高考物理电磁学知识点之交变电流基础测试题及解析

高考物理电磁学知识点之交变电流基础测试题及解析一、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R 1、R 2分别是电压表、定值电阻，且R 1＝5R 2．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)u t π=B ．电压表示数为40VC ．R 1、R 2两端的电压之比为5 ：1D ．R 1、R 2消耗的功率之比为1 ：52．采用220 kV 高压向远方的城市输电．当输送功率一定时，为使输电线上损耗的功率减小为原来的14，输电电压应变为（ ） A ．55 kVB ．110 kVC ．440 kVD ．880 kV3．一自耦变压器如图所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a 、b 间作为原线圈．通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c 、d 间作为副线圈，在a 、b 间输入电压为U 1的交变电流时，c 、d 间的输出电压为U 2，在将滑动触头从M 点顺时针转到N 点的过程中( )A ．U 2>U 1，U 2降低B ．U 2>U 1，U 2升高C ．U 2<U 1，U 2降低D ．U 2<U 1，U 2升高4．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 ，频率为50Hz5．如图所示，一理想变压器的原、副线圈匝数之比为12:55:1n n =，原线圈接入电压2202sin100u tV π=的交流电源，图中电表均为理想电表，闭合开关后，当滑动变阻器的滑动触头P 从最上端滑到最下端的过程中，下列说法正确的是（ ）A ．副线圈中交变电流的频率为100HzB ．0t =时，电压表的示数为0C ．电流表的示数先变小后变大D ．电流表的示数先变大后变小6．一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻1R 、2R 和3R 的阻值分别为3Ω、1Ω和4Ω，A 为理想交流电流表，U 为正弦交流电压源，输出电压R 的有效值恒定当开关S 断开时，电流表的示数为I ；当S 闭合时，电流表的示数为4I 。

该变图压器原、副线圈匝数的比值为（ ）A ．2B ．3C ．4D ．57．有一种自行车，它有能向自行车车头灯泡供电的小型发电机，其原理示意图如图甲所示，图中N ，S 是一对固定的磁极，磁极间有一固定的绝缘轴上的矩形线圈，转轴的一端有一个与自行车后轮边缘结束的摩擦轮．如图乙所示，当车轮转动时，因摩擦而带动摩擦轮转动，从而使线圈在磁场中转动而产生电流给车头灯泡供电．关于此装置，下列说法正确的是（ ）A ．自行车匀速行驶时线圈中产生的是直流电B ．小灯泡亮度与自行车的行驶速度无关C ．知道摩擦轮与后轮的半径，就可以知道后轮转一周的时间里摩擦轮转动的圈数D ．线圈匝数越多，穿过线圈的磁通量的变化率越大8．如图所示，一个N 匝矩形闭合线圈，总电阻为R ，在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO '以恒定的角速度ω转动，线圈产生的电动势的最大值为m E ，从线圈平面与磁感线平行时开始计时，则（ ）A ．线圈电动势的瞬时值表达式为m sin e E t ω=B ．当线圈转过2π时，磁通量的变化率达到最大值 C ．穿过线圈的磁通量的最大值为mE ωD ．线圈转动一周产生的热量为2mE R πω9．下列关于交流电路的说法错误的是（ ） A ．电容器的击穿电压为交流电压的最大值 B ．电路中电流表的示数为电流的有效值 C ．教室内日光灯的额定电压为电压的有效值 D ．电路中保险丝的熔断电流为电流的最大值10．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62.2VC ．P 向左移动时，电阻R 两端的电压增大D ．P 向左移动时，变压器的输入功率减小11．如图所示的电路中，变压器为理想变压器，电流表和电压表为理想电表，R 0为定值电阻，在a 、b 端输入正弦交流电，开关S 闭合后，灯泡能正常发光，则下列说法正确的是（ ）A ．闭合开关S ，电压表的示数变小B ．闭合开关S ，电流表的示数变小C．闭合开关S后，将滑动变阻器的滑片P向下移，灯泡变亮D．闭合开关S后，将滑动变阻器的滑片P向下移，电流表的示数变小12．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Φm，线框中产生的最大感应电动势为E m，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mm EB．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Φm的时刻，线框中的感应电动势为E mD．若转动周期减小一半，线框中的感应电动势也减小一半13．把图甲所示的正弦式交变电流接在图乙中理想变压器的A、B两端，电压表和电流表均为理想电表，R t为热敏电阻（温度升高时其电阻减小），R为定值电阻．下列说法正确的是：()A．R t处温度升高时，电流表的示数变大，变压器输入功率变大B．R t处温度升高时，电压表V1、V2示数的比值不变C．在t=1×10﹣2s时，穿过该矩形线圈的磁通量为零D．变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为u=36sin50πt（V）14．一理想变压器原、副线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220V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U，原、副线圈的匝数比为n1:n2，在原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k=19，则（）A．U=66V n1:n2 =3:1B．U=22V n1:n2 =2:1C．U=66V n1:n2 =2:1D．U=22V n1:n2 =3:115．一理想变压器原、副线圈的匝数比为5∶1，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器R的滑动片。

下列说法正确的是（）A．副线圈输出电压的频率为100HzB．副线圈输出电压的有效值为62VC．P向下移动时，变压器的输出功率增加D．P向下移动时，原、副线圈的电流都减小16．如图，实验室一台手摇交流发电机，内阻r=1.0Ω，外接R=9.0Ω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=10sin10πt（V），则（）A．该交变电流的频率为10HzB．该电动势的有效值为10VC．外接电阻R所消耗的电功率为9WD．电路中理想交流电流表的示数为A17．如图所示，甲是远距离的输电示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图象，则（）A．用户用电器上交流电的频率是100HzB．发电机输出交流电的电压有效值是500VC．输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定D．当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失功率减小18．如图所示是一多匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动所产生的感应电动势的图象，根据图象可知A．此感应电动势的瞬时表达式为e=200sin(0.02t)VB ．此感应电动势的解时表达式为e=200sin(50πt)VC ．t=0.01s 时，穿过线圈的磁通量为零D ．t=0.02s 时，穿过线圈的磁通量的变化率为零19．如图所示，一交流发电机的矩形线圈匝数为n =10，其电阻r =2Ω，面积S =0.2m 2，在磁感应强度B =2T π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称轴OO ′以ω=10πrad /s 的角速度匀速转动，向R =18Ω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22A D ．电阻R 上消耗的电功率为9W20．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 =20 Ω，L 1、L 2为规格相同的两只小灯泡，S 1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源，输入电压u 随时间t 的变化关系如图乙所示．现将S 1接l 、S 2闭合，此时L 2正常发光．下列说法正确的A ．输入电压u 的表达式是()202sin 50πV u t =B ．只断开S 2后，L 1、L 1均正常发光C ．只断开S 2后，原线圈的输入功率增大D ．若S 1换接到2后，R 消耗的电功率为0.8 W21．图中矩形线圈abcd 在匀强磁场中以ad 边为轴匀速转动，产生的电动势瞬时值为e =5sin20t （V ），则以下判断正确的是（）A ．此交流电的频率为10HzB ．当线圈平面与中性面重合时，线圈中的感应电动势为5VC ．当线圈平面与中性面垂直时，线圈中的感应电动势为0VD ．线圈转动一周，感应电流的方向改变一次22．如图所示，理想变压器副线圈通过输电线接两个相同的灯泡L 1和L 2。

输电线的等效电阻为R 。

开始时，电键S 断开，当S 闭合时，下列说法中正确的是（ ）A ．副线圈两端的输出电压减小B ．通过灯泡L 1的电流减小C ．原线圈中的电流减小D ．变压器的输入功率不变23．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24．一小水电站，输出的电功率为P 0=20kW ，输出电压U 0=400V ，经理想升压变压器T 1变为2000V 电压远距离输送，输电线总电阻为r =10Ω，最后经理想降压变压器T 2降为220V 向用户供电，下列说法正确的是（ ）A ．变压器T 1的匝数比n 1：n 2=1：10B ．输电线上的电流为50AC ．输电线上损失的电功率为1kWD ．变压器T 2的匝数比n 3：n 4=100：1125．如图所示，N 匝矩形导线框以角速度ω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sin e NB S t ωω= B ．交流电流表的示数24I NBS Rω=C ．R 两端电压的有效值2U NBS ω=D ．一个周期内R 的发热量()2NBS Q Rπω=【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除一、选择题 1．D 解析：D 【解析】试题分析：根据公式1122U n U n =、1221I n I n =，分析解题 从图乙中可知交流电的最大值为2202V m u =，周期为0.02Ts ，故()22100/0.02rad s T ππωπ===，故电压u 瞬时值的表达式()2202sin100V u t π=，A 错误；交流电压的有效值为220V E =，原线圈中的电流为1I ，故原线圈中输出端电压为111220U I R =-，副线圈中的电压为222U I R =，故根据1122U n U n =可得11222205I R I R -=，又知道122121155I n I I I n ==⇒=，125R R =，代入整理可得22110V 3I R =，所以2110V 3U =，B 错误；12R R 、两端的电压之比221122221551:1I R I R I R I R ⨯==，C 错误；12R R 、消耗的功率之比为222211222222151255I R I R I R I R ⨯==，D 正确． 2．C解析：C 【解析】本意考查输电线路的电能损失，意在考查考生的分析能力．当输电功率P =UI ，U 为输电电压，I 为输电线路中的电流，输电线路损失的功率为P 损=I 2R ，R 为输电线路的电阻，即P 损=2P R U ⎛⎫ ⎪⎝⎭．当输电功率一定时，输电线路损失的功率为原来的14，则输电电压为原来的2倍，即440V ，故选项C 正确．点睛：本意以远距离输电为背景考查输电线路的电能损失，解题时要根据输送电功率不变，利用输电线路损失的功率P 损=I 2R 解题．3．C解析：C 【解析】试题分析：由题图知自耦变压器原线圈的匝数大于副线圈的匝数，根据变压器的变压规律可知，U 2<U 1；在将滑动触头从M 点顺时针旋转到N 点的过程中，副线圈的匝数减少，所以U 2降低，故A 、B 、D 错误；C 正确． 【学科网考点定位】考查变压器【方法技巧】主要是对自耦变压器的理解，分清原副线圈及在转动的过程中线圈的匝数怎么变、理想变压器的规律．4．D解析：D 【解析】试题分析：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2V ，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=0．02s ，所以频率为50Hz 2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．5．C解析：C 【解析】 【分析】 【详解】A ．由电压公式知交流电的频率为100π50Hz 22πf ωπ=== 故A 错误；B ．原线圈两端的输入电压有效值为220V ，由变压器原副线圈电压与线圈匝数的关系得112255U n U n == 解得24V U =，故B 错误；CD ．由图可知，滑动变阻器的上下两部分并联后与R 串联，根据串并联电路的电阻可知，当滑片P 位于中间位置时，并联电阻的电阻值最大，所以当滑动变阻器的滑动触头P 从最上端滑到最下端的过程中，电路中的总电阻先增大后减小，根据欧姆定律可知，变压器的输出电流先减小后增大，则输入的电流也是先减小后增大，即电流表的示数先变小后变大，故C 正确，D 错误。