【大高考】（五年高考真题）2022届高考物理专题十一交变电流（全国通用）考点一 交变电流的产生及描述1．(2022·四川理综，4，6分)(难度★★)小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO′，线圈绕OO′匀速转动，如图所示．矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压( )A．峰值是e0B．峰值是2e0C．有效值是Ne0D．有效值是Ne0解析 矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，所以发电机的电动势峰值为2Ne0，A、B错误；由于不计线圈的电阻，所以电机的输出电压峰值为2Ne0，故有效值为＝Ne0，故D正确．答案 D2．(2022·江苏单科，7，4分)(难度★★)(多选)如图所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来．若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有( )A．增加线圈的匝数B．提高交流电源的频率12\nC．将金属杯换为瓷杯D．取走线圈中的铁芯解析 该装置的工作原理是，线圈内变化的电流产生变化的磁场，从而使金属杯体内产生涡流，再把电能转化为内能，使杯内的水发热．交流电源的频率一定时，线圈产生的磁场越强，杯体内磁通量变化就越快，产生的涡流就越大，增加线圈的匝数会使线圈产生的磁场增强，而取走线圈中的铁芯会使线圈产生的磁场减弱，故A正确、D错误；交流电源的频率增大，杯体内磁通量变化加快，产生的涡流增大，故B正确；瓷为绝缘材料，不能产生涡流，故C错误．答案 AB3．(2022·天津理综，7，6分)(难度★★★)(多选)如图1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，产生的交变电动势图象如图2中曲线a，b所示，则( )A．两次t＝0时刻线圈平面均与中性面重合B．曲线a、b对应的线圈转速之比为2∶3C．曲线a表示的交变电动势频率为25HzD．曲线b表示的交变电动势有效值为10V解析 线圈经过中性面时不切割磁感线，此时感应电动势为零，选项A正确；由图可知曲线a、b的周期之比为2∶3，则对应的线圈转速之比为3∶2，选项B错误；曲线a的周期为Ta＝4×10－2s，其频率为fa＝＝25Hz，选项C正确；曲线a、b表示的交变电流的峰值之比为＝＝，又Ema＝15V，Emb＝10V，Ub＝Emb＝5V，选项D错误．答案 AC4．(2022·福建理综，15，6分)(难度★★★)如图所示，实验室一台手摇交流发电机，12\n内阻r＝1.0Ω，外接R＝9.0Ω的电阻．闭合开关S，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e＝10sin(10πt)V，则( )A．该交变电流的频率为10HzB．该电动势的有效值为10VC．外接电阻R所消耗的电功率为10WD．电路中理想交流电流表的示数为1.0A解析 根据题意知，转子转动的角速度ω＝10π,又ω＝2πf，则该交流电的频率f＝5Hz，A项错误；该交变电流电动势最大值Em＝10V，则有效值E＝＝10V，B项错误；根据欧姆定律可得，电路中电流I＝＝1.0A，即电流表的示数为1.0A,电阻R消耗的电功率P＝I2R＝9.0W，C项错误，D项正确．答案 D5．(2022·海南单科,3，3分)(难度★★)通过一阻值R＝100Ω的电阻的交变电流如图所示，其周期为1s．电阻两端电压的有效值为( )A．12VB．4VC．15VD．8V解析 由有效值定义可得×1s＝(0.1A)2×R×0.4s×2＋(0.2A)2×R×0.1s×2，其中R＝100Ω，可得U＝4V，B正确．答案 B6．(2022·北京理综，15，6分)(难度★★)一个小型电热器若接在输出电压为10V的直流电源上，消耗电功率为P；若把它接在某个正弦式交流电源上，其消耗的电功率为.如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为( )A．5VB．5VC．10VD．10V12\n解析 根据公式P＝可结合交流电的有效值定义＝,U效＝知其有效值U效＝5V，有效值和最大值的关系U效＝Um，即最大值为Um＝5×V＝10V，选项C正确．答案 C7．(2022·天津理综，4,6分)(难度★★★)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．t＝0.005s时线框的磁通量变化率为零B．t＝0.01s时线框平面与中性面重合C．线框产生的交变电动势有效值为311VD．线框产生的交变电动势频率为100Hz解析 交变电流知识的考查.由图乙可知，该交变电动势瞬时值的表达式为e＝311sin(100πt)．当t＝0.005s时，瞬时值e＝311V，此时磁通量变化率最大，A错误；同理当t＝0.01s时，e＝0V，此时线框处于中性面位置，磁通量最大，磁通量的变化率为零，B正确；对于正弦交变电流其有效值为Emax/，题给电动势的有效值为220V，C错误；交变电流的频率为f＝1/T＝ω/2π＝50Hz，D错误．答案 B考点二 变压器 电能的输送1.(2022·新课标全国Ⅰ,16，6分)(难度★★★)一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3∶1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220V的正弦交流电源上，如图所示．设副线圈回路中电阻两端的电压为U，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k，则( )12\nA．U＝66V，k＝B．U＝22V，k＝C．U＝66V，k＝D．U＝22V，k＝解析 原、副线圈电压比等于匝数比，根据副线圈负载电阻的电压U，可知副线圈电压为U,原线圈电压为3U，副线圈电流I2＝，根据＝得原线圈电流I1＝，那么原线圈输入电压220V＝3U＋×R，整理可得U＝66V；原、副线圈电阻消耗的功率根据P＝I2R,电阻相等，I1∶I2＝1∶3，可得功率之比为P1∶P2＝1∶9，即k＝.根据以上分析可知选项A正确．答案 A2．(2022·江苏单科，1,3分)(难度★)一电器中的变压器可视为理想变压器，它将220V交变电流改变为110V．已知变压器原线圈匝数为800，则副线圈匝数为( )A．200B．400C．1600D．3200解析 根据变压器的变压规律＝得,n2＝n1＝×800＝400匝，选项B正确．答案 B3．(2022·福建理综，15，6分)(难度★★★)图为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1、n2，在T的原线圈两端接入一电压u＝Umsinωt的交流电源，若输送电功率为P，输电线的总电阻为2r，不考虑其它因素的影响，则输电线上损失的电功率为( )A．()B．()C．4()2()2rD．4()2()2r解析 原线圈电压的有效值：U1＝，根据＝可求：U2＝，又因为是理想变压器，所以T的副线圈的输出功率等于原线圈的输入功率P，所以输电线上的电流I＝,输电线上损失的电功率为P′＝I22r＝4r，所以C正确，A、B、D错误．12\n答案 C4．(2022·安徽理综，16，6分)(难度★★★)图示电路中,变压器为理想变压器，a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，R0为定值电阻，R为滑动变阻器．现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置,观察到电流表A1的示数增大了0.2A，电流表A2的示数增大了0.8A，则下列说法正确的是( )A．电压表V1示数增大B．电压表V2、V3示数均增大C．该变压器起升压作用D．变阻器滑片是沿c→d的方向滑动解析 由于a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，故电压表V1示数不变，选项A错误；由理想变压器原理公式＝且U1、n1、n2不变，则U2不变，即V2的示数不变，V3的示数U3＝U2－I2R0应减小，故选项B错误；由公式＝得：＝＝＝4，则n1＞n2，该变压器起降压作用，故C错误；又I2＝，I2增大，R应减小，故滑片应沿c→d方向滑动，故D正确．答案 D5．(2022·天津理综，6，6分)(难度★★★)(多选)如图所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节，在副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑动触头．在原线圈上加一电压为U的正弦交流电，则( )A．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变大B．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变小C．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变大D．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变小12\n解析 Q位置不动，副线圈电压U2不变，当P上滑时，R增大，由P＝可知总功率减小，原线圈电压U1不变，由P＝U1I1可知原线圈电流I1减小，故A错误，B正确；当P位置不动,Q上滑时，由＝知U2增大，同理分析原线圈电流I1增大，故C正确，D错误．答案 BC6．(2022·广东理综，15，4分)(难度★★★)如图为气流加热装置的示意图，使用电阻丝加热导气管，视变压器为理想变压器，原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变，调节触头P，使输出电压有效值由220V降至110V，调节前后( )A．副线圈中的电流比为1∶2B．副线圈输出功率比为2∶1C．副线圈的接入匝数比为2∶1D．原线圈输入功率比为1∶2解析 在输入电压U1和原线圈匝数n1不变的情况下，使输出电压U2有效值由220V降至110V,由＝知，副线圈接入匝数应该减为原来的一半，故副线圈的接入匝数之比为2∶1,故C正确；副线圈电压减半，电阻不变，电流也随之减半，所以电流之比为2∶1,故A错误；由P＝UI知，输出功率之比为4∶1，故B错误；副线圈输出功率等于原线圈输入功率,所以原线圈输入功率之比为4∶1，故D错误．答案 C7.(2022·海南单科，10，5分)(难度★★★)(多选)如图，一理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1，原线圈与一可变电阻串联后，接入一正弦交流电源；副线圈电路中固定电阻的阻值为R0，负载电阻的阻值R＝11R0，是理想电压表，现将负载电阻的阻值减小为R＝5R0，保持变压器输入电流不变，此时电压表的读数为5.0V，则( )12\nA．此时原线圈两端电压的最大值约为34VB．此时原线圈两端电压的最大值约为24VC．原线圈两端原来的电压有效值约为68VD．原线圈两端原来的电压有效值约为48V解析 当负载电阻的阻值减小为R＝5R0时，根据串、并联电路规律，R两端电压为R0两端电压的5倍,因为电压表测量R两端的电压，所以UR0＝×5V＝1V，故副线圈两端电压为U2＝6V，根据公式＝可得此时原线圈两端电压的有效值为U1＝24V，所以此时原线圈两端电压的最大值约为24V≈34V，A正确，B错误；因为变化过程中变压器的输入电流不变，所以对于副线圈中变化前、后电流也不变，则变化后电压U2＝IR0＋5IR0＝6IR0，变化前，U2′＝IR0＋11IR0＝12IR0，所以U2′＝2U2＝12V，根据公式＝可得原线圈两端原来的电压有效值约为48V，D正确，C错误．答案 AD8．(2022·新课标全国Ⅱ，21,6分)(难度★★★)(多选)如图，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2.原线圈通过一理想电流表接正弦交流电源，一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端．假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大．用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为Uab和Ucd，则( )A．Uab∶Ucd＝n1∶n2B．增大负载电阻的阻值R，电流表的读数变小C．负载电阻的阻值越小，cd间的电压Ucd越大D．将二极管短路，电流表的读数加倍解析 设副线圈两端电压为U2，则有＝，由于二极管具有单向导电性，根据有效值定义可知,×＝T，则Ucd＝，故选项A错误；增大负载电阻,则变压器的输出功率减小，输入功率也减小，由P1＝UabI1可知，电流表读数减小,选项B正确；cd间的电压Ucd与R大小无关，选项C错误；将二极管短路,变压器的输出功率P2＝＝，12\n为原来的2倍，由P2＝P1＝UabI1可知，电流表的读数变为原来的2倍，选项D正确．答案 BD9．(2022·山东理综，17，6分)(难度★★★)(多选)如图，将额定电压为60V的用电器，通过一理想变压器接在正弦交变电源上．闭合开关S后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220V和2.2A．以下判断正确的是( )A．变压器输入功率为484WB．通过原线圈的电流的有效值为0.6AC．通过副线圈的电流的最大值为2.2AD．变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶3解析 理想变压器的输入功率等于输出功率，所以有P1＝U1I1＝U2I2＝60×2.2W＝132W，选项A错误；原线圈电流I1＝＝0.6A，选项B正确；副线圈电流最大值I2max＝I2＝2.2A，选项C错误；原副线圈匝数比＝＝＝，选项D正确．答案 BD10．(2022·广东理综，19，6分)(难度★★★)(多选)如图所示的电路中，P为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压U1不变，闭合电键S，下列说法正确的是( )A．P向下滑动时，灯L变亮B．P向下滑动时，变压器的输出电压不变C．P向上滑动时，变压器的输入电流变小D．P向上滑动时，变压器的输出功率变大解析 P向上或向下滑动时，由变压器的电压特点＝可知，U2是不变的，灯L亮度也不变，A项错误，B项正确；P向上滑动时，滑动变阻器的阻值减小，由P＝可知，变压器的输出功率P2变大，又理想变压器的输入功率等于输出功率，则输入功率P1也变大，由P1＝U1I1及U1不变可知，变压器的输入电流变大，C项错误，D项正确．12\n答案 BD11．(2022·浙江理综，15,6分)(难度★★)如图所示为远距离交流输电的简化电路图．发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1,其末端间的电压为U1.在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为I2.则( )A．用户端的电压为B．输电线上的电压降为UC．理想变压器的输入功率为IrD．输电线路上损失的电功率为I1U解析 根据理想变压器原、副线圈的功率相等,有U1I1＝U2I2，解得用户端电压为U2＝，选项A正确；输电线上的电压降为I1r.选项B错误；理想变压器的输入功率为UI1－Ir，选项C错误；输电线路上损失的电功率为Ir，选项D错误．答案 A12．(2022·福建理综，16,6分)(难度★★★)图为模拟远距离输电实验电路图，两理想变压器的匝数n1＝n4<n2＝n3，四根模拟输电线的电阻R1、R2、R3、R4的阻值均为R，A1、A2为相同的理想交流电流表，L1、L2为相同的小灯泡，灯丝电阻RL＞2R，忽略灯丝电阻随温度的变化．当A、B端接入低压交流电源时( )A．A1、A2两表的示数相同B．L1、L2两灯泡的亮度相同C．R1消耗的功率大于R3消耗的功率D．R2两端的电压小于R4两端的电压解析 设两电流表示数分别为IA1、IA2，则IA2＝.由题意知，升压变压12\n器的升压比与降压变压器的降压比相等,设为k，由变压器匝数与电流、电压的关系可知，升压变压器副线圈两端电压U2＝kU,降压变压器副线圈中电流I4＝kIA1，U4＝I4RL＝kIA1RL，则降压变压器原线圈两端电压U3＝kU4＝k2IA1RL，则IA1＝，解得IA1＝，则＜1，故IA1＜IA2，选项A错误；I4＝kIA1＝，因＞1，故两灯泡亮度不同，选项B错误；由P＝I2R可知，PR1＜PR3，选项C错误；由U＝IR可知，UR2＜UR4，选项D正确．答案 D13．(2022·四川理综，1，6分)(难度★★★)如图所示，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图象，则( )A．用户用电器上交流电的频率是100HzB．发电机输出交流电的电压有效值是500VC．输电线的电流只由降压变压器原、副线圈的匝数比决定D．当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小解析 由图象知f＝＝50Hz,选项A错误；发电机输出交变电流电压的有效值为V＝250V，选项B错误；输电线的电流由降压变压器原、副线圈的匝数比及负载大小决定，选项C错误；用电器总电阻变大，则降压器原、副线圈中电流减小，输电线上损失功率也减小，选项D正确．答案 D14．(2022·重庆理综，15，6分)(难度★★★)如图所示,理想变压器的原线圈接入u＝11000sin(100πt)V的交变电压，副线圈通过电阻r＝6Ω的导线对“220V，880W”的电器RL供电，该电器正常工作．由此可知( )A．原、副线圈的匝数比为50∶1B．交变电压的频率为100HzC．副线圈中电流的有效值为4AD．变压器的输入功率为880W12\n解析 根据接入电压u＝11000sin(100πt)V，输入电压有效值为11000V，要使“220V，880W”的电器正常工作，则通过用电器的电流为I＝＝4A，副线圈输出电压为U出＝Ir＋U＝4×6V＋220V＝244V，原、副线圈匝数比等于输入电压与输出电压之比，为2750∶61,A错误，C正确；交流电的频率f＝＝＝50(Hz)，B错误；变压器的输出功率P出＝PRL＋Pr＝880W＋42×6W＝976W，D错误．答案 C12
