高考物理配套课件配套练习专题十一交变电流五年高考真题

考点一交变电流的产生及描述
1. （2015四川理综，4, 6分）（难度★★）小型手摇发电机线圈共 N 匝，每匝可简 化为矩形线圈abed ，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴 00', 线圈绕00匀速转动，如图所示.矩形线圈ab 边和ed 边产生的感应电动势的最
大值都为e o ，不计线圈电阻，则发电机输出电压（
A .峰值是e o
B .峰值是2e o
C .有效值是_22Ne o 解析 矩形线圈ab 边和ed 边产生的感应电动势的最大值都为 e 。

，所以发电机的
电动势峰值为2Ne o , A 、B 错误；由于不计线圈的电阻，所以电机的输出电压峰 值为2Ne o ，故有效值为2N|O =（2Ne o ，故D 正确. 答案 D
2. （2O14江苏单科，7, 4分）（难度★★）（多选）如图所示，在线圈上端放置一盛有
冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来.若要缩短上 述加热时间，下列措施可行的有（）
专题十一交变电流
五年高考真题
5-1
D .有效值是 2Ne o
A .增加线圈的匝数
B. 提高交流电源的频率
C •将金属杯换为瓷杯
D.取走线圈中的铁芯
解析该装置的工作原理是，线圈内变化的电流产生变化的磁场，从而使金属杯
体内产生涡流，再把电能转化为内能，使杯内的水发热.交流电源的频率一定时，线圈产生的磁场越强，杯体内磁通量变化就越快，产生的涡流就越大，增加线圈
的匝数会使线圈产生的磁场增强，而取走线圈中的铁芯会使线圈产生的磁场减
弱，故A正确、D错误；交流电源的频率增大，杯体内磁通量变化加快，产生的涡流增大，故B正确；瓷为绝缘材料，不能产生涡流，故C错误.
答案AB
3. （2014天津理综，7, 6分）（难度★★★）（多选）如图1所示，在匀强磁场中,
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
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 : 3
C. 曲线a表示的交变电动势频率为25 Hz
D. 曲线b表示的交变电动势有效值为10 V
解析线圈经过中性面时不切割磁感线，此时感应电动势为零，选项A正确;
由图可知曲线a、b的周期之比为2 : 3,则对应的线圈转速之比为3 : 2,选项B 错误；曲线a的周期为T a = 4X10-2 s，其频率为f a= * = 25 Hz，选项C正确；
E ma 3 a 3 曲线a、b表示的交变电流的峰值之比为
=—=3，又
E ma= 15 V, E mb= 10 V ,
Emb3b 2
U b = #E mb = 5 2 V，选项D 错误.
答案AC
4. （2013福建理综，15, 6分）（难度★★★）如图所示，实验室一台手摇交流发电机，内阻r = 1.0 Q,外接R= 9.0 Q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= 10 2sin（10 n）V，则（）
A .该交变电流的频率为10 Hz
B. 该电动势的有效值为10 2 V
C. 外接电阻R所消耗的电功率为10 W
D. 电路中理想交流电流表■的示数为1.0 A
解析根据题意知，转子转动的角速度3= 10 n,又3= 2冗f，则该交流电的频率f =5 Hz, A项错误；该交变电流电动势最大值E m= 1^2 V，则有效值E=黑= 10 V, B项错误；
根据欧姆定律可得，电路中电流1=—匚=1.0 A,即电流表的
R+ r
示数为1.0 A,电阻R消耗的电功率P= I2R= 9.0 W, C项错误，D项正确.
答案D
5. （2013海南单科，3, 3分）（难度★★）通过一阻值R= 100 Q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 . 4.10 VC . 15 VD . 8,5 V
U2 2 2
解析
由有效值定义可得 1 S= (0.1 A)2X R X 0.4 s x 2+ (0.2 A)2X R X 0.1 S X
R
2, 其中R= 100 Q,
可得U = 4,10 V , B正确.
答案B
6. （2012北京理综，15,6分）（难度★★）一个小型电热器若接在输出电压为10 V
的直流电源上，消耗电功率为P;若把它接在某个正弦式交流电源上，其消耗的
P
电功率为2.如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为（）
A. 5 V
B. 5 2 V
C. 10 V
D. 10 2 V
U2p U效U
解析根据公式P= U R可结合交流电的有效值定义P = -R,U效二；知其有效值
U效=5 2 V，有效值和最大值的关系2U效=U m,即最大值为U m = 5 2X 2 V
=10 V,选项C正确.
答案C
7. （2011天津理综，4,6分）（难度★★★）在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁
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（）
A. t = 0.005 s时线框的磁通量变化率为零
B. t = 0.01 s时线框平面与中性面重合
C. 线框产生的交变电动势有效值为311 V
D. 线框产生的交变电动势频率为100 Hz
甲乙
解析交变电流知识的考查.由图乙可知，该交变电动势瞬时值的表达式为e= 311sin（ 100n）.当t= 0.005 s时，瞬时值e= 311 V,此时磁通量变化率最大，A
错误；同理当t 二0.01 s 时，e = 0 V ，此时线框处于中性面位置，磁通量最大，磁 通量的变化率为零，B 正确；对于正弦交变电流其有效值为 E max /. 2，题给电动 势的有效值为220 V ,C 错误；交变电流的频率为f = 1/T =e /2n= 50 Hz, D 错误. 答案 B
考点二变压器电能的输送
1. （2015新课标全国I , 16，6分）（难度★★★）一理想变压器的原、副线圈的匝数 比为3 : 1，在原、畐懺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220 V 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
1
U = 66 V ，k = ©B .
1
U = 66 V ，k = 3D .
解析 原、副线圈电压比等于匝数比，根据副线圈负载电阻的电压 U ，可知副线 U 11 n 2
圈电压为U,原线圈电压为3U ，畐懺圈电流12二R 根据黑得原线圈电流11二 3R 那么原线圈输入电压220 V = 3U + 3R x R ,整理可得U = 66 V ;原、副线圈 电阻消耗的功率根据P = I 2R,电阻相等，11 : 12= 1 : 3,可得功率之比为P 1 : P2= 1
1 : 9,即k = 9.根据以上分析可知选项 A 正确. 答案 A
2. （2015江苏单科，1,3分）（难度★）一电器中的变压器可视为理想变压器，它将 220 V 交变电流改变为110 V .已知变压器原线圈匝数为 800,则副线圈匝数为 （）
A. 200 B . 400 C . 1 600 D . 3 200
解析 根据变压器的变压规律 半="得,n 2 =严n 1 = ^x 800= 400匝，选项B 正
U 2 n 2 U 1 220 确.
U ，
原、畐懺圈回路中电阻消耗的功率的比值为 k ,则（ C .
答案 B
3. （2015福建理综，15, 6分）（难度★★★）图为远距离输电示
意图，两变压器均 为理想变压器，升压变压器 T 的原、副线圈匝数分别为n i 、 两端接入一电压u = U m sin 31的交流电源，若输送电功率为 为2r ，不考虑其它因素的影响，则输电线上损失的电功率为
2 2
A.
（n1）UmB
.黑m
C. 4（挣任）29. 4（爭址斤
解析 原线圈电压的有效值：U i = U2，根据范=芝可求：U 2 =畫^2，又因为是 理想变压器，所以T 的副线圈的输出功率等于原线圈的输入功率 P ，所以输电线 上的电流1 = *2,输电线上损失的电功率为P = I 22r = 4「监『任f ，所以C 正确, A 、B 、D 错误. 答案 C
4. （2015安徽理综，16, 6分）（难度★★★）图示电路中，变压器为理想变压器，a 、 b 接在电压有效值不变的交流电源两端，R o 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位置，观察到电流表A 1的示数增大了 0.2 A ， 电流
表A 2的示数增大了 0.8 A ,则下列说法正确的是（ ）
A .电压表V 1示数增大 B. 电压表V 2、V 3示数均增大 C. 该变压器起升压作用
D. 变阻器滑片是沿c -d 的方向滑动
解析 由于a 、b 接在电压有效值不变的交流电源两端，故电压表 V 1示数不变, U i n i
选项A 错误；由理想变压器原理公式 注二區且U i 、n i 、n 2不变，则U 2不变，即
在T 的原线圈
P ,输电线的总电阻
11 n2
V2的示数不变，V3的示数U3= U2-|2R0应减小，故选项B错误；由公式亦=石得:
n i A I2 0 8 U2
乙= 二丽=4，则n i>n2，该变压器起降压作用，故C错误；又—，
n2A I i 0-2R o+ R
I2增大，R应减小，故滑片应沿dd方向滑动，故D正确.
答案D
5. （20i5天津理综，6, 6分）（难度★★★）（多选）如图所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节，在副线圈
两端连接了定值电阻R o和滑动变阻器R, P为滑动变阻器的滑动触头.在原线圈上加一电压为U的正弦交流电，则（）
A •保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变大
B •保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变小
C •保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变大
D •保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变小
U2
解析Q位置不动，副线圈电压U2不变，当P上滑时，R增大，由P=—匚可
R+ R o 知总功率减小，原线圈电压U i不变，由P= U i l i可知原线圈电流I i减小，故A 错误，B 正确；当P位置不动,Q上滑时，由n知U2增大，同理分析原线圈电流I i增大，故C 正确，D错误.
答案BC
6. （20i5 广东理综，i5, 4分）（难度★★★）如图为气流加热装置的示意图，使用电阻丝加热导气管，视变压器为理想变压器，原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变，调节触头P，使输出电压有效值由220 V降至ii0 V，调节前后（）导气营■働
A•畐【J线圈中的电流比为1 : 2
B. 副线圈输出功率比为2 : 1
C. 畐I」线圈的接入匝数比为2 : 1
D. 原线圈输入功率比为1 : 2
解析在输入电压U1和原线圈匝数n1不变的情况下，使输出电压U2有效值由
U 2 n?
220 V降至110 V,由口 =心知，畐9线圈接入匝数应该减为原来的一半，故副线圈的接入匝数之比为2 : 1,故C正确；副线圈电压减半，电阻不变，电流也随之减
半，所以电流之比为2 : 1,故A错误；由P= UI知，输出功率之比为4：1，故B
错误；副线圈输出功率等于原线圈输入功率，所以原线圈输入功率之比为4：1, 故D 错误.
答案C
7. （2015海南单科，10，5分）（难度★★★）（多选）如图，一理想变压器原、副线圈匝数之比为4：1，原线圈与一可变电阻串联后，接入一正弦交流电源；畐懺圈电路中固定电阻的阻值为R o,负载电阻的阻值R= 11R o,是理想电压表，现将负载电阻的阻值减小为R= 5R o，保持变压器输入电流不变，此时电压表的读数为5.0 V，则（）
A .此时原线圈两端电压的最大值约为34 V
B. 此时原线圈两端电压的最大值约为24 V
C. 原线圈两端原来的电压有效值约为68 V
D. 原线圈两端原来的电压有效值约为48 V
解析当负载电阻的阻值减小为R= 5R o时，根据串、并联电路规律，R两端电
1
压为R o两端电压的5倍，因为电压表测量R两端的电压，所以U RO =5X
5 V = 1 V, 故
副线圈两端电压为匕=6 V，根据公式U2=芈可得此时原线圈两端电压的有效
值为U i = 24 V，所以此时原线圈两端电压的最大值约为24.2 V"34 V，A正确，
B错误；因为变化过程中变压器的输入电流不变，所以对于副线圈中变化前、后
电流也不变，则变化后电压U2= IR o+ 5IR o= 6IR o,变化前，U2‘4R o+ 11IR o=
U I rn
12IR o，所以U2‘=2U2= 12 V，根据公式U2=仁可得原线圈两端原来的电压有效
值约为48 V，D正确，C错误.
答案AD
8. （2014新课标全国II，21,6分）（难度★★★）（多选）如图，一理想变压器原、副
线圈的匝数分别为门1、r2.原线圈通过一理想电流表’■•接正弦交流电源，一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端•假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大•用交流电压表测得 a b端和c d端的电压分别为
U ab 和U cd，则（）
A. U ab : U cd= n1 : r2
B. 增大负载电阻的阻值R,电流表的读数变小
C. 负载电阻的阻值越小，cd间的电压U cd越大
D. 将二极管短路，电流表的读数加倍
解析设副线圈两端电压为U2，则有严=严，由于二极管具有单向导电性，根
U2 n2
U2 T U% U2
据有效值定义可知，-R"X ?=则U cd=逼，故选项A错误；增大负载电阻
则变压器的输出功率减小，输入功率也减小，由P1= U ab I1可知，电流表读数减
小，选项B正确；cd间的电压U cd与R大小无关，选项C错误；将二极管短路
表的读数变为原来的2倍，选项D正确.
答案BD
9. （2014 山东理综，17, 6分）（难度★★★）（多选）如图，将额定电压为60 V 的用电器，通过一理想变压器接在正弦交变电源上.闭合开关S后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表（均为理想电表）的示数分别为220 V和2.2 A.以下判断正
确的是（）
M3_1
A •变压器输入功率为484 W
B •通过原线圈的电流的有效值为0.6 A
C •通过副线圈的电流的最大值为2.2 A
D•变压器原、副线圈匝数比n i ：n2= 11 : 3
解析理想变压器的输入功率等于输出功率，所以有P i= U i l i = U2b = 60X2.2 W
P1
=132 W,选项A错误；原线圈电流l i = 0.6 A,选项B正确；副线圈电流
最大值l2max=. 212 = 2.2 2 A，选项C错误；原副线圈匝数比= £ , 选项D正确.
答案BD
10. （2014广东理综，19, 6分）（难度★★★）（多选）如图所示的电路中，P为滑动
变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压U i不变，闭合电键S,下列说法正
确的是（）
4%
1$ £
-------------
•
------ 1
S臨I
p n
—□
变压器的输出功率
2cc
u R
2
--
2U1R
- 为原来的2倍，由P2= P l = U ab l l可知，电流
用
电
器
A. P向下滑动时，灯L变亮
B. P向下滑动时，变压器的输出电压不变
C. P 向上滑动时，变压器的输入电流变小
D. P 向上滑动时，变压器的输出功率变大
解析 P 向上或向下滑动时，由变压器的电压特点U^= ¥可知，U 2是不变的，灯 L 亮度也不变，A 项错误，B 项正确；P 向上滑动时，滑动变阻器的阻值减小， U 2 由P = R 可知，变压器的输出功率 P 2变大，又理想变压器的输入功率等于输出 功率，则输入功率P i 也变大，由P i = U 1I 1及U 1不变可知，变压器的输入电流变 大，C 项错误，D 项正确. 答案 BD
11. （2014浙江理综，15,6分）（难度★★）如图所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I 1,其末端间的电压为U 1.在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用
户端的电流为12.则（
B. 输电线上的电压降为U
C. 理想变压器的输入功率为1务
D. 输电线路上损失的电功率为I 1U
解析 根据理想变压器原、副线圈的功率相等，有U 1l 1 = U 2I 2,解得用户端电压为
I 1U 1
U 2二选项A 正确；输电线上的电压降为l 1r.选项B 错误；理想变压器的输 入功率为UI 1-陥，选项C 错误；输电线路上损失的电功率为1务，选项D 错误. 答案 A
12. （2014福建理综，16,6分）（难度★★★）图为模拟远距离输电实验电路图，两 理想变压器的匝数
n 4<n 2=出，四根模拟输电线的电阻 R 1、R 2、R 3、巳的阻
值均为R ，A 1、A 2为相同的理想交流电流表，L 1、L 2为相同的小灯泡，灯丝电 阻R L >2R ,忽略灯丝电阻随温度的变化.当 A 、B 端接入低压交流电源时（
）
A .用户端的电压为 I 1U 1 1
2
离
A. A i、A2两表的示数相同
B. L i、L2两灯泡的亮度相同
C. R i消耗的功率大于R3消耗的功率
D. R2两端的电压小于R4两端的电压
解析设两电流表示数分别为川也则IA2-2R7R L.由题意知，升压变压器的升压比与降压变压器的降压比相等，设为k,由变压器匝数与电流、电压的关系可知，升压变压器副线圈两端电压U2= kU,降压变压器副线圈中电流14= kl Ai,
, 2
U4 = |4R L= kl Ai R L，则降压变压器原线圈两端电压U3= kU4= k I AI R L，贝U I AI =
U2 —U3 kU |AI
，解得I AI = 2 —，则i,故I AI V I A2，选项 A 错误；l4= kl Ai = 2R2R+ k R L lA2
k2U l4 2
2，因［-> i,故两灯泡亮度不同，选项B错误；由P= l R可知，P RI V
2R+ k2R L lA2
P R3,选项C错误；由U = IR可知，U R2V U R4,选项D正确.
答案D
i3. （20i4四川理综，i, 6分）（难度★★★）如图所示，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图象，贝U （）
A .用户用电器上交流电的频率是iOO Hz
B. 发电机输出交流电的电压有效值是500 V
C. 输电线的电流只由降压变压器原、畐懺圈的匝数比决定
D. 当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小
1
解析由图象知f=〒=50 Hz,选项A错误；发电机输出交变电流电压的有效值为500 V = 250迈V，选项B错误；输电线的电流由降压变压器原、畐寸线圈的匝数
比及负载大小决定，选项C错误；用电器总电阻变大，贝U降压器原、畐懺圈中
电流减小，输电线上损失功率也减小，选项D正确.
答案D
14. （2012重庆理综，15，6分）（难度★★★）如图所示，理想变压器的原线圈接入
u= 11 000 2sin（100n t）V的交变电压，副线圈通过电阻r = 6 Q的导线对“ 220 V，880 W”的电器R L供电，该电器正常工作•由此可知（）
A•原、副线圈的匝数比为50 : 1
B •交变电压的频率为100 Hz
C. 副线圈中电流的有效值为4 A
D. 变压器的输入功率为880 W
解析根据接入电压u= 11 000,2sin（100n）V，输入电压有效值为11 000 V,要
P
使“220 V，880 W”的电器正常工作，则通过用电器的电流为1=门=4 A，畐懺圈输出电压为U出二Ir + U = 4X 6 V + 220 V= 244 V，原、副线圈匝数比等于输
2n2n
3 100 n 入电压与输出电压之比，为2 750：61,A错误，C正确；交流电的频率f= = - =50(Hz)，B 错误；变压器的输出功率P 出=P RL+ P r = 880 W+ 42X6W = 976 W，
D错误.
答案C。