2017年高考物理试题分项版汇编系列专题13交流电（含解析）.docx

专题13交流电一、单选题1如图所示，一理想变压器原线圈与每个副线圈的匝数比均为31，原线圈与每个副线圈所连的电阻阻值均为R，原线圈接220V的正弦交流电，副线圈n2回路中电阻两端的电压为U2，原线圈电阻与每个副线圈电阻消耗的功率之比均为k。则A. B. C. D. 【答案】 A2如图所示，图a中的变压器为理想变压器，其原线圈接到U=220V的交流电源上，副线圈与阻值为R1的电阻接成闭合电路；图b中阻值为R2的电阻直接接到电压为U=220V的交流电源上，寻果发现R1与R2消耗的电功率恰好相等，则变压器原、副线圈的匝数之比为（）A. R1R2 B. R2R1 C. R1R2 D. R2R1【答案】 D【解析】设副线圈的电压为U1，利用电流的热效应，功率相等U12R1=U2R2，原副线圈的匝数之比等于电压之比n1n2=UU1=R2R1，故选项D正确。点睛：变压器的特点：匝数与电压成正比，与电流成反比，利用电流的热效应。3在匀强磁场中有一不计电阻的矩形线圈，绕垂直磁场的轴匀速转动，产生如图甲所示的正弦交流电，把该交流电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，Rt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 xk/w A. 在t=0.01s时，穿过该矩形线圈的磁通量的变化率为零B. 变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为C. Rt处温度升高时，由于变压器线圈匝数比不变，所以电压表V1、V2的比值不变D. Rt处温度升高时，电流表的示数变小，变压器输入功率变大【答案】 A【解析】当t=0.01s时，u=0，此时穿过该线圈的磁通量最大，穿过线圈的磁通量的变化率为零，故A正确；原线圈接的图甲所示的正弦交流电，由图知最大电压36V，周期0.02s，故角速度是=100，u=36sin100t（V），选项B错误；Rt处温度升高时，原副线圈电压比不变，但是V2不是测量副线圈电压，Rt温度升高时，阻值减小，电流增大，则R电压增大，所以V2示数减小，则电压表V1、V2示数的比值增大，故C错误；Rt温度升高时，阻值减小，电流增大，即电流表的示数变大，而输出电压不变，所以变压器输出功率增大，而输入功率等于输出功率，所以输入功率增大，故D错误；故选A.点睛：根据图象准确找出已知量，是对学生认图的基本要求，准确掌握理想变压器的特点及电压、电流比与匝数比的关系，是解决本题的关键4如图所示，两个线圈套在同一个铁芯上，线圈的绕向如图甲所示，左线圈连着正方形线框abcd，线框所在区域存在变化的磁场，取垂直纸面向里为正，磁感应强度随时间变化如图乙所示，不计线框以外的感生电场，右侧线圈连接一定值电阻R，下列说法中正确的是（）A. t1时刻ab边中电流方向由ab，e点电势高于f点B. 设t1、t3时刻ab边中电流大小分别为i1、i3，则有i1i3，e点与f点电势相等C. t2t4时间内通过ab边电量为0，定值电阻R中无电流D. t5时刻ab边中电流方向由ab，f点电势高于e点【答案】 B【解析】:A、t1时刻磁场方向向里且均匀增加,根据楞次定律,线框中感应电流沿逆时针方向,ab边中电流方向由 ,根据法拉第电磁感应定律知,正方形线框中的感应电动势是恒定值,原线圈中电流值恒定,副线圈中不产生感应电动势,e点电势等于f点电势,故A错误;B、根据法拉第电磁感应定律 , t1时刻磁感应强度的变化率小于t3时刻的磁感应强度变化率,e1e3 ,根据欧姆定律i=ER ,知i1n2，所以该变压器是降压变压器，故A错误；由乙图，根据电压与匝数成正比，得n1：n2=U:U0，故B错误；电珠均能正常工作，所以电流等于额定电流，甲电路消耗的功率UI，乙电路消耗的功率U0I，所以甲乙电路消耗的功率之比为U:U0，故C错误；R两端电压的有效值(UU0)，因为是正弦交流电，所以R两端电压的最大值为2 (UU0)，故D正确；故选D.40如图所示，一个匝数为N=100匝，电阻不计的线框以固定转速50r/s在匀强磁场中旋转，其产生的交流电通过一匝数比为n1：n2=10：1的理想变压器给阻值R=20 的电阻供电，已知电压表的示数为20 V，从图示位置开始计时，则下列说法正确的是A. t=0时刻线框内的电流最大B. 变压器原线圈中电流的有效值为10 AC. 穿过线框平面的最大磁通量为 WbD. 理想变压器的输入功率为10 W【答案】 C【解析】t=0时刻为中性面位置，故感应电动势为零，故感应电流为零，流过线圈的电流为零，故A错误；201W20W，输入功率等于输出功率，所以变压器的输入功率为20W，故D错误；故选C.点睛：本题考查了交流发电机的工作原理和变压器的变压比公式，要记住最大电压的公式Em=NBS，不难41如图l所示为一理想变压器，完整原、副线圈匝数相等。原、副线圈都有4个接线柱，正好三等分原、副线圈匝数，其中D、H分别为原、副线圈公共接线柱；变压器原线圈两端接入如图2所示的交流电，副线圈接额定电压为120 V的用电器。改变原、副线圈的接法，在保证安全的情况下，用电器的最大工作电压接近A. 73 V B. 84 V C. 110 V D. 147 V【答案】 C【解析】根据变压器的变压规律：，且输入电压的有效值为220V，副线圈所接的用电器额定电压为120 V，由此可知应为降压变压器，因此匝数比只有，三种可能，综上分析，应选匝数比为，故在保证安全的情况下，用电器的最大工作电压接近110V，C正确；ABD错误；故选C。42如图所示，矩形线圈abcd与理想变压器原线圈组成闭合电路线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动，磁场只分布在bc边的左侧，磁感应强度大小为B，线圈转动的角速度为，匝数为N，线圈电阻不计下列说法正确的是A. 将原线圈抽头P向上滑动时，灯泡变暗B. 电容器的电容C变大时，灯泡变暗C. 线圈处于图示位置时，电压表读数为0D. 若线圈转动的角速度变为2，则电压表读数变为原来2倍【答案】 AD【解析】试题分析：根据公式可得，P向上滑动，增大，而不变，所以减小，故灯泡变暗，A正确；根据公式，电容增大，容抗减小，故灯泡变亮，B错误；交流电路中电表示数为有效值，所以电压表示数不为零，C错误；根据公式可得交流电最大值变为原来的2倍，所以有效值为原来的2倍，D正确；故选AD考点：考查了交流电产生原理和理想变压器点评：关键是知道电表显示为有效值，正确掌握公式43如图所示，n匝矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小为B的水平匀强磁场中，线框面积为S，电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴OO以角速度匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，变压器副线圈接入一只额定电压为U的灯泡，灯泡正常发光。从线圈通过中性面开始计时，下列说法正确的是 （ ）A. 图示位置穿过线框的磁通量变化率最大B. 灯泡中的电流方向每秒改变次C. 线框中产生感应电动势的表达式为enBSsintD. 变压器原、副线圈匝数之比为【答案】 C【解析】图示位置穿过线框的磁通量最大，但是磁通量的变化率为零，选项A错误；交流电的周期为，一个周期内电流方向改变两次，则灯泡中的电流方向每秒改变次，选项B错误；交流电的电动势最大值：Em=nBS，则线框中产生感应电动势的表达式为enBSsint,选项C正确；交流电的有效值为 ,则 ,选项D错误；故选C.点睛：此题关键是掌握交流电的瞬时值、最大值及有效值的意义，知道它们之间的关系；掌握住理想变压器的电压、电流及功率之间的关系，本题即可得到解决。44阻值为10的电阻接到电压波形如图所示的交流电源上，以下说法正确的是（）A. 电压的有效值为10VB. 通过电阻的电流有效值为AC. 电阻消耗电功率为5WD. 电阻每秒钟产生的热量为10J【答案】 BC【点评】解决本题的关键能够从图象中获取电压的峰值，根据峰值与有效值的关系求出有效值知道功率、热量的求解都用有效值45如图，一理想变压器原副线圈的匝数比为1：2；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220V，额定功率为22W；原线圈电路中接有电压表和电流表。现闭合开关，灯泡正常发光。若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数，则A. U=110V,I=0.2AB. U=110V,I=0.05AC. U=1102V,I=0.2AD. U=1102V,I=0.22A【答案】 A【解析】试题分析：由于U1U2=n1n2，而从题中可知，U2=220V，因此电压表的读数U=110V，而变压器是理想变压器，本身不消耗能量，因此输入功率等于输出功率，即UI=22W，因此I=0.2A，因此A正确，BCD错误考点：理想变压器 46如图，理想变压器原、副线圈匝数比n1n2=21，V和A均为理想电表，灯泡光电阻R1=6，A、B端电压u1=12sin100t（V）.下列说法正确的是A. 电流频率为100HzB. V的读数为24VC. A的读数为0.5AD. 变压器输入功率为6W【答案】 D【解析】由u1.的瞬时表达式可知，f=，A错误；理想变压器输入电压的有效值为U1=12V，由变压比关系式，可得U2=6V，V的读数为6V，B错误；变压器输出电压的有效值，A的读数为1A C错误；变压器的输入功率等于输出功率，即P1=P2=U2I2=6W，D正确。【考点定位】正弦式交流电表达式、有效值、功率、部分电路欧姆定律、理想变压器规律，容易题视频47某家用电热壶铭牌如图所示，其正常工作时电流的最大值是（ ）A. B. C. D. 【答案】 D【解析】电热水壶的有效电流为，故电流的最大值为：，D正确48如图所示，是某燃气炉点火装置的原理图。转换器将输入的直流电压转换为正弦交变电压输出，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈比为n1：n2=1:1000，为交流电压表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于4000V时，才会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体，则要求转换器输出电压（即交流电压表示数）的值不小于 A. 2V B. 4V C. 1.5V D. 1V【答案】 B【解析】根据原副线圈的电压比等于匝数比，原线圈电压的最大值为V，交流电压表的示数为有效值：，故ACD错误，B正确。故选：B。49如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为5：1，原线圈接交流电源和交流电压表，副线圈通过电阻为R的导线与热水器、抽油烟机连接。已知原线圈两端的电压保持不变，副线圈上的电压按图乙所示规律变化，现闭合开关S接通抽油烟机，下列说法正确的是（ ）A. 电压表示数为1100 VB. 抽油烟机上电压的瞬时值表达式为C. 热水器的实际功率增大D. 变压器的输入功率减小【答案】 A点睛：会写交变电流的瞬时值表达式，应知道电压表与电流表测的是交变电流的有效值，能用动态分析法判断电流、电压的变化50某小型水电站的电能输送示意图如下。发电机的输出电压为220V，输电线总电阻为r，升压变压器原副线圈匝数分别为n1、n2。降压变压器原副线匝数分别为n3、n4（变压器均为理想变压器）。要使额定电压为220V的用电器正常工作，则（）A. B. C. 升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D. 升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率【答案】 AD【解析】试题分析：由变压器的电压比匝数之比，又因为线路电压损失，即U2U3，所以故A正确，B错误；由于远距离输电，输电线电阻不能忽略，导致输电线路上电压损失，使功率损失，所以升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压；升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率故C错误，D正确；故选AD考点：远距离输电；变压器【名师点睛】理想变压器的输入功率与输出功率相等，且没有漏磁现象远距离输电，由于导线通电发热导致能量损失，所以通过提高输送电压，从而实现降低电损。二、多项选择题1如图所示为一理想变压器，S为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈两端的电压，I1为原线圈中的电流强度，则( )A. 保持U1及P的位置不变，S由a改接到b，I1将减小B. 保持U1及P的位置不变，S由a改接到b，R两端的电压变小C. 保持U1不变，S接在a处，使P滑向c端，R的电功率变大D. 保持P的位置不变，S接在a处，使U1增大，I1将增大E. 保持U1不变，S由a改接到b，同时使P滑向d端，R的电功率一定变大F. 保持S接在a处，使U1增大，同时使P滑向c端，R的电功率一定变大【答案】 DE【解析】试题分析：根据输出电压是由输入电压和匝数比决定的，输入的功率的大小是由输出功率的大小决定的，电压与匝数成正比，电流与匝数成反比分析；保持U1及P的位置不变，S由a改接到b，原线圈匝数减小，根据公式可知在和不变的情况下，减小，则增大，即R两端的电压增大，所以副线圈中的电流增大，副线圈中消耗的电功率增大，根据原副线圈两端功率相等以及可知原线圈中电流增大，AB错误；保持不变，s合在a处，使P上滑时，R增大，而电压不变，所以R的电功率减小，C错误；保持P的位置不变，s合在a处，若U1增大，根据公式，则副线圈电压增大，所以副线圈电流变大，根据可知将增大，D正确；根据AB项分析可知S由a改接到b，增大，使P滑向d端，R减小，根据可知R的功率一定增大，E正确；保持S接在a处，使U1增大，根据可知增大，同时使P滑向c端，R增大，根据根据可知分子上下都增大，R消耗的功率不一定增大，F错误 2如图所示，一电阻为R，长宽分别为l和d的金属线框在磁感应强度为B的磁场中绕垂直于磁场的轴OO以角速度w匀速转动，初始时刻，磁场与线框平面垂直，则下列说法正确的是A. 线框产生的感应电动势的最大值是B. 线框产生的感应电动势的有效值是争C. 线框产生的感应电动势的瞬时表达式是D. 转动180。的过程中通过线框的电荷量是【答案】 AC【解析】A.线框产生的感应电动势的最大值是，故A正确；B.线框产生的感应电动势的有效值是，故B错误；C.线框产生的感应电动势的瞬时表达式是，故C正确；D.转动1800的过程中通过线框的电荷量是，故D错误。3在家庭电路中，为了安全，一般在电能表后面的电路中安装一个漏电开关，其工作原理如图所示，其中甲线圈两端与脱扣开关控制器相连，乙线圈由两条电源线采取双线法绕制，并与甲线圈绕在同一个矩形硅钢片组成的铁芯上。以下说法正确的是（ ）A. 当用户用电正常时，甲线圈两端没有电压，脱扣开关接通。B. 当用户用电正常时，甲线圈两端有电压，脱扣开关接通。C. 当用户发生漏电时，甲线圈两端有电压，脱扣开关断开D. 当用户发生漏电时，甲线圈两端没有有电压，脱扣开关断开【答案】 AC4图甲是某燃气炉点火装置的原理图转换器将直流电压转换为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n1、n2，V为交流电压表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5VB. 电压表的示数等于C. 实现点火的条件是D. 实现点火的条件是【答案】 BC【解析】试题分析：根据图乙得到原线圈电压的最大值，根据有效值与最大值的关系求出电压表的示数，当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时，就会点火，根据电压与线圈匝数比的关系即可求解根据图乙得到原线圈电压的最大值为5V，所以电压表的示数为，A错误B正确；根据，且，得实现点火的条件是，故C正确D错误视频5如图所示,理想变压器原线圈接有交流电源,当副线圈上的滑片P处于图示位置时,灯泡L能发光。要使灯泡变亮,可以采取的方法有 （ ）A. 增大交流电源的频率B. 增大交流电源的电压C. 向下滑动PD. 减小电容器C的电容【答案】 AB【解析】电容器具有通高频阻低频的特点，故增大交流电源的频率，可使通过灯泡的电流增大，A正确；根据可知增大交流电源的电压，副线圈两端的电压增大，灯泡变亮，B正确；向下滑动P，副线圈匝数减小，根据可知副线圈两端电压减小，灯泡变暗，C错误；根据可知减小电容，容抗增加，通过小灯泡的电流减小，灯泡变暗，D错误6如图所示，a、b两端接在正弦交流电源上，原副线圈回路中A、B电阻阻值相同，原副线圈匝数比为，下列选项说法正确的是：A. A、B电阻电流之比为1:3B. A、B电阻电压之比为3:1C. A、B电阻功率之比为1:1D. A电阻与原线圈输入电压之比为1：9【答案】 AD【解析】试题分析：首先