北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟A版物理
专题十三 交变电流
五年高考
考点过关练
考点一 交变电流的产生与描述
1. (2021浙江6月选考,5,3分)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U 相同,则实线所对应的交流电的有效值U满足 ( )
m
1 √2
A.U= U B.U= U
2 m 2 m
√2 √2
C.U> U D.U< U
m m
2 2
答案 D
2. (2023湖南,9,5分)(多选)某同学自制了一个手摇交流发电机,如图所示。大轮与小轮
通过皮带传动(皮带不打滑),半径之比为4∶1,小轮与线圈固定在同一转轴上。线圈是由
漆包线绕制而成的边长为L的正方形,共n匝,总阻值为R。磁体间磁场可视为磁感应强
度大小为B的匀强磁场。大轮以角速度ω匀速转动,带动小轮及线圈绕转轴转动,转轴与
磁场方向垂直。线圈通过导线、滑环和电刷连接一个阻值恒为R的灯泡。假设发电时
灯泡能发光且工作在额定电压以内,下列说法正确的是 ( )
A.线圈转动的角速度为4ω
B.灯泡两端电压有效值为3√2nBL2ω
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C.若用总长为原来两倍的相同漆包线重新绕制成边长仍为L的多匝正方形线圈,则灯泡
4√2nBL2ω
两端电压有效值为
3
D.若仅将小轮半径变为原来的两倍,则灯泡变得更亮
答案 AC
3. (2022广东,4,4分)如图是简化的某种旋转磁极式发电机原理图。定子是仅匝数n不
同的两线圈,n >n ,二者轴线在同一平面内且相互垂直,两线圈到其轴线交点O的距离相
1 2
等,且均连接阻值为R的电阻,转子是中心在O点的条形磁铁,绕O点在该平面内匀速转
动时,两线圈输出正弦式交变电流。不计线圈电阻、自感及两线圈间的相互影响,下列说
法正确的是 ( )
A.两线圈产生的电动势的有效值相等
B.两线圈产生的交变电流频率相等
C.两线圈产生的电动势同时达到最大值
D.两电阻消耗的电功率相等
答案 B
4. (2021辽宁,5,4分)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
L
转动,ab边距轴 。线圈中感应电动势的有效值为 ( )
4
√2
A.NBL2ω B. NBL2ω
2
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1 √2
C. NBL2ω D. NBL2ω
2 4
答案 B
5. (2019天津理综,8,6分)(多选)单匝闭合矩形线框电阻为R,在匀强磁场中绕与磁感线
垂直的轴匀速转动,穿过线框的磁通量Φ与时间t的关系图像如图所示。下列说法正确
的是 ( )
T
A. 时刻线框平面与中性面垂直
2
B.线框的感应电动势有效值为√2πΦ
m
T
C.线框转一周外力所做的功为2π2Φ2
m
RT
T πΦ
D.从t=0到t= 过程中线框的平均感应电动势为 m
4 T
答案 BC
考点二 理想变压器 远距离输电
6. (2020江苏单科,2,3分)电流互感器是一种测量电路中电流的变压器,工作原理如图所
示。其原线圈匝数较少,串联在电路中,副线圈匝数较多,两端接在电流表上。则电流互感
器 ( )
A.是一种降压变压器
B.能测量直流电路的电流
C.原、副线圈电流的频率不同
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D.副线圈的电流小于原线圈的电流
答案 D
7. (2022湖北,9,4分)(多选)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220 V、匝数为1 100匝。接收线
圈的匝数为50匝。若工作状态下,穿过接收线圈的磁通量约为发射线圈的80%,忽略其
他损耗,下列说法正确的是( )
A.接收线圈的输出电压约为8 V
B.接收线圈与发射线圈中电流之比约为22∶1
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
答案 AC
8. (2020课标Ⅲ,20,6分)(多选)在图(a)所示的交流电路中,电源电压的有效值为220 V,
理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1,R 、R 、R 均为固定电阻,R =10 Ω,R =20 Ω,各
1 2 3 2 3
电表均为理想电表。已知电阻R 中电流i 随时间t变化的正弦曲线如图(b)所示。下列
2 2
说法正确的是 ( )
A.所用交流电的频率为50 Hz
B.电压表的示数为100 V
C.电流表的示数为1.0 A
D.变压器传输的电功率为15.0 W
答案 AD
9. (2021河北,8,6分)(多选)如图,发电机的矩形线圈长为2L、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n 、n 和n ,
0 1 2
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两个副线圈分别接有电阻R 和R 。当发电机线圈以角速度ω匀速转动时,理想电流表读
1 2
数为I。不计线圈电阻,下列说法正确的是( )
A.通过电阻R 的电流为n I
2 1
n
2
B.电阻R 两端的电压为n I R
2 2 1
n
1
C.n 与n 的比值为√2NBL2ω
0 1
I R
1
D.发电机的功率为√2NBL2ωI(n +n )
1 2
n
0
答案 BC
10. (2022福建,6,6分)(多选)某同学利用如图所示电路模拟远距离输电。图中交流电
源电压为6 V,定值电阻R =R =20 Ω,小灯泡L 、L 的规格均为“6 V 1.8 W”,理想变压
1 2 1 2
器T 、T 原副线圈的匝数比分别为1∶3和3∶1。分别接通电路Ⅰ和电路Ⅱ,两电路都
1 2
稳定工作时, ( )
A.L 与L 一样亮
1 2
B.L 比L 更亮
2 1
C.R 上消耗的功率比R 的大
1 2
D.R 上消耗的功率比R 的小
1 2
答案 BC
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11. (2023山东,7,3分)某节能储能输电网络如图所示,发电机的输出电压U =250 V,输
1
出功率500 kW。降压变压器的匝数比n ∶n =50∶1,输电线总电阻R=62.5 Ω,其余线路
3 4
电阻不计,用户端电压U =220 V,功率88 kW,所有变压器均为理想变压器。下列说法正
4
确的是( )
A.发电机的输出电流为368 A
B.输电线上损失的功率为4.8 kW
C.输送给储能站的功率为408 kW
D.升压变压器的匝数比n ∶n =1∶44
1 2
答案 C
考点三 电磁振荡 电磁波 传感器
12. (2020浙江1月选考,8,3分)如图所示,单刀双掷开关S先打到a端让电容器充满电。
t=0时开关S打到b端,t=0.02 s时LC回路中电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到
最大值。则( )
A.LC回路的周期为0.02 s
B.LC回路的电流最大时电容器中电场能最大
C.t=1.01 s时线圈中磁场能最大
D.t=1.01 s时回路中电流沿顺时针方向
答案 C
13. (2022北京,13,3分)某同学利用压力传感器设计水库水位预警系统。如图所示,电
路中的R 和R ,其中一个是定值电阻,另一个是压力传感器(可等效为可变电阻)。水位越
1 2
高,对压力传感器的压力越大,压力传感器的电阻值越小。当a、b两端的电压大于U 时,
1
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控制开关自动开启低水位预警;当a、b两端的电压小于U (U 、U 为定值)时,控制开关
2 1 2
自动开启高水位预警。下列说法正确的是 ( )
A.U <U
1 2
B.R 为压力传感器
2
C.若定值电阻的阻值越大,开启高水位预警时的水位越低
D.若定值电阻的阻值越大,开启低水位预警时的水位越高
答案 C
三年模拟
考点强化练
考点一 交变电流的产生与描述
1. (2023届广东广州一模,4)某小组用如图a所示的风速仪研究交流电,风杯在风力作用
下带动与其连在一起的永磁体转动;某一风速时,线圈中产生的交变电流如图b所示,已知
风杯转速与风速成正比,则( )
图a 图b
A.该交变电流的周期为t
0
B.该交变电流的峰值为√2I
m
C.风速增大,产生的交变电流周期增大
D.风速增大,产生的交变电流峰值增大
答案 D
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2. (2023届北京清华附中开学考,11)如图所示,交流电流表A 、A 、A 分别与电阻R、
1 2 3
电容器C和电感线圈L串联后接在同一个正弦式交流电源上。交流电流表A 与电阻R
4 1
串联后接在理想变压器副线圈两端。如果保持供电电压的最大值不变,而增大供电电压
的频率,电流表示数不变的是 ( )
A.电流表A 和A B.电流表A 和A
1 2 3 2
C.电流表A 和A D.电流表A 和A
1 4 3 4
答案 C
3. (2023届山东聊城齐鲁名校大联盟三模,5)如图所示,边长为l的正三角形线圈,线圈
匝数为n,以角速度ω绕ab匀速转动,ab的左侧有垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强
度大小为B。M为导电环,负载电阻为R,其他电阻不计,在线圈转动一周的过程中 (
)
A.图示时刻(线圈平面与磁场方向垂直),线圈的磁通量最大,产生的感应电动势也最大
√3
B.感应电动势的最大值是 Bl2ω
4
3πωn2B2l4
C.R上产生的热量为
32R
√3n2Bl2
D.通过R的电荷量为
2R
答案 C
4. (2023届山东日照二模,10)(多选)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,产生的感应电动势随时间的变化规律如
图乙所示,则 ( )
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A.t=0时,穿过线圈的磁通量均为零
B.a表示的瞬时值表达式为u=10 sin 5πt V
C.a表示的交变电流的频率为25 Hz
20
D.b表示的感应电动势的最大值为 V
3
答案 BD
考点二 理想变压器 远距离输电
5. (2023届山东菏泽二模,3)在离变压器较远的地方,用户会明显感觉电压低于正常值
220 V,甚至家用电器不能正常工作。该地居民常常会用调压器来调整电压,其原理图如
图所示。交流电压从ab端输入,由cd端输出连接到家用电器R,滑片P可以上、下滑动。
调压器视为理想变压器,匝数n <n =n ,下列说法正确的是 ( )
2 1 3
A.此调压器既能升压也能降压
B.此调压器只能升压
C.若滑片P向上滑动,则家用电器R两端的电压减小
D.若滑片P向下滑动,则家用电器R的功率会增大
答案 A
6. (2024届河南普通高中学情调研,6)某同学利用自制发电机给小风扇供电,使小风扇
正常工作,其设计的电路简化模型如图甲所示。发电机产生正弦式交流电,其电动势随时
间变化的规律如图乙所示。已知理想变压器原、副线圈匝数比n ∶n =1∶12,小风扇内
1 2
阻为8 Ω,正常工作电流为1 A。忽略导线与发电机线圈的电阻,电压表为理想交流电压
表。下列说法正确的是 ( )
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A.发电机的瞬时电动势为e=3√2 sin 2πt V
B.t=0.25 s时,电压表示数为0
C.正常工作时小风扇的输出功率为28 W
D.小风扇的转速一定与发电机的转速相同
答案 C
7. (2023届山西太原二模,6)(多选)如图是某手动电筒发电机的两个截面示意图,推动
手柄可使线圈a沿轴线左右往复运动。线圈截面周长为20 cm,线圈a由50匝阻值及粗
细均可忽略不计的导线单层紧密绕成,所在处辐向磁场的磁感应强度大小为0.02 T。现
使线圈a做简谐运动,其速度随时间变化的关系式为v=5√2 sin 40πt(m/s)。已知线圈a
连接一原、副线圈匝数比为1∶10的理想变压器。白炽小灯泡L的阻值恒为5 Ω,额定
电压为2.5 V,滑动变阻器R 的最大阻值为30 Ω,定值电阻R =10 Ω。下列说法正确的是
1 2
( )
A.线圈a产生交流电的电动势有效值为√2 V,频率为20 Hz
B.灯泡L正常工作时,理想变压器原线圈的输入功率为5 W
C.为使灯泡L正常工作,滑动变阻器R 接入电路的阻值应调节为5 Ω
1
D.滑动变阻器R 的滑片向下移动,灯泡变亮
1
答案 BC
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8. (2023届浙江金华义乌三模,9)如图甲所示,虚线(磁场边界)左侧有一竖直向下的匀
强磁场(磁感应强度为B),一正方形线框(边长为L,匝数为N,不计线框内阻)从图示位置绕
O点所在的水平边为轴顺时针匀速转动,以角速度ω进入磁场区域。现将该线框产生的
交流电接入图乙电路的CD端,定值电阻R 阻值为R,小灯泡L 电阻为4R,忽略灯丝电阻
1 1
随温度的变化,A 为理想交流电流表,K为理想二极管,P为理想自耦变压器上的滑动触头,
1
P'为滑动变阻器上的滑片。下列说法正确的是 ( )
1
A.线框转动切割磁感线产生的电动势最大值为 NBL2ω
2
NBL2ω
B.电流表A 的读数为
1
10R
C.P不动,P'向下滑动时,U 减小
2
D.P顺时针转动一个小角度,同时P'向下滑动时,小灯泡L 的亮度可能不变
2
答案 D
9. (2023届安徽蚌埠四检,5)水电是清洁能源,发展水电对我国实现碳达峰与碳中和有
着重要的意义。某水电站输出的功率恒为P,第一次直接通过输电线向用户供电时,用户
得到的功率为P ,第二次利用如图所示的理想升压变压器T 和理想降压变压器T 向用户
1 1 2
供电时,用户得到的功率为P ,两次输电过程中输电线电阻和用户电压均相同,则n 的值
2 3
n
4
为( )
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A.P √P-P B.P √P-P
1 1 2 1
P P-P P P-P
2 2 1 2
C.P √P-P D.P √P-P
1 2 2 2
P P-P P P-P
2 1 1 1
答案 B
考点三 电磁振荡 电磁波 传感器
10. (2023届北京海淀期末反馈,4)(多选)各种电磁波在日常生活和生产中已经被大量应
用。关于电磁波的应用,下列说法中正确的有( )
A.控制电视、空调的遥控器使用的是红外线
B.银行和商店用来鉴别大额钞票真伪的验钞机使用的是X射线
C.手机通话使用的是无线电波
D.机场、车站用来检查旅客行李的透视仪使用的是紫外线
答案 AC
11. (2024届浙江浙南名校一联,10)如图所示,L为电感线圈,C为电容器,R为定值电阻,
电感线圈及导线电阻均不计。先闭合开关S,稳定后,再将其断开,并规定此时t=0。当
t =0.01 s时,LC回路中通过电感线圈L的电流第一次达到0,则 ( )
1
A.LC电路的振荡周期为0.02 s
B.t =0.02 s时电容器中电场最强
2
C.0.07 s至0.08 s电路中电场能减小,磁场能增大
D.t =0.13 s时电路中的电流沿顺时针方向
3
答案 C
12. (2023届浙江宁波二模,8)某种光电式火灾报警器的原理如图所示,由红外光源发射
的光束经烟尘粒子散射后照射到光敏电阻上,光敏电阻接收的光强与烟雾的浓度成正比,
其阻值随光强的增大而减小。闭合开关S 、S ,当烟雾浓度达到一定值时,干簧管中的两
1 2
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个簧片被磁化而接通,触发蜂鸣器报警。为了能在更低的烟雾浓度下触发报警,下列调节
正确的是 ( )
A.增大电阻箱R 的阻值
1
B.增大电阻箱R 的阻值
2
C.增大电源E 的电动势
3
D.增大干簧管上线圈的匝数
答案 D
微专题专练
微专题22 含变压器电路的动态分析
1. (2022天津,8,5分)(多选)如图所示,两理想变压器间接有电阻R,电表均为理想交流电
表,a、b接入电压有效值不变的正弦交流电源。闭合开关S后 ( )
A.R的发热功率不变
B.电压表的示数不变
C.电流表A 的示数变大
1
D.电流表A 的示数变小
2
答案 BC
2. (2021湖北,6,4分)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2R的滑动变阻器和阻值为R的定值电阻,在变阻器滑片从a端向b端缓
慢移动的过程中 ( )
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A.电流表A 示数减小
1
B.电流表A 示数增大
2
C.原线圈输入功率先增大后减小
D.定值电阻R消耗的功率先减小后增大
答案 A
3. (2021湖南,6,4分)如图,理想变压器原、副线圈匝数比为n ∶n ,输入端C、D接入
1 2
电压有效值恒定的交变电源,灯泡L 、L 的阻值始终与定值电阻R 的阻值相同。在滑动
1 2 0
变阻器R的滑片从a端滑动到b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.L 先变暗后变亮,L 一直变亮
1 2
B.L 先变亮后变暗,L 一直变亮
1 2
C.L 先变暗后变亮,L 先变亮后变暗
1 2
D.L 先变亮后变暗,L 先变亮后变暗
1 2
答案 A
4. (2022湖南,6,4分)如图,理想变压器原、副线圈总匝数相同,滑动触头P 初始位置在
1
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R 的阻值为R,滑动变
1
阻器R 的最大阻值为9R,滑片P 初始位置在最右端。理想电压表 的示数为U,理想电
2 2
流表 的示数为I。下列说法正确的是 ( )
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A.保持P 位置不变,P 向左缓慢滑动的过程中,I减小,U不变
1 2
B.保持P 位置不变,P 向左缓慢滑动的过程中,R 消耗的功率增大
1 2 1
C.保持P 位置不变,P 向下缓慢滑动的过程中,I减小,U增大
2 1
D.保持P 位置不变,P 向下缓慢滑动的过程中,R 消耗的功率减小
2 1 1
答案 B
5. (2024届山东多校开学联考,9)(多选)如图所示,理想变压器原线圈与阻值R =10 Ω
1
的定值电阻串联后接在输出电压恒定的正弦交流电源a、b两端,副线圈电路中定值电阻
R =20 Ω,R为可变电阻,电流表A 、A 和电压表V 、V 均为理想电表,理想变压器原、副
2 1 2 1 2
线圈匝数之比为k=5。改变可变电阻的阻值,电流表A 、A 和电压表V 、V 的示数变化
1 2 1 2
量的绝对值分别为ΔI 、ΔI 、ΔU 、ΔU ,下列关系式正确的是 ( )
1 2 1 2
A.ΔU =50 Ω B.ΔU =10 Ω
1 1
ΔI ΔI
1 1
C.ΔU =4 Ω D.ΔU =2 Ω
2 2
ΔI ΔI 5
2 2
答案 BD
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