新高考物理二轮复习专题练习：专题13交变电流（含答案）

专题13 交变电流 专题训练

一、单选题

1．（2022·北京丰台·一模）交流发电机的示意图如图所示，当线圈绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动时，电路中产生的最大电流为，已知线圈转动的周期为T，下列说法正确的是（　　）

A．图示位置磁通量最大，磁通量的变化率最大

B．图示位置电流最大，方向为A→B

C．从图示位置开始经过，电流方向将发生改变

D．从图示位置计时，线圈中电流i随时间t变化的关系式为

2．（2022·江苏南通·二模）如图所示，电阻为r的金属直角线框abcd放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，a、d两点连线与磁场垂直，ab、cd长均为l，bc长为2l，定值电阻阻值为R。线框绕ad连线以角速度ω匀速转动，从图示位置开始计时，则（　　）

A．线框每转一圈，回路电流方向改变一次

B．a、d两点间的电压为

C．电流瞬时值的表达式为

D．半个周期内通过R的电荷量为

3．（2022·陕西·西安中学二模）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△U、△I，电压表和电流表均为理想电表，下列说法正确的是（　　）

A．

B．

C．对于原线圈回路，虚线框所圈部分的等效电阻为

D．输电线路上损耗的功率为

4．（2022·全国·模拟预测）为有效解决渝西、渝北局部地区用电紧张形势，渝西、渝北电网主网架由220kV升级到500kV超高压，有力地支撑了这两个地区较大的年用电量。远距离输电时，首先要把电厂发电机组产生的500V电压通过升压变压器升高到500kV，以40万kW的功率远距离送往变电站，不同的输送电压相应的线损率（输电线上损耗的功率与总功率的比值）如表所示，则升级后（　　）

A．送往变电站远距离输电线的电流为8000A

B．电厂的升压变压器原、副线圈匝数之比为1：100

C．材料相同的情况下输电导线粗细对线损耗无影响

D．送往变电站的输电线损耗功率比升级前减少了8000kW

5．（2021·河南·开封高中模拟预测）如图（a），在水平方向的匀强磁场中，有一正方形闭合线框绕竖直轴逆时针匀速转动，已知线框的匝数为100匝，通过线圈的磁通量随时间t变化的关系如图（b）所示。下列说法正确的是（　　）

A．线框转动的角速度为

B．内线圈的平均感应电动势为

C．时线圈的瞬时感应电动势为

D．一个周期内线圈中感应电动势的有效值为

6．（2021·浙江宁波·一模）小宁同学仿照法拉第发现电磁感应现象的装置，在铁环上用漆包线（铜丝，表面刷有绝缘漆）绕制了两个线圈匝、（匝数没有记录），线圈与开关、干电池、交流电源构成电路，交流电源的电动势，线圈与开关、电流计G、交流电压表V构成电路。当置于2、置于4时，电压表V的示数为，取1.4。下列说法正确的是（　　）

A．由实验数据可算得，线圈的匝数为200匝

B．由实验数据可估计，线圈的匝数超过280匝

C．S2置于3，当S1从0扳到1时，G中不会有电流

D．S2置于3，当S1从0扳到1时，G中电流慢慢增大并稳定到某一值

二、多选题

7．（2022·湖南岳阳·二模）如图为电能输送示意图，左侧变压器原、副线圈的匝数之比为1：3，连接两理想变压器的输电线的总电阻为10Ω，右侧变压器原、副线圈的匝数之比为2：1，输电线上损失的功率为10W。已知降压变压器副线圈两端的交变电压，将变压器视为理想变压器，下列说法正确的是（　　）

A．负载电阻的阻值为440Ω

B．升压变压器输入功率为450W

C．通过输电线上的电流为1A

D．升压变压器输入电压的表达式为

8．（2021·湖南岳阳·一模）图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，矩形线圈ABCD绕垂直于磁场方向的水平轴沿逆时针方向匀速转动，t=0时刻线圈从中性面开始转动电压传感器显示其产生的电压如图乙所示，下列选项正确的是（　　）

A．线圈的转速为5πr/s

B．传感器显示的交流电压表达式为

C．线圈两端电压的有效值为

D．该交变电流可以直接加在击穿电压为的电容器上

9．（2022·湖南长沙·模拟预测）手机无线充电利用了电磁感应原理。如图甲所示，充电基座内的送电线圈接入正弦式交变电流，会激发周期性变化的磁场，手机中安装有受电线圈，二者距离很近时，受电线圈会感应出交变电流，利用二极管整流和滤波电路处理，最终输出直流电为手机电池充电。图乙和图丙分别是手机中受电线圈经二极管整流前后电压与时间的关系图象。下列说法正确的是（       ）

A．送电线圈接入正弦式电流的频率为

B．手机远离充电基座时，受电线圈中的电流大小不变

C．受电线圈回路中的磁通量达到最大时，线圈两端的电压也达到最大

D．将图乙和图丙中的电压分别加在同一电阻上，内产生的热量相同

10．（2022·安徽·淮北市教育科学研究所一模）如图所示，发电机的矩形线圈长为2L、宽为L，匝数为N，放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中。理想变压器的原、副线圈匝数分别为、和，两个副线圈分别接有电阻和。当线圈绕垂直于磁场的轴，以角速度匀速转动时，理想电流表读数为I。不计线圈电阻，下列说法正确的是（　　）

A．电流表的读数为 B．电阻两端的电压为

C．与的比值为 D．发电机的功率为

11．（2022·吉林松原·模拟预测）如图所示，虚线MN左侧空间存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。纸面内有一个圆心角为120°的扇形金属线框OCD，半径为r，线框围成的回路电阻为R，顶角O在虚线MN上。当金属线框绕顶角O在纸面内以角速度匀速转动时，下列说法正确的是（　　）

A．线框转动一圈的过程中，线框中有电流的时间为

B．线框中存在电流时，电流的大小为

C．线框进入磁场过程中，通过线框某截面的电荷量大小为

D．线框持续转动过程中，线框中电流的有效值为

12．（2021·浙江·安吉县高级中学模拟预测）如图所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，匝数匝，电阻为的矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，线圈两端经集流环和电刷与电路连接，定值电阻，，其他电阻不计，线圈匀速转动的周期。从线框与磁场方向平行位置开始计时，线圈转动的过程中，线圈产生电动势的有效值为。下列说法中正确的是（　　）

A．电阻上的电功率为

B．时，理想电压表的示数为零

C．从开始计时到通过电阻的电荷量为

D．若线圈转速增大为原来的2倍，线圈中产生的电动势随时间变化规律为

三、填空题

13．（2022·北京东城·一模）我们的生产和生活中离不开交变电流。

(1)如图甲所示，KLMN是一个单匝竖直的矩形导线框，KL边水平，线框面积为S，全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中，线框绕竖直固定轴按俯视的逆时针方向以角速度ω匀速转动。在KL边与磁场方向夹角为（图示位置）时：

①线框产生的瞬时电动势的大小为____________；

②导线框中的电流方向是___________（选填“KNMLK”或“KLMNK”）；

(2)交变电流可以从发电站输送到用户，但输电线的电阻不可忽略，因此在输电线上会损失一部分功率。某发电厂利用总电阻R=100Ω的线路向外输送电能，输送功率P=300kW，输电电压U=10kV，请你求出导线上损失的功率___________；

(3)如图乙所示电路中，L是标有“12V 12W”字样的小灯泡，R是标有“10Ω 1A”字样的滑动变阻器。交流电源的电压瞬时值表达式u=28sin100πt（V）。请你通过计算说明，能否通过调节滑动变阻器使小灯泡正常工作。_________。

14．（2022·福建·南靖县第一中学一模）一理想变压器，原线圈1100匝，接在220V交流电路上．现用它对10只“36V 60W”的灯泡供电，副线圈需要______   匝，通过原线圈的电流______   ．如果其中一只灯泡突然短路，则通过原线圈的电流会______   (填增大、不变、减小，等于零)．

15．（2022·河北石家庄·三模）交流电流表是一种能够测量交变电流有效值的仪表.使用时，只要将电流表串联接入电路即可.若要扩大交流电流表的量程，则可以给它并联一个分流电组，还可以给它配接一个变压器．如图所示，变压器a、b两个接线端子之间线圈的匝数为，c、d两个接线端子之间线圈的匝数为，并且，若将电流表“3A”的量程扩大，应该将交流电流表的接线柱“0”和“3A”分别与变压器的________.（选填“a、b”或“c、d”）接线端子相连，这时电流表的量程为________A．

四、解答题

16．（2022·江苏江苏·一模）如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1=1500、n2=500，在原、副线圈的回路中接有阻值均为10Ω的电阻R1、R2.，副线圈接有一理想交流电压表，a、b之间接有正弦交流电源，其电压u随时间t变化的图像如图乙所示。求：

（1）电阻R2中电流的频率f；

（2）交流电压表的读数U2。

注：以上求得的结果均保留整数。

17．（2021·全国·模拟预测）如图所示是一个交流发电机的示意图，线框abcd处于匀强磁场中，已知，匀强磁场的磁感应强度，线圈的匝数，线圈的总电阻，外电路负载电阻，线圈以，电表是理想电表，求

(1)电压表的示数？

(2)从图示位置开始经时感应电动势的瞬时值多大？

(3)从图示位置开始经的这段时间通过R的电量？

(4)线圈匀速转动一周外力做多少功？

18．（2022·全国·一模）如图所示为一交流发电机的原理示意图，其中矩形线圈abcd的边长ab＝cd＝50 cm，bc＝ad＝20 cm，匝数n＝100，线圈的总电阻r＝0.20 Ω，线圈在磁感强度B＝0.050 T的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OO′匀速转动，线圈两端通过电刷E、F与阻值R＝4.8 Ω的定值电阻连接，当线圈以角速度ω匀速转动时，发电机的输出功率为2.16×103W，计算中π取3.

(1)推导发电机线圈产生感应电动势的最大值的表达式Em＝nBSω(其中S表示线圈的面积)；

(2)求线圈转动的角速度ω；

(3)求线圈以ω角速度转动100圈过程中发电机产生的电能．

参考答案：

1．D

2．D

3．B

4．D

5．C

6．B

7．BC

8．BC

9．AD

10．BC

11．CD

12．AD

13．                    能

14．     180     2.73A     增大

15．     a,b；     ；

16．（1）；（2）

17．(1) (2) (3) (4)

18．(1)见解析　(2)300 rad/s　(3)4 500 J