2021届高三上学期期末考试物理全解全析汇编11交变电流(解析版)

1、2021届高三期末物理试题全解全析汇编交变电流1、（2020-北京市海淀区区高三上学期期末）如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数分别为小、心 原、 副线圈两端的电压分别为5、6,通过原、副线圈中的电流分别为厶、Z2o若保持“1、“2和5不变，且闭 合开关S后两灯泡均能发光，则下列说法中正确的是C. 开关S由闭合变为断开，6将变大D. 不论开关S闭合或断开.始终有LVi= U2I2的关系【答案】BD【解析】AB.根据单相变压器的电压规律:解得:”2=丄匕电流规律：r nx r解得：A= A,故A错误，B正确；n2c.输入电压决泄输出电压，根据上述分析可知不论开关闭合还是断开，理想变压器的电压规律

2、始终不变,所以“2也不变，故C错误：D 理想变压器输入功率等于输出功率：P=P?UJ =U&故D正确。故选BD.2、(2020-北京市东城区区高三上学期期末)一台手摇交流发电机，线圈内阻1.0Q,产生的电动势随时间变 化的规律为10>/2sin 10刃(V)。发电机只与9.0 Q的电阻组成闭合电路。贝IJA. 交变电流的频率为10 HzB. 电动势的峰值为20VC. 电路中电流的有效值为1.0AD. 一周期内外接电阻消耗电能90J【答案】C【解析】A.交变电流的频率为= 5Hz选项A错误;B.电动势的峰值为10j，V,选项B钳误：c.电动势的有效值为r=iov,则电路中电流的有效

3、值为/ = - = A = 1AR + r 9 + 1选项C正确；D因为T=1沪0.2s,则一周期内外接电阻消耗电能E电=/2(/? + r)T = 12x(9 + 1)x 0.2J = 2J选项D错误；故选C.3. (2020-北京市西城区高三上学期期末)如图所示，理想变压器的原线圈接在n = 220sinl00n/( V )的交 流电源上，副线圈接有R = 55Q的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2 ： 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1.00AB.电流表的读数为2.00AC. 电压表的读数为110VD. 电压表的读数为155V【答案】AC【解析】CD原线

4、圈电压有效值LV220V,根据原副线圈匝数比为2:1可知次级电压为D>110V,则电压表的读数为110V,选项C正确，D错误：AB根据变斥器输入功率等于输出功率，即解得Zi=1.00A,选项A正确，B错误: 故选AC.4、（2020-北京市海淀区区高三上学期期末反馈题）如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数分别为“I、”2, 原、副线圈两端的电压分别为5、5,通过原、副线圈中的电流分别为厶、12.若保持小、“2和切不变, 且闭合开关S后两灯泡均能发光。将开关S由闭合变为断开，则（）A. 5增大C.Z增大【答案】B【解析】B.Zi减小D.变压器的输入功率增大a.根据= ，r知6不变，选项a错

5、误: 厲 «2BC.将开关S由闭合变为断开，则次级电阻变大，次级电流厶减小.则初级电流厶减小，选项B正确，C错误:D.变压器的输岀功率P2=hU2减小，则输入功率减小，选项D错误；故选B5. （2020-北京市海淀区区高三上学期期末反馈题）在如图所示的电路中，两个完全相同的小灯泡Li和L?分别串联一个带铁芯的电感线圈厶和一个滑动变阻器闭合开关S待电路稳圧后，调整R的滑片使L】和L2亮度一样此时通过两个灯泡的电流均为人在之后的巾时刻断开S,则在如图所示的图像中，能正确反映0前后的一小段时间内通过L1的电流/I和通过L?的电流,2随时间t变化关系的是【答案】A【解析】AB.当开关断开瞬间

6、，通过电感线圈的电流减小根据楞次龙律可知感应电流为了阻碍电感线圈中的电流 减小.感应电流的方向与原电流方向相同.如图所示：随着原电流的减小，感应电流也逐渐减小，所以通过小灯泡J的电流方向不变且逐渐减小故A正确，B错误：CD 通过小灯泡L?的原电流方向水平向右，结合上述分析,断开开关后感应电流方向水平向左且逐渐减小， 故CD错误。故选Ao6. （2020-北京市丰台区髙三上学期期末）如图所示，理想变压器初级线圈匝数心= 1210匝，次级线圈匝数”2 = 121匝，电压”=311s加100MV,负载电阻R=44Q。不计电表对电路的影响,下列说法正确的是（）A. 电流表读数为0.05AB. 电压表读

7、数为31IVC. 输入电压频率为100HzD. 若增大虑的电阻值，变压器输入功率增大【答案】A【解析】AB.由瞬时值的表达式可知，原线圈的电压最大值为311V,所以原线圈的电压的有效值为所以电压表的读数为220V,根据变汗器公式导町得,&=g = 22V则右侧线圈电流为R 44则根据公式纟=空，代入数值得A %故A正确，B错误。C 根据公式/=仪1 =0.05 Aco；得 /=50Hz, CKhx-rj-D.根据电- 注p二知，XI/不变时，电阻变大，电功率变小，战若增大R的电阻值，变爪器输R出功率减小，又因为输入功率等于输岀功率，所以变压器输入功率减小，故D错误。故选人7、（2020

8、-北京市大兴区高三上学期期末）如图所示，理想变压器的原线圈接在« = 2202sin 100/（V）的交流电源上，副线圈接有=110Q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50s【答案】B【解析】A. 原线圈电压有效值为5=220V,则根据匝数比可得次级电压有效值S=55V，则次级电流有效值人=5 =兰-A = O.5A-R 110则初级电流表的读数为坷 8选项A错误；B. 原线圈的输入功率为Pi=LVi=220xl = 2

9、7.5W8选项B正确：C.电压表的读数为6S=55Vt选项C错误:D.副线圈输岀交流电的周期为2龙_ 2龙co100 龙=0.02s选项D错误: 故选B.8、（2020-北京市大兴区高三上学期期末）图1和图2是教材中演示自感现彖的两个电路图，几和D为电感 线圈。实验时，断开开关Si瞬间，灯Ai突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2,灯A2逐渐变亮，而另一 个相同的灯As立即变亮，最终A?与A3的亮度相同。下列说法正确的是Li图1A. 图1中，A】与Zi的电阻值不相同B. 图1中，闭合Si,电路稳定后，川中电流大于b中电流C图2中，变阻器虑与厶2的电阻值不相同D.图2中，闭合S?瞬间，乙中电流与变

10、阻器虑中电流相等【答案】A【解析】AB.图1中，断开开关$瞬间，灯旳突然闪亮，随后逐渐变暗，说明在电路稳宦时通过4 电流大于通 过灯旳的电流，即山的电阻大于b的电阻值，选项A正确，B错误；C. 图2中，电键闭合最终丄2与旳的亮度相同，可知上下两个支路的电流相同，电阻相同，即变阻器虑与 厶2的电阻值相同，选项C错误；D. 图2中，闭合S2瞬间，由于b中产生感应电动势阻碍电流增加，可知D中电流比变阻器R中电流小, 选项D错误；故选A.9、（2020-北京市大兴区高三上学期期末）如图所示，KLMN是一个竖直的匝数为”的矩形导线框，全部处 于磁感应强度为E的水平方向的匀强磁场中，线框而积为S,电阻为胚

11、V边水平，线框绕竖直固左轴以 角速度。匀速转动（俯视逆时针）。当边与磁场方向的夹角为30。时（图示位程），下列说法正确的是BA导线框中产生的瞬时电动势的大小是B. 导线框中电流的方向是K-Z-MiN-KC. 导线框再转过60。时导线框中产生的电流达到最大值D. 导线框旋转过程中穿过导线框的磁通量的变化率恒泄【答案】A【解析】A. 导线框中产生的瞬时电动势的大小是e = E.n cos 30 = nBcoS cos 30 =- nBSco2选项A正确：B. 由楞次怎律可知，导线框中电流的方向是一K,选项B错误；C. 线框与磁感线平行时感应电流最大，则导线框再转过150时导线框中产生的电流达到最大

12、值，选项C错误： ED. 导线框旋转过程屮山于感应电动势不断变化，根据E = “字，则穿过导线框的磁通量的变化率一=-A/ n不断变化，选项D错误：故选A.10s （2020-北京市朝阳区高三上学期期末）A、B是两个完全相同的电热器，A. B分别通以图甲、乙所示的交变电流。则甲A. 通过B两电热器的电流有效值之比为/a：/b=3 ：4B.通过儿B两电热器的电流有效值之比>J/a：/b = 3:2>/2C A. B两电热器的电功率之比为Pa：Pb=3 ：2D/、B两电热器的电功率之比为Pa：Pb=5：4【答案】D【解析】AB.対甲：解得对乙：鸥+（少赊阳a：7b = V5:2选项AB

13、错误：CD.根据P=FR可知2、B两电热器的电功率之比为Pa : Pb=5 : 4,选项C错気D正确:故选D.11、（2020-北京市朝阳区高三上学期期末）大型发电机几乎都是旋转磁极式发电机，下图为其原理简图。竖 直平而内闭合线圈"cd固定不动，磁铁绕图中的虚线旋转，线圈中就会产生感应电流。若条形磁铁以10兀 rad/s的角速度匀速转动，且图示时刻N极正在向里转。现以图示时刻为讣时起点，则下列推断正确的是A. 该发电机产生的交流电频率是10HzB. UO时线圈中的电流方向为abcdaC. u0.5s时线圈中的电流方向发生变化D. u5s时线圈中的电流最小【答案】B【解析】A. 该发电

14、机产生 交流电频率是/=冷= 5Hz,选项A错叹：B. 由右手左则可知，戶0时线圈中的电流方向为abcda,选项B正确；C. r=0.5s时线圈转过的角度为5心此位置电流仍然是最大的位置，则线圈中的电流方向没有发生变化，选项C错误：D. =5s时线圈转过的角度为50兀，线圈回到初始位置，则此位巻线圈中的电流最大，选项D错误;故选B12、（2020-北京新学道临川学校高三上学期期末）.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17,用等效总电阻是厂的两条输电线输电，输电线路中的电流是厶，苴末端间的电压为在输 电线与用戸间连有一理想变压器，流入用户端的电流是Z则（）A. 用户端的电

15、压为厶切血B. 输电线上的电压降为C. 理想变压器的输入功率为厶SD. 输电线路上损失的电功率为【答案】A【解析】一仆：由于输电线与用八间连有一理想门端的迫床是U“则U山刃込得：4=宁故A正确：输电线上损失的电压为U-Ui，故B错误：理想变压器的输入功率为Uili.故C错误：等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是Ii，所以输电线是损耗的功率是：Ii2r.故D错误：故选A.13. （2020-北京新学道临川学校高三上学期期末）如图甲所示，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乙中曲线e b所示，贝ij（）A.两次/=0时

16、刻线圈平而均与中性而重合B. 曲线e 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25 HzD. 曲线b表示的交变电动势有效值为10 V【答案】AC【解析】t=0时刻，两次产生的交流电的电动势瞬时值均为零，因此线圈平而均与中性而重合，A项正确；图中a.1 1b小"的周期Z比为2： 3因此线圈转速Z比m： nb= ： -3 ： 2. B项i-n/*： a线表示的” L . 丄q1b12 71的频率fa=25 Hz. C项匸确：a线対通线圈柑应的电动势的最大值Eam=NBS ,山图象知丄q丄a=15 V, b线对应线圈相应的电动势的显人值Ebm=NBS 半，I大I此讐

17、=Ebm=10 V,有效值3E迥兀3Eb=V=5jiv, D 项错汉.14s (2020-北京市通州区高三上学期期末)如图甲所示为一台小型发电机构造的示意图，线圈逆时针转动， 产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图乙所示。发动机线圈内电阻为1.OG ,外接灯泡的电阻为9.0G， 则图审A. 在/=OOls的时刻，穿过线圈磁通量为零B. 瞬时电动势的表达式为e = 6>/2sin 100/(V)C.电压表的示数为6VD.灯泡的电功率为72W【答案】B【解析】A.由图可知，在/=0.01s的时刻，电动势为0,则为中性而，穿过线圈磁通呈最大，故A错误:B由图可知电动势的慣丿为耳=6jIV,周

18、期为0.02s,贝IJ瞬时电动如“衣达式为:sinV = 6>/2sinl00(V)故B正确：C因为电动势最大值为£m=6>/2V,所以有效值:E = = V=6VV2 V2t/ = E- = 6x V = 5.4V R+r 9+1电压表的示数为外阻分圧:故C错误：D 灯泡的功率为：P = = W = 3.24W R 9故D错误。故选B。15、（2020-北京市房山区高三上学期期末）两个完全相同的电热器分别通以如图甲、乙所示的交变电流，两电热器的实际电功率之比P屮 P /为A. 1 ： 2B. 1 ： 1C. J5 ： 1D. 2 ： 1【答案】D【解析】方波的电流有效值

19、:正眩交流电的有效值为:根据功率公AP = Z2/?得到治役詁：订乙2=人2：（*）、2：1A. 与分析不符，故A错误;B. 与分析不符，故B错误：C. 与分析不符，故C错误：D. 与分析相符，故D正确: 故选D.16、（2020-北京市海淀区区高三上学期期末反馈题）如图所示为一交流发电机的原理示意图，装宜中两磁极 之间产生的磁场可近似为匀强磁场，发电机的矩形线圈abed在磁场中，图中abed分别为葩形线圈的四个顶 点，英中的C点被磁铁遮挡而未画岀。线圈可绕过力边和ad边中点且垂直于磁场方向的水平轴OO,匀速转 动。为了便于观察，图中发电机的线圈只画出了苴中的1匝，用以说明线圈两端的连接情况。

20、线圈的"边 连在金属滑环K上，刃边连在金属滑环Z上；用导体做的两个电刷E、F分别压在两个滑环上，线圈在转 动过程中可以通过滑环和电刷保持苴两端与外电路的左值电阻R连接。已知矩形线圈血边和cd边的长度 Zi=50cm,加边和ad边的长度 "20cm,匝数n=100匝，线圈的总电阻r=5.0Q,线圈转动的角速度。 =282rad/s,外电路的左值电阻R=45Q,匀强磁场的磁感应强度E=0.05T。电流表和电压表均为理想电表， 滑环与电刷之间的摩擦及空气阻力均可忽略不计，计算中取71=3.14, 72 =l-41o（1）求电阻虑两端电压的最大值Un：（2）求电压表的示数D（3 ）

21、线圈转动1圈的过程中电阻虑上产生的焦耳热© （结果保留3位有效数字）；（4）线圈转动1圈的过程中线圈上所产生的焦耳热Or （结果保留3位有效数字）：（5）讨论（3）、（4）中的结果与维持该线圈匀速转动1圈，外力所做的功炉的关系（结果保留3位有效数 字）：（6）从线圈经过图示位置开始讣时，写出线圈内的电流随时间变化的函数关系式；（7）从线圈经过图示位置开始计时，写出“边所受安培力大小随时间变化的函数关系式；（8）从线圈经过图示位世开始计时，求线圈运动的1/4周期内，电流的平均值Z#（结果保留2位有效数字）；（9）从线圈经过图示位置开始讣时，求线圈转过90。的过程中通过线圈导线某截而的电荷疑q （结果保留1 位有效数