2023年高考物理高频考点穿透卷专题25交变电流（含解析）

专题25交变电流一.题型研究一〔一〕真题再现1.(2023全国丙卷)如下图，M为半圆形导线框，圆心为OM；N是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为ON；两导线框在同一竖直面(纸面)内；两圆弧半径相等；过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面．现使线框M、N在t＝0时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面、且过OM和ON的轴，以相同的周期T逆时针匀速转动，那么()A．两导线框中均会产生正弦交流电B．两导线框中感应电流的周期都等于TC．在t＝eq\f(T,8)时，两导线框中产生的感应电动势相等D．两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等【答案】BC【题型】多项选择题【难度】一般〔二〕试题猜测2．如下图，交流电流表与灯泡串联，先后在M、N间加上不同的交变电压，第一次加电压随时间按甲图的正弦规律变化；第二次加电压随时间按乙图规律变化。假设甲、乙图中的U0、T所表示的电压、周期值是相同的，那么这两次交流电流表读数之比I1：I2为()A.1：B.:1C.D.1:2【答案】A【题型】选择题【难度】一般二.题型研究二〔一〕真题再现3.(2023·全国乙卷T16)一含有理想变压器的电路如图11所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3Ω、1Ω和4Ω，为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定．当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I.该变压器原、副线圈匝数比为()图11A．2 B．3C．4 D．5【答案】B【解析】设原、副线圈的匝数比为k，根据变压器匝数比与电流成反比的关系，那么原线圈电流为I时，副线圈电流为kI；原线圈电流为4I时，副线圈电流为4kI.根据变压器的输入功率等于输出功率得UI－I2R1＝(kI)2(R2＋R3)4UI－(4I)2R1＝(4kI)2R2联立两式代入数据解得k＝3选项B正确．【题型】选择题【难度】一般4.(2023·全国丙)如下图，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b.当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光．以下说法正确的选项是()A．原、副线圈匝数比为9∶1B．原、副线圈匝数比为1∶9C．此时a和b的电功率之比为9∶1D．此时a和b的电功率之比为1∶9【答案】AD【题型】多项选择题【难度】一般5.(2023全国卷Ⅰ)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220V的正弦交流电源上，如下图．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，那么()A．U＝66V，k＝eq\f(1,9) B．U＝22V，k＝eq\f(1,9)C．U＝66V，k＝eq\f(1,3) D．U＝22V，k＝eq\f(1,3)【答案】A【解析】设原、副线圈中的电流分别为I1、I2，那么eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)＝eq\f(1,3)，故k＝eq\f(I\o\al(2,1)R,I\o\al(2,2)R)＝eq\f(1,9).设原线圈两端的电压为U1，那么eq\f(U1,U)＝eq\f(n1,n2)＝eq\f(3,1)，故U1＝3U，而原线圈上电阻分担的电压为eq\f(1,3)U，故eq\f(U,3)＋3U＝220V，解得U＝66V．选项A正确．【题型】选择题【难度】一般6.(2023全国卷Ⅱ)如下图，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，那么()A．Uab∶Ucd＝n1∶n2B．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【答案】BD【题型】多项选择题【难度】较难7.〔2023新课标〕自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某局部。一升压式自耦调压变压器的电路如下图，其副线圈匝数可调。己知变压器线圈总匝数为1900匝；原线圈为1100匝，接在有效值为220V的交流电源上。当变压器输出电压调至最大时，负载R上的功率为2.0kW。设此时原线圈中电流有效值为I，负载两端电压的有效值为U2，且变压器是理想的，那么U2和I1分别约为A．380V和5.3AB．380V和9.1AC．240V和5.3A D．240V和9.1A【答案】B【题型】选择题【难度】一般〔二〕试题猜测8.(2023·海南)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5.0V，那么()A．此时原线圈两端电压的最大值约为34VB．此时原线圈两端电压的最大值约为24VC．原线圈两端原来的电压有效值约为68VD．原线圈两端原来的电压有效值约为48V【答案】AD【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＝eq\f(1,5)×5V＝1V，故副线圈两端电压为U2＝6V，根据公式eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可得此时原线圈两端电压的有效值为U1＝24V，所以此时原线圈两端电压的最大值约为24eq\r(2)V ≈34V，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，那么变化后电压U2＝IR0＋5IR0＝6IR0，变 化前，U2′＝IR0＋11IR0＝12IR0，所以U2′＝2U2＝12V，根据公式eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可 得原线圈两端原来的电压有效值约为48V，D正确，C错误．【题型】多项选择题【难度】较难9.如下图，理想变压器原线圈a、b两端接正弦交变电压u，u＝220eq\r(2)sin100πt(V)，电压表V接在副线圈c、d两端(不计导线电阻)，那么当滑动变阻器滑片向右滑动时()A．电压表示数不变B．电流表A2的示数始终为0C．假设滑动变阻器的滑片不动，仅改变u，使u＝220eq\r(2)·sin200πt(V)，那么电流表A1的示数增大D．假设滑动变阻器的滑片不动，仅改变u，使u＝220eq\r(2)·sin200πt(V)，那么电流表A1的示数减小【答案】AC【题型】多项选择题【难度】一般10.在如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为5∶1，原线圈接入图乙所示的电压，副线圈接火灾报警系统(报警器未画出)，图中电压表和电流表均为理想电表，R0为定值电阻，RT为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小.以下说法中正确的选项是()A.电压表的示数为44VB.图乙中电压的有效值为220VC.RT处出现火灾时，电流表示数减小D.RT处出现火灾时，电阻R0消耗的电功率增大【答案】D【题型】选择题【难度】一般11.如图是充电器的内部电路核心局部的简化模型，将变压器和二极管都视为理想元件，变压器的原、副线圈匝数比为20∶1，A、B端输入电压为U1＝220eq\r(2)sin100πt(V)，对于输出端CD(OD为副线圈的中心抽头)()A．输出电压的有效值为11VB．输出电压的有效值为5.5VC．CD端的输出功率和AB端的输入功率之比为1∶2D．CD端的输出功率和AB端的输入功率之比为1∶1【答案】BD【解析】由于OD为副线圈的中心抽头，那么A、B与C、D所连线圈匝数之比为40∶1，CD两端电压的最大值为eq\f(11\r(2),2)V，而此题中的两个二极管相当于把C、D之间的交变电压的负值变为正值，这样交变电流就全部变为正值，且周期为原来的一半，因而有效值为5.5V，A错误，B正确．变压器AB端的输入功率等于CD端的输出功率，因而C错误，D正确．【题型】多项选择题【难度】较难12.(2023江苏)一自耦变压