三年（2022-2024）高考物理真题分类汇编（全国通用）专题32交变电流（解析版）

这是一份三年（2022-2024）高考物理真题分类汇编（全国通用）专题32交变电流（解析版），共8页。


考点01 交变电流的产生
1. （2024年高考山东卷）如图甲所示，在-d≤x≤d，-d≤y≤d的区域中存在垂直Oxy平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场（用阴影表示磁场的区域），边长为2d的正方形线圈与磁场边界重合。线圈以y轴为转轴匀速转动时，线圈中产生的交变电动势如图乙所示。若仅磁场的区域发生了变化，线圈中产生的电动势变为图丙所示实线部分，则变化后磁场的区域可能为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
根据题意可知，磁场区域变化前线圈产生的感应电动势为
由题图丙可知，磁场区域变化后，当时，线圈的侧边开始切割磁感线，即当线圈旋转时开始切割磁感线，由几何关系可知磁场区域平行于x轴的边长变为
C正确。
4. （2024年高考辽宁卷）如图，空间中存在水平向右的匀强磁场，一导体棒绕固定的竖直轴OP在磁场中匀速转动，且始终平行于OP。导体棒两端的电势差u随时间t变化的图像可能正确的是（ ）

A. B. C. D.
【参考答案】C
【名师解析】
导体棒匀速转动，设线速度为v，设导体棒从到C过程，棒转过的角度为，如图所示
，
则导体棒垂直磁感线方向的分速度为
可知导体棒垂直磁感线的分速度为余弦变化，根据左手定则可知，导体棒经过B点和B点关于P点的对称点时，电流方向发生变化，根据 =BLvcsθ，可知导体棒两端电势差u随时间t变化的图像为余弦图像。
1. （2023高考湖南卷）某同学自制了一个手摇交流发电机，如图所示。大轮与小轮通过皮带传动（皮带不打滑），半径之比为，小轮与线圈固定在同一转轴上。线圈是由漆包线绕制而成的边长为的正方形，共匝，总阻值为。磁体间磁场可视为磁感应强度大小为的匀强磁场。 大轮以角速度匀速转动，带动小轮及线圈绕转轴转动，转轴与磁场方向垂直。线圈通过导线、滑环和电刷连接一个阻值恒为的灯泡。假设发电时灯泡能发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是（ ）

A. 线圈转动的角速度为
B. 灯泡两端电压有效值为
C. 若用总长为原来两倍的相同漆包线重新绕制成边长仍为的多匝正方形线圈，则灯泡两端电压有效值为
D. 若仅将小轮半径变为原来的两倍，则灯泡变得更亮
【参考答案】AC
【名师解析】根据大轮与小轮半径之比为4׃1，由v=ωr可知发电机线圈转动的角速度为4ω，A正确；发电机产生的感应电动势最大值为Em1=nBL2·4ω，有效值为E1==，灯泡两端电压有效值为U1=E1/2=，B错误；若用总长为原来两倍的相同漆包线绕制成边长仍为L的多匝正方形线圈，则线圈电阻为2R，匝数为2n，发电机产生的感应电动势最大值为Em2=2nBL2·4ω，有效值为E2==，灯泡两端电压有效值为U2=E2/3=，C正确；若仅将小轮半径变为原来的两倍，则发电机转速变慢，产生的感应电动势减小，灯泡变暗，D错误。
5．（2022新高考海南卷）一个有N匝的矩形线框，面积为S，以角速度从如图所示的位置开始，在匀强磁场B中匀速转动，则产生的感应电动势随时间变化的图像是（ ）
A． B．
C． D．
【参考答案】A
【名师解析】N匝的矩形线框，面积为S，以角速度在匀强磁场B中匀速转动，产生的感应电动势为NBSω，图中位置为穿过线框磁通量为零的位置。以角速度从如图所示的位置开始，在匀强磁场B中匀速转动，则产生的感应电动势随时间变化的图像是A。
4．（2022·高考广东物理）图3是简化的某种旋转磁极式发电机原理图。定子是仅匝数n不同的两线圈，，二者轴线在同一平面内且相互垂直，两线圈到其轴线交点O的距离相等，且均连接阻值为R的电阻，转子是中心在O点的条形磁铁，绕O点在该平面内匀速转动时，两线圈输出正弦式交变电流。不计线圈电阻、自感及两线圈间的相互影响，下列说法正确的是（ ）
A．两线圈产生的电动势的有效值相等
B．两线圈产生的交变电流频率相等
C．两线圈产生的电动势同时达到最大值
D．两电阻消耗的电功率相等
【参考答案】B
【命题意图】本题考查法拉第电磁感应定律，交变电流的有效值和电功率。
【解题思路】
由于两定子线圈匝数不同，根据法拉第电磁感应定律，转子匀速转动，在两线圈中产生的电动势最大值不相等，有效值不相等，A项错误；由于转子匀速转动，所以两线圈产生的交变电流频率相等，B项正确；由于两线圈二者轴线在同一平面内且相互垂直，所以两线圈产生的感应电动势不能同时达到最大值, C项错误；由于在两线圈中产生的电动势最大值不相等，有效值不相等，根据P=E2/R，可知所以两电阻消耗的电功率不相等, D项错误。
考点01 交变电流的描述
1. （2024年高考广东卷）将阻值为的电阻接在正弦式交流电源上。电阻两端电压随时间的变化规律如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 该交流电的频率为
B. 通过电阻电流的峰值为
C. 电阻在1秒内消耗的电能为
D. 电阻两端电压表达式为
【参考答案】.D 交变电流
【名师解析】由电阻两端电压随时间的变化规律可知，该交变电流周期为T=0.02s，频率f=1/T=50Hz，A错误；由欧姆定律可得流过电阻电流最大值为Im=Um/R=10/50 A=0.2A，B错误；流过电阻电流有效值为I=Im/=0.2A，由焦耳定律，电阻1s内耗电能W=I2Rt=2J，C错误；由电阻两端电压随时间的变化规律可知，电阻两端电压为u=10sin(100πt)V，D正确。
2. . （2024年高考河北卷）为两个完全相同的定值电阻，两端的电压随时间周期性变化的规律如图1所示（三角形脉冲交流电压的峰值是有效值的倍），两端的电压随时间按正弦规律变化如图2所示，则两电阻在一个周期T内产生的热量之比为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
根据有效值的定义可知图1的有效值的计算为
解得

图二的有效值为
接在阻值大小相等的电阻上，因此
故选B。
3.（2024年高考湖北卷）在如图所示电路中接入正弦交流电，灯泡的电阻是灯泡的2倍。假设两个二极管正向电阻为0、反向电阻无穷大。闭合开关S，灯泡、的电功率之比为（ ）
A. 2︰1B. 1︰1C. 1︰2D. 1︰4
【答案】C
【解析】
两个二极管正向电阻为0，反向电阻无穷大，二极管导通则短路并联的灯泡，此时另一个灯泡与电源串联，根据电路图可知在一个完整的周期内，两个灯泡有电流通过的时间相等都为半个周期，电压有效值相等，则根据
可知
故选C。
4．（2023广东卷）用一台理想变压器对电动汽车充电．该变压器原、副线圈的匝数比为，输出功率为，原线圈的输入电压．关于副线圈输出电流的有效值和频率正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【参考答案】A
【名师解析】根据原线圈的输入电压
，可知原线圈输入电压为220V，频率为50Hz。根据变压器变压公式可知输出电压为440V，由P=UI可知副线圈输出电流的有效值20A，选项A正确。
5．（2022重庆高考）低压卤素灯在家庭电路中使用时需要变压器降压。若将“”的交流卤素灯直接通过变压器（视为理想变压器）接入电压为的交流电后能正常工作，则（ ）
A．卤素灯两端的电压有效值为
B．变压器原、副线圈的匝数比为55∶3
C．流过卤素灯的电流为
D．卤素灯的电阻为
【参考答案】B
【名师解析】低压卤素灯铭牌所标数值为交流电压有效值，即卤素灯两端的电压有效值为12V，选项A错误；根据变压器变压公式，变压器原、副线圈的匝数比为n1׃n2=220׃12=55∶3，选项B正确；流过卤素灯的电流为I=P/U=25/6A=4.17A，选项C正确；由欧姆定律I=U/R可得卤素灯正常工作时的电阻为R=U/I=2.9Ω，选项D错误。
考点
三年考情（2022-2024）
命题趋势
考点1 交变电流的产生
（5年4考）
2021江苏卷：经纬网中实际距离和最短距离的计算；
2019北京卷、2021北京卷：地图中的方向判断和比例尺的计算；
2020浙江7月选考：经纬网知识
1.经纬网中高考考查频率较高的知识主要表现在实际距离的计算和经纬网中方向的判读，地图三要素中比例尺和方向的考查一直是考查的热点。
2.等高线地形图的考查主要集中在对等高线地形图的判读上，包括地形的判读、相对高差的计算，通视的判读等依然是复习的重点；同时等高线地形图的剖面图的绘制的考查有增加的趋势。
考点2 交变电流的描述
（5年3考）
2022上海卷、2020浙江7月考、2020年山东卷：
等高线地形图的判读；
2023山东卷、2023湖南卷：
等高线的剖面图和等高线地形图的判读；