五年高考真题高考物理专题十一交变电流全国通用讲解资料 12页

‎（五年高考真题）2016届高考物理 专题十一 交变电流（全国通用）‎ 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abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO′， 线圈绕OO′匀速转动，如图所示．矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势 的最大值都为e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压(　　)‎ ‎ A．峰值是e0 B．峰值是2e0‎ ‎ C．有效值是Ne0 D．有效值是Ne0‎ ‎ 解析　矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，所以发电 机的电动势峰值为2Ne0，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2Ne0，故有效值为＝Ne0，故D正确．‎ ‎ 答案　D ‎2．(2014·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(　　)‎ ‎ 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 12‎ ‎ 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，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∶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Ta＝4×10－2 s，其频率为fa＝＝25 Hz，选项C 正确；曲线a、b表示的交变电流的峰值之比为＝＝，又Ema＝15 V， Emb＝10 V，Ub＝Emb＝5 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 Ω，外接R＝9.0 Ω的电阻．闭合开关S，当发电机转子以 ‎ 12‎ 某一转速匀速转动时，产生的电动势e＝10sin(10πt)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 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ω＝10π,又ω＝2πf，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Em＝10 V，则有效值 E＝＝10 V，B项错误；根据欧姆定律可得，电路中电流I＝＝‎1.0 A， 即电流表的示数为‎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 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 V B．4 V C．15 V D．8 V ‎ 解析　由有效值定义可得×1 s＝(‎0.1 A)2×R×0.4 s×2＋(‎0.2 A)2×R× 0.1 s×2，其中R＝100 Ω，‎ ‎ 可得U＝4 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 耗的电功率为.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 V C．10 V D．10 V 12‎ ‎ 解析　根据公式P＝可结合交流电的有效值定义＝,U效＝知其有效 值U效＝5 V，有效值和最大值的关系U效＝Um，即最大值为Um＝5× 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 ‎ 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(100πt)．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＝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Emax/， 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＝ω/2π＝ 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、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U，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k，则(　　)‎ 12‎ ‎ A．U＝66 V，k＝ B．U＝22 V，k＝ ‎ C．U＝66 V，k＝ D．U＝22 V，k＝ ‎ 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 副线圈电压为U,原线圈电压为3U，副线圈电流I2＝，根据＝得原线圈 电流I1＝，那么原线圈输入电压220 V＝3U＋×R，整理可得U＝66 V； 原、副线圈电阻消耗的功率根据P＝I2R,电阻相等，I1∶I2＝1∶3，可得功率 之比为P1∶P2＝1∶9，即k＝.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＝得,n2＝n1＝×800＝400匝，选项 B正确．‎ ‎ 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n1、n2，在T的原线 圈两端接入一电压u＝Umsin ωt的交流电源，若输送电功率为P，输电线的 总电阻为2r，不考虑其它因素的影响，则输电线上损失的电功率为(　　)‎ ‎ A．() B．() ‎ C．4()2()2r D．4()2()2r ‎ 解析　原线圈电压的有效值：U1＝，根据＝可求：U2＝ ，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I＝,输电线上损失的电功率为P′＝I22r＝4r， 所以C正确，A、B、D错误．‎ 12‎ ‎ 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，R0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A1的示数增大了 ‎0.2 A，电流表A2的示数增大了‎0.8 A，则下列说法正确的是(　　)‎ ‎ A．电压表V1示数增大 ‎ B．电压表V2、V3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V1示数不 变，选项A错误；由理想变压器原理公式＝且U1、n1、n2不变，则U2 不变，即V2的示数不变，V3的示数U3＝U2－I2R0应减小，故选项B错误； 由公式＝得：＝＝＝4，则n1＞n2，该变压器起降压作用，故C 错误；又I2＝，I2增大，R应减小，故滑片应沿c→d方向滑动，故D 正确．‎ ‎ 答案　D ‎5．(2015·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R0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 12‎ ‎ 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＝ 可知总功率减小，原线圈电压U1不变，由P＝U1I1可知原线圈电流I1减小， 故A错误，B正确；当P位置不动,Q上滑时，由＝知U2增大，同理分 析原线圈电流I1增大，故C正确，D错误．‎ ‎ 答案　BC ‎6．(2015·广东理综，15，4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110 V， 调节前后(　　)‎ ‎ A．副线圈中的电流比为1∶2‎ ‎ B．副线圈输出功率比为2∶1‎ ‎ C．副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220 V降至110 V,由＝知，副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；副线 圈电路中固定电阻的阻值为R0，负载电阻的阻值R＝11R0，是理想电压表， 现将负载电阻的阻值减小为R＝5R0，保持变压器输入电流不变，此时电压表 的读数为5.0 V，则(　　)‎ 12‎ ‎ 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＝5R0时，根据串、并联电路规律，R两端 电压为R0两端电压的5倍,因为电压表测量R两端的电压，所以UR0＝×5 V ＝1 V，故副线圈两端电压为U2＝6 V，根据公式＝可得此时原线圈两端 电压的有效值为U1＝24 V，所以此时原线圈两端电压的最大值约为24 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＝IR0＋5IR0＝6IR0，变 化前，U2′＝IR0＋11IR0＝12IR0，所以U2′＝2U2＝12 V，根据公式＝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n1、n2.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Uab和Ucd，则(　　)‎ ‎ A．Uab∶Ucd＝n1∶n2‎ ‎ 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Ucd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＝，由于二极管具有单向导电性， 根据有效值定义可知,×＝T，则Ucd＝，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＝UabI1可知，电流 表读数减小,选项B正确；cd间的电压Ucd与R大小无关，选项C错误；将 二极管短路,变压器的输出功率P2＝＝，为原来的2倍，由P2＝P1‎ 12‎ ‎＝ UabI1可知，电流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(　　)‎ ‎ 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n1∶n2＝11∶3‎ ‎ 解析　理想变压器的输入功率等于输出功率，所以有P1＝U1I1＝U2I2＝ 60×2.2 W＝132 W，选项A错误；原线圈电流I1＝＝‎0.6 A，选项B正确； 副线圈电流最大值I2max＝I2＝‎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U1不变，闭合电键S，下列说法 正确的是(　　)‎ ‎ 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＝可知，U2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，由P＝可知，变压器的输出功率P2变大，又理想变压器的输入功率 等于输出功率，则输入功率P1也变大，由P1＝U1I1及U1不变可知，变压器 的输入电流变大，C项错误，D项正确．‎ 12‎ ‎ 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I1,其末端间的电压为U1.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I2.则(　　)‎ ‎ A．用户端的电压为 ‎ B．输电线上的电压降为U ‎ C．理想变压器的输入功率为Ir ‎ D．输电线路上损失的电功率为I1U ‎ 解析　根据理想变压器原、副线圈的功率相等,有U1I1＝U2I2，解得用户端电 压为U2＝，选项A正确；输电线上的电压降为I1r.选项B错误；理想变 压器的输入功率为UI1－Ir，选项C错误；输电线路上损失的电功率为Ir， 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n1 ＝n4