2022届高考物理二轮复习专题练习：交变电流

交变电流一、单选题在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转动轴匀速转动，如图甲所示。产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示。则下列说法正确的是( )a.r=o.ois时穿过线框的磁通量最小该交变电动势的瞬时值表达式为e=22V2sin(100t)V电动势瞬时值为22\「时，线圈平面与磁感线的夹角为45。从计时时刻开始转过90。过程的平均电动势为22\「如图所示，理想变压器的原线圈接在«=220>/2sml00^(V)的交流电源上，副线圈接有^=55Q的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2二1,电流表、电压表均为理想电原线圈的输入功率为220V2W电流表的读数为1A电压表的读数为110>/2V副线圈输出交流电的周期为50s3・一正弦交变电流的图像如图所示。下列说法正确的是( )

在r=0.10s时电流改变方向该交变电流的周期为0.25s该交变电流的表达式为/=2coslOMA将该交变电流通过一个R=1O的电阻，通电10s产生的热量为40JD.2：4：34.如图所示，理想变压器原线圈输入端接正弦交流电//=^sincor,副线圈接电阻&、&和二极管，图中电流表A】、A?、A3均为理想电流表（示数为电流的有效值），Ri、&阻值均为凡二极管为理想二极管，变压器原、副线圈匝数比为2：1。则电流表Ai、D.2：4：3―6L_5：20：45・如图为模拟市区用户供电的示意图。“°是电网电压有效值，可视为不变。K为电网至变压器间电缆的电阻，冬是变压器至用户间电缆的电阻，尺是所有用电器的等效电阻。变压器为理想变压器。当用户端的用电器（并联）增多时，下列说法正确的是K的电功率减小C.K的电功率减小C.电压表的示数减小凡的电功率减小D.电流表的示数减小如图（a）所示，理想变压器原副线圈匝数比为11:1,副线圈与理想电流表理想电压表以及负载电阻尺连接成闭合回路，尺两端电压随时间变化规律如图（b）所示。原线圈输入电压为匕的交变电流，负载电阻/?=20Q,下列说法中正确的是图⑻图(b)图⑻A・变压器输入电压的最人值是110V2V电流表的示数为返A2原线圈输入交流电的频率是50Hz变压器的输入功率是10W如图所示，理想变压器原线圈与副线圈的匝数比为2:1,db端接交流电源，此时电路消耗的总功率为P。若将电阻他与电阻人互换位置，电路消耗的总功率为2P,则电流互感器是一种测量电流的变压器，工作原理如图所示。其原线圈匝数较少，串联在电路中，副线圈匝数较多，两端接电流表。则电流互感器（ ）是一种降压变压器 B.是根据电磁感应原理制成的副线圈电流的频率人于原线圈电流的频率D.副线圈的电流人于原线圈的电流如图所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场方向的00’轴匀速转动。线圈"cd的匝数为”，电阻不计。理想变压器原、副线圈的匝数之比为1二3,定值电阻的阻值为R所用电表均为理想交流电表。当线圈"cd以角速度。匀速转动时，电压表的示数为S则（ ）在线圈"cd转动的过程中，穿过线圈的磁通量的最人值为型3e从图示位置（线圈与磁场方向平行）开始计时，线圈电动势瞬时表达式冋e= coscot3当线圈转动的角速度增人为4e时，电压表读数仍为二、多选题如图所示，矩形线圈也加放在匀强磁场中，ad=bc=h,ab=cd=h.从图示位置起该线圈以角速度Q绕不同转轴匀速转动，则（ ）'O以OO'为转轴时，感应电动势e=Bhh^mcot以OiOr为转轴时，感应电动势e=Bhho^cot以OO,为转轴时，感应电动势e=Bhhcocoscot以OO为转轴跟以ab为转轴一样，感应电动势e=Bl\hcocoscDt如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为1:2,原线圈与定值电阻山串联后，接入输出电压有效值恒定的正弦交流电源。副线圈电路中负载电阻为可变电阻冬，A、V是理想交流电表，已知K=g。当凡=3G时，电流表的读数为2A,则电源输出电压为7V电源输出功率为26W当R,=6O时，电压表的读数为8V当人=4。时，变压器输出功率最人在如图所示的电路中，L】、L）是三盏相同的灯泡。当宀b两端接交流时，三盏灯的发光情况相同。若将氣方两端接直流6V时，稳定后观察到的现象是试卷第4页，共7页

三盏灯L3比L三先亮D不亮，L“L3的亮度相同—不亮，L?比I>3亮L］不亮，比L?亮第n卷（非选择题）请点击修改第n卷的文字说明三、填空題如图所示为两个互感器，在图中圆圈内4、b表示电压表和电流表，已知电压表的示数为220V,电流表的示数为10A,7/1：7/2=100匚1」心7?4=1J1O>输电线路的电压如图所示的区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为电阻为尺、半径为Z、圆心角为45。的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴以角速度3匀速转动（O轴位于磁场边界）。则线框在进入磁场时产生的电动势 ，线框在转动一周过程中产生的感应电流的有效值为 °TOC\o"1-5"\h\zX X X X X XX X X X X XX X X X X XX X xOx X X四、解答题如图所示为一交变电流随时间变化的图像，则该交变电流的有效值为多少。—台1.25xl05kW的发电机发出的电，如果采用500kV的超高压输电，假如两条输电线每「米的电阻是0.1Q,那么电流在5km的距离上将损耗多少热功率？输电距离为500km时，输电线路上损耗的热功率占发电机输出功率的百分之几？水力发电具有防洪、防旱、减少污染等多个优点，现已成为我国的重要能源之一、某条河的流量为4m7s,水流卞落高度为5m。现在利用该河流兴建水电站来发电。设所用发电机的总效率为50%。⑴求发电机的输出功率。⑵设发电机输出电压为350V,输电线的电阻为4G,允许损耗的功率为5%,则当用户所需电压为2201时，所用升压变压器和降压变压器匝数之比为多少？（g=9.8m/s2）如图所示，边长为厶=0.5m、匝数为N=50、电阻不计的正方形线圈，在磁感应强度为B=0.1T的匀强磁场中绕转轴00'以角速度e=8OV2rad/s匀速转动，轴00'垂直于磁感线。它与理想变压器的原线圈连接，变压器原、副线圈的匝数之比为2:3,定值电阻/?=150Q和额定功率为60W的灯泡并联后接在变压器的输出端。已知灯泡正常发光，电流表为理想电表、其余电阻可忽略不计。求：（1） 由图示位置开始计时，£、F两点间电动势瞬时值的表达式；（2） 电流表A的示数。参考答案1.c【详解】由图彖知：M).01s时，感应电动势为零，则穿过线框的磁通量最人，故A错误;由图可知，该交变电动势的最人值为Em=22>/2V,周期为T=0.02s,则co=—=lOO^rad/sT该交变电动势的瞬时值表达式为e=22>/2sin(l00^/)V故B错误；由瞬时值表达式^=22V2sm(100^)V可知，当e=22V时，有sin(100/7r)=当则可知线圈平面与磁感线的夹角为45。，故C正确；从计时时刻开始转过90。过程的平均电动势为△① |O-BS|4hBSAr£T4E迫=hBS3=22忑V联立方程，解得Ea19.8V故D错误。故选C。B【详解】AC.理想变压器原线圈两端电压的有效值为5=220V根据U2n2解得i/.=110V即电压表的读数为110V,通过负载电阻的电流A=^=2A-R则副线圈的输出功率尸=4厶=220W原线圈的输入功率也是220W,AC错误。根据=nzh解得/]=1A即电流表的读数为1A,B正确；由“=220血sin100加（V）可知,角速度Q=lOO^rad-s原线圈所接交流电的周期T=—=0.02sCD副线圈输出交流电的周期不变，仍为0.02s,D错误。故选B。C【详解】由图可知L0.1S时电流为负方向最人，电流方向没有发生变化，故A错误;由图可知，该交变电流的周期为T=0.2s,故B错误；由图可知，电流的最大值为Lx=2A,角速度为iy=—=10>riad/sT故该交变电流的表达式为I-Lcostuf=2cosl07r/A故C正确；D・该交变电流的有效值为将该交变电流通过一个R=q的电阻，通电ios产生的热量为Q=I2Rt=20J故D错误。故选C。C【详解】理想变压器原、副线圈匝数之比为2：1,所以Z】：12=1：2,通过A?和A3的电流瞬时值图象人致如图甲、乙所示（护吟（隸的解得・4m对于电流A3的电流厶，有（初"T解得妇-4所以电流表A】、A?、A3示数之比为75:2^5:2故选C。C【详解】设变压器原线圈两端电压为5，电流为人，副线圈两端电流为厶，副线圈总电阻为R,因此有因此在原线圈两端由等效电阻为即变压器副线圈的电阻可以和原线圈等效为一个电路。当用户端的用电器（并联）增多时，并联部分的合电阻减小，根据“串反并同”可知，电压表的示数减小，流过念电流增大。故C正确：由于流过冬电流增人，根据P=I~R可知冬的电功率增大。故B错误；由于流过仏电流增人，根据变压器特点可知电流表的示数增大。故D错误：由于电流表的示数增人，根据P=I~R可知&的电功率增人。故A错误。故选C。A【详解】正弦式交变电流的有效值是最人值的诗，由图（b）可知副线圈电压有效值S=10V,原副线圈匝数比为11:1,由乞=3u,n2可得原线圈电压的有效值5=110V,则其最人值为U0V2V,故A正确；电流表示数为交变电流的有效值，根据副线圈电路结构有・R带入得20.5A,即电流表示数为0.5A,故B错误；c.由图（b）可知交流电的周期为0.01S,由T=y可知频率为100Hz,变压器原副线圈频率相等，所以原线圈输入交流电的频率是100H乙故C错误；副线圈功率P2=6W2=5W,理想变压器原副线圈功率相等，所以变压器输入功率为5W,故D错误。故选A。A【详解】设/端输入的总电压为S原线圈两端电压为5,电流为Z1,副线圈两端电压为"，电流为Zb则又由U2n21旷石n则2所以U=1\Rq+2U2=展+2/2R又根据人儿1厂严得g=2l\则U=/lRQ+4liR当电阻他与电阻氏互换位置后U=I[R+U[又由u;_小_1U；4 2则

U\=-U[・2所以U=/；R+2U；=/；R+2/；Ro又根据/；n21/；厲2所以则u=I；R+4/；Ro又因为总功率PUI,2P=UI[得I；=2人则联立可得I&o+4I占=21占+81占0即傀：R=2:7故A正确，BCD错误。故选A。B【详解】AD.原线圈匝数较少，电流互感器是一种降电流的变压器，即副线圈的电流小于原线圈的电流，故AD错误；电流互感器的工作原理是电磁感应中的互感现彖，只可以测量交变电流，故B正确；电流互感器不会改变电流的频率，只改变电流，故原、副线圈电流的频率相同，故C错误。故选氏C【详解】电压表的示数为由欧姆定律可知，副线圈中的电流I丄-R由变压器原、副线圈中电流与匝数关系可得丄=仝厶一4/=］生旦1 2叫RA错误；在线圈"cd的转动中，产生的最大电动势为EEBS3由U2n2ui=uA=-1飞3则有ES_Em_矶_冋NeoNeo3N3B错误;由交流电动势的最人值E"U严写可知，当线圈“刃与磁场方向平行时开始计，线圈中电动势瞬时表达式为C正确;当线圈转动的角速度增人为4e时，由E毎NBS3可知，产生的电动势增人为4倍，电压表读数增大为4SD错误。故选C。CD【详解】AC.以OO,为转轴时，感应电动势的最人值为egiBSMBlg=0时刻，线圈中感应电动势最人，所以e随f按余弦规律变化，即e=Bhh3coscot故A错误，C正确：b.以o】or为转轴时，穿过线圈的磁通量不变，感应电动势始终为零，故B错误；以代为转轴时，只有cd边切割磁感线，但cd边的线速度变为以OO,为转轴时的2倍，因此以OO'为转轴跟以“为转轴一样，感应电动势为e=Bhh(ocoscof故D正确。故选CD。AD【详解】当RRC时，电流表的读数为2A,电压表的读数为5=6V,理想变压器原、副线圈匝数之比为1：2,根据变压器中电压与匝数成正比得原线圈电压是E=0(A=£x6V=3Vn2- 2根据变压器中电流与匝数成反比得原线圈电流是=—=-人=2x2A=4A所以电源输出电压为U=5+佔=3V+4X1V=7V故A正确：电源输出功率为P=UI严28W故B错误；u. s根据欧姆定律得副线圈电流为云，所以原线圈电流是2云，所以当/?2=6Q时解得(/2=8.4V即电压表的读数为8.4V,故C错误;由解得14R2厂4+E变压器输出的功率U；_]96尼 196所以满足时变压器输入功率最人，解得即当/?2=4Q时，变压器输岀的功率巴最人，故D正确。故选AD。12・AC【详解】三支路电压相等，当通交流电时，电感的感抗和电容的容抗都会对交流电产生影响，而电阻所在支路对电流的阻碍作用不变，当通入直流电时，对电阻没有影响，亮度不变，电容器不能通直流，所以D不亮，对线圈，阻碍减小，■比匚亮。故选AC。13.22000V 100A【详解】由变压器原理U, U,100U7"n?"220"~T可得5=22000V由变压器原副线圈的电流关系，已知”3：”4=1=110所以/3=100ABcol：4R【详解】线框转动过程半径切割磁感线产生的感应电动势为E=BL.=BL^=^交流电流的有效值是根据电流的热效应得出的，线框转动周期为八而线框转动一周只有I的的时间内有感应电流，则有-=I2RT4解得电流有效值为警4R5A【详解】将交流与直流通过阻值都为尺的电阻，设直流电流为人则根据有效值的定义有*>丁 •>T*I'RT=(4眄Rxg+(3町Rxg31250W；2.5%【详解】输电电流为5km