交变电流（1）——2024届高考物理电磁知识专练

这是一份交变电流（1）——2024届高考物理电磁知识专练，共13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．以下所列数据，不属于交流电有效值的是( )
A.交流电表测量的示数
B.保险丝标注的额定电流规格
C.电容器标注的耐压值
D.电饭锅上所标的“220V”电压
2．某发电厂向工厂供电，输送的功率为P，输出的电压为U，输电线路的总电阻为r。若用原、副线圈的匝数之比为1∶10的理想升压变压器输电，则工厂得到的功率为( )
A.B.C.D.
3．如图甲所示含有理想变压器的电路中，电阻、的阻值分别为、，电流表、和电压表、均为理想交流电表，变压器原、副线圈匝数比为2:1，a、b两端接如图乙所示的交流电时，下列说法正确的是( )
A.a、b端电压的瞬时值表达式为
B.电压表、示数之比为7:3
C.若增大电阻，则消耗的电功率变大
D.若增大原、副线圈匝数比，则电流表示数变大
4．某变压器内部示意图如图所示，定值电阻、分别连在理想变压器原，副线圈上，且，理想变压器原，副线圈匝数之比为2:1，左侧接线柱接在交流电源上，则、的功率之比为( )
A.2:1B.1:1C.1:2D.1:3
5．如图甲所示，理想变压器的原、副线圈匝数比，和是相同型号的白炽灯，与电容器C串联，与带铁芯的线圈L串联，V为理想交流电压表。当原线圈接有如图乙所示的正弦交变电压时，电路稳定后，两只灯泡的亮度相同，则( )
A.与副线圈并联的电压表在时的示数为0
B.与副线圈并联的电压表在时的示数为
C.当原线圈所接正弦交变电压的频率变为100Hz时，灯泡变亮，灯泡变暗
D.当原线圈所接正弦交变电压的频率变为100Hz时，灯泡变暗，灯泡变亮
6．如图所示是法拉第发现电磁感应现象的装置示意图，软铁环上绕有M、N两个线圈，匝数比为，线圈M与直流电源、开关相连，线圈N与电阻R、开关相连。忽略一切损耗，将、闭合稳定后，下列说法正确的是( )
A.M、N线圈两端电压之比为B.M、N线圈两端电压之比为
C.R中电流由D.R中电流为0
二、多选题
7．在如图所示的电路中，输入交变电压的瞬时值，理想变压器原、副线圈的匝数比，两定值电阻、的阻值相同。在滑动变阻器的滑片P向上滑动一小段的过程中，、两端电压的变化量分别为、，的电功率的变化量为。下列说法正确的是( )
A.中电流的频率是中电流频率的2倍
B.
C.
D.当滑片P移到最上端时，两端的电压为
8．如图所示，交流发电机通过电阻不计的导线为右侧的电路供电，电压表和电流表均为理想交流电表，变压器为理想变压器，b是原线圈的中心抽头，副线圈两端接有滑动变阻器R和小灯泡L，电阻不计的金属线圈ABCD在磁场中匀速转动。下列说法正确的是( )
A.当单刀双掷开关由a拨向b而其他条件不变时，稳定后电压表的示数增大
B.当滑动变阻器的滑动触头向下滑动而其他条件不变时，电流表的示数增大
C.当滑动变阻器的滑动触头向上滑动而其他条件不变时，小灯泡变暗
D.当线圈ABCD的转速增加一倍而其他条件不变时，电压表和电流表的示数均增加一倍
9．图甲为新能源电动汽车的无线充电原理图，M为匝数匝、电阻的受电线圈，N为送电线圈。当送电线圈N接交变电流后，在受电线圈内产生了与线圈平面垂直的磁场，其磁通量Φ随时间t变化的规律如图乙。下列说法正确的是( )
A.受电线圈产生的电动势的有效值为
B.在时刻，受电线圈产生的电动势为20V
C.在时间内，通过受电线圈的电荷量为
D.在时间内，通过受电线圈的电荷量为
10．如图甲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。已知发电机线圈内阻不计，外接灯泡的电阻为，理想电压表与灯泡并联。则下列判断正确的是( )
A.时，线圈位置与中性面重合
B.时，电压表读数为
C.灯泡的电功率为18W
D.e随t变化的规律为
三、计算题
11．用一小型交流发电机向远处用户供电，其原理图如图所示，已知发电机线圈abcd匝数，面积，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度。输电时先用升压变压器将电压升高，到达用户区再用降压变压器将电压降低，之后供用户使用，输电导线的总电阻，变压器都是理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比为。用户区标有“220 V 8.8 kW”的电动机恰能正常工作，发电机线圈电阻r不可忽略。
（1）求输电导线上损耗的电功率；
（2）若升压变压器原、副线圈匝数比为，求交流发电机线圈产生的电动势的最大值和升压变压器原线圈两端电压；
（3）若升压变压器原、副线圈匝数比为，求交流发电机线圈电阻消耗的热功率。
12．如图所示，由N匝导线绕成的矩形框，从图示位置开始以角速度ω在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，绕对称轴匀速转动。已知线框面积为S、总电阻为r，外电路接有阻值为R的电阻和理想二极管D。求：
（1）线框从图示位置转过60°时的感应电动势大小e；
（2）转动过程中电阻R的热功率P。
13．如图所示，用一小型交流发电机向远处用户供电。已知发电机线圈abcd匝数匝，面积，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度，输电线总电阻，升压、降压变压器均为理想变压器，升压变压器原、副线圈匝数比为，降压变压器原、副线圈的匝数比为，若标有“220V，8.8kW”的电动机恰能正常工作。求：
（1）输电线路上损耗的电功率；
（2）交流发电机线圈的电阻r。（结果保留一位小数）
四、实验题
14．如图所示，为探究变压器线圈两端电压与匝数的关系，我们把没有用导线相 连的线圈套在同一闭合的铁芯上，一个线圈连到电源的输出端，另一个线圈连到小灯泡上， 如图所示，试回答下列问题：
（1）线圈应连到学生电源的______（选填“直流”、“交流”）输出端上；
（2）将与灯泡相连的线圈拆掉部分匝数其余装置不变继续实验灯泡亮度将______（选填“变亮”、“变暗”）这说明灯泡两端的电压______（选填“变大”、“变小”）；
（3）在实验中，测得变压器原、副线圈的匝数分别为180匝和90匝，原线圈电压为12V，由此可以计算出副线圈电压为______V。
参考答案
1．答案：C
解析：A.交流电表测量的示数是交流电的有效值，选项A不符合题意；
B.保险丝标注的额定电流规格是交流电的有效值，选项B不符合题意；
C.电容器标注的耐压值是交流电的最大值，选项C符合题意；
D.电饭锅上所标的“220V”电压是交流电的有效值，选项D不符合题意；
故选C。
2．答案：C
解析：发电厂输出的电流为
输电线路上的电流为
工厂得到的功率为
故选C。
3．答案：B
解析：由图乙可知交流电频率，，则a、b端电压的瞬时值表达式为，A错误；变压器原、副线圈匝数比为2:1，设电流表的示数为I，则电流表的示数为，电压表的读数为，设原线圈两端的电压为，则，解得，根据欧姆定律可知，电阻两端的电压为，则电压表的读数为，则电压表、示数之比为，B正确；增大电阻，输入电压一定，则原线圈电流表的示数变小，根据，电流表的示数变小，消耗的电功率变小，C错误；若增大原、副线圈匝数比，根据B、C选项的分析，原线圈电流表的示数会减小，D错误。
4．答案：B
解析：的功率
变压器次级电压，即两端电压为
的功率
故选B。
5．答案：C
解析：AB.与副线圈并联的电压表的示数为副线圈两端电压的有效值，在不改变其他条件时，其示数不变，为
故AB错误；
CD.正弦交变电压原频率为
当频率变为100Hz时，容抗减小，中电流增大，功率增大，灯泡变亮，感抗增大，中电流减小，功率减小，灯泡变暗，故C正确，D错误。
故选C。
6．答案：D
解析：根据题意可知，线圈M与直流电源相连，将、闭合稳定后，线圈M产生恒定的磁场，穿过线圈N的磁通量不变，则线圈N中无感应电动势，无感应电流。
故选D。
7．答案：BD
解析：A.变压器改变的是交流电的电压和电流，不改变频率，A错误；
B.和都是定值电阻，有
又由理想变压器特点知原副线圈上的电流与匝数成反比，则有
可得
B正确；
C.设两端电压分别为，，滑片上滑，副线圈电阻减小电流增大，原线圈电流增大，两端电压增大，知
其电功率的变化量为
C错误；
D.当滑片P移到最上端时，副线圈电阻只有，设为R，将原副线圈及副线圈电路等效为原线圈的一个电阻，由，，，
联立可得
由闭合电路欧姆定律，对原线圈电路有
可得两端的电压为，D正确。
故选BD。
8．答案：AD
解析：A.当单刀双掷开关由a拨向b而其他条件不变时，变压器原线圈的匝数减小，根据
可知，次级电压变大，则稳定后电压表的示数增大，选项A正确；
B.当滑动变阻器的滑动触头向下滑动而其他条件不变时，次级电阻变大，则次级电流减小，则初级电流减小，即电流表的示数减小，选项B错误；
C.当滑动变阻器的滑动触头向上滑动而其他条件不变时，次级电阻减小，而次级电压不变，则次级电流变大，即小灯泡变亮，选项C错误；
D.当线圈ABCD的转速增加一倍而其他条件不变时，根据
可知感应电动势的最大值增加一倍，有效值增加一倍，则次级电压有效值增加一倍，电压表示数增加一倍，次级电流增加一倍，则初级电流增加一倍，即电流表的示数增加一倍，选项D正确。
故选AD。
9．答案：AC
解析：A.由图乙可知
受电线圈的最大磁通量为
根据正弦交变电流特征可知，受电线圈产生的电动势最大值为
所以受电线圈产生的电动势的有效值为
故A正确；
B.由图乙可知，时刻磁通量变化率为0，由法拉第电磁感应定律可知，此时受电线圈产生的电动势为0V，故B错误；
CD.根据
代入数据解得
故C正确；D错误。
故选AC。
10．答案：AC
解析：A.时，感应电动势为零，线圈位置与中性面重合。故A正确；
B.电压表读数为有效值，由乙图知线圈电动势为
其有效值为
电路中的电流为
电压表示数为
故B错误；
C.灯泡的电功率为
故C正确；
D.e随t变化的规律为
其中，，
代入数据，得
故D错误。
故选AC。
11．答案：（1）160 W
（2）
（3）640 W
解析：（1）电动机恰能正常工作，有
根据理想变压器的电流与匝数的关系可知
解得
输电导线上损耗的电功率
解得
（2）发电机线圈产生的电动势的最大值
解得
根据理想变压器的电压与匝数的关系可知
解得
升压变压器副线圈两端电压
解得
根据理想变压器的电压与匝数的关系可知
解得
（3）升压变压器原线圈输入功率
解得
又
解得
发电机线圈电阻消耗的热功率
解得
12．答案：（1）（2）
解析：（1）矩形闭合导线框在磁场中转动，产生的交流电的电动势最大值为
从图示位置开始计时，则线框中交变电流的电动势瞬时值表达式
线框从图示位置转过60°时的感应电动势大小
（2）根据正弦式交变电流的最大值和有效值的关系可知，有效值
二极管具有单向导电性，一个周期中只有一半时间电路中有电流，根据电流的热效应得
解得电路中的总电压
则电阻R的发热功率
13．答案：（1）160W（2）0.6Ω
解析：（1）设降压变压器原、副线圈的电流分别为，电动机恰能正常工作，有
根据理想变压器的变流比可知
代入数据解得
所以输电线路上损耗的电压为
输电线路上损耗的电功率为
（2）根据，可得
升压变压器副线圈两端电压
由，可得
根据正弦式交变电流产生规律可知，电动势最大值为
电动势有效值为
升压变压器由，可得
发动机的内压
交流发电机线圈的电阻
14．答案：（1）交流（2）变暗；变小（3）6
解析：（1）线圈应连到学生电源的交流输出端上；
（2）将与灯泡相连的线圈拆掉部分匝数其余装置不变，则次级电压会减小，继续实验灯泡亮度将变暗，这说明灯泡两端的电压变小；
（3）在实验中，测得变压器原、副线圈的匝数分别为180匝和90匝，原线圈电压为12V，由此可以计算出副线圈电压为