十年高考物理分類專題13交變電流練習(xí)含答案

專題十三交變電流23年真題1.(2023山東,7,3分)某節(jié)能儲能輸電網(wǎng)絡(luò)如圖所示,發(fā)電機的輸出電壓U1=250V,輸出功率500kW。降壓變壓器的匝數(shù)比n3∶n4=50∶1,輸電線總電阻R=62.5Ω,其余線路電阻不計,用戶端電壓U4=220V,功率88kW,所有變壓器均為理想變壓器。下列說法正確的是()A.發(fā)電機的輸出電流為368AB.輸電線上損失的功率為4.8kWC.輸送給儲能站的功率為408kWD.升壓變壓器的匝數(shù)比n1∶n2=1∶44答案：C由題意知發(fā)電機輸出電流I1=P1U1=500kW250V=2000A,所以A錯。用戶端電流I4=P4U4=400A,U3U4=n3n4,得U3=11000V,再由功率相等有P3=P4,即U3I3=U4I4,得輸電線上電流I3=8A,損失功率ΔP=I32R=4kW,所以B錯。由能量守恒得儲能站功率P5=P12.(2023海南,11,4分)(多選)如圖是工廠利用u=2202sin100πtV的交流電給36V照明燈供電的電路,理想變壓器原線圈匝數(shù)為1100,下列說法正確的是()A.電源電壓有效值為2202VB.交變電流的周期為0.02sC.副線圈匝數(shù)為180D.副線圈匝數(shù)為240答案BC由u=2202sin100πtV可知,Um=2202V,ω=100π,故U有=220V,故A錯誤;由T=2πω可知,T=0.02s,故B正確;根據(jù)理想變壓器的變壓規(guī)律有U1U2=n1n2,代入數(shù)據(jù)得n23.(2023廣東,6,4分)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原線圈輸入電壓的有效值U1=220V,交變電流的頻率f=1T=ω2π=100π2πHz=50Hz,變壓器不改變交變電流的頻率,可知副線圈輸出電流的頻率為50Hz,C、D均錯誤。根據(jù)理想變壓器電壓與匝數(shù)的規(guī)律U1U2=n1n2得U2=440V,根據(jù)P=U2I2可知,4.(2023湖南,9,5分)(多選)某同學(xué)自制了一個手搖交流發(fā)電機,如圖所示。大輪與小輪通過皮帶傳動(皮帶不打滑),半徑之比為4∶1,小輪與線圈固定在同一轉(zhuǎn)軸上。線圈是由漆包線繞制而成的邊長為L的正方形,共n匝,總阻值為R。磁體間磁場可視為磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場。大輪以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動,帶動小輪及線圈繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)軸與磁場方向垂直。線圈通過導(dǎo)線、滑環(huán)和電刷連接一個阻值恒為R的燈泡。假設(shè)發(fā)電時燈泡能發(fā)光且工作在額定電壓以內(nèi),下列說法正確的是()A.線圈轉(zhuǎn)動的角速度為4ωB.燈泡兩端電壓有效值為32nBL2ωC.若用總長為原來兩倍的相同漆包線重新繞制成邊長仍為L的多匝正方形線圈,則燈泡兩端電壓有效值為4D.若僅將小輪半徑變?yōu)樵瓉淼膬杀?則燈泡變得更亮答案:AC大輪和小輪通過皮帶傳動,皮帶不打滑,則大輪和小輪邊緣的線速度大小相等,即ω·4r=ω'r,解得小輪及線圈轉(zhuǎn)動的角速度ω'=4ω,A正確;線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值Em=nBL2ω'=4nBL2ω,則感應(yīng)電動勢的有效值E=Em2=22nBL2ω,由閉合電路歐姆定律可知燈泡兩端電壓的有效值U=E2=2nBL2ω,B錯誤;若用總長為原來兩倍的相同漆包線繞制成邊長仍為L的多匝正方形線圈,則線圈匝數(shù)為2n,線圈總阻值為2R,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值Em'=2nBL2ω'=8nBL2ω,感應(yīng)電動勢的有效值E'=Em'2=42nBL2ω,由閉合電路歐姆定律可知燈泡兩端電壓的有效值U=5.(2023天津,6,5分)(多選)如圖是輸電線為用戶輸電的示意圖,電路中升壓變壓器T1和降壓變壓器T2都認為是理想變壓器,中間輸電線上的總電阻為R,下列說法正確的是()A.T1的輸出電壓與T2的輸入電壓相等B.T1的輸出功率大于T2的輸入功率C.若用戶接入的用電器增多,則R消耗的電功率減小D.若用戶接入的用電器減少,則T2的輸出功率減小答案BD由于輸電過程中輸電線上會損耗功率,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;由于輸入電壓不變,所以變壓器T1的輸出電壓不變,隨著用戶接入的用電器增多,家庭電路的電阻變小,則回路中電流變大,根據(jù)P損=I2R可知R消耗的電功率增大,C錯誤;用戶接入電路的用電器減少,用電器消耗的電功率減少,即T2輸出功率減小,D正確。22年及以往真題autonum.(2022浙江6月選考,5,3分)下列說法正確的是()A.恒定磁場對靜置于其中的電荷有力的作用B.小磁針N極在磁場中的受力方向是該點磁感應(yīng)強度的方向C.正弦交流發(fā)電機工作時,穿過線圈平面的磁通量最大時,電流最大D.升壓變壓器中,副線圈的磁通量變化率大于原線圈的磁通量變化率答案B磁場對電流有力的作用,靜止的電荷不會產(chǎn)生等效電流,所以恒定的磁場不會對其有力的作用,選項A錯誤;小磁針N極在磁場中的受力方向是該點磁感應(yīng)強度的方向,選項B正確;正弦交流發(fā)電機工作時,穿過線圈平面的磁通量最大時,磁通量變化率最小,此時電流為零,選項C錯誤;變壓器中,考慮到漏磁因素,副線圈的磁通量變化率小于原線圈的磁通量變化率,選項D錯誤。autonum.(2022北京,4,3分)某理想變壓器的原線圈接在220V的正弦交流電源上,副線圈輸出電壓為22000V,輸出電流為300mA。該變壓器()A.原、副線圈的匝數(shù)之比為100∶1B.輸入電流為30AC.輸入電流的最大值為152AD.原、副線圈交流電的頻率之比為1∶100答案B由題干知,U1=220V,U2=22000V,I2=300mA,由U1U2=n1n2=I2I1,可得n1∶n2=1∶100,I1=30A,A錯,B對;autonum.(2022重慶,3,4分)低壓鹵素?zé)粼诩彝ル娐分惺褂脮r需要變壓器降壓。若將“12V50W”的交流鹵素?zé)糁苯油ㄟ^變壓器(視為理想變壓器)接入電壓為220V的交流電后能正常工作,則()A.鹵素?zé)魞啥说碾妷河行е禐?2VB.變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為55∶3C.流過鹵素?zé)舻碾娏鳛?.24AD.鹵素?zé)舻碾娮铻?68Ω答案B鹵素?zé)羯蠘擞浀念~定電壓12V即鹵素?zé)魞啥说碾妷河行е?A錯誤;根據(jù)理想變壓器變壓的規(guī)律可知n1n2=U1U2=553,B正確;流過鹵素?zé)舻碾娏鳛镮=PU=5012A≈4.autonum.(2022山東,4,3分)如圖所示的變壓器,輸入電壓為220V,可輸出12V、18V、30V電壓,匝數(shù)為n1的原線圈中電壓隨時間變化為u=Umcos(100πt)。單匝線圈繞過鐵芯連接交流電壓表,電壓表的示數(shù)為0.1V。將阻值為12Ω的電阻R接在BC兩端時,功率為12W。下列說法正確的是()A.n1為1100,Um為220VB.BC間線圈匝數(shù)為120,流過R的電流為1.4AC.若將R接在AB兩端,R兩端的電壓為18V,頻率為100HzD.若將R接在AC兩端,流過R的電流為2.5A,周期為0.02s答案D由單匝線圈所接電壓表的讀數(shù)有:n11=2200.1,則n1=2200,另外Um=2202V,故A錯誤;由n1nBC=U1UBC和UBC2R=P代入數(shù)據(jù)解得,UBC=12V,nBC=120,則I=UBCR=1A,故B錯誤;由ω=2πf=100πrad/s,得f=50Hz,T=1fautonum.(2022廣東,4,4分)如圖是簡化的某種旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機原理圖。定子是僅匝數(shù)n不同的兩線圈,n1>n2,二者軸線在同一平面內(nèi)且相互垂直,兩線圈到其軸線交點O的距離相等,且均連接阻值為R的電阻,轉(zhuǎn)子是中心在O點的條形磁鐵,繞O點在該平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動時,兩線圈輸出正弦式交變電流。不計線圈電阻、自感及兩線圈間的相互影響,下列說法正確的是()A.兩線圈產(chǎn)生的電動勢的有效值相等B.兩線圈產(chǎn)生的交變電流頻率相等C.兩線圈產(chǎn)生的電動勢同時達到最大值D.兩電阻消耗的電功率相等答案B由題意知兩線圈輸出正弦交流電,則e=Emsin(ωt+φ0),Em=NBSω,又知n1>n2,得Em1>Em2,U有1>U有2,A錯。P=U有2R,得P1>P2,D錯。條形磁鐵與線圈軸線平行時磁通量Φ最大,電動勢e最小,條形磁鐵與線圈軸線垂直時磁通量Φ最小,電動勢e最大,故e1=0時,e2最大,C錯。f=1autonum.(2022河北,3,4分)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)電機線圈高速轉(zhuǎn)動,發(fā)電機線圈面積為S,匝數(shù)為N,勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B。t=0時刻,線圈所在平面與磁場方向垂直。發(fā)電機產(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)電機輸出的電壓為2πNBSzB.發(fā)電機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)電機產(chǎn)生的瞬時電動勢e=2πNBSnzsin(2πnzt)答案C已知風(fēng)輪機葉片轉(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)電機線圈轉(zhuǎn)動,則線圈轉(zhuǎn)速為每秒nz轉(zhuǎn),其角速度ω=2πnz,線圈中的電動勢的最大值為Em=NBSω=2πNBSnz,發(fā)電機輸出的電壓為有效值E=Em2=2πNBSnz,A錯誤;線圈轉(zhuǎn)動的頻率f=ω2π=nz,發(fā)電機輸出交變電流的頻率為nz,B錯誤;變壓器輸入電壓為2πNBSnz,輸出電壓為U,則變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為2πNBSnz∶U,C正確;發(fā)電機產(chǎn)生的瞬時電動勢e=Emsinωt=2πNBSnzautonum.(2022浙江1月選考,9,3分)如圖所示,甲圖是一種手搖發(fā)電機及用細短鐵絲顯示的磁場分布情況,搖動手柄可使對稱固定在轉(zhuǎn)軸上的矩形線圈轉(zhuǎn)動;乙圖是另一種手搖發(fā)電機及磁場分布情況,皮帶輪帶動固定在轉(zhuǎn)軸兩側(cè)的兩個線圈轉(zhuǎn)動。下列說法正確的是()A.甲圖中線圈轉(zhuǎn)動區(qū)域磁場可視為勻強磁場B.乙圖中線圈轉(zhuǎn)動區(qū)域磁場可視為勻強磁場C.甲圖中線圈轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的電流是正弦交流電D.乙圖線圈勻速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的電流是正弦交流電答案A細短鐵絲被磁化之后,其作用相當(dāng)于小磁針,甲圖中細短鐵絲顯示的磁場分布均勻,則線圈轉(zhuǎn)動區(qū)域磁場可視為勻強磁場,選項A正確;而乙圖中,細短鐵絲顯示的磁場分布不均勻,則線圈轉(zhuǎn)動區(qū)域磁場不可視為勻強磁場,選項B錯誤;甲圖中線圈在勻強磁場中繞垂直磁場的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的電流才是正弦式交變電流,選項C錯誤;乙圖中磁場為非勻強磁場,所以線圈勻速轉(zhuǎn)動時不能產(chǎn)生正弦式交變電流,選項D錯誤。autonum.(2022湖南,6,4分)如圖,理想變壓器原、副線圈總匝數(shù)相同,滑動觸頭P1初始位置在副線圈正中間,輸入端接入電壓有效值恒定的交變電源。定值電阻R1的阻值為R,滑動變阻器R2的最大阻值為9R,滑片P2初始位置在最右端。理想電壓表的示數(shù)為U,理想電流表的示數(shù)為I。下列說法正確的是()A.保持P1位置不變,P2向左緩慢滑動的過程中,I減小,U不變B.保持P1位置不變,P2向左緩慢滑動的過程中,R1消耗的功率增大C.保持P2位置不變,P1向下緩慢滑動的過程中,I減小,U增大D.保持P2位置不變,P1向下緩慢滑動的過程中,R1消耗的功率減小答案B本題使用等效法最簡捷,如圖,對于原線圈回路,將理想變壓器等效為電阻,由R等=U1I1,U1UR1=n1n2,I1IR1=n2n1,UR1=IR1·R1,得R等=n1n22·R1(n1和n2分別為變壓器原、副線圈匝數(shù)),若保持P1位置不變,則R等=4R,P2向左緩慢滑動,R2接入電路的阻值減小,I=U總R2+R等,I增大,U=U總-IR等,U減小,A項錯誤;PR1=P等=I2·R等,PR1增大,B選項正確;若保持P2在最右端位置不變,R2=9R,P1向下緩慢滑動,n2減小,R等增大,I減小,U=UR2=歸納總結(jié)在原線圈上接有負載時,可以將不變的電阻等效為電源內(nèi)阻,借助閉合電路歐姆定律分析副線圈中功率變化問題,如R等=r內(nèi)時,P等有最大值。autonum.(2022湖北,9,4分)(多選)近年來,基于變壓器原理的無線充電技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用,其簡化的充電原理圖如圖所示。發(fā)射線圈的輸入電壓為220V、匝數(shù)為1100匝。接收線圈的匝數(shù)為50匝。若工作狀態(tài)下,穿過接收線圈的磁通量約為發(fā)射線圈的80%,忽略其他損耗,下列說法正確的是()A.接收線圈的輸出電壓約為8VB.接收線圈與發(fā)射線圈中電流之比約為22∶1C.發(fā)射線圈與接收線圈中交變電流的頻率相同D.穿過發(fā)射線圈的磁通量變化率與穿過接收線圈的相同答案AC因穿過接收線圈的磁通量約為發(fā)射線圈的80%,故在相等時間內(nèi)穿過接收線圈的磁通量變化量約為發(fā)射線圈的80%,故穿過接收線圈的磁通量變化率約為發(fā)射線圈的80%,D錯誤。由法拉第電磁感應(yīng)定律,E=nΔΦΔt,可得U2U1=0.8n2n1,故autonum.(2018課標Ⅲ,16,6分)一電阻接到方波交流電源上,在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q方;若該電阻接到正弦交流電源上,在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q正。該電阻上電壓的峰值均為u0,周期均為T,如圖所示。則Q方∶Q正等于()A.1∶2B.2∶1C.1∶2D.2∶1答案D本題考查交變電流的有效值及焦耳定律。根據(jù)交變電流有效值的定義及焦耳定律可得,Q方=u02R·T2+u02R·T2=u02RT,Q正易錯點撥正弦式交變電流的有效值是其峰值的12autonum.(2015山東理綜,19,6分)如圖甲,R0為定值電阻,兩金屬圓環(huán)固定在同一絕緣平面內(nèi)。左端連接在一周期為T0的正弦交流電源上,經(jīng)二極管整流后,通過R0的電流i始終向左,其大小按圖乙所示規(guī)律變化。規(guī)定內(nèi)圓環(huán)a端電勢高于b端時,a、b間的電壓uab為正,下列uab-t圖像可能正確的是()圖甲圖乙答案C圓環(huán)內(nèi)磁場的變化周期為0.5T0,則產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的變化周期也一定是0.5T0,四個圖像中,只有C的變化周期是0.5T0,根據(jù)排除法可知,C正確。autonum.(2014天津理綜,7,6分)如圖1所示,在勻強磁場中,一矩形金屬線圈兩次分別以不同的轉(zhuǎn)速,繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生的交變電動勢圖像如圖2中曲線a、b所示,則()A.兩次t=0時刻線圈平面均與中性面重合B.曲線a、b對應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為2∶3C.曲線a表示的交變電動勢頻率為25HzD.曲線b表示的交變電動勢有效值為10V解析由題圖2知t=0時兩次轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的瞬時電動勢都等于零,故A正確。由圖2知兩次轉(zhuǎn)動所產(chǎn)生的交變電動勢的周期之比Ta∶Tb=2∶3,再由周期與轉(zhuǎn)速的關(guān)系n=1T得na∶nb=3∶2,故B錯誤。因Ta=4×10-2s,故fa=1Ta=25Hz,C正確。因Ema=15V,而Em=NBSω=2πNBST,故Emb=TaTbE答案AC解題指導(dǎo)本題考查了交變電動勢的產(chǎn)生及描述,涉及交變電動勢的四值及其圖像。條件設(shè)置較為隱蔽,陷阱設(shè)置比較巧妙,對學(xué)生的分析能力要求較高,難度中等。解題時應(yīng)重點關(guān)注圖像中提供的所有信息。autonum.(2018天津理綜,4,6分)教學(xué)用發(fā)電機能夠產(chǎn)生正弦式交變電流。利用該發(fā)電機(內(nèi)阻可忽略)通過理想變壓器向定值電阻R供電,電路如圖所示,理想交流電流表A、理想交流電壓表V的讀數(shù)分別為I、U,R消耗的功率為P。若發(fā)電機線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼?2,則()A.R消耗的功率變?yōu)?2PB.電壓表V的讀數(shù)變?yōu)?C.電流表A的讀數(shù)變?yōu)?ID.通過R的交變電流頻率不變答案B本題考查正弦交流電的產(chǎn)生原理、理想變壓器。由正弦交流電的產(chǎn)生原理可知,其電動勢的最大值Em=NBSω,而ω=2πn,有效值E=22Em,線圈轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼?2,則U1=E變?yōu)樵瓉淼?2。由U1U2=n1n2知U2變?yōu)樵瓉淼?2,電壓表讀數(shù)變?yōu)樵瓉淼?2,選項B正確;R消耗的功率P=U22R,故R消耗的功率變?yōu)樵瓉淼?4,選項A錯誤;由P入=P出解題關(guān)鍵正弦交流電的最大值與轉(zhuǎn)速的關(guān)系,理想變壓器的電流、電壓及功率的決定關(guān)系,是解答此題的關(guān)鍵。autonum.(2015海南單科,10,5分)(多選)如圖,一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為4∶1,原線圈與一可變電阻串聯(lián)后,接入一正弦交流電源;副線圈電路中固定電阻的阻值為R0,負載電阻的阻值R=11R0,是理想電壓表。現(xiàn)將負載電阻的阻值減小為R=5R0,保持變壓器輸入電流不變,此時電壓表的讀數(shù)為5.0V,則()A.此時原線圈兩端電壓的最大值約為34VB.此時原線圈兩端電壓的最大值約為24VC.原線圈兩端原來的電壓有效值約為68VD.原線圈兩端原來的電壓有效值約為48V答案AD當(dāng)R=5R0時,示數(shù)為5.0V,所以輸出電流I出=5.0V5R0,UR0=I出R0=1V,則變壓器輸出電壓為6V,由n1n2=U1U2得到輸入電壓的有效值為24V,所以原線圈兩端電壓最大值為2U1≈34V,A正確,B錯誤。因I入∶I出=n2∶n1不變,故輸入電流不變時輸出電流也不變,當(dāng)負載由R=11R0變?yōu)镽=5R0時,由U=IR知副線圈電壓由I(Rautonum.(2014山東理綜,17,6分)(多選)如圖,將額定電壓為60V的用電器,通過一理想變壓器接在正弦交變電源上。閉合開關(guān)S后,用電器正常工作,交流電壓表和交流電流表(均為理想電表)的示數(shù)分別為220V和2.2A。以下判斷正確的是()A.變壓器輸入功率為484WB.通過原線圈的電流的有效值為0.6AC.通過副線圈的電流的最大值為2.2AD.變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2=11∶3答案BD對于理想變壓器,P入=P出,所以輸入功率P入=60×2.2W=132W,A錯。I1=P入U1=132220A=0.6A,B正確。通過副線圈的電流的最大值I2m=2I2=2.22A,C錯誤。變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2=Uautonum.(2016江蘇單科,4,6分)一自耦變壓器如圖所示