R D I1U1 I2U
6、2 答案与解析： D 解析 对理想变压器来说，输出功率决定输入功率，两者总相等，故选项D 正确；对只有一组副线圈的理想变压器来说，通过原、副线圈的电流之比等于原、副线圈的匝数之比的倒数，因此选项 A 错误；输出电流决定输入电流， I2 是由用户的电流决定的， I1是由 I2决定的，与输电线上的电阻无关，选项 B错误；输出功率决定输入功率，升压变压器的输入功率应等于用户的功率与输电线上消耗的功率之和，故选项 C 错误 第三天 例 5： 图为模拟远距离输电实验电路图，两理想变压器的匝数 n1 n42R，忽略灯丝电阻随温度的变化当 A、 B 端接入低压交流电源时( ) A A1、 A2两表的示数相同
7、 B L1、 L2两灯泡的亮度相同 C R1消耗的功率大于 R3消耗的功率 D R2两端的电压小于 R4两端的电压 : 答案与解析： D 解析 由于 n1UL2，由 PU2R可知， L1的功率大于 L2的功率，所以 L1的亮度大于 L2，故 B项错误；由于 A1表的示数小于 A2表的示数，由 P I2R可知， R1消耗的功 率小于 R3消耗的功率，故 C项错误；由于 A1表的示数小于 A2表的示数，由 U IR 可知， R2两端的电压小于 R4两端的电压，故 D 项正确 例 6： 如图 11 所示的电路中， P为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压 U1不变，闭合开关 S，下列说法正确的
8、是 ( ) A P 向下滑动时，灯 L 变亮 B P 向下滑动时，变压器的输出电压不变 C P 向上滑动时，变压器的输入电流变小 D P 向上滑动时，变压器 的输出功率变大 答案与解析： BD 解析 由于理想变压器输入电压不变，则副线圈电压 U2不变，滑片 P 滑动时，对灯泡两端的电压没有影响，故灯泡亮度不变，则选项 A错误；滑片 P下滑，电阻变大，但副线圈电压由原线圈电压决定，则副线圈电压不变，故选项 B正确；滑片 P上滑，电阻减小，副线圈输出电流 I2增大，则原线圈输入电流 I1也增大，故选项 C 错误；此时变压器输出功率 P2 U2I2将变大，故选项 D 正确 第四天 例 7： 如图所示
9、，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图像，则 ( ) 甲 乙 A用户用电器上交流电的频率是 100 Hz B发电机输出交流电的电压有效值是 500 V C输出线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定 D当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小 答案与解析 ： D 解析 从图乙得到交流电的频率是 50 Hz，变压器在输电过程中不改变交流电的频率， A错误；从图乙得到发电机输出电压的最大值是 500 V，所以有效值为 250 2 V， B 错误；输电线的电流是由降压变压器的负载电阻和输出电压决定的， C 错误；由于变压器的输出电压不变，当用户用电器的总电阻增大时
10、，输出电流减小，根据电流与匝数成反比的关系可知，输电线上的电流减小，由 P 线 I 线 R 线 可知，输电线上损失的功率减小， D正确 例 8： 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 U1.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 I1U1I2B. 输电线上的电压降为 U C. 理想变压器的输入功率为 I21r D. 输电线路上损失的电功率为 I1U 答案与解析： A 解析 本题考查电能的输送、理想变压器等知识理想变压器输入端与输出端功率相
11、等， U1 I1 U2 I2，用户端的电压 U2 I1I2U1，选项 A 正确；输电线上的电压降 U U U1 I1r，选项 B 错误；理想变压器输电线上损失的功率为 I21r，选项 C、 D 错误 第五天 例 9： 如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为 n1、 n2.原线圈通过一理想电流表 A接正弦交流电源，一个二极管和阻值为 R 的负载电阻串联后接到副线圈的两端假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大用交流电压表测得 a、 b端和 c、 d 端的电压分别为 Uab和 Ucd，则 ( ) A Uab Ucd n1 n2 B增大负载电阻的阻值 R， 电流表的读数变小 C负载电阻的阻
12、值越小， c、 d 间的电压 Ucd越大 D将二极管短路，电流表的读数加倍 答案与解析： BD 解析 经交流电压表、交流电流表测得的值分别为交变电压和交变电流的有效值，根据变压器公式 UabU2 n1n2得到输出电压，而输出电压 U2不等于 c、 d 端电压，因二极管具有单向导电性，输入电压通过变压器变压后经二极管整流后有效值发生变化， Ucd2U22 2n2Uab2n1 ，则 Uab Ucd 2n1 n2，故 A 错误增大负载电阻的阻值 R, Uab不变， Ucd也不变，根据 P 出 U2cdR 可知输出功率减小，根据理想变压器的输入功率等于输出功率可知，输入功率必减小，故电流表读数变小， B 正确， C 错误二极管短路时， U cd U2，输出功率P 出 U2cdR U22R 2P 出 ，故输入功率 P1也加倍，而输入电压 U1不变，根据 P1 U1I1得电流 表读数加倍， D 正确
