高考物理最新电磁学知识点之交变电流基础测试题含答案(3).pdf

高考物理最新电磁学知识点之交变电流基础测试题含答案(3)一、选择题1如图所示,交流电流表A1、A2、A3分别与电容器C线圈 L 和电阻 R 串联后接在同一个交流电源上,供电电压瞬时值为U1=Umsin 1t,三个电流表读数相同现换另一个电源供电,供电电压瞬时值为U2=Umsin 2t,2=21.改换电源后,三个电流表的读数将()AA1将减小,A2将增大,A3将不变BA1将增大,A2将减小,A3将不变CA1将不变,A2将减小,A3将增大DA1将减小,A2将减小,A3将不变2如图甲所示电路，已知电阻21RRR，和1R并联的 D 是理想二极管（正向电阻可视为零，反向电阻为无穷大），在A、B 之间加一个如图乙所示的交变电压（0ABU时电压为正值）。则R2两端电压的有效值为（）A510VB10 VC55VD102V3如图所示，有一矩形线圈面积为S，匝数为 N，总电阻为r，外电阻为R，接触电阻不计.线圈绕垂直于磁感线的轴OO以角速度 w 匀速转动，匀强磁场的磁感应强度为.B则A当线圈平面与磁感线平行时，线圈中电流为零B电流有效值2NBSwIRrC电动势的最大值为2NBSwD外力做功的平均功率22222N B S wPRr4一自耦变压器如图所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a、b 间作为原线圈通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c、d 间作为副线圈，在a、b 间输入电压为U1的交变电流时，c、d 间的输出电压为U2，在将滑动触头从M 点顺时针转到N 点的过程中()AU2U1，U2降低BU2U1，U2升高CU2U1，U2降低DU2U1，U2升高5如图所示，一交流电的电流随时间而变化的图象。此交流电流的有效值是（）A3.52AB3.5AC5AD52A6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50Hz7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、9P8两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9下列关于交流电路的说法错误的是（）A电容器的击穿电压为交流电压的最大值B电路中电流表的示数为电流的有效值C教室内日光灯的额定电压为电压的有效值D电路中保险丝的熔断电流为电流的最大值10 矩形线框与理想电流表、理想变压器、灯泡连接电路如图甲所示灯泡标有“36 V40 W”的字样且阻值可以视作不变，变压器原、副线圈的匝数之比为21，线框产生的电动势随时间变化的规律如图乙所示则下列说法正确的是()A图乙电动势的瞬时值表达式为e36 sin(t)VB变压器副线圈中的电流方向每秒改变50 次C灯泡 L 恰好正常发光D理想变压器输入功率为20 W11 如图所示，一理想变压器原线圈接在电压恒为U 的交流电源上，原线圈接入电路的匝数可通过调节触头P 进行改变，副线圈、电阻箱R 和定值电阻R1以及理想交流电流表连接在一起。下列说法正确的是（）A不管电阻箱如何调节，电流表示数一定变大B只将R和R1由并联改为串联结构，其他保持不变，则电流表示数将变大C只将 P的位置向上滑动，其他保持不变，则R1的功率将变小D保持 P的位置不动，增大R，则 R1的电功率变小12 如图所示，单匝闭合金属线框abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO匀速转动，设穿过线框的最大磁通量为m，线框中产生的最大感应电动势为Em，从线框平面与磁场平行时刻（图示位置）开始计时，下面说法正确的是A线框转动的角速度为mmEB线框中的电流方向在图示位置发生变化C当穿过线框的磁通量为m的时刻，线框中的感应电动势为EmD若转动周期减小一半，线框中的感应电动势也减小一半13 如图所示，一单匝正方形线圈abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO 匀速转动，沿着OO 观察，线圈沿逆时针方向转动。已知匀强磁场的磁感应强度为B，线圈边长为 L，电阻为R，转动的角速度为。当线圈转至图示位置时（）A线圈中感应电流的方向为abcdaB线圈中感应电流的大小为2 2B LRC穿过线圈的磁通量为BL2D穿过线圈磁通量的变化率为BL214 图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻，则经过1min 的时间，两电阻消耗的电功W甲：W乙之比为（）A1：2B1：2C1：3D1：615 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1：516 一台交流发电机的线圈电阻为2,将其输出端接在电阻为20 的电阻丝上,其输出电压从某时刻开始随时间变化的图象如图所示,则()A线圈转动的角速度为25 rad/sB电阻丝的发热功率为250 WC交流发电机的电动势有效值为502 VD若将此发电机接在匝数比为12 的理想变压器上可使输出频率提高1 倍17 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880W18 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：A1:1B1:2C1:2D1:419 如图所示，一理想变压器的原、副线圈匝数之比为n1n210 1，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 W20 图中矩形线圈abcd在匀强磁场中以ad 边为轴匀速转动，产生的电动势瞬时值为e=5sin20t（V），则以下判断正确的是（）A此交流电的频率为10HzB当线圈平面与中性面重合时，线圈中的感应电动势为5VC当线圈平面与中性面垂直时，线圈中的感应电动势为0VD线圈转动一周，感应电流的方向改变一次21 一交变电流的电流时间图像如图所示，由图可知（）A该交变电流的频率为50HzB用交流电流表测该电流其示数为102AC该交变电流瞬时值表达式为102sin628tAD该交变电流通过一阻值为10的电阻时，电阻消耗的电功率为2000W22 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23 如图甲所示的“火灾报警系统”电路中，理想变压器原、副线圈匝数之比为10:1，原线圈接入图乙所示的电压，电压表和电流表均为理想电表，R0为半导体热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，R1为滑动变阻器当通过报警器的电流超过某值时，报警器将报警下列说法正确的是()A电压表V 的示数为20VBR0处出现火警时，电流表A 的示数减小CR0处出现火警时，变压器的输入功率增大D要使报警器的临界温度升高，可将R1的滑片 P适当向下移动24 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25 如图所示，有一半径为1mL、圆心为的金属圆环，Oa 为长度也为L 的铜棒，两者电阻均不计且接触良好。现让Oa 以圆心 为轴，以=10rad/s 的角速度匀速转动，圆环处于垂直于环面向里，磁感应强度大小为2TB的匀强磁场中。从圆心O 引出导线，从圆环上接出导线，并分别接到匝数比为12:1:4nn的理想变压器原线圈两端，则接在副线圈两端的理想电压表的示数为（）A40VB20VC80VD0【参考答案】*试卷处理标记，请不要删除一、选择题1B 解析：B【解析】【分析】当交变电流的频率变大时，线圈的感抗变大，电容器的容抗变小，因此A 变亮，B 变暗又因为电阻在直流和交流电路中起相同的作用，故C 灯亮度不变【详解】由公式 2f=知，后来交流电的频率变大，线圈的感抗变大，电容器的容抗变小，对电阻没影响，所以A1示数将增大，A2数将减小，A3示数不变，所以选项B 正确，ACD 错误故选 B【点睛】此题考查电容、电感对交变电流的影响，也就是容抗、感抗与交变电流的关系当交变电流的频率变大时，线圈的感抗变大，电容器的容抗变小2A 解析：A【解析】【分析】【详解】因为是交流电所以应该分两种情况考虑，当电源在正半轴时A 点电位高于B点电位二极管导通即 R1被短路，R2电压为电源电压为20 2V=20V2电源在负半轴时B 点电位高于A点电位二极管截止R1，R2串联分压，则12QQQ即为2222010+22UTTTRRR解得=5 10VU故 A 正确，BCD 错误。故选 A。3D 解析：D【解析】当线圈平面与磁感线平行时，磁通量为零，磁通量的变化率最大，感应电动势最大，线圈中电流不为零，故A 错误；根据mENBS，得感应电动势最大值是NBS，所以感应电动势有效值22mENBSU，所以电流有效值2UNBSIRRr，故 B 错误，C 错误；根据能量守恒得：外力做功的平均功率等于整个电路消耗的热功率，所以外力做功的平均功率2PIRr，解得22222N B SPRr，故 D 正确；故选D【点睛】根据mENBS求解感应电动势最大值根据电动势的最大值与有效值的关系求解电流有效值根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律和电流的定义式求解外力做功的平均功率4C 解析：C【解析】试题分析：由题图知自耦变压器原线圈的匝数大于副线圈的匝数，根据变压器的变压规律可知，U2U1；在将滑动触头从M 点顺时针旋转到N 点的过程中，副线圈的匝数减少，所以U2降低，故A、B、D 错误；C正确【学科网考点定位】考查变压器【方法技巧】主要是对自耦变压器的理解，分清原副线圈及在转动的过程中线圈的匝数怎么变、理想变压器的规律5C 解析：C【解析】【详解】交流电流的有效值的定义有2220.02(42)0.01(32)0.01IRRR解得5AI，选项 C正确，ABD 错误。故选 C。6D 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7B 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；8C 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.9D 解析：D【解析】A 项：电容器的击穿电压为交流电压瞬时值的最大值，故A 正确；B 项：电路中电压表、电流表的示数均为有效值，故B 正确；C 项：教室内日光灯的额定电压为220V，是电压的有效值，故C 正确；D 项：电路中保险丝的熔断电流要考虑电流的热效应，为电流的有效值，故D 错误点晴：使用交变电流的电气设备上所标的电压、电流值均是有效值，交流电流表和交流电压表测得的值也是电路中的有效值，电容器的击穿电压为瞬时值的最大值，有效值的定义：取一个周期时间，将交流与直流分别通过相同的电阻，若产生的热量相同，直流的电流值，即为此交流的有效值10D 解析：D【解析】【分析】根据交流电的图像确定交流电瞬时值表达式；交流电的方向一周改变2 次；根据变压器匝数比求解次级电压从而判断灯泡的发光情况；变压器的输入功率等于输出功率.【详解】A由乙图可知，周期为0.02s，交流电的圆频率：，故原线圈输入电压的瞬时值表达式为=72 sin100 t（V），故 A 错误；B交流电的频率为50Hz，在一个周期内电流方向改变2 次，可知变压器副线圈中的电流方向每秒改变100 次，选项B 错误；C变压器初级电压有效值为，由原副线圈的匝数比为2:1 可知，次级电压为 18V，则灯泡 L 不能正常发光，选项C 错误；D灯泡电阻为，次级功率：，则理想变压器输入功率为20W，选项 D 正确；故选 D.【点睛】本题考查的是有关交变电流的产生和特征的基本知识，要具备从图象中获得有用信息的能力.11C 解析：C【解析】【详解】A其他保持不变1122UnUn副线圈两端的电压不变，电阻箱R 变化时，负载的总电阻可以增大，也可以减小，则根据2UIR并电流表示数不一定变大，A 错误；B其他保持不变1122UnUn副线圈两端的电压不变，R 和 R1由并联改为串联结构时，负载的总电阻增大，根据2UIR总电流表示数将变小，B 错误；C将 P的位置上滑时，原线圈的匝数n1变大，其他保持不变，根据1122UnUn则副线圈两端的电压变小，R1两端的电压变小，根据221UpR则 R1的功率将变小，C 正确；DP的位置不动时，根据1122UnUn副线圈两端的电压变不变，增大R，不影响R1两端的电压，根据221UpRR1的电功率不变，D 错误。故选 C。12A 解析：A【解析】【详解】A根据交流电产生的原理可知，线圈匀速转动产生的交流电的电动势峰值mEnBS，所以结合本题情境可得线框转动的角速度为mmE，A 正确B图示位置感应电动势最大，电流方向的改变在电动势等于0的时刻，B错误C当穿过线框的磁通量为m的时刻，线框的速度与磁感线平行，感应电动势为0，C 错误D根据法拉第电磁感应定律可知，若转动周期减小一半，磁通量变化越快，线框中的感应电动势变为原来2 倍，D 错误13D 解析：D【解析】【详解】A图示时刻，ad速度方向向里，bc 速度方向向外，根据右手定则判断出ad 中感应电流方向为 a d，bc 中电流方向为cb，线圈中感应电流的方向为adcba。故 A 错误；B线圈中的感应电动势为2EBSBL线圈中的感应电流为2BLIR故 B 错误；C图示时刻ad、bc两边垂直切割磁感线，穿过线圈磁通量为0，故C错误；D线圈中的感应电动势为2EBSBL由公式Et得2BLt故 D 正确。故选 D。14C 解析：C【解析】【详解】甲图中，在一个周期6 10-2s 内，电阻发热的时间是02 10-2s、4 10-2s6 10-2s 内，根据电流的热效应有：22232mITRI RT，代入数据得2222122 106 102RI R，解得电流的有效值3I3A。乙图中，在一个周期 4 10-4s内，电阻发热的时间为04 10-4s，根据电流的热效应有：22122TI RI RT，代入数据得，22222 12 104 10RIR，解得电流的有效值I =1A。根据2WI Rt知，在相同时间内相同的电阻，消耗的电功之比等于23:11:33故C 正确，A、B、D 错误。15D 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16B 解析：B【解析】A、根据2T得，50/rads，故 A 错误；B、图象中输出电压最大值为100V，有效值是50 2V，由于线圈有内阻，则其电动势有效值大于50 2V，电阻丝的发热功率为212502mUPWR（），故 B正确,C 错误；D、理想变压器可以改变输出电压，不能改变输出频率，故D 错误。点睛：本题考查了交流电的产生原理，注意要与闭合电路的欧姆定律相结合才能解决此类问题。17C 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18C 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.19D 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20A 解析：A【解析】【分析】【详解】A.由sinsin 2eEtEft，可知此交流电的频率为10Hz，A 正确；B.当线圈平面与中性面重合时，线圈中的感应电动势的为0V，B 错误；C.当线圈平面与中性面垂直时，线圈中的感应电动势的最大值为5V，C 错误；D.线圈转动一周，感应电流的方向改变两次，D 错误。故选 A。21C 解析：C【解析】【分析】【详解】A从图中可以直接读出交流电流的周期周期为0.01s，故频率为f=1100Hz0.01故A错误；B从图中可以直接读出交流电流的最大值为102A，故有效值为I=max10 2A10A22I故 B 错误；C该交变电流瞬时值表达式为max22sin10 2sin10 2sin 20010 2sin628(A)0.01iIttttT故 C 正确；D该交变电流通过10电阻时，电阻消耗的电功率为P=I2R=102 10W=1000W故 D 错误。故选 C。22B 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。23C 解析：C【解析】【分析】【详解】设此电压的最大值为Um，电压的有效值为U22()22mUTURTR，代入数据得图乙中电压的有效值为1102 V变压器原、副线圈中的电压与匝数成正比，所以变压器原、副线圈中的电压之比是10：l，所以电压表的示数为112V，故 A 错误 R0处出现火警时，电阻减小，则次级电流变大，变压器输出功率变大，则变压器的输入功率增大，电流表示数变大，选项C 正确，B 错误；R1的滑片 P适当向下移动，R1电阻变大，则次级电流变大，R0上电压变大，则报警器两端电压减小，则报警器的临界温度就降低了，故选项D错误；故选C.点睛：根据电流的热效应，求解交变电流的有效值是常见题型，要熟练掌握根据图象准确找出已知量，是对学生认图的基本要求，准确掌握理想变压器的特点及电压、电流比与匝数比的关系，是解决本题的关键24D 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25D 解析：D【解析】【详解】Oa 匀速转动，产生恒定的感应电动势，变压器铁芯中磁通量不变，副线圈不产生感应电动势，接在副线圈两端的理想电压表的示数为零，故D 正确，ABC 错误。故选 D。