2025届高考物理一轮复习专题训练 交变电流与远距离输电

这是一份2025届高考物理一轮复习专题训练 交变电流与远距离输电，共14页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．如图所示，下列图中从图示位置开始计时，面积为S的单匝线圈均绕其对称轴或中心轴在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动，能产生正弦交变电动势的是( )
A.B.C.D.
2．如图所示，理想变压器原线圈与定值阻值。串联后接在输出电压恒定的正弦交流电源a、b两副线圈电路中接有电阻箱R和定值电阻，电流表、和电压表、均为理想电表，增大电阻箱R的阻值，下列说法正确的是( )
A.的示数增加B.的示数增加C.的示数增加D.的示数不变
3．如图所示为无线充电宝给手机充电的工作原理图。充电时，手机与阻值的电阻串接于受电线圈两端c和d，并置于充电宝内的送电线圈正上方，送电线圈与受电线圈的匝数比为1:3，两线圈自身的电阻忽略不计。当ab间接上3V的正弦交变电流后，手机两端的输入电压为5V，流过手机的电流为1A，则( )
A.受电线圈cd两端的输出电压为9VB.ab端的输入功率为7W
C.流经送电线圈的电流为3AD.充电效率一定小于55.6%
4．如图所示为一交变电流的图象，则此交变电流的有效值为( )
A.B.C.10AD.
5．在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则( )
A.线框产生的交变电动势的频率为100Hz
B.时线框平面与中性面重合
C.用电压表测量该交流电压时，读数为311V
D.将它加在电容器上时，电容器的耐压值必须等于311V
6．某变压器内部示意图如图所示，定值电阻、分别连在理想变压器原，副线圈上，且，理想变压器原，副线圈匝数之比为2:1，左侧接线柱接在交流电源上，则、的功率之比为( )
A.2:1B.1:1C.1:2D.1:3
7．如图甲为旋转电枢式交流发电机的原理图，单匝矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与可变电阻R连接，与R并联的交流电压表为理想电表，当时电压表示数是10V，线圈内阻不计。图乙是矩形线圈磁通量Φ随时间t变化的图像。则( )
A.可变电阻R消耗的电功率为20WB.1s内电流方向变化50次
C.图甲所示位置的电流瞬时值为D.磁通量的最大值为
8．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比为3:1，为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，为定值电阻，电压表和电流表均为理想电表.原线圈所接电压u随时间t按正弦规律变化，如图乙所示.下列说法正确的是( )
A.理想变压器输入、输出功率之比为3:1
B.理想变压器原、副线圈中的电流之比为3:1
C.u随t变化的规律为
D.若热敏电阻的温度升高，则电压表的示数不变，电流表的示数变大
9．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为1:4，正弦交流电源电压为，电阻，，滑动变阻器最大阻值为40Ω，滑片P处于正中间位置，则下列说法中正确的是( )
A.通过的电流为8A
B.电压表读数为160V
C.若向上移动P，电压表读数将变大
D.若向上移动P，变压器副线圈输出功率将变大
10．交流电源与电阻及理想交流电压表按图甲所示的方式连接，，交流电压表的示数是20V，图乙是交流电源输出电压u随时间t变化的图像，则( )
A.通过的电流随时间t变化的规律是
B.通过的电流随时间t变化的规律是
C.两端的电压随时间t变化的规律是
D.两端的电压随时间t变化的规律是
11．下图是输电线为用户输电的情景，电路中升压变压器和降压变压器都认为是理想变压器，中间输电电路电阻为R，下列说法正确的有( )
A.输出电压与输入电压相等
B.输出功率大于输入功率
C.若用户接入的用电器增多，则R功率降低
D.若用户接入的用电器增多，则输出功率降低
12．如图示电路，电源为交流电源，输出电压的有效值回恒定，理想变压器的原、副线圈匝数比为2:1，三个定值电阻的阻值相同，开关断开时消耗的功率为；开关闭合时消耗的功率为，则为( )
A.1:4B.25:81C.9:17D.5:9
二、多选题
13．如图所示的理想变压器电路中，电流表、电压表均为理想交流电表，在a、b两端输入正弦交流电压，三个定值电阻、、的阻值相等，变压器原、副线圈的匝数比为3：2，则下列说法正确的是( )
A.电流表与的示数之比为2：3
B.电压表与的示数之比为4：3
C.电阻与消耗的功率之比为16：9
D.a、b端的输入功率与副线圈的输出功率之比为3：2
14．图甲为判断检测电流大小是否发生变化的装置，的方向如图所示，该检测电流在铁芯中产生磁场，磁感应强度与检测电流成正比。现给金属材料制成的霍尔元件（如图乙所示，其长、宽、高分别为a、b、d）通以恒定工作电流I，通过右侧电压表示数的变化来判断的大小是否发生变化，下列说法正确的是( )
A.M端应与电压表的“－”接线柱相连
B.要提高检测灵敏度可适当减少高度d的大小
C.如果仅将工作电流反向，电压表的“+”、“-”接线柱连线位置无需改动
D.当霍尔元件尺寸给定，工作电流I不变时，电压表示数变大，说明检测电流变大
15．在如图所示的电路中，定值电阻分别为，现在M、N两点间加上稳恒电压，下列说法正确的是( )
A.M、N间的总电阻为B.和两端的电压比为2:3
C.流过和的电流比为1:2D.和并联部分的电阻大于
三、填空题
16．图甲为课堂演示用的手摇发电机，现将此手摇发电机的输出端与电压传感器并联后接入数据采集器，在计算机显示屏上得到如图乙所示的波形电压。
（1）研究此交变电流的波形，发现从屏上出现第1个向上的“尖峰”到出现第61个向上的“尖峰”经历的时间为1min，则手摇发电机线圈转动的平均角速度为________rad/s。
（2）将发电机输出的电流通过整流装置后得到如图丙所示的正弦交变电流图像，此电流的瞬时值表达式为________A，1min内电流方向改变________次。
17．某照明电路的正弦交流电的电压为220V，则它的有效值是_____V，峰值是_____V。
四、计算题
18．如图所示，边长为L、电阻为R的n匝正方形金属框，水平放置在磁感应强度为B的、范围足够大的匀强磁场中，在外力作用下绕其边匀速转动，转动周期为T.磁场方向与边垂直，与水平面夹角为θ，求：
（1）图示位置穿过金属框的磁通量；
（2）从图示位置开始计时，在转动一周的过程中外力所做的功。
参考答案
1．答案：A
解析：BD.由图中可知，线圈转动时磁通量始终等于零，线圈不会产生感应电动势，BD错误；A.由图中可知，线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴从中性面开始匀速转动，产生了正弦式的交变电动势为,A正确;C.由图中可知，线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴从垂直于中性面位置开始匀速转动，产生了正弦式的交变电动势为，C错误。故选A。
2．答案：C
解析：将变压器的副线圈电阻等效在原线圈电路上，有
则对原线圈电路由闭合电路的欧姆定律有
A.增大电阻箱R的阻值，则变大，可知变小，即的示数变小，故A错误；
D.电压表所测电压为
因变小，则变大，即电压表的示数变大，故D错误；
B.由理想变压器两端的电流与匝数关系有
因变小，则因变小，即的示数变小，故B错误；
C.根据理想变压器两端的电压与匝数关系有
因变大，则变大，即的示数增加，故C正确。
故选C。
3．答案：D
解析：A.根据题意，受电线圈cd两端的输出电压为故A错误；B.根据题意知故判断送电线圈与受电线圈非理想线圈，因为故ab端的输入功率大于7W，故B错误;C.根据B项解题思路知，送电线圈与受电线圈非理想线圈，故解得流经送电线圈的电流故C错误;D.如果是理想变压器，则根据电压与匝数比的关系知受电线圈cd两端的输出电压为电路的总的输入功率为，电池产生的热功率为，故充电效率故D正确。故选D。
4．答案：D
解析：交流电的有效值是根据电流的热效应定义的，设有一电阻R接入稳压直流电源中时通过电阻的电流为，在时间内产生的焦耳热为，将该电阻接入图示交流电中，在时间内产生的焦耳热为Q则应有即其中解得根据有效值定义可知该直流电流即为图示交流电的有效值。故选D。
5．答案：B
解析：A.线框产生的交变电动势的周期为0.02s，频率为故A错误；B.时电动势的瞬时值为零，线框平面与中性面重合，故B正确；C.由图乙可知，线框产生的交变电动势最大值为311V，有效值为故C错误；D.将它加在电容器上时，电容器的耐压值必须小于等于311V，故D错误。故选B。
6．答案：B
解析：的功率,变压器次级电压，即两端电压为，的功率，故选B。
7．答案：C
解析：A.由题知，电压表示数是10V，即为变电流电压的有效值，则可变电阻R消耗的电功率为
故A错误；
B.由图可知，交变电流的周期为0.02s，频率为50Hz，所以1s内电流方向变化100次，故B错误；
C.图甲所示位置磁通量为零，感应电动势最大，感应电流最大，则有
则此时电流为
故C正确；
D.由乙图可知，周期为0.02s，则角速度为
根据
可得
故D错误。
故选C。
8．答案：D
解析：理想变压器输入功率与输出功率之比为1:1，故A错误；变压器原、副线圈中的电流大小与匝数成反比，有，故B错误；由题图乙可知交流电压最大值，周期，则角速度，故C错误；由题图甲知电压表的读数总等于输入电压的有效值，所以电压表示数不变，变压器的副线圈电压也不变，热敏电阻的温度升高时阻值减小，则电流表的示数变大，故D正确.
9．答案：B
解析：AB、滑动变阻器滑片P处于中间位置，，设通过的电流为I，根据电流与匝数成反比则副线圈电流为0.25I，故原线圈两端电压，副线圈两端电压，根据理想变压器的变压比可知：，即，解得：，则，电压表读数是160V，故A错误，B正确；C、若向上移动P，副线圈总电阻减小，则输出电流变大，根据变流比可知，输入电流变大，电阻分压变大，原线圈输入电压变小，则输出电压变小，电压表读数将变小，故C错误；D、外电路的电阻等于电源内电阻时，电源输出功率最大可知，若向上移动P，电阻减小，等效电阻：，原来，减小时副线圈输出功率将变小，故D错误。故选：B。
10．答案：A
解析：CD.电压表的示数是电压的有效值，即两端的电压的有效值为20V，由题图乙可知，交流电源输出电压随时间按照余弦规律变化，所以两端的电压的最大值为，CD错误；AB.电路中的电流的有效值为则电路中电流的最大值为两电阻串联，通过的电流相等，由题图乙可知交流电源输出电压按照余弦规律变化，则通过的电流随时间t变化的规律是，B错误，A正确。故选A。
11．答案：B
解析：AB.由于输电过程中电阻R要产生热量，会损失功率，故输出功率大于输入功率;输出电压大于输入电压，故A错误，B正确;C.由于输入电压不变，所以变压器的输出变压不变，随着用户接入的用电器增多，导致用户端的等效电阻变小，则电流变大，根据，可知R功率增大;故C错误;D.用户接入电路的用电器越多，用电器消耗功率增大，即输出功率增大，故D错误。故选:B。
12．答案：B
解析：令匝数比为k=2，三个电阻阻值为R，开关断开时，变压器和等效电阻为，则通过的电流为则;开关闭合时，被短路，变压器和等效电阻为，则通过的电流为则则，所以选B.
13．答案：BC
解析：A.副线圈端、，并联可得，由变压器电流和匝数的关系可得，联立可得电流表与的示数之比为，故A错误；B.电压表的示数为，电压表的示数为，三个定值电阻、、的阻值相等，可得，故B正确；C.电阻消耗的功率，电阻消耗的功率，可得，故C正确；D.电阻消耗的功率，端的输入功率与副线圈的输出功率之比为，故D错误。
14．答案：BD
解析：A.图甲中检测电流通过线圈，根据安培定则，线圈在铁芯中产生逆时针方向的磁场，霍尔元件是金属材料制成，处于向上的磁场中，定向移动的自由电子受到垂直纸面向外的磁场力而偏转到外侧面上，使得霍尔元件外侧面电势低，内侧面电势高，所以应该是M端与电压表的“+”接线柱相连，A错误；B.当霍尔元件内外侧面电压稳定时，内部电子受力平衡，则有，，可得，要提高检测灵敏度，工作电流I恒定时、可以减小d的方法，B正确；C.如果仅将检测电流反向，线圈在铁芯中产生顺时针方向的磁场，霍尔元件处于向下的磁场中，电子受到垂直纸面向里的磁场力而偏转到内侧面上，使得霍尔元件外侧面电势高，内侧面电势低，N端与电压表的“+”接线柱相连，C错误；D.由，可知，当霍尔元件尺寸给定即b不变，工作电流I不变即v不变，电压表示数U变大，说明霍尔元件所处的磁场磁感应强度增大，由题意可知，说明检测电流变大，故D正确。故选BD。
15．答案：BC
解析：AD.和并联的电阻值为
则间的总电阻为
故AD错误；
B.和串联，流过两电阻的电流相等，则电压与电阻值成正比，即和两端的电压之比为
故B正确；
C.和并联，两端的电压相等，流过两电阻的电流与电阻成反比，即流过和的电流之比为
故C正确。
故选BC。
16．答案：（1）（2）；300
解析：（1）从屏上出现第1个向上的“尖峰”到出现第61个向上的“尖峰”经历的时间为60个周期，故周期为;线圈转动的平均角速度.
（2）由题图可知，角速度，则交流电的瞬时值表达式为，1min有150个周期，一个周期内电流方向改变2次，因此1min内电流方向改变300次。
17．答案：220；311
解析：正弦式交流电的最大值是交流电有效值的倍，照明用的正弦交流电的电压是220V，即为有效值220V，则它的峰值是
18．答案：（1）；（2）
解析：（1）图示位置穿过金属框的磁通量
（2）感应电动势最大为
感应电动势的有效值
线圈转动一周，外力做的功等于在一个周期内产生的热量