专题12 交变电流-三年（2019-2021）高考物理真题分项汇编

专题12 交变电流 1．（2021·山东卷）输电能耗演示电路如图所示。左侧变压器原、副线圈匝数比为1∶3，输入电压为 的正弦交流电。连接两理想变压器的导线总电阻为r，负载R的阻值为 。开关S接1时，右侧变压器原、副线圈匝数比为2∶1，R上的功率为 ；接2时，匝数比为1∶2，R上的功率为P。以下判断正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】BD 【解析】 当开关S接1时，左侧变压器次级电压 U2=3×7.5V=22.5V 电阻R上的电压，即右侧变压器的次级电压 电流 则右侧变压器初级电压 电流 则 当开关S接2时，设输电电流为I，则右侧变压器的次级电流为0.5I；右侧变压两边电压关系可知 解得 I=3A 则R上的功率 故选BD。 2．（2021·河北卷）如图，发电机的矩形线圈长为 、宽为L，匝数为N，放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，理想变压器的原、副线圈匝数分别为 、 和 ，两个副线圈分别接有电阻 和 ，当发电机线圈以角速度 匀速转动时，理想电流表读数为I，不计线圈电阻，下列说法正确的是（　　） A．通过电阻 的电流为 B．电阻 两端的电压为 C． 与 的比值为 D．发电机的功率为 【答案】BC 【解析】 AB．由题知理想电流表读数为I，则根据欧姆定律 U1= IR1 根据变压器电压与匝数的关系有 ， 代入数据有 U0= ，U2= 再由欧姆定律有 U2= I2R2 可计算出 I2= 综上可知，A错误、B正确； C．由于矩形线圈产生的交变电流直接输入原线圈，则有 Emax= NB2L2ω，U0= = NBL2ω 由选项AB知 U0= 则 C正确； D．由于变压器为理想变压器则有 P0= P1 + P2= U1I + U2I2= I2R1 + U2I2 代入选项ABC公式有 P0= 由于矩形线圈产生的交变电流直接输入原线圈，则发电机的功率为P0，D错误。 故选BC。 3．（2021·浙江卷）发电机的示意图如图甲所示，边长为L的正方形金属框，在磁感应强度为B的匀强磁场中以恒定角速度绕OO’轴转动，阻值为R的电阻两端的电压如图乙所示。其它电阻不计，图乙中的Um为已知量。则金属框转动一周（　　） A．框内电流方向不变 B．电动势的最大值为Um C．流过电阻的电荷 D．电阻产生的焦耳热 【答案】BD 【解析】 A．当线框转动时，框内电流方向每经过中性面一次都要变化一次，则选项A错误； B．由图乙可知，电动势的最大值为Um ，选项B正确； C．线圈转过半周，则流过电阻的电荷量为 则金属框转过一周流过电阻的电荷量为 D．因为 则 金属框转过一周电阻产生的焦耳热 选项D正确。 故选BD。 4．（2021·浙江卷）如图所示，虚线是正弦交流电的图像，实线是另一交流电的图像，它们的周期T和最大值 相同，则实线所对应的交流电的有效值U满足（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【解析】 因虚线是正弦交流电的图像，则该交流电的有效值为 由图可知，在任意时刻，实线所代表的交流电的瞬时值都不大于虚线表示的正弦交流电的瞬时值，则实线所代表的交流电的有效值小于虚线表示的正弦交流电的有效值，则 故选D。 5．（2021·广东卷）某同学设计了一个充电装置，如图所示，假设永磁铁的往复运动在螺线管中产生近似正弦式交流电，周期为0.2s，电压最大值为0.05V，理想变压器原线圈接螺线管，副线圈接充电电路，原、副线圈匝数比为1∶60，下列说法正确的是（　　） A．交流电的频率为10Hz B．副线圈两端电压最大值为3V C．变压器输入电压与永磁铁磁场强弱无关 D．充电电路的输入功率大于变压器的输入功率 【答案】B 【解析】 A．周期是T=0.2s，频率是 故A错误； B．由理想变压器原理可知 解得，副线两端的最大电压为 故B正确； C．根据法拉第电磁感应定律可知，永磁铁磁场强，线圈中产生的感应电动势越大，变压器的输入电压会越大，故C错误； D．由理想变压器原理可知，充电电路的输入功率等于变压器的输入功率，故D错误。 故选B。 6．（2021·湖南卷）如图，理想变压器原、副线圈匝数比为 ，输入端 、 接入电压有效值恒定的交变电源，灯泡L1、L2的阻值始终与定值电阻 的阻值相同。在滑动变阻器 的滑片从 端滑动到 端的过程中，两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是（　　） A．L1先变暗后变亮，L2一直变亮 B．L1先变亮后变暗，L2一直变亮 C．L1先变暗后变亮，L2先变亮后变暗 D．L1先变亮后变暗，L2先变亮后变暗 【答案】A 【解析】 副线圈的总电阻为 解得 则滑动变阻器R的滑片从a端滑到b端过程中，副线圈的总电阻选增大后减小，根据等效电阻关系有 则等效电阻先增大后减小，由欧姆定律有