2023届高考物理三轮测试：十一、恒定电流与交变电流含解析物理试题试卷分析

十一、恒定电流与交变电流姓名：________班级：________1.通过一阻值R＝100Ω的电阻的交变电流如图所示，其周期为1s．电阻两端电压的有效值为()A．12VB．4eq\r(10)VC．15VD．8eq\r(5)V解析：一个周期内，该交流电通过阻值为R＝100Ω的电阻产生的热量为Q1＝2(Ieq\o\al(2,1)Rt1＋Ieq\o\al(2,2)Rt2)＝2×(0.12×100×0.4＋0.22×100×0.1)J＝1.6J．设该交流电的电流有效值为I，则Q2＝I2RT，由于Q1＝Q2，故通过电阻的电流有效值为I＝eq\f(\r(10),25)A，故电阻两端电压的有效值为4eq\r(10)V，选项B正确．答案：B2．如图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与电阻R＝10Ω连接，与电阻R并联的交流电压表为理想电表，示数是10V．图乙是矩形线圈的磁通量Φ随时间t变化的图象，则()A．电阻R上的电功率为20WB．0.02s时R两端的电压瞬时值为零C．R两端的电压随时间变化的规律是i＝14.1cos100πt(V)D．通过R的电流随时间变化的规律是i＝cos50πt(A)解析：电阻R消耗的电功率为P＝eq\f(U2,R)＝10W，选项A错误；0.02s时磁通量变化率最大，R两端的电压瞬时值最大，选项B错误；R两端的电压u随时间t变化的规律是u＝10eq\r(2)cos100πt(V)＝14.1cos100πt(V)，通过R的电流i随时间t变化的规律是i＝1.41cos100πt(A)，选项C正确，选项D错误．答案：C3．(多选)如图1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2中曲线a、b所示，则()A．两次t＝0时刻线圈平面均与中性面重合B．曲线a、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25HzD．曲线b表示的交变电动势有效值为10V解析：t＝0时刻，两次产生的交流电的电动势瞬时值均为零，因此线圈平面均与中性面重合，A项正确；题图2中a、b对应的周期之比为2∶3，因此线圈转速之比na∶ab＝eq\f(1,Ta)∶eq\f(1,Tb)＝3∶2，B项错误；a线表示的交变电动势的频率为fa＝eq\f(1,Ta)＝eq\f(1,4×10－2)Hz＝25Hz，C项正确；a线对应线圈的电动势的最大值Eam＝NBS·eq\f(2π,Ta)＝15V，b线对应线圈的电动势的最大值Ebm＝NBS·eq\f(2π,Tb)，因此eq\f(Ebm,Eam)＝eq\f(Ta,Tb)＝eq\f(2,3)，Ebm＝10V，有效值Eb＝eq\f(10,\r(2))V＝5eq\r(2)V，D项错误．答案：AC4．(多选)某交流发电机的输出电压随时间变化的图象如图所示，输出功率是20kW，现用5000V高压输电，输电线上的总电阻是40Ω，再利用n1∶n2＝22∶1的降压变压器降压后供给用户，则下列说法正确的是 ()A．交变电流的频率为100HzB．发电机输出电压的有效值为220VC．流过高压输电线的电流为125AD．降压变压器输出电压的有效值为220V解析：由图象可知周期T＝0.02s，所以频率f＝50Hz，选项A错误；交流发电机的输出电压为U0＝220V，选项B正确；由P＝UI可知高压输电电流I＝eq\f(P,U0)＝eq\f(2×104,5×103)A＝4A，选项C错误；变压器的输入电压U1＝U0－IR＝(5000－4×40)V＝4840V，由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可知降压变压器的输出电压为U2＝eq\f(n2,n1)U1＝eq\f(4840,22)V＝220V，选项D正确．答案：BD5．(多选)一台理想变压器的原、副线圈的匝数比是5∶1，原线圈接入电压220V的正弦交变电流，各元件正常工作，一只理想二极管和一个滑动变阻器R串联接在副线圈上，如图所示．电压表和电流表均为理想交流电表，则下列说法正确的是()A．原、副线圈中的电流之比为5∶1B．电压表的读数约为31.11VC．若滑动变阻器接入电路的阻值为20Ω，则1分钟内产生的热量为2.9×103JD．若将滑动变阻器的滑片向上滑动，则两电表读数均减小解析：原、副线圈中的电流与匝数成反比，所以电流之比为1∶5，选项A错误；原线圈接入电压为220V的正弦交变电流，原、副线圈的电压与匝数成正比，所以副线圈两端电压为44V，由于副线圈接着二极管，它具有单向导电性，而电表示数均是交变电流的有效值，根据有效值的定义有eq\f(442,R)×eq\f(T,2)＝eq\f(U2,R)×T，从而求得电压表两端电压有效值为U＝22eq\r(2)V≈31.11V，选项B正确；若滑动变阻器接入电路的阻值为20Ω，则1min内产生的热量为Q＝eq\f(U2,R)·t＝2.9×103J，C正确；滑片向上滑动，滑动变阻器接入的阻值变小，其两端的电压不变，所以通过滑动变阻器的电流变大，即电压表示数不变，电流表示数变大，D错误．答案：BC6．如图所示是某小型交流发电机的示意图，其矩形线圈abcd的面积为S＝0.03m2，共有10匝，线圈总电阻为r＝1Ω，线圈处于磁感应强度大小为eq\f(2\r(2),π)T的匀强磁场中，可绕与磁场方向垂直的固定对称轴OO′转动，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路电阻R＝9Ω的连接．在外力作用下线圈以恒定的角速度ω＝10πrad/s绕轴OO′匀速转动时，下列说法中正确的是()A．电阻R的发热功率是3.6WB．交流电流表的示数是0.6AC．用该交流发电机给电磁打点计时器供电时，打点的时间间隔一定为0.02sD．如果将电阻R换成标有“6V3W”字样的小灯泡，小灯泡能正常工作解析：线圈中的感应电动势最大值为Em＝nBSω＝6eq\r(2)V，所以电动势有效值为E＝6V，电流表的读数I＝eq\f(E,R＋r)＝0.6A，电阻R的发热功率P＝I2R＝3.24W，所以A错误，B正确；T＝eq\f(2π,ω)＝0.2s，故用该电源给电磁打点计时器供电时，打点的时间间隔是0.2s，因此C错误；电动势有效值是6V，但由于线圈有电阻，所以“6V3W”的小灯泡不能正常工作，D错误．答案：B7．(多选)如图甲为远距离输电示意图，变压器均为理想变压器，升压变压器原、副线圈匝数比为1∶100，其输入电压如图乙所示，远距离输电线的总电阻为100Ω.降压变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R1为一定值电阻，R2为用半导体热敏材料制成的传感器，当温度升高时其阻值变小．电压表V显示加在报警器上的电压(报警器未画出)．未出现火警时，升压变压器的输入功率为750kW，则下列说法中正确的有()A．降压变压器副线圈输出的交变电流频率为50HzB．远距离输电线路损耗功率为180kWC．当出现火警时，电压表V的示数变小D．当出现火警时，输电线上的电流变小解析：由题图乙知交变电流的周期为0.02s，所以频率为50Hz，A正确；由题图乙知升压变压器输入电压有效值为250V，根据变压比公式知升压变压器副线圈两端电压为25000V，