内容正文:
专题13 交变电流
一、单选题
1.(2024·广东·高考真题)将阻值为的电阻接在正弦式交流电源上。电阻两端电压随时间的变化规律如图所示。下列说法正确的是( )
A.该交流电的频率为
B.通过电阻电流的峰值为
C.电阻在1秒内消耗的电能为
D.电阻两端电压表达式为
2.(2023·广东·高考真题)用一台理想变压器对电动汽车充电,该变压器原、副线圈的匝数比为,输出功率为,原线圈的输入电压。关于副线圈输出电流的有效值和频率正确的是( )
A. B. C. D.
3.(2022·广东·高考真题)图是简化的某种旋转磁极式发电机原理图。定子是仅匝数n不同的两线圈,,二者轴线在同一平面内且相互垂直,两线圈到其轴线交点O的距离相等,且均连接阻值为R的电阻,转子是中心在O点的条形磁铁,绕O点在该平面内匀速转动时,两线圈输出正弦式交变电流。不计线圈电阻、自感及两线圈间的相互影响,下列说法正确的是( )
A.两线圈产生的电动势的有效值相等 B.两线圈产生的交变电流频率相等
一、单选题
1.(2024·广东深圳·三模)如图所示的电路,理想变压器的原线圈通过理想交流电流表接在交流电源上,副线圈接有两个完全相同的灯泡、、定值电阻R、电动机M和理想交流电压表。初始状态时开关闭合电动机正常工作,现将开关断开,下列说法正确的是( )
A.电流表的示数变大 B.电压表的示数变大
C.灯泡变暗 D.灯泡变暗
2.(2024·广东茂名·三模)某住宅小区变压器给住户供电的电路示意图如图所示,变压器可视为理想变压器,所有电表视为理想电表,原线圈输入有效值恒定的交流电压,图中为输电线的总电阻。在用电高峰期,住户使用的用电器增加时,下列说法正确的是( )
A.电流表示数不变 B.电压表示数增大
C.电压表示数减小 D.发电机的输出功率减小
3.(2024·广东梅州·三模)呼吸机是治疗新冠肺炎的重要设备,其核心元件为呼吸机马达(即电动机)。图为某品牌呼吸机马达的技术参数,用图示交流电源通过理想变压器给马达供电,使其正常工作。则( )
A.马达内线圈的电阻为12Ω
B.马达正常工作时理想变压器原、副线圈的匝数比为55∶6
C.该交流电源的电压有效值为311V
D.该交流电源每秒内电流方向变化50次
4.(2024·广东·三模)燃油汽车点火系统的基本结构如图所示,主要部分由直流电源E、保护电容C、电阻R、理想变压器、火花塞等构成,已知直流电源的电动势为12V,火花塞内两触点之间要产生30kV电压,才能产生电弧将油气点燃,理想变压器原、副线圈匝数之比为1:100,下列说法正确的是( )
A.开关S闭合时,电容C将进行充电
B.开关S闭合瞬间,变压器副线圈两端电压最高可达30kV
C.开关S断开瞬间,若要将油气点燃,变压器原线圈至少需产生300V电压
D.开关S断开后,电容器将先放电后充电
5.(2024·广东广州·二模)如图为某发电厂输电示意图,发电厂的输出电压为U,输电线的等效电阻为r,输电线路中的电流为I,理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2,则该变压器( )
A.输入电压为U B.输入电压为Ir
C.输出电压为 D.输出电压为
6.(2024·广东·二模)“日”字形的理想变压器如图甲所示,当原线圈通以交变电流时,线圈中的磁通量只有通过右侧铁芯,剩余部分通过中间的“铁芯桥”。当原线圈中通以如图乙所示的交变电流时,理想电压表V与电流表A2的示数分别为,。已知定值电阻,则下列说法正确的是( )
A.原线圈中的输入电压
B.
C.
D.电流表A1的示数为
7.(2024·广东惠州·一模)某电动汽车在充电过程中,可视为理想变压器的原线圈输入电压为220V,输入功率为6.6kw,副线圈的电流为15A,副线圈通过相关设备连接汽车电池,电池容量为33kwh。忽略充电过程中的能量损耗,则变压器的原副线圈匝数比和电池完全充满所需要的时间分别是( )
A.1:2,2.2h B.2:1,5h
C.2:1,2.2h D.1:2,5h
8.(2024·广东揭阳·二模)如图所示,矩形线圈abcd与理想变压器原线圈组成闭合电路,副线圈接一定值电阻。矩形线圈abcd在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动,磁场只分布在bc边的左侧,磁场的磁感应强度大小为B,线圈的匝数为N,转动的角速度为,ab边的长度为L1,ad边的长度为L2,线圈电阻不计。下列说法正确的是( )
A.原线圈两端电压的有效值为
B.若仅增大线圈的转速,则通过定值电阻的电流减小
C.若仅增大变压器原线圈的匝数,则通过定值电阻的电流减小
D.若仅增大定值电阻的阻值,则原线圈两端的电压增大
9.(2024·广东·二模)线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴转动,产生交变电流的图像如图所示,则( )
A.该交变电流的周期为0.5s
B.该交变电流的电流有效值为2A
C.时,穿过线圈的磁通量为零
D.时,穿过线圈的磁通量变化最快
10.(2024·广东湛江·二模)一台交流发电机输出的电能经过升压变压器升压、远距离输送、降压变压器降压后,再给用户使用。因为线路损耗,用户端获得的电压不足,下列改进方案最科学且经济的是( )
A.仅增加升压变压器原线圈的匝数 B.仅增加升压变压器副线圈的匝数
C.仅增加降压变压器原线圈的匝数 D.仅增加降压变压器副线圈的匝数
11.(2024·广东茂名·二模)某兴趣小组在校园内进行科学小实验,实验场地所处的磁场可视为方向竖直向下,大小的匀强磁场,兴趣小组使长为3m、宽为1m、匝数为100的金属线框以角速度匀速转动,再利用原、副线圈匝数比为1∶100的理想变压器使“12V,9W”电风扇正常工作,线框及电线电阻不计,如图所示。下列说法正确的是( )
A.当线框平面与地面平行时产生的电动势最大
B.电风扇的内阻为16Ω
C.为了使电风扇能正常工作,需把电风扇与一个阻值的电阻串联
D.金属线框感应电动势的峰值为0.15V
12.(2024·广东·二模)小型发电机的工作原理如图甲所示,两磁极之间可视为匀强磁场,发电机产生的交变电流的电动势随时间变化的关系图像如图乙所示,将线圈与阻值为的定值电阻相连。不计线圈内阻。下列说法正确的是( )
A.该交变电流的频率为
B.时,线圈平面转到中性面位置
C.内,通过线圈的电荷量为
D.如把击穿电压为的电容器接在发电机两端,电容器刚好不会被击穿
13.(2024·广东韶关·二模)如图甲为按压式发电手电筒。以一定的频率不断按压手柄时,其内置发电机会产生如图乙所示的交变电流。已知发电机内阻,与其串联的白炽灯泡额定电压为9V、阻值为18Ω。若该灯泡恰好正常发光,则该发电机( )
A.输出电流的有效值为0.5A B.输出电流的最大值为0.5A
C.电动势的最大值为10V D.输出的交流电频率为50Hz
14.(2024·广东深圳·一模)如图所示,各线圈在匀强磁场中绕轴匀速转动(从左往右看沿顺时针方向转),从图示位置开始计时,设电流从2流出线圈为正方向,能产生图波形交变电流的是( )
A.线圈平面与磁场垂直 B.线圈平面与磁场平行
C.线圈平面与磁场垂直 D.线圈平面与磁场平行
15.(2024·广东广州·一模)无线充电技术已经在新能源汽车领域得到应用。如图甲,与蓄电池相连的受电线圈置于地面供电线圈正上方,供电线圈输入如图乙的正弦式交变电流,下列说法正确的是( )
A.供电线圈中电流的有效值为 B.受电线圈中的电流方向每秒钟改变50次
C.时受电线圈的感应电流最小 D.时两线圈之间的相互作用力最大
16.(2024·广东·一模)如图为高铁供电流程的简化图,牵引变电所的理想变压器将电压为的高压电进行降压;动力车厢内的理想变压器再把电压降至,为动力系统供电,此时动力系统的电流为,发电厂的输出电流为;若变压器的匝数,则下列关系式正确的是( )
A. B.
C. D.
17.(2024·广东江门·一模)如图甲所示为汽车的传统点火装置,称之为蓄电池点火系统。此装置的核心部件是一个变压器,该变压器的原线圈通过开关连接到12V的蓄电池上,副线圈连接到火花塞的两端。在开关闭合或断开的瞬间,将会在副线圈中产生脉冲高电压形成电火花,点燃可燃混合气体。图乙和图丙分别是原线圈、副线圈电压随时间变化的图像,则下列说法正确的是( )
A.原线圈的匝数比副线圈的匝数多
B.至间穿过副线圈的磁通量为零
C.开关断开与闭合瞬间副线圈产生的感应电动势方向相同
D.开关断开时比开关闭合时,更容易点燃混合气体
18.(2024·广东汕头·一模)如图所示为远距离输电示意图,变压器均为理想变压器。升压变压器原、副线圈匝数之比为,其输入电压如图所示,输电功率为200kW,输电线总电阻为,则下列说法正确的是( )
A.降压变压器副线圈输出的交流电频率为100Hz
B.升压变压器副线圈的电压有效值为5000V
C.高压输电线上电流有效值为40A
D.高压输电线上损失的电压为
19.(2024·广东佛山·二模)汽车的点火线圈是脉冲变压器.某型号点火线圈部分剖面结构如图,其初级线圈与次级线圈匝数之比为1:100,已知汽车电瓶是电动势为的蓄电池.下列说法正确的是( )
A.点火线圈的输出电压始终为
B.汽车电瓶不能使点火线圈工作
C.点火线圈的初级线圈应和汽车电瓶相连
D.提高初级线圈匝数,可以增加点火线圈的输出电压
20.(2024·广东广州·二模)如图所示,通过理想降压变压器给串联在副线圈cd两端的多个小彩灯供电,已知原、副线圈的匝数分别为n1和n2,下列说法正确的是( )
A.如果其中一个小彩灯灯丝断了,变压器的输入功率可能变大
B.如果只将原线圈匝数增加,其他条件不变,小彩灯都变亮
C.如果其中一个小彩灯被短路,变压器的输入功率变大
D.如果只将副线圈匝数增加,其他条件不变,小彩灯都变暗
21.(2024·广东梅州·一模)某电学研究小组根据电工技术中“钳形电流测量仪”工作原理,自制了一个50Hz的钳形电流表,如图所示,铁芯左侧绕有匝数为的线圈,并与电流表A组成闭合电路。某次进行测量时,钳口打开,把被测的通电导线放在钳口中间,通过电流表A,可以间接测出通电导线中的电流。不考虑铁芯的漏磁及各种能量损耗,则下列说法正确的是( )
A.该测量仪属于升压变压器
B.该测量仪工作原理是利用自感现象
C.若导线中通过的是10A直流电,电流表中通过的电流是10mA
D.电流表的示数随铁芯左侧线圈的匝数增加而变大
22.(2024·广东茂名·一模)如图(a)所示的智能机器人广泛应用于酒店、医院等场所.机器人内电池的容量为,负载时正常工作电流约为,电池容量低于20%时不能正常工作,此时需要用充电器对其进行充电,充电器的输入电压如图(b)所示.下列说法正确的是( )
A.充电器的输入电流频率为
B.充电器的输入电压瞬时表达式为
C.机器人充满电后电池的电量为
D.机器人充满电后,负载时大约可以持续正常工作
23.(2024·广东肇庆·二模)生活中选择保险丝时,其熔断电流是很重要的参数。如图所示,一个理想变压器的原、副线圈的匝数比为11∶2,原线圈两端a、b接正弦式交流电源,在原线圈前串联一个规格为“熔断电流0.2A、电阻5Ω”的保险丝,电压表V的示数稳定为220V,电压表为理想电表,若电路可以长时间正常工作,下列说法正确的是( )
A.通过电阻R的最大电流的有效值为1.1A
B.电阻R两端的电压的有效值为36V
C.由题给条件不能计算出电阻R阻值的最小值
D.正弦式交流电源电压的有效值也为220V
24.(2024·广东惠州·三模)能够产生正弦式交变电流的发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R供电,电路如图所示,理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、U,R消耗的功率为P。若发电机线圈的转速变为原来的,则( )
A.R消耗的功率变为
B.电压表V的读数变为
C.电流表A的读数仍为I
D.通过R的交变电流频率不变
25.(2024·广东·一模)普通的交流电压表不能直接用来测量高压输电线路间的电压,通常要通过电压互感器来连接。图(b)为电压互感器示意图,ab端所接线圈的匝数较少,工作时ab端电压为,cd端所接线圈的匝数较多,工作时cd端电压为,现利用这个电压互感器通过普通的交流电压表测量图(a)中输电导线间的高电压,下列说法中正确的是( )
A.ab接MN、cd接电压表,
B.ab接MN、cd接电压表,
C.cd接MN、ab接电压表,
D.cd接MN、ab接电压表,
二、多选题
26.(2024·广东汕头·二模)如图,有一套模拟远距离输电装置示意图,图中变压器为理想变压器,电表为理想交流电表。升压变压器的输入端接电压恒定的交变电源,输电线的总电阻为r,降压变压器输出端接阻值相等的电阻,,当开关S闭合时,下列说法正确的是( )
A.电压表、示数均变大
B.电流表A示数变大
C.交变电源输出功率增大
D.输电线的发热功率增大
27.(2024·广东江门·二模)随着节能减排的推进,水力发电站将代替部分火力发电站而成为发电主力。某水电站的电能输送示意图如图甲所示,升压变压器原、副线圈的匝数比为1∶10,升压变压器原线圈输入电压随时间的变化规律如图乙所示,降压变压器的副线圈电压为220V,发电机的输出功率为110kW,升压、降压变压器均为理想变压器,两者之间的输电线路的总电阻为4.4Ω,下列说法正确的是( )
A.升压变压器副线圈的输出电压为2200V
B.降压变压器原线圈的输入电压为1980V
C.降压变压器原、副线圈的匝数比为8∶1
D.用户消耗的电功率为88kW
28.(2024·广东梅州·一模)如图所示,图甲为理想变压器的示意图,其原、副线圈的匝数比为4∶1,电压表和电流表均为理想电表。若发电机向原线圈输入图乙所示的正弦交流电,图中为NTC型热敏电阻(阻值随温度升高而变小),为定值电阻。下列说法中正确的是( )
A.电压表的示数为
B.电压表的示数大于
C.温度升高时,电压表的示数不变、电流表的示数变大
D.变压器原、副线圈中的电流之比为1∶4
29.(2024·广东·二模)如图,理想变压器的原线圈与的交流电源相连,副线圈与两个并联的小灯泡P和Q相连,小灯泡P的额定功率为,正常发光时电阻为,已知两灯泡均正常发光,通过原线圈的电流为,则下列说法正确的是( )
A.变压器原、副线圈的匝数比为
B.通过小灯泡Q的电流为
C.通过两小灯泡的电流大小相等
D.若小灯泡Q突然断路,小灯泡P的亮度不会发生变化
30.(2024·广东佛山·二模)小明同学用漆包线和铁钉绕制了一个如图所示简易变压器,初级线圈匝数匝,接入正弦交流电。次级线圈匝数匝,其两端并接着两只极性相反发光二极管LED(单向导电),此LED两端电压超过就会导通被点亮。忽略铁钉漏磁,下列说法正确的是( )
A.图中电压表示数为 B.两只LED都不能被点亮
C.每只LED闪光频率 D.LED两端电压峰值
31.(2024·广东佛山·二模)手机无线充电工作原理如图所示,其中送电线圈和受电线圈的匝数比,两个线圈中所接电阻的阻值均为R。当ab间接上220V的正弦交变电流后,受电线圈中产生交变电流再通过转换电路转换成直流电实现给手机快速充电,这时转换电路ef两端的电压为5V,受电线圈中的电流为2A。把装置线圈视同为理想变压器,则( )
A.若ab间接入5V直流电压,则转换电路ef两端的电压为5V
B.受电线圈中的频率与送电线圈中的频率相同
C.快速充电时,流过送电线圈的电流大小为0.2A
D.快速充电时,线圈cd两端的输出电压为42.5V
32.(2024·广东湛江·一模)手机无线充电技术越来越普及,图甲是某款手机无线充电装置,其工作原理如图乙所示,其中送电线圈和受电线圈的匝数比,两个线圈中所接电阻的阻值均为。当间接上的正弦式交变电源后,受电线圈中产生交变电流实现给手机快速充电,此时手机两端的电压为,充电电流为。若把两线圈视为理想变压器,则下列说法正确的是( )
A.流过送电线圈与受电线圈的电流之比为
B.间输入的交变电流方向每秒变化50次
C.在时,穿过受电线圈的磁通量的变化率最小
D.快速充电时,线圈两端的输出电压为
33.(2024·广东·一模)实验室中手摇发电机的原理如图所示,两磁体间的磁场视为匀强磁场,磁感应强度大小为B,发电机的正方形线圈ABCD绕轴以转速n匀速转动。已知线圈的边长为L,匝数为N,总电阻为r,外接小灯泡的电阻为R。其余电阻不计,下列说法正确的是( )
A.回路中感应电动势的峰值为
B.小灯泡两端的电压为
C.通过小灯泡的电流为
D.小灯泡的功率为
34.(2024·广东佛山·一模)有“海上充电宝”之称的南鲲号是一个利用海浪发电的大型海上电站,其发电原理是海浪带动浪板上下摆动,从而驱动发电机转子转动,其中浪板和转子的链接装置使转子只能单方向转动。若转子带动线圈如下图逆时针转动,并向外输出电流,则下列说法正确的是( )
A.线圈转动到如图所示位置时穿过线圈的磁通量最大
B.线圈转动到如图所示位置时端电势低于端电势
C.线圈转动到如图所示位置时其靠近极的导线框受到的安培力方向向上
D.该发电机单位时间内能输出的最大电能与浪板面积的大小有关
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专题13 交变电流
一、单选题
1.(2024·广东·高考真题)将阻值为的电阻接在正弦式交流电源上。电阻两端电压随时间的变化规律如图所示。下列说法正确的是( )
A.该交流电的频率为
B.通过电阻电流的峰值为
C.电阻在1秒内消耗的电能为
D.电阻两端电压表达式为
【答案】D
【详解】A.由图可知交流电的周期为0.02s,则频率为
故A错误;
B.根据图像可知电压的峰值为,根据欧姆定律可知电流的峰值
故B错误;
C.电流的有效值为
所以电阻在1s内消耗的电能为
故C错误;
D.根据图像可知其电压表达式为
故D正确。
故选D。
2.(2023·广东·高考真题)用一台理想变压器对电动汽车充电,该变压器原、副线圈的匝数比为,输出功率为,原线圈的输入电压。关于副线圈输出电流的有效值和频率正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】由题可知原线圈输入电压的有效值为
原线圈电流为
副线圈输出电流的有效值为
变压器无法改变电流的频率,故
故选A。
3.(2022·广东·高考真题)图是简化的某种旋转磁极式发电机原理图。定子是仅匝数n不同的两线圈,,二者轴线在同一平面内且相互垂直,两线圈到其轴线交点O的距离相等,且均连接阻值为R的电阻,转子是中心在O点的条形磁铁,绕O点在该平面内匀速转动时,两线圈输出正弦式交变电流。不计线圈电阻、自感及两线圈间的相互影响,下列说法正确的是( )
A.两线圈产生的电动势的有效值相等 B.两线圈产生的交变电流频率相等
C.两线圈产生的电动势同时达到最大值 D.两电阻消耗的电功率相等
【答案】B
【详解】AD.根据可得两线圈中磁通量的变化率相等,但是匝数不等,则产生的感应电动势最大值不相等,有效值也不相等;根据 可知,两电阻的电功率也不相等,选项AD错误;
B.因两线圈放在同一个旋转磁铁的旁边,则两线圈产生的交流电的频率相等,选项B正确;
C.当磁铁的磁极到达一线圈附近时,一个线圈的磁通量最大,感应电动势为0,另一个线圈通过的磁通量最小,感应电动势最大,可知两线圈产生的感应电动势不可能同时达到最大值,选项C错误。
故选B。
一、单选题
1.(2024·广东深圳·三模)如图所示的电路,理想变压器的原线圈通过理想交流电流表接在交流电源上,副线圈接有两个完全相同的灯泡、、定值电阻R、电动机M和理想交流电压表。初始状态时开关闭合电动机正常工作,现将开关断开,下列说法正确的是( )
A.电流表的示数变大 B.电压表的示数变大
C.灯泡变暗 D.灯泡变暗
【答案】C
【详解】B.因变压器输入电压一定,则次级输出电压一定,则电压表的示数不变,选项B错误;
ACD.现将开关断开,则次级电阻变大,次级电流减小,变压器初级电流也减小,即电流表示数减小,灯泡以及定值电阻R上的电压减小,则灯泡变暗,灯泡两端电压变大,则灯泡L2变亮。则C正确,AD错误。
故选C。
2.(2024·广东茂名·三模)某住宅小区变压器给住户供电的电路示意图如图所示,变压器可视为理想变压器,所有电表视为理想电表,原线圈输入有效值恒定的交流电压,图中为输电线的总电阻。在用电高峰期,住户使用的用电器增加时,下列说法正确的是( )
A.电流表示数不变 B.电压表示数增大
C.电压表示数减小 D.发电机的输出功率减小
【答案】C
【详解】A.当用电器增加时,电路中的总的电阻减小,所以电流要变大,即的示数变大,根据
可知,电流表示数变大,故A错误;
B.由于原、副线圈的匝数不变,原线圈输入有效值恒定的交流电压,根据
可知,电压表示数不变,故B错误;
C.副线圈电流变大,电阻消耗的电压变大,又因为的示数不变,所以示数减小,故C正确;
D.由于变压器的输入的功率和输出的功率相等,由于副线圈的电阻减小了,输出的功率变大了,所以原线圈的输入的功率也要变大,故D错误;
故选C。
3.(2024·广东梅州·三模)呼吸机是治疗新冠肺炎的重要设备,其核心元件为呼吸机马达(即电动机)。图为某品牌呼吸机马达的技术参数,用图示交流电源通过理想变压器给马达供电,使其正常工作。则( )
A.马达内线圈的电阻为12Ω
B.马达正常工作时理想变压器原、副线圈的匝数比为55∶6
C.该交流电源的电压有效值为311V
D.该交流电源每秒内电流方向变化50次
【答案】B
【详解】A.马达是非纯电阻元件,其内阻不等于
=120Ω
故A错误;
B.理想变压器的原副线圈匝数之比等于交流电源的电压有效值与供电电压之比,即
故B正确;
C.交流电源电压的有效值应为
U1==220V
故C错误;
D.正弦交流电每个周期内电流方向变化2次,该交流电的周期为0.02s,1s内包含50个周期,所以该交流电每秒内电流方向变化100次,故D错误。
故选B。
4.(2024·广东·三模)燃油汽车点火系统的基本结构如图所示,主要部分由直流电源E、保护电容C、电阻R、理想变压器、火花塞等构成,已知直流电源的电动势为12V,火花塞内两触点之间要产生30kV电压,才能产生电弧将油气点燃,理想变压器原、副线圈匝数之比为1:100,下列说法正确的是( )
A.开关S闭合时,电容C将进行充电
B.开关S闭合瞬间,变压器副线圈两端电压最高可达30kV
C.开关S断开瞬间,若要将油气点燃,变压器原线圈至少需产生300V电压
D.开关S断开后,电容器将先放电后充电
【答案】C
【详解】A.开关S闭合时,电容C被短路,不会充电,故A错误;
B.开关S闭合瞬间,变压器原线圈两端电压不会超过电源的电动势,则副线圈两端电压不超过1200V,故B错误;
C.开关S断开瞬间,变压器副线圈两端电压可达30kV,则原线圈至少需产生300V自感电压,故C正确;
D.开关S断开后,由于变压器原线圈发生自感,电容器将先充电再放电,故D错误。
故选C。
5.(2024·广东广州·二模)如图为某发电厂输电示意图,发电厂的输出电压为U,输电线的等效电阻为r,输电线路中的电流为I,理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2,则该变压器( )
A.输入电压为U B.输入电压为Ir
C.输出电压为 D.输出电压为
【答案】C
【详解】该变压器的输入电压为
根据理想变压器电压比等于匝数比,可得
可得该变压器的输出电压为
故选C。
6.(2024·广东·二模)“日”字形的理想变压器如图甲所示,当原线圈通以交变电流时,线圈中的磁通量只有通过右侧铁芯,剩余部分通过中间的“铁芯桥”。当原线圈中通以如图乙所示的交变电流时,理想电压表V与电流表A2的示数分别为,。已知定值电阻,则下列说法正确的是( )
A.原线圈中的输入电压
B.
C.
D.电流表A1的示数为
【答案】D
【详解】A.由题图乙可知原线圈中的输入电压
A项错误;
B.根据题图甲可知,穿过线圈的磁通量与穿过线圈的磁通量相等,则
B项错误;
C.根据题意有
联立解得
C项错误;
D.由理想变压器输入功率等于输出功率有
解得
故D项正确。
故选D。
7.(2024·广东惠州·一模)某电动汽车在充电过程中,可视为理想变压器的原线圈输入电压为220V,输入功率为6.6kw,副线圈的电流为15A,副线圈通过相关设备连接汽车电池,电池容量为33kwh。忽略充电过程中的能量损耗,则变压器的原副线圈匝数比和电池完全充满所需要的时间分别是( )
A.1:2,2.2h B.2:1,5h
C.2:1,2.2h D.1:2,5h
【答案】D
【详解】变压器初级电流
则变压器的原副线圈匝数比
电池完全充满所需要的时间
故选D。
8.(2024·广东揭阳·二模)如图所示,矩形线圈abcd与理想变压器原线圈组成闭合电路,副线圈接一定值电阻。矩形线圈abcd在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动,磁场只分布在bc边的左侧,磁场的磁感应强度大小为B,线圈的匝数为N,转动的角速度为,ab边的长度为L1,ad边的长度为L2,线圈电阻不计。下列说法正确的是( )
A.原线圈两端电压的有效值为
B.若仅增大线圈的转速,则通过定值电阻的电流减小
C.若仅增大变压器原线圈的匝数,则通过定值电阻的电流减小
D.若仅增大定值电阻的阻值,则原线圈两端的电压增大
【答案】C
【详解】A.线圈转动产生正弦式交变电流,由于磁场只分布在边的左侧,则波形只有完整波形的一半,感应电动势的最大值为
设电压有效值为,有
解得电压有效值为
A错误;
B.若增大转速,则角速度
增大,原线圈电压有效值变大,由变压器规律
定值电阻两端电压变大,则通过定值电阻的电流
变大,B错误;
C.若仅增大变压器原线圈的匝数,则定值电阻两端电压减小,则通过定值电阻的电流减小,C正确;
D.原线圈两端的电压只与产生交变电流的线圈的匝数,转动角速度,线圈面积和转动角速度有关,和副线圈的负载电阻大小无关,所以仅增大定值电阻的阻值,原线圈两端的电压不变,D错误。
故选C 。
9.(2024·广东·二模)线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴转动,产生交变电流的图像如图所示,则( )
A.该交变电流的周期为0.5s
B.该交变电流的电流有效值为2A
C.时,穿过线圈的磁通量为零
D.时,穿过线圈的磁通量变化最快
【答案】D
【详解】A.由图可知该交变电流的周期为0.4s,故A错误;
B.该交变电流的电流有效值为
故B错误;
C.,感应电流为零,此时穿过线圈的磁通量最大,故C错误;
D.时,感应电流最大,根据法拉第电磁感应定律可知穿过线圈的磁通量变化最快,故D正确。
故选D。
10.(2024·广东湛江·二模)一台交流发电机输出的电能经过升压变压器升压、远距离输送、降压变压器降压后,再给用户使用。因为线路损耗,用户端获得的电压不足,下列改进方案最科学且经济的是( )
A.仅增加升压变压器原线圈的匝数 B.仅增加升压变压器副线圈的匝数
C.仅增加降压变压器原线圈的匝数 D.仅增加降压变压器副线圈的匝数
【答案】B
【详解】AB.要使用户端获得的电压升高,可以增加升压变压器副线图的匝数,从而使输电电压升高,到降压变压器后再降压,用户得到的电压就会升高,故A错误,B正确;
CD.也可以增加降压变压器副线圈的匝数,使得用户端得到的电压升高,用户电流增大,输电线电流增大,输电线上的功率损耗比前一种方式大,不经济环保,故CD错误。
故选B。
11.(2024·广东茂名·二模)某兴趣小组在校园内进行科学小实验,实验场地所处的磁场可视为方向竖直向下,大小的匀强磁场,兴趣小组使长为3m、宽为1m、匝数为100的金属线框以角速度匀速转动,再利用原、副线圈匝数比为1∶100的理想变压器使“12V,9W”电风扇正常工作,线框及电线电阻不计,如图所示。下列说法正确的是( )
A.当线框平面与地面平行时产生的电动势最大
B.电风扇的内阻为16Ω
C.为了使电风扇能正常工作,需把电风扇与一个阻值的电阻串联
D.金属线框感应电动势的峰值为0.15V
【答案】C
【详解】A.当线框平面与地面平行时,此时穿过线框的磁通量最大,但磁通量变化率为0,产生的电动势为0,故A错误;
B.电风扇正常工作,则有
可得电风扇的内阻满足
故B错误;
CD.金属线框感应电动势的峰值为
则变压器原线圈的输入电压有效值为
变压器副线圈的输出电压有效值为
为了使电风扇能正常工作,副线圈电流为
根据欧姆定律可知,与电风扇串联的电阻阻值为
故C正确,D错误。
故选C。
12.(2024·广东·二模)小型发电机的工作原理如图甲所示,两磁极之间可视为匀强磁场,发电机产生的交变电流的电动势随时间变化的关系图像如图乙所示,将线圈与阻值为的定值电阻相连。不计线圈内阻。下列说法正确的是( )
A.该交变电流的频率为
B.时,线圈平面转到中性面位置
C.内,通过线圈的电荷量为
D.如把击穿电压为的电容器接在发电机两端,电容器刚好不会被击穿
【答案】B
【详解】A.由图乙可知交变电流的周期,频率
故A错误;
B.时,电动势为零,故线圈平面与中性面重合,故B正确;
C.和时,电动势为零,磁通量有最大值,设为,则时间内磁通量变化量,通过线圈的电荷量
由于电动势的最大值
根据图像可知
解得
故C错误;
D.发电机的最大电压为,如把击穿电压为的电容器挖在发电机上,电容器会被击穿,故D错误。
故选B。
13.(2024·广东韶关·二模)如图甲为按压式发电手电筒。以一定的频率不断按压手柄时,其内置发电机会产生如图乙所示的交变电流。已知发电机内阻,与其串联的白炽灯泡额定电压为9V、阻值为18Ω。若该灯泡恰好正常发光,则该发电机( )
A.输出电流的有效值为0.5A B.输出电流的最大值为0.5A
C.电动势的最大值为10V D.输出的交流电频率为50Hz
【答案】A
【详解】A.白炽灯泡额定电压为9V、阻值为18,灯泡恰好正常发光,则输出电流的有效值为
A=0.5A
故A正确;
B.图中电流为正弦式交变电流,则输出电流的最大值为
A
故B错误;
C.电动势的最大值为
V
故C错误;
D.根据图乙可知,周期为0.2s,则频率为
Hz
故D错误。
故选A。
14.(2024·广东深圳·一模)如图所示,各线圈在匀强磁场中绕轴匀速转动(从左往右看沿顺时针方向转),从图示位置开始计时,设电流从2流出线圈为正方向,能产生图波形交变电流的是( )
A.线圈平面与磁场垂直 B.线圈平面与磁场平行
C.线圈平面与磁场垂直 D.线圈平面与磁场平行
【答案】A
【详解】BD.由图像可知,时,线圈电流为零,此时穿过线圈的磁通量最大,线圈与磁场垂直,故BD错误;
AC.由图像可知,时间内,电流从2流出线圈,由右手定则可知,A图中电流从2流出线圈,C图中电流从1流出线圈,故A正确,C错误。
故选A。
15.(2024·广东广州·一模)无线充电技术已经在新能源汽车领域得到应用。如图甲,与蓄电池相连的受电线圈置于地面供电线圈正上方,供电线圈输入如图乙的正弦式交变电流,下列说法正确的是( )
A.供电线圈中电流的有效值为 B.受电线圈中的电流方向每秒钟改变50次
C.时受电线圈的感应电流最小 D.时两线圈之间的相互作用力最大
【答案】C
【详解】A.根据如图乙可知供电线圈中电流的最大值为
得有效值为
故A错误;
B.根据如图乙可知周期为
得频率为
由于交流电流一个周期电流方向改变2次,而受电线圈中的周期和频率与供电线圈周期和频率是相同的,得受电线圈中的电流方向每秒钟改变方向次数为
次
故B错误;
CD.由如图乙可知时,可知供电线圈电流达到最大值,其变化率最小为零,由楞次定律可知受电线圈中的电流最小为零,两线圈这时的相互作用力最小为零,故C正确,D错误。
故选C。
16.(2024·广东·一模)如图为高铁供电流程的简化图,牵引变电所的理想变压器将电压为的高压电进行降压;动力车厢内的理想变压器再把电压降至,为动力系统供电,此时动力系统的电流为,发电厂的输出电流为;若变压器的匝数,则下列关系式正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】AB.由变压器的原副线圈的电压关系可知
其中
可得
选项AB错误;
CD.由变压器的原副线圈的电流关系可知
其中
可得
选项C错误,D正确。
故选D。
17.(2024·广东江门·一模)如图甲所示为汽车的传统点火装置,称之为蓄电池点火系统。此装置的核心部件是一个变压器,该变压器的原线圈通过开关连接到12V的蓄电池上,副线圈连接到火花塞的两端。在开关闭合或断开的瞬间,将会在副线圈中产生脉冲高电压形成电火花,点燃可燃混合气体。图乙和图丙分别是原线圈、副线圈电压随时间变化的图像,则下列说法正确的是( )
A.原线圈的匝数比副线圈的匝数多
B.至间穿过副线圈的磁通量为零
C.开关断开与闭合瞬间副线圈产生的感应电动势方向相同
D.开关断开时比开关闭合时,更容易点燃混合气体
【答案】D
【详解】A.依题意,该变压器为升压变压器,所以原线圈的匝数比副线圈的匝数少。故A错误;
B.由乙图可知,至间原线圈有电流流过,则穿过副线圈的磁通量不为零。故B错误;
C.由图丙可知,开关断开与闭合瞬间副线圈产生的感应电动势方向相反。故C错误;
D.由图丙可知,开关断开时比开关闭合时,副线圈产生的电压更高,所以更容易点燃混合气体。故D正确。
故选D。
18.(2024·广东汕头·一模)如图所示为远距离输电示意图,变压器均为理想变压器。升压变压器原、副线圈匝数之比为,其输入电压如图所示,输电功率为200kW,输电线总电阻为,则下列说法正确的是( )
A.降压变压器副线圈输出的交流电频率为100Hz
B.升压变压器副线圈的电压有效值为5000V
C.高压输电线上电流有效值为40A
D.高压输电线上损失的电压为
【答案】D
【详解】A.交流电周期
降压变压器副线圈输出的交流电频率为
故A错误;
B.升压变压器原线圈的电压有效值为
根据
升压变压器副线圈的电压有效值为
故B错误;
C.根据
得高压输电线上电流有效值为
故C错误;
D.高压输电线上损失的电压为
故D正确。
故选D。
19.(2024·广东佛山·二模)汽车的点火线圈是脉冲变压器.某型号点火线圈部分剖面结构如图,其初级线圈与次级线圈匝数之比为1:100,已知汽车电瓶是电动势为的蓄电池.下列说法正确的是( )
A.点火线圈的输出电压始终为
B.汽车电瓶不能使点火线圈工作
C.点火线圈的初级线圈应和汽车电瓶相连
D.提高初级线圈匝数,可以增加点火线圈的输出电压
【答案】C
【详解】D.根据变压器变压比
可知,增加初级线圈的匝数,次级线圈两端电压减小,故D错误;
AB.汽车蓄电池是直流电源,但在点火启动瞬间,穿过两线圈的磁通量发生变化,也能点火线圈正常工作,所以只在点火瞬间,点火线圈的输出电压始终为,故AB错误;
C.点火线圈的初级线圈应和蓄电池相连,次级线圈中产生高压将汽车启动,故C正确;
故选C。
20.(2024·广东广州·二模)如图所示,通过理想降压变压器给串联在副线圈cd两端的多个小彩灯供电,已知原、副线圈的匝数分别为n1和n2,下列说法正确的是( )
A.如果其中一个小彩灯灯丝断了,变压器的输入功率可能变大
B.如果只将原线圈匝数增加,其他条件不变,小彩灯都变亮
C.如果其中一个小彩灯被短路,变压器的输入功率变大
D.如果只将副线圈匝数增加,其他条件不变,小彩灯都变暗
【答案】C
【详解】A.由于小彩灯串联,其中一个小彩灯灯丝断了,则电路断路,不再有电流,变压器的输入功率变为零,故A错误;
B.该变压器为降压变压器,如果只将原线圈匝数增加,则副线圈电压减小,小彩灯都变暗,故B错误;
C.如果其中一个小彩灯被短路,则副线圈总电阻减小,而副线圈电压不变,根据
可知变压器的输入功率增大,故C正确;
D.该变压器为降压变压器,如果只将副线圈匝数增加,则副线圈电压增大,小彩灯都变亮,故D错误。
故选C。
21.(2024·广东梅州·一模)某电学研究小组根据电工技术中“钳形电流测量仪”工作原理,自制了一个50Hz的钳形电流表,如图所示,铁芯左侧绕有匝数为的线圈,并与电流表A组成闭合电路。某次进行测量时,钳口打开,把被测的通电导线放在钳口中间,通过电流表A,可以间接测出通电导线中的电流。不考虑铁芯的漏磁及各种能量损耗,则下列说法正确的是( )
A.该测量仪属于升压变压器
B.该测量仪工作原理是利用自感现象
C.若导线中通过的是10A直流电,电流表中通过的电流是10mA
D.电流表的示数随铁芯左侧线圈的匝数增加而变大
【答案】A
【详解】A.根据题意可知,原线圈匝数为1,副线圈匝数为100,则该测量仪属于升压变压器,故A正确;
B.该测量仪工作原理是利用互感现象,故B错误;
C.若导线中通过的是10A直流电,变压器不工作,电流表无示数,故C错误;
D.根据公式
铁芯左侧多绕几圈导线,即增大,而和不变,故应减小,故电流表示数减小,故D错误。
故选A。
22.(2024·广东茂名·一模)如图(a)所示的智能机器人广泛应用于酒店、医院等场所.机器人内电池的容量为,负载时正常工作电流约为,电池容量低于20%时不能正常工作,此时需要用充电器对其进行充电,充电器的输入电压如图(b)所示.下列说法正确的是( )
A.充电器的输入电流频率为
B.充电器的输入电压瞬时表达式为
C.机器人充满电后电池的电量为
D.机器人充满电后,负载时大约可以持续正常工作
【答案】D
【详解】A.由图可知交变电压的周期为,根据,可知电流频率为,故A错误;
B.由图可知周期为0.02s,则角频率为
充电器的输入电压的瞬时值表达式为,故B错误;
CD.机器人充满电后电池的电量
正常工作可用电量为,由,可知负载时大约可以持续工作4h,故C错误,D正确。
故选D。
23.(2024·广东肇庆·二模)生活中选择保险丝时,其熔断电流是很重要的参数。如图所示,一个理想变压器的原、副线圈的匝数比为11∶2,原线圈两端a、b接正弦式交流电源,在原线圈前串联一个规格为“熔断电流0.2A、电阻5Ω”的保险丝,电压表V的示数稳定为220V,电压表为理想电表,若电路可以长时间正常工作,下列说法正确的是( )
A.通过电阻R的最大电流的有效值为1.1A
B.电阻R两端的电压的有效值为36V
C.由题给条件不能计算出电阻R阻值的最小值
D.正弦式交流电源电压的有效值也为220V
【答案】A
【详解】B.根据变压器原副线圈两端的电压之比等于线圈的匝数之比,可求得副线圈两端电压
则电阻R两端的电压的有效值为40V,故B错误;
AC.若保险丝不会被熔断,根据变压器原副线圈电流之比等于线圈的匝数的反比,可求得副线圈中的最大电流为
根据欧姆定律可得负载电阻R应不小于
故A正确,C错误;
D.正弦式交流电源电压等于保险丝两端电压与电压表示数之和,有效值大于220V,故D错误。
故选A。
24.(2024·广东惠州·三模)能够产生正弦式交变电流的发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R供电,电路如图所示,理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、U,R消耗的功率为P。若发电机线圈的转速变为原来的,则( )
A.R消耗的功率变为
B.电压表V的读数变为
C.电流表A的读数仍为I
D.通过R的交变电流频率不变
【答案】B
【详解】发电机线圈的转速变为原来的,则角速度变为原来的,周期变为原来的2倍,通过R的交变电流频率变为原来的;根据
,
可知发电机电动势有效值变为原来的,由于发电机内阻不计,则变压器原线圈输入电压原来的,根据
可知副线圈的输出电压原来的,则电压表V的读数变为;副线圈的输出电流原来的,根据
可知R消耗的功率变为;根据
可知原线圈电流原来的,则电流表A的读数变为。
故选B。
25.(2024·广东·一模)普通的交流电压表不能直接用来测量高压输电线路间的电压,通常要通过电压互感器来连接。图(b)为电压互感器示意图,ab端所接线圈的匝数较少,工作时ab端电压为,cd端所接线圈的匝数较多,工作时cd端电压为,现利用这个电压互感器通过普通的交流电压表测量图(a)中输电导线间的高电压,下列说法中正确的是( )
A.ab接MN、cd接电压表,
B.ab接MN、cd接电压表,
C.cd接MN、ab接电压表,
D.cd接MN、ab接电压表,
【答案】D
【详解】电压互感器的作用是使大电压变成小电压,根据变压器原理可知,应使匝数多的接入输入端,即cd接MN、ab接电压表,由变压器匝数与电压的关系可得
故选D。
二、多选题
26.(2024·广东汕头·二模)如图,有一套模拟远距离输电装置示意图,图中变压器为理想变压器,电表为理想交流电表。升压变压器的输入端接电压恒定的交变电源,输电线的总电阻为r,降压变压器输出端接阻值相等的电阻,,当开关S闭合时,下列说法正确的是( )
A.电压表、示数均变大
B.电流表A示数变大
C.交变电源输出功率增大
D.输电线的发热功率增大
【答案】BCD
【详解】AB.因为减小T1的原副线圈匝数比不变,其它条件不变时,由
得,副线圈电压不变,即电压表示数不变,设T2的原副线圈匝数比为,根据匝数比与电流和电压的关系推得降压变压器T2的副线圈上的等效电阻为,当开关S闭合时,减小,根据
知电流表A示数变大增大,又
故T2的原线圈上的电压减小,副线圈的电压也减小,即示数减小,故A错误,B正确;
C.交变电源输出功率增大,故 C正确;
D.输电线的发热功率
增大,故D正确。
故选BCD。
27.(2024·广东江门·二模)随着节能减排的推进,水力发电站将代替部分火力发电站而成为发电主力。某水电站的电能输送示意图如图甲所示,升压变压器原、副线圈的匝数比为1∶10,升压变压器原线圈输入电压随时间的变化规律如图乙所示,降压变压器的副线圈电压为220V,发电机的输出功率为110kW,升压、降压变压器均为理想变压器,两者之间的输电线路的总电阻为4.4Ω,下列说法正确的是( )
A.升压变压器副线圈的输出电压为2200V
B.降压变压器原线圈的输入电压为1980V
C.降压变压器原、副线圈的匝数比为8∶1
D.用户消耗的电功率为88kW
【答案】AB
【详解】A.由题图可知,发电机的输出电压有效值为U1=220V,升压后变为
选项A正确;
B.输电线中电流为
导线上的电压损失为
U线=I2R线=220V
故降压变压器原线圈的输入电压为
U3=2200V-220V=1980V
选项B正确;
C.用户电压为220V,故降压变压器原、副线圈的匝数比为
选项C错误;
D.导线上的功率损失
用户消耗的电功率为
选项D错误。
故选AB。
28.(2024·广东梅州·一模)如图所示,图甲为理想变压器的示意图,其原、副线圈的匝数比为4∶1,电压表和电流表均为理想电表。若发电机向原线圈输入图乙所示的正弦交流电,图中为NTC型热敏电阻(阻值随温度升高而变小),为定值电阻。下列说法中正确的是( )
A.电压表的示数为
B.电压表的示数大于
C.温度升高时,电压表的示数不变、电流表的示数变大
D.变压器原、副线圈中的电流之比为1∶4
【答案】ACD
【详解】AB.由图乙可得变压器原线圈输入电压有效值为
电压表示数为有效值,故电压表的示数不变,为,故A正确,B错误;
C.原线圈输入的正弦交流电不变,则原线圈两端的电压不变,电压表的示数不变,根据理想变压器原副线圈电压与线圈匝数的关系
可知副线圈两端的电压不变,温度升高时,减小,副线圈总电阻减小,副线圈总电流增大,故电流表的示数变大,故C正确;
D.根据理想变压器原副线圈电流与线圈匝数的关系
故变压器原、副线圈中的电流之比为1∶4,故D正确。
故选ACD。
29.(2024·广东·二模)如图,理想变压器的原线圈与的交流电源相连,副线圈与两个并联的小灯泡P和Q相连,小灯泡P的额定功率为,正常发光时电阻为,已知两灯泡均正常发光,通过原线圈的电流为,则下列说法正确的是( )
A.变压器原、副线圈的匝数比为
B.通过小灯泡Q的电流为
C.通过两小灯泡的电流大小相等
D.若小灯泡Q突然断路,小灯泡P的亮度不会发生变化
【答案】ABD
【详解】A.因为小灯泡P正常发光,根据公式
得
副线圈电压为1V,根据原、副线圈匝数与电压的关系可得
故A正确;
B.小灯泡P正常发光时,根据公式
得
IP=0.1A
根据原、副线圈匝数与电流的关系
又因为通过原线圈的电流为可得副线圈总电流为
I2=0.5A
小灯泡P与小灯泡Q并联,副线圈总电流为
I2=IP+IQ
故通过灯泡Q的电流为
IQ =I2−IP=0.4A
故B正确;
C.通过小灯泡P的电流为0.1A,通过灯泡Q的电流为0.4A,通过两灯泡的电流不等,故C错误;
D.小灯泡P和小灯泡Q并联,两灯泡两端电压等于副线圈两端电压,又因为原线圈的输入电压不变,变压器的匝数不变,所以副线圈的电压不变,故小灯泡Q突然断路,小灯泡P的亮度不会发生变化,故D正确。
故选ABD。
30.(2024·广东佛山·二模)小明同学用漆包线和铁钉绕制了一个如图所示简易变压器,初级线圈匝数匝,接入正弦交流电。次级线圈匝数匝,其两端并接着两只极性相反发光二极管LED(单向导电),此LED两端电压超过就会导通被点亮。忽略铁钉漏磁,下列说法正确的是( )
A.图中电压表示数为 B.两只LED都不能被点亮
C.每只LED闪光频率 D.LED两端电压峰值
【答案】AC
【详解】A.图中电压表示数为正弦交流电电压有效值,即
依题意,忽略铁钉漏磁,看作理想变压器,有
解得
则两只LED都能被点亮。故A正确;BD错误;
C.正弦交流电的频率为
可知每只LED闪光频率也是。故C正确。
故选AC。
31.(2024·广东佛山·二模)手机无线充电工作原理如图所示,其中送电线圈和受电线圈的匝数比,两个线圈中所接电阻的阻值均为R。当ab间接上220V的正弦交变电流后,受电线圈中产生交变电流再通过转换电路转换成直流电实现给手机快速充电,这时转换电路ef两端的电压为5V,受电线圈中的电流为2A。把装置线圈视同为理想变压器,则( )
A.若ab间接入5V直流电压,则转换电路ef两端的电压为5V
B.受电线圈中的频率与送电线圈中的频率相同
C.快速充电时,流过送电线圈的电流大小为0.2A
D.快速充电时,线圈cd两端的输出电压为42.5V
【答案】BD
【详解】A.若充电器线圈中通以恒定电流,产生恒定的磁场,故手机受电线圈不会产生感应电动势,则转换电路ef两端的电压为零,故A错误;
B.电磁感应现象中交变电流的频率不变,受电线圈中的频率与送电线圈中的频率相同,故B正确;
C.由可知
又,所以快速充电时,流过送电线圈的电流大小为
故C错误;
D.由送电线圈电路可知
由受电线圈电路可知
解得线圈cd两端的输出电压为
故D正确。
故选BD。
32.(2024·广东湛江·一模)手机无线充电技术越来越普及,图甲是某款手机无线充电装置,其工作原理如图乙所示,其中送电线圈和受电线圈的匝数比,两个线圈中所接电阻的阻值均为。当间接上的正弦式交变电源后,受电线圈中产生交变电流实现给手机快速充电,此时手机两端的电压为,充电电流为。若把两线圈视为理想变压器,则下列说法正确的是( )
A.流过送电线圈与受电线圈的电流之比为
B.间输入的交变电流方向每秒变化50次
C.在时,穿过受电线圈的磁通量的变化率最小
D.快速充电时,线圈两端的输出电压为
【答案】AC
【详解】A.根据理想变压器的工作原理,原、副线圈的电流与匝数成反比,则流过送电线圈与受电线圈的电流之比为,故A正确;
B.由题意得
交变电流的频率
由于正弦式交流电每个周期内电流方向改变两次,所以每秒变化100次,故B错误;
C.在
时,电压
由法拉第电磁感应定律
可知,穿过受电线圈的磁通量的变化率最小,故C正确;
D.根据理想变压器电压和电流与匝数关系有
又
整理可得
联立解得
故D错误。
故选AC。
33.(2024·广东·一模)实验室中手摇发电机的原理如图所示,两磁体间的磁场视为匀强磁场,磁感应强度大小为B,发电机的正方形线圈ABCD绕轴以转速n匀速转动。已知线圈的边长为L,匝数为N,总电阻为r,外接小灯泡的电阻为R。其余电阻不计,下列说法正确的是( )
A.回路中感应电动势的峰值为
B.小灯泡两端的电压为
C.通过小灯泡的电流为
D.小灯泡的功率为
【答案】CD
【详解】A.回路中感应电动势的峰值为
故A错误;
C.回路中感应电动势的有效值为
通过小灯泡的电流为
故C正确;
B.小灯泡两端的电压为
故B错误;
D.小灯泡的功率为
故D正确。
故选CD。
34.(2024·广东佛山·一模)有“海上充电宝”之称的南鲲号是一个利用海浪发电的大型海上电站,其发电原理是海浪带动浪板上下摆动,从而驱动发电机转子转动,其中浪板和转子的链接装置使转子只能单方向转动。若转子带动线圈如下图逆时针转动,并向外输出电流,则下列说法正确的是( )
A.线圈转动到如图所示位置时穿过线圈的磁通量最大
B.线圈转动到如图所示位置时端电势低于端电势
C.线圈转动到如图所示位置时其靠近极的导线框受到的安培力方向向上
D.该发电机单位时间内能输出的最大电能与浪板面积的大小有关
【答案】CD
【详解】A.线圈转动到如图所示位置时穿过线圈的磁通量最小,故A错误;
B.根据右手定则可知此时线圈内部电流从b到a,则线圈转动到如图所示位置时端电势高于端电势,故B错误;
C.线圈转动到如图所示位置时其靠近N极的导线框的电流流向a端,则根据左手定则可知,线圈转动到如图所示位置时其靠近极的导线框受到的安培力方向向上,故C正确;
D.浪板面积越大,则带动线圈转动的角速度越大,则发电机单位时间内能输出的最大电能越大,故D正确。
故选CD。
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