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1、高考物理新电磁学知识点之交变电流单元汇编及答案(2)一、选择题1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 2A2如图所示，有一矩形线圈面积为S，匝数为 N，总电阻为r，外电阻为R，接触电阻不计.线圈绕垂直于磁感线的轴OO以角速度 w 匀速转动，匀强磁场的磁感应强度为.B则A当线圈平面与磁感线平行时，线圈中电流为零B电流有效值2NBSwIRrC电动势的最大值为2NBSwD外力做功的
2、平均功率22222N B S wPRr3如图所示，一交流电的电流随时间而变化的图象。此交流电流的有效值是（）A3.52AB3.5AC5AD52A4在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则()At 0.005s时线圈平面与磁场方向平行Bt 0.010s时线圈的磁通量变化率最大C线圈产生的交变电动势频率为100HzD线圈产生的交变电动势有效值为311V5如图所示，两种情况下变压器灯泡L2、L3的功率均为P，且 L1、L2、L3为相同的灯泡，匝数比为，则图（a）中 L1的功率和图（b）中 L1的功率分别为()AP、PB9P、C、9PD
3、、9P6有一种自行车，它有能向自行车车头灯泡供电的小型发电机，其原理示意图如图甲所示，图中 N，S是一对固定的磁极，磁极间有一固定的绝缘轴上的矩形线圈，转轴的一端有一个与自行车后轮边缘结束的摩擦轮如图乙所示，当车轮转动时，因摩擦而带动摩擦轮转动，从而使线圈在磁场中转动而产生电流给车头灯泡供电关于此装置，下列说法正确的是（）A自行车匀速行驶时线圈中产生的是直流电B小灯泡亮度与自行车的行驶速度无关C知道摩擦轮与后轮的半径，就可以知道后轮转一周的时间里摩擦轮转动的圈数D线圈匝数越多，穿过线圈的磁通量的变化率越大7如图甲所示为一理想变压器，原、副线圈匝数比为221，两个标有“10 V,5 W”的小灯泡
4、并联在副线圈的两端原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u如图乙所示，原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想电表)。则下列说法正确的是()A经过 1 min 原线圈的输出电能为6 102 JB由于电压过高小灯泡会被烧坏C电压表的示数为 2202 VD电流表的示数为 2 A8如图所示为某住宅区的应急供电系统，由交流发电机和副线圈匝数可调的理想降压变压器组成发电机中矩形线圈所围的面积为S，匝数为N，电阻不计，它可绕水平轴OO 在磁感应强度为B 的水平匀强磁场中以角速度匀速转动矩形线圈通过滑环连接降压变压器，滑动触头P上下移动时可改变输出电压，R0表示输电线的电阻以线圈平面与磁场平行时为计时起点，下列判
5、断正确的是A若发电机线圈某时刻处于图示位置，变压器原线圈的电流瞬时值为零B发电机线圈感应电动势的瞬时值表达式为e=NBS sintC当用电量增加时，为使用户电压保持不变，滑动触头P应向上滑动D当滑动触头P向下移动时，变压器原线圈两端的电压将升高9两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10 如图甲所示，理想变压器原、副
6、线圈的匝数比为5：1，原线圈输入如图乙所示的交变电压。下列说法正确的是（）A副线圈输出电压的频率为10HzB副线圈输出电压为62.2VCP向左移动时，电阻R两端的电压增大DP向左移动时，变压器的输入功率减小11 如图所示，理想变压器的原线圈接在220 2sin100Vut的交流电源上，副线圈接有 R=110 的负载电阻，原、副线圈匝数之比为41，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是A电流表的读数为2AB原线圈的输入功率为27.5WC电压表的读数为77.8VD副线圈输出交流电的周期为50s12 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
7、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 VC55VD102V13 如图所示,交流电流表A1、A2、A3分别与电容器C线圈 L 和电阻 R 串联后接在同一个交流电源上,供电电压瞬时值为U1=Umsin 1t,三个电流表读数相同现换另一个电源供电,供电电压瞬时值为U2=Umsin 2t,2=21.改换电源后,三个电流表的读数将()AA1将减小,A2将增大,A3将不变BA1将增大,A2将减小,A3将不变CA1将不变,A2将减小,A3将增大DA1将减小,A2将减小,A3将不变14 如图所示，在某一输电线路的起始端接入两
8、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 一台交流发电机的线圈电阻为2,将其输出端接在电阻为20 的电阻丝上,其输出电压从某时刻开始随时间变化的图象如图所示,则()A线圈转动的角速度为25 rad/sB电阻丝的发热功率为250 WC交流发电机的电动势有效值为502 VD若将此发电机接在匝数比为12 的理想变压器上可使输出频率提高1 倍1
9、6 如图所示，理想变压器的原线圈接入110002 sin100(V)ut的交变电压，副线圈通过电阻r6的导线对“220V,880W”的电器 RL供电，该电器正常工作由此可知()A原、副线圈的匝数比为50:1B交变电压的频率为100HzC副线圈中电流的有效值为4AD变压器的输入功率为880W17 如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为12，接有四个阻值相同的定值电阻，变压器初级线圈接到交流电源上，下面说法正确的是()A副线圈电压是电源电压的2 倍B流过 R1的电流是副线圈上电流的2 倍CR1上的电功率是R2上电功率的2 倍DR1上的电功率是R2上电功率的9 倍18 如图所示，某同学在科技节活动中
10、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，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 BaR19 一交变电流的电流时间图像如图所示，由图可知（）A该交变电流的频率为50HzB用交流电流表测该电流其示数为102AC该交变电流瞬时值表达式为102sin628tAD该交变电流通过一阻值为10的电阻时，
11、电阻消耗的电功率为2000W20 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21 如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为41，原线圈接在220 2 sin100ut V（）的交流电源上，副线圈接有55R的电阻电流表、电压表均为理想电表下列说法正确的是（）A原线圈的输入功率为552WB电流表的读数为4.0 AC电压表的读数为55.0 VD副
12、线圈两端交流电的周期为50 s22 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，A 为理想交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴OO 沿逆时针方向匀速转动，产生的电动势随时间变化的图象如图乙所示。已知发电机线圈电阻为10，外接一只阻值为90的电阻，不计电路的其它电阻，则（）A电流表的示数为0.31AB线圈转动的角速度为50rad sC0.01s 时线圈平面与磁场方向平行D在线圈转动一周过程中，外电阻发热约为0.087J23 一理想变压器原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220V 的正弦交流电源上，如图所示。设副线圈回路中电阻两端的电压为
13、U，原、副线圈的匝数比为n1:n2，在原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k=19，则（）AU=66V n1:n2=3:1BU=22V n1:n2=2:1CU=66V n1:n2=2:1DU=22V n1:n2=3:124 如图所示，甲图为正弦式交流电，乙图正值部分按正弦规律变化，负值部分电流恒定，丙图为方波式交流电，三个图中的和周期 T相同.三种交流电的有效值之比为（）A：2：B2：C：2D：225 如图所示，一单匝正方形线圈abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO 匀速转动，沿着 OO 观察，线圈沿逆时针方向转动。已知匀强磁场的磁感应强度为B，线圈边长为 L，电阻为R，转动的角速
14、度为。当线圈转至图示位置时（）A线圈中感应电流的方向为abcdaB线圈中感应电流的大小为2 2B LRC穿过线圈的磁通量为BL2D穿过线圈磁通量的变化率为BL2【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】【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.2D 解析：D【解析】当线圈平面与磁感线平行时，磁通量为零，磁通量的变化率最大，感应电动势最大，线圈中电流不为零，故A 错误；根据mENBS，得感应
15、电动势最大值是NBS，所以感应电动势有效值22mENBSU，所以电流有效值2UNBSIRRr，故 B 错误，C 错误；根据能量守恒得：外力做功的平均功率等于整个电路消耗的热功率，所以外力做功的平均功率2PIRr，解得22222N B SPRr，故 D 正确；故选D【点睛】根据mENBS求解感应电动势最大值根据电动势的最大值与有效值的关系求解电流有效值根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律和电流的定义式求解外力做功的平均功率3C 解析：C【解析】【详解】交流电流的有效值的定义有2220.02(42)0.01(32)0.01IRRR解得5AI，选项 C正确，ABD 错误。故选 C。4A 解析：A【解析】
16、【详解】由图可知t=0.005s 时刻感应电动势最大，此时线圈所在平面与磁场平行，穿过线框回路的磁通量的变化率最大，A 正确；t=0.01s 时刻感应电动势等于零，穿过线框回路的磁通量最大，磁通量的变化率为零，B 错误；周期为0.02Ts，故频率为150fHzT，故 C 错误电动势有效值为：311V220V22mEE，故 D 错误；综上分析A 正确5B 解析：B【解析】【详解】由题意可知，两种情况下变压器输入功率为均为2P设灯泡L2、L3的电压为U，电流为I，电阻为R，则有 P=根据电压与匝数成正比可知，两种情况下变压器的输入电压均为 3U，根据输入功率和输出功率相等可知，变压器输入电流为I所
17、以图（a）中 L1的功率为Pa=9P图（b）中 L1的功率为Pb=()2R=PA.P、P与上述计算结果9P、不相符，故A不符合题意；B.9P、与上述计算结果9P、相符，故 B符合题意；C.、9P与上述计算结果9P、不相符，故C不符合题意；D.、9P 与上述计算结果9P、不相符，故D不符合题意；6C 解析：C【解析】【详解】自行车匀速行驶时，线圈中在磁场中旋转产生感应电动势，如果从中性面开始计时，则e=Emsin t，所以产生的是交流电，故A 错误；小灯泡亮度决定于电功率，电功率P=EI，而，所以灯泡亮度与自行车的行驶速度有关，故B 错误；如果摩擦轮半径为 r，后轮的半径为R，则，则后轮转一周的
18、时间里摩擦轮转动的圈数为 N=R/r，故 C 正确；磁通量的变化率为，与线圈匝数无关，故D 错误。故选C。【点睛】本题主要是考查交流电答产生和线速度、角速度答关系，解答本题要知道物体做匀速圆周运动过程中，同缘且不打滑则它们边缘的线速度大小相等；而共轴则它们的角速度相同。7A 解析：A【解析】【分析】由图乙可知，原线圈两端电压1U的有效值为220V，根据变压器原副线圈电压比关系，得副线圈两端电压的有效值221110VnUUn。【详解】AB、分析可知，副线圈两端电压210VU，故两灯泡均正常工作，则变压器的输入功率为1210WPP，故在 1min 内，原线圈的输出电能为110W60s=600JPt
19、，A 正确，B 错误；C、电压表的示数为原线圈电压有效值1U，为 220V，C 错误；D、根据11 1PU I，得电流表示数1111A22PIU，D 错误。故选 A。【点睛】掌握住理想变压器的电压、电流和功率之间的关系，最大值和有效值之间的关系即可解决本题。8B 解析：B【解析】【分析】【详解】若发电机线圈某时刻处于图示位置，则此时线圈中产生的感应电动势最大，变压器原线圈的电流瞬时值为最大，选项A 错误；发电机线圈感应电动势的瞬时值表达式为e=NBS cos t,选项 B 错误；当用电量增加时，导线上的电流增加，导线R0上的电压损失变大，为使用户电压保持不变，变压器次级输出电压应该变大，故滑动
20、触头P应向上滑动，选项 C 正确；变压器原线圈两端的电压是由发电机的输出电压决定的，与滑动端P无关，选项 D 错误9C 解析：C【解析】【详解】A由图象知甲的周期为1s，乙的周期为2s，所以21fTfT甲乙乙甲A 错误；B甲的有效值为2V2V2U甲乙的有效值为63 2V2U乙所以:1:3EE甲乙B错误；CDt=1s 时，甲乙瞬时电压为零，磁通量的变化率为零，此时线圈处于中性面位置，C 正确 D 错误故选 C.10D 解析：D【解析】【详解】A理想变压器原副线圈的频率相同，根据图像：211Hz=50Hz2 10fTA 错误；B原线圈电压的有效值：1311220 2VV220V22U根据理想变压器
21、的电压规律：1122UnUn解得：244VU，B 错误；CD滑片P向左滑动，副线圈电压保持不变，电阻增大，电流减小，根据欧姆定律可知定值电阻R分压减小，根据电功率的计算公式：PIU可知副线圈两端功率减小，所以理想变压器的输入功率也减小，C 错误，D 正确。故选 D。11B 解析：B【解析】【详解】A原线圈电压有效值为U1=220V，则根据匝数比可得次级电压有效值U2=55V，则次级电流有效值2255A0.5A110UIR则初级电流表的读数为21211A8nIIn选项 A 错误；B原线圈的输入功率为P1=U1I1=22018=27.5W选项 B 正确；C电压表的读数为U2=55V，选项 C 错误
22、；D副线圈输出交流电的周期为220.02s100T选项 D 错误；故选 B.12A 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。13B 解析：B【解析】【分析】当交变电流的频率变大时，线圈的感抗变大，电容器的容抗变小，因此A变亮，B变暗又因为电阻在直流和交流电路中起相同的作用，故C 灯亮度不变【详解】
23、由公式 2f=知，后来交流电的频率变大，线圈的感抗变大，电容器的容抗变小，对电阻没影响，所以A1示数将增大，A2数将减小，A3示数不变，所以选项B 正确，ACD 错误故选 B【点睛】此题考查电容、电感对交变电流的影响，也就是容抗、感抗与交变电流的关系当交变电流的频率变大时，线圈的感抗变大，电容器的容抗变小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10
24、0：1，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=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。15B 解析：B【解析】A、根据2T得，50/rads，故 A 错误；B、图象中输出电压最大值为100V，有效值是50 2V，由于线圈有内阻，则其电动势有效值大于50 2V，电阻丝的发热功率为212502mUPWR（）
25、，故 B正确,C 错误；D、理想变压器可以改变输出电压，不能改变输出频率，故D 错误。点睛：本题考查了交流电的产生原理，注意要与闭合电路的欧姆定律相结合才能解决此类问题。16C 解析：C【解析】【详解】试题分析：根据瞬时值的表达式可以求得输出电压的有效值、周期和频率等，再根据电压与匝数成正比即可求得结论解：输入电压的有效值为11000 V，用电器的额定电压为220 V，所以变压器的输出电压大于 220 V，原副线圈的匝数比小于50：1，故 A 错误；B、由输入电压的表达式知，f=1002Hz=50 Hz，故 B 错误；C、副线圈中的电流与用电器中的电流相同，I=4 A，故 C 正确；D、变压器
26、的输出功率为用电器的功率和导线电阻损耗的功率之和，大于880 W，所以变压器的输入功率大于880 W，故 D 错误故选C【点评】掌握住理想变压器的电压、电流之间的关系，最大值和有效值之间的关系即可解决本题17D 解析：D【解析】【详解】因为原、副线圈匝数比为12，所以原线圈输出电压，即2R两端电压为副线圈两端电压的一半，即2433321112222RRRRRUUUUUU，但由于1R的存在所以2RU小于电源电压，2R两端电压与R3两端电压相等，故其电流相等，根据原副线圈电流比反比与原副线圈匝数比，所以原线圈与2R并联部分的电流为副线圈的2 倍，而1R的电流等于2R的电流与并联部分导线电流之和，所
27、以R1上的电流是副线圈电流的3 倍，AB 错误；根据2PI R可得1R上的电功率是2R上电功率的9 倍，C 错误 D 正确18C 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。19C 解析：C【解析】【分析】【详解】A从图中可以直接读出交流电流的周期周期为0.01s，故频率为f=1100Hz0.01故 A 错误；B从图中可以直接读出交流电流的最大值为102A，故有效值为I=m
28、ax10 2A10A22I故 B 错误；C该交变电流瞬时值表达式为max22sin10 2sin10 2sin 20010 2sin628(A)0.01iIttttT故 C 正确；D该交变电流通过10电阻时，电阻消耗的电功率为P=I2R=102 10W=1000W故 D 错误。故选 C。20B 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
29、L 上的电压增大，L 变亮，故 C，D 错误.故选 B.21C 解析：C【解析】【分析】根据瞬时值的表达式可以求得输出电压的有效值、周期和频率等；再根据电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，输入功率等于输出功率，即可求得结论【详解】A、由题意知，原线圈电压有效值为220V，原、副线圈匝数之比为4:1，由 U1：U2=n1：n2，可得：U2=55V，由输入功率和输出功率相等可得，原线圈中的输入功率为：P入=P出=25555=55W，故 A错误；B、副线圈的电流为：I2=U2/R=55/55A=1A，由 I1:I2=n2:n1可得：I1=0.25A，即电流表的读数为 0.25A，故 B错误；C、电压
30、表的读数为副线圈电压的有效值，即为：U=55.0V，故 C正确；D、由u2202sin100 t V（）可知，=100，又由=2/T，解得：T=0.02s，变压器不改变周期，所以副线圈两端交流电的周期为0.02s，故 D错误故选 C22D 解析：D【解析】【详解】在交流电路中电流表的示数为有效值，=22V2mEE有效，电流表的示数22=0.22A100EIR有效总，A 错误；从图像可知线圈转动的周期为0.02s，则线圈转动的角速度2=100 rad/sT，B 错误；0.01s时线圈的电压为0，因此线圈在中性面处，C 错；线圈发热应用电流的有效值进行计算，则发热量22=0.22900.02=0.
31、087JQ I Rt，D正确23A 解析：A【解析】【详解】根据电流与匝数成正比，得原副线圈的电流之比：1221InIn根据2PI R得原副线圈回路中电阻消耗的功率之比：212219IkI解得原、副线圈的匝数比为：123:1nn根据原副线圈电压与匝数成正比，得原线圈两端的电压为3U，根据UIR知原线圈回路中电阻两端的电压为3U，在原线圈回路中：3220V3UU解得：66VU故 A 正确，B、C、D 错误；故选A。24D 解析：D【解析】【详解】甲图中交流电的有效值为；对乙图，解得；对于丙图有效值为，所以三种交流电的有效值之比为，故 D 正确；ABC 错误；25D 解析：D【解析】【详解】A图示时刻，ad速度方向向里，bc 速度方向向外，根据右手定则判断出ad 中感应电流方向为 a d，bc 中电流方向为cb，线圈中感应电流的方向为adcba。故 A 错误；B线圈中的感应电动势为2EBSBL线圈中的感应电流为2BLIR故 B 错误；C图示时刻ad、bc 两边垂直切割磁感线，穿过线圈磁通量为0，故 C 错误；D线圈中的感应电动势为2EBSBL由公式Et得2BLt故 D 正确。故选 D。