12_专题十二交变电流（习题+检测+10年真题）

专题十二　交变电流

基础篇

考点一　交变电流的产生及描述

1.(2022浙江6月选考,5,3分)下列说法正确的是 (　　)

A.恒定磁场对静置于其中的电荷有力的作用

B.小磁针N极在磁场中的受力方向是该点磁感应强度的方向

C.正弦交流发电机工作时,穿过线圈平面的磁通量最大时,电流最大

D.升压变压器中,副线圈的磁通量变化率大于原线圈的磁通量变化率

答案　B　

2.(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              (　　)

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=

答案　BC　

3.(2021北京,5,3分)一正弦式交变电流的i-t图像如图所示。下列说法正确的是              (　　)

A.在t=0.4 s时电流改变方向

B.该交变电流的周期为0.5 s

C.该交变电流的表达式为i=2 cos 5πt A

D.该交变电流的有效值为 A

答案　C　

4.(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,n1>n2,二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　

考点二　理想变压器

1.(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　

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n1的原线圈中电压随时间变化为u=Um cos (100πt)。单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表,电压表的示数为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              (　　)

A.n1为1 100,Um为220 V

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

答案　D　

3.(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

D.副线圈的电流小于原线圈的电流

答案　D　

4.(2021广东,7,4分)某同学设计了一个充电装置,如图所示。假设永磁铁的往复运动在螺线管中产生近似正弦式交流电,周期为0.2 s,电压最大值为0.05 V。理想变压器原线圈接螺线管,副线圈接充电电路,原、副线圈匝数比为1∶60。下列说法正确的是(　　)

A.交流电的频率为10 Hz

B.副线圈两端电压最大值为3 V

C.变压器输入电压与永磁铁磁场强弱无关

D.充电电路的输入功率大于变压器的输入功率

答案　B　

5.(2022昆明一中、银川一中联考,16)如图所示,一理想变压器由一个原线圈和两个副线圈组成,匝数比n1∶n2∶n3=3∶2∶1,a、b端接正弦交流电,电路中电阻R1=R2=R3=R,其余电阻均不计。若R3消耗的功率为P,则R1消耗的功率为              (　　)

A.9P　　　B.P

答案　B　

6.(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,R1、R2、R3均为固定电阻,R2=10 Ω,R3=20 Ω,各电表均为理想电表。已知电阻R2中电流i2随时间t变化的正弦曲线如图(b)所示。下列说法正确的是              (　　)

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　

考点三　远距离输电

1.(2020课标Ⅱ,19,6分)(多选)特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低。我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术。假设从A处采用550 kV的超高压向B处输电,输电线上损耗的电功率为ΔP,到达B处时电压下降了ΔU。在保持A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下,改用1 100 kV特高压输电,输电线上损耗的电功率变为ΔP',到达B处时电压下降了ΔU'。不考虑其他因素的影响,则              (　　)

A.ΔP'=ΔP

C.ΔU'=ΔU

答案　AD　

2.(2021山东,9,4分)(多选)输电能耗演示电路如图所示。左侧变压器原、副线圈匝数比为1∶3,输入电压为7.5 V的正弦交流电。连接两理想变压器的导线总电阻为r,负载R的阻值为10 Ω。开关S接1时,右侧变压器原、副线圈匝数比为2∶1,R上的功率为10 W;接2时,匝数比为1∶2,R上的功率为P。以下判断正确的是              (　　)

A.r=10 Ω　　　B.r=5 Ω

C.P=45 W　　　D.P=22.5 W

答案　BD　

3.(2020浙江7月选考,11,3分)如图所示,某小型水电站发电机的输出功率P=100 kW,发电机的电压U1=250 V,经变压器升压后向远处输电,输电线总电阻R线=8 Ω,在用户端用降压变压器把电压降为U4=220 V。已知输电线上损失的功率P线=5 kW,假设两个变压器均是理想变压器,下列说法正确的是　　              (　　)

A.发电机输出的电流I1=40 A

B.输电线上的电流I线=625 A

C.降压变压器的匝数比n3∶n4=190∶11

D.用户得到的电流I4=455 A

答案　C　

考点四　传感器

1.(2022河北廊坊期中统考,8)(多选)如今,人们对手机的依赖程度越来越高,手机已成为现代人必不可少的随身物品,然而长时间使用手机会对眼睛造成一定的伤害,因此现在的智能手机都有一项可以调节亮度的功能,该功能既可以自动调节,也可以手动调节。某同学为了模拟该功能,设计了如图所示的电路,R1为光敏电阻,光照增强,阻值变小,R2为滑动变阻器,闭合开关后,下列说法正确的是              (　　)

A.仅光照变强,小灯泡变亮

B.仅光照变弱,小灯泡变亮

C.仅将滑片向a端滑动,小灯泡变亮

D.仅将滑片向b端滑动,小灯泡变亮

答案　AD　

2.(2021江苏南京师大附中月考,2)如图所示是一种水位自动报警器的原理示意图,当杯中水的水位到达金属块B时,出现的情况是              (　　)

A.只L1灯亮

B.只L2灯亮

C.L1、L2两灯同时亮

D.L1、L2两灯都不亮

答案　B　

综合篇

拓展一　交变电流四值的计算及应用

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Um相同,则实线所对应的交流电的有效值U满足              (　　)

A.U=Um

C.U>Um

答案　D　

2.(2020海南,3,4分)图甲、乙分别表示两种电流的波形,其中图乙所示电流按正弦规律变化,分别用I1和I2表示甲和乙两电流的有效值,则              (　　)

A.I1∶I2=2∶1　　　B.I1∶I2=1∶2

C.I1∶I2=1∶∶1

答案　D　

3.(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匀速转动,ab边距轴。线圈中感应电动势的有效值为              (　　)

A.NBL2ω　　　B.NBL2ω

C.NBL2ω

答案　B　

4.(2022河南鹤壁七模,17)如图甲所示的变压器电路中,理想变压器原、副线圈匝数之比为1∶2,a、b输入端输入如图乙所示的交变电流,电阻R1的功率是R2的功率的一半,电流表的示数为2 A,电路中的电流表、电压表都是理想电表。则              (　　)

甲

乙

A.交变电压瞬时值表达式为u=100 sin (50πt) V

B.通过电阻R1的电流为4 A

C.电压表示数为100 V,电阻R1的阻值为50 Ω

D.a、b端输入的功率为600 W

答案　D　

5.(2021江苏,12,8分)贯彻新发展理念,我国风力发电发展迅猛,2020年我国风力发电量高达4 000亿千瓦时。某种风力发电机的原理如图所示,发电机的线圈固定,磁体在叶片驱动下绕线圈对称轴转动。已知磁体间的磁场为匀强磁场,磁感应强度的大小为0.20 T,线圈的匝数为100、面积为0.50 m2、电阻为0.60 Ω。若磁体转动的角速度为90 rad/s,线圈中产生的感应电流为50 A,求:

(1)线圈中感应电动势的有效值E;

(2)线圈的输出功率P。

答案　(1)450 V　(2)30 kW

拓展二　含理想变压器的电路的动态分析

1.(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.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

答案　A　

2.(2020北京,9,3分)如图所示,理想变压器原线圈接在u=Um sin(ωt+φ)的交流电源上,副线圈接三个阻值相同的电阻R,不计电表内电阻影响。闭合开关S后              (　　)

A.电流表A2的示数减小

B.电压表V1的示数减小

C.电压表V2的示数不变

D.电流表A1的示数不变

答案　A　

3.(2020山东,5,3分)图甲中的理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=22∶3,输入端a、b所接电压u随时间t的变化关系如图乙所示。灯泡L的电阻恒为15 Ω,额定电压为24 V。定值电阻R1=10 Ω、R2=5 Ω,滑动变阻器R的最大阻值为10 Ω。为使灯泡正常工作,滑动变阻器接入电路的电阻应调节为(　　)

甲

乙

A.1 Ω　　　B.5 Ω　　　

C.6 Ω　　　D.8 Ω

答案　A　

4.(2021福建,3,4分)某住宅小区变压器给住户供电的电路示意图如图所示,图中R为输电线的总电阻。若变压器视为理想变压器,所有电表视为理想电表,不考虑变压器的输入电压随负载变化,则当住户使用的用电器增加时,图中各电表的示数变化情况是(　　)

A.A1 增大,V2不变,V3增大

B.A1增大,V2减小,V3增大

C.A2增大,V2增大,V3减小

D.A2增大,V2不变,V3减小

答案　D　

5.(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P1初始位置在副线圈正中间,输入端接入电压有效值恒定的交变电源。定值电阻R1的阻值为R,滑动变阻器R2的最大阻值为9R,滑片P2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              (　　)

A.保持P1位置不变,P2向左缓慢滑动的过程中,I减小,U不变

B.保持P1位置不变,P2向左缓慢滑动的过程中,R1消耗的功率增大

C.保持P2位置不变,P1向下缓慢滑动的过程中,I减小,U增大

D.保持P2位置不变,P1向下缓慢滑动的过程中,R1消耗的功率减小

答案　B　

6.(2022江苏模拟预测,7)如图甲,白鹤滩水电站是世界第二大水电站,共安装16台我国自主研制的全球单机容量最大功率百万千瓦水轮发电机组。2021年6月28日,白鹤滩水电站首批机组投产发电,用500千伏特高压向四川远距离输电。在远距离输电中,输电线的电阻是不可忽略的,如图乙,为白鹤滩水电站输电线路原理图,水电站输出电压稳定的正弦交流电,升至特高压U后向四川供电,输送的总功率为P。用户端理想变压器原副线圈匝数分别为n1、n2,R1为输电线总电阻,R2为不断电用户电阻(可视为定值电阻),R为可变用户电阻(可视为可变电阻)。当可变电阻R减小时,电压表和电流表示数变化的绝对值分别为ΔU、ΔI,电压表和电流表均为理想电表,下列说法正确的是(　　)

甲

乙

A.=R2

B.R1

C.对于原线圈回路,虚线框所圈部分的等效电阻为R'=(R2+R)

D.输电线路上损耗的功率为P损=P

答案　B