押第6题：交变电流-备战2024年高考物理临考题号押题（辽宁、黑龙江、吉林专用）（解析版）_4.2025物理总复习_2024年新高考资料_5.2024三轮冲刺

押第 6 题 交变电流 交变电流是电磁感应现象的延申，游离于高中物理主线之外，相对独立，在2022年辽宁卷中，并未考 察。与生活息息相关，可能会从生活实际引出问题，主要考点如下： 考点 细分 交变电流的产生和描述 交变电流 理想变压器 远距离输电 1. （2023年·辽宁卷）如图，空间中存在水平向右的匀强磁场，一导体棒绕固定的竖直轴 OP在磁场中匀 速转动，且始终平行于OP。导体棒两端的电势差u随时间t变化的图像可能正确的是（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】【详解】如图所示 导体棒匀速转动，设速度为v，设导体棒从 到 过程，棒转过的角度为 ，则导体棒垂直磁感线方向 的分速度为 ；可知导体棒垂直磁感线的分速度为余弦变化，根据左手定则可知，导体棒经过 B点和B点关于P点的对称点时，电流方向发生变化，根据 ；可知导体棒两端的电势差u随 时间t变化的图像为余弦图像。 故选C。 2．（2021年·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 。线圈中感 应电动势的有效值为（ ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】交流电的最大值和两条边到转轴的距离无关，为 ；因此有效值为 ；故选B。1.交变电流的产生与描述 1.2 非正弦交变电流有效值的计算 (1)求出交变电流在一个周期内产生的热量Q ； 交 (2)设交变电流的有效值为I或电压的有效值为U(也可设为直流电相应的物理量)，写出同样时间内产 生的焦耳热Q＝I2RT或Q＝T； (3)根据Q ＝Q列等式，计算I或U。 交 1.3计算有效值的注意事项 (1)计算有效值时，要根据电路中“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”列式求解。 (2)分段计算电热并求和得出一个周期内产生的总热量。 2. 理想变压器各物理量间的基本关系2.2理想变压器原线圈串联或并联负载时分析思路 (1)变压器原、副线圈间的电压关系、电流关系与匝数关系仍然满足变压器原理，原线圈的输入功率 仍然等于副线圈的输出功率。 (2)原线圈端串联分压电阻时，输入端前端电压等于分压电阻电压和变压器输入电压之和，分压电阻 上电压通过电流比建立联系。若并联分流电阻与原线圈并联，输入端前端电流等于分流电阻电流与原线圈 电流之和。 3．远距离输电中的“三路、四计算” (1)三个回路 发电机回路：该回路中，通过线圈1的电流I等于发电机中的电流I ； 1 机 回路1 线圈1两端的电压U等于发电机的路端电压U ；线圈1输入的电功率P 1 机 1 等于发电机输出的电功率P 机 回路2 输送回路：I＝I＝I，U＝U＋U，P＝P＋P 2 3 R 2 3 R 2 R 3 回路3 输出回路：I＝I ，U＝U ，P＝P 4 用 4 用 4 用 (2)输电线路功率损失的计算方法 P ＝P－P P为输送的功率，P为用户得到的功率 损 1 4 1 4 P ＝I 2R I 为输电线路上的电流，R 为线路电阻 损 线 线 线 线 P ＝ ΔU为输电线路上损失的电压，不要与U、U相混 损 2 3 P ＝ΔU·I 注意：ΔU不要错代入U或U 损 线 2 31． 如图所示，各线圈在匀强磁场中绕轴匀速转动（从左往右看沿顺时针方向转），从图示位置开始计 时，设电流从2流出线圈为正方向，能产生图波形交变电流的是（ ） A． 线圈平面与磁场垂直 B． 线圈平面与磁场平行 C． 线圈平面与磁场垂直 D． 线圈平面与磁场平行 【答案】A 【解析】BD、由图甲可知，t=0时，线圈电流为零，此时线圈与磁场垂直，故BD错误； AC、由图甲可知，t=0时，电流从2流出线圈，由右手定则可知，A图中电流从2流出线圈，C图中电 流从1流出线圈，故A正确，C错误。 故答案为：A。 2．为了研究交流电的产生过程，小张同学设计了如下实验构思方案：将单匝矩形线圈放在匀强磁场中， 线圈绕转轴OO 按图示方向匀速转动（ab向纸外，cd向纸内），并从图甲所示位置开始计时，此时产 1 生的正弦式交流电如图乙所示。已知其周期为T，电流峰值为I，下面说法正确的是（ ） 0A．根据图乙可知 时，线圈的磁通量最大 B．根据图乙可知 时，线圈的磁通量变化率最小 C．若仅把甲图中的转轴OO 改为转轴ab，并从图甲所示位置开始计时，则产生的交流电与图乙所示不 1 同 D．若仅把甲图中的单匝矩形线圈改为两匝矩形线圈，并从图甲所示位置开始计时，则产生的交流电与 图乙所示不同 【答案】D 【解析】A. 根据图乙可知 时，电流最大，故线圈的磁通量最小，A不符合题意； B. 根据图乙可知 时，电流最大，故线圈的磁通量变化率最大，B不符合题意； C. 若将甲图中转轴改为ab，并从图甲所示位置开始计时，产生的交变电流与图乙相同，C不符合题 意； D. 将单匝线圈改为两匝，由 ；可知产生的交流电与图乙相同，D符合题意。 故答案为：D 3．矩形线圈绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动。若轴线右侧没有磁场（磁场具有理想边界），如图所示。 设abcda方向为感应电流的正方向。从图示位置开始一个周期内线圈感应电流随时间变化的图像中，正 确的是（ ） A． B．C． D． 【答案】A T 【详解】从题图示位置开始，在0~ 时间内，磁通量减小，原磁场方向向里，由楞次定律“增反减 4 同”可知，感应电流的磁场方向向里，产生的感应电流的方向为abcda，即与电流规定的正方向相同， BSω T T 且产生的感应电流的大小随时间按正弦规律变化，有i= sinωt；在 ~ 时间内，磁通量增大， R 4 2 原磁场方向向里，由楞次定律“增反减同”可知，感应电流的磁场方向向外，因线圈的位置也发生了 变化，所以产生的感应电流的方向还是abcda，即与电流规定的正方向相同，结合题中选项可知，A正 确，BCD错误。 4． 下列说法正确的是（ ） A．交变电流在一个周期内电流方向改变两次 B．交变电流的有效值总是最大值的0.707倍 C．因为有效值表示交流产生的平均效果，所以有效值与平均值相同 D．若正弦交变电流的最大值是10A，则它的最小值是-10A 【答案】A 【解析】A、线圈平面每经过中性面一次电流方向改变一次，所以交变电流在一个周期内电流方向改变 两次，故A正确。 B、正弦式交变电流的有效值总是最大值的0.707倍，故B错误； C、有效值表示交流产生的平均效果，有效值与平均值不同，平均值求解根据 ；有效值根据电 流的热效应求解，故C错误； D、交流电的正负号仅表示电流的方向，不表示大小，故D错误。 故答案为：A。 5．图甲为交流发电机的示意图，磁场可视为水平方向的匀强磁场，电阻R= 5Ω，线圈绕垂直于磁场的水 平轴OO'沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，输出的交变电压随时间变化的图像如图乙所 示，不计线圈电阻。以下判断正确的是（ ）A．电流表的示数为10A B．线圈转动的角速度为πrad/s C．t= 0.02s时，电刷P的电势低于电刷Q的电势 D．t= 0.01s时，穿过线圈平面的磁通量最大 【答案】C 【解析】A、由图像可知输出电压最大值为 ；输出电压有效值为 ；根据 闭合电路欧姆定律可知电流表的示数为 ；A错误； B、根据图像可知线圈转动的周期为 ；线圈转动的角速度为 ；故B 错误； C、t = 0.02s时，线圈转动一周位置如图，根据右手定则可判断电流从电刷Q流出，从电刷P流入，所 以电刷P的电势低于电刷Q的电势，故C正确； D、t = 0.01s时，线圈平面和磁感线平行，穿过线圈平面的磁通量为零，故D错误。 故答案为：C。 6． 如图是一个正弦式交变电流的图象，下列说法正确的是( ) A．周期是0.2 s，电流的峰值是10 A B．周期是0.15 s，电流的峰值是10 A C．频率是5 Hz，电流的有效值是10 A D．频率是0.2 Hz，电流的有效值是7.07 A 【答案】A 【解析】AB、由图象知周期是T=0.2s，电流的峰值是I =10A，故A正确，B错误； m CD、频率是 ；电流有效值为 故CD错误。 故答案为：A。 7． 一家用电风扇正常工作时电流是 。电压按图中正弦规律变化。则（ ）A．电压的有效值为 B．该电风扇的内阻约为 C．图中所示电压的瞬时值表达式为 D．正常工作时电风扇的输入功率约为 【答案】D 【解析】A.由图可知，电压的最大值为311V，则电压的有效值为 ；A不符合题 意； B.电风扇是非纯电阻电路，根据题中条件无法计算电风扇的内阻，B不符合题意； C.由图可知，该交流电的周期为0.02s，则角速度 ；可得图中所示电压的瞬时值 表达式为 ；C不符合题意； D.正常工作时电风扇的输入功率约为 ；D符合题意。 故答案为：D。 8．在图乙的电路中，通入如图甲所示的交变电流，此交变电流的每个周期内，前三分之一个周期电压按 正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定。电阻R的阻值为12Ω，电表均为理想电表。下列判断错误 的是（ ） A．电压表的示数为6V B．电流表的示数为0.5A C．电阻R一个周期内产生的热量一定大于9J D．电阻R换成一个耐压值为6V的电容，会被击穿 【答案】C 【解析】A、分析图（甲），根据电流的热效应求解交变电流的有效值，有；解得电压有效值为 ；电表读数为有效值，故A正确，不符合题 意； B、根据欧姆定律可知，通过电阻的电流为 ；故电流表示数为0.5A，故B正确， 不符合题意； C、热量根据有效值进行计算，则有 ；故C错误，符合题意； D、电容器能否击穿，用到最大值，则有 ；故电容器会击穿，故D正确，不符合题 意。 故答案为：C。 9．2020 年 9 月，中国发布“双碳战略”，计划到 2030 年实现碳达峰、2060 年实现碳中和。碳排放问 题的治本之策是转变能源发展方式，加快推进清洁替代和电能替代，一座小型水电站向山下村镇供电 的示意图如图所示，升压变压器T 与降压变压器T 都是理想变压器。已知发电机输出电压U= 250 V， 1 2 1 两个变压器的匝数比 ， ，输电线电阻 R = 20Ω ，输电线上损失的功率为 32kW。则下列说法正确的（ ） A．输电线上损失的电压为 25000V B．用户得到的电压为 200V C．发电机输出功率 P = 1000kW D．深夜，用户的用电器减少时输电线上损失的功率将变大 【答案】C 【解析】 A、依题意，输电线上损失的功率为 ；解得 ；故A错误； B、根据理想变压器原副线圈电压与匝数的关系，有 ， ；又 ；联立， 解得 ；故B错误； C、根据理想变压器原副线圈电压与匝数的关系，有 ；又 ；发电机输出功率为 ；联立，解得 ；故C正确；D、深夜，用户的用电器减少时，降压变压器所在回路电阻增大，由欧姆定律可得 ；则降压 变压器输出电流减小，根据 ；可知输电线上电流减小，由 ；可知输电线上损失的功 率将变小。故D错误。 故答案为：C。 10．我国是目前世界上唯一用特高压输电技术进行远距离输电的国家，也是全球特高压输电线最长、核心 专利最多、技术最完备的国家。如图是交流特高压远距离输电的原理图，假定在远距离输电过程中， 等效理想变压器 的输入功率 ，输入电压 ，输电线上的电流 ， 输电线的总电阻为R，输电线中的功率损失为输入功率的4%。则（ ） A． B．变压器 的原副线圈匝数比为 C． D．若保持输入功率 不变，提高输电电压 ，则 与 的差值增大 【答案】B 【解析】A.根据理想变压器输入功率与输出功率相等，可知变压器 的输出功率等于 ，故 ；代入数据解得 ；A不符合题意； B.根据理想变压器电压与匝数的关系可得 ；B符合题意； C.输电线上的损失功率 ；代入数据解得 ；C不符合题意； D.由 可知，保持输入功率 不变， 增大时， 减小，而 ；故 与 的差 值减小，D不符合题意。 故答案为：B。 11． 我国的现代特高压技术以其强大的输电能力和高效能源传输，在全球能源领域中占据了越来越重要 的地位。A、B两地用1000kV特高压输电。若不改变输送功率，仅换用200kV的高压输电，也不考虑 其他因素的影响。则下列描述正确的是（ ）A．换电压后，输电电流变为原来的5倍 B．换电压后，输电电流变为原来的 C．换电压后，输电线上损耗的电功率变为原来的 D．换电压后，输电线上损耗的电功率变为原来的5倍 【答案】A 【解析】AB.，输电电压 由1000kV变为200kV，即变为原来的 ，根据 ；可知则输电电 流 变为原来的5倍，A符合题意，B不符合题意； CD.输电线上损耗的电功率即为输电线电阻的发热功率，根据 ；可知，输电线上损耗的电 功率将变为原来的25倍，CD不符合题意。 故答案为：A。 12．（多选）如图所示，交流发电机的矩形线圈边长ab=cd=0.5 m，ad=bc=1.0 m，线圈匝数为100匝，内 6√2 阻不计，线圈在磁感应强度 B= T的匀强磁场中，绕垂直磁场的虚线轴以角速度ω=10 π rad/s做匀 25π 速转动，外接理想变压器原线圈，电压表为理想交流电表，若电阻R两端电压为12 V，消耗的电功率 为12 W，则（ ） A．交变电流的周期是0.2s B．交流电压表的示数为120√2V C．变压器原、副线圈匝数之比为10:1 D．原线圈的输入功率24 W 【答案】AC 2π 2π 【详解】A．交流电的周期T= = s=0.2s；A正确； ω 10π 6√2 B．交流电的最大值E =nBωS=100× ×10π×0.5×1.0V=120√2V；则交流电的有效值，即电 m 25π E 压表读数为U= m =120V；B错误； √2n U 120 10 C．变压器原、副线圈匝数之比为 1= = = ；C正确； n U 12 1 2 R D．原线圈的输入功率等于输出功率12W，D错误。故选AC。 13．（多选）如图所示的电路中，变压器为理想变压器，初级线圈接电压为U的交流电源，电路中R 为光 0 敏电阻（阻值随光照强度的增加而减小），R为定值电阻。初态时光敏电阻R