2022年高考物理一轮复习专题19交变电流（1）

这是一份2022年高考物理一轮复习专题19交变电流（1），共28页。试卷主要包含了单选题，共13小题，多选题，共6小题，填空题，共4小题，解答题，共12小题等内容，欢迎下载使用。
2022年高考物理一轮复习专题19交变电流（1）


一、单选题，共13小题
1．下列事物与磁现象无关的是（　　）
A．白炽灯 B．电动机
C．指南针 D．交流发电机
2．下列说法正确的是
A．方向不变、大小随时间变化的电流是交变电流
B．远距离输电时，可通过减小输电线的电阻来降低输电损耗
C．交变电流的峰值一定是其有效值的倍
D．理想变压器原、副线圈中通过的交变电流的频率之比等于原、副线圈的匝数之比
3．如图所示为一交流电压随时间变化的图象．每个周期的前三分之一周期内电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定．根据图中数据可得，此交流电压的有效值为(　　)


A．7.5V
B．8V
C．V
D．V
4．某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生交变电流的图像如图所示，由图中信息可以判断（　　）


A．在A和C时刻线圈处于垂直于中性面位置
B．在B和D时刻穿过线圈的磁通量为零
C．从A到D时刻线圈转过的角度为
D．若从O到D时刻历时0.02s，则在1s内交变电流的方向改变50次
5．如图所示，边长为L、阻值为R的正方向单匝金属线圈abcd从图示位置（线圈平面与纸面相平行）开始绕通过bd两点的轴EF以角速度ω匀速转动，EF的左侧有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，右侧没有磁场，下列说法正确的是（ ）

A．图示位置线圈的磁通量最大，磁通量的变化率也最大
B．从图示位置转出磁场的过程中，线圈中产生adcb方向的感应电流
C．线圈中产生的感应电动势的最大值为
D．转动一周，外力做功的功率为
6．如图所示，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图象，则(　 　)

A．用户用电器上交流电的频率是100 Hz
B．发电机输出交流电的电压有效值是500 V
C．当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小
D．输电线的电流只由降压变压器原、副线圈的匝数比决定
7．如图所示，已知交流电源的电动势为e＝220sin100πtV，电阻R＝2200Ω，则电路中交流电流表和电压表的示数分别为(　　)

A．0.1A,220V
B．0.1 A,220V
C．0.1A,220 V
D．0.1 A,220 V
8．如图所示，边长为L、匝数为N，电阻不计的正方形线圈abcd在磁感应强度为B的匀强磁场中绕转轴OO′转动，轴OO′垂直于磁感线，在线圈外接一含有理想变压器的电路，变压器原、副线圈的匝数分别为n1和n2.保持线圈以恒定角速度ω转动，下列判断正确的是（ ）

A．在图示位置时线框中磁通量的变化率为零，感应电动势最大
B．当可变电阻R的滑片P向上滑动时，电压表V2的示数变大
C．电压表V2示数等于
D．变压器的输入与输出功率之比为1∶1
9．如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为10：1，电流表和电压表均为理想电表，R是光敏电阻（其阻值随光强增大而减小）、L是理想线圈、C是耐压值和电容都足够大的电容器、D是灯泡、K是单刀双掷开关。当原线圈接入如图乙所示的正弦交流电时，下列说法正确的是（ ）

A．开关K连通1时，若光照增强，电流表的示数变小
B．开关K连通1时，电压表的示数为22V
C．开关K连通2时，D灯泡一定不亮
D．开关K连通2时，若光照增强，电压表的示数减小
10．如图所示，、是监测交流高压输电参数的互感器，一个用来测高压电流，一个用来测高压电压，接在两根输电线的正中间，接在其中一根输电线上。输电线电阻不可忽略，若输电线电阻率相同，发电站端的理想升压变压器副线圈输出电压为，输出功率为，用户端理想降压变压器原线圈两端电压为，的原、副线圈匝数比为，的原、副线圈匝数比为，的示数为，则下列说法正确的是（　　）


A． B．的示数为
C．输电线总电阻为 D．输电效率约为96%
11．某款手摇点火器原理如图所示，当钢针和金属板间瞬时电压超过5000V时可以产生电火花。已知匀强磁场的磁感应强度B大小为0.2T，手摇发电机线圈的面积为，共50匝，不计内阻。变压器可视为理想变压器，其原副线圈匝数比为1∶100。则（　　）

A．电压表的示数为5V时，点火器可以产生电火花
B．电压表的示数为25V时，点火器可以产生电火花
C．线圈转速等于1r/s时，点火器可以产生电火花
D．线圈转速等于2r/s时，点火器可以产生电火花
12．一理想变压器的原线圈连接一只交流电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过触头Q调节，如图所示．在副线圈两输出端连接了灯泡L、定值电阻R0和滑动变阻器R，在原线圈上加一电压为U的交流电，则（）

A．保持Q位置不动，将P向上滑动时，灯泡变亮，电流表的读数变大
B．保持Q位置不动，将P向上滑动时，灯泡变暗，电流表的读数变小
C．保持P位置不动，将Q向上滑动时，灯泡变亮，电流表的读数变小
D．保持P位置不动，将Q向上滑动时，灯泡变暗，电流表的读数变小
13．理想变压器如图所示，原线圈接恒定的正弦交流电源，原副线圈匝数比为，电阻R1、R2和R3的阻值分别是、和，当开关S断开时，理想电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为（ ）

A．
B．
C．
D．

二、多选题，共6小题
14．一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶2.原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u如下图所示，副线圈仅接入一个R=10 Ω的电阻．则(　　)

A．流过电阻的最大电流是4 A
B．与电阻并联的电压表的示数是40 V
C．变压器的输入功率是160 W
D．经过10s电阻产生的热量为1.6×103 J
15．如图甲所示为小型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OO′匀速转动，线圈的匝数n=200、电阻r=1Ω，线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻R=9Ω，与R并联的交流电压表为理想电表，在r=0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量随时间t按如图乙所示的正弦规律变化．下列说法正确的是（　　）

A．该交流电的频率为50Hz
B．交流发电机产生的电动势最大值为400V
C．电路中交流电压表的示数约为255V
D．若将线圈转速变成原来2倍，交流发电机的输出功率将变成原来的2倍
16．如图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，电阻为2Ω的矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动线圈的两端与滑动变阻器R连接，当R=10Ω时，交流电压表示数为10V。图乙是穿过矩形线圈的磁通量Φ随时间t变化的图象，下列说法正确的是（ ）

A．0.02s时，R两端的电压瞬时值为零
B．电阻R上的电功率为10W，产生的交流的频率50Hz
C．当滑动变阻器触头向下滑动时，电压表示数变小
D．若仅将R换为原副线圈匝数比为2:5的理想变压器，则变压器空载时副线圈两端的电压为30V
17．在远距离输电时，输送的电功率为P，输电电压为U，所用导线电阻率为ρ，横截面积为S，总长度为L，输电线损失的电功率为P损，用户得到的电功率为P用，则P损、P用的关系式正确的是(　 　)
A．P损＝ B．P损＝
C．P用＝P－ D．P用＝P
18．如图为远距离输电的电路原理图，变压器均为理想变压器并标示了电压、电流和匝数，其中输电线总电阻为R，则

A．
B．
C．用户得到的电功率与发电机输出的电功率相等
D．用户得到的交变电流的频率与发电机输出交变电流的频率相等
19．如图所示，理想变压器原副线圈匝数之比为1:2，正弦交流电源电压为U=12V，电阻R1= lΩ，R2=2Ω，滑动变阻器R3最大阻值为20Ω，滑片P处于中间位置，则

A．R1与R2消耗的电功率相等
B．通过R1的电流为3A
C．若向上移动P，电源输出功率将变大
D．若向上移动P，电压表读数将变大


三、填空题，共4小题
20．照明用的交流电电压为220V，当接入一个电阻为1100Ω的电热丝时，通过电热丝的电流的最大值是______A.
21．家用电子调光灯的调光原理是用电子线路将输入的正弦式交流电压的波形截去一部分来实现调节电压，从而调节灯光的亮度。某电子调光灯经调整后的电压波形如图所示，则该交流电的电压有效值为___________。若将此电压加在阻值的电热丝两端，功率为___________。

22．如图所示是一个按正弦规律变化的交变电流的图象，根据图象可知该正弦交变电流的频率是_____Hz，电流的有效值是________A．

23．一闭合线圈在匀强磁场中做匀速转动，线圈转速为240r/min，当线圈平面转动至与磁场平行时，线圈的电动势为2.0V。设线圈从垂直磁场瞬时开始计时，该线圈电动势的瞬时表达式___________，电动势在s末的瞬时值为___________V。

四、解答题，共12小题
24．如图所示，有一矩形线圈，面积为S，匝数为n，整个线圈的电阻为r，在磁感应强度为B0的磁场中，绕OO′轴以角速度ω0匀速转动，外电阻为R，当线圈由图示位置转过90°的过程中，求
（1）通过电阻R的电荷量是多少？
（2）外力做功是多少？

25．如图所示为某电路中流过R的正弦式交流电的电压图像，求该交流电的电流的峰值、电流的周期、串接在电路中的交流电流表的读数以及一小时内电阻R上消耗的电能，已知R=2.0Ω。


26．如图所示，线圈abcd的面积是0.05m2，共100匝，线圈电阻为1Ω，外接电阻R=9Ω，匀强磁场的磁感应强度为B=T，当线圈以5r/s的转速匀速转动时，求：
(1)转动中感应电动势的最大值和有效值；
(2)电路中交流电压表和电流表的示数；
(3)线圈从图示位置转过的过程中通过电阻R的电量。

27．如图所示，线圈的面积是0.05 m2，共100匝，匀强磁场的磁感应强度，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时，求：

(1)若从线圈的中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式．
(2)从中性面开始计时，线圈转过时电动势瞬时值多大？
28．一个电热器，工作时电阻为，接在输出电流如图所示的交流电源上，其周期为。求该电热器工作消耗的电能。


29．一台理想变压器原线圈加220V交流电压，在副线圈的两端电压是12V，现将副线圈多增加24匝后，副线圈的电压升至16V则原线圈的匝数为多少？，副线圈原来的匝数为？
30．一个电阻为r、边长为L的正方形线圈abed共N匝，线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴以如图所示的角速度匀速转动ω，外电路电阻为R。从图示位置开始，求：
（1）线圈转动过程中感应电动势的最大值；
（2）线圈平面与磁感线夹角为60°时的感应电动势的瞬时值；
（3）线圈转过120°的过程中通过R的电荷量；
（4）线圈转动一周，外力所做的功。

31．一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示已知发电机线圈内阻为，现外接一只电阻为的灯泡，如图乙所示则：
(1)电动势的瞬时表达式，电压表的示数为多大？
(2)发电机线圈每秒钟产生的焦耳热为多少？
(3)若发电机线圈的匝数匝，匀强磁场的磁感应强度，那么，线圈面积为多大？

32．发电机输出功率为100 kW，输出电压是250 V，用户需要的电压是220 V，输电线电阻为10 Ω.若输电线中因发热而损失的功率为输送功率的1%，试求：
（1）在输电线路中设置的升、降压变压器原副线圈的匝数比.
（2）画出此输电线路的示意图.
（3）用户得到的电功率是多少？
33．三峡水电站是我国最大的水力发电站，平均水位落差约100m，水的流量约1.35×104m3/s．船只通航需要约3500m 3/s的流量，其余流量全部用来发电．水流冲击水轮机发电时，水流减少的势能有20% 转化为电能．
（1）按照以上数据估算，三峡发电站的发电功率最大是多大；
（2）本市现行阶梯电价每户每月1挡用电量最高为240kW·h，如果按照本市现行阶梯电价1挡最高用电量计算，三峡电站可以满足多少户家庭生活用电；
（3）把抽水蓄能电站产生的电能输送到北京城区．已知输电功率为P，输电线路的总阻值为R，要使输电线路上损耗的功率小于ΔP．
a．求输电电压的最小值U；
b．在输电功率一定时，请提出两种减少输电过程中功率损耗的方法．
34．如图甲所示，光滑绝缘斜面的倾角θ=30°，矩形区域GHIJ （GH与IJ相距为d）内存在着方向垂直于斜面的匀强磁场．质量为m、边长为d的正方形闭合金属线框abcd平放在斜面上，开始时ab边与GH相距也为d，现用一平行于斜面的恒力拉动线框，使其由静止开始（t=0）沿斜面向上运动，当线框完全通过磁场后运动一段时间再撤去外力．已知线框运动的过程中产生的电流I随时间t变化的 I一t图象如图乙所示（规定电流沿abcd方向为正）．已知向上穿过磁场时线框中电流大小为I0，前后两次通过磁场产生电流的时间之比为2：1，重力加速度为g，斜 足够长，线框ab边始终与GH平行，求：

（1）匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向；
（2）线框的电阻阻值；
（3）撤去外力之前线框位移的大小．
35．利用太阳能电池这个能量转换器件将辐射能转变为电能的系统称为光伏发电系统，光伏发电系统的直流供电方式有其局限性，绝大多数光伏发电系统均采用交流供电方式．有一台内阻为1 Ω的太阳能发电机，供给一个学校照明用电，如图10所示，升压变压器的匝数比为1∶4，降压变压器的匝数比为4∶1，输电线的总电阻R＝4 Ω，全校共22个班，每班有“220 V　40W”的电灯6盏．若全部电灯都正常发光，求：

(1)发电机的输出功率为多大？
(2)发电机的电动势为多大？
(3)输电效率为多少？
(4)若使灯数减半并正常发光，发电机的输出功率又为多大？

参考答案
1．A
【详解】
A．白炽灯是利用电流的热效应工作的，与磁现象无关，A正确；
B．电动机是利用电流在磁场中受到的安培力工作的，与题意不符，B错误；
C．指南针是小磁针在地磁场的作用下偏转而进行指明方向的，与题意不符，C错误；
D．交流发电机是利用电磁感应现象工作的，与题意不符，D错误。
故选A。
2．B
【详解】
A．交变电流的大小和方向都随时间变化．故A 不符合题意．
B．远距离输电时，可通过减小输电线的电阻来降低输电损耗．故B符合题意．
C．正弦式交变电流的峰值是其有效值的倍．故C不符合题意．
D．理想变压器不能改变交变电流的频率．故D不符合题意．
3．C
【详解】
取一个周期进行分段，在0-1s 是正弦式电流，则电压的有效值等于3V．在1s-3s是恒定电流，则有效值等于9V．则在0-3s内，产生的热量

解得：

A．7.5V，与结论不相符，选项A错误；
B．8V，与结论不相符，选项B错误；
C．V，与结论相符，选项C正确；
D．V，与结论不相符，选项D错误；
4．A
【详解】
AB．由图象可知，在A、C时刻感应电流最大，此时线圈与中性面垂直，穿过线圈的磁通量为零；在B、D时刻，感应电流为零，此时线圈位于中性面上，穿过线圈的磁通量最大，故A正确，B错误；
C．从A到D，经历个周期，线圈转过的角度为

故C错误；
D．由图象可知，从O～D是一个周期，如果经历时间为0.02s，则1s是50个周期，一个周期内，电流方向改变两次，所以1s内电流方向改变100次，故D错误。
故选A。
5．C
【详解】
A．图示位置线圈与磁场方向垂直，则磁通量最大，但此时没有任何边切割磁感线，则感应电动势为0，由法拉第电磁感应定律可知，磁通量的变化率也为零，故A错误；
B．从图示位置转出磁场的过程中，穿过线圈的磁通量减小，由楞次定律可得，线圈中产生abcda方向的感应电流，故B错误；
C．线圈中产生的感应电动势的最大值为

故C正确；
D．线圈中的感应电流有效值为

转动一周，线圈中产生的热功率为

由能量守恒可知，转过一周过程中，外力功率为，故D错误。
故选C。
6．C
【详解】
发电机的输出电压随时间变化的关系，由图可知，T=2×10-2s，故f=1/T=50Hz，故A正确；由图象可知交流电的最大值为Um=500V，因此其有效值为U==250V，故B错误；当用户用电器的总电阻增大时，电流减小，△P=I2R知损失功率减小，故C正确；由题意可知，输电线中电流I=P/ U′，而P发电机的功率，U′为升压变压器副线圈的电压，因此与降压变压器无关，故D错误；故选C．
点睛：本题考查了有关交流电描述的基础知识，要根据交流电图象正确求解最大值、有效值、周期、频率、角速度等物理量，同时正确书写交流电的表达式．
7．D
【详解】
由表达式可知，交变电流的最大值为，则交流电源电压的有效值，由闭合电路的欧姆定律可知，电路中电流，故选D．
【点睛】由交流电源的表达式可知电源电压的峰值，根据可求有效值，则由闭合电路的欧姆定律可求得电流及电压表的示数．
8．D
【详解】
A．线圈在如图所示的位置，磁通量为零，磁通量的变化率最大，感应电动势最大，A错误；
B．交流电压表此时测的是交流电的有效值，所以滑动变阻器上下移动的时候，V1、V2的读数不变，B错误；
C．交流电动势最大值

则变压器初级电压有效值

根据变压器的匝数比可得电压表V2的读数是

C错误；
D．变压器的输入输出功率相等，D正确。
故选D。
9．B
【详解】
A．开关K连通1时，若光照增强，光敏电阻阻值减小，副线圈电压不变，根据欧姆定律可知电流增大，电流表示数增大，A错误；
B．开关K连通1时，输入电压的有效值为：

根据理想变压器的电压规律：解得电压表示数：
，
B正确；
C．开关K连通2时，接入输出电路中的是交流电，所以灯泡中有电流流过，所以灯泡发光，C错误；
D．电压表测的是输出端电压，输入电压和匝数不变，所以电压表的示数不变，D错误。
故选B。
10．D
【分析】
本题结合互感器、高压输电考查考生的模型建构能力和分析综合能力。
【详解】
A C．是电流互感器，由匝数比及的示数可知输电线中的电流为，根据可知，则输电线上的损失电压为，输电线总电阻为，A C错误；
B．电压互感器接在两输电线的正中间，则的原线圈两端的电压为，则的示数为，B错误；
D．该输电线的输电效率，D正确。
故选D。
11．D
【详解】
AB．电压表的示数为原线圈两端电压的有效值，又因原副线圈匝数比为1∶100，因此刚点火时则有

5V、25V均小于25V，则不能达到点火电压，AB错误；
CD．设线圈转速为n，则发电机的最大电动势是
Em=NBSω=NBS∙2πn
则输入变压器原线圈的最大电压U1m=Em。设点火电压U2m=5000V，由变压器的原副线圈匝数比为1∶100，可得原线圈的瞬时最大电压是U1m=50V，将各物理量的数据代入
Em=NBSω=NBS∙2πn
解得

线圈转速大于或等于1.59r/s时，点火器可以产生电火花，C错误，D正确。
故选D。
12．B
【详解】
AB．保持Q位置不动，将P向上滑动时，使得负载电阻增大，则副线圈电流减小，灯泡变暗，根据关系式，线圈匝数不变，原副线圈电流成正比，故原线圈电流减小，即电流表的读数变小，故A错误B正确。
CD．保持P位置不动，将Q向上滑动时，会使副线圈匝数增加，根据关系式，所以副线圈两端电压增大，则灯泡变亮，电流变大，同理可知电流表示数变大，故CD错误。
故选B。
13．C
【解析】
【详解】
当开关S断开时，理想电流表的示数为I，副线圈两端电压为U2=I（R2+R3）=5I；则原线圈的电流强度I1=I=2I，原线圈两端电压U1=U-IR1=U-2I；当开关S闭合时，理想电流表的示数为I′，副线圈两端电压为U′2=I′R2=2I′；则原线圈的电流强度I′1=I=2I′，原线圈两端电压U′1=U-I′R1=U-2I′；根据电压之比等于匝数之比可得：，解得：I′=I，故C正确、ABD错误．故选C．
【点睛】
本题主要是考查了变压器的知识；解答本题的关键是知道变压器的电压之比等于匝数之比，在只有一个副线圈的情况下的电流之比等于匝数的反比；知道理想变压器的输出功率决定输入功率且相等．
14．AD
【详解】
变压器的初级电压最大值为220V，有效值为U1=220V，则次级电压有效值为，与电阻并联的电压表的示数是40 V，选项B错误；次级电流有效值，则流过电阻的最大电流是4A，选项A正确；变压器的输入功率等于输出功率，即，选项C错误；经过10s电阻产生的热量为，选项D正确；故选AD.
15．BC
【详解】
A．由图可知，该交流电的频率为

故A错误；
B．交流发电机产生的电动势最大值为

故B正确；
C．交流发电机产生的电动势有效值为

电路中交流电压表的示数

故C正确；
D．若将线圈转速变成原来2倍，根据，可知交流发电机产生的电动势为原来的2倍，根据可知交流发电机的输出功率将变成原来的倍，故D错误；
故选BC．
【点睛】
根据Em=NBSω求出交流发电机产生的的感应电动势，电路中交流电压表的示数为有效值，根据求出有效值，根据判断交流发电机的输出功率变化．
16．BD
【详解】
A．0.02s时，穿过线圈的磁通量为零，此时磁通量变化率最大，感应电动势最大，则R两端的电压瞬时值最大，故A错误。
B．电压表的读数为R两端的电压，电阻R上的电功率

产生的交流的周期为T=0.02s，则频率为f=50Hz，故B正确。
C．当滑动变阻器触头向下滑动时，R增大，总电流减小，内压减小，路端电压增大，电压表示数增大，故C错误。
D．线圈中产生的感应电动势为

若仅将R换为原副线圈匝数比为2:5的理想变压器，则变压器空载时原线圈电流为零，则此时原线圈电压为
U1=E=12V
则副线圈两端的电压为

故D正确。
故选BD。
17．BD
【详解】
输电线电阻 ，输出电流 ，故输电线上损失的电功率为 ，选项A错误，B正确；用户得到的功率 ；故D正确，C错误；故选BD．
18．AD
【详解】
A. 根据电流与匝数成反比有：I1：I2=n2：n1，故A正确；
B. 由于输电线总电阻为R，输电线上有电压降U线