【大高考】（三年模拟精选）2022届高考物理专题十一交变电流（全国通用）A组 基础训练选择题1．(2022·河北邢台检测)如图分别是直流电动机、摇绳发电、磁电式仪表和电磁轨道炮示意图，其中不是“因电而动”(即在安培力作用下运动)的是( )解析 直流电动机、磁电式仪表和电磁轨道炮工作时都是“因电而动”，A、C、D项错误；摇绳发电是人力使绳运动而产生感应电流,是“因动而电”现象，故B项正确．答案 B2．(2022·河北邢台一模)(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，产生的交变电动势图象如图乙中曲线a、b所示，则( )A．两次t＝0时刻线圈平面均与中性面垂直B．曲线a、b对应的线圈转速之比为3∶2C．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10V14\n解析 因t＝0时，e＝0,故在t＝0时刻两线圈平面均与中性面平行，A项错误；由et图象知：Ta＝4×10－2s，Tb＝6×10－2s,则a、b对应的线圈转速之比为na∶nb＝Tb∶Ta＝3∶2，B项正确；a的变化频率fa＝＝25Hz,C项正确；由Ea＝V和＝＝＝＝可知Eb＝5V，D项错误．答案 BC3．(2022·广西三市毕业考试)如图所示，甲、乙两个交流电路中,电源的输出电压、输出电流均相等．若理想变压器原、副线圈的匝数为n1、n2，则负载电阻R1与R2的比值为( )A．n1∶n2B．n2∶n1C．n∶nD．n∶n解析 设电源的电压为U1，则R1消耗的功率P1＝，根据电压与匝数成正比得U2＝U1，则R2消耗的功率P2＝，因为P1＝P2，所以＝，故选C.答案 C4．(2022·中原名校豫南九校一模)(多选)一理想变压器的原、副线圈匝数分别为500匝和100匝，现将原线圈接上交流电压，交流电压的瞬时值表达式u＝200sin(100πt)V，副线圈接上理想交流电压表和定值电阻R，如图所示．现在A、B两点间接入不同的电子元件，则下列说法正确的是( )A．若在A、B两点间串联一只电阻R，则穿过副线圈的磁通量的最大变化率为0.4Wb/sB．若在A、B两点间接入理想二极管，则电压表的示数为40VC．若在A、B两点间接入一只电容器,只提高交流电的频率，则电压表的示数增加D．若在A、B两点间接入一只电感线圈,只提高交流电的频率，则电阻R消耗的电功率增大14\n解析 由变压规律得U2m＝U1m＝40V，由电磁感应定律得U2m＝n2解得＝0.4Wb/s,A项正确；若A、B间接入理想二极管，根据交流电有效值的定义和二极管的单向导电性得T＝×，解得电压表的示数为U2＝20V,B项错误；若A、B间接入一电容器，只提高交流电的频率，电容器容抗减小，流经R的电流增大，R两端电压增大，C项正确；若在A、B间接入一只电感线圈,只提交交流电的频率，感抗增大，流经R的电流减小，R两端的电压减小，R消耗的功率减小，D项错误．答案 AC5．(2022·江西景德镇质检)(多选)如图，一理想变压器原线圈接正弦交变电源，副线圈接有三盏相同的灯(不计灯丝电阻的变化)，灯上均标有(36V，6W)字样，此时L1恰正常发光，图中两个电表均为理想电表,其中电流表显示读数为0.5A，下列说法正确的是( )A．原、副线圈匝数之比为3︰1B．变压器的输入功率为12WC．电压表的读数为18VD．若L3突然断路，则L1变暗，L2变亮，输入功率减小解析 L1恰正常发光,其电流为I2＝A＝A，灯泡的电阻R＝Ω＝216Ω，电压表示数为U并＝0.5IR＝18V，故C正确；根据变压器的输入功率等于输出功率知P1＝P2＝U2I2＝(36＋18)×W＝9W，而又P1＝U1I1＝U1×0.5，解得U1＝18V，则原、副线圈匝数之比为n1∶n2＝18∶54＝1∶3，故A、B错误；若L3突然断路，负载电阻增大，电流I2减小，则L1变暗，L1分压减小，L2分压增大，L2变亮，输入功率P1＝P2＝U2I2减小，故D正确．答案 CD6．(2022·东城区模拟)如图所示，理想变压器原线圈a、b两端接正弦交变电压u，u＝220sin(100πt)V,原、副线圈的匝数比n1∶n2＝10∶1，电压表接在副线圈c、d两端，输电线的等效电阻为R,原来开关S是断开的．则当S闭合一段时间后( )14\nA．电压表示数不变，示数为22VB．电压表示数不变，示数为220VC．灯泡L两端的电压将变大D．电流表示数一定为0解析 当S闭合一段时间后，电压表示数不变，由＝得U2＝U1＝×220V＝22V，即电压表示数为22V,选项A正确，B错误；S闭合后有交流电通过电容器和电流表，电流表示数不为零，D错误；S闭合后，电容器与灯泡L并联的电阻减小，由于U2不变,所以灯泡L两端的电压将变小，C错误．答案 A7．(2022·安徽安庆二模)一个匝数为100匝,电阻为0.5Ω的闭合线圈处于某一磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，从某时刻起穿过线圈的磁通量按图示规律变化．则线圈中产生交变电流的有效值为( )A．5AB．2AC．6AD．5A解析 0～1s内线圈中产生的感应电动势E1＝n＝100×0.01V＝1V，1～1.2s内线圈中产生的感应电动势E2＝n＝100×V＝5V，对一个定值电阻,在一个周期内产生的热量Q＝Q1＋Q2＝×1＋×0.2J＝12J,根据交变电流有效值的定义Q＝I2Rt＝12J得：I＝2A，故B正确，A、C、D错误．答案 B8．(2022·贵州六校联考)(多选)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比．n1∶n2＝10∶1；b是原线圈的中心抽头，S为单刀双掷开关，定值电阻R＝10Ω.14\n从某时刻开始在原线圈c、d两端加上如图乙所示的交变电压,则下列说法中正确的是( )A．当S与a连接后，理想电流表的示数为2.2AB．当S与a连接后，t＝0.01s时理想电流表示数为零C．当S由a拨到b后，原线圈的输入功率变为原来的4倍D．当S由a拨到b后，副线圈输出电压的频率变为25Hz解析 S与a连接后，由＝，又知U1＝V＝220V，得U2＝22V，则理想电压表的示数为22V,又知定值电阻R＝10Ω，可得理想电流表示数为I＝＝2.2A，故A对、B错；S由a拨到b后，n1∶n2＝5∶1，则U1∶U2′＝5∶1，得U2′＝2U2，据P＝得功率变为原来的4倍，故C对；输出电压频率不变，仍为50Hz，故D错．答案 AC9．(2022·广东深圳一模)(多选)一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电动势e＝220sin(100πt)V，那么( )A．该交变电流的频率是50HzB．当t＝0时，线圈平面恰好位于中性面C．当t＝s时，e有最大值D．该交变电流电动势的有效值为220V解析 根据表达式知ω＝100πrad/s,交变电流的频率f＝＝＝50Hz，A正确；当t＝0时，e＝0，线圈处于中性面位置，B正确；当t＝s时，e＝0，C错误；该交变电流电动势的有效值为E＝＝220V，D错误．答案 ABB组 能力提升14\n选择题1．(2022·云南三大名校统考)将阻值为100Ω的电阻丝绕成一个110匝的闭合矩形线圈，让其在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，产生的感应电动势如图乙所示．则可以判断( )A．t＝0时刻线圈应转到图甲所示的位置B．该线圈的转速为100πr/sC．穿过线圈的磁通量的最大值为WbD．线圈转一周所产生的电热为9.68J解析 0时刻产生的电动势为零,线圈应处于中性面即线圈与磁场垂直，故A错误；由图象可知T＝0.02s，据T＝可得ω＝100πrad/s，所以转速为n＝＝50r/s，故B错误;由Em＝nBSω可知BS＝Wb＝9×10－3Wb，故C错误；由峰值可知，E＝0.707Em＝220V，据焦耳定律可知线圈转一周产生的热量Q＝×0.02J＝9.68J，故D正确．答案 D2．(2022·贵州七校联考)如图甲所示电路,理想变压器原线圈输入电压如图乙所示，副线圈电路中R0为定值电阻,R是滑动变阻器，C为耐压值为22V的电容器，所有电表均为理想电表．下列说法正确的是A．副线圈两端电压的变化频率为0.5HzB．电流表的示数表示的是电流的瞬时值C．滑动片P向下移时，电流表A1和A2示数均增大D．为保证电容器C不被击穿，原、副线圈匝数比应小于10：1解析 由交变电压图象可知,原线圈输入电压最大值为311V，周期T＝0.02s，14\n因此其有效值为220V，频率为50Hz，因为变压器不改变交变电压的频率，故副线圈两端电压的变化频率为50Hz,A项错误；电流表的示数为交变电流的有效值，B项错误；输入电压一定,变压器原、副线圈匝数比不变，由＝知输出电压不变，滑片下移，副线圈电路总电阻减小,电流增大，故A2示数变大，由原、副线圈电流与匝数成反比，由＝可知A1示数增大，C项正确；保证电容器不被击穿，输出电压最大值为22V，而输入电压最大值为311V，故原、副线圈匝数比应大于10∶1，D项错误．答案 C3．(2022·湖南永明三校联考)如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝4∶1，原线圈接图乙所示的正弦交流电，副线圈与理想电压表、热敏电阻RT(阻值随温度的升高而减小)及报警器P组成闭合电路，回路中电流增加到一定值时报警器P将发出警报声．则以下判断正确的是( )A．变压器副线圈输出交流电的频率为50HzB．电压表的示数为9VC．RT处温度升高到一定值时，报警器P将会发出警报声D．RT处温度升高时，变压器的输入功率减小解析 由图乙知周期T＝0.02s，得频率f＝50Hz，故A正确；原线圈电压U1＝36V，匝数比n1∶n2＝4∶1,得副线圈电压为U2＝9V，但电压表测的是热敏电阻电压，其值小于9V，故B错误；RT处温度升高时，阻值减小，电压U2不变，电流增大，电铃报警，故C正确；RT处温度升高时，阻值减小，电压U2不变，电流增大，输入功率增大，故D错误．答案 AC4．(2022·陕西咸阳模拟)(多选)如图所示，一面积为S、匝数为N、电阻为r的矩形线圈，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R，当线圈由图示位置转过90°的过程中，下列判断正确的是( )14\nA．电压表的读数为B．通过电阻R的电荷量为q＝C．电阻R所产生的焦耳热为Q＝D．当线圈由图示位置转过90°时的电流为解析 线圈在磁场中转动，产生的电动势的最大值为Em＝NBSω，电动势的有效值为E＝，电压表测量电路的外电压，所以电压表的读数为U＝·R＝R，所以A错误；由E＝，I＝，q＝IΔt得到，电荷量q＝，故B正确；电阻R产生的热量Q＝·＝，所以C正确;当线圈由图示位置转过90°时电动势的瞬时值为e＝NBSωsin90°＝NBSω，所以电流为i＝＝，所以D错误．答案 BC5．(2022·山东德州期末)图中理想变压器原、副线圈的匝数之比为2∶1，现在原线圈两端加上交变电压u＝311sin(100πt)V时，灯泡L1、L2均正常发光，电压表和电流表可视为理想电表．则下列说法中正确的是( )A．该交流电的频率为100HzB．电压表的示数为155.5VC．若将变阻器的滑片P向上滑动，则电流表读数变大D．若将变阻器的滑片P向上滑动，则L1将变暗、L2将变亮14\n解析 根据ω＝2πf可知f＝＝Hz＝50Hz，A错误；根据＝可知U2＝U1＝×V＝110V，B错误；如果P向上滑动，R↓→R总↓→I↑，C正确；因U2不变，L1灯亮度不变，I变大，IL2变大，L2灯变亮，D错误．答案 C6．(2022·辽宁五校联考)(多选)图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝5∶1,电阻R＝20Ω,L1、L2为规格相同的两只小灯泡,S1为单刀双掷开关.原线圈接正弦交变电源,输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示．现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光．下列说法正确的是( )A．输入电压u的表达式u＝20sin(50πt)VB．只断开S2后，L1、L2均正常发光C．只断开S2后，原线圈的输入功率减小D．若将S1换接到2，R消耗的电功率为0.8W解析 交流电的瞬时表达式u＝Emsin(ωt),由图乙可以看出Em＝20V，周期T＝0.02s，ω＝＝100π(rad/s)，A错；根据题中条件S1接1，S2闭合L2正常发光，可以推出能使灯L2正常发光的额定电压为4V，如果S1接1，断开S2，则每个灯泡两端电压为2V，B错；理想变压器输入功率由输出功率决定，而输出功率P出＝，在输出电压不变的情况下，负载电阻R0增大，输出功率减小，C对；当S1接2时,U＝4V，R＝20Ω，代入P出＝得0.8W，D对．答案 CD7．(2022·广东深圳一模)(多选)如图所示，电源输入电压不变，要使电路中电流表示数变大，可采用的方法有( )14\nA．将R上的滑片向上移动B．将R上的滑片向下移动C．将开关S掷向1D．将开关S掷向2解析 输入的电压和匝数比不变，输出的电压也不变，当向上移动滑片时，电路的电阻变小，所以电流要增加，A正确；输入的电压和匝数比不变，输出的电压也不变,当向下移动滑片时，电路的电阻变大，所以电流要变小，B错误；将开关S掷向1，原线圈的匝数变大，由电压与匝数成正比可得，副线圈的输出电压要减小，电路的电阻不变，所以电流要减小，C错误；将开关S掷向2时，原线圈的匝数减少，由电压与匝数成正比可得，副线圈的输出电压要变大，电路的电阻不变，所以电流要增大，D正确．答案 AD8．(2022·山东烟台一模)甲图是一小型交流发电机供电原理图,两磁极N、S间的磁场可视为水平方向匀强磁场，理想变压器原、副线圈分别与发电机和灯泡连接,灯泡标有“220V 60W”字样且正常发光．从某时刻开始计时，发电机输出端的电流随时间变化图象如图乙所示，则以下说法正确的是( )A．t＝0.02s时发电机内线圈ABCD平面与磁场方向平行B．电路中的电流方向每秒改变100次C．变压器原、副线圈匝数之比为15∶11D．交流发电机输出电流的函数表达式i＝0.2sin(50πt)A解析 0.02s时线圈中的感应电流为零,感应电动势最小，穿过线圈的磁通量变化率为零，磁通量最大，所以线圈平面与磁场方向垂直，A错误；由图乙可知T＝0.04s，在一个周期之内电流方向变化两次，即在1s内电流方向改变50次，B错误；灯泡标有“22014\nV，60W”字样且正常发光，所以副线圈电流I2＝＝A，由题图乙可知电流最大值Im＝0.2A，所以原线圈电流有效值I1＝A,根据理想变压器的特点即电流与匝数成反比得变压器原、副线圈匝数之比为＝＝，故C错误；由图乙可知T＝0.04s，ω＝＝＝50πrad/s,电流最大值Im＝0.2A，所以交流发电机输出电流的函数表达式i＝0.2sin(50πt)A，故D正确．答案 D9．(2022·宁夏银川一模,16)如图所示，理想变压器与电阻R、交流电压表V、交流电流表A按图甲所示方式连接，已知变压器的原、副线圈的匝数比为n1∶n2＝10∶1,电阻R＝10Ω.图乙是R两端电压u随时间变化的图象，Um＝10V．则下列说法中正确的是( )A．交变电流的频率是50Hz B．电流表A的读数为AC．电压表V的读数为10VD．变压器的输入功率为10W解析 由题意可知交流电的频率f＝＝Hz＝50Hz,所以A错；依据＝，I2＝可知，电流表A的读数I1＝A,所以B错；电压表V测R两端电压，则其读数为U2＝10V,所以C错；变压器的输出功率决定输入功率，则P出＝＝10W，所以P入＝10W，D正确．答案 D 考向一 理想变压器的动态分析问题1．(交流电、变压器、热敏电阻)如图甲所示的电路中，S为单刀双掷开关，电表为理想电表，Rt为热敏电阻(阻值随温度的升高而减小),理想变压器原线圈接14\n图乙所示的正弦交流电．则( )A．变压器原线圈中交流电压u的表达式u＝110sin(100πt)VB．S接在a端，Rt温度升高时，变压器的输入功率变小C．S接在a端，Rt温度升高时，电压表和电流表的示数均变大D．S由a切换到b，Rt消耗的功率变大解析 由题图乙可知，电压的最大值为110V，周期为0.02s，所以ω＝100π(rad/s)，A项正确；副线圈的输出电压由变压器的变压比和输入电压决定，故电压表的示数不变，C项错；温度升高时，Rt的阻值减小，由P＝可知，变压器的输出功率增大,故其输入功率也随之增大，B项错；S由a切换到b，副线圈匝数减少,故输出电压减小，Rt电阻不变，由P＝知，Rt消耗的功率减小，D项错．答案 A2．(变压器、有效值)如图所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为2∶1,原线圈接在u＝220sin(100πt)V的交流电源上,副线圈两端接有R＝55Ω的负载电阻、熔断电流为1A的保险丝和一个灯泡D，电流表为理想电表．下列说法正确的是( )A．S断开时，原线圈中电流表的读数为AB．S断开时，在线圈的输入功率为220WC．副线圈中输出交流电的周期为50sD．S闭合时，灯泡D正常发光，原线圈中电流表读数不会超过1.5A解析 由电压的瞬时值表达式可知其有效值为220V,根据理想变压器的规律可知,副线圈输出电压的有效值为110V,由欧姆定律可知通过电阻的电流I2＝＝2A,由理想变压器的规律可知，原线圈的输入电流为1A，故电流表示数为1A，A项错；原线圈的输入功率P1＝U1I1＝220W，B项错；变压器不改变交流电的周期,由瞬时值表达式可知，14\n交流电的周期为0.02s，C项错；通过灯泡的电流的有效值最大为1A，故通过副线圈的最大电流为3A，由理想变压器的规律可知，原线圈输入电流的有效值最大为1.5A，故D项正确．答案 D考向二 考查交变电流的有效值问题3．(自耦变压器、动态分析)如图所示是一种理想自耦变压器示意图,线圈绕在一个圆环形的铁芯上，P是可移动的滑动触头，A、B间接交流电压U，输出端连接了两个相同的灯泡L1和L2，Q为滑动变阻器的滑动触头.当开关S闭合，P处于如图所在的位置时，两灯均能发光．下列说法正确的是( )A．将P沿逆时针方向移动，两灯均变暗B．P不动，将Q向左移动，两灯均变亮C．P不动，将Q向右移动，输入功率变大D．断开开关S，L1将变暗解析 当P沿逆时针方向移动时，副线圈的匝数n2增大,由＝知，U2增大，L1、L2两灯均变亮，A错；当P不动时U2不变，Q向左移动，R减小，L1、L2两端的电压增大，两灯泡变亮，B对；当P不动，Q向右移动时，R增大，变压器的输出功率P2＝，R总增大，P2减小，而P1＝P2，故P1减小，C错；断开开关S，负载电阻增大，L1的电压增大，L1将变亮，D错．答案 B4．(有效值、电功率)(多选)如图所示,先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电．第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化，如图甲所示；第二次灯泡两端的电压变化规律如图乙所示．若图甲、乙中的U0、T所表示的电压、周期值是相等的，则以下说法正确的是( )14\nA．第一次灯泡两端的电压有效值是U0B．第二次灯泡两端的电压有效值是U0C．第一次和第二次灯泡的电功率之比是2∶9D．第一次和第二次灯泡的电功率之比是1∶5解析 第一次所加正弦交流电压的有效值为U1＝U0,A项正确；设第二次所加交流电压的有效值为U2，则根据有效值的含义有T＝·＋·，解得U2＝U0,B项错；根据电功率的定义式P＝可知，P1∶P2＝1∶5，C项错、D项正确．答案 AD14
