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1、高考物理电磁学知识点之交变电流难题汇编及答案(6)一、选择题1如图，实验室一台手摇交流发电机，内阻r=1.0，外接 R=9.0的电阻。闭合开关S，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e=10sin10 t（V），则（）A该交变电流的频率为10HzB该电动势的有效值为10VC外接电阻R 所消耗的电功率为9WD电路中理想交流电流表的示数为A2如图甲所示电路，已知电阻21RRR，和1R并联的 D 是理想二极管（正向电阻可视为零，反向电阻为无穷大），在A、B 之间加一个如图乙所示的交变电压（0ABU时电压为正值）。则R2两端电压的有效值为（）A510VB10 VC55VD102V3一自耦变压
2、器如图所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a、b 间作为原线圈通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c、d 间作为副线圈，在a、b 间输入电压为U1的交变电流时，c、d 间的输出电压为U2，在将滑动触头从M 点顺时针转到N 点的过程中()AU2U1，U2降低BU2U1，U2升高CU2U1，U2降低DU2U1，U2升高4图甲是某燃气炉点火装置的原理图转换器能将电压恒为3V 的直流电压转换转为如图乙所示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原副线圈的匝数分别为n1、n2。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V 时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。以下判断正确的是（）A电
3、压表的示数等于3VB电压表的示数等于10VC实现点火的条件之一是121500nnD实现点火的条件是钢针和金属板紧密接触5一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻1R、2R和3R的阻值分别为3、1和4，A 为理想交流电流表，U 为正弦交流电压源，输出电压R 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。该变图压器原、副线圈匝数的比值为（）A2B3C4D56如图所示，一个N匝矩形闭合线圈，总电阻为R，在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO以恒定的角速度转动，线圈产生的电动势的最大值为mE，从线圈平面与磁感线平行时开始计时，则（）A线圈电动势的瞬时值表达式为msine
4、EtB当线圈转过2时，磁通量的变化率达到最大值C穿过线圈的磁通量的最大值为mED线圈转动一周产生的热量为2mER7两矩形线圈分别在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，线圈中产生的感应电动势e随时间t的变化关系分别如图中甲、乙所示，则下列说法正确的是（）A两交变电流的频率之比f甲：f乙=1：2B两交变电流的电动势有效值之比E甲：E乙=3：1Ct=1s 时，两线圈中的磁通量的变化率均为零Dt=1s时，两线圈均处在与中性面垂直的位置上8如图所示的电路中，变压器为理想变压器，电流表和电压表为理想电表，R0为定值电阻，在 a、b 端输入正弦交流电，开关S闭合后，灯泡能正常发光，则下列说法正确的是（）A闭
5、合开关S，电压表的示数变小B闭合开关S，电流表的示数变小C闭合开关S后，将滑动变阻器的滑片P向下移，灯泡变亮D闭合开关S后，将滑动变阻器的滑片P向下移，电流表的示数变小9电风扇的挡位变换器电路如图所示，把它视为一个可调压的理想变压器，总匝数为2400 匝的原线圈输入电压u=2202sin100 t(V)，挡位 1、2、3、4 对应的线圈匝数分别为240匝、600 匝、1200 匝、2400 匝。电动机M 的内阻 r=8 ，额定电压为U=220V，额定功率 P=110W。下列判断正确的是）（）A该交变电源的频率为100HzB当选择3 挡位后，电动机两端电压的最大值为110VC当挡位由3 变为 2
6、 后，原线圈的电流变大D当选择挡位4 后，电动机的输出功率为108W10 如图所示，一理想变压器原线圈接在电压恒为U 的交流电源上，原线圈接入电路的匝数可通过调节触头P 进行改变，副线圈、电阻箱R 和定值电阻R1以及理想交流电流表连接在一起。下列说法正确的是（）A不管电阻箱如何调节，电流表示数一定变大B只将 R 和 R1由并联改为串联结构，其他保持不变，则电流表示数将变大C只将 P的位置向上滑动，其他保持不变，则R1的功率将变小D保持 P的位置不动，增大R，则 R1的电功率变小11 如图所示，图乙中理想变压器的原线圈接图甲所示的交变电流理想变压器原、副线圈的匝数比为20:3，定值电阻的阻值为1
7、1，滑动变阻器的总阻值为22下列说法中正确的是（）A副线圈输出电压的频率为100HzB滑动变阻器的滑片P向右滑动时，电阻R 两端的电压不变C滑动变阻器的滑片P滑到最右端时，通过电阻R的电流为8.45AD滑动变阻器的滑片P滑到最左端时，理想变压器的输入功率为132W12普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，图中电流互感器ab 一侧线圈的匝数较少，工作时电流为Iab，cd 一侧线圈的匝数较多，工作时电流为Icd，为了使电流表能正常工作，则（）Aab 接 MN、cd 接 PQ，IabIcdBab 接 MN、cd 接 PQ，IabIcdCab 接 PQ、cd
8、接 MN，IabIcdDab 接 PQ、cd 接 MN，IabIcd13 如图甲所示，理想变压器原副线圈的匝数比为5：1，V和 R1、R2分别是电压表、定值电阻，且R15R2已知 ab 两端电压 u 按图乙所示正弦规律变化下列说法正确的是A电压 u瞬时值的表达式2202sin10(V)utB电压表示数为40VCR1、R2两端的电压之比为5：1DR1、R2消耗的功率之比为1：514 如图所示，在某一输电线路的起始端接入两个理想变压器，原、副线圈的匝数比分别为 n1n2=1001 和 n3 n4=1100，图中 a、b 表示电流表或电压表，已知电压表的示数为 22 V，电流表的示数为1 A，则以下
9、说法正确的是（）A输电线路总电阻为22 B线路输送电功率是22WCa为电压表，b为电流表Da 为电流表，b 为电压表15 一匝数 n=10 的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，所产生的交流电电动势瞬时值的表达式220sin10Vet，下列说法正确的是（）A该交流电的频率是50HzB电动势的有效值是220VC当1s10时，电动势的瞬时值为0D穿过线圈的磁通量最大值为4Wb/s16 如图所示.水平方向有磁感应强度大小为0.5 T 的匀强磁场，匝数为5 的矩形线框ab 边长为 0.5mad 边长为 0.4 m，线框绕垂直磁场方向的转轴OO 匀速转动，转动的角速度为20rad/s，线框通过
10、金属滑环与阻值为10的电阻 R构成闭合回路t=0 时刻线圈平面与磁场方向平行不计线框及导线电阻，下列说法正确的是A线圈中的最大感应电动势为10 VB电阻 R 两端电压的瞬时值表达式u=10sin20t(V)C电阻 R 中电流方向每秒变化20 次D电阻 R 消耗的电功率为5 W17 如图所示为某一输电示意图，电厂的发电机输出功率为100 kW，输出电压U1=500 V，升压变压器原、副线圈的匝数比为n1:n2=1:20，输电线电阻为40，用户需要的电压U4=220 V，变压器均为理想变压器。则A输电线上的输送电流为250AB输电线上损失的电压为280VC输电线上损失的电功率为4kWD降压变压器的
11、原、副线圈的匝数比为n3:n4=48:1118实验室里的交流发电机可简化为如图所示的模型，正方形线圈在水平匀强磁场中，绕垂直于磁感线的OO 轴匀速转动今在发电机的输出端接一个电阻R 和理想电压表，并让线圈每秒转25 圈，读出电压表的示数为10 V已知 R10 ，线圈电阻忽略不计，下列说法正确的是A线圈平面与磁场平行时刻，线圈中的瞬时电流为零B从线圈平面与磁场平行开始计时，线圈中感应电流瞬时值表达式为i2sin 100 t（A）C流过电阻R的电流最大值为2AD电阻 R上的热功率等于5 W19 如图所示，某同学在科技节活动中设计了一款简易手摇式发电机，将硬导线中间部分折成“”形的线框，其长为2a，
12、宽为 a，放入匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里。线框绕MN 轴以角速度匀速转动，导线通过电刷与阻值为R的电阻相连，其余电阻不计，则线框（）A电动势的有效值为22BaB电动势的有效值为22 2BaC从图示位置转过90过程中，流经电阻的电荷量为22BaRD从图示位置转过90过程中，流经电阻的电荷量为2 BaR20如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，R120，R230，C 为电容器已知通过R1的正弦交流电如图乙所示，则（）A交流电的频率为0.02 HzB原线圈输入电压的最大值为2002VC电阻 R2的电功率约为6.67 WD通过 R3的电流始终为零21 如图甲所示为一
13、台小型发电机构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间的变化规律如图乙所示，发电机线圈匝数为20 匝，内阻为1，外接灯泡的电阻为9恒定不变，则下列说法中正确的是（）A电压表的读数为6VB发电机输出功率为36WC线圈转动过程中，磁通量的最大值为0.03 2WbD在21.0 10s时刻，线圈平面恰好经过中性面位置22 如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表，下列说法正确的是（）A当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，1R消耗的功率变大B当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表V 示数变大C当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电流表1A示数变大D若闭合开关S，则电流表1
14、A示数变大，2A示数变大23 如图所示，原线圈输入有效值恒定的交变电压，在理想变压器的副线圈上，通过等效电阻为R1的输电线连接一只灯泡L和一个阻值大小随所受照射光强度的增大而减小的光敏电阻 R2若将照射R2的光的强度减弱，下列说法正确的是()A原线圈中的电流增大B流过 R2的电流减小C加在 R1两端的电压增大D灯泡 L 变暗24 如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为10：1，A、V 均为理想电表，R为光敏电阻(其阻值随光强增大而减小)，lL和2L是两个完全相同的灯泡.原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压u，下列说法正确的是()A电压 u的频率为100HzB电压表V 的示数为22 2V
15、C当照射R 的光强增大时，电流表A 的示数变大D当lL的灯丝烧断后，电压表V 的示数会变大25 电阻12RR、与交流电源按照图甲方式连接，12=10,=20RR，闭合开关S后，通过电阻2R的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示，则（）A通过1R的电流有效值是1.0AB通过2R的电流最大值是2AC1R两端的电压有效值为5VD2R两端的电压最大值为5 2A【参考答案】*试卷处理标记，请不要删除一、选择题1C 解析：C【解析】【分析】正弦式交流电电动势瞬时表达式为e=Emsin t，对照 e=10sin（10t）V 可知交流电的最大值和角速度，根据=2f可得该交变电流的频率；正弦式交流电电动势
16、的有效值，交流电流表A的示数为电流的有效值，利用闭合电路欧姆定律可得交流电流表A的示数，再利用P=I2R 计算外接电阻R 所消耗的电功率。【详解】正弦式交流电电动势瞬时表达式为e=Emsin t，由此可知Em=10V，=10 rad/s；由电动势瞬时值表达式可知=10rad/s，则该交变电流的频率f=5Hz，故 A 错误；该电动势的有效值为E=10V，故 B 错误；电路中理想交流电流表A 的示数，外接电阻R 所消耗的电功率：P=I2R=1 9=9W，故 C 正确，D 错误；故选 C。【点睛】本题考查了交变电流电动势瞬时值表达式，解题的关键是根据正弦式交流电电动势瞬时表达式为 e=Emsin t
17、找出 Em和 ，再结合欧姆定律，有效值等概念进行计算即可。但要特别注意交流电表的示数是有效值，计算电功率也是用有效值。2A 解析：A【解析】【分析】【详解】因为是交流电所以应该分两种情况考虑，当电源在正半轴时A 点电位高于B点电位二极管导通即R1被短路，R2电压为电源电压为20 2V=20V2电源在负半轴时B 点电位高于A点电位二极管截止R1，R2串联分压，则12QQQ即为2222010+22UTTTRRR解得=5 10VU故 A 正确，BCD 错误。故选 A。3C 解析：C【解析】试题分析：由题图知自耦变压器原线圈的匝数大于副线圈的匝数，根据变压器的变压规律可知，U2Icd，选项 B正确13
18、D 解析：D【解析】试题分析：根据公式1122UnUn、1221InIn，分析解题从图乙中可知交流电的最大值为220 2Vmu，周期为0.02Ts，故22100/0.02radsT，故电压u 瞬时值的表达式220 2sin100Vut，A错误；交流电压的有效值为220VE，原线圈中的电流为1I，故原线圈中输出端电压为111220UI R，副线圈中的电压为222UI R，故根据1122UnUn可得11222205I RI R，又知道122121155InIIIn，125RR，代入整理可得22110V3I R，所以2110V3U，B错误；12RR、两端的电压之比221122221551:1IRI
19、RI RI R，C错误；12RR、消耗的功率之比为222211222222151255IRI RI RI R，D 正确14C 解析：C【解析】【详解】由图可知：a的原线圈并联在电路中且副线圈匝数小于原线圈匝数，则输出电压小，为电压互感器，则a表是电压表；b 的原线圈串联在电路中且副线圈匝数大于原线圈匝数，输出电流小，则为电流互感器，则b电表是电流表，则C 正确，D 错误；而a互感器原线圈的匝数比副线圈匝数100：1，b 互感器原线圈的匝数比副线圈匝数1：100，由电压表的示数为 22V，得原线圈的电压为2200V，由电流表的示数为1A，原线圈的电流为100A所以电线输送功率是2.2 105W=
20、220KW，由已知条件无法求输电线电阻，故AB 错误；故选C。【点睛】本题实质是电压互感器与电流互感器的简单运用，电压互感器与电流互感器是利用变压器原理将电压、电流减小到可测范围进行测量的仪器。15C 解析：C【解析】【分析】【详解】A由交流电电动势瞬时值的表达式可读出角速度102f则该交流电的频率是5Hzf，故 A 错误；B由交流电电动势瞬时值的表达式可得电动势的最大值220VmE，则其有效值为1102V2mEE故B错误；C当1s10t时，带入到瞬时表达式可得1220sin(10)0V10e故 C 正确；D由电动势的最大值mmEnBSn可得穿过线圈的磁通量最大值为22011WbWb10 10
21、5mmEn故 D 错误。故选 C。16C 解析：C【解析】【分析】考查交变电流的产生及描述交变电流的物理量。【详解】A线圈中产生的感应电动势的最大值为Em=NBS=5 0.5 2.5 0.4 20V=50V；故 A 错误.B不计线框及导线电阻，则电阻R 两端电压的最大值Um=Em=50V，则电阻R两端电压的瞬时值表达式u=Umcost=50cos20t（V）；故 B 错误.C交流电的频率为2010Hz22f，周期 T=0.1s，电流在一个周期内方向变化2次，所以电阻R 中电流方向每秒变化20 次；故 C 正确.DR两端电压的有效值为2mUU，R 消耗的电功率2UPR，解得 P=125W；故 D
22、 错误.故选 C。17C 解析：C【解析】【详解】A.根据理想变压器原副线圈两端的电压与匝数成正比得1122UnUn，所以有：221110000VnUUn，发电机的输出功率为100kW，所以有21100kWPP，输电线中电流为22210APIU，故选项A 错误；B.输电线上的电压损失2400VUI r，故选项B 错误；C.输电导线上损失的电功率为224000WPI r，故选项C 正确；D.可得329600VUUU，降压变压器原、副线圈的匝数比是334448011nUnU，故选项 D 错误。18C 解析：C【解析】试题分析：线圈位于图中位置时，磁通量为零，而线圈中的瞬时电流不为零反而为最大，A
23、错误；电压表示数为10V，即有效值为10V，则最大值为10 2V，25 250/rads，则电流最大值为10 22A10，所以从线圈平面与磁场平行开始计时，线圈中电流瞬时值表达式为：2 cos50Ait，故 B错误 C正确；电阻R上的热功率等于221010W10UR，D 错误；考点：考查了交流电的产生【名师点睛】图示位置是与中性面垂直的位置，电动势最大，电压表的示数为电动势的有效值，电流瞬时值表达式为余弦函数注意计时的位置是中性面还是与之垂直的地方19C 解析：C【解析】【分析】【详解】AB线框绕MN 轴以角速度匀速转动，产生正弦式交流电，那么感应电动势最大值2m2EBSBa则电动势的有效值为
24、2m22EEBa故 AB 错误；CD从图示位置转过90过程中，流经电阻的电荷量为22BaqRR故 C 正确，D 错误。故选 C。20C 解析：C【解析】【详解】试题分析：根据变压器原理可知原副线圈中电流的周期、频率相同，周期为0.02s，频率为50 赫兹，A 错，由图乙可知通过R1的电流最大值为Im 1A、由欧姆定律可得其最大电压为 Um=ImR120V，原副线圈的电压之比等于匝数之比即1122UnUn可得原线圈输入电压的最大值为 U1=200V，B 错；由并联电路特点可得电阻R2的电流有效值为122A32mI RIR，电阻 R2的电功率为226.67PI RW,C 对；因为电容器有通交流、阻
25、直流的作用，所以有电流通过R3和电容器，D 错；所以本题选择C考点：交变电流变压器21D 解析：D【解析】【分析】【详解】A感应电动势的有效值6 2V6V22mEE小灯泡两端的电压5.4VRUERr即电压表的示数为5.4V，故A错误；B灯泡实际消耗的功率即为电源的输出功率，发电机输出功率为225 4W3.24W9UPR故 B 错误；C线圈转动过程中，在磁场中匀速转动的角速度为2100 rad/sT最大感应电动势为mEnBSn可得磁通量的最大值为6 23 2WbWb20 1001000mEn故 C 错误；D在21.010s时刻，感应电动势为0，线圈平面恰好经过中性面位置，故D 正确；故选 D。2
26、2B 解析：B【解析】【分析】【详解】ABC 当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值增大，回路总电阻变大，总电流强度减小，R1消耗的功率减小；原线圈电流强度也减小；原线圈电压不变，副线圈电压也不变，加在R1两端的电压减小，因此电压表V 示数增大，AC 错误 B 正确；D若闭合开关S，回路总电阻减小，电流强度增大，R1分得的电压升高，加在R2两端的电压降低，流过R2的电流强度减小，即A2的示数减小，D错误。故选 B。23B 解析：B【解析】【分析】【详解】A、照射 R2的光的强度减弱则其电阻变大，而电压不变，则副线圈电流变小，原线圈的电流也变小，则A 错误；B、因副线圈电流
27、变小，则R1电压变小，则L 的分压变大，通过L 的电流增大，则通过R2的电流减小，则B 正确.C、D、负载电阻变大后，电流减小，则R1上的电压减小，所以L 上的电压增大，L 变亮，故 C，D 错误.故选 B.24C 解析：C【解析】【分析】【详解】A原线圈接入如图乙所示，T=0.02s，所以频率为f=1T=50Hz，故 A 错误；B原线圈接入电压的最大值是2202V，所以原线圈接入电压的有效值是U=220V，理想变压器原、副线圈匝数比为10：1，所以副线圈电压是22V，所以 V 的示数为22V，故 B 错误；CR 阻值随光强增大而减小，根据I=UR知副线圈电流增加，副线圈输出功率增加，根据能量守恒定律，所以原线圈输入功率也增加，原线圈电流增加，所以A 的示数变大，故C正确；D当 Ll的灯丝烧断后，变压器的输入电压不变，根据变压比公式，输出电压也不变，故电压表读数不变，故D 错误；故选 C。25C 解析：C【解析】【分析】【详解】由图乙看出，通过2R电流的有效值是0.5A，2R两端电压的有效值为10V，最大值为10 2V，1R两端电压的有效值为5V，而串联电路中各部分电流相等，所以12RR、中电流的最大值均为0.5 2A，C 正确.