2022届优质校一模数学试卷汇编——交变电流 答案版.docx
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1、专题 12交变电流常考题型题 型考查年份关联知识点交流电的四值2021浙江6月5题正弦式交流电的电动势和电流有效值2021江苏卷12题感应电动势最大值和有效值的关系,输出功率的计算变压器的定量计算及动态分析2021福建卷3题变压器两端电路的动态分析2021湖北卷6题变压器两端电路的动态分析2021海南卷9题正弦式交流电的有效值,变压器动态分析2021河北卷8题理想变压器两端电压与匝数的关系,两端功率的计算,原副线圈的电流关系及其推导2021湖南卷6题变压器两端电路的动态分析2021广东卷7题理想变压器两端功率的计算远距离输电2020全国II卷19题远距离输电线路上损失的功率及电压方法点拨1交变
2、电流的产生和描述(1)两个特殊位置的特点线圈平面与中性面重合时,SB,最大,0,e0,i0,电流方向将发生改变;线圈平面与中性面垂直时,SB,0,最大,e最大,i最大,电流方向不改变。(2)正弦交流电“四值”的应用2理想变压器各物理量间的制约关系 3解决远距离输电问题的一般思路电路分析远距离输电线路由升压变压器、输电线、降压变压器和负载四部分组成电压关系升压变压器输入电压U1是不变的,根据可以确定升压变压器的输出电压U2,输电线上有一定的电压损失,UI2R。降压变压器输入端电 压U3U2U,降压变压器输出电压由确定 功率关系升压变压器输入功率为P1,输电线上损失功率为PI22R,降压变压器输出
3、功率为P2,则P1P2PP2I22R电流关系升压变压器输入电流由I1确定,输出电流I2由确定,I2通过输电线传到降压变压器,即I3I2,降压变压器输出电流由确定【例1】( 2019天津卷8)(多选)单匝闭合矩形线框电阻为R,在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动,穿过线框的磁通量与时间t的关系图象如图所示。下列说法正确的是()A时刻线框平面与中性面垂直B线框的感应电动势有效值为C线框转一周外力所做的功为D从t0到t过程中线框的平均感应电动势为 【方法点拨】本题考查了交变电流的产生和描述,以及对交变电流产生过程有效值的确定、平均感应电动势及安培力做功的分析和判断能力。“t”图象表明t0、t、tT
4、时处于中性面位置;“t”图象信息:根据m、T,可获取EmNm,。【解析】由t图象可知,时穿过线框的磁通量最大,则线框位于中性面,A错误;线框中产生的感应电动势的最大值应为EmNBS,又,N1,BSm,则整理得Em,因此感应电动势的有效值为E,B正确;由功能关系可知线框转动一周 ,外力所做的功等于线框中产生的焦耳热,有WT,C正确;0的过程中,线框中产生的平均感应电动势为,D错误。【答案】BC例2(2021湖北卷6)如图所示,理想变压器原线圈接入电压恒定的正弦交流电,副线圈接入最大阻值为2R的滑动变阻器和阻值为R的定值电阻。在变阻器滑片从a端向b端缓慢移动的过程中()A电流表A1示数减小B电流表
5、A2示数增大C原线圈输入功率先增大后减小D定值电阻R消耗的功率先减小后增大【方法点拨】对于变压器的动态分析问题,除去变压器的其他部分,分析方法与恒定电流电路的分析方法完全一样;涉及变压器部分,根据理想变压器各物理量间的制约关系进行判断。【解析】由于原线圈所接电压恒定,匝数比恒定,故变压器副线圈的输出电压恒定,变阻器的滑片从a端向b端缓慢移动的过程中,由数学知识可知,变压器副线圈所接的电阻值逐渐增大,则由欧姆定律I,可知副线圈的电流I2逐渐减小,由,可知变压器原线圈的电流I1也逐渐减小,故A正确,B错误;原线圈的输入功率P入U1I1,由于I1逐渐减小,则原线圈的输入功率逐渐减小,故C错误;由于副
6、线圈的电流逐渐减小,则定值电阻与变阻器右半部分并联的总电流减小,又与定值电阻并联的变阻器右半部分的电阻值减小,则由并联分流规律可知,流过定值电阻的电流逐渐减小,则由公式PRI2R可知,定值电阻R消耗的电功率逐渐减小,故D错误。【答案】A试题汇编交流电的四值1(2022届鹤岗一中第一次月考)如图甲所示,一小型发电机内有n100匝矩形线圈,线圈电阻为1 。在外力作用下矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴OO匀速转动,发电机线圈两端与R10 的电阻构成闭合回路。通过电阻R的交变电流如图乙所示,下列判断正确的是()A该发电机产生的交变电流的频率为100 HzB该发电机产生交流电的
7、最大感应电动势为200 VC图甲时刻,线圈平面与中性面重合D电阻R的热功率为8 kW【答案】C【解析】由图乙可知交变电流的周期,则频率,故A错误;由图乙可知最大感应电流,根据闭合电路欧姆定律,故B错误;图甲时刻,由于B、S垂直,所以线圈平面与中性面重合,故C正确;由图乙可知感应电流的有效值,根据热功率表达式,电阻R的热功率,故D错误。2(2022届金丽衢十二校第一次联考)如图所示为一电流通过一电子元件后的波形图(曲线部分为正弦交流电的一部分),则下列说法正确的是()A这是一种交变电流B电流的变化周期为0.03 sC电流通过100 电阻时,电功率为100 WD电流通过100 的电阻时,一个周期内
8、流经电阻的电荷量大于0.015 C【答案】D【解析】交变电流是指大小和方向随时间做周期变化的电流,图中电流方向未变,是直流,故A错误;电流的变化周期为,故B错误;电流通过电阻时,电功率为,故C错误;根据it图像与t轴所围面积表示电荷量可知,电流通过的电阻时,一个周期内流经电阻的电荷量大于,故D正确。3(2022届山西三重教育11月大联考)图甲为电视机电脑板供电电路图,图中变压器可视为理想变压器,原、副线圈的匝数比为441,R为用电器件的等效电阻,阻值为5 ,A为理想电流表。已知a、b两点间的电压如图乙所示,下列说法正确的是()A通过R电流的表达式为isin(100t)B电流表的示数约为1.41
9、 AC原线圈中磁通量的变化率大于副线圈中磁通量的变化率D原线圈两端的电压为220 V【答案】A【解析】根据图像可知,根据根据闭合回路的欧姆定律可得电流表的示数为,由于电流是正弦变化,则通过R电流的表达式为,A正确;由图像可知,ab两点间的电压为,根据闭合回路的欧姆定律可得电流表的示数为,B错误;根据变压器的原理可知,原线圈中磁通量的变化率等于副线圈中磁通量的变化率,C错误;根据变压器的原副线圈的电压关系,则有,代入数据,解得,D错误。4(2022届昆明一中月考)如图所示,矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直磁场方向的OO轴匀速转动。线圈abcd的匝数为N,电阻不计。理想变压器原、副线圈的匝数之比
10、为12,定值电阻的阻值为R,所用电表均为理想电表。当线圈以角速度匀速转动时,电压表的示数为U,则()A此时电流表的示数为B在线圈abcd转动的过程中,穿过线圈的磁通量的最大值为C从图示位置(线圈abcd与磁场方向平行)开始计时,线圈产生的电动势的瞬时表达式为eUcos tD当线圈转动的角速度增大为2时,V的读数仍为U【答案】C【解析】流过副线圈的电流,根据可知,流过电流表的电流,故A错误;变压器中原线圈的电压为U1,根据,可知电压,原线圈电压的最大值,故从线圈转动到图示位置开始计时,线圈中产生的电动势的瞬时表达式,故C正确;根据EmNBS可知,故B错误;根据EmNBS可知,转动角速度增大为2时
11、,产生的感应电动势加倍,故电压表的示数加倍,为2U,故D错误。5(2022届黎川一中月考)如图所示,匀强磁场的磁感应强度方向竖直向上,大小为B01 T,电阻R2 的边长为L1 m的正方形线框abcd水平放置,OO为过ad、bc两边中点的直线,线框全部位于磁场中。现将线框右半部固定不动,而将线框左半部以角速度绕OO为轴向上匀速转动,如图中虚线所示。(1)求线框向上转动120的过程中通过导线横截面的电荷量;(2)若线框左半部分以角速度10 rad/s绕OO向上转动90,求此过程中线框中产生的焦耳热;(3)若线框左半部分也固定不动,此时磁感应强度随时间按B14t (T),求磁场对线框ab边的作用力随
12、时间变化的关系式。【解析】(1)线框在转动过程中产生的平均感应电动势;在线框中产生的平均感应电流转动过程中通过导线某截面的电荷量联立解得。(2)感应电动势的最大值在转过90过程中产生的正弦式交流电,电动势有效值在转过90过程中产生的焦耳热所用时间联立解得。(2)若转动后磁感应强度随时间按变化,在线圈中产生的感应电动势大小解得在线框中产生的感应电流线框ab边所受安培力的大小解得。变压器的定量计算及动态分析6(2021届全国高三冲刺联考)如图所示,交流发电机通过电阻不计的导线为右侧的电路供电,电压表和电流表均为理想电表,变压器为理想变压器,b是原线圈的中心抽头,副线圈两端接有开关S、滑动变阻器R以
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