专题13 交变电流-学易金卷：三年（2021-2023）高考物理真题分项汇编（新高考通用）

专题13 交变电流 题型一 交变电流的描述 1 题型二 变压器 11 题型三 远距离输电 30 一、交变电流的描述 1、（2023·湖南卷·T9）某同学自制了一个手摇交流发电机，如图所示。大轮与小轮通过皮带传动（皮带不打滑），半径之比为，小轮与线圈固定在同一转轴上。线圈是由漆包线绕制而成的边长为的正方形，共匝，总阻值为。磁体间磁场可视为磁感应强度大小为的匀强磁场。 大轮以角速度匀速转动，带动小轮及线圈绕转轴转动，转轴与磁场方向垂直。线圈通过导线、滑环和电刷连接一个阻值恒为的灯泡。假设发电时灯泡能发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是（ ） A. 线圈转动的角速度为 B. 灯泡两端电压有效值为 C. 若用总长为原来两倍的相同漆包线重新绕制成边长仍为的多匝正方形线圈，则灯泡两端电压有效值为 D. 若仅将小轮半径变为原来的两倍，则灯泡变得更亮 2、（2023·北京卷·T5）如图所示，L是自感系数很大、电阻很小的线圈，P、Q是两个相同的小灯泡，开始时，开关S处于闭合状态，P灯微亮，Q灯正常发光，断开开关（ ） A. P与Q同时熄灭 B. P比Q先熄灭 C. Q闪亮后再熄灭 D. P闪亮后再熄灭 3、（2022·海南卷·T5）一个有N匝的矩形线框，面积为S，以角速度从如图所示的位置开始，在匀强磁场B中匀速转动，则产生的感应电动势随时间变化的图像是（ ） A． B． C． D． 4、（2022·浙江6月卷·T5）下列说法正确的是（ ） A. 恒定磁场对静置于其中的电荷有力的作用 B. 小磁针N极在磁场中的受力方向是该点磁感应强度的方向 C. 正弦交流发电机工作时，穿过线圈平面的磁通量最大时，电流最大 D. 升压变压器中，副线圈的磁通量变化率大于原线圈的磁通量变化率 5、（2022·浙江1月卷·T9）如图所示，甲图是一种手摇发电机及用细短铁丝显示的磁场分布情况，摇动手柄可使对称固定在转轴上的矩形线圈转动；乙图是另一种手摇发电机及磁场分布情况，皮带轮带动固定在转轴两侧的两个线圈转动。下列说法正确的是（　　） A. 甲图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场 B. 乙图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场 C. 甲图中线圈转动时产生的电流是正弦交流电 D. 乙图线圈匀速转动时产生的电流是正弦交流电 6、（2021·浙江1月卷·T16）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 7、（2021·北京卷·T5）一正弦式交变电流的i - t图像如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 在t0.4 s时电流改变方向 B. 该交变电流的周期为0.5 s C. 该交变电流的表达式为 D. 该交变电流的有效值为 8、（2021·辽宁卷·T5）如图所示，N匝正方形闭合金属线圈abcd边长为L，线圈处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，绕着与磁场垂直且与线圈共面的轴OO′以角速度ω匀速转动，ab边距轴。线图中感应电动势的有效值为（　　） A. B. C. D. 9、（2021·天津卷·T3）如图所示，闭合开关后，的电阻两端的交流电压为，电压表和电流表均为理想交流电表，则（　　） A. 该交流电周期为 B. 电压表的读数为 C. 电流表的读数为 D. 电阻的电功率为 10、（2021·浙江省6月卷·T5）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. 11、（2021·江苏卷·T12）贯彻新发展理念，我国风力发电发展迅猛，2020年我国风力发电量高达4000亿千瓦时。某种风力发电机的原理如图所示，发电机的线圈固定，磁体在叶片驱动下绕线圈对称轴转动，已知磁体间的磁场为匀强磁场，磁感应强度的大小为，线圈的匝数为100、面积为，电阻为，若磁体转动的角速度为，线圈中产生的感应电流为。求： （1）线圈中感应电动势的有效值E； （2）线圈的输出功率P。 12、（2021·北京卷·T19）类比是研究问题的常用方法。 （1）情境1：物体从静止开始下落，除受到重力作用外，还受到一个与运动方向相反的空气阻力（k为常量）的作用。其速率v随时间t的变化规律可用方程（①式）描述，其中m为物体质量，G为其重力。求物体下落的最大速率。 （2）情境2：如图1所示，电源电动势为E，线圈自感系数为L，电路中的总电阻为R。闭合开关S，发现电路中电流I随时间t的变化规律与情境1中物体速率v随