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5年高考3年模拟 B版 物理
专题十三 交变电流
五年高考
考点1 正弦式交变电流的产生与描述
1. (2024河北,4,4分)R、R为两个完全相同的定值电阻,R两端的电压随时间周期性变化的规律如图
1 2 1
1所示(三角形脉冲交流电压的峰值是有效值的√3倍),R两端的电压随时间按正弦规律变化如图2所
2
示,则两电阻在一个周期T内产生的热量之比Q∶Q为 ( B )
1 2
A.2∶3 B.4∶3 C.2∶√3 D.5∶4
2. (2024新课标,20,6分)(多选)电动汽车制动时可利用车轮转动将其动能转换成电能储存起来。车
轮转动时带动磁极绕固定的线圈旋转,在线圈中产生电流。磁极匀速转动的某瞬间,磁场方向恰与线圈
平面垂直,如图所示。将两磁极间的磁场视为匀强磁场,则磁极再转过90°时,线圈中 ( BD )
A.电流最小
B.电流最大
C.电流方向由P指向Q
D.电流方向由Q指向P
3. (2021浙江1月,16,2分)(多选)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。其他电阻
不计,图乙中的U为已知量。则金属框转动一周 ( BD )
m
A.框内电流方向不变
B.电动势的最大值为U
m
2BL2
C.流过电阻的电荷量q=
R
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πU BL2
D.电阻产生的焦耳热Q= m
R
4. (模块融合)(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 (
AC )
A.线圈转动的角速度为4ω
B.灯泡两端电压有效值为3√2nBL2ω
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,则灯泡两端电压有效值
4√2nBL2ω
为
3
D.若仅将小轮半径变为原来的两倍,则灯泡变得更亮
考点2 变压器 远距离输电
考向1 变压器的原理及应用
1. (2023广东,6,4分)用一台理想变压器对电动汽车充电。该变压器原、副线圈的匝数比为1∶2,输
出功率为8.8 kW,原线圈的输入电压u=220√2 sin (100πt) V。关于副线圈输出电流的有效值和频率
正确的是 ( A )
A.20 A,50 Hz B.20√2 A,50 Hz
C.20 A,100 Hz D.20√2 A,100 Hz
2. (2022山东,4,3分)如图所示的变压器,输入电压为220 V,可输出12 V、18 V、30 V电压,匝数为
n的原线圈中电压随时间变化为u=U cos (100πt)。单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表,电压表的示
1 m
数为0.1 V。将阻值为12 Ω 的电阻R接在BC两端时,功率为12 W。下列说法正确的是 ( D )
A.n为1 100,U为220 V
1 m
B.BC间线圈匝数为120,流过R的电流为1.4 A
C.若将R接在AB两端,R两端的电压为18 V,频率为100 Hz
D.若将R接在AC两端,流过R的电流为2.5 A,周期为0.02 s
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3. (2023北京,7,3分)自制一个原、副线圈匝数分别为600匝和190匝的变压器,原线圈接12 V的
正弦交流电源,副线圈接额定电压为3.8 V的小灯泡。实际测得小灯泡两端电压为2.5 V。下列措施有
可能使小灯泡正常发光的是 ( B )
A.仅增加原线圈匝数
B.仅增加副线圈匝数
C.将原、副线圈匝数都增为原来的两倍
D.将两个3.8 V小灯泡并联起来接入副线圈
4. (2023河北,5,4分)除颤仪是用于突发心室纤颤等心脏疾病的急救医疗设备,某型除颤仪电路原理
如图。某次调试时交流电压表示数为20 V,电容器充电完毕,开关由“1”掷向“2”,放电电流平均值
为2.8 A,放电时间约为10-2 s,已知电容器电容为2.0×10-5 F。则升压变压器原副线圈的匝数比约为
( B )
A.1∶25 B.1∶50 C.1∶70 D.1∶100
5. (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 ( AC )
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
6. (模块融合)(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,两个副线圈分别
0 1 2
接有电阻R和R。当发电机线圈以角速度ω匀速转动时,理想电流表读数为I。不计线圈电阻,下列说
1 2
法正确的是 ( BC )
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n I
1
A.通过电阻R的电流为
2 n
2
n I R
2 1
B.电阻R两端的电压为
2 n
1
√2NBL2ω
C.n与n的比值为
0 1 I R
1
√2NBL2ωI(n +n )
D.发电机的功率为 1 2
n
0
考向2 含变压器电路的动态分析
7. (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 ( BC )
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
8. (2024全国甲,19,6分)(多选)如图,理想变压器的副线圈接入电路的匝数可通过滑动触头T调节,
副线圈回路接有滑动变阻器R、定值电阻R和R、开关S。S处于闭合状态,在原线圈电压U不变的情
0 1 0
况下,为提高R的热功率,可以 ( AC )
1
A.保持T不动,滑动变阻器R的滑片向f端滑动
B.将T向b端移动,滑动变阻器R的滑片位置不变
C.将T向a端移动,滑动变阻器R的滑片向f端滑动
D.将T向b端移动,滑动变阻器R的滑片向e端滑动
9. (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 ( A
)
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
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D.定值电阻R消耗的功率先减小后增大
10. (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初始位置在副线圈正中
1
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,滑动变阻器R的最大阻值为9R,
1 2
滑片P初始位置在最右端。理想电压表 的示数为U,理想电流表 的示数为I。下列说法正确的是
2
( B )
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
考向3 远距离输电
11. (2024湖南,6,4分)根据国家能源局统计,截止到2023年9月,我国风电装机4亿千瓦,连续13年
居世界第一位,湖南在国内风电设备制造领域居于领先地位。某实验小组模拟风力发电厂输电网络供电
的装置如图所示。已知发电机转子以角速度ω匀速转动,升、降压变压器均为理想变压器,输电线路上
的总电阻可简化为一个定值电阻R。当用户端接一个定值电阻R时,R上消耗的功率为P。不计其余电
0 0
阻,下列说法正确的是 ( A )
A.风速增加,若转子角速度增加一倍,则R上消耗的功率为4P
0
B.输电线路距离增加,若R阻值增加一倍,则R上消耗的功率为4P
0 0
C.若升压变压器的副线圈匝数增加一倍,则R上消耗的功率为8P
0
D.若在用户端再并联一个完全相同的电阻R,则R上消耗的功率为6P
0
12. (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,输出功率500
1
kW。降压变压器的匝数比n∶n=50∶1,输电线总电阻R=62.5 Ω,其余线路电阻不计,用户端电压
3 4
U=220 V,功率88 kW,所有变压器均为理想变压器。下列说法正确的是 ( C )
4
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
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D.升压变压器的匝数比n∶n=1∶44
1 2
考向4 电磁振荡 电磁波 传感器
13. (2024浙江6月,7,3分)理想变压器的原线圈通过a或b与频率为f、电压为u的交流电源连接,
副线圈接有三个支路,如图所示。当S接a时,三个灯泡均发光,若 ( A )
A.电容C增大,L 灯泡变亮
1
B.频率f增大,L 灯泡变亮
2
C.R上光照增强,L 灯泡变暗
G 3
D.S接到b时,三个灯泡均变暗
14. (2021福建,5,6分)(多选)以声波作为信息载体的水声通信是水下长距离通信的主要手段。2020
年11月10日,中国载人潜水器“奋斗者”号创造了10 909米深潜纪录。此次深潜作业利用了水声通
信和电磁通信等多种通信方式进行指令传输或数据交换,如图所示。下列说法正确的是 ( BD )
A.“奋斗者”号与“探索一号”通信的信息载体属于横波
B.“奋斗者”号与“沧海”号通信的信息载体属于横波
C.“探索一号”与通信卫星的实时通信可以通过机械波实现
D.“探索一号”与“探索二号”的通信过程也是能量传播的过程
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三年模拟
题型强化练
题型22 含变压器电路的动态分析
1. (2024辽宁名校联盟联考)如图甲所示,理想变压器的原线圈匝数为n,连接一个理想交流电流表,
1
副线圈接入电路的匝数n可以通过滑动触头P调节,副线圈接有定值电阻R和压敏电阻R,压敏电阻的
2 0
阻值R与所受压力大小F的对应关系如图乙所示。物块置于压敏电阻上,保持原线圈输入的交流电压不
变。下列说法正确的是 ( D )
A.只减小物块对R的压力,电流表的示数减小
B.只增大物块对R的压力,R两端的电压增大
0
C.只将滑动触头P向左滑动,电流表的示数增大
D.只将滑动触头P向右滑动,R两端的电压增大
0
2. (2024浙江台州教学质量评估)如图所示,一理想变压器可通过移动触头P的位置改变原线圈接入
电路的匝数,b为原线圈的中点,当P接端点a时,原、副线圈匝数之比为10∶1,原线圈接u=110√2 cos
ωt (V)的交流电源。下列说法正确的是 ( C )
A.增大电源的频率,灯泡L变暗
B.当P接a时,通过原、副线圈的磁通量之比为10∶1
C.当P接b时,滑动变阻器R两端的电压为22 V
D.当滑动变阻器的滑片向下滑动时,变压器的输入功率变小
3. (2024湖南邵阳一模)如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比n∶n=1∶3,a、b接在电压有效
1 2
值恒定的交流电源上,已知电阻R=18 Ω,R=6 Ω。当开关S 接通、S 断开时,R的功率为P;当开关
1 2 1 2 1
S 、S 均接通时,R、R的功率之和也为P。电阻R的阻值为(导线的电阻不计) ( A )
1 2 1 2
A.1 Ω B.2 Ω C.4.5 Ω D.9 Ω
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4. (2024湖南九校联盟二模)(多选)如图所示为远距离输电模拟原理图,变压器均为理想变压器,其
中降压变压器原、副线圈匝数的比值为n。发电机输出电压不变,两变压器间输电线的总电阻为R,降压
变压器所接负载等效为滑动变阻器,其余导线电阻不计。当滑动变阻器接入电路的阻值变化时,理想电
压表V的示数变化量为ΔU,理想电流表A的示数变化量为ΔI。下列说法正确的是 ( BD )
A.当滑动变阻器的滑片向下滑动时,输电线上的损耗功率变小
B.当滑动变阻器的滑片向下滑动时,电压表的示数变小
C.当滑动变阻器的滑片向上滑动时,输电效率降低
|ΔU| 1
D. = R
ΔI n2
限时检测练
练综合 25分钟
1. (2024湘豫名校联考)某同学为了研究长方体铁芯的涡流热功率,制作了如图所示的模型,长方体铁
芯用电阻率为ρ的硅钢薄片围成,底面是边长为L的正方形,硅钢薄片的厚度为d,高度为h,其中
d≪L。沿平行于长方体轴线方向存在磁感应强度B(t)=B
m
sin ωt的磁场。下列说法正确的是 ( B
)
A.硅钢薄片中瞬时感应电动势的表达式为e=BL2 sin ωt
m
√2B L2ω
B.硅钢薄片中感应电动势的有效值E= m
2
B Ldℎω
C.硅钢薄片中电流最大值I= m
8ρ
D.磁场变化的一个周期内通过此硅钢薄片的电荷量一定不为0
2. (2024湖北十一校联考)如图所示,边长为L、匝数为N的正方形线圈abcd,在磁感应强度大小为B
的匀强磁场中绕转轴OO'转动(转轴OO'垂直于磁感线),线圈通过滑环和电刷连接一个含有理想变压器
的电路,变压器原、副线圈的匝数分别为n和n,电压表可视为理想电表,线圈abcd及导线电阻忽略不
1 2
计。保持线圈abcd以恒定角速度ω转动,则 ( D )
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A.从图示位置开始计时,线圈产生感应电动势瞬时值的表达式为e=NBL2ω sin ωt
B.通过变压器原、副线圈的电流之比为n∶n
1 2
n NBωL2
C.电压表V 的示数为 2
2
n
1
D.若考虑线圈abcd的内阻,当滑动变阻器R的滑片P向下滑动时,电压表V 的示数变小
1
3. (2024湖北八市联考)(多选)尽管无线充电有一定的便利性,但目前还面临来自效率、散热以及应
用场景等方面的挑战:一是充电效率不高,无线充电的转化效率大多在60%上下;二是将手机拿开一定距
离就无法充电。手机无线充电的原理如图所示,下列说法正确的是 ( AC )
A.无线充电能量转化率不高的主要原因是漏磁严重
B.虽然漏磁严重,但送电线圈和受电线圈两端的电压比仍等于匝数比
C.充电时将手机拿离充电基座,受电线圈的电压大幅降低,造成无法充电
D.充电时将手机拿离充电基座,通过受电线圈的电流频率过低,造成无法充电
4. (2024江西重点中学联盟二模)(多选)图甲为某品牌家用燃气灶点火装置的电路原理图,转换器左
侧电路电源为一节新的干电池时,转换器把直流电压按比例转换为图乙所示的正弦式交流电压并加在理
想变压器的原线圈上,设变压器原、副线圈的匝数分别为n、n。当两点火针间电压瞬时值大于5 000
1 2
V就会产生电火花进而点燃燃气。闭合S,下列说法正确的是 ( AD )
n
2
A.当 >100时,才能点燃燃气
n
1
B.在正常点燃燃气的情况下,两点火针间电压的有效值一定大于5 000 V
C.电压表的示数为25 V
D.当燃气灶中的干电池使用太久,输出电压变小,可能会使燃气灶打不着火
5. (2024山东泰安一模)如图所示为某发电站输电示意图,发电机输出电压恒定,变压器均为理想变
压器,在输电线路的起始端接入甲、乙两个理想互感器,甲、乙两互感器原副线圈的匝数比分别为
200∶1和1∶20,降压变压器原副线圈匝数比为200∶1,电压表的示数为220 V,电流表的示数为5 A,输
电线路总电阻r=20 Ω。下列说法正确的是 ( D )
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A.互感器甲中圈内接入电流表,互感器乙中圈内接入电压表
B.输电线路上损耗的功率约占输电总功率的6%
C.用户端的电压U=200 V
4
D.用电高峰相对平时用电时,用户端的电压偏小
6. (2024湖北武汉调研)如图是某同学设计的温控报警系统:交流电源输入有效值恒定的电压,变压
器可视为理想变压器,R和R分别为定值电阻和滑动变阻器,R为热敏电阻,其阻值随温度的升高而减
0 1 T
小;S为报警装置(可视为阻值恒定的电阻),其两端电压超过设定值时发出警报。现欲使S在温度更低
时报警,下列做法一定可行的是 ( A )
A.仅将滑片P左移
1
B.仅将滑片P右移
1
C.将滑片P左移,同时将滑片P下移
1 2
D.将滑片P右移,同时将滑片P上移
1 2
7. (2024湖北T8联考)风力发电是一种绿色环保、清洁无污染的发电方式,如图所示,风力发电装置
有三个叶片,风垂直吹向叶片驱动风轮机转动,风轮机带动内部线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀
速转动产生交流电。已知叶片转动时可形成半径为60 m的圆面,某日平均风速为6 m/s,风能向电能转
化的效率为30%。发电机组输出电压为690 V,经过变电站理想变压器将电压升为10 kV远距离输送。
空气密度为1.3 kg/m3。下列说法正确的是 ( B )
A.理想变压器的原、副线圈匝数比约为69∶10 000
B.该风力发电机的输出功率约为476 kW
C.该风力发电机的日发电量约为3.8×104 kW·h
D.若远距离输电线上损耗的功率不能超过5%,则输电线的电阻不能超过15 Ω
8. (2024安徽部分学校期末)(多选)如图为远距离输电线路示意图,由发电机、理想升压变压器、理
想降压变压器、用户等组成。发电机矩形线圈的面积为S,匝数为n,线圈总电阻为r(很小),在磁感应
强度大小为B的匀强磁场中绕OO'轴以角速度ω匀速转动。升压变压器原、副线圈匝数的比值为k,降
1
压变压器原、副线圈匝数的比值为k。已知升压变压器和降压变压器之间的输电线总电阻为R,用户总
2 1
电阻为R,电流表为理想电表,初始时开关S闭合。下列说法正确的是 ( AC )
2
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nBSω
A.电流表的示数I=
√2[r+k2 (R +k2R )]
1 1 2 2
B.电阻R、R消耗的功率之比为R∶kR
1 2 1 2 2
C.电阻R、R消耗的功率之比为R∶k2R
1 2 1 2 2
D.若用户数量增加,则升压变压器的输入功率一定减小
第 11 页 共 11 页
