高考物理 专题十二交变电流 10年高考真题
- 格式:docx
- 大小:3.91 MB
- 文档页数:16
北京曲一线图书策划有限公司 2024版《5年高考3年模拟》A版
第1页共16页
专题十二 交变电流
1.(2022浙江6月选考,5,3分)下列说法正确的是 ( )
A.恒定磁场对静置于其中的电荷有力的作用
B.小磁针N极在磁场中的受力方向是该点磁感应强度的方向
C.正弦交流发电机工作时,穿过线圈平面的磁通量最大时,电流最大
D.升压变压器中,副线圈的磁通量变化率大于原线圈的磁通量变化率
答案 B 磁场对电流有力的作用,静止的电荷不会产生等效电流,所以恒定的磁场不会对其有力的作用,选项A错误;小磁针N极在磁场中的受力方向是该点磁感应强度的方向,选项B正确;正弦交流发电机工作时,穿过线圈平面的磁通量最大时,磁通量变化率最小,此时电流为零,选项C错误;变压器中,考虑到漏磁因素,副线圈的磁通量变化率小于原线圈的磁通量变化率,选项D错误。
2.(2022北京,4,3分)某理想变压器的原线圈接在220 V的正弦交流电源上,副线圈输出电压为22 000 V,输出电流为300 mA。该变压器 ( )
A.原、副线圈的匝数之比为100∶1
B.输入电流为30 A
C.输入电流的最大值为15√2 A
D.原、副线圈交流电的频率之比为1∶100
答案 B 由题干知,U1=220 V,U2=22 000 V,I2=300 mA,由𝑈1𝑈2=𝑛1𝑛2=𝐼2𝐼1,可得n1∶n2=1∶100,I1=30 A,A错,B对;I1max=√2I1=30√2A,C错;变压器不改变交流电频率,D错。
3.(2022重庆,3,4分)低压卤素灯在家庭电路中使用时需要变压器降压。若将“12 V
50 W”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220 V的交流电后能正常工作,则 ( )
A.卤素灯两端的电压有效值为6√2 V
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0.24 A
D.卤素灯的电阻为968 Ω 北京曲一线图书策划有限公司 2024版《5年高考3年模拟》A版
第2页共16页
答案 B 卤素灯上标记的额定电压12 V即卤素灯两端的电压有效值,A错误;根据理想变压器变压的规律可知𝑛1𝑛2=𝑈1𝑈2=553,B正确;流过卤素灯的电流为I=𝑃𝑈=5012 A≈4.17 A,C错误;卤素灯的电阻R=𝑈2𝑃=12250 Ω=2.88 Ω,D错误。
4.(2022山东,4,3分)如图所示的变压器,输入电压为220 V,可输出12 V、18 V、30 V电压,匝数为n1的原线圈中电压随时间变化为u=Um cos (100πt)。单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表,电压表的示数为0.1 V。将阻值为12 Ω 的电阻R接在BC两端时,功率为12 W。下列说法正确的是 ( )
A.n1为1 100,Um为220 V
B.BC间线圈匝数为120,流过R的电流为1.4 A
C.若将R接在AB两端,R两端的电压为18 V,频率为100 Hz
D.若将R接在AC两端,流过R的电流为2.5 A, 周期为0.02 s
答案 D 由单匝线圈所接电压表的读数有:𝑛11=2200.1,则n1=2 200,另外Um=220√2 V,故A错误;由𝑛1𝑛𝐵𝐶=𝑈1𝑈𝐵𝐶和𝑈𝐵𝐶2𝑅=P代入数据解得,UBC=12 V,nBC=120,则I=𝑈𝐵𝐶𝑅=1 A,故B错误;由ω=2πf=100π rad/s,得f=50 Hz,T=1𝑓=0.02 s,故C错误;R接在AC两端时,I=𝑈𝐴𝐶𝑅=3012
A=2.5 A,故D正确。
5.(2022广东,4,4分)如图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,n1>n2,二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 ( ) 北京曲一线图书策划有限公司 2024版《5年高考3年模拟》A版
第3页共16页
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
答案 B 由题意知两线圈输出正弦交流电,则e=Em sin(ωt+φ0),Em=NBSω,又知n1>n2,得Em1>Em2,U有1>U有2,A错。P=𝑈有2𝑅,得P1>P2,D错。条形磁铁与线圈轴线平行时磁通量Φ最大,电动势e最小,条形磁铁与线圈轴线垂直时磁通量Φ最小,电动势e最大,故e1=0时,e2最大,C错。f=1𝑇=𝜔2π,B正确。
6.(2022河北,3,4分)张家口市坝上地区的风力发电场是北京冬奥会绿色电能的主要供应地之一,其发电、输电简易模型如图所示。已知风轮机叶片转速为每秒z转,通过转速比为1∶n的升速齿轮箱带动发电机线圈高速转动,发电机线圈面积为S,匝数为N,匀强磁场的磁感应强度为B。t=0时刻,线圈所在平面与磁场方向垂直。发电机产生的交变电流经过理想变压器升压后,输出电压为U。忽略线圈电阻,下列说法正确的是( )
A.发电机输出的电压为√2πNBSz
B.发电机输出交变电流的频率为2πnz
C.变压器原、副线圈的匝数比为√2πNBSnz∶U
D.发电机产生的瞬时电动势e=√2πNBSnz sin(2πnzt)
答案 C 已知风轮机叶片转速为每秒z转,通过转速比为1∶n的升速齿轮箱带动发电机线圈转动,则线圈转速为每秒nz转,其角速度ω=2πnz,线圈中的电动势的最大值为Em=NBSω=2πNBSnz,发电机输出的电压为有效值E=𝐸m√2=√2πNBSnz,A错误;线圈转动的北京曲一线图书策划有限公司 2024版《5年高考3年模拟》A版
第4页共16页
频率f=𝜔2π=nz,发电机输出交变电流的频率为nz,B错误;变压器输入电压为√2πNBSnz,输出电压为U,则变压器原、副线圈的匝数比为√2πNBSnz∶U,C正确;发电机产生的瞬时电动势e=Em sin ωt=2πNBSnz sin (2πnzt),D错误。
7.(2022浙江1月选考,9,3分)如图所示,甲图是一种手摇发电机及用细短铁丝显示的磁场分布情况,摇动手柄可使对称固定在转轴上的矩形线圈转动;乙图是另一种手摇发电机及磁场分布情况,皮带轮带动固定在转轴两侧的两个线圈转动。下列说法正确的是 ( )
A.甲图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场
B.乙图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场
C.甲图中线圈转动时产生的电流是正弦交流电
D.乙图线圈匀速转动时产生的电流是正弦交流电
答案 A 细短铁丝被磁化之后,其作用相当于小磁针,甲图中细短铁丝显示的磁场分布均匀,则线圈转动区域磁场可视为匀强磁场,选项A正确;而乙图中,细短铁丝显示的磁场分布不均匀,则线圈转动区域磁场不可视为匀强磁场,选项B错误;甲图中线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的转轴匀速转动时产生的电流才是正弦式交变电流,选项C错误;乙图中磁场为非匀强磁场,所以线圈匀速转动时不能产生正弦式交变电流,选项D错误。
8.(2022湖南,6,4分)如图,理想变压器原、副线圈总匝数相同,滑动触头P1初始位置在副线圈正中间,输入端接入电压有效值恒定的交变电源。定值电阻R1的阻值为R,滑动北京曲一线图书策划有限公司 2024版《5年高考3年模拟》A版
第5页共16页
变阻器R2的最大阻值为9R,滑片P2初始位置在最右端。理想电压表的示数为U,理想电流表的示数为I。下列说法正确的是 ( )
A.保持P1位置不变,P2向左缓慢滑动的过程中,I减小,U不变
B.保持P1位置不变,P2向左缓慢滑动的过程中,R1消耗的功率增大
C.保持P2位置不变,P1向下缓慢滑动的过程中,I减小,U增大
D.保持P2位置不变,P1向下缓慢滑动的过程中,R1消耗的功率减小
答案 B 本题使用等效法最简捷,如图,对于原线圈回路,将理想变压器等效为电阻,由R等=𝑈1𝐼1,𝑈1𝑈𝑅1=𝑛1𝑛2,𝐼1𝐼𝑅1=𝑛2𝑛1,UR1=IR1·R1,得R等=(𝑛1𝑛2)2·R1(n1和n2分别为变压器原、副线圈匝数),若保持P1位置不变,则R等=4R,P2向左缓慢滑动,R2接入电路的阻值减小,I=𝑈总𝑅2+𝑅等,I增大,U=U总-IR等,U减小,A项错误;𝑃𝑅1=P等=I2·R等,𝑃𝑅1增大,B选项正确;若保持P2在最右端位置不变,R2=9R,P1向下缓慢滑动,n2减小,R等增大,I减小,U=𝑈𝑅2=IR2,U减小,C项错误;将R2等效为电源内阻R内,当R等=R内=9R时,R1消耗的功率最大,P1向下缓慢滑动,R等由4R逐渐增大,故R1消耗的功率先增大,后减小,D选项错误。
归纳总结 在原线圈上接有负载时,可以将不变的电阻等效为电源内阻,借助闭合电路欧姆定律分析副线圈中功率变化问题,如R等=r内时,P等有最大值。
9.(2022湖北,9,4分)(多选)近年来,基于变压器原理的无线充电技术得到了广泛应用,其简化的充电原理图如图所示。发射线圈的输入电压为220 V、匝数为1 100匝。接收线圈的匝数为50匝。若工作状态下,穿过接收线圈的磁通量约为发射线圈的80%,忽略其他损耗,下列说法正确的是 ( ) 北京曲一线图书策划有限公司 2024版《5年高考3年模拟》A版
第6页共16页
A.接收线圈的输出电压约为8 V
B.接收线圈与发射线圈中电流之比约为22∶1
C.发射线圈与接收线圈中交变电流的频率相同
D.穿过发射线圈的磁通量变化率与穿过接收线圈的相同
答案 AC 因穿过接收线圈的磁通量约为发射线圈的80%,故在相等时间内穿过接收线圈的磁通量变化量约为发射线圈的80%,故穿过接收线圈的磁通量变化率约为发射线圈的80%,D错误。由法拉第电磁感应定律,E=nΔ𝛷Δ𝑡,可得𝑈2𝑈1=0.8𝑛2𝑛1,故U2=0.8𝑛2𝑛1U1=8 V,A正确。非理想变压器的原、副线圈的电流比不等于匝数的反比,B错误。原、副线圈中磁通量仍是在相同时间内各自完成一个周期性的变化,故线圈中交变电流的频率相同,C正确。
10.(2018课标Ⅲ,16,6分)一电阻接到方波交流电源上,在一个周期内产生的热量为Q方;若该电阻接到正弦交流电源上,在一个周期内产生的热量为Q正。该电阻上电压的峰值均为u0,周期均为T,如图所示。则Q方∶Q正等于( )
A.1∶√2 B.√2∶1 C.1∶2 D.2∶1
答案 D 本题考查交变电流的有效值及焦耳定律。根据交变电流有效值的定义及焦耳定律可得,Q方=𝑢02𝑅·𝑇2+𝑢02𝑅·𝑇2=𝑢02𝑅T,Q正=(𝑢0/√2)2𝑅T=12·𝑢02𝑅T,故𝑄方𝑄正=21,选项D正确。