2022届高考物理二轮复习练习：交变电流(含答案)

交变电流

一、单选题

1.如图所示，M为理想变压器，原线圈直接接在电压”=311sin314f（V）的正弦交流

电源上，负线圈直接接上滑动变阻器作为负载。图中的电表均可视为理想电表。当滑

动变阻器的滑片P向上滑动时，示数发生变化的电表是（）

C.A］、A2、V2D.A1、A2,M、V,

2.如图所示，有一理想变压器，原、副线圈的匝数比为〃：1,原线圈两端接入正弦

交流电源，电压为“UocoslOOirtV,副线圈接有一个交流电流表和一个电动机。电动

机线圈电阻为R,当开关S接通后，电流表读数为/,在磁感应强度为B的匀强磁场

中，电动机带动一电阻为人质量为相、长为/的金属杆在光滑的没有电阻的导轨上以

速度v匀速上升，重力加速度为g。下列判断正确的是（）

XXX

■i

XXXTIv

XXX

A.电动机两端电压为/R,其消耗的电功率为FR

B.电动机的热功率为产R,副线圈电压的有效值为巴

n

C.原线圈中的电流为〃/,副线圈电流的频率为50Hz

D2J22

D.变压器的输入功率为/%+mgy+三二

r

3.某理想变压器原、副线圈的匝数之比为10:1,当输入电压增加20V时，输出电

压（）

A.增加200VB.增加2VC.降低200VD.降低2V

4.某同学自己绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上，组成了一个新变压器，如图

甲所示，线圈。作为原线圈连接到学生电源的交流输出端，电源输出的电压如图乙所

示，线圈匕接小灯泡。若他组成的新变压器可视为理想变压器，则（）

A.电源输出电压的频率为100Hz

B.减少副线圈6的匝数，小灯泡变暗

C.小灯泡两端并联一个电阻，电源的输出功率减小

D.将线圈“改接在学生电源的直流输出端，小灯泡也能发光

5.近年来，手机无线充电技术越来越普及。图甲是某款手机的无线充电装置，其工作

原理如图乙所示，其中送电线圈和受电线圈的匝数比/：%=5：1,两个线圈中所接电

阻的阻值均为R。当b间接上220V的正弦交变电压后，受电线圈中产生交变电流

以给手机充电，这时手机两端的电压为5V,充电电流为2A。设送电线圈端输入电压

为4,受电线圈cd端输出电压为。2,若把装置线圈视为理想变压器，则下列说法正

确的是（）

A.若送电线圈中电流均匀增加，则受电线圈中电流也一定均匀增加

B.流过送电线圈与受电线圈的电流之比为5:1

C.充电时，电压a大小为42.5V

D.电阻R阻值为18.75。

6.如图（a）,在水平方向的匀强磁场中，有一正方形闭合线框绕竖直轴。0'逆时针匀

速转动，己知线框的匝数为100匝，通过线圈的磁通量①随时间/变化的关系如图

（b）所示。下列说法正确的是（）

A.线框转动的角速度为5(hrrad/s

B.0~0.01s内线圈的平均感应电动势为20V

C.0.05s时线圈的瞬时感应电动势为2(1TV

D.一个周期内线圈中感应电动势的有效值为50底》V

7.如图所示，理想变压器的原线圈与输出电压有效值恒定的正弦交流电源相连，副线

圈通过导线与灯泡L和滑动变阻器R相连，若将滑动变阻器滑片上滑，则滑动过程

中，下列说法正确的是()

A.副线圈两端电压变大

B.原线圈中电流增大

C.电源的输出功率不变

D.灯泡L亮度变亮

二、多选题

8.如图所示，一小水电站，输出的电功率为P=20kW,输出电压“>=4()0V,经理

想升压变压器(升压后远距离输送，升压变压器工的匝数比4：〃2=1：5,输电线总电

阻为/^lOC,最后经理想降压变压器心降为220V向用户供电。下列说法正确的是

()

A.输电线上的电流为50AB.用户得到的电功率为19kW

C.输电线上损失的电压为500VD.变压器72的匝数比"3：%=95:11

9.如图所示，MN、PQ是两条在水平面内、平行放置的金属导轨，导轨的右端接理想

变压器的原线圈，变压器的副线圈与阻值为R的电阻组成闭合回路，变压器的原副线

圈匝数之比〃/："2=上导轨宽度为乙质量为，"的导体棒"垂直MMPQ放在导轨

上，在水平外力作用下做往复运动，其速度随时间变化的规律是v=v”,sin与）,范

围足够大的匀强磁场垂直于轨道平面，磁感应强度为B,导轨、导体棒、导线电阻不

计，电流表为理想交流电表.则下列说法中正确的是（）

Ma

XXlxX

XXXX

XXXX

PbQ

A.导体棒两端的电压有效值为

B.电阻R上的电压为立也•

2k

C.电流表的示数为警

kR

D.导体棒克服安培力做功的功率为空j

2k2R

10.如图所示为某水电站的输电原理图。升压变压器原、副线圈匝数分别为小、“2,

降压变压器原、副线圈匝数分别为"3、n4,则（）

输电线

升压变压器降压变压器

A.m<n2B.m>n2C.giuD.ri3<n4

11.如图所示，一个匝数N=20、电阻/的矩形线圈，以固定转速50r/s在匀强磁

场中旋转，从图示位置开始计时，其产生的交变电流通过一匝数比4：%=20:3的理想

变压器，给副线圈电路供电，定值电阻6=10C,4=5C,/?=1Q；灯泡L的电阻恒

为10。，额定电压为24V,灯泡正常工作，可以判断（)

A.电阻R消耗的电功率为2.25W

B.穿过线圈平面的最大磁通量为普wb

IOOTT

C.矩形线圈的热功率为0.1296W

D./=0时刻流过线圈的电流为零

12.如图所示，有矩形线圈，面积为S,匝数为M整个线圈内阻为广，在匀强磁场8

中绕00'轴以角速度。匀速转动，外电路电阻为上当线圈由图示位置转过90。的过程

中，下列说法正确的是（）

B

可

0-

R

A.磁通量的变化量为△①=NBS

B.平均感应电动势为E=‘"包

冗

NBS①2

C.电阻R所产生的热量为

y=------------

R

D.通过电阻R的电荷量为9”

三、填空题

13.如图所示，线圈的自感系数L和电容器的电容C都很小（L=lmH,C=200pF）,

结合线圈和电容器的主要功能，可知该电路的输出端就只有（填“直流”

或“交流”）和（填“高频”或“低频”）电流。

14.（1）如图为一正弦交变电流的图象，由图可知电流的有效值上,电流瞬时

值表达式i=______

(2)如图所示，《和《是输电线，在图中空圈内填入所用的电表的符号,若己

知变压比为100：1,变流比为100：1,并且知道电压表示数为220V,电流表示数为

1000A,则输电线路中的功率为W。

四、解答题

15.一台发电机产生的按正弦规律变化的电动势的峰值为400V,线圈匀速转动的角速

度为314rad/s,试写出电动势瞬时值的表达式，如果该发电机与只含电阻的负载组成

的闭合电路的总电阻为2000C,则电路中电流的峰值为多少？电流的瞬时值表达式怎

样？

16.如图所示，理想变压器有两个副线圈，原线圈1接220V交流电源，副线圈2的

匝数为30匝，两端接有“6V12W”的灯泡3副线圈3的输出电压为I10V,两端接

有电阻R。若L正常发光且通过R的电流为0.4A,求：

(1)副线圈3的匝数“3

(2)原线圈1的匝数〃/和通过它的电流//

17.某发电站通过烧煤发电。发电站通过升压变压器、输电线和降压变压器把电能输

送给生产和照明用户，发电机输出功率是120kW,输出电压是240V,升压变压器

原、副线圈的匝数之比为1:50,输电线的总电阻为20Q,用户需要的电压为220V。

求：

(1)输电线上损失的电功率；

(2)降压变压器原、副线钱的匝数比。

参考答案：

1.B

【解析】

【详解】

理想变压器原线圈直接接在电压〃=31Isin314f(V)的正弦交流电源上，因电表测量交流电

的有效值，可知必读数不变，根据变压器匝数比等于电压比可知，次级电压不变，即V2

示数不变：当滑动变阻器的滑片P向上滑动时，变压器次级电阻减小，则次级电流变大，

即A2读数变大，则变压器初级电流也变大，即Ai示数变大。

故选Bo

2.D

【解析】

【详解】

A.电动机不是纯电阻元件，不能用欧姆定律计算其两端电压，其消耗的电功率也不等于

PR,故A错误；

B.电动机的热功率为尸凡由题意可知原线圈电压的有效值为

根据理想变压器变压规律有

解得副线圈电压的有效值为

4

•Jin

故B错误；

C.根据理想变压器变流规律有

In

所以原线圈中的电流为

n

变压器不改变电流的频率，所以副线圈电流的频率等于原线圈电流的频率，为

故C错误;

答案第1页，共13页

D.金属杆上升过程中所受安培力大小为

rr

电动机的输出功率为

B2/2y2

比=（尸+=+————

变压器的输入功率为

B2l2v2

以=%+/29R=〃zgy+--------------+/2R9

故D正确。

故选D。

3.B

【解析】

【详解】

根据

U2n2

得

AU〕_n}

△Uzn2

即

2010

△51

解得

A—=2V

即输出电压增加2V,故B符合题意，ACD不符合题意。

故选B«

4.B

【解析】

【详解】

A.根据电源输出的电压的图像可读出正弦交流电的周期T=0.02s,则频率为

/=_=50HZ

答案第2页，共13页

A错误；

B.变压器的输入电压为

不呼…

不变，增大原线圈匝数勺，根据

5=幺

«2

可知，副线圈的输出电压力变小，即小灯泡获得的电压变小，故灯泡的功率变小而变暗,

B正确;

C.在小灯泡旁边并接一个电阻，则负载总电阻变小，而副线圈的输出电压^2,故变压器

的输出功率为

变大，则电源的输出功率变大，c错误;

D.将线圈a改接在学生电源的直流输出端，变压器上的磁通量不变，不能利用互感产生感

应电动势，则副线圈无电流，灯泡不能发光，D错误;

故选Bo

5.D

【解析】

【分析】

本题考查理想变压器与输电线路。

【详解】

A.若送电线圈中电流均匀增加，则受电线圈中电流为恒定电流，所以A错误;

B.根据理想变压器的工作原理，原副线圈的电流与匝数成反比，则流过送电线圈与受电

线圈的电流之比为1:5,所以B错误;

CD.根据理想变压器电压与匝数关系有

=lx2A=-A

n,255

答案第3页，共13页

UHR

U?=/?R+U手机

整理可得

2A

220V=5心+—R

5

&=（2R+5）V

联立解得

七=42.5V

t/,=5^2=212.5V

R=18.75。

所以C错误，D正确。

故选D。

6.C

【解析】

【详解】

A.由图（b）可知，线框中磁通量变化的周期为0.02s,角速度为

co=—=100^rad/s

T

A错误；

B.根据法拉第电磁感应定律，可得

△①

E=N——=40V

Ar

B错误;

C.0.05s时线圈的磁通量为零，磁通量变化率最大，此时的瞬时感应电动势为最大值为

Em=NBSco=20兀7

C正确;

D.根据定义可知，有效值为

£=-^=10x/2^V

D错误。

答案第4页，共13页

故选c。

7.B

【解析】

【详解】

A.原线圈输入电压不变，原副线圈端电压不变，故A错误；

B.滑动变阻器滑片向上滑动，滑动变阻接入电路中电阻变小，由于副线圈两端电压不

变，由欧姆定律可知，通过滑动变阻电流变大，副线圈中电流变大，则原线圈电流变大，

故B正确；

C.原线圈电压不变，原线圈输入电流变大，原线圈输入功率变大，原线圈输入功率等于电

源输出功率，既然原线圈输入功率增大，则电源的输出功率变大，C错误；

D.副线圈两端电压％不变，灯泡电阻不变，由

可知灯泡实际功率不变，灯泡亮度不变，故D错误。

故选B。

8.BD

【解析】

【详解】

A.设理想升压变压器的输出电压为则

U}n25

解得

q=2ooov

对于理想升压变压器输入输出功率相等，则

P=u&

可得输电线上的电流L为

/,=10A

故A错误;

答案第5页，共13页

B.输电线损失的电功率为

降=/）=lkW

两变压器均为理想变压器，因此用户得到的电功率为

扁=?一2=l9kW

故B正确；

C.输电线上损失的电压为

%=//=100V

故c错误；

D.降压变压器的输入电压为

%=4-。报=1900丫

用户端电压为％=220V,则降压变压器的匝数比为

2=4.=史

故D正确。

故选BDo

9.BD

【解析】

【详解】

A.根据题意，电动势的瞬时值表达式为

e=BL%sin（争）

则最大电动势为

Em=BLv1n

有效值为

E石吟BLv1H

A错误：

B.由于大电动势为

Em=BLV/„

答案第6页，共13页

则电动势的有效值为

E

E=-^

V2

则副线圈两端的电压为

En

——=—}=k

U2n2

则

u『应

22k

B正确;

c.则副线圈电流为

I=u2=近B&

2R2kR

在根据

则电流表读数为

J一五BLvm

1k2k2R

C错误；

D.根据能量守恒，导体棒克服安培力做功的功率等于电阻R的热功率，故

p"叫J

R2k2R

D正确。

故选BD。

10.AC

【解析】

【详解】

AB.根据

U2n2

解得

ni<ni

答案第7页，共13页

A正确，B错误;

CD.根据

9=凸.

U*n4

解得

H4<ri3

C正确，D错误。

故选AC。

II.ACD

【解析】

【详解】

A.灯泡L的电阻恒为10。，额定电压为24V,灯泡正常工作，则

/L=^L=—=2.4A

RL10

则

/,=0.9A

/2=1.5A

因此

^=72/?=1.52X1=2.25W

A正确；

B.以固定转速5017s在匀强磁场中旋转，则

co=2兀n=100zrrad/s

由A推理得

<7,=/,/?(+24=33V

由

丸=丛=空

n2U23

则

U、=220V

答案第8页，共13页

由

"l

«2Zl

则

/,=0.36A

所以

E=G+//=220+0.36X1=220.36V

因为

Em=NBS①

则

废=2=上mWb

Na>\00万

B错误;

C.矩形线圈的热功率为

p=z2r=0.362xl=0.1296W

C正确;

D.f=0时刻，磁通量最大，磁通量变化率为零，流过线圈的电流为零，D正确。

故选ACD«

12.BD

【解析】

【详解】

A.图示位置磁通量为

中1=0

转过90。时磁通量为

①2=3S

则磁通量的变化量

△①=62-①]=BS

故A错误；

B.根据法拉第电磁感应定律，平均感应电动势为

答案第9页，共13页

厂、△①NBS2NBSco

E=N——=-~~—=---------

△1」万

t-X------7T

4CD

故B正确;

C.感应电动势的最大值为

Em=NBSco

有效值为

E=kE.

电流的有效值为

I上

R+r

电阻R产生的热量

Q=I2Rt

时间为

71

t=—2=—兀

CD2（0

联立解得

4（7?+r）2

故C错误;

D.通过电阻R的电量

E、△①NBS

q=7It=-----1=N-----=------

R+rR+rR+r

故D正确。

故选BDo

13.直流低频

【解析】

【详解】

电感器对直流无阻碍，对交流电有阻碍作用，根据

XL=2nLf

知，自感系数很小，频率越低，感抗越小，所以阻碍作用为：通低频，阻高频。

答案第10页，共13页

电容器不能通过直流，而交流电通过电容器，根据

知电容C越小，频率越低，容抗越大，所以阻碍作用为：通高频，阻低频。

因此电路的主要作用是阻高频、通低频，输出低频交流电和直流电:

14.

(A)2.2xlO9

【解析】

【详解】

（1）由题图可知电流的有效值为

/=与=10向

72

由题图可知交变电流峰值为

，m=20A

角频率为

a)=—=\(X)7trad/s

T

所以电流瞬时值表达式为

i=20sin100nr(A)

（2）由题图可知电表1所接变压器原线圈并联在两根输电线上，所以该变压器为电压互感

器，电表1应是电压表V。电表2所接变压器原线圈串联在一根输电线上，所以该变压器

为电流互感器，电表2应是电流表A。

⑷根据理想变压器变压规律可知输电电压为

答案第II页，共13页

4

t7=100C/v=2.2X10V

根据理想变压器变流规律可知输电电流为

5

/=1()()/.A=lxl()A

所以输电线路中的功率为

P=(7/=2.2xl09W

15.6?=400sin314rV,0.2A,z=0.2sin314rA

【解析】

【详解】

根据电动势瞬时值的公式

e=Einsincot

由