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2024—2025年高考物理一轮复习 交变电流 专练(含解析)

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2024—2025年高考物理一轮复习 交变电流 专练
一、单选题(本大题共6小题)
1.如图所示为某款磁吸式无线充电宝对手机充电的原理图,它的发射线圈两端为电压22V的正弦式交流电,手机内部接收线圈的电压为6V。已知接收线圈的匝数为30匝,装置由于漏磁,接收线圈的磁通量约为发射线圈磁通量的70%。下列说法正确的是( )
A.发射线圈的匝数为110匝
B.让手机略微远离充电装置,接受线圈的电压不变
C.接收线圈的电压最大值为
D.充电时,接收线圈始终有远离发射线圈的趋势
2.某变压器内部示意图如图所示,定值电阻、分别连在理想变压器原、副线圈上,且,理想变压器原、副线圈匝数之比为,左侧接线柱接在交流电源上,则、的功率之比为( )
A. B. C. D.
3.如图甲所示,线圈处于垂直线圈平面的磁场中,已知,中间“菱形”为利用二极管的单向导电性设计的桥式整流电路,其与线圈连接为直流电动机供电.已知桥式整流电路的输出电压与时间的关系图线如图乙所示,直流电动机的输入功率为,电动机线圈的电阻为 ,电动机正常工作,则下列判断正确的是( )
甲 乙
A. 电动机输出功率为
B. 电动机中的电流方向可能由向
C. 线圈输出电流为交变电流,频率为
D. 当磁感应强度最大时,线圈受到的安培力最大
4.风力发电装置呈现风车外形,风吹向叶片驱动风轮机转动,风轮机带动内部匝数为的矩形铜质线圈在水平匀强磁场中以角速度 绕垂直于磁场的水平转轴顺时针匀速转动产生交流电,发电模型简化为如图所示.已知匝线圈产生的感应电动势的最大值为.则( )
A. 当线圈转到图示位置时产生的感应电流方向为
B. 当线圈转到竖直位置时电流表的示数为零
C. 当线圈转到图示位置时磁通量的变化率最大
D. 穿过线圈的最大磁通量为
5.用一台理想变压器对电动汽车充电.该变压器原、副线圈的匝数比为,输出功率为,原线圈的输入电压.关于副线圈输出电流的有效值和频率正确的是( )
A. , B. ,
C. , D. ,
6.、为两个完全相同的定值电阻,两端的电压随时间周期性变化的规律如图1所示(三角形脉冲交流电压的峰值是有效值的倍),两端的电压随时间按正弦规律变化如图2所示,则两电阻在一个周期内产生的热量之比为( )
图1 图2
A. B. C. D.
二、多选题(本大题共4小题)
7.如图,理想变压器原、副线圈匝数比为,输入端C、D接入电压有效值恒定的交变电源,灯泡、的阻值始终与定值电阻的阻值相同。在滑动变阻器R的滑片从a端滑动到b端的过程中,两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内,下列说法正确的是(  )
A.先变暗后变亮,一直变亮
B.先变亮后变暗,一直变亮
C.电源的输出功率先增大后减小
D.电源的输出功率先减小后增大
8.如图为交变电流的两种引出方式,图甲采用两滑环引出电流,图乙则采用换向器实现电流的导出,两装置其他部分完全一样.发电机矩形线框匝数为N,面积为S,线框所在位置的磁场可视为匀强磁场,磁感应强度大小为B,线框从图示位置开始以角速度绕轴转动,图中电阻阻值均为R,不计其他电阻,下列说法正确的是(  )
A.两图中图示位置电动势均最大
B.甲图电流表读数等于乙图电表的读数
C.乙图中线框转动一圈,通过电流表的电流方向改变两次
D.两装置线圈转一圈,克服安培力做功均为
9.(多选)如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数之比为,、接入电压有效值恒定的交变电源,其中为滑动变阻器,、为定值电阻,电流表、电压表均为理想电表,当滑动变阻器的滑片向下移动后,电流表及电压表、示数变化量的绝对值分别用、和表示,下列判断正确的是( )
A. B. C. D.
10.(多选)如图所示电路,理想变压器原、副线圈的匝数之比为,左端接入一交变电源,其输出电压的有效值为,为滑动变阻器阻值范围为,定值电阻 ,电流表、电压表均为理想电表,示数分别为、,变化量的绝对值分别为、.当滑动变阻器的滑片向下滑动的过程中,下列判断正确的是( )
A. 电压表示数变大
B. 电流表示数变大
C.
D. 当 时,副线圈的输出功率最大
三、实验题(本大题共2小题)
11.在实验室中探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系时,同学们发现了以下几个问题,并展开了讨论。
(1)观察变压器的铁芯,发现它的结构和材料是________;
A.整块硅钢铁芯  B.整块不锈钢铁芯  C.绝缘的硅钢片叠成
(2)观察原副线圈的导线,发现粗细不同,导线粗的线圈匝数________(填“多”或“少”);
(3)本实验要通过改变原、副线圈匝数,探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系,实验中需要运用的科学方法是________;
A.控制变量法  B.等效替代法  C.整体隔离法
(4)实验中将电源接在原线圈两个接线柱之间,调整原副线圈的匝数之比为2:3,用电压表测得副线圈的两个接线柱之间的电压为3.0V,则原线圈的输入电压可能为________;
A.1.8V  B.2.0V  C.2.2V
12.(6分)某同学在实验室进行探究变压器原、副线圈电压与匝数关系的实验。他准备了可拆变压器、多用电表、开关和导线若干。
(1)实验需要以下哪种电源 ;
A.低压直流电源 B.高压直流电源
C.低压交流电源 D.高压交流电源
(2)该同学认真检查电路无误后,先保证原线圈匝数不变,改变副线圈匝数;再保证副线圈匝数不变,改变原线圈匝数。分别测出相应的原、副线圈电压值。由于交变电流电压是变化的,所以,我们实际上测量的是电压的 值(填“有效”或“最大”)。其中一次多用电表读数如图所示,此时电压表读数为 ;
(3)理想变压器原、副线圈电压应与其匝数成 (填“正比”或“反比”),实验中由于变压器的铜损和铁损,导致原线圈与副线圈的电压之比一般 (填“大于”“小于”或“等于”)原线圈与副线圈的匝数之比。
(4)实验中原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别。原因不可能为 。(填字母代号)
A.原、副线圈上通过的电流发热 B.铁芯在交变磁场作用下发热
C.变压器铁芯漏磁 D.原线圈输入电压发生变化
四、解答题(本大题共2小题)
13. 如图所示,一小型发电站通过升压变压器B1和降压变压器B2把电能输送给用户(B1和B2都是理想变压器),已知发电机的输出功率为50kW,输出电压为500V,升压变压器B1原、副线圈的匝数比为,两变压器间输电导线的总电阻为2Ω.降压变压器B2的输出电压为220V.求:
(1)输电导线上损失的电压;
(2)降压变压器B2的原、副线圈的匝数比.
(3)若降压变压器用户端安装的都是“220V 40W”的日光灯,则允许同时开多少盏灯让其正常发光?
14.如图所示,将额定电压为60V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220V和2.2A。求:
(1)变压器原副线圈的匝数比;
(2)如果在原线圈中接一个电流表,则它的读数多大?
参考答案
1.【答案】C
【详解】A.装置由于漏磁接收线圈的磁通量约为发射线圈磁通量的70%,则有,其中,,,代入各数据可得,A错误。
B.让手机略微远离充电装置,这时穿过接收线圈的磁通量会减少,因此接受电压会减小,B错误;
C.手机内部接收线圈的电压为6V是正弦交流电有效值,则接收线圈的电压最大值为,C正确;
D.发射线圈接的是交流电,当发射线圈的电流减小时,由楞次定律可知接收线圈有靠近的趋势,当发射线圈的电流增大时,由楞次定律可知接收线圈有远离的趋势,D错误。选C。
2.【答案】A
【解析】原、副线圈两端的电压之比为,即、两端的电压之比为,所以、的功率之比为,A正确.
3.【答案】A
【解析】由题图乙可知桥式整流电路输出的直流电的电压峰值为,则有效值为,直流电动机的输入功率为,则流过电动机的电流为,电动机输出功率为,故A正确;根据楞次定律和二极管的单向导电性,分析题图甲中的桥式整流电路可知,线圈中产生的正弦交流电的电流方向整合为自上向下,即由流向,故B错误;由题图乙可知,电路输出电压的周期为,磁感应强度变化周期为,线圈输出交变电流的频率为,故C错误;当磁感应强度最大时,线圈电流为0,安培力为0,故D错误.
4.【答案】C
【解析】当线圈转到题图所示位置时,根据右手定则判断知产生的感应电流方向为,故A错误;当线圈转到竖直位置时,感应电流的瞬时值为零,但电流表测量的是有效值,示数不为零,故B错误;当线圈转到题图所示位置时,线圈与中性面垂直,感应电动势最大,磁通量的变化率最大,故C正确;由 得,穿过线圈的最大磁通量为,故D错误.
5.【答案】A
【解析】由题意可知,原线圈两端的电压有效值,根据理想变压器的变压规律可得,副线圈两端的电压有效值,输出功率为,则通过副线圈电流的有效值;变压器不改变交变电流的频率,,则副线圈中电流的频率,A正确.
6.【答案】B
【解析】设、的阻值均为,根据题中所给信息,结合题图图像可得,,则,B正确.
7.【答案】AD
【详解】AB.副线圈的总电阻为,解得,则滑动变阻器R的滑片从a端滑到b端过程中,副线圈的总电阻先增大后减小,根据等效电阻关系有,则等效电阻先增大后减小,由欧姆定律有,先减小后增大,先减小后增大,则先变暗后变亮,根据,,则滑动变阻器R的滑片从a端滑到b端过程中,逐渐减小,副线圈的电压增大过程中增大;在副线圈的电压减小过程中,通过的电流为
逐渐增大,则越来越小,则,则先变暗后变亮,一直变亮,A正确,B错误;
CD.对于等效后的电路为电源接灯泡和等效电阻,由于灯泡的电阻与定值电阻,所以电源的输出功率为,由于电源的有效值恒定,而滑动变阻器R的滑片从a端滑到b端过程中,等效电阻先增大后减小,所以输出功率先减小后增大,C错误,D正确。选AD。
8.【答案】BD
【详解】A.两图中图示位置是中性面位置,此时穿过线框的磁通量最大,但磁通量的变化率为零,根据法拉第电磁感应定律,可知此时线框中的电动势为零,A错误;
BC.电流表测得的是交变电流的有效值,乙图中通过换向器后,电流方向不变,但跟甲图中的电流热效应相同,所以交变电流的有效值相同,电流表读数相等,B正确,C错误;
D.两装置线圈转一圈,克服安培力做功等于回路所产生的焦耳热,均为,式子中,,,联立求得,D正确。选BD。
9.【答案】BD
【解析】根据题意,由题图可知,电压表测两端电压,流过的电流等于电流表的示数,则有,滑片向下移动后,,则两式相减变形有,A错误,B正确;设交变电源电压的有效值为,则有,又有,,可得,滑片向下移动后,两式相减有,可得,C错误,D正确.
10.【答案】BD
【解析】由理想变压器的特点可知,,可得,滑动变阻器的滑片向下滑动,减小,所以变大,则变大,可知电流表示数变大,而电源的输出功率为,则电源的输出功率变大,原线圈两端电压为,因为变大,所以减小,减小,电压表示数减小,故A错误,B正确;交变电源电压的有效值为,又有,,可得,化简得,则 ,故C错误;副线圈的输出功率即的功率为,当时,的功率最大,此时 ,故D正确.
一题多解 当时,副线圈的输出功率最大,即有 .
11.【答案】 C 少 A C
【详解】(1)[1]观察变压器的铁芯,它的结构是绝缘的硅钢片叠成,之所以做成这种结构,一方面是防止磁漏,另一方面尽量减少涡流造成的能量损失,
故选C。
(2)[2]观察两个线圈的导线,发现粗细不同,根据
可知,匝数少的电流大,则导线越粗,即导线粗的线圈匝数少。
(3)[3]实验中需要运用的科学方法是控制变量法;
故选A。
(4)[4]若是理想变压器,则有变压器线圈两端的电压与匝数的关系
原副线圈的匝数之比为2:3,用电压表测得副线圈的两个接线柱之间的电压为3.0V,则原线圈的电压为2V。考虑到不是理想变压器,有漏磁等现象,则原线圈所接的电源电压大于2V,可能为2.2V;
故选C。
12.【答案】(1)C (2)有效 7.2V (3)正比 大于 (4)D
【详解】(1)探究变压器原、副线圈电压与匝数关系,应选择低压交流电源。
故选C。
(2)多用电表测量的交流电压为有效值,不是最大值;多用电表选用的挡位是交流电压的10V挡位,所以应该在0~10V挡位读数,所以读数应该是7.2V。
(3)根据可知,理想变压器原、副线圈电压应与其匝数成正比。实验中由于变压器的铜损和铁损,变压器的铁芯损失一部分的磁通量,所以导致副线圈的电压的实际值一般略小于理论值,所以导致。
(4)原、副线圈上通过的电流发热,铁芯在交变磁场作用下发热,都会使变压器输出功率发生变化,从而导致电压比与匝数比有差别;变压器铁芯漏磁,也会导致电压比与匝数比有差别;原线圈输入电压发生变化,不会影响电压比和匝数比。故选D。
13.【答案】(1);(2) ;(3) n=1245盏
【详解】(1)由,得U2=5000V,则导线上的电流,损失电压
(2)变压降压器匝数比
(3)设允许开的日光灯数为n,则对理想降压变压器,由能量守恒得,即,得n=1245盏
14.【答案】(1);(2)
【详解】(1)根据理想变压器原副线圈电压比等于匝数比,可得变压器原副线圈的匝数比为
(2)如果在原线圈中接一个电流表,根据理想变压器原副线圈电流比等于匝数比的反比可得,可知原线圈中电流表的读数为
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2024—2025年高考物理一轮复习 交变电流 专练(含解析)

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