高考物理最新电磁学知识点之交变电流基础测试题及答案解析(1).pdf

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1、高考物理最新电磁学知识点之交变电流基础测试题及答案解析(1)一、选择题1如图所示为远距离交流输电的简化电路图发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流是I2则（）A用户端的电压为I1U1/I2B输电线上的电压降为UC理想变压器的输入功率为I12rD输电线路上损失的电功率为I1U2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（）A510VB

2、10 VC55VD102V3某研究小组成员设计了一个如图所示的电路,已知定值电阻R 并联的是一个理想交流电压表,D 是理想二极管(正向电阻为零,反向电阻为无穷大).在 A、B 间加一交流电压,瞬时值的表达式为u=20sin100 xt（v）,则交流电压表示数为()A10VB20VC15VD14.1V4一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

3、，U2降低DU2U1，U2升高5如图所示，一理想变压器，左右两边接有额定电压均为U 的 4 盏完全相同的灯泡（额定功率为 P）左端接在一电压恒为Uo的交流电源两端。此4盏灯刚好正常发光。下列说法中正确的是（）A该变压器的原副线圈匝数比为13B此时交流电源输出的功率为3PCUo=4UD如果灯L2突然烧断，L1将变亮，而其余2 盏将变暗6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7如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为5：1，原线圈输入如图乙所示的交变电压。

4、下列说法正确的是（）A副线圈输出电压的频率为10HzB副线圈输出电压为62.2VCP向左移动时，电阻R两端的电压增大DP向左移动时，变压器的输入功率减小8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 W9如图所示，图乙中理想变压器的原线圈接图甲所示的交变电流理想变压器原、副线圈的匝数比为20:

5、3，定值电阻的阻值为11，滑动变阻器的总阻值为22下列说法中正确的是（）A副线圈输出电压的频率为100HzB滑动变阻器的滑片P向右滑动时，电阻R 两端的电压不变C滑动变阻器的滑片P滑到最右端时，通过电阻R 的电流为8.45AD滑动变阻器的滑片P滑到最左端时，理想变压器的输入功率为132W10 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

6、原线圈两端，则接在副线圈两端的理想电压表的示数为（）A40VB20VC80VD011 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12 如图所示，面积为S、匝数为N 的矩形线框在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴OO匀速转动，

7、通过滑环向理想变压器供电，灯泡L1、L2、L3均正常发光已知L1、L2、L3的额定功率均为P，额定电流均为I，线框及导线电阻不计，则（）A理想变压器原副线圈的匝数比为1：2B图示位置时穿过线框的磁通量变化率为零C若灯 L1烧断，灯泡L3将变暗D线框转动的角速度为2PNBSI13 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14 图甲和图乙分别表示正弦脉冲波

8、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 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/s16 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

9、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880W17 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：A1:1B1:2C1:2D1:418 如图所示是一多匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动所产生的感应电动势的图象，根据图象可知A此感应电动势的瞬时表达式为e=200sin(0.02t)VB此感应电动势的解时表达式为e=200sin(50 t)VCt=0.01s 时，穿过线圈的磁通量为零Dt=0.02s 时，穿过线圈的磁通量的变化率为零19 如图所示

10、，矩形线圈abcd 在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P1和 P2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时()A线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动时的电流B线圈绕P1转动时的电动势小于绕P2转动时的电动势C线圈绕P1和 P2转动时电流的方向相同，都是a bcdD线圈绕P1转动时 dc 边受到的安培力大于绕P2转动时 dc 边受到的安培力20 在下图中 L 为电感线圈，C 为电容，R 为电阻，A、B、C 为三只相同的灯泡，将它们接在电压为U 的交流电源上，三只灯泡的亮度一样若保持电源电压不变，而将电源频率增大，下列说法中正确的是()A三只灯泡的亮度不变BC 灯泡亮度不变，B

11、 灯泡变暗CA 灯泡变暗，B 灯泡变亮DA 灯泡变亮，B 灯泡变暗、C 灯亮度不变21实验室里的交流发电机可简化为如图所示的模型，正方形线圈在水平匀强磁场中，绕垂直于磁感线的OO 轴匀速转动今在发电机的输出端接一个电阻R 和理想电压表，并让线圈每秒转25 圈，读出电压表的示数为10 V已知 R10 ，线圈电阻忽略不计，下列说法正确的是A线圈平面与磁场平行时刻，线圈中的瞬时电流为零B从线圈平面与磁场平行开始计时，线圈中感应电流瞬时值表达式为i2sin 100 t（A）C流过电阻R的电流最大值为2AD电阻 R上的热功率等于5 W22 如图所示，某同学在科技节活动中设计了一款简易手摇式发电机，将硬导

12、线中间部分折成“”形的线框，其长为2a，宽为 a，放入匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里。线框绕MN 轴以角速度匀速转动，导线通过电刷与阻值为R的电阻相连，其余电阻不计，则线框（）A电动势的有效值为22BaB电动势的有效值为22 2BaC从图示位置转过90过程中，流经电阻的电荷量为22BaRD从图示位置转过90过程中，流经电阻的电荷量为2 BaR23 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2000W24

13、一理想变压器原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220V 的正弦交流电源上，如图所示。设副线圈回路中电阻两端的电压为U，原、副线圈的匝数比为n1:n2，在原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k=19，则（）AU=66V n1:n2=3:1BU=22V n1:n2=2:1CU=66V n1:n2=2:1DU=22V n1:n2=3:125 电阻12RR、与交流电源按照图甲方式连接，12=10,=20RR，闭合开关S后，通过电阻2R的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示，则（）A通过1R的电流有效值是1.0AB通过2R的电流最大值是2AC1R两端的电压有效值为5V

14、D2R两端的电压最大值为5 2A【参考答案】*试卷处理标记，请不要删除一、选择题1A 解析：A【解析】【分析】【详解】试题分析：由于输电线与用户间连有一理想变压器，设用户端的电压是U 2，则U1I1=U2I2，得：1122I UUI故 A 正确；输电线上损失的电压为U-U1，故 B 错误；理想变压器的输入功率为U1I1故 C 错误；等效总电阻是r 的两条输电线输电，输电线路中的电流是 I1，所以输电线是损耗的功率是：I12r故 D 错误；故选A2A 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

15、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。3A 解析：A【解析】二极管具有单向导电性，使得半个周期内R 通路，另半个周期内R 断路设交流电压表示数为 U，则一个周期内的电阻发热为：2220()122UQTTRR，解得：U=10V 故 A正确，BCD 错误，故选A.点睛：解决本题时要知道正弦交流电表的示数为有效值即二极管的单向导电性，掌握有效值的定义方法，利用电流的热效应来求电压的有效值4C 解析：C【解析】试题分析：由题图知自耦变压器原线圈的

16、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】【分析】【详解】A设灯泡正常发光时，额定电流为0I，由题图可知原线圈中电流10II副线圈中 3 灯并联，副线圈中电流03II2根据理想变压器的基本规律1221InIn得12:3:1nn故 A 错误；B根据总功率等于各部分功率之和知电源输出功率为4P，故 B 错误；C副线圈中电压2UU根

17、据理想变压器的基本规律1122UnUn得23UU所以034UUUU故 C 正确；D如果灯2L突然烧断，总功率减小，故副线圈总电流减小，原线圈电流也减小，故灯1L将变暗，而原线圈电压变大，故副线圈电压变大，其余2 盏灯将变亮，故D 错误；故选 C。6D 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

18、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7D 解析：D【解析】【详解】A理想变压器原副线圈的频率相同，根据图像：211Hz=50Hz2 10fTA 错误；B原线圈电压的有效值：1311220 2VV220V22U根据理想变压器的电压规律：1122UnUn解得：244VU，B 错误；CD滑片P向左滑动，副线圈电压保持不变，电阻增大，电流减小，根据欧姆定律可知定值电阻R分压减小，根据电功率的计算公式：PIU可知副线圈两端功率减小，所以理想变压器的输入

19、功率也减小，C错误，D正确。故选 D。8D 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

20、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.9D 解析：D【解析】从甲图中可知交流电的周期为0.02Ts，故交流电的频率为150fHzT，A 错误；原副线圈的匝数比不变，所以副线圈的输入电压不变，滑动变阻器的滑片P向右滑动时，滑动变阻器连入电路的电阻减小，所以副线圈中的总电阻减小，总电流增大，根据欧姆定律可得电阻 R 两端的电源增大，B 错误；原线圈的输出电压为1440 2440V2U，滑动变阻器的滑片P滑到最右端时，其连入电路的电阻为零，副线圈两端的电压为22113440V6

21、6V20nUUn，故电阻R 的电流为266A6A11I，C 错误；滑动变阻器的滑片P滑到最左端时，副线圈中消耗的电功率为2266132W1122P，副线圈消耗的电功率等于原线圈中的输入功率，故理想变压器的输入功率为132W，D 正确10D 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。11B 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

22、】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12C 解析：C【解析】【详解】A.灯泡 L1、L2、L3均正常发光，则原线圈电流强度I1=I，副线圈电流强度I2=2I，所以122121nInI，故 A 错误；B.图示位置时，线框切割速度最大，故穿过线框的磁通量变化率最大，故B 错误；C.开始时若设每盏灯的额定电压为U，则变压器初级电压为

23、2U，线圈输入电压为3U；若L1灯烧断，设L3的电压变为U1，则变压器输入电压为3U-U1，次级电压变为11(3)2UU，次级电流为：132UUR，则初级电流为134UUR，则 L3两端电压为1134UURUR，解得 U1=0.6U，则灯泡L3两端电压减小，亮度变暗，故C 正确；D.线框的输出功率为3P，电流为I，则线框产生的感应电动势为3PEI，根据Em=NBS，2mEE，联立解得：3 2PNBSI，故 D 错误13C 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

24、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。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

25、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。15C 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

26、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。16C 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

27、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17C 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.18D 解析：D【解析】AB、由图象知周期T=0.02s，所以

28、频率f=50Hz，由图象知电动势最大值为200V，角速度为21000.02，所以感应电动势的瞬时表达式为e=200sin100t，故 AB 错误；C、t=0.01 s 时，感应电动势为零，则穿过线圈的磁通量最大，故C 错误；D、t=0.02 s 时，感应电动为零，则穿过线圈的磁通量的变化率也为零，故D 正确；故选 D【点睛】从图象得出电动势最大值、周期，从而算出频率、角速度，进而得出感应电动势的瞬时表达式；当磁通量最大时电动势为零，磁通量为零时电动势最大19A 解析：A【解析】【分析】【详解】AB根据 E=BS 可知，无论线圈绕轴P1和 P2转动，则产生的感应电动势均相等，故感应电流相等，故A

29、 正确，B 错误；C由楞次定律可知，线线圈绕P1和 P2转动时电流的方向相同，都是adcba，故C 错误；D由于线圈P1转动时线圈中的感应电流等于绕P2转动时线圈中得电流，故根据F=BLI可知，线圈绕P1转动时 dc 边受到的安培力等于绕P2转动时 dc 边受到的安培力，故D 错误。故选A。20C 解析：C【解析】【分析】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小，流过灯泡B 所在支路的电流变大，流过灯泡C 所在支路的电流不变.故灯泡 A 变暗，灯泡B 变亮，灯泡C 亮度不变；综上分析，故D 正确【

30、点睛】【详解】21C 解析：C【解析】试题分析：线圈位于图中位置时，磁通量为零，而线圈中的瞬时电流不为零反而为最大，A 错误；电压表示数为10V，即有效值为10V，则最大值为10 2V，25 250/rads，则电流最大值为10 22A10，所以从线圈平面与磁场平行开始计时，线圈中电流瞬时值表达式为：2 cos50Ait，故 B错误 C正确；电阻R上的热功率等于221010W10UR，D 错误；考点：考查了交流电的产生【名师点睛】图示位置是与中性面垂直的位置，电动势最大，电压表的示数为电动势的有效值，电流瞬时值表达式为余弦函数注意计时的位置是中性面还是与之垂直的地方22C 解析：C【解析】【分

31、析】【详解】AB线框绕MN 轴以角速度匀速转动，产生正弦式交流电，那么感应电动势最大值2m2EBSBa则电动势的有效值为2m22EEBa故 AB 错误；CD从图示位置转过90过程中，流经电阻的电荷量为22BaqRR故 C 正确，D 错误。故选 C。23C 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)0.01i

32、IttttT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。24A 解析：A【解析】【详解】根据电流与匝数成正比，得原副线圈的电流之比：1221InIn根据2PI R得原副线圈回路中电阻消耗的功率之比：212219IkI解得原、副线圈的匝数比为：123:1nn根据原副线圈电压与匝数成正比，得原线圈两端的电压为3U，根据UIR知原线圈回路中电阻两端的电压为3U，在原线圈回路中：3220V3UU解得：66VU故 A 正确，B、C、D 错误；故选 A。25C 解析：C【解析】【分析】【详解】由图乙看出，通过2R电流的有效值是0.5A，2R两端电压的有效值为10V，最大值为10 2V，1R两端电压的有效值为5V，而串联电路中各部分电流相等，所以12RR、中电流的最大值均为0.5 2A，C 正确.