高考物理（2010~2020）真题专项练习 16 交变电流 （解析版）

这是一份高考物理（2010~2020）真题专项练习 16 交变电流 （解析版），共20页。
目录
TOC \ "1-2" \h \u \l _Tc24897 题型一、变压器的原理及应用 PAGEREF _Tc24897 1
\l _Tc32055 题型二、理想变压器中电路的动态分析问题 PAGEREF _Tc32055 11
\l _Tc1279 题型三、交变电流问题中四值的相关计算 PAGEREF _Tc1279 14
\l _Tc669 题型四、远距离输电问题 PAGEREF _Tc669 18
题型一、变压器的原理及应用
1.（2020江苏）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
【解析】A．原线圈匝数较少，电流互感器是一种降电流的变压器，A选项错误。
B．电流互感器的工作原理是电磁感应中的互感现象，只可以测量交变电流，B选项错误。
C．电流互感器不会改变电流的频率，只改变电流，故原、副线圈电流的频率相同。C选项错误。
D．原线圈匝数较少，电流互感器是一种降电流的变压器，副线圈的电流小于原线圈的电流。D正确。
故选D。
2.（2020全国3）在图（a）所示的交流电路中，电源电压的有效值为220V，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，R3=20，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. 所用交流电频率为50HzB. 电压表的示数为100V
C. 电流表的示数为1.0AD. 变压器传输的电功率为15.0W
【答案】AD
【解析】A．交流电的频率为
A正确；
B．通过电流的有效值为
两端即副线圈两端的电压，根据欧姆定律可知
根据理想变压器的电压规律可知原线圈的电压
电阻两端分压即为电压表示数，即
B错误；
C．电流表的示数为
C错误；
D．副线圈中流过总电流为
变压器原副线圈传输的功率为
D正确。
故选AD。
3.（2020天津）手机无线充电是比较新颖的充电方式。如图所示，电磁感应式无线充电的原理与变压器类似，通过分别安装在充电基座和接收能量装置上的线圈，利用产生的磁场传递能量。当充电基座上的送电线圈通入正弦式交变电流后，就会在邻近的受电线圈中感应出电流，最终实现为手机电池充电。在充电过程中（ ）

A. 送电线圈中电流产生的磁场呈周期性变化
B. 受电线圈中感应电流产生的磁场恒定不变
C 送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递
D. 手机和基座无需导线连接，这样传递能量没有损失
【答案】AC
【解析】AB．由于送电线圈输入的是正弦式交变电流，是周期性变化的，因此产生的磁场也是周期性变化的，A正确，B错误；
C．根据变压器原理，原、副线圈通过互感现象实现能量传递，因此送电线圈和受电线圈也是通过互感现象实现能量传递，C正确；
D．手机与机座无需导线连接就能实现充电，但磁场能有一部分以电磁波辐射的形式损失掉，因此这样传递能量是有能量损失的，D错误。
故选AC。
4.（2017.北京）如图所示，理想变压器的原线圈接在的交流电源上，副线圈接有R=55 Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2:1，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是( )

A．原线圈的输入功率为220W
B．电流表的读数为1 A
C．电压表的读数为110V
D．副线圈输出交流电的周期为50 s
【答案】B
【解析】电表的读数均为有效值，原线圈两端电压有效值为220 V，由理想变压器原、副线圈两端电压与线圈匝数成正比，可知副线圈两端电压有效值为110 V，C错误；流过电阻R的电流为2 A，可知负载消耗的功率为220 W，根据能量守恒可知，原线圈的输入功率为220 W，A错误；由P=UI可知，电流表的读数为1 A，B正确，由交变电压瞬时值表达式可知，ω=100π rad/s，周期T=0.02 s，D错误。
5.（2014·新课标2）如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2.原线圈通过一理想电流表A接正弦交流电源，一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端．假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大．用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为Uab和Ucd，则（ ）

A．Uab∶Ucd＝n1∶n2
B．增大负载电阻的阻值R，电流表的读数变小
C．负载电阻的阻值越小，c、d间的电压Ucd越大
D．将二极管短路，电流表的读数加倍
【答案】BD
【解析】 经交流电压表、交流电流表测得的值分别为交变电压和交变电流的有效值，根据变压器公式eq \f(Uab,U2)＝eq \f(n1,n2)得到输出电压，而输出电压U2不等于c、d端电压，因二极管具有单向导电性，输入电压通过变压器变压后经二极管整流后有效值发生变化， Ucd＝eq \f(\r(2)U2,2)＝eq \f(\r(2)n2Uab,2n1)，则Uab∶Ucd＝eq \r(2)n1∶n2，故A错误．增大负载电阻的阻值R, Uab不变，Ucd也不变，根据P出＝eq \f(Ueq \\al(2,cd),R)可知输出功率减小，根据理想变压器的输入功率等于输出功率可知，输入功率必减小，故电流表读数变小，B正确，C错误．二极管短路时，U′cd＝U2，输出功率P′出＝eq \f(U′eq \\al(2,cd),R)＝eq \f(Ueq \\al(2,2),R)＝2P出，故输入功率P1也加倍，而输入电压U1不变，根据P1＝U1I1得电流表读数加倍，D正确．
6.（2016·全国卷1）一含有理想变压器的电路如图1­所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 Ω、1 Ω 和4 Ω，为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定．当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I.该变压器原、副线圈匝数比为( )
A．2 B．3 C．4 D．5
【答案】：B
【解析】：开关断开时，原、副线圈的电流比eq \f(I,I2)＝eq \f(n2,n1)，通过R2的电流I2＝eq \f(In1,n2)，副线圈的输出电压U2＝I2(R2＋R3)＝eq \f(5In1,n2)，由eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)可得原线圈两端的电压U1＝5Ieq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(n1,n2)))eq \s\up12(2)，则U＝U1＋IR1＝5Ieq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(n1,n2)))eq \s\up12(2)＋3I；开关闭合时，原、副线圈的电流比eq \f(4I,I′2)＝eq \f(n2,n1)，通过R2的电流I′2＝eq \f(4In1,n2)，副线圈的输出电压U′2＝I′2R2＝eq \f(4In1,n2)，由eq \f(U′1,U′2)＝eq \f(n1,n2)可得原线圈两端的电压U′1＝4Ieq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(n1,n2)))eq \s\up12(2)，则U＝U′1＋4IR1＝4Ieq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(n1,n2)))eq \s\up12(2)＋12I，解得eq \f(n1,n2)＝3，选项B正确．
7.（2016·全国卷3） 如图所示，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b.当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光．下列说法正确的是( )
A．原、副线圈匝数比为9∶1
B．原、副线圈匝数比为1∶9
C．此时a和b的电功率之比为9∶1
D．此时a和b的电功率之比为1∶9
【答案】：AD
【解析】 设灯泡的额定电压为U0，则输入电压U＝10U0，由于两灯泡均正常发光，故原线圈两端的电压U1＝U－U0＝9U0，副线圈两端的电压U2＝U0，所以原、副线圈的匝数比n1∶n2＝U1∶U2＝9∶1，A正确，B错误；原、副线圈的电流之比I1∶I2＝n2∶n1＝1∶9，由电功率P＝UI可知，a和b的电功率之比为1∶9，C错误，D正确．
8.（2016·四川） 如图所示，接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L供电，如果将原、副线圈减少相同匝数，其他条件不变，则( )
A．小灯泡变亮
B．小灯泡变暗
C．原、副线圈两端电压的比值不变
D．通过原、副线圈电流的比值不变
【答案】：B
【解析】 ：由变压器相关知识得：eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，原、副线圈减去相同的匝数n后：eq \f(U1,U′2)＝eq \f(n′1,n′2)＝eq \f(n1－n,n2－n)，eq \f(n1,n2)－eq \f(n′1,n′2)＝eq \f(－n（n1－n2）,n2（n2－n）)U1，U2升高
C．U2