2022届优质校一模试卷专题汇编12 交变电流 解析版

这是一份2022届优质校一模试卷专题汇编12 交变电流 解析版，共14页。试卷主要包含了交变电流的产生和描述，理想变压器各物理量间的制约关系，解决远距离输电问题的一般思路等内容，欢迎下载使用。
      题  型考查年份关联知识点交流电的四值2021浙江6月5题正弦式交流电的电动势和电流有效值2021江苏卷12题感应电动势最大值和有效值的关系，输出功率的计算变压器的定量计算及动态分析2021福建卷3题变压器两端电路的动态分析2021湖北卷6题变压器两端电路的动态分析2021海南卷9题正弦式交流电的有效值，变压器动态分析2021河北卷8题理想变压器两端电压与匝数的关系，两端功率的计算，原副线圈的电流关系及其推导2021湖南卷6题变压器两端电路的动态分析2021广东卷7题理想变压器两端功率的计算远距离输电2020全国II卷19题远距离输电线路上损失的功率及电压  1．交变电流的产生和描述(1)两个特殊位置的特点①线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ最大，＝0，e＝0，i＝0，电流方向将发生改变；②线圈平面与中性面垂直时，S∥B，Φ＝0，最大，e最大，i最大，电流方向不改变。(2)正弦交流电“四值”的应用2．理想变压器各物理量间的制约关系3．解决远距离输电问题的一般思路电路分析远距离输电线路由升压变压器、输电线、降压变压器和负载四部分组成电压关系升压变压器输入电压U1是不变的，根据＝可以确定升压变压器的输出电压U2，输电线上有一定的电压损失，ΔU＝I2R。降压变压器输入端电压U3＝U2－ΔU，降压变压器输出电压由＝确定功率关系升压变压器输入功率为P1，输电线上损失功率为ΔP＝I22R，降压变压器输出功率为P2，则P1＝P2＋ΔP＝P2＋I22R电流关系升压变压器输入电流由I1＝确定，输出电流I2由＝确定，I2通过输电线传到降压变压器，即I3＝I2，降压变压器输出电流由＝确定【例1】( 2019天津卷∙8)(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的关系图象如图所示。下列说法正确的是(　　)A．时刻线框平面与中性面垂直B．线框的感应电动势有效值为C．线框转一周外力所做的功为D．从t＝0到t＝过程中线框的平均感应电动势为  【方法点拨】本题考查了交变电流的产生和描述，以及对交变电流产生过程有效值的确定、平均感应电动势及安培力做功的分析和判断能力。①“Φ－t”图象表明t＝0、t＝、t＝T时处于中性面位置；②“Φ－t”图象信息：根据Φm、T，可获取Em＝NΦmω，ω＝。【解析】由Φ－t图象可知，时穿过线框的磁通量最大，则线框位于中性面，A错误；线框中产生的感应电动势的最大值应为Em＝NBSω，又ω＝，N＝1，BS＝Φm，则整理得Em＝，因此感应电动势的有效值为E＝＝，B正确；由功能关系可知线框转动一周，外力所做的功等于线框中产生的焦耳热，有W＝T＝，C正确；0～的过程中，线框中产生的平均感应电动势为＝＝，D错误。【答案】BC例2．(2021∙湖北卷∙6)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．电流表A1示数减小B．电流表A2示数增大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【方法点拨】对于变压器的动态分析问题，除去变压器的其他部分，分析方法与恒定电流电路的分析方法完全一样；涉及变压器部分，根据理想变压器各物理量间的制约关系进行判断。【解析】由于原线圈所接电压恒定，匝数比恒定，故变压器副线圈的输出电压恒定，变阻器的滑片从a端向b端缓慢移动的过程中，由数学知识可知，变压器副线圈所接的电阻值逐渐增大，则由欧姆定律I＝，可知副线圈的电流I2逐渐减小，由＝，可知变压器原线圈的电流I1也逐渐减小，故A正确，B错误；原线圈的输入功率P入＝U1I1，由于I1逐渐减小，则原线圈的输入功率逐渐减小，故C错误；由于副线圈的电流逐渐减小，则定值电阻与变阻器右半部分并联的总电流减小，又与定值电阻并联的变阻器右半部分的电阻值减小，则由并联分流规律可知，流过定值电阻的电流逐渐减小，则由公式PR＝I2R可知，定值电阻R消耗的电功率逐渐减小，故D错误。【答案】A    交流电的四值1．(2022届鹤岗一中第一次月考)如图甲所示，一小型发电机内有n＝100匝矩形线圈，线圈电阻为1 Ω。在外力作用下矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，发电机线圈两端与R＝10 Ω的电阻构成闭合回路。通过电阻R的交变电流如图乙所示，下列判断正确的是（　　）A．该发电机产生的交变电流的频率为100 HzB．该发电机产生交流电的最大感应电动势为200 VC．图甲时刻，线圈平面与中性面重合D．电阻R的热功率为8 kW2．(2022届金丽衢十二校第一次联考)如图所示为一电流通过一电子元件后的波形图（曲线部分为正弦交流电的一部分），则下列说法正确的是（　　）A．这是一种交变电流B．电流的变化周期为0.03 sC．电流通过100 Ω电阻时，电功率为100 WD．电流通过100 Ω的电阻时，一个周期内流经电阻的电荷量大于0.015 C3．(2022届山西三重教育11月大联考)图甲为电视机电脑板供电电路图，图中变压器可视为理想变压器，原、副线圈的匝数比为44∶1，R为用电器件的等效电阻，阻值为5 Ω，A为理想电流表。已知a、b两点间的电压如图乙所示，下列说法正确的是（　　）A．通过R电流的表达式为i＝sin(100πt)B．电流表的示数约为1.41 AC．原线圈中磁通量的变化率大于副线圈中磁通量的变化率D．原线圈两端的电压为220 V 4．(2022届昆明一中月考)如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直磁场方向的OO′轴匀速转动。线圈abcd的匝数为N，电阻不计。理想变压器原、副线圈的匝数之比为1∶2，定值电阻的阻值为R，所用电表均为理想电表。当线圈以角速度ω匀速转动时，电压表的示数为U，则（　　）A．此时电流表的示数为B．在线圈abcd转动的过程中，穿过线圈的磁通量的最大值为C．从图示位置（线圈abcd与磁场方向平行）开始计时，线圈产生的电动势的瞬时表达式为e＝Ucos ωtD．当线圈转动的角速度增大为2ω时，V的读数仍为U5．(2022届黎川一中月考)如图所示，匀强磁场的磁感应强度方向竖直向上，大小为B0＝1 T，电阻R＝2 Ω的边长为L＝1 m的正方形线框abcd水平放置，OO′为过ad、bc两边中点的直线，线框全部位于磁场中。现将线框右半部固定不动，而将线框左半部以角速度ω绕OO′为轴向上匀速转动，如图中虚线所示。(1)求线框向上转动120°的过程中通过导线横截面的电荷量；(2)若线框左半部分以角速度ω＝10 rad/s绕OO′向上转动90°，求此过程中线框中产生的焦耳热；(3)若线框左半部分也固定不动，此时磁感应强度随时间按B＝1＋4t (T)，求磁场对线框ab边的作用力随时间变化的关系式。    变压器的定量计算及动态分析6．(2021届全国高三冲刺联考)如图所示，交流发电机通过电阻不计的导线为右侧的电路供电，电压表和电流表均为理想电表，变压器为理想变压器，b是原线圈的中心抽头，副线圈两端接有开关S、滑动变阻器R以及两个定值电阻R1、R2。保持线圈ABCD（电阻不计）在磁场中匀速转动，下列说法正确的是（　　）A．当线圈ABCD位于如图所示的位置时，线圈ABCD产生的感应电动势最大B．当滑动变阻器的滑动触头向右滑动而其他条件不变时，则电压表V的示数增大C．闭合开关S而其他条件不变时，电流表A的示数减小D．当单刀双掷开关由a拨向b而其他条件不变时，电流表A的示数增大7．(2022届宁波高考模拟)小宁同学仿照法拉第发现电磁感应现象的装置，在铁环上用漆包线（铜丝，表面刷有绝缘漆）绕制了两个线圈n1＝100匝、n2（匝数没有记录），线圈n1与开关S1、干电池E1、交流电源E2构成电路，交流电源E2的电动势e＝6sin 100πt (V)，线圈n2与开关S2、电流计G、交流电压表V构成电路。当S1置于2、S2置于4时，电压表V的示数为12 V，取1.4。下列说法正确的是（　　）A．由实验数据可算得，线圈n2的匝数为200匝B．由实验数据可估计，线圈n2的匝数超过280匝C．S2置于3，当S1从0扳到1时，G中不会有电流D．S2置于3，当S1从0扳到1时，G中电流慢慢增大并稳定到某一值8．(2022届江苏百校大联考第二次考试)实验小组为探究远距离输电的原理，设计了如图所示的模拟电路，A、B为理想变压器，R模拟远距离输电线的总电阻，灯L1、L2规格相同。变压器A的原线圈输入恒定交流电，开关S断开时，灯L1正常发光，下列说法正确的是（   ）A．A为降压变压器，B为升压变压器B．仅将滑片P上移，A的输入功率变大C．仅闭合S，L1、L2均正常发光D．仅闭合S，L1的亮度变暗9．(2022届河南顶级中学阶段性测试)如图所示，理想自耦变压器的输入端接在电动势为E、内阻为r的交流电源上，输入回路中串联有一交流电流表A，输出端接滑动变阻器R和小灯泡L。则下列说法正确的是（　　）A．保持P2位置不变，当理想自耦变压器的滑片P1向下移动时，电流表A的示数一定变大，电源输出功率一定增大B．保持P2位置不变，当理想自耦变压器的滑片P1向下移动时，电流表A的示数一定变大，小灯泡L可能变暗C．保持P1位置不变，当滑动变阻器的滑片P2由b向a滑动时，电流表A的示数增大，电源输出功率一定增大D．保持P1位置不变，当滑动变阻器的滑片P2由b向a滑动时，电流表A的示数先增大后减小，小灯泡L一定变亮10．(2022届湘豫名校11月联考)(多选)如图所示是利用理想变压器控制电灯亮度的电路，其输入电压恒定，为了调整电灯L的亮度，下列说法正确的是（　　）A．闭合开关S1，电灯L变亮B．断开开关S2，电灯L变暗C．滑片P1下移，同时滑片P2上移，电灯L变暗D．将滑动变阻器的滑片P向右移动，电灯L变暗11．(2021届松原油田中学3月三模)(多选)理想变压器原、副线圈所接的电路如图甲所示，原、副线圈的匝数比为n1∶n2＝5∶1，其中定值电阻R1＝R2＝R3＝110 Ω，两电表为理想交流电表，原线圈两端接有如图乙所示的交流电。当原线圈的瞬时电压u＝110 V。断开S1、S2，电源消耗的电功率为P1，闭合S1、S2，电源消耗的电功率为P2。则下列说法正确的是（　　）A．闭合S1、断开S2，电压表的示数为44 VB．闭合S1、S2，电流表的示数为4.0 AC．断开S1、S2，电流表的示数为0.04 AD．P1∶P2＝1∶4远距离输电12．(2022届河北神州智达第四次省级联测)随着经济发展，用电需求大幅增加，当电力供应紧张时，有关部门就会对部分用户进行拉闸限电。如图是远距离输电的原理图，假设发电厂输出电压恒定不变，输电线的电阻为R，两个变压器均为理想变压器。在某次拉闸限电后（假设所有用电器可视为纯电阻）电网中数据发生变化，下列说法正确的是（　　）A．降压变压器的输出电压U4减小了B．升压变压器的输出电流I2增加了C．输电线上损失的功率减小了D．发电厂输出的总功率增加了13．(2022届贵州金太阳联考)“西电东输”就是将煤炭、水能资源丰富的西部省区的能源转化成电力资源，输送到电力紧缺的东部沿海地区。从西部某电站向东部某地区输电的简化电路图如图所示，发电厂的输出电压为U，用等效总电阻为r的两条输电线输电，输电线路中的电流为I1。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。用户端的电压为（　　）A．U                   B．(U－I1r)C．U                   D．(U－I1r)14．(2022届广东11月联考)(多选)某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机（内阻不计）输出的正弦交流电压的有效值为250 V，发电机通过升压变压器和降压变压器向用户供电。已知输电线的总电阻R0＝4 Ω，降压变压器的原、副线圈匝数之比n3∶n4＝4∶1，降压变压器的副线圈与阻值R＝11 Ω的电阻及电压表组成闭合电路，理想电压表的示数为220 V。变压器均视为理想变压器，则下列说法正确的是（　　）A．通过R0的电流的有效值为5 AB．升压变压器的原、副线圈匝数之比n1∶n2＝1∶4C．输电线电阻R0两端电压的最大值为40 VD．发电机的输出功率为4500 W 
 交流电的四值1．【答案】C【解析】由图乙可知交变电流的周期，则频率，故A错误；由图乙可知最大感应电流，根据闭合电路欧姆定律，故B错误；图甲时刻，由于B、S垂直，所以线圈平面与中性面重合，故C正确；由图乙可知感应电流的有效值，根据热功率表达式，电阻R的热功率，故D错误。2．【答案】D【解析】交变电流是指大小和方向随时间做周期变化的电流，图中电流方向未变，是直流，故A错误；电流的变化周期为，故B错误；电流通过电阻时，电功率为，故C错误；根据i－t图像与t轴所围面积表示电荷量可知，电流通过的电阻时，一个周期内流经电阻的电荷量大于，故D正确。3．【答案】A【解析】根据图像可知，根据根据闭合回路的欧姆定律可得电流表的示数为，由于电流是正弦变化，则通过R电流的表达式为，A正确；由图像可知，ab两点间的电压为，根据闭合回路的欧姆定律可得电流表的示数为，B错误；根据变压器的原理可知，原线圈中磁通量的变化率等于副线圈中磁通量的变化率，C错误；根据变压器的原副线圈的电压关系，则有，代入数据，解得，D错误。4．【答案】C【解析】流过副线圈的电流，根据可知，流过电流表的电流，故A错误；变压器中原线圈的电压为U1，根据，可知电压，原线圈电压的最大值，故从线圈转动到图示位置开始计时，线圈中产生的电动势的瞬时表达式，故C正确；根据Em＝NBSω可知，故B错误；根据Em＝NBSω可知，转动角速度增大为2ω时，产生的感应电动势加倍，故电压表的示数加倍，为2U，故D错误。5．【解析】(1)线框在转动过程中产生的平均感应电动势；在线框中产生的平均感应电流转动过程中通过导线某截面的电荷量联立解得。(2)感应电动势的最大值在转过90°过程中产生的正弦式交流电，电动势有效值在转过90°过程中产生的焦耳热所用时间联立解得。(2)若转动后磁感应强度随时间按变化，在线圈中产生的感应电动势大小解得在线框中产生的感应电流线框ab边所受安培力的大小解得。变压器的定量计算及动态分析6．【答案】D【解析】由题图可知线圈位于中性面．产生的感应电动势为零，A错误；当滑动变阻器的滑动触头向右滑动而其他条件不变时，由，原线圈电压不变，所以副线圈两端电压不变，电压表V的示数不变，B错误；闭合开关S而其他条件不变时，负载总电阻减小，由，通过副线圈的电流增大，由，则通过原线圈的电流也增大，电流表A的示数增大，C错误；当单刀双掷开关由a拨向b而其他条件不变时，原线圈的匝数变小，由，所以副线圈的输出电压要变大，由，通过副线圈的电流增大，由通过副线圈的电流增大，则通过原线圈的电流电增大，电流表A的示数增大，D正确。7．【答案】B【解析】根据，解得，A错误，B正确；置于3，当从0扳到1时，开关闭合瞬间，副线圈中磁通量发生了变化，则G中有电流，C错误；置于3，当从0扳到1时，开关闭合瞬间，副线圈中磁通量发生了变化，则G中有电流，原线圈电流稳定后，副线圈中磁通量不发生变化，则没有感应电流，G中不会有电流，D错误。8．【答案】D【解析】A为升压变压器，B为降压变压器，A错误；滑片向上移动时，A的副线圈电压降低，A副线圈右端的总电阻不变，电流减小，则输出功率降低，输入功率同样变小，B错误；闭合S，总功率增大，输电线的电流增大，B线圈的输入电压和输出电压降低，L1的亮度变暗，C错误，D正确。9．【答案】B【解析】假设副线圈的总电阻为，则将其等效到原线圈的电阻为，等效电路如图所示。保持位置不变，当理想自耦变压器的滑片向下移动时，减小，所以等效电阻减小，根据欧姆定律可得，即电流表的示数一定增大，但因为电源内阻与外电阻的大小关系不确定，所以电源输出功率和小灯泡L亮暗变化情况不能确定，故A错误，B正确；保持位置不变，当滑动变阻器的滑片由向滑动时，副线圈的总电阻减小，电流表A的示数一定变大，但因为电源内阻与外电阻的大小关系不确定，所以电源输出功率变化情况不能确定，故C错误；保持位置不变，当滑动变阻器的滑片由向滑动时，由C分析知电流表A的示数一定变大，根据分压电路的规律可知小灯泡两端的电压一定增大，小灯泡L一定变亮，故D错误。10．【答案】AD【解析】设支路电阻为, 支路的电阻为，输入电压恒定，则副线圈电压不变，闭合开关，则滑动变阻器与的总电阻变小，故与的分压增大，则L会变亮，故A正确；输入电压恒定，则副线圈电压不变，断开开关，则L的电阻大于L和并联的总电阻，则L的分压变大，故L会变亮，故B错误；滑片下移，同时滑片上移，由可知增大，故L变亮，故C错误；输入电压恒定，则副线圈电压不变，将滑动变阻器的滑片P向右移动，其接入电路的阻值增大，则L的分压变小，故L变暗，故D正确。11．【答案】ACD【解析】由图乙可得，周期，故可得，故交流电的表达式为，当时，原线圈的瞬时电压，解得，原线圈电压有效值，原、副线圈的匝数比为，根据，可得副线圈电压，当闭合、断开，电压表测量副线圈电压，故电压表的示数为，故A正确；闭合，电流表的示数，根据，可得，电流表的示数为0.16A，故B错误；断开、，副线圈总电阻，副线圈电流，根据可得原线圈电流，电流表的示数为0.04A，故C正确；根据公式，由C选项可得，所以，故D正确。远距离输电12．【答案】C【解析】拉闸限电后，用电器减少，意味着并联支路减少，用户端总电阻增加，减小，也随着减小，输电线上的电压损失减小，由于发电厂输出电压恒定，输送电压也恒定，根据，可知增加，也增加，故AB错误；根据，可知输电线上损失的功率减小了，故C正确；减小，也随着减小，发电厂输出电压恒定，所以发电厂输出总功率减小，故D错误。13．【答案】B【解析】由于输电线与用户之间连有一理想变压器，设用户端的电压是，则，根据，解得，故选B。14．【答案】AD【解析】由欧姆定律可知，通过电阻R的电流，由降压变压器的原、副线圈匝数之比，可得输电电流，A正确；输电线路的电阻为，所以输电线电阻两端电压的有效值为、最大值为，C错误；升压变压器副线圈上的电压为，升压变压器的原、副线圈匝数之比，B错误；发电机的输出功率等于输电线路电阻消耗的功率加上电阻R消耗的功率，可得功率为P＝，D正确。