專題分層突破練10恒定電流和交變電流選擇題:1~7題每小題8分,8~11題每小題11分,共100分基礎(chǔ)鞏固1.(2023廣東卷)用一臺理想變壓器對電動汽車充電。該變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1∶2,輸出功率為8.8kW,原線圈的輸入電壓u=2202sin(100πt)V。關(guān)于副線圈輸出電流的有效值和頻率正確的是()A.20A,50Hz B.202A,50HzC.20A,100Hz D.202A,100Hz答案A解析由正弦式交變電流中有效值和峰值的關(guān)系可知,原線圈電壓的有效值為U1=um2=22022V=220V,根據(jù)變壓器的工作原理可得U1U2=n1n2=12,代入數(shù)據(jù)解得U2=440V,因為理想變壓器原、副線圈的功率相等,則I2=P1U2=82.(多選)(2024新課標(biāo)卷)電動汽車制動時可利用車輪轉(zhuǎn)動將其動能轉(zhuǎn)換成電能儲存起來。車輪轉(zhuǎn)動時帶動磁極繞固定的線圈旋轉(zhuǎn),在線圈中產(chǎn)生電流。磁極勻速轉(zhuǎn)動的某瞬間,磁場方向恰與線圈平面垂直,如圖所示。將兩磁極間的磁場視為勻強(qiáng)磁場,則磁極再轉(zhuǎn)過90°時,線圈中()A.電流最小B.電流最大C.電流方向由P指向QD.電流方向由Q指向P答案BD解析本題考查交變電流的產(chǎn)生過程。開始時線圈處于中性面,這時電流最小,再轉(zhuǎn)過90°,電流最大,選項A錯誤,B正確。應(yīng)用右手定則可得,磁極再轉(zhuǎn)過90°時,線圈中的電流方向由Q指向P,選項D正確,C錯誤。3.(2021廣東卷)某同學(xué)設(shè)計了一個充電裝置,如圖所示。假設(shè)永磁鐵的往復(fù)運動在螺線管中產(chǎn)生近似正弦式交流電,周期為0.2s,電壓最大值為0.05V。理想變壓器原線圈接螺線管,副線圈接充電電路,原、副線圈匝數(shù)比為1∶60。下列說法正確的是()A.交流電的頻率為10HzB.副線圈兩端電壓最大值為3VC.變壓器輸入電壓與永磁鐵磁場強(qiáng)弱無關(guān)D.充電電路的輸入功率大于變壓器的輸入功率答案B解析交變電流的頻率為f=1T=5Hz,選項A錯誤;根據(jù)U1U2=n1n2可得,副線圈兩端電壓最大值為3V,選項B正確;Em=NBSω,變壓器輸入電壓,與永磁鐵的磁場強(qiáng)弱有關(guān),選項C4.(2024廣東卷)將阻值為50Ω的電阻接在正弦式交流電源上,電阻兩端電壓隨時間的變化規(guī)律如圖所示。下列說法正確的是()A.該交變電流的頻率為100HzB.通過電阻電流的峰值為0.2AC.電阻在1s內(nèi)消耗的電能為1JD.電阻兩端電壓表達(dá)式為u=102sin(100πt)V答案D解析本題考查交變電流的表達(dá)式和“四值”問題。交變電流的頻率f=1T=50Hz,選項A錯誤;交變電流的峰值為Im=UmR=0.22A,選項B錯誤;電阻在1s內(nèi)消耗的電能Q=U2Rt=10250×1J=2J,選項C錯誤;根據(jù)u-t圖像得,ω=2πT=100πrad/s,電阻兩端電壓表達(dá)式為u=105.(2022河北卷)張家口市壩上地區(qū)的風(fēng)力發(fā)電場是北京冬奧會綠色電能的主要供應(yīng)地之一,其發(fā)電、輸電簡易模型如圖所示,已知風(fēng)輪機(jī)葉片轉(zhuǎn)速為每秒z轉(zhuǎn),通過轉(zhuǎn)速比為1∶n的升速齒輪箱帶動發(fā)電機(jī)線圈高速轉(zhuǎn)動,發(fā)電機(jī)線圈面積為S,匝數(shù)為N,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,t=0時刻,線圈所在平面與磁場方向垂直,發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電流經(jīng)過理想變壓器升壓后,輸出電壓為U。忽略線圈電阻,下列說法正確的是()A.發(fā)電機(jī)輸出的電壓為2πNBSzB.發(fā)電機(jī)輸出交變電流的頻率為2πnzC.變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為2πNBSnz∶UD.發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的瞬時電動勢e=2πNBSnzsin2πnzt答案C解析發(fā)電機(jī)線圈的轉(zhuǎn)速為nz,輸出交變電流的頻率為f=ω2π=nz,B錯誤;線圈繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生正弦式交變電流,最大值為Em=NBS·2π·nz,輸出電壓的有效值為E=Em2=2πNBSnz,A錯誤;變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為n1n2=EU=2πNBSnzU,C正確;6.(2024廣東梅州一模)某電學(xué)研究小組根據(jù)電工技術(shù)中“鉗形電流測量儀”的工作原理,自制了一個50Hz的鉗形電流表,如圖所示,鐵芯左側(cè)繞有匝數(shù)為n=100的線圈,并與電流表A組成閉合電路。某次進(jìn)行測量時,鉗口打開,把被測的通電導(dǎo)線放在鉗口中間,通過電流表A,可以間接測出通電導(dǎo)線中的電流。不考慮鐵芯的漏磁及各種能量損耗,下列說法正確的是()A.該測量儀屬于升壓變壓器B.該測量儀是利用自感現(xiàn)象工作的C.若導(dǎo)線中通過的是電流為10A的直流電,電流表中通過的電流是10mAD.電流表的示數(shù)隨鐵芯左側(cè)線圈匝數(shù)的增加而變大答案A解析根據(jù)題意可知,原線圈匝數(shù)為1,副線圈匝數(shù)為100,則該測量儀屬于升壓變壓器,故A正確;該測量儀是利用互感現(xiàn)象工作的,故B錯誤;若導(dǎo)線中通過的是電流為10A的直流電,變壓器不工作,電流表無示數(shù),故C錯誤;鐵芯左側(cè)線圈匝數(shù)增加,即n2增大,n1和I1不變,根據(jù)公式n1n2=I2I1可知,I7.(2024廣東廣州一模)無線充電技術(shù)已經(jīng)在新能源汽車領(lǐng)域得到應(yīng)用。如圖甲所示,與蓄電池相連的受電線圈置于地面供電線圈正上方,供電線圈輸入如圖乙所示的正弦式交變電流,下列說法正確的是()A.供電線圈中電流的有效值為202AB.受電線圈中的電流方向每秒鐘改變50次C.t=0.01s時受電線圈的感應(yīng)電流最小D.t=0.01s時兩線圈之間的相互作用力最大答案C解析根據(jù)圖乙可知供電線圈中電流的最大值為Im=202A,得有效值為I=Im2=20A,故A錯誤;根據(jù)圖乙可知供電線圈中電流的周期為T=0.02s,則頻率為f=1T=50Hz,由于交變電流一個周期內(nèi)電流方向改變2次,且受電線圈中電流的周期和頻率與供電線圈中電流的周期和頻率相同,可知受電線圈中的電流方向每秒鐘改變N=2×50次=100次,故B錯誤;由圖乙可知,t=0.01s時供電線圈電流達(dá)到最大值,其變化率最小,為零,由楞次定律可知受電線圈中的感應(yīng)電流最小,為零,兩線圈之間的相互作用力最小,為零,故C綜合提升8.(2024廣東惠州一模)某電動汽車在充電過程中,可視為理想變壓器的原線圈輸入電壓為220V,輸入功率為6.6kW,副線圈中的電流為15A,副線圈通過相關(guān)設(shè)備連接汽車電池,電池容量為33kW·h。忽略充電過程中的能量損耗,則變壓器原副線圈的匝數(shù)比和電池完全充滿所需要的時間分別是()A.1∶2,2.2h B.2∶1,5hC.2∶1,2.2h D.1∶2,5h答案D解析變壓器原線圈中的電流為I1=PU1=6600220A=30A,則變壓器原副線圈的匝數(shù)比n1n2=9.(多選)(2024廣東佛山階段練習(xí))如圖所示的電路中,理想變壓器三個線圈的匝數(shù)比為n1∶n2∶n3=44∶3∶1,原線圈n1接220V交流電源。有兩只電阻R1=45Ω,R2=5Ω。某同學(xué)進(jìn)行如下連接并作出分析,正確的是()A.當(dāng)R1接到a、b兩端時獲得的電壓為15VB.當(dāng)R2接到c、d兩端時流過的電流為1AC.串聯(lián)R1、R2接到a、d兩端,再用一導(dǎo)線連接b、c兩端時它們獲得的電壓為20VD.串聯(lián)R1、R2接到a、c兩端,再用一導(dǎo)線連接b、d兩端時它們獲得的電壓為20V答案ABC解析當(dāng)R1接到a、b兩端時獲得的電壓為U2=n2n1U1=15V,故A正確;當(dāng)R2接到c、d兩端時獲得的電壓為U3=n3n1U1=5V,流過的電流為I3=U3R2=1A,故B正確;用一導(dǎo)線連接b、c兩端,串聯(lián)R1、R2接到a、d兩端,它們獲得的電壓為U4=n2+n3n1U1=20V,故C正確;用一導(dǎo)線連接b、d兩端,串聯(lián)R1、R2接到a、c兩端10.(2024廣東廣州二模)如圖為某發(fā)電廠輸電示意圖,發(fā)電廠的輸出電壓為U,輸電線的等效電阻為r,輸電線路中的電流為I,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2,則該變壓器()A.輸入電壓為UB.輸入電壓為IrC.輸出電壓為nD.輸出電壓為n答案C解析該變壓器的輸入電壓為U1=U-Ir,根據(jù)理想變壓器U2U1=n2n1,可得該變壓器的輸出電壓為U2=n11.(多選)(2023天津卷)“西電東送”是我國重要的戰(zhàn)略工程,從西部發(fā)電廠到用電量大的東部區(qū)域需要遠(yuǎn)距離輸電。如圖為遠(yuǎn)距離輸電的示意圖,升壓變壓器T1和降壓變壓器T2均視為理想變壓器,T1的原線圈接有電壓有效值恒定的交變電源,R為輸電導(dǎo)線的電阻,T2的副線圈并聯(lián)多個用電器,下列說法正確的是()A.T1輸出電壓等于T2輸入電壓B.T1輸出功率大于T2輸入功率C.用電器增多后,R消耗的功率減小D.用電器增多后,T2的輸出電壓降低答案BD解析由于遠(yuǎn)距離輸電過程中,輸電線路中電阻R會分壓且產(chǎn)生熱量,產(chǎn)生功率損失,故T1輸出功率大于T2輸入功率,T1輸出電壓大于T2輸入電壓,故A錯誤,B正確。設(shè)升壓變壓器T1原、副線圈匝數(shù)比為n1∶n2,輸入、輸出電壓分別為U1、U2,根據(jù)理想變壓器電壓與原、副線圈匝數(shù)關(guān)系可得U1U2=n1n2,由于輸入電壓U1不變,原、副線圈匝數(shù)比n1n2不變,則升壓變壓器T1輸出電壓U2恒定;設(shè)降壓變壓器T2的原、副線圈匝數(shù)比為n3