2023版新教材高考物理微专题小练习第十二章交变电流电磁场和电磁波

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1．[2022·山东卷]如图所示的变压器，输入电压为220 V，可输出12 V、18 V、30 V电压，匝数为n1的原线圈中电随时间变化为u＝Umcs (100πt).单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表，电压表的示数为0.1 V．将阻值为12 Ω的电阻R接在BC两端时，功率为12 W．下列说法正确的是( )
A．n1为1 100匝，Um为220 V
B．BC间线圈匝数为120匝，流过R的电流为1.4 A
C．若将R接在AB两端，R两端的电压为18 V，频率为100 Hz
D．若将R接在AC两端，流过R的电流为2.5 A，周期为0.02 s
2.
[2022·湖南卷]如图，理想变压器原、副线圈总匝数相同，滑动触头P1初始位置在副线圈正中间，输入端接入电压有效值恒定的交变电源．定值电阻R1的阻值为R，滑动变阻器R2的最大阻值为9R，滑片P2初始位置在最右端．理想电压表的示数为U，理想电流表的示数为I.下列说法正确的是( )
A．保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，I减小，U不变
B．保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，R1消耗的功率增大
C．保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，I减小，U增大
D．保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，R1消耗的功率减小
3．[2022·浙江省选考]如图所示，虚线是正弦交流电的图像，实线是另一交流电的图像，它们的周期T和最大值Um相同，则实线所对应的交流电的有效值U满足( )
A．U＝ eq \f(Um,2) B．U＝ eq \f(\r(2)Um,2)
C．U＞ eq \f(\r(2)Um,2) D．U＜ eq \f(\r(2)Um,2)
4.
[2021·辽宁卷]如图所示，N匝正方形闭合金属线圈abcd边长为L，线圈处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，绕着与磁场垂直且与线圈共面的轴OO′以角速度ω匀速转动，ab边距轴 eq \f(L,4) .线圈中感应电动势的有效值为( )
A．NBL2ω B． eq \f(\r(2),2) NBL2ω
C． eq \f(1,2) NBL2ω D． eq \f(\r(2),4) NBL2ω
5．[2021·广东卷]某同学设计了一个充电装置，如图所示．假设永磁铁的往复运动在螺线管中产生近似正弦式交流电，周期为0.2 s，电压最大值为0.05 V．理想变压器原线圈接螺线管，副线圈接充电电路，原、副线圈匝数比为1∶60.下列说法正确的是( )
A．交流电的频率为10 Hz
B．副线圈两端电压最大值为3 V
C．变压器输入电压与永磁铁磁场强弱无关
D．充电电路的输入功率大于变压器的输入功率
6．[2020·全国卷Ⅱ](多选)特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低．我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术．假设从A处采用550 kV的超高压向B处输电，输电线上损耗的电功率为ΔP，到达B处时电压下降了ΔU.在保持A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用1 100 kV特高压输电，输电线上损耗的电功率变为ΔP′，到达B处时电压下降了ΔU′.不考虑其他因素的影响，则( )
A．ΔP′＝ eq \f(1,4) ΔP B．ΔP′＝ eq \f(1,2) ΔP
C．ΔU′＝ eq \f(1,4) ΔU D．ΔU′＝ eq \f(1,2) ΔU
第十二章 交变电流 电磁场和电磁波
做真题 明方向
1．D 根据理想变压器的变压规律有 eq \f(U,n1)＝ eq \f(0.1V,1)，代入U＝220 V得n1＝2 200，Um＝ eq \r(2)U＝220 eq \r(2) V，A错误；由功率与电压的关系得UBC＝ eq \r(PR)＝12 V，根据理想变压器的变压规律有 eq \f(U,n1)＝ eq \f(UBC,nBC)，代入数据解得nBC＝120，由欧姆定律得I＝ eq \f(UBC,R)＝1 A，B错误；由以上分析结合题意可知UAB＝18 V，UAC＝30 V，变压器不改变交流电的频率，故f＝ eq \f(ω,2π)＝50 Hz，C错误；由欧姆定律得I′＝ eq \f(UAC,R)＝2.5 A，周期T＝ eq \f(1,f)＝0.02 s，D正确．
2．B 设原线圈两端电压为U1，副线圈两端电压为U2，通过原线圈的电流为I1，通过副线圈的电流为I2，由理想变压器变压规律和变流规律可得，原、副线圈及定值电阻R1的等效电阻为R′＝ eq \f(U1,I1)＝ eq \f(\f(n1,n2)U2,\f(n2,n1)I2)＝ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(n1,n2))) eq \s\up12(2) eq \f(U2,I2)＝ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(n1,n2))) eq \s\up12(2)R1；保持P1位置不变，将原、副线圈及电阻R1等效为一定值电阻，P2向左缓慢滑动过程中，R2接入电路的电阻减小，则整个电路的总电阻减小，由欧姆定律可知，回路中电流I增大，原线圈两端电压增大，又电源电压不变，故电压表示数U减小，A项错误；由于原线圈两端电压增大，由理想电压器变压规律可知，副线圈两端电压增大，故R1消耗的功率增大，B项正确；当P2位置不变，P1向下滑动时，n2减小，等效电阻R′增大，由欧姆定律可知，回路中电流减小，R2两端电压减小，C项错误；由于R2两端电压减小，则原线圈两端电压增大，由变压规律可知，副线圈两端电压增大，R1的功率增大，D项错误．
3．D 因虚线是正弦交流电的图像，则该交流电的有效值为U有效＝ eq \f(Um,\r(2))＝ eq \f(\r(2)Um,2)，由图可知，在任意时刻，实线所代表的交流电的瞬时值都不大于虚线表示的正弦交流电的瞬时值，则实线所代表的交流电的有效值小于虚线表示的正弦交流电的有效值，则U＜ eq \f(\r(2)Um,2)，D正确．
4．B 线圈在匀强磁场中匀速旋转时，产生的交变电流最大值与转轴位置无关，Em＝NBSω＝NBL2ω，有效值为E＝ eq \f(Em,\r(2))＝ eq \f(\r(2)NBL2ω,2)，选项B正确．
5．B 交流电的周期为0.2 s，频率f＝ eq \f(1,T)＝5 Hz，A错误；根据变压器原、副线圈的电压规律可知 eq \f(U1,U2)＝ eq \f(n1,n2)，由于原线圈的电压最大值为0.05 V，故副线圈的电压最大值为3 V，B正确；变压器的输入电压由螺线管与永磁铁相对运动产生，故输入电压与永磁铁的磁场强弱有关，C错误；理想变压器的输入功率等于输出功率，D错误．
6．AD 设输送功率为P，输电线电阻为R，则采用超高压输电时输电线上损失电压为ΔU＝ eq \f(P,U)R∝ eq \f(1,U)，损失的电功率ΔP＝ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(P,U))) eq \s\up12(2)R∝ eq \f(1,U2)，而 eq \f(U′,U)＝ eq \f(1 100 kV,550 kV)＝2，所以ΔU′＝ eq \f(1,2)ΔU，ΔP′＝ eq \f(1,4)ΔP，故A、D选项正确．