高考物理电磁学知识点之交变电流难题汇编附答案解析

高考物理电磁学知识点之交变电流难题汇编附答案解析一、选择题1．如图所示，理想变压器的原线圈接在()2202sin100V u t π=的交流电源上，副线圈接有R =110Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为4∶1，电流表、电压表均为理想电表。

下列说法正确的是A ．电流表的读数为2AB ．原线圈的输入功率为27.5WC ．电压表的读数为77.8VD ．副线圈输出交流电的周期为50s2．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I ab ，cd 一侧线圈的匝数较多，工作时电流为I cd ，为了使电流表能正常工作，则（ ）A ．ab 接MN 、cd 接PQ ，I ab ＜I cdB ．ab 接MN 、cd 接PQ ，I ab ＞I cdC ．ab 接PQ 、cd 接MN ，I ab ＜I cdD ．ab 接PQ 、cd 接MN ，I ab ＞I cd3．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．产生的感应电动势如图乙所示，则（ ）A ．线框产生的交变电动势有效值为311VB ．线框产生的交变电动势频率为100HzC ．0.01s t =时线框平面与中性面重合D ．0.015s t =时线框的磁通量变化率为零4．如图所示，有一矩形线圈面积为S ，匝数为N ，总电阻为r ，外电阻为R ，接触电阻不计.线圈绕垂直于磁感线的轴'OO 以角速度w 匀速转动，匀强磁场的磁感应强度为.B 则()A ．当线圈平面与磁感线平行时，线圈中电流为零B ．电流有效值2NBSwI =C ．电动势的最大值为2NBSwD ．外力做功的平均功率()22222N B S w P R r =+5．一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6．如图所示，一交流电的电流随时间而变化的图象。

此交流电流的有效值是（ ）A ．2AB ．3.5AC ．5AD ．2A7．图甲是某燃气炉点火装置的原理图转换器能将电压恒为3V 的直流电压转换转为如图乙所示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原副线圈的匝数分别为n 1、n 2。

当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V 时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。

以下判断正确的是（ ）A．电压表的示数等于3V B．电压表的示数等于10VC．实现点火的条件之一是121500nnD．实现点火的条件是钢针和金属板紧密接触8．如图所示，一理想变压器，左右两边接有额定电压均为U的4盏完全相同的灯泡（额定功率为P）左端接在一电压恒为U o的交流电源两端。

此4盏灯刚好正常发光。

下列说法中正确的是（）A．该变压器的原副线圈匝数比为1∶3B．此时交流电源输出的功率为3PC．U o=4UD．如果灯L2突然烧断，L1将变亮，而其余2盏将变暗9．如图甲所示为一理想变压器，原、副线圈匝数比为22∶1，两个标有“10 V,5 W”的小灯泡并联在副线圈的两端．原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u如图乙所示，原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想电表)。

则下列说法正确的是 ()A．经过1 min原线圈的输出电能为6×102 JB．由于电压过高小灯泡会被烧坏C．电压表的示数为2 VD．电流表的示数为 2 A10．如图所示为某住宅区的应急供电系统，由交流发电机和副线圈匝数可调的理想降压变压器组成．发电机中矩形线圈所围的面积为S，匝数为N，电阻不计，它可绕水平轴OO′在磁感应强度为B的水平匀强磁场中以角速度ω匀速转动．矩形线圈通过滑环连接降压变压器，滑动触头P上下移动时可改变输出电压，R0表示输电线的电阻．以线圈平面与磁场平行时为计时起点，下列判断正确的是A．若发电机线圈某时刻处于图示位置，变压器原线圈的电流瞬时值为零B．发电机线圈感应电动势的瞬时值表达式为e = NBSω sinωtC．当用电量增加时，为使用户电压保持不变，滑动触头P应向上滑动D．当滑动触头P向下移动时，变压器原线圈两端的电压将升高11．两矩形线圈分别在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，线圈中产生的感应电动势e随时间t的变化关系分别如图中甲、乙所示，则下列说法正确的是（）A．两交变电流的频率之比f甲：f乙=1：2B．两交变电流的电动势有效值之比E甲：E乙=3：1C．t=1s时，两线圈中的磁通量的变化率均为零D．t=1s时，两线圈均处在与中性面垂直的位置上12．一只电阻分别通过四种不同形式的电流，电流随时间变化的情况如图所示，在相同时间内电阻产生的热量最大的是（）A．B．C．D．13．2016年底以来，共享单车风靡全国各大城市。

图甲为某品牌共享单车第一代产品，单车的内部有一个小型发电机，通过骑行者的骑行踩踏，不断地给单车里的蓄电池充电，蓄电池再给智能锁供电。

单车内小型发电机发电原理可简化为图乙所示，矩形线圈abcd的面积为0.001m2，共有100匝，线圈总电阻为1Ω，线圈处于磁感应强度大小为22T的匀强磁场中，可绕与磁场方向垂直的固定对称轴OO′转动，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路阻值为9Ω电阻连接，不计交流电流表的内阻。

在外力作用下线圈以10πrad/s 的角速度绕轴OO′匀速转动时，下列说法中正确的是（）A．交流电流表的示数是0.002AB．电阻R的发热功率是0.4WC．该交流发电机产生的交流电的周期为0.2sD．当线圈平面和磁场方向平行时，线圈中的感应电流为零14．一理想变压器原、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．如图所示,交流电流表A1、A2、A3分别与电容器C．线圈L和电阻R串联后接在同一个交流电源上,供电电压瞬时值为U1=U m sinω1t,三个电流表读数相同．现换另一个电源供电,供电电压瞬时值为U2=U m sinω2t,ω2=2ω1.改换电源后,三个电流表的读数将( )A．A1将减小,A2将增大,A3将不变B．A1将增大,A2将减小,A3将不变C．A1将不变,A2将减小,A3将增大D．A1将减小,A2将减小,A3将不变16．两只阻值相等的电阻分别通以正弦交流电与方形交流电，它们电流的最大值相等，如图所示，则两只电阻的热功率之比是：A．1:1B．1:2C．1:2D．1:417．如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时()A．线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动时的电流B．线圈绕P1转动时的电动势小于绕P2转动时的电动势C．线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同，都是a→b→c→dD．线圈绕P1转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时dc边受到的安培力18．如图是一个正弦式交变电流的图象，下列说法正确的是()A．周期是0.2 s，电流的峰值是10 AB．周期是0.15 s，电流的峰值是10 AC．频率是5 Hz，电流的有效值是10 AD．频率是0.2 Hz，电流的有效值是7.07 A19．图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1:n2=5:1，电阻R=20 Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1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S1接l、S2闭合，此时L2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 W20．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时刻线圈平面与中性面垂直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50H zD ．曲线b 表示的交变电动势有效值为52V21．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为1∶2，接有四个阻值相同的定值电阻，变压器初级线圈接到交流电源上，下面说法正确的是( )A ．副线圈电压是电源电压的2倍B ．流过R 1的电流是副线圈上电流的2倍C ．R 1上的电功率是R 2上电功率的2倍D ．R 1上的电功率是R 2上电功率的9倍22．如图所示，某同学在科技节活动中设计了一款简易手摇式发电机，将硬导线中间部分折成“”形的线框，其长为2a ，宽为a ，放入匀强磁场中，磁感应强度大小为B ，方向垂直纸面向里。

线框绕MN 轴以角速度ω匀速转动，导线通过电刷与阻值为R 的电阻相连，其余电阻不计，则线框（ ）A．电动势的有效值为22BaωB．电动势的有效值为222BaωC．从图示位置转过90︒过程中，流经电阻的电荷量为2 2Ba RD．从图示位置转过90︒过程中，流经电阻的电荷量为2πBa R23．一小水电站，输出的电功率为P0=20kW，输出电压U0=400V，经理想升压变压器T1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T2降为220V向用户供电，下列说法正确的是（）A．变压器T1的匝数比n1：n2=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T2的匝数比n3：n4=100：1124．如图所示，一个矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，线圈内磁通量随时间t的变化如图所示，则下列说法中正确的是（）A．t1时刻线圈中的感应电动势最大B．t2时刻ab的运动方向与磁场方向平行C．t3时刻线圈平面与中性面重合D．t4，t5时刻线圈中感应电流的方向相同25．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【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除一、选择题 1．B 解析：B 【解析】 【详解】A ．原线圈电压有效值为U 1=220V ，则根据匝数比可得次级电压有效值U 2=55V ，则次级电流有效值2255A 0.5A 110U I R === 则初级电流表的读数为21211A 8n I I n == 选项A 错误； B ．原线圈的输入功率为P 1=U 1I 1=220×18= 27.5W选项B 正确；C ．电压表的读数为U 2=55V ，选项C 错误；D ．副线圈输出交流电的周期为220.02s 100T ππωπ=== 选项D 错误； 故选B.2．B解析：B 【解析】高压输电线上的电流较大，测量时需把电流变小，根据1221I n I n =，MN 应接匝数少的线圈，故ab 接MN ，cd 接PQ ，且I ab >I cd ，选项B 正确．3．C解析：C 【解析】 【详解】由图乙可知T =0.02s ，311m E V = ，故该交变电流的有效值为2202mE V ==，频率150f Hz T== ，故AB 错误；0.01 s 时电动势为零，线圈平面与磁场方向垂直，即线框平面与中性面重合，故C 正确；由图可知t =0.015 s 时刻感应电动势最大，所以穿过线框回路的磁通量变化率为最大，故D 错误．故选C.4．D解析：D 【解析】当线圈平面与磁感线平行时，磁通量为零，磁通量的变化率最大，感应电动势最大，线圈中电流不为零，故A 错误；根据m E NBS ω=，得感应电动势最大值是NBS ω，所以感应电动势有效值22m U ==，所以电流有效值()2U I R R r ==+，故B 错误，C 错误；根据能量守恒得：外力做功的平均功率等于整个电路消耗的热功率，所以外力做功的平均功率()2P I R r =+，解得()22222N B S P R r ω=+，故D 正确；故选D ．【点睛】根据m E NBS ω=求解感应电动势最大值．根据电动势的最大值与有效值的关系求解电流有效值．根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律和电流的定义式求解外力做功的平均功率．5．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．6．C解析：C 【解析】 【详解】交流电流的有效值的定义有2220.02(42)0.01(32)0.01I R R R ⨯⨯=⨯⨯+⨯⨯解得5A I=，选项C 正确，ABD 错误。