高考物理二轮复习刷题首选卷专题十二交变电流精练(含解析)

高考物理二轮复习刷题首选卷专题十二交变电流精练（含解析）『经典特训题组』1．(多选)如图1所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图2中曲线a 、b 所示，则( )A ．两次t ＝0时刻线圈平面均与中性面重合B ．曲线a 、b 对应的线圈转速之比为2∶3C ．曲线a 表示的交变电动势频率为25 HzD ．曲线b 表示的交变电动势有效值为10 V 答案 AC解析 线圈经过中性面时不切割磁感线，感应电动势为零，由题图2知两次t ＝0时转动产生的瞬时电动势都等于零，故此时线圈平面均与中性面重合，A 正确；由图2知两次转动所产生的交变电动势的周期之比T a ∶T b ＝2∶3，再由周期与转速的关系n ＝1T得n a ∶n b ＝3∶2，故B 错误；因T a ＝4×10－2s ，故f a ＝1T a ＝25 Hz ，C 正确；因E m a ＝15 V ，而E m ＝NBSω＝2πNBS T，故E m b ＝T aT b·E m a ＝10 V ，E b ＝E m b2＝5 2 V ，D 错误。

2．现代社会是数字化社会，需要把模拟信号转换为数字信号。

如甲图中的正弦交流电通过乙图数字触发器后会输出丙图的数字信号，丙图中数字信号对应两种电压状态0和2 V ，触发器的转换规则是：交流电压数值小于U m 2时输出为0，交流电压数值大于等于U m2时输出为2 V 。

丙图中电压的有效值约为( )A ．2.0 VB ．1.6 VC ．1.4 VD ．1.3 V 答案 B解析 当输入电压为U m 2时，U m 2＝U m sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT t ，在前半个周期内，可解得t 1＝112T 或t 2＝512T ，标出输入电压和输出电压的特殊时刻如下图，一个周期内对应电压为2 V 的时间为23T ，根据有效值定义，有：U 21R ×23T ＝U 2R×T ，U 1＝2 V ，代入数据得U ≈1.6 V，故选B 。

3．一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示，已知发电机线圈内阻为5.0 Ω，现外接一只电阻为105.0 Ω的灯泡，如图乙所示，则下列说法正确的是( )A ．电路中的电流方向每秒钟改变50次B ．电压表的示数为220 VC ．灯泡实际消耗的功率为420 WD ．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为25 J 答案 C解析 由甲图知该交流电的周期T ＝0.02 s ，每个周期电流方向改变两次，则1 s 内电流方向改变的次数为n ＝2×1T＝100次，A 错误；由图甲可知感应电动势最大值E m ＝220 2 V ，所以有效值E ＝220 V ，电压表示数U ＝RR ＋r E ＝210 V ，B 错误；灯泡实际消耗的功率P ＝U 2R＝420 W ，C 正确；发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Q ＝I 2rt ＝⎝⎛⎭⎪⎫E －U r 2rt ＝20 J ，D 错误。

4．(多选)如图所示，T 为理想变压器，电流表A 、电压表V 均为理想交流电表，R 1、R 2为定值电阻，R 3为滑动变阻器，L 为电感线圈，A 、B 两点间接正弦交流电。

则( )A ．只将滑片P 1下移时，电流表A 示数变小B ．只将滑片P 2下移时，电压表V 示数变大C ．只增大交流电的电压时，电流表A 示数变大D ．只增大交流电的频率时，电压表V 示数不变 答案 AC解析 只将滑片P 1下移时，输出电压减小，输出功率减小，输入功率也减小，电流表A 示数变小，A 正确；只将滑片P 2下移时，总电阻减小，副线圈两端电压不变，电路总电流变大，R 1两端电压变大，R 3两端电压变小，即电压表V 示数变小，B 错误；只增大交流电的电压时，输出电压增大，副线圈电流增大，原线圈电流也增大，电流表A 示数变大，C 正确；只增大交流电的频率时，电感线圈L 的感抗增大，电压表V 示数变大，D 错误。

5. (多选)一含有理想变压器的电路如图所示，变压器原、副线圈匝数比为3∶1。

电路中连接三个相同的电阻R ，A 为理想交流电流表，U 为正弦交流电源，输出电压的有效值U ＝380 V 。

当开关S 断开时，电流表的示数为2 A 。

则( )A ．定值电阻R 的阻值为10 ΩB ．开关S 断开时，副线圈的输出电压为127 VC ．开关S 闭合时，电流表的示数为3.8 AD ．开关S 闭合时，电路中消耗的总功率为1300 W 答案 AC解析 此时电流表示数I 1＝2 A ，根据变压器原理可得副线圈电流I 2＝3I 1＝6 A ，根据电压关系有U －I 1R I 2·2R ＝31，代入数据解得：R ＝10 Ω，副线圈的输出电压U 2＝2I 2R ＝120 V ，A 正确，B 错误；开关闭合时，U －I 1′R I 2′·R ＝31，且I 2′＝3I 1′，解得I 1′＝3.8 A ，则电路中消耗的总功率P ＝I 1′U ＝1444 W ，C 正确，D 错误。

6. 如图所示，理想变压器原线圈接一正弦交变电源，其电压的有效值恒定不变，两个副线圈的匝数分别为n 1和n 2，所接电阻分别为R 1和R 2，且R 2＝4R 1。

不计电流表内阻，当只闭合S 1时，电流表示数为1 A ，S 1、S 2都闭合时，电流表示数为2 A ，则n 1∶n 2等于( )A ．1∶1B ．1∶2C ．1∶3D ．1∶4 答案 B解析 设原线圈的电压为U ，当只闭合S 1时，根据电流表示数为1 A ，则变压器的输入功率为U ×1 A，则副线圈的输出功率为U ×1 A；当S 1和S 2都闭合时，电流表示数为2 A ，则变压器的输入功率为U ×2 A，则副线圈的输出功率为U ×2 A，因此两副线圈的功率之比为1∶1，根据P ＝U 2R ，R 2＝4R 1，有U 21R 1＝U 22R 2，解得U 1∶U 2＝1∶2，由变压器的电压与匝数成正比可得n 1∶n 2＝1∶2，故B 正确。

7．图甲为远距离输电示意图，升压变压器原、副线圈匝数比为1∶1000，降压变压器原、副线圈匝数比为1000∶1，输电线的总电阻为1000 Ω，若升压变压器的输入电压如图乙所示，用户端电压为220 V ，下列说法正确的是( )A ．输电线中的电流为3 AB ．电站输出的功率为7500 kWC ．输电线路损耗功率为90 kWD ．用户端交变电流的频率为100 Hz 答案 B解析 由图乙知升压变压器输入端电压的最大值为U m ＝250 2 V ，有效值为U 1＝U m2＝250V ，根据U 1U 2＝n 1n 2，得升压变压器副线圈两端的电压U 2＝n 2n 1U 1＝10001×250 V＝2.5×105V ，用户端电压为220 V ，根据U 3U 4＝n 3n 4，得降压变压器原线圈两端的电压U 3＝n 3n 4U 4＝10001×220 V ＝2.2×105V ，故输电线上损失的电压为ΔU ＝U 2－U 3＝3×104V ，则输电线上的电流为I ＝ΔU R ＝3×1041000A＝30 A ，电站的输出功率为P 1＝P 2＝U 2I ＝7500 kW ，输电线路损耗功率为ΔP ＝I 2R ＝900 kW ，由乙图可知，原线圈交变电流的周期为T ＝0.02 s ，则频率为f ＝1T＝50 Hz ，变压器不会改变交流电的频率，故用户端交变电流的频率为50 Hz ，故A 、C 、D 错误，B 正确。

8．在如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为2∶1；a 、b 两端电压与时间的关系如图乙所示，二极管可视为理想二极管，电表均为理想电表，电阻R ＝10 Ω，则下列说法正确的是( )A ．电压表示数约为4.50 VB ．电压表示数约为6.36 VC ．电流表示数约为0.90 AD ．电路消耗的功率为8.10 W 答案 B解析 根据题图乙可得，原线圈中电压的有效值为U ＝E m2＝1822V ＝18 V ，则副线圈的电压为U ′＝12U ＝9 V ，根据二极管的特性，设电压表测量的有效值为U 有，则有：U ′2R ×12T ＝U 2有R ×T ，解得U 有＝92V≈6.36 V，则电压表的示数约为6.36 V ，有效电流为：I 有＝U 有R ＝6.3610 A ＝0.636 A ，故电流表的示数约为0.636 A ，A 、C 错误，B 正确；电路消耗的功率为：P ＝I 2R ＝0.6362×10 W≈4.04 W，故D 错误。

『真题调研题组』1．(2019·江苏高考)某理想变压器原、副线圈的匝数之比为1∶10，当输入电压增加20 V 时，输出电压( )A ．降低2 VB ．增加2 VC ．降低200 VD ．增加200 V 答案 D解析 理想变压器的电压与匝数关系为U 1U 2＝n 1n 2＝U 1＋ΔU 1U 2＋ΔU 2，整理可得ΔU 1ΔU 2＝n 1n 2，即原、副线圈匝数之比等于原、副线圈的电压变化量之比，当ΔU 1＝20 V 时，ΔU 2＝200 V ，D 正确。

2．(2019·天津高考)(多选)单匝闭合矩形线框电阻为R ，在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，穿过线框的磁通量Φ与时间t 的关系图象如图所示。

下列说法正确的是( )A.T2时刻线框平面与中性面垂直B ．线框的感应电动势有效值为2πΦmTC ．线框转一周外力所做的功为2π2Φ2mRTD ．从t ＝0到t ＝T 4过程中线框的平均感应电动势为πΦm T答案 BC解析 中性面的特点是线圈平面与磁场垂直，线框位于中性面时，穿过线框的磁通量最大，磁通量变化率最小，则T2时刻线框所在平面与中性面重合，A 错误；感应电动势最大值为E m ＝Φm ω＝Φm2πT ，对正弦式交流电，感应电动势有效值E 有＝E m 2＝2πΦmT ，B 正确；由功能关系知，线框转一周外力做的功等于产生的电能，W ＝E 电＝E 2有R ·T ＝2π2Φ2m RT，C 正确；由法拉第电磁感应定律知，从t ＝0到t ＝T 4过程中线框的平均感应电动势E ＝ΔΦΔt ＝Φm T 4＝4ΦmT，D 错误。

3．(2018·全国卷Ⅲ)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变电源上，在一个周期内产生的热量为Q 正。

该电阻上电压的峰值为u 0，周期为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解析 根据题述，正弦交变电流的电压有效值为u 02，而方波交流电的有效值为u 0，根据焦耳定律和欧姆定律，Q ＝I 2RT ＝U 2RT ，可知在一个周期T 内产生的热量与电压有效值的二次方成正比，Q 方∶Q 正＝u 20∶⎝⎛⎭⎪⎫u 022＝2∶1，D 正确。