2024版高考物理復習：考前特訓 熱點情境突破練 熱點13　交變電流

熱點13交變電流1．如圖甲中所示，一矩形線圈abcd在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉動，線圈所圍面積的磁通量Φ隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示，下列說法正確的是()A．t1時刻線圈中感應電動勢最大B．t2時刻導線ad的速度方向跟磁感線垂直C．t3時刻線圈平面與中性面垂直D．t2、t4時刻線圈中感應電流方向相同答案B解析由題圖乙可知，t1時刻通過線圈的磁通量最大，線圈與磁場垂直，線圈中感應電動勢最小，A錯誤；t2時刻磁通量為零，線圈與磁場平行，磁通量變化率最大，感應電動勢最大，導線ad的速度方向跟磁感線垂直，B正確；t3時刻線圈的磁通量最大，處于中性面，感應電動勢為零，C錯誤；t2、t4時刻磁通量為零，線圈與磁場平行，線圈中感應電動勢最大，電流最大；兩時刻相差半個周期，電流方向相反，D錯誤。2．(2023·江蘇南京市三模)理想環(huán)形變壓器示意圖如圖甲所示，原線圈兩端的電壓隨時間變化的關系圖像如圖乙所示，Um＝220eq\r(2)V，副線圈接一“12V22W”的電燈，恰好正常發(fā)光，圖中電表均為理想交流電表。下列說法正確的是()A．原、副線圈的磁通量變化率之比為55∶3B．電流表的讀數(shù)為0.1AC．t＝5×10－3s時，電壓表示數(shù)為零D．若電壓表改為非理想電表，電流表示數(shù)會變小答案B解析原線圈兩端電壓的有效值U1＝eq\f(Um,\r(2))＝220V，根據(jù)U＝neq\f(ΔΦ,Δt)，原、副線圈的磁通量變化率之比為eq\f(ΔΦ原,Δt)∶eq\f(ΔΦ副,Δt)＝1∶1，A錯誤；通過副線圈的電流I2＝eq\f(P,U2)＝eq\f(11,6)A，線圈的匝數(shù)比eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)＝eq\f(55,3)，電流表的讀數(shù)I1＝eq\f(n2,n1)I2＝0.1A，B正確；電壓表測的是副線圈兩端電壓的有效值，始終為12V，C錯誤；若電壓表改為非理想電表，則副線圈電阻變小，因原線圈電壓與匝數(shù)都不變，則副線圈電壓不變，則副線圈電流變大，根據(jù)eq\f(n1,n2)＝eq\f(I2,I1)，可知原線圈電流也增大，電流表示數(shù)會變大，D錯誤。3.(2023·江蘇南通市調研)如圖所示，紙面內(nèi)有一“凹”字形單匝金屬線框組成閉合回路，置于垂直于紙面向里、磁感應強度大小為B的勻強磁場中，線框的總電阻為R，邊長如圖所示。線框繞ab軸做角速度為ω的勻速圓周運動。則從圖示位置()A．轉動90°時回路中電流方向發(fā)生改變B．轉動180°的過程中通過導線截面的電荷量為零C．轉動90°時回路中感應電動勢大小為3BL2ωD．轉動過程中電流的有效值為eq\f(5\r(2)BL2ω,2R)答案C解析通過一次中性面(即磁場與線框平面垂直位置時)電流方向才會發(fā)生改變，故A錯誤；轉動180°的過程中通過導線截面的電荷量為q＝eq\x\to(I)Δt＝eq\f(\f(ΔΦ,Δt),R)Δt＝eq\f(ΔΦ,R)＝eq\f(2B4L2－L2,R)＝eq\f(6BL2,R)，故B錯誤；轉動90°時回路中感應電動勢大小為Em＝3BL2ω，故C正確；轉動過程中電流的有效值為I＝eq\f(\f(Em,\r(2)),R)＝eq\f(3\r(2)BL2ω,2R)，故D錯誤。4.(2023·江蘇南通市模擬)如圖所示，理想變壓器原線圈接在u＝36eq\r(2)sin100πt(V)的交流電源上，此時原、副線圈的匝數(shù)比為3∶1，則()A．電容器C可看成斷路B．電壓表的示數(shù)為12eq\r(2)VC．向上滑動觸頭P，電壓表示數(shù)變小D．增大R的值，電源的輸出功率減小答案D解析變壓器輸出的是交流電，因此電容器不是斷路而是通路，故A錯誤；變壓器輸入電壓的有效值為U1＝eq\f(36\r(2),\r(2))V＝36V，根據(jù)理想變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)比的關系有eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)，可得U2＝12V，電壓表的示數(shù)為12V，B錯誤；向上滑動觸頭P，副線圈匝數(shù)增加，輸入電壓不變，根據(jù)理想變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)比的關系，可知U2電壓增大，所以電壓表示數(shù)變大，故C錯誤；增大R的阻值，輸出電壓不變，變壓器輸出功率減小，變壓器輸入功率也減小，則電源的輸出功率減小，故D正確。5．白鶴灘水電站是我國實施“西電東送”的大國重器，其發(fā)電量位居世界第二，僅次于三峽水電站，其采用的是特高壓遠距離輸電方式。若保持輸送電能總功率、輸電距離不變的情況下，從原來的110kV高壓輸電升級為1100kV的特高壓輸電，下列說法正確的是()A．若輸電線不變，則輸電線中的電流變?yōu)樵瓉淼?0倍B．若輸電線不變，則輸電線中的電流變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,14)C．若輸電線不變，則輸電線上損失的功率變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,10)D．若更換直徑為原來輸電線直徑eq\f(1,10)的同種材料制成的輸電線，則輸電線上損失的功率不變答案D解析保持輸送電能總功率不變，電功率P＝UI，輸電電壓從原來的高壓110kV升級為特高壓1100kV，則輸電線中的電流變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,10)，故A、B錯誤；若輸電線不變，輸電線上損失的功率為P損＝I2R線，則輸電線上損失的功率變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,100)，故C錯誤；若更換直徑為原來輸電線直徑eq\f(1,10)的同種材料制成的輸電線，由R＝ρeq\f(L,S)，可知電阻變?yōu)樵瓉淼?00倍，由P損＝I2R線，可知損失的功率不變，D正確。6．(2023·江蘇省鹽城中學期末)如圖，完全相同的燈泡a、b的額定電壓為U0，當輸入電壓U為4U0時，兩燈泡恰好正常發(fā)光。RT為隨溫度升高阻值減小的熱敏電阻，下列說法正確的是()A．若熱敏電阻RT溫度升高，燈泡a、b都可能燒壞B．若熱敏電阻RT溫度升高，則變壓器的輸出功率可能增大C．原、副線圈匝數(shù)之比為4∶1D．當U＝4U0，兩燈泡恰好正常發(fā)光時，流經(jīng)燈泡b的電流與熱敏電阻電流之比為2∶1答案B解析熱敏電阻溫度升高時阻值減小，等效于電路總電阻減小，副線圈總電流增大，則原線圈電流增大，燈泡a可能燒壞，原線圈電流增大則燈泡a兩端電壓增大，原線圈兩端電壓減小，則副線圈兩端電壓減小，燈泡b不可能燒壞，A錯誤；輸入電壓為4U0時，燈泡a正常發(fā)光，故變壓器原線圈兩端的電壓為3U0，燈泡b正常發(fā)光，故變壓器副線圈兩端的電壓為U0，所以原、副線圈匝數(shù)之比為3∶1，C錯誤；變壓器輸出功率即為原線圈消耗功率P＝4U0I－I2Ra，可得當I＝eq\f(4U0,2Ra)＝eq\f(2U0,Ra)時，輸出功率最大，此時燈泡a電壓為2U0，熱敏電阻溫度升高時阻值減小，燈泡a電壓變大，故變壓器輸出功率可能增大，B正確；設燈泡a、b正常發(fā)光時的電流為I0，則原線圈電流為I0，原、副線圈匝數(shù)比為3∶1，由原、副線圈電流與匝數(shù)成反比知，副線圈干路電流為3I0，即流經(jīng)熱敏電阻的電流為2I0，則流經(jīng)燈泡b的電流與流經(jīng)熱敏電阻電流之比為1∶2，D錯誤。7．(2023·江蘇鹽城中學模擬)圖甲為一玩具起重機的電路示意圖，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為5∶1。變壓器原線圈中接入圖乙所示的正弦交流電，電動機的內(nèi)阻為5Ω，裝置正常工作時，質量為2kg的物體恰好以0.25m/s的速度勻速上升，燈泡正常發(fā)光，電表均為理想電表，電流表的示數(shù)為2A，g取10m/s2。設電動機的輸出功率全部用來提升物體，下列說法正確的是()A．原線圈輸入電壓的瞬時值表達式為u＝50eq\r(2)sin50πt(V)B．燈泡的功率為15WC．電動機內(nèi)阻消耗的熱功率為5WD．若電動機被卡住，燈泡會變亮答案C解析根據(jù)圖像可知u＝Emsineq\f(2π,T)t＝50eq\r(2)sin100πt(V)，故A錯誤；電動機機械功率P出＝mgv＝5W，根據(jù)eq\f(U2,U1)＝eq\f(n2,n1)，U1＝50V，副線圈電壓U2