交变电流（2）——2024届高考物理电磁知识专练

这是一份交变电流（2）——2024届高考物理电磁知识专练，共15页。试卷主要包含了单选题，多选题，计算题，实验题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题
1．如图所示，理想变压器原副线圈的匝数比为，电阻，电流表和电压表均为理想交流电表。若电流表A的示数为1A，则电压表V的示数为( )
A.2VC.4VD.10V
2．图为某一正弦交变电流的输出电流，则该输出电流的有效值为( )
A.10AB.C.D.5A
3．如图所示是火花塞点火的原理图。变压器原线圈与蓄电池、开关组成闭合回路，开关由闭合变为断开的瞬间，副线圈感应出上万伏高压，火花塞产生电火花，则( )
A.这个变压器为降压变压器
B.开关一直闭合时火花塞两端也有高压
C.开关断开，变压器铁芯中的磁通量减小
D.若开关接到副线圈回路，闭合开关瞬间火花塞也能产生电火花
4．如图所示为某种周期性变化的交变电流的电流—时间关系图象，其中前半个周期电流按正弦规律变化，则一个周期内该电流的有效值为( )
A.B.C.D.
5．如图甲所示，电压表和电流表均为理想电表，理想变压器原、副线圈匝数比为1:2，定值电阻、与的阻值相等，E、F两端接入如图乙所示的交流电源，当开关断开时，电阻和消耗的功率相等，现将开关K闭合，下列说法正确的是( )
A.在时，电压表示数为零
B.电流表中电流方向每秒改变50次
C.
D.电源的输出功率为120W
二、多选题
6．如图所示的电路中，定值电阻，，R为电阻箱，理想变压器原线圈匝数为，副线圈匝数可以通过滑片P调节，其最大值为1500匝。当滑片在图中位置时副线圈匝数，此时原线圈接220V的交流电源，开关K断开后，小灯泡L（10V，10W）正常发光。已知当小灯泡两端的电压低于5V时，它将不再发光，小灯泡的阻值为定值，不随电压发生变化。下列说法正确的是( )
A.小灯泡正常发光时，电阻箱的阻值为70Ω
B.仅闭合开关K小灯泡不再发光
C.闭合开关K后，仅将调至1200匝可使小灯泡恰好发光
D.闭合开关K后，仅调节R可使小灯泡再次正常发光
7．如图所示的理想变压器，原线圈电路中有定值电阻，阻值为，接入电动势为的交流电源，内阻不计。副线圈电路中定值电阻和滑动变阻器R串联，的阻值和滑动变阻器的最大阻值均为，原、副线圈的匝数比为10:1，电压表和电流表均为理想交流电表。在滑动变阻器滑片P从最上端缓慢向下滑动至最下端的过程中，下列说法正确的是( )
A.电压表和电流表的示数均逐渐变大
B.两端电压与两端电压之比始终为1:5
C.通过的电流的频率始终为5Hz
D.和消耗的总功率逐渐增大
8．如图甲所示，ab两点间接入电压如图乙变化的交流电源，电阻，滑动变阻器初始状态电阻为10Ω，理想变压器原、副线圈匝数比为，则( )
A.若滑动变阻器时，电流表示数为4.4A
B.若滑动变阻器滑片向右移动时，的功率逐渐减小
C.若改变滑动变阻器阻值，使的功率最大时，此时
D.若保持滑动变阻器不变，只改变原副线圈开数比，使功率最大时，原副线圈匝数比为
9．一交流发电机产生的感应电动势图像如图所示，该交流电通过一自耦变压器对一电阻供电，不计发电机内阻.下列说法正确的是( )
A.电压表的示数为
B.发电机线圈中电流方向每秒钟改变10次
C.时发电机线圈平面与磁场方向平行
D.自耦变压器滑片P向上滑动时，电阻R两端电压增大
10．钳形电流表是一种测量交变电流的仪表，其工作原理如图所示。当通有交变电流的单匝导线从环形铁芯中间穿过时，与绕在铁芯上的线圈相连的交流电流表A指针会发生偏转。不考虑铁芯的漏磁及各种能量损耗，已知匝，当用该表测50Hz的正弦式交变电流时，则( )
A.A表中通过的交变电流频率为100Hz
B.若A表中示数为50mA时，导线中被测电流为25A
C.若导线中通10A的恒定电流时，A表的示数为20mA
D.若只增大线圈匝数，则A表的示数将变小
三、计算题
11．在如图所示的电路中，理想变压器的原线圈输入电压有效值为60V的正弦交流电，通过副线圈向10只标有“12V，1.5A”的并联灯泡供电，副线圈匝数为180匝。电路接通后，灯泡都恰好正常发光。求：
（1）原线圈的匝数；
（2）原线圈中的电流。
12．2020年属于不平凡的一年，原本属于全国人民的新春佳节却被一场突如其来的疫情打破了，如今新冠病毒在全国白衣天使和所有工作人员的共同努力下得到了有效的遏制，根据中共中央应对新冠肺炎疫情工作领导小组印发《意见》在有效防控疫情的同时积极有序推进复工复产。为了防止复工复产期间停电事故的发生，某工厂购买了一台应急备用发电机及升压变压器及降压变压器各一台。如图，发电机内阻为，升压变压器匝数比为1:10，降压变压器匝数比9:1，输电线总电阻。工厂共36个车间，每个车间有“220V，22W”灯10盏，若保证全部电灯正常发光，则：
（1）发电机输出功率多大？
（2）发电机电动势多大？
（3）输电的效率是多少？
13．图甲所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴按如图所示方向匀速转动，线圈的匝数匝，电阻，线圈的两端经集流环与电阻R连接，阻值，与R并联的交流电压表为理想电表。在时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按图乙所示正弦规律变化。（取）求：
（1）交流发电机产生的电动势的最大值；
（2）电路中交流电压表的示数；
（3）从图示位置转过，通过线圈的电荷量和整个回路的焦耳热。
四、实验题
14．在用可拆变压器“探究变压器电压与线圈匝数的关系”实验中。
（1）变压器铁芯的结构和材料应选用______（选填选项前的字母）；
A.整块的硅钢铁芯
B.涂有绝缘漆的铜片叠成
C.涂有绝缘漆的硅钢片叠成
（2）原线圈所接的电源应是_________（填“交流电”或“直流电”）；
（3）若变压器两线圈的匝数分别为100和200，测得的电压分别为3.7V和8.0V。据此可知该变压器是________（填“升压”或“降压”）变压器。
参考答案
1．答案：C
解析：根据变压器电压和匝数的关系可知，输入电压与输出电压之比为
则电阻两端电压为，电阻两端电压为，则通过两电阻的电流之比为2:1；若设通过电阻的电流为，则通过电阻的电流为，根据电流和匝数的关系可知，原线圈的输入电流为，因电流表示数为1A，则
即
电压表示数为
故选C。
2．答案：B
解析：根据有效值的定义正弦交变电流有效值为
故选B。
3．答案：C
解析：A.根据题意可知，这个变压器将蓄电池的低电压转化为上万伏高压，是升压变压器，故A错误；
B.开关一直闭合时通过变压器原线圈的电流不变，穿过铁芯的磁通量不变，无法在副线圈感应出感应电动势，故B错误；
C.开关断开，变压器原线圈的电流减小，则变压器铁芯中的磁通量减小，故C正确；
D.若开关接到副线圈回路，穿过铁芯的磁通量不变，无法在副线圈感应出感应电动势，故D错误。
故选C。
4．答案：B
解析：设电流的有效值为I，根据有效值的定义可得，解得，故B正确。
5．答案：D
解析：A.电压表测量的是交流电的有效值，时其示数不为零，故A错误；
B.由题图乙知交流电的周期为0.02s，每个周期内电流方向改变两次，变压器不改变交流电的周期，因此电流表中电流方向每秒改变100次，故B错误；
C.原、副线圈的电流之比为
当开关断开时，电阻和消耗的功率相等，则
可得
故C错误；
D.开关K闭合后，副线圈等效电阻为
E、F两端接入电压的有效值为
原线圈两端电压为
副线圈两端电压为
结合
可得原、副线圈的电流分别为
因此电源的输出功率为
故D正确。
故选D。
6．答案：BC
解析：由可知，当时，小灯泡正常发光时其阻值，额定电流，此时电阻箱与小灯泡和串联，所以电阻箱的阻值，A项错误；闭合开关K后，电阻箱与小灯泡串联后与并联，它们的总电阻，它们再与串联，所以此时它们的电压为，而，所以小灯泡不发光，B项正确；若要小灯泡恰好发光，其电压，电流，则此时电阻箱的电压为，的电压为，电流为，所以通过的电流为，电压为，即此时副线圈两端的电压，由可知，，C项正确；闭合开关K后，若要使小灯泡再次正常发光，设此时流过的电流为，则流过的电流为，故有，解得，即电阻箱与小灯泡的总电压为，而小灯泡正常发光的电压为10V，故无法通过仅调节R使小灯泡再次正常发光，D项错误。
7．答案：BD
解析：A.在滑动变阻器滑片P从最上端缓慢向下滑动至最下端的过程中，滑动变阻器的有效值减小，则副线圈的总电阻减小，所以副线圈的电流增大，即电流表的示数逐渐增大；根据变压器的电流比，可知原线圈的电流也增大，故两端的电压增大，因交流电源的电动势有效值不变，所以原线圈两端的电压变小，故电压表的示数逐渐减小，故A错误；
B.设原线圈的电流为，副线圈的电流为，则的电压为
的电压为
则有
又
，
解得
故B正确；
C.电源的电动势的瞬时值表达式
可知
则交流电的频率为
因变压器不会改变交流电的频率，故通过的电流的频率始终为50Hz，故C错误。
D.由A项分析，可知流过原、副线圈的电流都增大，根据
可知和消耗的总功率逐渐增大，故D正确。
故选BD。
8．答案：BD
解析：A.电源的有效值
将滑动变阻器与变压器作为一个整体，则等效电阻为
若滑动变阻器时，流过原线圈的电流
根据
解得
A错误；
B.若滑动变阻器滑片向右移动时，滑动变阻器接入电阻增大，根据上述，等效电阻增大，根据
可知，通过原线圈的电流减小，根据
可知，若滑动变阻器滑片向右移动时，的功率逐渐减小，B正确；
C.变压器不消耗功率，将电阻等效为电源的内阻，当变压器等效电阻
结合上述有
时，消耗的功率最大，即若改变滑动变阻器阻值，使的功率最大时，此时
C错误；
D.根据上述，若保持滑动变阻器不变，只改变原副线圈开数比，使功率最大时，则有
解得
D正确。
故选BD。
9．答案：BC
解析：A.电动势有效值为
则电压表的示数为，故A错误；
B.由图可知周期为，一个周期电流方向改变两次，则发电机线圈中电流方向每秒钟改变10次，故B正确；
C.时，电动势最大，此时磁通量变化率最大，磁通量为零，则发电机线圈平面与磁场方向平行，故C正确；
D.自耦变压器滑片P向上滑动时，原线圈匝数增大，根据
可知电阻R两端电压减小，故D错误。
故选BC。
10．答案：BD
解析：A.钳形电流表不改变电流的频率，故A错误；
B.分析题意可知，原线圈的匝数：匝，副线圈匝数：匝，根据变压器原、副线圈电流与匝数成反比可知，若G中通过的电流为50mA，则导线中的被测电流为25A，故B正确；
C.若导线中通过的是10A的恒定电流，变压器不工作，副线圈中无感应电流，G中没有电流通过，故C错误；
D.根据变流比
若只增大线圈匝数，不变，则钳形电流表的示数将变小，故D正确。
故选BD。
11．答案：（1）（2）
解析：（1）灯泡都恰好正常发光，变压器原线圈副线框输出电压为12V
变压器原线阔输入电压
由变压器变压原理存
可得
（2）副线圈所连单个灯泡的额定功率
由理想变压器输入、输出功率关系有
解得
12．答案：（1）8000W（2）240V（3）99%
解析：（1）根据题意，所有灯都正常工作的总功率为
用电器都正常工作时的总电流为
两个变压器之间输电线上的电流为
故输电线上损耗的电功率
升压变压器的输出功率为
而发电机输出功率即为升压变压器的输入功率
（2）降压变压器上的输入电压
输电线上的电压损失为
因此升压变压器的输出电压为
升压变压器的输入电压为
升压变压器的输入电流为
发电机的电动势
（3）输电的效率
13．答案：（1）100V
（2）
（3）0.1C，7.85J
解析：（1）由图线可知
Wb，
因为，所以
交流发电机产生的电动势的最大值
（2）电动势的有效值
由闭合电路欧姆定律得，电路中电流的有效值为
A
交流电压表的示数为
（3）从图示位置转过，磁通量变化量为
通过线圈的电荷量
根据焦耳定律可得
14．答案：（1）C；（2）交流电；（3）降压
解析：（1）变压器铁芯的材料要选择磁性材料，为防止出现涡流，用绝缘的硅钢片叠成，故AB错误，C正确。故选C。
（2）“探究变压器电压与线圈匝数的关系”实验中，因为变压器只能对交流电电压进行变压，故原线圈所接的电源应是交流电；
（3）根据理想变压器原副线圈电压与线圈匝数关系，变压器两线圈的匝数分别为100和200，测得的电压分别为3.7V和8.0V，可知该变压器不是理想变压器，有漏磁、铁芯和线圈产热等因素影响变压比，使输出电压变小，故该电压表的输入电压是8.0V，该变压器是降压变压器。