2023届高考物理二轮复习电路与电磁感应——交变电流的分析与计算作业含答案

这是一份2023届高考物理二轮复习电路与电磁感应——交变电流的分析与计算作业含答案，共22页。试卷主要包含了单选题，多选题等内容，欢迎下载使用。
电路与电磁感应——交变电流的分析与计算学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1.  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、间作为原线圈。通过滑动触头取该线圈的一部分，接在、间作为副线圈。在、间输入电压为的交变电流时，、间的输出电压为，在将滑动触头从点顺时针旋转到点的过程中  (    )A. ，降低 B. ，升高
C. ，降低 D. ，升高2.  某燃气灶点火装置的原理图如图所示，转换器将直流电压转换为电压瞬时值表达式为的正弦交流电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为、。当变压器副线圈电压的瞬时值大于时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体，则(    )A. 变压器原、副线圈中交变电流的频率不相同
B. 变压器原线圈两端电压的峰值为
C. 变压器原、副线圈的匝数满足才能实现点火
D. 如果没有转换器，变压器副线圈输出的电压仍为3.  如图甲为一感温式火灾报警器，当警戒范围内发生火灾，温度升高达到预设值时，报警器报警。其简化工作原理图如图乙所示，其中为滑动变阻器，为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，报警器连入电路中的部分可看作定值电阻。图乙中理想变压器原、副线圈匝数比为：，副线圈输出电压如图丙所示，则下列说法正确的是(    )A. 原线圈输入电压的瞬时值表达式
B. 警戒范围内出现火情时，原线圈电流减小
C. 若要调低预设的报警温度，可减小滑动变阻器的阻值
D. 警戒范围内出现火情时，热敏电阻功率变大4.  如图甲，白鹤滩水电站是世界第二大水电站，共安装台我国自主研制的全球单机容量最大功率百万千瓦水轮发电机组。年月日，白鹤滩水电站首批机组投产发电，用千伏特高压向四川远距离输电。在远距离输电中，输电线的电阻是不可忽略的，如图乙，为白鹤滩水电站输电线路原理图，水电站输出电压稳定的正弦交流电，升至特高压后向四川供电，输送的总功率为。用户端理想变压器原副线圈匝数分别为、，为输电线总电阻，为不断电用户电阻可视为定值电阻，为可变用户电阻可视为可变电阻。当可变电阻减小时，电压表和电流表示数变化的绝对值分别为、，电压表和电流表均为理想电表，下列说法正确的是(    )
 A.
B.
C. 对于原线圈回路，虚线框所圈部分的等效电阻为
D. 输电线路上损耗的功率为5.  如图，理想变压器原、副线圈总匝数相同，滑动触头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。定值电阻的阻值为，滑动变阻器的最大阻值为，滑片初始位置在最右端。理想电压表的示数为，理想电流表的示数为。下列说法正确的是(    )A. 保持位置不变，向左缓慢滑动的过程中，减小，不变
B. 保持位置不变，向左缓慢滑动的过程中，消耗的功率增大
C. 保持位置不变，向下缓慢滑动的过程中，减小，增大
D. 保持位置不变，向下缓慢滑动的过程中，消耗的功率减小6.  心电图仪是将心肌收缩产生的脉动转化为电压脉冲的仪器，其部分电路可简化为大电阻与交流电源串联，该电源输出的电压有效值恒为，如图所示，心电图仪与一个理想变压器的原线圈相连，一个扬声器可等效为一个定值电阻与该变压器的副线圈相连，若此时的功率达到最大，下列说法错误的是(    )A. 大电阻两端电压为
B. 理想变压器原线圈与副线圈的匝数比为
C. 交流电源的输出功率为
D. 通过扬声器的电流为7.  先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电，第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化如图甲所示；第二次灯泡两端的电压变化规律如图乙所示。若甲、乙图中的、所表示的电压、周期值是相同的，则以下说法正确的是(    )A. 第一次，灯泡两端的电压有效值是
B. 第二次，灯泡两端的电压有效值是
C. 第一、第二次，灯泡的电功率之比是：
D. 第一、第二次，灯泡的电功率之比是：8.  如图甲所示为小型旋转电枢式交流发动机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕着垂直于磁场方向的轴匀速转动。线圈的匝数、电阻，线圈的两端经集流环与的电阻连接，电流表和电压表均为理想电表，若在时刻，线圈平面与磁场方向垂直，穿过每匝线圈的磁通量随时间按如图乙所示的余弦规律变化，则下列说法正确的是(    )A. 此交流发电机产生感应电动势的最大值为
B. 时刻，线圈处在中性面的位置
C. 内电阻上产生的焦耳热为
D. 线圈从图示位置转过过程中的电荷量为9.  图示为旋转磁极式发电机的原理简图。竖直平面内闭合线圈固定不动，磁铁绕图中的虚线旋转，线圈中就会产生感应电流。若条形磁铁以的角速度匀速转动，且图示时刻极正在向里转。现以图示时刻为计时起点，则下列推断正确的是(    )A. 该发电机产生的交变电流频率是 B. 时线圈中的电流方向为
C. 时线圈中的电流最大 D. 时线圈中的电流方向发生变化10.  如图所示，理想变压器原线圈接入电压恒定的正弦交流电，副线圈接入最大阻值为的滑动变阻器和阻值为的定值电阻。在变阻器滑片从端向端缓慢移动的过程中(    )A. 电流表示数减小 B. 电流表示数增大
C. 原线圈输入功率先增大后减小 D. 定值电阻消耗的功率先减小后增大11.  如图所示，某小型水电站发电机的输出电压，经升压变压器和降压变压器后为养殖场供电。已知输电线的总电阻，输电线上损失的功率，养殖场共有盏标有“   ”字样的灯泡正常工作除此之外没有其他用电器。假设两个变压器均为理想变压器，下列说法正确的是(    )A. 输电线上的电流 B. 升压变压器的匝数比
C. 降压变压器的匝数比 D. 发电机的输出功率为12.  湖南省已有多条千伏线路与外省电网联络，可吸纳三峡、葛洲坝等外省入湘电量。变压器是远距离输电过程中用于改变电压的重要设备，如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比：：，电阻，为理想二极管理想二极管具有单向导电性，原线圈接入如图乙所示的正弦交流电，则下列说法正确的是(    )
 A. 原线圈所接的交变电压瞬时值表达式为
B. 变压器的输出电压为
C. 通过电阻的电流为
D. 变压器的输入功率为13.  如图所示的电路中，为光敏电阻照射光的强度增大，电阻会减小，为电容器交变电流能通过电容器，灯泡的额定电压为，理想变压器原、副线圈的匝数比为。闭合开关，在、两端输入正弦交变电流，其电压，则下列说法正确的是 (    )A. 灯泡会正常发光
B. 光敏电阻中的电流和灯泡中的电流相等
C. 增大照射光敏电阻的光的强度，灯泡会变亮
D. 断开开关，灯泡会熄灭14.  图为模拟远距离输电实验电路图，两理想变压器的匝数，四根模拟输电线的电阻、、、的阻值均为，、为相同的理想交流电流表，、为相同的小灯泡，灯丝电阻，忽略灯丝电阻随温度的变化．当、端接入低压交流电源时(    )A. 表示数小于表示数 B. 、两灯泡的亮度相同
C. 消耗的功率大于消耗的功率 D. 两端的电压小于两端的电压15.  如图所示为某小型发电站高压输电示意图。升压变压器原、副线圈两端的电压分别为和，降压变压器原、副线圈两端的电压分别为和，升压、降压变压器均为理想变压器。在输电线路的起始端接入两个理想交流互感器，图中甲、乙均为理想电表。则下列说法正确的是(    )A. 甲为电流表，乙为电压表
B. 若电压互感器的读数为，电流互感器的读数为，则输送功率为
C. 若保持发电机输出电压一定，仅增加负载，则将增大
D. 若保持发电机输出电压和负载不变，仅将滑片下移，则输电线损耗功率增加二、多选题16.  近年来，基于变压器原理的无线充电技术得到了广泛应用，其简化的充电原理图如图所示。发射线圈的输入电压为、匝数为匝，接收线圈的匝数为匝。若工作状态下，穿过接收线圈的磁通量约为发射线圈的，忽略其它损耗，下列说法正确的是(    )A. 接收线圈的输出电压约为
B. 接收线圈与发射线圈中电流之比约为
C. 发射线圈与接收线圈中交变电流的频率相同
D. 穿过发射线圈的磁通量变化率与穿过接收线圈的相同17.  如图，发电机的矩形线圈长为、宽为，匝数为，放置在磁感应强度大小为的匀强磁场中，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，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18.  如图甲所示，自耦变压器的原线圈与 匝、半径为 的圆形线圈图中未画全相连，副线圈与定值电阻 构成回路，图示位置副线圈的匝数为原线圈匝数的。线圈内有垂直线圈平面向里的磁场，磁感应强度按图乙所示规律变化。不考虑电阻随温度的变化以及线圈的电阻，下列说法正确的是(    )A. 图示位置，定值电阻两端的最大电压为
B. 图示位置，定值电阻消耗的电功率为
C. 若磁感应强度的变化周期减小，则变压器的输出功率将增大
D. 若自耦变压器的滑片顺时针转动，则通过原线圈的电流增大19.  如图所示，竖直面内有一个闭合导线框由细软导线制成挂在两固定点、上，水平线段为半圆的直径，在导线框的处有一个动滑轮，动滑轮下面挂一重物，使导线处于绷紧状态。在半圆形区域内，有磁感应强度大小为、方向垂直纸面向里的有界匀强磁场。设导线框的电阻为，圆的半径为，在将导线上的点以恒定角速度相对圆心从点沿圆弧移动的过程中，若不考虑导线中电流间的相互作用，则下列说法正确的是(    )
A. 在从点沿圆弧移动到点的过程中，导线框中感应电流的方向先逆时针，后顺时针
B. 在从点沿圆弧移动到图中位置的过程中，通过导线上点的电量为
C. 当沿圆弧移动到圆心的正上方时，导线框中的感应电动势最大
D. 在从点沿圆弧移动到点的过程中，导线框中产生的电热为20.  如图甲所示，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，产生的交变电动势的图像如图乙中曲线、所示，已知矩形线圈匝数共匝，线圈总电阻，则下列说法中正确的是(    )A. 曲线在时刻线圈的磁通量最大
B. 曲线的感应电动势的瞬时值表达式
C. 曲线在的过程中，通过线圈横截面的电荷量为
D. 曲线在一个周期内，线圈产生的热量
答案和解析 1. 【解析】由题图可知，、间的线圈为整个线圈的一部分，故其匝数比作为原线圈的整个线圈的匝数少，根据变压器的电压与匝数的关系可知，在将滑动触头从点顺时针旋转到点的过程中，、间的线圈的匝数减少，所以输出电压降低，选项C正确，ABD错误
故选：。
 2. 【解析】A、变压器不改变交流电的频率，通过原副线圈交流电的频率相同，故A错误；
B、根据转换器将直流电压转换为电压瞬时值表达式可知，变压器原线圈两端电压的峰值为，故B错误；
C、当变压器副线圈电压的最大值大于时，就会在钢针和金属板间引发电火花，则有，故C正确；
D、如果没有转换器，原线圈接直流电，变压器将不能正常工作，变压器副线圈输出的电压为，故D错误。
故选：。
 3. 【解析】A.根据变压比可得
由图可知周期为，
又角速度
所以原线圈输入电压的瞬时值表达式，故A错误；B.警戒范围内出现火情时电阻变小，则副线圈电流变大，线圈匝数比不变，所以原线圈电流增大，故B错误；C.若要调低预设的报警温度，由图乙知热敏电阻变大，因的电阻为定值电阻，所以可减小滑动变阻器的阻值，故C正确；D.由于不确定电阻阻值关系，无法判断热敏电阻功率变化，故D错误。
 4. 【解析】解：、设用户端理想变压器原副线圈两端电压分别为、，电流分别为、，则根据理想变压器特点可得：
：：，：：
解得：，
对原线圈电路有：
由上式可得：，故A错误，B正确；
C、由，结合，联立可得：，故C错误；
D、根据中分析可知，虚线框所圈部分的等效电阻为，则上消耗功率为：，故D错误。
故选：。
根据理想变压器特点得到原线圈的电压、电流与副线圈电压、电流的关系，对原线圈电路根据欧姆定律进行分析；由，结合，求解；根据电功率的计算公式求解电功率。
本题主要是考查了变压器的知识；解答本题的关键是知道理想变压器的电压之比等于匝数之比，在只有一个副线圈的情况下的电流之比等于匝数的反比。
 5. 【解析】由题意可知，原副线圈的匝数比为，则副线圈的电流为，根据欧姆定律可得副线圈的电压有效值为：，则变压器原线圈的电压有效值为：，设输入交流电的电压有效值为，则，可得：，保持位置不变，向左缓慢滑动的过程中，不断变大，根据欧姆定律：，可知变压器原线圈的电压有效值变大，输入电压有效值不变，则两端的电压不断变小，则电压表示数变小，原线圈的电压电流都变大，则功率变大，根据原副线圈的功率相等，可知消耗的功率增大，故B正确，A错误；设原副线圈的匝数比为，同理可得：，则，整理可得：，保持位置不变，向下缓慢滑动的过程中，不断变大，则变小，对由欧姆定律可知：，可知不断变小，根据原副线圈的功率相等可知消耗的功率：，整理可得：，可知时，消耗的功率有最大值，可知消耗的功率先增大，后减小，故CD错误。故选B。
 6. 【解析】把与交流电源等效为一个电源，当内外电阻相等时，其输出功率最大，最大的输出功率。A.此时通过的电流为，得，大电阻两端电压为，故A正确；B、副线圈的电流为，则，解得，故理想变压器原线圈与副线圈的匝数之比为，故B错误，D正确；C.交流电源的输出功率为，故C正确。
故选：。
 7. 【解析】第一次，小灯泡两端电压的有效值为，功率
第二次，设小灯泡两端电压的有效值为，则
解得
功率
则，故A、、C错误，D正确。
故选：。
 对于正弦式电流的有效值，由甲图读出电压的最大值，求出有效值；
对于乙图，根据有效值的定义，求出有效值；
结合功率的公式，用有效值求出电功率之比。只有正弦交变电流最大值与有效值才是倍的关系，其他交变电流要根据有效值的定义，从热效应角度去求有效值。
 8. 【解析】A.由图乙：
感应电动势最大值为：，故A错误；B.由图可知时刻，线圈的磁通量最大，则线圈处在中性面的位置，故B正确；C.因为电流最大值为：，内电阻上产生的焦耳热为：，故C错误；D.线圈从图甲所示的位置转过的过程中通过电阻的电荷量为：，故D错误。故选：。
 9. 【解析】解：条形磁铁以的角速度匀速转动，则该交流电的频率，故A错误；B.由题图可知，在时刻穿过线圈的磁通量为，结合交流电产生的特点可知，时刻该交流电的瞬时值最大，由题图可知下一时刻穿过线圈的磁场方向向里，由楞次定律可知，此时线圈中的电流方向为，故B错误；该交流电的周期   当 时，线圈中的电流方向与开始时的方向相反，电流值仍然为最大值，此时电流不会改变方向，故C正确，D错误。
故选C。
根据求出交流电的频率，周期为频率的倒数；根据楞次定律判断时刻感应电流的方向；结合交流电的产生原理判断不同时刻的电流的大小。
 10. 【解析】解：分析右端电路可知，与滑动变阻器右半部分并联后，再与左半部分串联接入电路。设滑动变阻器右边的电阻为，则副线圈中的总电阻为：
，当滑片从往滑动时，减小，则副线圈总电阻增大。
B、变压器原线圈输入电压不变，副线圈输出电压不变，总电阻增大，则副线圈总电流减小，示数减小，故B错误；
A、再由变压器原副线圈电流关系知，示数减小，示数减小，故A正确；
C、副线圈输出电压不变，电流减小，故输出功率减小，故C错误；
D、滑片从往滑动时，副线圈干路电流减小，滑动变阻器右半部分和并联总电阻减小，则并联部分分压减小，定值电阻消耗电功率减小，故D错误。
故选：。
分析右端电路可知，与滑动变阻器右半部分并联后，再与左半部分串联接入电路，设滑动变阻器右边的电阻为，则副线圈中的总电阻为：
，当滑片从往滑动时，减小，则副线圈总电阻增大。
本题考查变压器和动态电路，意在考查考生对动态电路的分析能力，滑动变阻、可变电阻器在此类电路中出现较多。
 11. 【解析】A.根据公式，解得，A正确；B.设升压变压器原线圈电流为，则有，解得，升压变压器的匝数比为 ，B错误；
C.降压变压器的副线圈的电流为，降压变压器的匝数比为，C错误；
D.发电机的输出功率，D错误。
故选A。
 12. 【解析】解：、由图像可得周期：，则原线圈所接的交变电压瞬时值表达式为，故A错误；
B、由题意得，原线圈输入电压有效值为：，根据：：可得变压器的输出电压为，故B错误；
C、因为与二极管相连，则当为正向电压时，的电流为
当为反向电压时，的电流为
设的有效电流值为，由电流的热效应得：
解得通过电阻的电流为：，故C正确；
D、因为电阻的电流始终为：
所以副线圈的电功率为：，代入数据解得：，
变压器的输入功率等于输出功率，故变压器的输入功率为，故D错误。
故选：。
 13. 【解析】解：、由题可知，原线圈两端的电压的有效值为，根据变压比，副线圈两端的电压为，由于电容器和光敏电阻组成的电路会分压，因此灯泡两端的电压小于，不会正常发光，故A错误；
B、由于电容器能通交流电，因此光敏电阻中的电流小于灯泡中的电流，故B错误；
C、增大照射光的强度照射光敏电阻，光敏电阻的阻值减小，对电流的阻碍减小，因此灯泡中的电流增大，灯泡会变亮，故C正确；
D、断开开关，由于电容器能通过交流电，因此灯泡不会熄灭，故D错误。
故选：。
 14. 【解析】、设变压器原、副线圈数比为，、端接入的电压为．则两端的电压为，表的示数．对于变压器电路，升压变压器副线圈两端的电压为，设通过的电流为，则两端的电压为，表的示数为，降压变压器原线圈的电压为，则有： 解得，则因为，，可以得到，．比亮，故AB错误；C、电阻、相等，，根据公式可知，消耗的功率小于消耗的功率，故C错误；D、电阻、相等，，根据欧姆定律知：两端的电压小于两端的电压，故D正确。故选：。
 15. 【解析】A.电表甲所在互感器原线圈比副线圈匝数多，且原线圈并联在输电线路两端，所以该互感器是将输电的高电压降低至电表甲可测量的范围内，是电压互感器，即电表甲为电压表；电表乙所在互感器原线圈比副线圈匝数少，且原线圈串联在输电线路中，所以该互感器是将输电的高电流降低至电表乙可测量的范围内，是电流互感器，即电表乙为电流表，故A错误；B.电压互感器和电流互感器的读数并不等于升压变压器副线圈两端电压和输电电流，需要根据互感器原、副线圈匝数比换算后才能计算出输送功率，所以输送功率不等于，故B错误；对升压变压器有设负载总电阻为，输电线路电阻为
对降压变压器，可知，其中，联立以上五式可得，若保持发电机输出电压一定，仅增加负载，即减小，则将减小；
若保持发电机输出电压和负载不变，仅将滑片下移，则增大，则将增大，根据可知输电线损耗功率增加，故C错误，D正确。故选：。
 16. 【解析】解：根据，可得接收线圈的输出电压约为；B.根据，可得，故B错误；C.变压器不改变频率，故正确；D.由于穿过发射线圈的磁通量与穿过接收线圈的磁通量大小不相同，所以穿过发射线圈的磁通量变化率与穿过接收线圈的不相同，故D错误。故选。
 17. 【解析】解：
C、副线圈两端电压，根据交流电电动势的最大值表达式：，交流电电动势的有效值：，由变压器的变压比得：，故C正确；
B、对于副线圈、，由变压器的变压比：，得： ，故B正确；
A、根据欧姆定律，通过电阻的电流：，故A错误；
D、消耗的功率：，消耗的功率：，发电机的功率，故D错误。
故选：。

本题为两个副线圈输出，电压与线圈匝数成正比，电流与线圈匝数不再成反比，变压器的输入功率等于输出功率即两副线圈的输出功率等于原线圈的输入功率。
根据欧姆定律可得副线圈两端电压，根据交流电电动势的最大值表达式、最大值与有效值的关系以及变压器的变压比可得与的比值；
由变压器的变压比可得电阻两端的电压；
根据欧姆定律，可得通过电阻的电流；
发电机的功率等于消耗的功率加上消耗的功率。
 18. 【解析】A.由图乙可得磁感应强度为，由法拉第电磁感应定律得圆形线圈中产生的感应电动势为：，所以原线圈两端的最大电压为，由得定值电阻两端的最大电压为，故A错误；B.定值电阻消耗的电功率为，故B正确；C.若磁感应强度的变化周期减小，则感应电动势的最大值增大，有效值增大，副线圈两端的电压增大，定值电阻消耗的电功率即变压器的输出功率将增大，故C正确；D.自耦变压器的滑片 顺时针转动，副线圈的匝数减小，副线圈两端的电压减小，通过副线圈的电流减小，由可知通过原线圈的电流减小，故D错误。故选BC。
 19. 【解析】A.设点相对圆心转过角度为，则，根据几何知识知线框的面积：
磁通量为
磁通量先增大后减小，根据楞次定律知电流的方向先逆时针，后顺时针，故A正确；
B.根据知，故B正确；
C.根据知，沿圆弧移动到圆心的正上方时，，导线框中的感应电动势最小为零，故C错误；
D.根据项知电动势有效值为，故电热为，故D正确。
故选：。
 20. 【解析】A. 曲线在时刻电动势最大，故线圈该时刻垂直于中性面位置，此时穿过线圈的磁通量为零，故A错误；B.的周期为，的周期为，
角速度：，可得：，，根据：，联立可得，曲线的感应电动势的最大值是，则曲线的感应电动势的瞬时值表达式，故B正确；C.曲线在的过程中，通过线圈横截面的电荷量：，故C错误；D.曲线的感应电动势的有效值为：，在一个周期内，线圈产生的热量：，故D正确
故选BD