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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(1)一、选择题1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1:52如图所示,单匝闭合金属线框abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO匀速转动,设穿过线框的最大磁通量为m,线框中产生的最大感应电动势为Em,从线框平面与磁场平行时刻(图示位置)开始计时,下面说法正确的是A线框转动的角速度为mmEB
2、线框中的电流方向在图示位置发生变化C当穿过线框的磁通量为m的时刻,线框中的感应电动势为EmD若转动周期减小一半,线框中的感应电动势也减小一半3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 VC55VD102V4某变压器原、副线圈匝数比为55:9,原线圈所接电源电压按图示规律变化,副线圈接有负载下列判断正确的是A输出电压的最大值为36VB原、副线圈中电流之比为55:9C变压器输入、输出功率之比为55:9D交流电源有效值为220V,
3、频率为50Hz5如图是交流发电机的示意图,匀强磁场方向水平向右,磁感应强度为B,线圈 ABCD 从图示位置(中性面)开始计时,绕垂直于磁场方向的轴OO逆时针匀速转动。已知转动角速度为,线圈 ABCD 的面积为S,匝数为 N,内阻为r,外电路总电阻为R(包括滑环和电刷的接触电阻和电表电阻),规定线圈中产生的感应电流方向沿ABCD 为正方向,下列说法正确的是()A线圈产生感应电动势的瞬时值为02sineNB StB电路中产生的电流有效值为022()NB SIRrC外电路的电压峰值为02mNB SRURrD1 秒内线圈中电流方向改变2次6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“
4、10 V,5 W”的小灯泡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 A7如图所示,理想变压器原线圈a、b 两端接正弦交变电压u,u2202sin(100 t)V,原、副线圈的匝数比n1n2101,电压表接在副线圈c、d 两端,输电线的等效电阻为 R,原来开关S是断开的。则当S闭合一段时间后()A电压表示数不变,示数为22 VB电压表示数不变,示数为2202VC灯泡 L 两
5、端的电压将变大D电流表示数一定为08如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为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9如图所示,N 匝矩形导线框以角速度绕对称轴OO匀速转动,线框面积为S,线框电阻、电感均不计,在OO左侧有磁感应强度为B 的匀强磁场,外电路接有电阻R,理想电流表 A,则:()A从图示时刻起,线框产生的瞬时电动势为sineNB StB交流电流表的示数24INBSRCR 两端电压的有效值2UNBSD一个周期内R 的发热量2NBSQ
6、R10 矩形线框与理想电流表、理想变压器、灯泡连接电路如图甲所示灯泡标有“36 V40 W”的字样且阻值可以视作不变,变压器原、副线圈的匝数之比为21,线框产生的电动势随时间变化的规律如图乙所示则下列说法正确的是()A图乙电动势的瞬时值表达式为e36 sin(t)VB变压器副线圈中的电流方向每秒改变50 次C灯泡 L 恰好正常发光D理想变压器输入功率为20 W11 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11,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
7、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 如图所示,接于理想变压器中的四个规格相同的灯泡都正常发光,那么,理想变压器的匝数比n1:n2:n3为()A32 1B1l1C621D22 113 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 2A14 图示电路中,变压器为理想变压器,
8、a、b接在电压有效值不变的交流电源两端,R0为定值电阻,R 为滑动变阻器现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一个位置,观察到电流表 A1的示数增大了0.2 A,电流表A2的示数增大了0.8 A。则下列说法正确的是()A电压表V1示数增大B电压表V2、V3示数均增大C该变压器起升压作用D变阻器滑片是沿cd 的方向滑动15 如图所示,变压器输入有效值恒定的电压,副线圈匝数可调,输出电压通过输电线送给用户(电灯等用电器),R表示输电线的电阻,则()A用电器增加时,变压器输出电压增大B要提高用户的电压,滑动触头P 应向下滑C用电器增加时,输电线的热损耗减少D用电器增加时,变压器的输入功率增加16 如图所
9、示为远距离交流输电的简化电路图发电厂的输出电压是U,用等效总电阻是r 的两条输电线输电,输电线路中的电流是I1,其末端间的电压为U1在输电线与用户间连有一理想变压器,流入用户端的电流是I2则()A用户端的电压为I1U1/I2B输电线上的电压降为UC理想变压器的输入功率为I12rD输电线路上损失的电功率为I1U17 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
10、提高1 倍18 如图所示,理想变压器的原线圈接在122sin100Vut()的交流电源上,副线圈接有10R的负载电阻,原、副线圈的匝数之比为3 1。电流表、电压表均为理想电表。则()A电压表的示数为12VB电流表的示数为0.4AC变压器输出交流电的周期为50sD变压器的输入功率为1.6W19 两只阻值相等的电阻分别通以正弦交流电与方形交流电,它们电流的最大值相等,如图所示,则两只电阻的热功率之比是:A1:1B1:2C1:2D1:420 如图所示,一交流发电机的矩形线圈匝数为n=10,其电阻r=2,面积S=0.2m2,在磁感应强度 B=2T的匀强磁场中,若线圈从中性面位置开始绕垂直于磁场方向的对
11、称轴OO以=10 rad/s的角速度匀速转动,向R=18 的电阻供电。则以下说法中正确的是()A该线圈产生的是余弦式交变电流B线圈在转动过程中产生的最大感应电动势为40VC线圈开始转动160s时流过电阻R 的瞬时电流大小为22AD电阻 R 上消耗的电功率为9W21 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1A示数变大,2A示数变大22 如图所示的电路中,A、B
12、、C 三灯泡亮度相同,电源为220V,50Hz 的交流电源,以下叙述中正确的是()A改接 220V,100Hz 的交流电源时,A 灯变亮,B 灯变暗,C 灯亮度不变B改接 220V,100Hz 的交流电源时,A 灯变暗,B 灯变亮,C 灯变亮C改接 220V 的直流电源时,A 灯熄灭,B 灯变暗,C 灯亮度不变D改接 220V 的直流电源时,A 灯熄灭,B 灯变亮,C 灯变暗23 如图所示,一理想变压器原、副线圈的匝数之比为4:1,a、b间接有电压瞬时值表达式为220 2sin100et(V)的正弦交变电流,灯泡L1、L2的额定功率相同且恰好都正常发光。该理想电压表的示数为()A27.5VB4
13、4VC110VD220V24 如图甲所示的“火灾报警系统”电路中,理想变压器原、副线圈匝数之比为10:1,原线圈接入图乙所示的电压,电压表和电流表均为理想电表,R0为半导体热敏电阻,其阻值随温度的升高而减小,R1为滑动变阻器当通过报警器的电流超过某值时,报警器将报警下列说法正确的是()A电压表V 的示数为20VBR0处出现火警时,电流表A 的示数减小CR0处出现火警时,变压器的输入功率增大D要使报警器的临界温度升高,可将R1的滑片 P适当向下移动25 如图所示,有一半径为1mL、圆心为的金属圆环,Oa 为长度也为L 的铜棒,两者电阻均不计且接触良好。现让Oa 以圆心 为轴,以=10rad/s
14、的角速度匀速转动,圆环处于垂直于环面向里,磁感应强度大小为2TB的匀强磁场中。从圆心O 引出导线,从圆环上接出导线,并分别接到匝数比为12:1:4nn的理想变压器原线圈两端,则接在副线圈两端的理想电压表的示数为()A40VB20VC80VD0【参考答案】*试卷处理标记,请不要删除一、选择题1D 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
15、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 RI RI R,C 错误;12RR、消耗的功率之比为222211222222151255IRI RI RI R,D正确2A 解析:A【解析】【详解】A根据交流电产生的原理可知,线圈匀速转动产生的交流电的电动势峰值mEnBS,所以结合本题情境可得线框转动的角速度为mmE,A 正确B图示位置感应电动势最大,电
16、流方向的改变在电动势等于0 的时刻,B 错误C当穿过线框的磁通量为m的时刻,线框的速度与磁感线平行,感应电动势为0,C 错误D根据法拉第电磁感应定律可知,若转动周期减小一半,磁通量变化越快,线框中的感应电动势变为原来2倍,D错误3A 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。4D 解析:D【解析】试
17、题分析:变压器的输入和输出电压之比等于原副线圈匝数比,所以输出电压的最大值为362V,所以 A 错误;变压器的输入和输出电压之比等于原副线圈匝数比,电流之比等于原副线圈匝数的反比,所以B错误;变压器只能改变交流电的电压,而不能改变频率和功率,即对于理想变压器的输入功率和输出功率相等,所以C错误;从图上可以看出,交流电的周期T=002s,所以频率为50Hz正弦交流电的有效值是峰值的22倍,所以电压有效值为 220V所以 D 正确故选D考点:变压器;交流电【名师点睛】此题是对变压器及正弦交流电问题的考查;解题时要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5B 解析
18、:B【解析】【分析】【详解】A产生感应电动势的最大值0mENB S图示位置为中性面位置,所以感应电动势的瞬时值表达式为0=sin=sinme Et NB St选项 A 错误;B因感应电动势的最大值0mENB S,那么感应电动势的有效值为0=22ENB S根据EIRr,电路中产生的电流有效值为022()NB SIRr选项 B 正确;C根据闭合电路中路端电压02()2NB S RUIRRr那么外电路的电压峰值为0mNB S RURr选项 C 错误;D转动角速度为,那么转动频率为2f即1秒内线圈转动2次,由于1个周期内线圈中电流方向改变2次,因此1秒内线圈中电流方向改变次,选项D 错误;故选 B。6
19、A 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,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。7A 解析:A
20、【解析】【详解】AB原线圈电压有效值为U1=220V,根据2211UnUn得副线圈电压为U2=22V,电压表示数不变,示数为22 V,故 A 正确,B 错误;C开关闭合后电容器不断的充电和放电,副线圈电流增大,所以R 所占电压变大,而副线圈电压不变,所以灯泡两端电压变小,故C 错误;D电容器接交变电流后,不断的充电和放电,所以电流表有电流通过,示数不为零,故D 错误;故选 A。8D 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根据理想变压器的电压规律:1122UnUn解得:
21、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。9B 解析:B【解析】【详解】A.、由图可知线圈只有一半在磁场中,产生的电动势的最大值为:22mSNBSENB,从图示时刻起,线框产生的瞬时电动势为:12eNBSsin t,故选项A 错误;B、交流电流表的示数为:242mENBSIRR,故选项B 正确;C、R两端电压的有效值:24UIRNBS,故选项 C 错误;D、一个周期内的发热量:222222()244NBSN
22、 B SQI RTRRR?,故选项D错误10D 解析:D【解析】【分析】根据交流电的图像确定交流电瞬时值表达式;交流电的方向一周改变2 次;根据变压器匝数比求解次级电压从而判断灯泡的发光情况;变压器的输入功率等于输出功率.【详解】A由乙图可知,周期为0.02s,交流电的圆频率:,故原线圈输入电压的瞬时值表达式为=72 sin100 t(V),故 A 错误;B交流电的频率为50Hz,在一个周期内电流方向改变2 次,可知变压器副线圈中的电流方向每秒改变100 次,选项B 错误;C变压器初级电压有效值为,由原副线圈的匝数比为2:1可知,次级电压为 18V,则灯泡 L 不能正常发光,选项C 错误;D灯
23、泡电阻为,次级功率:,则理想变压器输入功率为20W,选项 D 正确;故选 D.【点睛】本题考查的是有关交变电流的产生和特征的基本知识,要具备从图象中获得有用信息的能力.11D 解析:D【解析】从甲图中可知交流电的周期为0.02Ts,故交流电的频率为150fHzT,A 错误;原副线圈的匝数比不变,所以副线圈的输入电压不变,滑动变阻器的滑片P向右滑动时,滑动变阻器连入电路的电阻减小,所以副线圈中的总电阻减小,总电流增大,根据欧姆定律可得电阻 R 两端的电源增大,B 错误;原线圈的输出电压为1440 2440V2U,滑动变阻器的滑片P滑到最右端时,其连入电路的电阻为零,副线圈两端的电压为221134
24、40V66V20nUUn,故电阻R 的电流为266A6A11I,C 错误;滑动变阻器的滑片P滑到最左端时,副线圈中消耗的电功率为2266132W1122P,副线圈消耗的电功率等于原线圈中的输入功率,故理想变压器的输入功率为132W,D 正确12A 解析:A【解析】灯泡规格相同,且全部正常发光知:流经每个灯泡的电流都相等设为I,每个灯泡两端电压都相等设为u,则 U2=2u,U3=u;根据输入功率等于输出功率知:u1I=u2I+u3I,u1=3u,再根据电压与匝数成正比知n1:n2:n3=u1:u2:u3=3:2:1故 A 正确,BCD 错误故选A点睛:本题副线圈中有两个,对于电压仍然可以用于匝数
25、成正比,但是电流不再和匝数成反比,应该利用输入功率等于输出功率13C 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.14D 解析:D【解析】电流表示数增大,说明滑动变阻器接入电路的阻值减小,故应从c 向 d 滑动,故D 正确;电压表V1、V2示数不变,故A、B错误;原副线圈中的电流和匝数成反比,即n1I1=n2I2,电流变化时,n1I1=n2I2,故,应是降压变压器,C错误【考点定位】考查理想变压器和电路
26、知识15D 解析:D【解析】【分析】【详解】A由于变压器原、副线圈的匝数不变,而且输入电压不变,因此增加负载不会影响输出电压,故 A 错误;B根据变压器原理可知输出电压2211nUUn当滑动触头P 应向上滑时,2n增大,所以输出电压增大,故B 正确;C由于用电器是并联的,因此用电器增加时总电阻变小,输出电压不变,总电流增大,故输电线上热损耗增大,故C 错误;D用电器增加时总电阻变小,总电流增大,输出功率增大,所以输入功率增大,故D 正确故选 BD。【点睛】对于理想变压器要明确两个关系:一是输出电压由输入电压决定,二是输入功率由输出功率决定明确这两个关系然后根据有关电路知识即可求解16A 解析:
27、A【解析】【分析】【详解】试题分析:由于输电线与用户间连有一理想变压器,设用户端的电压是U 2,则U1I1=U2I2,得:1122I UUI故 A 正确;输电线上损失的电压为U-U1,故 B 错误;理想变压器的输入功率为U1I1故 C 错误;等效总电阻是r 的两条输电线输电,输电线路中的电流是 I1,所以输电线是损耗的功率是:I12r故 D 错误;故选A17B 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(),故 B正确,C 错误;D
28、、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。18D 解析:D【解析】【分析】【详解】A电压表的读数为电压的有效值,由瞬时值的表达式可得,原线圈的电压有效值为12V;根据1212:UUnn,故副线圈的有效值为4V,所以电压表的读数为4V,选项 A错误;B输入功率和输出功率相等可得2141210I所以原线圈的电流的大小约为0.13A,选项 B 错误;C变压器不会改变交流电的周期和频率,所以副线圈中输出交流电的周期为2s0.02s100T选项 C 错误;D由输入功率和输出功率相等可得原线圈中的输入功率
29、为24W1.6W10P选项 D 正确;故选 D。19C 解析:C【解析】【详解】正弦交流电的有效值是最大值的12,则热功率为:2()2miPR,而方波形交流电的热功率为2mPi R,可得::1:2P P.A.1:1 与计算结果不相符;故A 项错误.B.1:2与计算结果不相符;故B 项错误.C.1:2 与计算结果相符;故C 项正确.D.1:4 与计算结果不相符;故D 项错误.20D 解析:D【解析】【详解】A、线圈始终有一半在磁场中转动切割磁场线产生感应电动势,由于是从中性面开始,故产生的感应电动势时正弦函数,故A错误;B、线圈转动过程中产生的感应电动势的最大值112100.20.2102022
30、mEnBSVV,故 B 错误;C、产生的感应电动势的瞬时值e=20sin10 tV,故圈开始转动160s时产生的感应电动势e=10V,形成的感应电流瞬时值0.5eiARr,故 C 错误;D、线圈内产生的感应电流的有效值222()mEIARr,故电阻 R 上消耗的电功率为29PI RW,故 D 正确。21B 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
31、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。22A 解析:A【解析】【分析】【详解】AB三个支路电压相同,当交流电频率变大时,电感的感抗增大,电容的容抗减小,电阻所在支路对电流的阻碍作用不变,所以流过A 灯泡所在支路的电流变大,流过灯泡B 所在支路的电流变小,流过灯泡C 所在支路的电流不变故灯泡A变亮,灯泡B 变暗,灯泡C亮度不变,故A 正确、B 错误;CD改接 220 V 的直流电源时,电容器隔直流,电感线圈对直流电无阻碍作用,所以A 灯熄灭,B灯变亮,C灯亮度不变,故C、D错误。故选 A。2
32、3C 解析:C【解析】【详解】由理想变压器的变流比关系可知,通过灯泡L1、L2的电流之比为122114InIn由于灯泡L1、L2的额定功率相同且恰好都正常发光,故灯泡L1、L2两端的电压之比为1241LLUU又由理想变压器的变压比关系可知,变压器原副线圈的电压之比为112241UnUn且U1+UL1=220VU2=UL2解得U1=110V所以电压表的示数为110V。A27.5V,与结论不相符,选项A 错误;B44V,与结论不相符,选项B 错误;C110V,与结论相符,选项C 正确;D220V,与结论不相符,选项D错误;故选 C。24C 解析:C【解析】【分析】【详解】设此电压的最大值为Um,电
33、压的有效值为U22()22mUTURTR,代入数据得图乙中电压的有效值为1102 V变压器原、副线圈中的电压与匝数成正比,所以变压器原、副线圈中的电压之比是10:l,所以电压表的示数为112V,故 A 错误 R0处出现火警时,电阻减小,则次级电流变大,变压器输出功率变大,则变压器的输入功率增大,电流表示数变大,选项C 正确,B 错误;R1的滑片 P适当向下移动,R1电阻变大,则次级电流变大,R0上电压变大,则报警器两端电压减小,则报警器的临界温度就降低了,故选项D错误;故选C.点睛:根据电流的热效应,求解交变电流的有效值是常见题型,要熟练掌握根据图象准确找出已知量,是对学生认图的基本要求,准确掌握理想变压器的特点及电压、电流比与匝数比的关系,是解决本题的关键25D 解析:D【解析】【详解】Oa 匀速转动,产生恒定的感应电动势,变压器铁芯中磁通量不变,副线圈不产生感应电动势,接在副线圈两端的理想电压表的示数为零,故D 正确,ABC 错误。故选 D。