高考物理新电磁学知识点之交变电流单元汇编及答案(5).pdf

高考物理新电磁学知识点之交变电流单元汇编及答案(5)一、选择题1如图所示，一理想变压器的原、副线圈匝数之比为n1n2101，原线圈接入电压220 2 sin100(V)ut的交流电源，交流电压表和电流表对电路的影响可忽略不计，定值电阻 R010 ，可变电阻R的阻值范围为010 则()A副线圈中交变电流的频率为100 HzBt 0.02 s 时，电压表的示数为0C调节可变电阻R 的阻值时，电流表示数的变化范围为1.12.2 AD当可变电阻阻值为10 时，变压器的输入电功率为24.2 W2某变压器原、副线圈匝数比为55：9，原线圈所接电源电压按图示规律变化，副线圈接有负载下列判断正确的是A输出电压的最大值为36VB原、副线圈中电流之比为55：9C变压器输入、输出功率之比为55：9D交流电源有效值为220V，频率为50Hz3如图所示，一理想变压器的原、副线圈匝数之比为12:55:1nn，原线圈接入电压220 2 sin100utV的交流电源，图中电表均为理想电表，闭合开关后，当滑动变阻器的滑动触头P从最上端滑到最下端的过程中，下列说法正确的是（）A副线圈中交变电流的频率为100HzB0t时，电压表的示数为0C电流表的示数先变小后变大D电流表的示数先变大后变小4一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻1R、2R和3R的阻值分别为3、1和4，A为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压R的有效值恒定当开关S断开时，电流表的示数为I；当 S闭合时，电流表的示数为4I。该变图压器原、副线圈匝数的比值为（）A2B3C4D55如图所示，两种情况下变压器灯泡L2、L3的功率均为P，且 L1、L2、L3为相同的灯泡，匝数比为，则图（a）中 L1的功率和图（b）中 L1的功率分别为()AP、PB9P、C、9PD、9P6两矩形线圈分别在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，线圈中产生的感应电动势e随时间 t 的变化关系分别如图中甲、乙所示，则下列说法正确的是（）A两交变电流的频率之比f甲：f乙=1：2B两交变电流的电动势有效值之比E甲：E乙=3：1Ct=1s 时，两线圈中的磁通量的变化率均为零Dt=1s时，两线圈均处在与中性面垂直的位置上72016 年底以来，共享单车风靡全国各大城市。图甲为某品牌共享单车第一代产品，单车的内部有一个小型发电机，通过骑行者的骑行踩踏，不断地给单车里的蓄电池充电，蓄电池再给智能锁供电。单车内小型发电机发电原理可简化为图乙所示，矩形线圈abcd的面积为0.001m2，共有100匝，线圈总电阻为1，线圈处于磁感应强度大小为22T的匀强磁场中，可绕与磁场方向垂直的固定对称轴OO转动，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路阻值为9电阻连接，不计交流电流表的内阻。在外力作用下线圈以10rad/s的角速度绕轴OO匀速转动时，下列说法中正确的是（）A交流电流表的示数是0.002AB电阻 R 的发热功率是0.4WC该交流发电机产生的交流电的周期为0.2sD当线圈平面和磁场方向平行时，线圈中的感应电流为零8如图甲所示，理想变压器原副线圈的匝数比为5：1，V和R1、R2分别是电压表、定值电阻，且 R15R2已知 ab 两端电压u 按图乙所示正弦规律变化下列说法正确的是A电压 u瞬时值的表达式2202sin10(V)utB电压表示数为40VCR1、R2两端的电压之比为5：1DR1、R2消耗的功率之比为1：59如图所示，变压器输入有效值恒定的电压，副线圈匝数可调，输出电压通过输电线送给用户(电灯等用电器)，R 表示输电线的电阻，则（）A用电器增加时，变压器输出电压增大B要提高用户的电压，滑动触头P 应向下滑C用电器增加时，输电线的热损耗减少D用电器增加时，变压器的输入功率增加10 一理想变压器原、副线圈的匝数比为51，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器R的滑动片。下列说法正确的是（）A副线圈输出电压的频率为100HzB副线圈输出电压的有效值为62VCP向下移动时，变压器的输出功率增加DP向下移动时，原、副线圈的电流都减小11 一匝数 n=10 的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，所产生的交流电电动势瞬时值的表达式220sin10Vet，下列说法正确的是（）A该交流电的频率是50HzB电动势的有效值是220VC当1s10时，电动势的瞬时值为0D穿过线圈的磁通量最大值为4Wb/s12一只电阻分别通过四种不同形式的电流，电流随时间变化的情况如图所示，在相同时间内电阻产生的热量最大的是（）ABCD13 两只阻值相等的电阻分别通以正弦交流电与方形交流电，它们电流的最大值相等，如图所示，则两只电阻的热功率之比是：A1:1B1:2C1:2D1:414 如图所示，甲图为正弦式交流电，乙图正值部分按正弦规律变化，负值部分电流恒定，丙图为方波式交流电，三个图中的和周期 T相同.三种交流电的有效值之比为（）A：2：B2：C：2D：215 如图所示为某一输电示意图，电厂的发电机输出功率为100 kW，输出电压U1=500 V，升压变压器原、副线圈的匝数比为n1:n2=1:20，输电线电阻为40，用户需要的电压U4=220 V，变压器均为理想变压器。则A输电线上的输送电流为250AB输电线上损失的电压为280VC输电线上损失的电功率为4kWD降压变压器的原、副线圈的匝数比为n3:n4=48:1116 图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1:n2=5:1，电阻 R=20 ，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关原线圈接正弦交变电源，输入电压u 随时间 t的变化关系如图乙所示现将S1接 l、S2闭合，此时L2正常发光下列说法正确的A输入电压u 的表达式是20 2sin 50 VutB只断开S2后，L1、L1均正常发光C只断开S2后，原线圈的输入功率增大D若 S1换接到 2 后，R 消耗的电功率为0.8 W17 一种可视为理想变压器的铭牌如图所示，根据所提供的信息，以下判断正确的是（）型号 PKT-12-3000输入参数 220V 50Hz输出参数 12V 3.0AA副线圈的匝数比原线圈多B当变压器输出为12V和3A时，原线圈电流为9255AC当原线圈输入交流电压220V 时，副线圈输出直流电压12VD当原线圈输入交流电压110V时，副线圈输出交流电压6V18 如图 1 所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图2中曲线 a、b 所示，则（）A两次 t=0 时刻线圈平面与中性面垂直B曲线 a、b 对应的线圈转速之比为2：3C曲线 a表示的交变电动势频率为50HzD曲线 b 表示的交变电动势有效值为52V19 如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表，下列说法正确的是（）A当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，1R消耗的功率变大B当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表V 示数变大C当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电流表1A示数变大D若闭合开关S，则电流表1A示数变大，2A示数变大20 如图，交流电源的电动势有效值与直流电源的电动势相等，两电源的内阻均可忽略，三个灯泡是完全相同的，分别与定值电阻、电感器和电容器相接。当S接 1 时三个灯泡的亮度相同，那么S接 2 时A三个灯泡亮度相同B甲灯比乙灯亮，丙灯不亮C甲灯比乙灯暗，丙灯不亮D甲灯和乙灯亮度相同，丙灯不亮21 如图所示的电路中，A、B、C 三灯泡亮度相同，电源为220V，50Hz 的交流电源，以下叙述中正确的是（）A改接 220V，100Hz 的交流电源时，A 灯变亮，B 灯变暗，C 灯亮度不变B改接 220V，100Hz 的交流电源时，A 灯变暗，B 灯变亮，C 灯变亮C改接 220V 的直流电源时，A 灯熄灭，B 灯变暗，C 灯亮度不变D改接 220V 的直流电源时，A 灯熄灭，B 灯变亮，C 灯变暗22 如图所示，原线圈输入有效值恒定的交变电压，在理想变压器的副线圈上，通过等效电阻为 R1的输电线连接一只灯泡L 和一个阻值大小随所受照射光强度的增大而减小的光敏电阻 R2若将照射R2的光的强度减弱，下列说法正确的是()A原线圈中的电流增大B流过 R2的电流减小C加在 R1两端的电压增大D灯泡 L 变暗23 如图为一交流发电机发出的电流随时间的变化图象，则下列说法正确的是A在 A点时穿过线圈的磁通量最大B在 B点时穿过线圈的磁通量变化率最大C在 A 点时线圈处在中性面，电流方向改变D在 B点时线圈处在中性面，电流方向改变24 如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为10：1，A、V 均为理想电表，R为光敏电阻(其阻值随光强增大而减小)，lL和2L是两个完全相同的灯泡.原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压u，下列说法正确的是()A电压 u的频率为100HzB电压表V 的示数为22 2VC当照射R 的光强增大时，电流表A 的示数变大D当lL的灯丝烧断后，电压表V 的示数会变大25 如图所示，理想变压器的原线圈接入110002 sin100(V)ut的交变电压，副线圈通过电阻r6的导线对“220V,880W”的电器 RL供电，该电器正常工作由此可知()A原、副线圈的匝数比为50:1B交变电压的频率为100HzC副线圈中电流的有效值为4AD变压器的输入功率为880W【参考答案】*试卷处理标记，请不要删除一、选择题1D 解析：D【解析】【详解】电流的频率是由电压决定的，所以原、副线圈中电流的频率是一样的，都为50 Hz，故 A错误；电压表的示数为电路的有效电压的大小，原线圈的有效电压为220 V，根据电压与匝数成正比知电压表的示数为22 V，故 B 错误；当R 的阻值为零时，副线圈电流为I2.2 A，当 R 的阻值为10 时，副线圈电流为I 1.1 A，电流与匝数成反比，电流表示数的变化范围为0.110.22 A，故 C 错误；当可变电阻阻值为10 时，变压器的输入电功率等于输出功率 PI R 1.12 20 W 24.2 W，故 D 正确故选D.【点睛】掌握住理想变压器的电压、电流及功率之间的关系，即电压与匝数程正比，电流与匝数成反比，变压器的输入功率和输出功率相等；会从交流电表达式中获取有用的物理信息即可得到解决2D 解析：D【解析】试题分析：变压器的输入和输出电压之比等于原副线圈匝数比，所以输出电压的最大值为362V，所以 A 错误；变压器的输入和输出电压之比等于原副线圈匝数比，电流之比等于原副线圈匝数的反比，所以B错误；变压器只能改变交流电的电压，而不能改变频率和功率，即对于理想变压器的输入功率和输出功率相等，所以C错误；从图上可以看出，交流电的周期T=002s，所以频率为50Hz正弦交流电的有效值是峰值的22倍，所以电压有效值为 220V所以 D 正确故选D考点：变压器；交流电【名师点睛】此题是对变压器及正弦交流电问题的考查；解题时要掌握住理想变压器的电压、电流之间的关系，最大值和有效值之间的关系即可解决本题3C 解析：C【解析】【分析】【详解】A由电压公式知交流电的频率为10050Hz22f故 A 错误；B原线圈两端的输入电压有效值为220V，由变压器原副线圈电压与线圈匝数的关系得112255UnUn解得24VU，故 B 错误；CD由图可知，滑动变阻器的上下两部分并联后与R 串联，根据串并联电路的电阻可知，当滑片 P位于中间位置时，并联电阻的电阻值最大，所以当滑动变阻器的滑动触头P从最上端滑到最下端的过程中，电路中的总电阻先增大后减小，根据欧姆定律可知，变压器的输出电流先减小后增大，则输入的电流也是先减小后增大，即电流表的示数先变小后变大，故 C 正确，D 错误。故选 C。4B 解析：B【解析】【详解】设理想变压器原、副线圈匝数的比值为k，根据题述，当开关S断开时，电流表示数为I，则由闭合电路欧姆定律得11UIRU由变压公式11UkU及功率关系122U IU I，可得2IkI即副线图输出电流为2IkI；222323UIRRkI RR当开关 S闭合时，电流表示数为4I，则有114UIRU由变压器公式12UkU及功率关系1224UIU I可得24IkI即副线圈输出电流为24Ikl，22224/UI RkR联立解得3k选项 B 正确，ACD 错误；故选 B.5B 解析：B【解析】【详解】由题意可知，两种情况下变压器输入功率为均为2P设灯泡L2、L3的电压为U，电流为I，电阻为R，则有 P=根据电压与匝数成正比可知，两种情况下变压器的输入电压均为 3U，根据输入功率和输出功率相等可知，变压器输入电流为I所以图（a）中 L1的功率为Pa=9P图（b）中 L1的功率为Pb=()2R=PA.P、P与上述计算结果9P、不相符，故A不符合题意；B.9P、与上述计算结果9P、相符，故 B符合题意；C.、9P与上述计算结果9P、不相符，故C不符合题意；D.、9P 与上述计算结果9P、不相符，故D不符合题意；6C 解析：C【解析】【详解】A由图象知甲的周期为1s，乙的周期为2s，所以21fTfT甲乙乙甲A 错误；B甲的有效值为2V2V2U甲乙的有效值为63 2V2U乙所以:1:3EE甲乙B 错误；CDt=1s 时，甲乙瞬时电压为零，磁通量的变化率为零，此时线圈处于中性面位置，C 正确 D 错误故选 C.7C 解析：C【解析】【详解】AB线圈产生的最大感应电动势为2 21000.001 10 V2 2VmENBS有效值为2V2mEE根据闭合电路的欧姆定律可知2A=0.2A91EIRr电阻 R 产生的热功率为P=I2R=0.36W故 AB 错误。C交流电的周期20.2sT故 C 正确。D当线圈平面和磁场方向平行时，线圈中的感应电流最大，故D 错误。故选 C。8D 解析：D【解析】试题分析：根据公式1122UnUn、1221InIn，分析解题从图乙中可知交流电的最大值为220 2Vmu，周期为0.02Ts，故22100/0.02radsT，故电压u 瞬时值的表达式220 2sin100Vut，A错误；交流电压的有效值为220VE，原线圈中的电流为1I，故原线圈中输出端电压为111220UI R，副线圈中的电压为222UI R，故根据1122UnUn可得11222205I RI R，又知道122121155InIIIn，125RR，代入整理可得22110V3I R，所以2110V3U，B 错误；12RR、两端的电压之比221122221551:1IRI RI RI R，C 错误；12RR、消耗的功率之比为222211222222151255IRI RI RI R，D 正确9D 解析：D【解析】【分析】【详解】A由于变压器原、副线圈的匝数不变，而且输入电压不变，因此增加负载不会影响输出电压，故 A 错误；B根据变压器原理可知输出电压2211nUUn当滑动触头P 应向上滑时，2n增大，所以输出电压增大，故B 正确；C由于用电器是并联的，因此用电器增加时总电阻变小，输出电压不变，总电流增大，故输电线上热损耗增大，故C 错误；D用电器增加时总电阻变小，总电流增大，输出功率增大，所以输入功率增大，故D 正确故选 BD。【点睛】对于理想变压器要明确两个关系：一是输出电压由输入电压决定，二是输入功率由输出功率决定明确这两个关系然后根据有关电路知识即可求解10C 解析：C【解析】【详解】A由图象可知，交流电的周期为0.02s，所以交流电的频率为50Hz，变压器不会改变交变电流的频率，故副线圈输出电压的频率为50Hz，故 A 错误；B根据电压与匝数成正比可知，原线圈的电压的最大值为310V，有效值1310V=1552V2U根据变压比可知，副线圈输出电压的有效值221131 2VnUUn故 B 错误；CDP 向下移动，R 变小，副线圈输出电压不变，根据闭合电路欧姆定律可知，副线圈的输出电流变大，则原线圈的电流也随之变大，电路消耗的功率将变大，变压器的输出功率增加，故 C 正确，D 错误。故选 C。11C 解析：C【解析】【分析】【详解】A由交流电电动势瞬时值的表达式可读出角速度102f则该交流电的频率是5Hzf，故 A 错误；B由交流电电动势瞬时值的表达式可得电动势的最大值220VmE，则其有效值为1102V2mEE故 B 错误；C当1s10t时，带入到瞬时表达式可得1220sin(10)0V10e故 C 正确；D由电动势的最大值mmEnBSn可得穿过线圈的磁通量最大值为22011WbWb10 105mmEn故 D 错误。故选 C。12D 解析：D【解析】试题分析：对A、对于正弦式电流，有效值：根据焦耳定律得：；对 B、对于正弦式电流，有效值：根据焦耳定律得：；对 C、根据焦耳定律得：Q3I2RT225RT对 D、对于方波，根据焦耳定律得：；故选D。考点：交流电的有效值【名师点睛】此题是对有效值概念的考查；解题时根据焦耳定律Q=I2Rt求解热量，其中I是有效值，对于正弦式电流有效值与峰值是倍关系对于方波，直接根据焦耳定律求解热量。13C 解析：C【解析】【详解】正弦交流电的有效值是最大值的12，则热功率为：2()2miPR，而方波形交流电的热功率为2mPi R，可得：:1:2P P.A.1:1 与计算结果不相符；故A 项错误.B.1:2与计算结果不相符；故B 项错误.C.1:2 与计算结果相符；故C 项正确.D.1:4 与计算结果不相符；故D 项错误.14D 解析：D【解析】【详解】甲图中交流电的有效值为；对乙图，解得；对于丙图有效值为，所以三种交流电的有效值之比为，故 D 正确；ABC 错误；15C 解析：C【解析】【详解】A.根据理想变压器原副线圈两端的电压与匝数成正比得1122UnUn，所以有：221110000VnUUn，发电机的输出功率为100kW，所以有21100kWPP，输电线中电流为22210APIU，故选项A 错误；B.输电线上的电压损失2400VUI r，故选项B 错误；C.输电导线上损失的电功率为224000WPI r，故选项C正确；D.可得329600VUUU，降压变压器原、副线圈的匝数比是334448011nUnU，故选项 D 错误。16D 解析：D【解析】【详解】试题分析：电压最大值为20 2Vmu，周期是0.02s，则2100T，所以输入电压 u 的表达式应为u=202sin（100t）V，A 错误；原先 L1短路，只有L2工作，只断开S2后，负载电阻变大为原来的2 倍，电压不变，副线圈电流变小为原来的一半，L1、L2的功率均变为额定功率的四分之一，均无法正常发光，原线圈的输入功率等于副线圈的功率都减小，BC错误；副线圈两端的电压有效值为211120 2V4V552UU，若 S1换接到 2 后，R 消耗的电功率为20.8WUPR，D 正确17D 解析：D【解析】【分析】【详解】A根据铭牌12220V12VUU可知是降压变压器，根据变压比公式112222055123UnUn即12nn故 A 错误；B当原线圈输入交流电压220V时副线圈输出交流电12V，根据12PP知22111239AA22055U IIU故 B 错误；C变压器变压后交流电频率不变，当原线圈输入交流电压110V时，副线圈输出交流电压12V，故C错误；D当原线圈输入交流电压110V时，根据12222011012nnU可知副线圈中输出交流电压6V，故 D 正确。故选 D。18D 解析：D【解析】【详解】在 t=0 时刻，产生的感应电动势最小，线圈一定处在中性面上；故A 错误；由图可知，a的周期为4 10-2s；b的周期为6 10-2s，则由n=1/T可知，转速与周期成反比，故转速之比为3：2；故B错误；曲线a的交变电流的频率f=1/T=25Hz；故C错误；曲线a、b对应的线圈转速之比为3：2，曲线 a表示的交变电动势最大值是15V，根据 Em=nBS 得曲线 b表示的交变电动势最大值是10V，则有效值为105 22UVV；故 D 正确；故选D。19B 解析：B【解析】【分析】【详解】ABC 当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值增大，回路总电阻变大，总电流强度减小，R1消耗的功率减小；原线圈电流强度也减小；原线圈电压不变，副线圈电压也不变，加在R1两端的电压减小，因此电压表V 示数增大，AC 错误 B 正确；D若闭合开关S，回路总电阻减小，电流强度增大，R1分得的电压升高，加在R2两端的电压降低，流过R2的电流强度减小，即A2的示数减小，D 错误。故选 B。20C 解析：C【解析】【分析】根据电容器具有通交隔直的特性，电感有通直阻交的特性，而交流对电阻R 没有影响。根据电感和电容的特性进行判断。【详解】当单刀双掷开关S接 1 时，即为交流，三个灯亮度相同，说明电感L 的感抗与电阻R 相同。当 S接 2 时，电感L 没有感抗，电容器具有隔断直流的作用，而交流与直流对电阻R没有影响，所以丙灯不亮，甲灯亮度不变，乙灯亮度增加，即甲灯比乙灯暗，故C 正确，ABD错误。故选 C。21A 解析：A【解析】【分析】【详解】AB三个支路电压相同，当交流电频率变大时，电感的感抗增大，电容的容抗减小，电阻所在支路对电流的阻碍作用不变，所以流过A 灯泡所在支路的电流变大，流过灯泡B 所在支路的电流变小，流过灯泡C 所在支路的电流不变故灯泡A变亮，灯泡B 变暗，灯泡C亮度不变，故A 正确、B 错误；CD改接 220 V 的直流电源时，电容器隔直流，电感线圈对直流电无阻碍作用，所以A 灯熄灭，B 灯变亮，C 灯亮度不变，故C、D 错误。故选A。22B 解析：B【解析】【分析】【详解】A、照射 R2的光的强度减弱则其电阻变大，而电压不变，则副线圈电流变小，原线圈的电流也变小，则A 错误；B、因副线圈电流变小，则R1电压变小，则L 的分压变大，通过L 的电流增大，则通过R2的电流减小，则B 正确.C、D、负载电阻变大后，电流减小，则R1上的电压减小，所以L 上的电压增大，L 变亮，故 C，D 错误.故选 B.23D 解析：D【解析】【分析】根据图象可知电动势最大和零的时刻，电动势为零时磁通量最大，线框平面垂直于磁场，磁通量为零时电动势最大，线框平面于磁场平行【详解】在 A 点时交变电流的电流最大，磁通量变化率最大，磁通量为零，所以此时的线框平面于磁场平行，A 错误；在B 点时交变电流为零，穿过线圈的磁通量变化率最小，B 错误；在A点时交变电流的电流最大，所以此时的线框平面于磁场平行，电流方向不变，C 错误；在 B 点时交变电流为零，通过线框的磁通量最大，线圈处在中性面，电流方向改变，D 正确24C 解析：C【解析】【分析】【详解】A原线圈接入如图乙所示，T=0.02s，所以频率为f=1T=50Hz，故 A 错误；B原线圈接入电压的最大值是2202V，所以原线圈接入电压的有效值是U=220V，理想变压器原、副线圈匝数比为10：1，所以副线圈电压是22V，所以 V 的示数为22V，故 B 错误；CR 阻值随光强增大而减小，根据I=UR知副线圈电流增加，副线圈输出功率增加，根据能量守恒定律，所以原线圈输入功率也增加，原线圈电流增加，所以A 的示数变大，故C正确；D当Ll的灯丝烧断后，变压器的输入电压不变，根据变压比公式，输出电压也不变，故电压表读数不变，故D 错误；故选 C。25C 解析：C【解析】【详解】试题分析：根据瞬时值的表达式可以求得输出电压的有效值、周期和频率等，再根据电压与匝数成正比即可求得结论解：输入电压的有效值为11000 V，用电器的额定电压为220 V，所以变压器的输出电压大于 220 V，原副线圈的匝数比小于50：1，故 A 错误；B、由输入电压的表达式知，f=1002Hz=50 Hz，故 B 错误；C、副线圈中的电流与用电器中的电流相同，I=4 A，故 C 正确；D、变压器的输出功率为用电器的功率和导线电阻损耗的功率之和，大于880 W，所以变压器的输入功率大于880 W，故 D 错误故选 C【点评】掌握住理想变压器的电压、电流之间的关系，最大值和有效值之间的关系即可解决本题