高中物理高考 专题13 交变电流-2021年高考物理真题与模拟题分类训练（教师版含解析）(1)

这是一份高中物理高考 专题13 交变电流-2021年高考物理真题与模拟题分类训练（教师版含解析）(1)，共23页。
专题13  交变电流1．(2021·山东高考真题）输电能耗演示电路如图所示。左侧变压器原、副线圈匝数比为1∶3，输入电压为的正弦交流电。连接两理想变压器的导线总电阻为r，负载R的阻值为。开关S接1时，右侧变压器原、副线圈匝数比为2∶1，R上的功率为；接2时，匝数比为1∶2，R上的功率为P。以下判断正确的是(　　）A． B．C． D．【答案】BD【解析】当开关S接1时，左侧变压器次级电压U2=3×7.5V=22.5V电阻R上的电压，即右侧变压器的次级电压电流则右侧变压器初级电压电流则当开关S接2时，设输电电流为I，则右侧变压器的次级电流为0.5I；右侧变压两边电压关系可知解得I=3A则R上的功率故选BD。2．(2021·河北高考真题）如图，发电机的矩形线圈长为、宽为L，匝数为N，放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，理想变压器的原、副线圈匝数分别为、和，两个副线圈分别接有电阻和，当发电机线圈以角速度匀速转动时，理想电流表读数为I，不计线圈电阻，下列说法正确的是(　　）A．通过电阻的电流为 B．电阻两端的电压为C．与的比值为 D．发电机的功率为【答案】BC【解析】AB．由题知理想电流表读数为I，则根据欧姆定律U1= IR1根据变压器电压与匝数的关系有，代入数据有U0= ，U2= 再由欧姆定律有U2= I2R2可计算出I2= 综上可知，A错误、B正确；C．由于矩形线圈产生的交变电流直接输入原线圈，则有Emax= NB2L2ω，U0= = NBL2ω由选项AB知U0= 则C正确；D．由于变压器为理想变压器则有P0= P1 + P2= U1I + U2I2= I2R1 + U2I2代入选项ABC公式有P0= 由于矩形线圈产生的交变电流直接输入原线圈，则发电机的功率为P0，D错误。故选BC。3．(2021·浙江高考真题）发电机的示意图如图甲所示，边长为L的正方形金属框，在磁感应强度为B的匀强磁场中以恒定角速度绕OO’轴转动，阻值为R的电阻两端的电压如图乙所示。其它电阻不计，图乙中的Um为已知量。则金属框转动一周(　　）A．框内电流方向不变 B．电动势的最大值为UmC．流过电阻的电荷 D．电阻产生的焦耳热 【答案】BD【解析】A．当线框转动时，框内电流方向每经过中性面一次都要变化一次，则选项A错误；B．由图乙可知，电动势的最大值为Um ，选项B正确；C．线圈转过半周，则流过电阻的电荷量为则金属框转过一周流过电阻的电荷量为    D．因为 则金属框转过一周电阻产生的焦耳热选项D正确。故选BD。4．(2021·浙江高考真题）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和最大值相同，则实线所对应的交流电的有效值U满足(　　）
A． B． C． D．【答案】D【解析】因虚线是正弦交流电的图像，则该交流电的有效值为由图可知，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，则故选D。5．(2021·广东高考真题）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0.2s，电压最大值为0.05V，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10HzB．副线圈两端电压最大值为3VC．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【答案】B【解析】A．周期是T=0.2s，频率是 故A错误；B．由理想变压器原理可知解得，副线两端的最大电压为故B正确；C．根据法拉第电磁感应定律可知，永磁铁磁场强，线圈中产生的感应电动势越大，变压器的输入电压会越大，故C错误；D．由理想变压器原理可知，充电电路的输入功率等于变压器的输入功率，故D错误。故选B。6．(2021·湖南高考真题）如图，理想变压器原、副线圈匝数比为，输入端、接入电压有效值恒定的交变电源，灯泡L1、L2的阻值始终与定值电阻的阻值相同。在滑动变阻器的滑片从端滑动到端的过程中，两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是(　　）A．L1先变暗后变亮，L2一直变亮B．L1先变亮后变暗，L2一直变亮C．L1先变暗后变亮，L2先变亮后变暗D．L1先变亮后变暗，L2先变亮后变暗【答案】A【解析】副线圈的总电阻为解得则滑动变阻器R的滑片从a端滑到b端过程中，副线圈的总电阻选增大后减小，根据等效电阻关系有则等效电阻先增大后减小，由欧姆定律有 ，先减小后增大，先减小后增大，则先变暗后变亮，根据，由于先减小后增大，则副线圈的电压先增大后减小，通过L2的电流为则滑动变阻器R的滑片从a端滑到b端过程中，逐渐减小，副线圈的电压增大过程中 增大；在副线圈的电压减小过程中，通过R0的电流为逐渐增大，则越来越小，则则先变暗后变亮，一直变亮；故选A。1．在如图甲所示的电路中，电阻R的阻值为10Ω。电压表和电流表均为理想电表，变压器为理想变压器，在变压器原线圈两端输入如图乙所示的电压，电压表的示数为25V，下列说法正确的是(　　）A．该变压器原线圈两端电压的有效值为55VB．该变压器原、副线圈的匝数之比为22：5C．电流表的示数为5.5A．D．若增大电阻R的阻值，变压器原线圈的输入功率减小【答案】AD【解析】A．设变压器原线圈两端电压的有效值为U1，由电流热效应解得选项A正确；B．电压表的示数为副线圈两端电压，即U2=25V，由解得线圈匝数比为11：5，选项B错误；C．副线圈电流为由联立解得选项C错误；D．若增大电阻R的阻值，由可知，副线圈功率减小，变压器的输入功率等于输出功率，故变压器原线圈的输入功率减小，选项D正确。故选AD。2．在如图甲所示的电路中，理想变压器原线圈输入电压的变化规律如图乙所示(正弦曲线），定值电阻、、的阻值分别为、、，各电表均为理想电表。电压表的示数为，则下列说法正确的是(　　）A．变压器原副线圈的匝数比为 B．电流表A1的示数为C．电流表A2的示数为 D．电流表A2的示数为【答案】AD【解析】A．对于变压器有所以故A正确；BCD．对于输出电路，总电阻为所以A2示数为则A1示数为所以BC错误，D正确。故选AD。3．在图甲所示电路中，电阻R=20Ω，灯泡L1的规格为“3V  0.6W”，灯泡L2的规格为“5V 2.5W”，S1为单刀双掷开关。发电机的矩形线框(不计电阻）在匀强磁场中绕垂直磁场的轴匀速转动，产生的交变电流输入理想变压器的原线圈。输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示。若将开关S1接1且S2闭合，则L2正常发光；若将S1接1且S2断开，则L正常发光。不计灯泡电阻随温度的变化，则下列说法正确的是(　　）A．当S1接1，断开S2时，原线圈的输入电流减小了0.075AB．当S1接1且S2断开时，L2的功率大于L1的功率C．当S1换接到2后，R消耗的电功率为1.25WD．当S1换接到2后，若发电机的线框转速变成原来的两倍，R的功率保持不变【答案】AC【解析】A．由接1且闭合时，正常发光，可知副线圈两端的电压为，可得此时流过的电流为，可知此时原线圈中的电流为；当接1，断开后，正常发光，可知副线圈电流为，此时原线圈中的电流为，即电流减小了，故A正确；B．当接1且断开时，由于的电阻小于的电阻，根据可知的功率小于的功率，故B错误；C．当换接到2后，副线圈两端的电压为，消耗的电功率为，故C正确；D．若发电机的线框转速变成原来的两倍，由可知电压也变成原来的两倍，故D错误。故选AC。4．如图所示，磁感应强度大小为B的匀强磁场中，匝数为n、边长为L的正方形线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动，其角速度为，线圈总电阻为r。下列说法正确的是(　　）A．线圈转动过程中的最大电流为B．线圈转动一周产生的热量为C．当线圈与中性面的夹角为时，线圈产生的瞬时电动势为D．线圈从中性面开始，转动的过程中，通过导线横截面的电荷量为【答案】AB【解析】A．线圈转动过程中的最大电动势为根据闭合电路的欧姆定律得A正确；B．电流的有效值为线圈转一圈的时间为线圈转动一周产生的热量为B正确；C．当线圈与中性面的夹角为时，线圈产生的瞬时电动势为C错误；D．线圈从中性面开始，转动的过程中，线圈磁通量的变化为通过导线横截面的电荷量为D错误。故选AB。5．如图甲所示，理想变压器原、副线圈匝数比为5∶1，原线圈接入如图乙所示的正弦交流电，副线圈与二极管(正向电阻为零，相当于导线；反向电阻为无穷大，相当于断路）、定值电阻R0、热敏电阻Rt(阻值随温度的升高而减小）及报警器P(电流增加到一定值时报警器P将发出警报声）组成闭合电路，电压表、电流表均为理想电表。则以下判断正确的是(　　）A．变压器线圈输出交流电的频率为50 HzB．电压表的示数为22VC．Rt处温度减小到一定值时，报警器P将发出警报声D．报警器报警时，变压器的输入功率比报警前小【答案】AB【解析】A．根据乙图可知，原线圈输入的交流电的周期T=0.02s，所以频率，原线圈的频率等于副线圈的频率，故A正确；B．原线圈电压的有效值为根据电压之比等于匝数之比，所以副线圈的电压有效值为由于二极管具有单向导电性，所以解得故B正确；C．温度降低，电阻增大，电流减小，电流增大到一定值时才会报警，故C错误；D．报警器报警时，电流增大，输出功率增大，原线圈的功率等于副线圈的功率，所以变压器的输入功率比报警前大，故D错误。故选AB。6．如图(a）中，理想变压器的原、副线圈的匝数比为4∶1，RT为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，R1为定值电阻，电压表和电流表均为理想交流电表。原线圈所接电压u随时间t按正弦规律变化，如图(b）所示。下列说法正确的是(　　）A．变压器原、副线圈中的电流之比为1∶4B．变压器输入、输出功率之比为4∶1C．若热敏电阻RT的温度升高，则电压表的示数不变，电流表的示数变大D．u随t变化的规律为u＝51sin(50πt）V【答案】AC【解析】A．原副线圈电流与匝数成反比，故变压器原、副线圈中的电流之比为1∶4，A正确；B．理想变压器没有功率损失，故变压器输入、输出功率之比为1∶1，B错误；C．若热敏电阻RT的温度升高，电阻变小，副线圈中电流变大，电流表示数变大，电压表测量的是变压器的输入电压，示数不变，C正确；D．由图(b）可得故u随t变化的规律为u＝51sin(100πt）VD错误。故选AC。7．教学用发电机能够产生正弦式交变电流，利用该发电机(内阻可忽略）通过理想变压器向定值电阻供电，电路如图所示，理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为、，消耗的功率为。若发电机线圈的转速变为原来的2倍，下列说法错误的是(　　）A．消耗的功率变为B．通过的交变电流频率不变C．电流表A的读数变为D．电压表V的读数变为【答案】B【解析】B．变压器不改变交流电的频率，通过的交变电流频率与交流电源的频率相同，若发电机线圈的转速变为原来的2倍，则电流频率变为原来2倍，B错误，符合题意；ACD．由交流发电机的原理可知，电动势的最大值为原线圈两端电压为若发电机线圈的转速变为原来的2倍，原线圈两端电压变为原来的2倍，由可知，副线圈两端电压变为原来的2倍，即电压表V的读数变为，电阻R不变的情况下，副线圈电流变为原来的2倍，由可知，原线圈电流变为原来的2倍，即电流表A的读数变为，消耗的功率为即消耗的功率变为，ACD正确，不符合题意。故选B。8．如图所示，理想变压器的匝数比为n1：n2：n3=2：1：1，电阻R1=R2=R3=R。当A、B两接线柱接正弦交变电源时，R2的电流为I，则R1的功率为(　　）A． B．I2R C．2I2R D．4I2R【答案】B【解析】设两端电压为，则两端电压为原线圈两端的电压为又因为电流为I，则则的电流为由得R1的功率为故ACD错误，B正确。故选B。9．如图所示的理想变压器中，原副线圈的匝数比为，现在、两点间接一定的交变电流，小灯泡、、均正常发光，小灯泡正常发光时的电阻为、额定功率为，小灯泡、的额定功率相同。已知电源的输出功率为，则下列说法正确的是(　　）A．小灯泡的额定功率为B．小灯泡的额定电流为C．小灯泡的额定电压为D．、间所加电源的电压为【答案】C【解析】A．由于理想变压器不损耗功率，电源的输出功率等于三个灯泡的功率之和，又已知小灯泡、的额定功率相同，可得A错误；C．小灯泡正常发光时的电阻为、额定功率为，可得解得，C正确；B．由解得由原副线圈的电流与匝数关系可得解得B错误；D．电源的输出功率可表示为解得D错误。故选C。10．图甲中的理想变压器原、副线圈匝数比，输入端a、b所接电压u随时间t的变化关系如图乙所示．灯泡L的电阻恒为，额定电压为．定值电阻、，滑动变阻器R的最大阻值为．为使灯泡正常工作，滑动变阻器接入电路的电阻应调节为(    ）A． B． C． D．【答案】C【解析】由题可知，输入端电压随时间变化关系如图乙所示，可知输入电压为依据理想变压器与匝数关系式且得由于灯泡上的电阻恒为，额定电压为，因灯泡正常工作，通过灯泡的电流根据公式得根据串联分压可知，定值电阻两端电压依据欧姆定律，则通过其电流为因此通过定值电阻的电流为由于定值电阻与滑动变阻器串联后与并联，那么定值电阻与滑动变阻器总电阻为因定值电阻，因此滑动变阻器接入电路的阻值应为故选C。11．图甲为风力发电的简易模型。在风力作用下，风叶带动与杆固连的永磁体转动，磁铁下方的线圈与电压传感器相连。在某一风速一定时，传感器显示如图乙所示，则(　　）A．磁铁的转速为B．线圈两端电压的有效值为C．交变电流的电压表达式为D．该交变电流可以直接加在击穿电压为的电容器上【答案】C【解析】A．电流的周期为T=0.4s，故磁体的转速为n=2.5r/s，故A错误；B．通过乙图可知电压的最大值为12V，故有效值故B错误；C．周期T=0.4s，故ω=5πrad/s，故电压的表达式为u=12sin5πt(V）故C正确；D．电容器的击穿电压为交流电的最大值，而交流电的最大值大于电容器的击穿电压，故不能加在击穿电压为的电容器上，故D错误。故选C。12．电阻不可忽略的线圈L0可看作是一个定值电阻R0(线圈电阻）与一个纯线圈L串联而成，如图甲。在如图乙所示电路中，常规变压器次级线圈电阻不可忽略，变压器原线圈接理想交流电源，当滑动变阻器触头P向b端滑动时，下列说法正确的是(　　）A．变压器初级线圈电压降低B．变压器输入功率变小C．小灯泡变亮D．变压器输出功率不确定【答案】D【解析】变压器线圈都可看作是一个电阻和一个理想线圈串联组成，所以次级线圈等效为有内阻的电源，当滑动变阻器触头向b滑动时，初级线圈电压等于理想交流电源电压且不变由、组成的电路总电阻减小，变压器输出电流增大，变压器次级线圈电压降低，小灯泡变暗；根据变压器输出电流变大，则初级电流变大，输入功率变大；因不能确定次级等效内阻与外电阻的大小关系，不能确定输入功率的变化情况。故选D。13．如图所示，理想变压器的原线圈接有一规格为“100V40W”的灯泡，副线圈接电阻r=8Ω的电动机M，原线圈接上u=220sin100πt(v）的正弦交流电后灯泡和电动机都能正常工作，副线圈理想交流电表的示数为1A，假设灯丝电阻始终不发生变化。则下列说法正确的是(　　）A．理想变压器原副线圈匝数比为2∶5B．电动机的输出功率为48WC．若电动机被卡住，流过灯泡的电流约为0.73AD．若电动机被卡住，电动机的发热功率为288W【答案】C【解析】A．灯泡能正常工作，则原线圈中的电流为理想变压器原副线圈匝数比为故A错误；B．原线圈接上u=220sin100πt(v）的正弦交流电，则则U1=U-U灯=120V由原、副线圈与电压关系可知电动机的输入功率为电动机输出功率小于输入功率，故B错误；C．灯泡电阻为若电动机被卡住，设流过灯泡的电流为I，则220V×I=(2.5I）2×8Ω+I2×250Ω解得I=0.73A故C正确；D．若电动机被卡住，电动机的发热功率为P=I′2R≈26.9W故D错误。故选C。14．如图所示为一台小型发电机构造示意图，图示时刻线圈平面和磁感线平行。线圈匝数为N，电阻为r，理想电压表与外接电阻R并联。当线圈绕OO'轴以角速度ω匀速转动时，电压表的示数为U。则(　　）A．穿过线圈的磁通量的最大值为B．从图示位置开始计时，电动势的表达式为C．线圈从图示位置转过90°的过程中通过电阻R的电荷量为D．线圈转动一圈，发电机提供的电能为【答案】D【解析】A．线圈中的感应电动势的最大值联立可得故A错误；B．从图示位置开始计时，电动势的表达式为故B错误；C．线圈从图示位置转过90°的过程中感应电动势的平均值为电流的平均值通过电阻R的电荷量为故C错误；D．线圈的感应电动势的有效值为线圈转动一圈，发电机提供的电能为故D正确。故选D。15．图为含有理想变压器的电路，图中电流表均为理想电表，三个灯泡电阻相同且不变。变压器原线圈两端接入有效电压为18V的正弦交流电，开关S闭合时，均能发光。当开关S断开后，电流表A1示数改变了0.3A，A2示数改变了0.6A，则下列说法正确的是(　　）A．变压器原副线圈的匝数比为1：2B．开关S断开后，副线圈两端的输出电压变大C．开关S断开后，灯泡L1的功率减小D．开关S断开后，灯泡L2减小的功率大于5.4W【答案】D【解析】A．根据变压器电流规律得故A错误；B．输入电压不变，根据变压器电压规律得输出电压不变，故B错误；C．开关S断开后，副线圈电阻变大，输出电压不变，则通过灯泡L2的电流减少，故其功率减少，灯泡L1的电压增大，故其功率增大，故C错误；D．根据可知，副线圈电阻变大，输出电压不变，则变压器输出功率减少，即输入功率也减少。在原线圈，输入功率减少因为变压器的输入功率等于输出功率，所以两灯泡的总功率减少，则灯泡L2的减少的功率大于5.4W，故D正确。故选D。