2013届高三物理名校试题汇编B：专题11_交变电流

（三年经典）2011-2013全国各地高考物理真题分类汇编（详解） 交变电流1．（2011年高考·四川理综卷）如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T ，转轴O 1O 2垂直于磁场方向，线圈电阻为2Ω。

从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60º时的感应电流为1A 。

那么A ．线圈消耗的电功率为4WB ．线圈中感应电流的有效值为2AC ．任意时刻线圈中的感应电动势为e =4cos 2t T πD ．任意时刻穿过线圈的磁通量为ф=T πsin 2tTπ1.AC 解析：绕垂直于磁场方向的转轴在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈中产生正弦或余弦式交流电，由于从垂直中性面开始其瞬时表达式为cos m i I θ=，得/cos 2m I i θ==A ，则感应电动势的最大值为224m m E I r ==⨯=V ，C 正确，B 错误；电功率为22()22m P I r r ===W ，A 正确；任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ=T πsin 2tTπ中当时间为2T t =时T πΦ=，单位不正确；所以正确答案是AC 。

2．（2011年高考·安徽理综卷）如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B 。

电阻为R 、半径为L 、圆心角为45°的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O 轴以角速度ω匀速转动（O 轴位于磁场边界）。

则线框内产生的感应电流的有效值为A ．22BLRω BC D ．24BL Rω2.D 解析：交流电流的有效值是根据电流的热效应得出的，线框转动周期为T ，而线框转动一周只有T /4的时间内有感应电流，则有(BLωL 2R )2R T 4=I 2RT ，所以I ＝BL 2ω4R ，D 正确。

3．（2011年高考·福建理综卷）图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n 1∶n 2=5∶1，电阻R =20Ω，L 1、L 2为规格相同的两只小灯泡，S 1为单刀双掷开关。

一、单项选择题1.（陕西省长安一中、高新一中、交大附中、师大附中、西安中学等五校2012届高三第三次模拟考试）关于物理学的研究方法，以下说法错误的是（）A．伽利略开创了运用逻辑推理和实验相结合进行科学研究的方法B．卡文迪许在利用扭秤实验装置测量引力常量时，应用了放大法C．电场强度是用比值法定义的，因而电场强度与电场力成正比，与试探电荷的电量成反比D．“合力与分力”、“总电阻”、“交流电的有效值”用的是“等效替代”的方法1.C解析：伽利略为了探究自由落体运动的规律，做了斜面实验，他在实验中开创了逻辑推理和实验相结合进行科学研究的方法，选项A说法正确；卡文迪许在利用扭秤实验装置测量引力常量时，利用了自制的仪器测量出微小的转动，即应用了放大法，选项B说法正确；电场强度与场源电荷的电荷量和距离场源电荷的距离有关，而与电场力或试探电荷的电荷量无关，选项C说法错误；合力与分力是一种等效替代的关系，计算“总电阻”或“交流电的有效值”用的都是“等效替代”的方法，选项D说法正确。

本题答案为C。

2.（甘肃省甘谷一中2013届高三上学期第一次检测考试理综试题）如图所示，在铁芯P 上绕着两个线圈a和b，则A.线圈a输入正弦交变电流，线圈b可输入恒定电流B.线圈a输入恒定电流，穿过线圈b的磁通量一定为零C.线圈b输出的交变电流不对线圈a的磁场造成影响D.线圈a的磁场变化时，线圈b中一定有电场2.D 解析：线圈a输入恒定电流时，穿过线圈b的磁通量一定不为零，但是磁通量恒定不变，线圈b中无电流；线圈a输入正弦交变电流时，线圈b可输出正弦交变电流，输出电流对线圈a的磁场造成影响，选项ABC错误；线圈a的磁场变化时，根据“变化的磁场产生电场”可知，线圈b中一定有电场，选项D正确。

本题答案为D。

3．（上海市嘉定区2012届高三下学期第二次模拟考试物理试卷）在水平向右的匀强磁场中，一线框绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线框通过电刷、圆环、导线等与定值电阻组成闭合回路。

（精选+详解）2013届高三物理名校试题汇编系列（第4期）专题11 交变电流一、单项选择题1．（四川省成都外国语学校2013届高三下学期2月月考理综）一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶5，原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u随时间t的变化规律如图所示，副线圈仅接入一个10Ω的电阻．则A．流过电阻的最大电流是20AB．与电阻并联的电压表的示数是141VC．变压器的输入功率是1×103WD．在交变电流变化的一个周期内，电阻产生的焦耳热是2×103J2.（福建省厦门市2013届高三质量检查理科综合能力测试）如图甲所示，理想变压器的原、副线圈匝数比n1∶n2=11∶1，电阻R=20Ω，是交流电压表，原线圈加上如图乙所示的交流电，则B.R上消耗的电功率为20W加在原线圈上交流电压瞬时值的表达式为3．（浙江省温州市十校联合体2013届高三上学期期末联考理综试题）电阻为1Ω的矩形线圈，绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电动势随时间变化的图象如图所示。

现把交流电加在电阻为9Ω的电热丝上，则下列说法中正确的是（ ）A ．线圈转动的角速度为100πrad/sB ．电热丝两端的电压U VC ．如果线圈转速提高一倍，则电流不会改变D ．用电流表测量电热丝的值为20A 3.A 解析：T =0.02s ，rad/s 1002ππω==T，选项A 正确；电热丝两端的电压U =V 290V 1092200=⨯，选项B 错误；在其他条件不变的情况下，线圈产生的感应电动势与转速成正比，转速加倍，感应电动势加倍，电流也加倍，选项C 错误；通过电热丝的电流V 210==RU I ，选项D 错误。

4．（东北三校（辽宁省实验中学、东北师大附中、哈师大附中）2013届高三3月第一次联合模拟考试理综试题）如图所示，一个“U ”形线框处在磁感应强度大小为B 的匀强磁场中，OO ’为磁场的边界。

1．（2013甘肃省兰州市模拟）在如图所示的电路中，理想变压器原副线圈的匝数比为2∶1，四个灯泡完全相同，其额定电压为U，若已知灯泡L3和L4恰能正常工作，那么A．L1和L2都能正常工作B．L1和L2都不能正常工作C．交流电源电压为2UD．交流电源电压为4U2. （2013江西省质检）单匝线圈在匀强磁场中匀速转动（转动轴与磁感应强度方向垂直），转动中穿过线圈的磁通量随时间变化的关系如图所示，则时刻线圈中产生的感应电动势有最大值A .在tlB.线圈中感应电动势的最大值等于π伏C.线圈中感应电动势的有效值等于π/2伏D.在0到t时间内感应电动势的平均值等于π/2伏l△Φ=0.01Wb，根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的平均值等于2伏，选项D错误。

3. （2013河北省保定市一模）如图4所示，发电机内部线圈处于磁铁和圆柱形铁芯之间的径向磁场中，两半边间的过渡区域宽度很小，可忽略不计。

线圈的总匝数为N、总电阻为r，每匝线圈的面积为S，线圈所在位置的磁感应强度大小为B。

当线圈以角速度ω匀速转动时，额定电压为U、电阻为R的小灯泡在电路中恰能正常发光，则发电机产生的感应电动势的有效值是C. UD. (1+r/R)U4. （2013重庆二模）如题2图所示，交流电源通过理想变压器对负载D 供电，交流电源的输出电压随时间变化的关系是u=Umsinl00πtV, 理想变压器原、副线圈匝数比为n1：n2=1:2,下列说法正确的是A.交流电源输出电压的频率是100HzB.理想变压器输出电压的频率是lOOHzC．理想变压器输出电压是2UmVD．若负载D是光敏电阻，将原来照射D的光遮挡住，则电源输出功率减小答案：D解析：交流电源输出电压的频率是50Hz，理想变压器输出电压的频率是V，输出5OHz，选项AB错误。

根据变压公式，理想变压器输出电压最大值是2Um电阻值增大，则电源输出功率减小，选项D正确。

5、（17分）（2013陕西师大附中四模）如图所示，一个矩形线圈的ab、cd边长为L1，ad、bc边长为L2，线圈的匝数为N，线圈处于磁感应强度为B的匀强磁场中，并以OO/为轴做匀速圆周运动，（OO/与磁场方向垂直，线圈电阻不计），线圈转动的角速度为ω，若线圈从中性面开始计时，请回答下列问题：（1）请用法拉第电磁感应定律证明该线圈产生的是正弦交流电。

高考专题突破：交变电流一、基础知识要记牢1．交变电流的产生磁通量最大⇐中性面⇒电流为零⇓线圈经过中性面时，电流变向一次2．交流电的“四值”最大值⇒E m＝NBSω⇒计算电容器的耐压值瞬时值⇒e＝E m sin ωt⇒计算闪光电器的闪光时间等正余弦交流电的有效值⇒E＝E m/2⇒电表的读数及计算电热、电功及保险丝的熔断电流平均值⇒E＝NΔΦ/Δt⇒计算通过导体的电荷量二、方法技巧要用好交变电流瞬时值表达式书写的基本思路(1)确定正余弦交变电流的峰值，根据已知图象或由公式E m＝NBSω求出相应峰值。

(2)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式。

如：①线圈从中性面开始计时，则i－t关系为正弦函数，函数表达式为i＝I m sin ωt。

②线圈从垂直中性面开始计时，则i－t关系为余弦函数，函数表达式为i＝I m cos ωt。

【突破练习题】1、（2013河南郑州市一模）下图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO，匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与电阻R=10Ω连接，与电阻R并联的交流电压表为理想电表，示数是10V。

图乙是矩形线圈磁通量Ф随时间t变化的图像。

则（）A. 电阻R上的电功率为20WB. 0.02s时R两端的电压瞬时值为零C. R两端的电压u随时间t变化的规律是u=14.1cos100πt（V）D. 通过R的电流i随时间t变化的规律是i=cos50πt（A）2、（2013河北省衡水中学质检）下图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO，匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与电阻R=10Ω连接，与电阻R并联的交流电压表为理想电表，示数是10V。

图乙是矩形线圈磁通量Φ随时间t变化的图像。

则下列说法不正确的是（）A ．电阻R 上的电功率为20WB ．0.02s 时R 两端的电压瞬时值为零C ．R 两端的电压u 随时间t 变化的规律是u =14.1cos100πt （V ）D ．通过R 的电流i 随时间t 变化的规律是i=cos50πt （A ）3、（2013山东省即墨市期末）电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器.如图所示为电吉他的拾音器的原理 图，在金属弦的下方放置有一个连接到放大器的螺线管.一条形磁铁固定在管内，当拨动金属弦后，螺线管内就会产生感应电流，经一系列转化后可将电信号转为声音信号.若由于金属弦的振动，螺线管内的磁通量 随时间t 的变化如图所示，则螺线管内感应电流i 随时间t 变化图象为一、基础知识要记牢1．理想变压器的基本关系式(1)功率关系：P 入＝P 出(2)电压关系：U 1U 2＝n 1n 2若n 1>n 2，为降压变压器；若n 1<n 2，为升压变压器。

第十章 交变电流2013高考题精选1.（2013天津理综第4题）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( )A ．ab 接MN 、cd 接PQ ，Iab ＜IcdB ．ab 接MN 、cd 接PQ ，Iab ＞IcdC ．ab 接PQ 、cd 接MN ，Iab ＜IcdD ．ab 接PQ 、cd 接MN ，Iab ＞Icd 解析：选B 本题考查电流互感器的原理，意在考查考生的理解能力和利用物理规律解决实际问题的能力。

电流互感器ab 一侧线圈匝数比cd 一侧线圈匝数少，根据变流比公式I1n1＝I2n2可知，Iab ＞Icd ，电流表应接在电流较小一侧，B 项正确。

2.（2013海南理综第3题）.通过一阻值R ＝100 Ω的电阻的交变电流如图所示，其周期为1 s 。

电阻两端电压的有效值为( )A ．12 VB ．410 VC ．15 VD ．8 5 V解析：选B 由题意结合有效值的定义可得I2RT ＝2⎝⎛⎭⎫I21R 25T ＋I22R 110T ，将I1＝0.1 A ，I2＝0.2 A 代入可得流过电阻的电流的有效值I ＝1025A ，故电阻两端电压的有效值为IR ＝410 V ，本题选B 。

3.（2013福建理综第15题）.如图，实验室一台手摇交流发电机，内阻r ＝1.0 Ω，外接R ＝9.0 Ω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 ＝102sin 10πt(V)，则( )A ．该交变电流的频率为10 HzB ．该电动势的有效值为10 2 VC ．外接电阻R 所消耗的电功率为10 WD ．电路中理想交流电流表○A 的示数为1.0 A解析：选D 本题考查交流电，意在考查考生对交流电的产生和规律的认识。

专题11 交变电流1．（2013·北京东城二模，18题）某兴趣小组用实验室的手摇发电机和理想变压器给一个灯泡供电，电路如图，当线圈以较大的转速n 匀速转动时，电压表示数是U 1，额定电压为U 2的灯泡正常发光，灯泡正常发光时电功率为 P ，手摇发电机的线圈电阻是r ，则有 A ．电流表的示数是1U PB ．变压器的原副线圈的匝数比是12:U UC ．变压器输入电压的瞬时值2sin 2u U nt π= D．手摇发电机的线圈中产生的电动势最大值是1m E = 【答案】A【KS5U 解析】理想变压器原副线圈的功率相等，由P=UI 知电流表的示数即流过原线圈的电流为1PU ，A 正确；变压器原副线圈的匝数比等于电压比，即1212::n n U U =，B 错误；由交流电瞬时值表达式m sin u U t ω=可知变压器输入电压的瞬时值为1sin 2u nt π，C 错误；1，D 错误。

2．（2013·北京房山二模，18题）一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示．由图可知A ．该交流电的电压瞬时值的表达式为u ＝100sin （25t ）V-2sB ．该交流电的频率为25 HzC ．该交流电的电压的有效值为D ．若将该交流电压加在阻值R ＝100 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率为100 W 【答案】B【KS5U 解析】由图可知，T=4×10-2s ，故f=1T=25Hz ，ω=2πf=50rad/s ，所以其表达式为u=100sin （50t ）V ，故A 错误，B 正确．由图象可知交流电的最大值为100V ，因此其有效值为：U==V ，所以R 消耗的功率为：P=2U R =50W ，故C 、D 错误。

3. （2013·北京丰台二模，18题）如图，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中R 1、R 2、R 3和R 4均为固定电阻。

开关S 是闭合的， V 1 和 V 2 为理想电压表，读数分别为U 1和U 2； A 1 、A 2 和 A 3 为理想电流表，读数分别为I 1、I 2和I 3。

高考理综模拟题物理部分分类汇编——交变电流一、单选题1．（2013届惠州市高三第三次调研15）某用电器接到如图所示的交流电源上，则下列说法中正确的是（ ）A ．交流电电压的最大值为200VB ．交流电电压的瞬时值100VC ．交流电电压的有效值为V250D ．交流电的频率为0.02Hz 2．（2013年惠州市4月模拟理综物理16）如图中的变压器为理想变压器，原、副线圈的匝数之比为10︰1。

变压器的原线圈接的电压u =100sin50πt （V ），电压表为理想电表接在2副线圈两端。

则（ ）A ．电压表的读数为10VB ．电压表的读数100 V 2C ．电压表的读数约为10V2D ．电压表的读数与电阻R 有关3．（2013届广东省珠海市高三摸底理综物理14）一正弦交流电的电压随时间变化规律如图，则该交流电（ ）A ．电压瞬时值表达式为u ＝100sin （25t ）VB ．周期为0.02sC ．电压有效值为100 V 2D ．频率为25 Hz二、双选题1．（2013届惠州市高三第一次调研20）小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动。

产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图所示，此线圈与一个R=10Ω的电阻构成闭合电路，不计电路的其它电阻，下列说法正确的是（）A ．交变电流的周期为0.125B ．交变电流的频率为4HzC ．交变电流的有效值为A 2D ．交变电流的最大值为4A 2．（2013届广东省六校高三第一次联考12）一理想变压器的原线圈连接一只电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头Q 调节，如图所示．在副线圈上连接了定值电阻R 0和滑动变阻器R ，P 为滑动变阻器的滑动触头．原线圈两端接在电压为U 的交流电源上，则（ ）A ．保持Q 的位置不动，将P 向上滑动时，电流表的读数变大B ．保持Q 的位置不动，将P 向上滑动时，电流表的读数变小C ．保持P 的位置不动，将Q 向上滑动时，电流表的读数变大D ．保持P 的位置不动，将Q 向上滑动时，电流表的读数变小3．（2013届广东省广州市天河区一模拟理综物理19）某种正弦式交变电压图像如图所示，下列说法正确的是（ ）A ．该交变电压的频率为50HzB ．该交变电压的表达式为u =220cos100πt (V)C ．该交变电压的表达式为u =311sin100πt (V)D ．相同时间内该电压与220V 的直流电压通过同一个电阻产生的热量是相等的4．（2013届广东湛江市高三10月调研考物理19）如图所示，理想变压器原副线圈匝数之比为4︰1，原线圈接入一电压为的交流电源，副线圈接一个R =27.5Ωu tV π=的负载电阻。

2013届高考物理模拟新题精选分类解析第1期专题11 交变电流Word版含答案1、（2013安徽师大摸底）一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶5，原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u随时间t的变化规律如图所示，副线圈仅接入一个10 Ω的电阻，则( )A．流过电阻的最大电流是20 AB．与电阻并联的电压表的示数是141 VC．变压器的输入功率是2.2×103WD2．(2013广东二校联考摸底)交变电流u=50sin100πt（V）的A．周期为100s B．频率为50HzC．电压峰值为50V D．电压有效值为50V答案：BC解析：由交变电流u=50sin100πt（V）可知，周期为0.02s，频率为50Hz，电压峰值为50V，电压有效值为V，选项BC正确AD错误。

3．（2013唐山摸底）如图所示，理想变压器原线圈接一交流电源，副线圈回路中有一定值电阻R和两个小灯泡L1、L2，最初电键S是断开的，现闭合电键S，则A．副线圈两端电压变大B．灯泡L1变亮C．电流表A1示数变大D．电阻R中的电流变小4．（2013温州八校联考）图10中的变压器为理想变压器，原线圈匝数1n 与副线圈匝数2n 之比为10 : 1，变压器的原线圈接如图11所示的正弦式交流电，电阻Ω===20321R R R 和电容器C 连接成如图10所示的电路，其中，电容器的击穿电压为8V ，电压表V 为理想交流电表，开关S 处于断开状态，则（ ）A ．电压表V 的读数约为7.07VB ．电流表A 的读数为0.05AC ．电阻2R 上消耗的功率为2.5WD ．若闭合开关S ，电容器会被击穿图10 图115. （2013湖北摸底）用电高峰期，电灯往往会变暗。

我们可将这一现象简化为如下问题进行研究: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R 的输电线连接两只灯泡L 1和L 2。

当开关S 闭合时，下列说法正确的是A.副线圈中的电流增大B.原线圈中的电流减小C.加在R 两端的电压增大D.加在L 1两端的电压减小答案：ACD 解析：当开关S 闭合时，副线圈中的电流增大，加在R 两端的电压增大，加在L 1两端的电压减小，选项ACD 正确B 错误。

2013届高三物理名校试题汇编系列（第1期）专题11 交变电流一、单项选择题1．（甘肃省河西五市部分高中2012届高三第一次联考试题）如图a所示，虚线上方空间有垂直线框平面的匀强磁场，直角扇形导线框绕垂直于线框平面的轴O以角速度ω匀速转动。

设线框中感应电流方向以逆时针为正，那么在图b中能正确描述线框从图a中所示位置开始转动一周的过程中，线框内感应电流随时间变化情况的是（）2．（山东省济南一中2012届高三上学期期末测试）下列四幅图是交流电的图象，其中能正确反映我国居民日常生活所用交流电的是（）3．（北京市西城区2012届高三第一学期期末考试物理题）一正弦式交变电流的电压随时间的变化规律如图所示。

则该交变电压的有效值为（）A．B．C．220V D．440V3.C 解析：根据题图可知，该正弦式交变电流的电压的最大值U m=2202V，所以有效值为U有效=U m/2=220V，只有选项C正确。

本题答案为C。

4．（江苏省南京市、盐城市2012届高三第一次模拟考试试卷）一种早期发电机原理示意图，如图所示，该发电机由固定的圆形线圈和一对用铁芯连接的圆柱形磁铁构成，两磁极相对于线圈平面对称，线圈圆心为O点。

在磁极绕转轴匀速转动的过程中，当磁极与O点在同一条直线上时，穿过线圈的（）A.磁通量最大，磁通量变化率最大B.磁通量最大，磁通量变化率最小C.磁通量最小，磁通量变化率最大D.磁通量最小，磁通量变化率最小6.（河南省豫东豫北十所名校2012届下学期高中毕业班阶段性测试）如图所示，有一矩形线圈的面积为S，匝数为N内阻不计，绕轴在水平方向的磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω做匀速转动，从图示位置开始计时。

矩形线圈通过滑环接一理想变压器，滑动接头P上下移动时可改变输出电压，副线圈接有可调电阻R，下列判断正确的是（）A. 矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBS ωcos ωtB. 矩形线圈从图示位置经过π/2ω时间时，通过电流表的电荷量为0C. 当P 位置不动R 增大时，电压表读数也增大D. 当P 位置向上移动、R 不变时，电流表读数减小7．（北京市怀柔区2012届高三下学期适应性练习理综试题）某交流发电机给灯泡供电，产生正弦式交变电流的图象如图所示，下列说法中正确的是（ ）A ．交变电流的频率为0.02HzB ．交变电流的瞬时表达式为5cos50(A)i t π=C ．在t=0.01s 时，穿过交流发电机线圈的磁通量最大D ．若发电机线圈电阻为0.4Ω，则其产生的热功率为5W7.D 解析：根据图象可知，i m =5A ，T =20×10-3s=0.02s ，所以，交变电流的频率f =1/T =50Hz ，瞬时表达式为t t T i t i i ππω100cos 52cos cos m m =⎪⎭⎫ ⎝⎛==（A ），所以选项AB 错误；在t=0.01s 时，交变电流的瞬时值最大，说明感应电动势最大，穿过交流发电机线圈的磁通量的变化率最大，磁通量最小，选项C 错误；该余弦交变电流的有效值为i 有=i m /2，若发电机线圈电阻为0.4Ω，则其产生的热功率为P 热=i 有2R =5W ，所以选项D 正确。