2023年高考物理命题点12交变电流的产生及其描述优生辅导真题集训

命题点12交变电流的产生及其描述1．如图，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解析：选BC两导线框匀速转动切割磁感线产生感应电动势的大小不变，选项A错误；导线框的转动周期为T，那么感应电流的周期也为T，选项B正确；在t＝eq\f(T,8)时，切割磁感线的有效长度相同，两导线框中产生的感应电动势相等，选项C正确；M导线框中一直有感应电流，N导线框中只有一半时间内有感应电流，所以两导线框的电阻相等时，感应电流的有效值不相等，选项D错误。命题点二：理想变压器、远距离输电2．(多项选择)(2023·全国丙卷)如图，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解析：选AD设灯泡的额定电压为U0，输入电压为灯泡额定电压的10倍时灯泡正常发光，那么变压器原线圈的电压为9U0，变压器原、副线圈的匝数比为9∶1，选项A正确，选项B错误；由9U0Ia＝U0Ib得，流过b灯泡的电流是流过a灯泡电流的9倍，根据P＝UI，a、b灯泡的电功率之比为1∶9，选项C错误，选项D正确。3.(2023·全国乙卷)一含有理想变压器的电路如下图，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()A．2B．3C．4D．5解析：选B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。4．一理想变压器的原、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)解析：选A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(I12R,I22R)＝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。5.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，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，电流表的读数加倍解析：选BD根据变压器的工作原理、交流电的有效值解题。变压器的变压比eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，其中U1、U2是变压器原、副线圈两端的电压。U1＝Uab，由于二极管的单向导电特性，Ucd≠U2，选项A错误。增大负载电阻R的阻值，负载的电功率减小，由于P入＝P出，且P入＝I1Uab，所以原线圈上的电流I1减小，即电流表的读数变小，选项B正确。c、d端的电压由输入电压Uab决定，负载电阻R的阻值变小时，Ucd不变，选项C错误。根据变压器上的能量关系有E输入＝E输出，在一个周期T的时间内，二极管未短路时有UabI1T＝eq\f(U2,R)·eq\f(T,2)＋0(U为副线圈两端的电压)，二极管短路时有UabI2T＝eq\f(U2,R)T，由以上两式得I2＝2I1，选项D正确。6．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。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I1，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5.3AD．240V和9.1A解析：选B对理想变压器，原、副线圈功率相同，故通过原线圈的电流I1＝eq\f(P,U1)＝eq\f(2000,220)A≈9.1A，负载两端电压即为副线圈电压，由eq\f(U1,n1)＝eq\f(U2,n2)，即eq\f(220,1100)＝eq\f(U2,1900)，可得U2＝380V，故B对。7．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。假设用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数，那么()A．U＝110V，I＝0.2AB．U＝110V，I＝0.05AC．U＝110eq\r(2)V，I＝0.2AD．U＝110eq\r(2)V，I＝0.2eq\r(2)A解析：选A交流电压