高频考点13 交变电流变压器-（Word教参）-【精讲精练】2024年高考物理二轮专题辅导与训练

高频考点13　交变电流　变压器 1．(2023·青海统考二模)图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。以下判断正确的是(　　) A．电流表的示数为10 A B．线圈转动的角速度为50π rad/s C．0.01 s时线圈平面与磁场方向垂直 D．0.02 s时电阻R中电流的方向自右向左 解析　电流表的示数为有效值，可知I＝ A＝10 A，A正确；根据图乙可知T＝0.02 s，则线圈转动的角速度为ω＝＝100π rad/s，B错误；根据图乙可知0.01 s时，感应电流为最大值，即感应电动势为最大值，即0.01 s时线圈平面与磁场方向平行，C错误；根据题意可知，0.02 s时线圈仍然位于图甲所示位置，根据对AB边，根据右手定则可知，此时的感应电流方向为B→A，即0.02 s时电阻R中电流的方向自左向右，D错误。 答案　A 2．(2023·北京朝阳统考一模) 如图是某交流发电机的示意图。当线圈abcd绕垂直于匀强磁场方向的转轴OO′匀速转动时，电路中产生电流的最大值为Im，外电路的电阻为R。图示位置线圈平面与磁场方向垂直。已知线圈转动的周期为T。下列说法正确的是(　　) A．在图示位置，穿过线圈的磁通量的变化率为零 B．在图示位置，线圈中的电流方向为a→b→c→d C．在一个周期内，外电路产生的焦耳热为Im2RT D．从图示位置开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系式为i＝Imcos t 解析　图示位置为中性面，磁通量最大，磁通量的变化率最小且为零，电流最小也为零，故A正确，B错误；电路中电流的有效值为I＝，在一个周期内，外电路产生的焦耳热为Q＝I2RT＝Im2RT，故C错误；从图示位置计时，线圈中电流i随时间t变化的关系式为i＝Imsin t，故D错误。 答案　A 3．如图所示，导体棒ab垂直放在水平面内两根平行固定导轨上，导轨右端与理想变压器原线圈A相连，线圈C接图示电路，线圈A与线圈C的匝数比n1∶n2＝1∶5，不计导体棒、导轨的电阻，两导轨间距为20 cm；磁感应强度B为0.2 T，方向竖直向上。R1＝5 Ω，R2＝10 Ω，滑动变阻器R′(阻值0～20 Ω)，V为理想交流电压表。导体棒在外力作用下做往复运动，其速度随时间变化关系符合v＝20sin 50πt(m/s)。以下说法正确的是(　　) A．电压表示数为4 V B．滑动变阻器滑片向下滑动时变压器输入功率减小 C．滑动变阻器滑片滑到正中间位置，在1 min内外力对导体棒做的功为192 J D．导体棒的最大速度变为10 m/s，则变压器的输出功率也变为原来的一半 解析　感应电动势最大值Em＝BLvm＝0.8 V ，变压器原线圈有效U1＝＝0.8 V，又＝，则电压表示数U2＝U1×＝4 V ，选项A错误；滑动变阻器滑片向下滑动，变阻器接入电路的电阻增大，变压器输出电流减小，输出功率减小，选项B正确；滑动变阻器滑片滑到中间位置时接入电路的电阻为10 Ω，可求得次级电阻为10 Ω，则次级消耗的功率P2＝＝ W＝1.6 W，则初级输入功率即导体棒产生的功率P1＝1.6 W。在1 min内外力对导体棒做的功为W＝P1t＝96 J，选项C错误；导体棒的最大速度变为10 m/s，则产生的感应电动势最大值变为原来的一半，有效值变为原来的一半，变压器次级电压有效值变为原来的一半，则根据P2＝，变压器次级功率变为原来的，则变压器的输出功率也变为原来的，选项D错误。 答案　B 4．(2023·天津一中校考)图为发电机的原理图。边长为L的n匝正方形线圈，在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场的中心轴做匀速转动，角速度为ω，线圈电阻不计，外接电阻R和电压表，下列说法正确的是(　　) A．从图示位置开始计时，线框中的感应电动势的瞬时值表达式为e＝nBL2ωsin ωt B．若将电阻R换成电容器，电容器的耐压值可以为nBL2ω C．从图示位置转过90°流过R中的电量q＝ D．线框转一周，外力所做的功为W＝ 解析　图示位置为垂直中性面位置，从图示位置开始计时，线框中的感应电动势的瞬时值表达式为e＝nBL2ωcos ωt，故A错误；若将电阻R换成电容器，电容器的耐压值考虑最大值，为nBL2ω，故B错误；从图示位置转过90°流过R中的电量q＝n＝n，故C错误；线框转一周，外力所做的功就是回路产生的焦耳热，则W＝Q＝T＝·＝，故D正确。 答案　D 5．(多选)(2023·哈尔滨二模)如图甲所示为某一小型风力交流发电机的原理图，线圈的匝数为n＝100、总电阻为r＝5 Ω，负载电阻R＝10 Ω，A为理想交流电流表。线圈从转到中性面位置开始计时