230，2024年高考物理小专题精选题特训：交变电流

这是一份230，2024年高考物理小专题精选题特训：交变电流，共16页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
1．一交变电流的电压随时间变化的规律如图所示，周期为T，其电压的有效值（ ）

A．B．C．D．
2．生活中选择保险丝时，其熔断电流是很重要的参数。如图所示，一个理想变压器的原、副线圈的匝数比为11∶2，原线圈两端a、b接正弦式交流电源，在原线圈前串联一个规格为“熔断电流0.2A、电阻5Ω”的保险丝，电压表V的示数稳定为220V，电压表为理想电表，若电路可以长时间正常工作，下列说法正确的是（ ）

A．通过电阻R的最大电流的有效值为1.1A
B．电阻R两端的电压的有效值为36V
C．由题给条件不能计算出电阻R阻值的最小值
D．正弦式交流电源电压的有效值也为220V
3．能够产生正弦式交变电流的发电机（内阻可忽略）通过理想变压器向定值电阻R供电，电路如图所示，理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、U，R消耗的功率为P。若发电机线圈的转速变为原来的，则（ ）
A．R消耗的功率变为该试卷源自 每日更新，提供24小时找卷服务，全网性价比高。 B．电压表V的读数变为
C．电流表A的读数仍为I
D．通过R的交变电流频率不变
4．某理想变压器原、副线圈匝数分别为、，原线圈与定值电阻串联后接入输出电压大小恒定的正弦交流电源，副线圈电路中接有理想交流电流表和滑动变阻器（最大阻值为），开始时滑片位于滑动变阻器电阻丝的中央位置，如图所示。现将滑片向下滑至电阻丝距下端长度四分之一处的点时，电流表的示数记为，将滑片向上滑至电阻丝距下端长度四分之三处的点时，电流表的示数记为，已知，则为（ ）

A．B．C．D．
5．普通的交流电压表不能直接用来测量高压输电线路间的电压，通常要通过电压互感器来连接。图（b）为电压互感器示意图，ab端所接线圈的匝数较少，工作时ab端电压为，cd端所接线圈的匝数较多，工作时cd端电压为，现利用这个电压互感器通过普通的交流电压表测量图（a）中输电导线间的高电压，下列说法中正确的是（ ）

A．ab接MN、cd接电压表，
B．ab接MN、cd接电压表，
C．cd接MN、ab接电压表，
D．cd接MN、ab接电压表，
6．图甲所示的装置是斯特林发电机，其工作原理图可以简化为图乙。已知矩形导线框的匝数为N，面积为S，处在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，矩形导线框以角速度ω绕垂直磁场方向的轴匀速转动，线框与理想变压器原线圈相连。理想变压器原、副线圈的匝数比为1：4，图示时刻线框平面与磁感线垂直并以此时刻为计时起点，为定值电阻，R为滑动变阻器，交流电压表①、②均视为理想电表，不计线框的电阻。下列说法正确的是（ ）
A．线框从图示位置开始转过的过程中，产生的平均电动势为
B．线框从图示位置开始转过时，电压表V1的示数为
C．滑动变阻器的滑片向d端滑动的过程中，电压表V2的示数始终为2NBSω
D．滑动变阻器的滑片向c端滑动的过程中，的发热功率增大
二、多选题
7．如图甲所示，理想变压器原副线圈的匝数比为5：1，V和、分别是电压表、定值电阻，且已知ab两端电压u按图乙所示正弦规律变化下列说法正确的是（ ）

A．电压u瞬时值的表达式
B．电压表示数为40V
C．、两端的电压之比为1：3
D．、消耗的功率之比为1：10
8．如图所示，理想变压器有两个副线圈，原线圈与灯泡L1串联后，接到输出电压恒定的正弦交流电源两端。滑动触头P在R的中间处时，L1、L2、L3、L4恰好正常发光（忽略灯泡电阻的变化）。现将滑动触头P向下移动，原、副线圆的匝数均不变，则下列说法中正确的是（ ）

A．灯L1变暗B．灯L2变暗C．灯L3变亮D．灯L4变亮
9．如图所示，过程是交流发电机发电的示意图，线圈的ab边连在金属滑环K上，cd边连在金属滑环L上，用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接，线圈转动的角速度为ω，线圈中最大电流为，以下说法正确的是（ ）

A．图（a）中，线圈平面与磁感线垂直，磁通量变化率为零
B．从图（b）开始计时，线圈中电流随时间t变化的关系式
C．当线圈转到图（c）位置时，感应电流最小，且电流改变方向
D．当线圈转到图（d）位置时，感应电动势最小，ab边电流方向为
10．如图甲所示，在自行车车轮边缘安装小型发电机，可以为车灯提供电能。小型发电机内部结构如图乙所示，转轴一端连接半径的摩擦小轮，小轮与车轮边缘接触，当车轮转动时，依靠摩擦，车轮无滑动地带动小轮，从而带动线圈转动。已知矩形线圈匝数匝，面积，总电阻，磁极间的磁场可视为磁感应强度的匀强磁场，线圈通过电刷与电阻恒为、额定功率的灯泡L相连。一同学某次匀速骑行时，灯泡两端电压随时间变化的规律如图丙所示，下列说法正确的是（ ）

A．如图乙所示位置，线框的磁通量变化率最小
B．该次骑行速度
C．图丙中的
D．欲使小灯泡不烧坏，骑行速度不能超过6m/s
三、实验题
11．通过学习我们知道，理想变压器原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的匝数之比，某学校实验小组想通过实验验证这一结论，实验室中的可拆变压器的实物图如图甲所示，该兴趣小组还亲自动手绕制成匝数为1600匝和其它规格的线圈，以匝数1600匝的线圈为原线圈，分别用实验室变压器的线圈和自制线圈作副线圈进行实验。

（1）把记录的相关数据填入数据表，依据数据表，可以得出结论：在误差允许的范围内，原、副线圈的电压比 原、副线圈的匝数比（填“等于”、“不等于”）。
（2）根据数据表最后一列可知，实验存在系统误差，即，可知U2偏小，请给出合理解释： 。
四、解答题
12．如图所示，边长为L、电阻为R的单匝正方形线圈abcd绕对称轴OO′在磁感应强度为B的匀强磁场中匀速转动，角速度为。求：
（1）穿过线圈磁通量的最大值；
（2）线圈ab边所受安培力的最大值Fm；
（3）—个周期内，线圈中产生的焦耳热Q。
13．如图甲所示的理想变压器原、副线圈的匝数比为，原线圈所接电源的电压按图乙所示规律变化，副线圈接有一灯泡，此时灯泡消耗的功率为60W。求：
(1)副线圈两端电压的有效值；
(2)原线圈中电流表的示数。
14．如图甲所示是某同学设计的一种振动发电装置的示意图，它的结构是一个套在辐向形永久磁铁槽中的半径为r＝0.1 m、匝数n＝100 的线圈，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右视图如图乙所示)。线圈所在位置磁感应强度B的大小均为B＝T，线圈的电阻为R1＝0.5 Ω，它的引出线接有R2＝9.5 Ω的小电珠L。外力推动线圈框架的P端，使线圈沿轴线做往复运动，便有电流通过电珠。当线圈运动速度v随时间t变化的规律如图丙所示时(摩擦等损耗不计)，从t＝0时刻开始计时。
(1)写出线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式以及电压表中的示数；
(2)通电40 s小电珠L消耗的电能；
(3)t＝0.1 s时外力F的大小。
15．如图所示为一台小型发电机的示意图，单匝线圈逆时针转动．若从中性面开始计时，产生的电动势随时间的变化规律如图乙所示．已知外接灯泡的电阻为18Ω，其余电阻不计．
（1）写出灯泡两端的瞬时电压的表达式；
（2）求转动过程中穿过线圈的最大磁通量；
（3）求线圈匀速转动一周的过程中，外力所做的功W.
参考答案：
1．C
【详解】交流电的有效值是根据等效思想确定的，若同一阻值为的电阻接在恒压稳流的直流电路中在交流电的一个周期内产生的热量与接在交流电路中在一个周期内产生的热量相同，则认为该直流电的电压为交流电电压的有效值，该直流电路中通过电阻的电流为交流电电流的有效值，则根据等效思想有
解得
故选C。
2．A
【详解】B．根据变压器原副线圈两端的电压之比等于线圈的匝数之比，可求得副线圈两端电压
则电阻R两端的电压的有效值为40V，故B错误；
AC．若保险丝不会被熔断，根据变压器原副线圈电流之比等于线圈的匝数的反比，可求得副线圈中的最大电流为
根据欧姆定律可得负载电阻R应不小于
故A正确，C错误；
D．正弦式交流电源电压等于保险丝两端电压与电压表示数之和，有效值大于220V，故D错误。
故选A。
3．B
【详解】发电机线圈的转速变为原来的，则角速度变为原来的，周期变为原来的2倍，通过R的交变电流频率变为原来的；根据
，
可知发电机电动势有效值变为原来的，由于发电机内阻不计，则变压器原线圈输入电压原来的，根据
可知副线圈的输出电压原来的，则电压表V的读数变为；副线圈的输出电流原来的，根据
可知R消耗的功率变为；根据
可知原线圈电流原来的，则电流表A的读数变为。
故选B。
4．D
【详解】设当滑动变阻器阻值为时，电流表读数为，则次级电压为，初级电压为；初级电流为，则
根据题意则
其中，
求得
D正确。
故选D。
5．D
【详解】电压互感器的作用是使大电压变成小电压，根据变压器原理可知，应使匝数多的接入输入端，即cd接MN、ab接电压表，由变压器匝数与电压的关系可得
故选D。
6．B
【详解】A．线框从题中图示位置开始转过的过程中，磁通量的变化量
而产生的平均电动势
又因为
解得
故A错误；
BC．矩形线框在转动过程中产生的感应电动势的最大值
则原线圈的电压即电压表V1的示数
再根据原、副线圈电压比与匝数比的关系有
则副线圈的电压即电压表V2的示数
与副线圈中电阻的变化无关。故B正确，C错误；
D．根据以上分析知，原线圈的电压没有发生改变，则副线圈的电压也不会改变，在滑动变阻器的滑片向c端滑动的过程中，接入电路中的电阻增大，根据
副线圈回路的电流减小，的发热功率
可知R1的发热功率减小。故D错误。
故选B。
7．BD
【详解】A．由图象知周期
角速度
电压u的表达式为
A错误；
B．设原线圈的电流为I，根据
得
副线圈两端得电压
原线圈两端的电压
解得
电压表示数
B正确；
C．原线圈两端电压
R1两端的电压
所以R1、R2两端电压之比为1：2，C错误；
D．R1消耗的功率
R2消耗的功率
D正确。
故选BD。
8．BC
【详解】将滑动触头P向下移动，接入电路电阻变小，下面副线圈的电流I3变大，根据
可知原线圈电流变大，灯L1变亮，对原线圈回路
原线圈两端电压变小，原、副线圆的匝数均不变，根据电压与匝数成正比可知，灯L2两端电压变小，灯L2变暗。灯L4两端电压变小，灯L4变暗，因为下面副线圈的电流I3变大而通过灯L4的电流减小，所以通过灯L3的电流增大，灯L3变亮，故BC正确AD错误。
故选BC。
9．AC
【详解】A.图（a）中，线圈在中性面位置，故穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率为0，故A正确；
B.从图（b）开始计时，此时线圈垂直于中性面，线圈中感应电流最大，感应电流的表达式为，故B错误；
C.当线圈转到图（c）位置时，线圈在中性面位置，故穿过线圈的磁通量最大。产生的感应电流最小为零，电流方向将改变，故C正确；
D.当线圈转到图（d）位置时，磁通量最小，磁通量的变化率最大，故感应电动势最大，ab边感应电流方向为，故D错误。
故选AC。
10．AB
【详解】A．如图乙所示位置，线圈平面与磁场垂直，磁通量最大，线框的磁通量变化率最小，故A正确；
B．由图丙知，周期
可得
该次骑行速度
故B正确；
C．根据串联分压原理可知，图丙中的
故C错误；
D．欲使小灯泡不烧坏，根据
灯泡两端电压不超过
而
根据串联分压原理可知
根据
可得骑行速度
故D错误。
故选AB。
11． 等于 变压器存在漏磁的问题
【详解】（1）[1]根据实验表格中的电压比和匝数比可知在误差允许的范围内，原、副线圈的电压比等于原、副线圈的匝数比；
（2）[2] 电压比与匝数比并不相等，主要原因是变压器是不理想的，如有漏磁等。
12．（1）；（2） ；（3）
【详解】（1）穿过线圈磁通量的最大值
（2）线圈在图示位置时感应电流最大，则线圈ab边所受安培力最大，此时


联立解得
（3）电动势的有效值

—个周期内，线圈中产生的焦耳热
13．(1)22V；(2)0.237A
【详解】(1)原线圈电压有效值
由
得副线圈两端电压的有效值
(2)理想变压器的输入功率等于输出功率，有
所以原线圈中电流表的示数
14．(1)e＝40sin 5πt(V) 38 V (2)6080J (3)160 N
【详解】(1)由题图丙可得：vm＝2 m/s，T＝0.4 s
电动势最大值
Em＝nBLvm＝nB·2πr·vm＝40V
线圈转动的角速度
ω＝＝5πrad/s
电动势的瞬时值表达式：
e＝40sin5πt(V)
电动势的有效值
E＝＝V＝40V
电流的有效值
I＝＝A＝4A
电压表的示数
U＝IR2＝4×9.5V＝38V
(2)根据焦耳定律可得：
Q＝I2R2t＝42×9.5×40J＝6 080J
(3)t＝0.1 s时e＝Em＝40 V
电流强度
i＝Im＝＝A＝4A
此时线圈的速度最大而加速度为零，则：
F＝FA＝nBIm·2πr＝100××4×2π×0.1N＝160N
15．（1）e= 6sin100лtV（2）0.027Wb（3）0.04J
【详解】（1）由题图乙得ω=100πrad/s
e=Emsinωt =6sin100лtV
（2）Em=6V, ω=100лrad/s
Φm=BS==Wb 或Φm ≈0.02Wb或Φm≈0.027Wb
(3)E==6V
Q==0.04J
由能量守恒定律知外力所做的功W=Q=0.04Jn1
U1
n2
U2
匝数比k1
电压比k2
（k2-k1）/ k1
1600
220
400
53.2
4.00
4.14
3.38%
1600
220
100
12.40
16.00
17.74
10.89%
1600
220
30
4.05
53.33
54.32
1.85%
1600
220
20
2.7
80.00
81.48
1.85%
1600
220
10
1.34
160.00
164.18
2.61%