1、专题十一交变电流根据高考命题大数据软件分析，重点关注第1、2、3、5、6、8、9及创新导向题。模拟精选题选择题1(2016贵州省贵阳市高三适应性监测考试)(多选)有一种自行车，它有能向自行车车头灯泡供电的小型发电机，其原理示意图如图甲所示；图中N、S是一对固定的磁极，磁极间有一固定在绝缘转轴上的矩形线圈，转轴的一端有一个与自行车后轮边缘接触的摩擦轮。如图乙所示，当车轮转动时，因摩擦而带动摩擦轮转动，从而使线圈在磁场中转动而产生电流给车头灯泡供电。关于此装置，下列说法正确的是()A自行车匀速行驶时线圈中产生的是交流电B小灯泡亮度与自行车的行驶速度无关C知道摩擦轮和后轮的半径，就可以知道后轮转一周
2、的时间里摩擦轮转动的圈数D线圈匝数越多，穿过线圈的磁通量的变化率越大解析摩擦轮带动线圈在磁场中绕垂直于磁感线的轴转动，产生交流电，故A正确；行驶速度会影响感应电动势的大小，所以影响灯泡的亮度，故B错误；摩擦轮和后轮属于皮带传动，具有相同的线速度，如果知道了半径关系，就能知道角速度关系，也就能知道转速关系，故C正确；线圈匝数不影响线圈的磁通量的变化率的大小，故D错误。答案AC2(2016山西忻州一中等四校高三联考)(多选)如图甲所示，一单匝圆形闭合导线框半径为r，线框电阻为R，连接一交流电流表(内阻不计)。线框内充满匀强磁场，已知该磁场磁感应强度B随时间按正弦规律变化，如图乙所示(规定向下为B的
3、正方向)，则下列说法正确的是()A0.005 s时线框中的感应电流最大B0.01 s时线框中感应电流方向从上往下看为顺时针方向C0.015 s时电流表的示数为零 D00.02 s内闭合导线框上产生的热量为解析线圈中的感应电动势为Er2，感应电流为i，在0.005 s，0，则i0，A项错；由楞次定律知在0.01 s时感应电流方向为顺时针方向(从上往下看)，B项正确；交流电流表测量的是交变电流的有效值，C项错；感应电动势的峰值为EmBmr2，一个周期导线框上产生的热量为QT，D项正确。答案BD3(2016山东潍坊联考)(多选)在如图甲所示的电路中，电阻R的阻值为50 ，若在a、b间加上如图乙所示的
4、正弦式交变电流，则下列说法正确的是()A交流电压的有效值为100 VB电流表的示数为2 AC产生该交变电流的线圈在磁场中转动的角速度为3.14 rad/sD如果产生该交变电流的线圈转速提高一倍，则电流表的示数也增大一倍解析交流电电压有效值U V100 V，A正确；电流表的示数为I A2 A，故B正确；从图乙中可得交流电周期为T0.02 s，所以角速度100 (rad/s)，C错误；根据公式EmNBS可得如果产生该交变电流的线圈转速提高一倍，则产生的感应电动势提高一倍，所以电流提高一倍，故D正确。答案ABD4(2016安徽“江南十校”高三联考)(多选)如图，处在垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强
5、磁场中的矩形线框MNPQ，以恒定的角速度绕对角线NQ转动。已知MN长为l1，NP长为l2，线框电阻为R。t0时刻线框平面与纸面重合，下列说法正确的是A矩形线框产生的感应电动势有效值为Bl1l2 B矩形线框转过时的电流强度为零C矩形线框转动一周，通过线框任意横截面电荷量为D矩形线框转过过程中产生的热量为解析线圈转动产生正弦式交变电流，感应电动势的最大值为Bl1l2， 所以有效值EBl1l2，A正确；转过时，线圈平面与磁场垂直，磁通量最大，感应电动势为0，电流为0，B正确；转过一周通过横截面的电荷量为0，C错；转过过程的热量Qt，D正确。答案ABD5(2016河南三门峡一模)如图所示，变压器输入有
6、效值恒定的电压，副线圈匝数可调，输出电压通过输电线送给用户(电灯等用电器)，R表示输电线的电阻，则()A用电器增加时，变压器输出电压增大B要提高用户的电压，滑动触头P应向上滑C用电器增加时，输电线的热损耗减少D用电器增加时，变压器的输入功率减小解析由于变压器原、副线圈的匝数不变，而且输入电压不变，因此增加负载不会影响输出电压，故A错误；根据变压器原理可知输出电压U2U1，当滑动触头P应向上滑时，n2增大，所以输出电压增大，故B正确；由于用电器是并联的，因此用电器增加时总电阻变小，输出电压不变，总电流增大，故输电线上热损耗增大，故C错误；用电器增加时总电阻变小，总电流增大，输出功率增大，所以输入
7、功率增大，故D错误。答案B6(2016河南保定高三调研)(多选)如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为110，原线圈接通正弦交流电源，理想电压表V示数为22 V，理想电流表A1示数为5 A，副线圈串联了电阻可忽略的熔断器、理想电流表A2以及虚线框内的某用电器，电路处于正常工作状态，则下列说法正确的是()A熔断器的熔断电流应该大于0.5 AB原、副线圈的电流频率之比为110C若虚线框内接入电容器，电容器的耐压值至少是220 VD若虚线框内接入电动机且正常工作，可知电动机内阻为440 ，电流表A2示数为0.5 A解析根据，可知副线圈中电流为0.5 A，则选项A对；原、副线圈的电流频率相等，选项B错
8、；根据可知副线圈两端电压为220 V，最大值为220 V，选项C对；电动机为非纯电阻电器，若电动机内阻为440 ，则副线圈电流小于0.5 A，选项D错。答案AC7(2016山西榆社中学模拟)如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比n1n2225，电阻R1R225 ，D为理想二极管，原线圈接u220sin(100t)V的交流电，则()A交流电的频率为100 HzB通过R2的电流为1 AC通过R2的电流为 AD变压器的输入功率为200 W解析由电压表达式u220sin 100t(V)可知，交流电源的频率为f50 Hz，变压器不改变交变电流的频率，选项A错误；由表达式知原线圈电压有效值为U12
9、20 V，根据得：副线圈两端电压为U250 V，由于R2前面接有二极管，二极管具有单向导电性，故电阻R2电压为U2，则根据有效值定义：0T，则整理可以得到：U2 V，所以通过R2电流为：I2 A，故选项C正确，选项B错误；输出端的总功率PIR2150 W，故输入功率也为150 W，故选项D错误。答案C8(2016江西名校学术联盟高三调研)如图所示为物理实验室某风扇的风速挡位变换器电路图，它是一个可调压的理想变压器，其中接入交流电的电压有效值U0220 V，n02 200匝，挡位1、2、3、4对应的线圈匝数分别为220匝、550匝、1 100匝、2 200匝。电动机M的内阻r4 ，额定电压为U2
10、20 V，额定功率P110 W。下列判断正确的是()A当选择挡位3时，电动机两端电压为110 VB当挡位由3变换到2时，电动机的功率增大C当选择挡位2时，电动机的热功率为1 WD当选择挡位4时，电动机的输出功率为110 W解析由电压与匝数的关系U0U3n0n3，解得U3110 V，A正确；当挡位由3变换到2时，输出电压减小，电动机的功率减小，B错误；当没有达到额定功率时，热功率小于1 W，C错误；在额定功率的情况下，电动机的额定电流为I0.5 A，热功率PrI2r1 W，输出功率为PPr(1101)W109 W，D错误。答案A9(2016辽宁省沈阳市高三教学质量监测)用某型号的柴油发电机给我国
11、灾民临时安置区供电，发电机到安置区的距离是400 m，输电线路中的火线和零线均为单股铜导线，该导线每米的电阻为2.5104 ，安置区家用电器的总功率为44 kW，当这些家用电器都正常工作时，下列说法正确的是()A输电线路中的电流为20 AB输电线路损失的电功率为4 kWC发电机实际输出电压是240 VD如果该柴油发电机发的电是正弦交流电，则输出电压的峰值是260 V解析家用电器正常工作时的额定电压都是220 V，所以输电线中的电流为I A200 A，A错误；输电线路损失的电功率I2r20022.51044002 W8 000 W，B错误；输电线路损失的电压Ir40 V，发电机实际输出电压为22
12、0 V40 V260 V，C错误；输出电压峰值为260 V，D正确。答案D10(2015江西景德镇质检)(多选)如图，一理想变压器原线圈接正弦交变电源，副线圈接有三盏相同的灯(不计灯丝电阻的变化)，灯上均标有(36 V，6 W)字样，此时L1恰正常发光，图中两个电表均为理想电表，其中电流表显示读数为0.5 A，下列说法正确的是()A原、副线圈匝数之比为31B变压器的输入功率为12 WC电压表的读数为18 VD若L3突然断路，则L1变暗，L2变亮，输入功率减小解析L1恰正常发光，其电流为I2 A A，灯泡的电阻R 216 ，电压表示数为U并0.5IR18 V，故C正确；根据变压器的输入功率等于输
13、出功率知P1P2U2I2(3618) W9 W，而又P1U1I1U10.5，解得U118 V，则原、副线圈匝数之比为n1n2185413，故A、B错误；若L3突然断路，负载电阻增大，电流I2减小，则L1变暗，L1分压减小，L2分压增大，L2变亮，输入功率P1P2U2I2减小，故D正确。答案CD创新导向题1综合应用通过“铜盘”转动切割产生电动势考查变压器原理问题如图所示，水平铜盘半径为r，置于磁感应强度为B，方向竖直向下的匀强磁场中，铜盘绕通过圆盘中心的竖直轴以角速度做匀速圆周运动，铜盘的边缘及中心处分别通过导线与理想变压器的原线圈相连，该理想变压器原、副线圈的匝数比为n1，变压器的副线圈与电阻
14、为R的负载相连，则()A负载R两端的电压为B原线圈中的电流强度为通过R电流的C变压器的副线圈磁通量为0D通过负载R的电流强度为0解析铜盘切割磁感线产生的感应电动势EBLBL2，为恒定的电动势，经过变压器后，负载两端电压为零，通过负载的电流为零，故A错误；D正确；副线圈中无电流，原线圈中有电流，能产生磁场，原、副线圈中磁通量都不为零，故B、C错误。答案D2综合应用考查理想变压器与有效值等知识(多选)如图甲所示的变压器电路中，理想变压器原、副线圈匝数之比为21，a、b输入端输入的电流如图乙所示，副线圈电路中电阻R10 ，电路中的电流表、电压表都是理想电表，下列说法正确的是()A电流表的示数为 AB
15、副线圈中电流的最大值为2 AC副线圈中电流的有效值为 AD电压表的示数为10 V解析由图乙，I2RT()2RIR()IRT，则原线圈的输入电流的有效值I1Im A，选项A正确；由，副线圈中电流的有效值I2 A，最大值Im2 A，选项C正确、B错误；电压表的示数U2I2R10 V，选项D正确。答案ACD3理想变压器的动态分析问题如图甲所示的电路中，S为单刀双掷开关，电表为理想电表，Rt为热敏电阻(阻值随温度的升高而减小)，理想变压器原线圈接图乙所示的正弦交流电。则()A变压器原线圈中交流电压u的表达式u110sin(100t)VBS接在a端，Rt温度升高时，变压器的输入功率变小CS接在a端，Rt
16、温度升高时，电压表和电流表的示数均变大DS由a切换到b，Rt消耗的功率变大解析由题图乙可知，电压的最大值为110 V，周期为0.02 s，所以100 rad/s，A项正确；副线圈的输出电压由变压器的变压比和输入电压决定，故电压表的示数不变，C项错；温度升高时，Rt的阻值减小，由P可知，变压器的输出功率增大，故其输入功率也随之增大，B项错；S由a切换到b，副线圈匝数减少，故输出电压减小，Rt电阻不变，由P知，Rt消耗的功率减小，D项错。答案A4考查从电发机到用电器(灯泡)之间的关系(多选)手摇发电机产生的正弦交流电经变压器给灯泡L供电，其电路如图所示。当线圈以角速度匀速转动时，电压表示数为U，灯
17、泡正常发光。已知发电机线圈的电阻为r，灯泡正常发光时的电阻为R，其他电阻可忽略，变压器原线圈与副线圈的匝数比为k，变压器可视为理想变压器。则()A灯泡的额定电压为B灯泡的额定功率为C发电机的线圈中产生的电动势最大值为UD从中性面开始计时，原线圈输入电压的瞬时值表达式为uUsin t解析由变压公式可知，变压器副线圈输出电压为U2，灯泡正常发光，说明灯泡的额定电压为，选项A正确；灯泡的额定功率为P，选项B错误；设发电机的线圈中产生的电动势最大值为Em，有效值为E，由闭合电路欧姆定律，EUIr，IU，联立解得：EmU，选项C错误；从中性面开始计时，原线圈输入电压的瞬时值表达式为uUsin t，选项D
18、正确。答案AD5通过自耦变压器考查动态分析问题如图所示是一种理想自耦变压器示意图，线圈绕在一个圆环形的铁芯上，P是可移动的滑动触头，A、B间接交流电压U，输出端连接了两个相同的灯泡L1和L2，Q为滑动变阻器的滑动触头。当开关S闭合，P处于如图所在的位置时，两灯均能发光。下列说法正确的是()A将P沿逆时针方向移动，两灯均变暗BP不动，将Q向左移动，两灯均变亮CP不动，将Q向右移动，输入功率变大D断开开关S，L1将变暗解析当P沿逆时针方向移动时，副线圈的匝数n2增大，由知，U2增大，L1、L2两灯均变亮，A错；当P不动时U2不变，Q向左移动，R减小，L1、L2两端的电压增大，两灯泡变亮，B对；当P
19、不动，Q向右移动时，R增大，变压器的输出功率P2，R总增大，P2减小，而P1P2，故P1减小，C错；断开开关S，负载电阻增大，L1的电压增大，L1将变亮，D错。答案B6综合应用考查交变电路中含电容器的问题如图所示，矩形线圈abcd与理想变压器原线圈组成闭合电路。线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动，磁场只分布在bc边的左侧，磁感应强度大小为B，线圈面积为S，转动角速度为，匝数为N，线圈电阻不计。下列说法正确的是()A将原线圈抽头P向上滑动时，灯泡变暗B电容器的电容C变大时，灯泡变暗C图示位置时，矩形线圈中瞬时感应电动势最大D若线圈abcd转动的角速度变为2，则变压器原线圈电压的有效值为NBS解析矩形线圈abcd中产生交变电流，将原线圈抽头P向上滑动时，原线圈匝数变大，根据变压比公式，输出电压减小，故灯泡会变暗，故A正确；电容器的电容C变大时，容抗减小，故干路电流增加，灯泡变亮，故B错误；线圈处于图示位置时，是中性面位置，感应电动势的瞬时值为零；故C错误；若线圈转动角速度变为2，根据电动势最大值公式EmNBS，最大值增加为2倍；有效值E，也变为2倍，电压有效值也为原来的2倍；故D错误。答案A