专题10 交变电流-【好题汇编】2024年高考物理三模试题分类汇编（广东专用）

专题10 交变电流 一、单选题 1．（2024·广东·三模）燃油汽车点火系统的基本结构如图所示，主要部分由直流电源E、保护电容C、电阻R、理想变压器、火花塞等构成，已知直流电源的电动势为12V，火花塞内两触点之间要产生30kV电压，才能产生电弧将油气点燃，理想变压器原、副线圈匝数之比为1:100，下列说法正确的是（　　） A．开关S闭合时，电容C将进行充电 B．开关S闭合瞬间，变压器副线圈两端电压最高可达30kV C．开关S断开瞬间，若要将油气点燃，变压器原线圈至少需产生300V电压 D．开关S断开后，电容器将先放电后充电 2．（2024·山东烟台·三模）如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为2∶1，输入端A、B接入电压有效值恒定的交变电源。滑动变阻器R1最大阻值为40Ω，其滑片P1初始位置在最左端；滑动变阻器R2最大阻值为5Ω，其滑片P2初始位置在正中间。理想电流表A1、A2的示数分别为I1、I2，理想电压表V1、V2示数为U1、U2，下列说法中正确的是（    ） A．P2保持不动，P1向右滑动，则U1增大，U2不变 B．P1保持不动，P2向下滑动，则I1减小，I2减小 C．P2保持不动，P1向右滑动，则R1消耗的功率一直增大 D．P2保持不动，P1向右滑动，则R1消耗的功率先增大后减小 3．（2024·北京大兴·三模）如图甲所示，为一小型交流发电机示意图。匝数为20的线圈总电阻为2Ω，当线圈匀速转动时与外电路的电阻构成闭合回路。从图甲所示位置开始计时，通过电阻R的交变电流如图乙所示，则下列判断正确的是（　　） A．时，线圈平面与磁场方向平行 B．图甲所示时刻，穿过线圈的磁通量变化最快 C．电阻R的功率为 D．线圈的最大磁通量为 4．（2024·浙江温州·三模）新安江水库蓄水后，水位落差可达55m，如图所示。已知落差处流量为的水流冲击水轮机发电，水流减少的机械能80%转化为电能。发电机输出电压为11kV，水电站到用户之间采用220kV高压进行远距离输电，输电线上损耗的功率不超过输送功率5%，用户所需电压为220V。变压器视为理想变压器，下列说法正确的是（　　） A．升压变压器原副线圈匝数比为1：20 B．发电机的输出功率为 C．输电线上电阻不能超过110Ω D．降压变压器原副线圈匝数比为1000：1 5．（2024·山东聊城·三模）如图甲所示，发电机的矩形线圈在匀强磁场中绕中心转轴匀速转动，产生的感应电动势如图乙所示，发电机输出端接理想变压器，理想变压器原、副线圈匝数比，副线圈1接额定电压为4V的小灯泡，副线圈2连接定值电阻R。开关S断开时，小灯泡正常发光，理想电流表的示数为1A。开关S闭合后，调整矩形线圈的转速为原来的1.2倍，小灯泡仍正常发光。下列说法正确的是（　　） A．t＝0时，线圈平面与磁场方向夹角为30° B．矩形线圈的电阻为20Ω C．图乙中瞬时感应电动势e随时间的变化关系为 D．开关S闭合后发电机的总功率为开关S闭合前发电机总功率的1.2倍 一、多选题 6．（2024·河北·三模）如图所示，理想变压器原线圈接的交流电，原、副线圈匝数比，已知定值电阻、，R是滑动变阻器，电压表和电流表均为理想交流电表，以下说法正确的是（　　） A．时，理想变压器的输出功率最大 B．理想变压器的最大输出功率为 C．理想变压器的输出功率最大时，电流表的示数为1A D．时，滑动变阻器消耗的功率最大 7．（2024·黑龙江·三模）如图所示，质量，长L=1m、（电阻的水平导体棒ab，其两个端点分别搭接在竖直平行正对放置的两光滑金属圆环上，两圆环半径均为电阻不计。阻值为R=1Ω的定值电阻用导线与圆环相连接，整个装置处在方向竖直向下、磁感应强度大小为的匀强磁场中。导体棒ab在外力F作用下以速率v=2m/s绕两圆环的中心轴OO'匀速转动，ab在圆环最低点时记为t=0时刻，重力加速度取10m/s²，电流表为理想交流表，其他电阻不计。下列说法正确的是（　　） A．电流表的示数为1A B．定值电阻两端的电压为 C．从t=0到0.5s的过程中，通过导体棒ab的电量为0.5C D．从t=0到0.5s的过程中，外力F做的功为3J 8．（2024·宁夏石嘴山·三模）如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为：，电流表、电压表均为理想电表，和D分别是光敏电阻其阻值随光强增大而减小和灯泡。原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压，下列说法正确的是（　　） A．电压的频率为 B．原线圈中电压的瞬时值表达式为 C．用光照射时，电压表的示数变大 D．用光照射时，电流表的示数变大 9．（2024·福建龙岩·三模）某理想自耦变压器构造如图所示，线圈AB绕在一个圆环形闭合铁芯上，左端输入正弦交流电压为相同的灯泡，其电阻均为110Ω且恒定不变，定值电阻的阻值为灯泡阻值的。当滑动触头P处于如图所示位置时，AB端与PB端匝数比为4∶1，、闭合时，两灯泡消耗的电功率相同。下列说法正确的是（　　）    A．灯泡的电流为0.4A B．灯泡消耗的电功率为27.5W C．均闭合时，将P沿逆时针方向转动（灯泡一直没有损坏），、均变亮 D．断开，闭合，将P沿逆时针方向转动（灯泡一直没有损坏），定值电阻消耗的电功率先变大后变小 10．（2024·湖北·三模）如图所示为理想变压器，已知匝，匝。电阻。电源为理想交流电源。开关S1闭合S2断开时的电功率和开关S2闭合S1断开时的电功率相等。则线圈的匝数可能为（　　） A．20 B．40 C．60 D．80 一、多选题 11．（2024·山东枣庄·三模）如图，理想变压器原、副线圈匝数比为3：1，原线圈中接有定值电阻，副线圈接有定值电阻和滑动变阻器R。已知，ab两端接一正弦式交流电，当滑动变阻器R的滑片向左滑动过程中，下列说法正确的是（　　） A．电流表A示数变小 B．电压表V示数保持不变 C．变压器的输出功率先增大后减小 D．电压表示数变化与电流表示数变化的比值不变 12．（2024·陕西铜川·三模）在图甲所示的交流电路中，电源电压的有效值为20V，理想变压器原、副线圈的匝数比为2:1，电阻、、阻值相同。通过理想电流表的电流随时间t变化的正弦曲线如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．交流电的方向每秒钟改变50次 B．理想电压表的示数为4V C．的阻值为4.5Ω D．副线圈的输出功率为 试卷第18页，共18页 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题10 交变电流 一、单选题 1．（2024·广东·三模）燃油汽车点火系统的基本结构如图所示，主要部分由直流电源E、保护电容C、电阻R、理想变压器、火花塞等构成，已知直流电源的电动势为12V，火花塞内两触点之间要产生30kV电压，才能产生电弧将油气点燃，理想变压器原、副线圈匝数之比为1:100，下列说法正确的是（　　） A．开关S闭合时，电容C将进行充电 B．开关S闭合瞬间，变压器副线圈两端电压最高可达30kV C．开关S断开瞬间，若要将油气点燃，变压器原线圈至少需产生300V电压 D．开关S断开后，电容器将先放电后充电 【答案】C 【详解】A．开关S闭合时，电容C被短路，不会充电，故A错误； B．开关S闭合瞬间，变压器原线圈两端电压不会超过电源的电动势，则副线圈两端电压不超过1200V，故B错误； C．开关S断开瞬间，变压器副线圈两端电压可达30kV，则原线圈至少需产生300V自感电压，故C正确； D．开关S断开后，由于变压器原线圈发生自感，电容器将先充电再放电，故D错误。 故选C。 2．（2024·山东烟台·三模）如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为2∶1，输入端A、B接入电压有效值恒定的交变电源。滑动变阻器R1最大阻值为40Ω，其滑片P1初始位置在最左端；滑动变阻器R2最大阻值为5Ω，其滑片P2初始位置在正中间。理想电流表A1、A2的示数分别为I1、I2，理想电压表V1、V2示数为U1、U2，下列说法中正确的是（    ） A．P2保持不动，P1向右滑动，则U1增大，U2不变 B．P1保持不动，P2向下滑动，则I1减小，I2减小 C．P2保持不动，P1向右滑动，则R1消耗的功率一直增大 D．P2保持不动，P1向右滑动，则R1消耗的功率先增大后减小 【答案】D 【详解】A．设原副线圈的匝数比为k，根据理想变压器电压与匝数比的关系 U初=kU次 电流与匝数比的关系 副线圈负载电阻 原线圈的等效电阻 设输入电压为U0，对于原线圈电路，根据欧姆定律 保持不动，即R2不变，P1向右滑动，则R1变大，则I初减小，次级电流减小，初级电压减小，则U2减小，增大，故A错误； B．P1保持不动，P2向下滑动，R2减小，则I初增大，即增大，匝数不变，由可知增大，故B错误； CD．P2保持不动，原线圈的等效电阻 将此电阻看做是电源U0的内阻，将R1看做是电源的外电阻，则当P1向右滑动时，电阻增加，当R1=20Ω时即滑片滑到中央位置R1消耗的功率最大，然后随R1阻值继续增加，R1消耗的功率逐渐减小，即R1消耗的功率先增加后减小，故C错误，D正确。 故选D。 3．（2024·北京大兴·三模）如图甲所示，为一小型交流发电机示意图。匝数为20的线圈总电阻为2Ω，当线圈匀速转动时与外电路的电阻构成闭合回路。从图甲所示位置开始计时，通过电阻R的交变电流如图乙所示，则下列判断正确的是（　　） A．时，线圈平面与磁场方向平行 B．图甲所示时刻，穿过线圈的磁通量变化最快 C．电阻R的功率为 D．线圈的最大磁通量为 【答案】C 【详解】A．由图乙可知，时，电流为0，则穿过线圈平面的磁通量最大，即线圈平面与磁场方向垂直，故A错误； B．图甲所示时刻，线圈平面与磁场垂直，穿过线圈平面的磁通量最大，穿过线圈的磁通量变化最慢，过B错误； C．由图乙可知，通过电阻的电流的有效值为 电阻R的功率为 故C正确； D．感应电动势的最大值为 又有 ，， 联立解得 故D错误。 故选C。 4．（2024·浙江温州·三模）新安江水库蓄水后，水位落差可达55m，如图所示。已知落差处流量为的水流冲击水轮机发电，水流减少的机械能80%转化为电能。发电机输出电压为11kV，水电站到用户之间采用220kV高压进行远距离输电，输电线上损耗的功率不超过输送功率5%，用户所需电压为220V。变压器视为理想变压器，下列说法正确的是（　　） A．升压变压器原副线圈匝数比为1：20 B．发电机的输出功率为 C．输电线上电阻不能超过110Ω D．降压变压器原副线圈匝数比为1000：1 【答案】A 【详解】A．升压变压器原副线圈匝数比为 故A正确； B．发电机的输出功率为 解得 故B错误 C．输电线上的电流为 输电线上损耗的功率为 又 解得 则输电线上电阻不能超过，故C错误； D．降压变压器输入电压小于220kV，输出电压为220V，则原副线圈匝数比小于1000:1，故D错误。 故选A。 5．（2024·山东聊城·三模）如图甲所示，发电机的矩形线圈在匀强磁场中绕中心转轴匀速转动，产生的感应电动势如图乙所示，发电机输出端接理想变压器，理想变压器原、副线圈匝数比，副线圈1接额定电压为4V的小灯泡，副线圈2连接定值电阻R。开关S断开时，小灯泡正常发光，理想电流表的示数为1A。开关S闭合后，调整矩形线圈的转速为原来的1.2倍，小灯泡仍正常发光。下列说法正确的是（　　） A．t＝0时，线圈平面与磁场方向夹角为30° B．矩形线圈的电阻为20Ω C．图乙中瞬时感应电动势e随时间的变化关系为 D．开关S闭合后发电机的总功率为开关S闭合前发电机总功率的1.2倍 【答案】C 【详解】AC．由图乙可知线圈转动的周期为，图乙中瞬时感应电动势e随时间的变化关系为 当时，，代入解得 则t＝0时，线圈平面与磁场方向夹角为 故A错误，C正确； B．开关S断开时，小灯泡正常发光，由变压器规律 解得 在原线圈由闭合电路欧姆定律得 原线圈电压有效值为 解得矩形线圈的电阻为 故B错误； D. 开关S闭合，调整矩形线圈的转速为原来的1.2倍，则 因为小灯泡仍然正常发光，则，由闭合电路欧姆定律得 解得理想电流表的示数为 开关S闭合后发电机的总功率为 开关S闭合前发电机总功率为 则 故D错误。 故选C。 一、多选题 6．（2024·河北·三模）如图所示，理想变压器原线圈接的交流电，原、副线圈匝数比，已知定值电阻、，R是滑动变阻器，电压表和电流表均为理想交流电表，以下说法正确的是（　　） A．时，理想变压器的输出功率最大 B．理想变压器的最大输出功率为 C．理想变压器的输出功率最大时，电流表的示数为1A D．时，滑动变阻器消耗的功率最大 【答案】AD 【详解】AB．根据题意，电源电动势有效值 如图： 假设原线圈中的电压为，电流为，可认为虚线框中为等效电阻 又 ，， 求得 ① 则电路可看成是由r和组成的电路，若使变压器输出功率最大，则的功率最大，根据 根据基本不等式，当 时，的输出功率最大，此时由①式可得 输出的最大功率 故A正确，B错误； C．理想变压器的输出功率等于负载电阻总功率，则有 可得 故C错误； D．要使滑动变阻器上的功率最大，把r按照上述规则等效到副线圈中，有 求得 如图所示： 把虚线框看成是电源，内阻 当 时，滑动变阻器输出功率最大，此时 故D正确。 故选AD。 7．（2024·黑龙江·三模）如图所示，质量，长L=1m、（电阻的水平导体棒ab，其两个端点分别搭接在竖直平行正对放置的两光滑金属圆环上，两圆环半径均为电阻不计。阻值为R=1Ω的定值电阻用导线与圆环相连接，整个装置处在方向竖直向下、磁感应强度大小为的匀强磁场中。导体棒ab在外力F作用下以速率v=2m/s绕两圆环的中心轴OO'匀速转动，ab在圆环最低点时记为t=0时刻，重力加速度取10m/s²，电流表为理想交流表，其他电阻不计。下列说法正确的是（　　） A．电流表的示数为1A B．定值电阻两端的电压为 C．从t=0到0.5s的过程中，通过导体棒ab的电量为0.5C D．从t=0到0.5s的过程中，外力F做的功为3J 【答案】AD 【详解】A．导体棒ab在圆环最低点时，速度v与磁感线垂直，有效切割速度最大，经过时间t导体棒速度与磁感线夹角为 导体棒的有效切割速度为 则感应电动势随时间的变化规律为 电动势最大值为 感应电流最大值为 电流表示数为电流有效值，故电流表示数为 A正确； B．导体棒ab两端的电压为 B错误； C．导体棒ab做圆周运动的周期为 因，故在时间内，通过导体棒ab的电量为 C错误； D．从到的过程中，由能量守恒有 D正确。 故选AD。 8．（2024·宁夏石嘴山·三模）如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为：，电流表、电压表均为理想电表，和D分别是光敏电阻其阻值随光强增大而减小和灯泡。原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压，下列说法正确的是（　　） A．电压的频率为 B．原线圈中电压的瞬时值表达式为 C．用光照射时，电压表的示数变大 D．用光照射时，电流表的示数变大 【答案】BD 【详解】A．由图乙可知 所以电压的频率为 故A错误； B．根据图乙可得原线圈中电压的瞬时值表达式为 故B正确； C．副线圈上的电压由原线圈的电压和变压器的匝数有关，与负载的大小无关，故C错误； D．有光照射R时，R阻值随光强增大而减小，根据得副线圈输出功率增大，所以原线圈输入功率增大，电流表A的示数变大，故D正确。 故选BD。 9．（2024·福建龙岩·三模）某理想自耦变压器构造如图所示，线圈AB绕在一个圆环形闭合铁芯上，左端输入正弦交流电压为相同的灯泡，其电阻均为110Ω且恒定不变，定值电阻的阻值为灯泡阻值的。当滑动触头P处于如图所示位置时，AB端与PB端匝数比为4∶1，、闭合时，两灯泡消耗的电功率相同。下列说法正确的是（　　）    A．灯泡的电流为0.4A B．灯泡消耗的电功率为27.5W C．均闭合时，将P沿逆时针方向转动（灯泡一直没有损坏），、均变亮 D．断开，闭合，将P沿逆时针方向转动（灯泡一直没有损坏），定值电阻消耗的电功率先变大后变小 【答案】AD 【详解】A．闭合时，副线圈电路的阻值 副线圈电路的等效电阻为 则此时流过灯泡的电流 根据左端输入正弦交流电压瞬时值的表达式可得左端输入电压的有效值为 联立解得 故A正确； B．灯泡消耗的电功率为等于的功率 故B错误； C．均闭合时，将P沿逆时针方向转动（灯泡一直没有损坏），根据以上分析 增大，则变小，因此变小，则流过灯的电流增大，原线圈输入电流变为 副线圈电流变为 根据数学知识可知 此时副线圈电流有最大值，则从AB端与PB端匝数比为4∶1开始转动，副线圈电流先增大后减小，则灯泡二先变亮后变暗，故C错误； D．断开，闭合，则有 将P沿逆时针方向转动（灯泡一直没有损坏），增大，则变小，分析可知变小，由逐渐减小为，将灯泡的电阻看作电源的“等效内阻”， 定值电阻消耗的电功率为 当时，的电功率将有最大值，故将P沿逆时针方向转动（灯泡一直没有损坏），定值电阻消耗的电功率一定是先变大后变小，故D正确。 故选AD。 10．（2024·湖北·三模）如图所示为理想变压器，已知匝，匝。电阻。电源为理想交流电源。开关S1闭合S2断开时的电功率和开关S2闭合S1断开时的电功率相等。则线圈的匝数可能为（　　） A．20 B．40 C．60 D．80 【答案】BD 【详解】把定值电阻和理想交流电源可等效为一个内阻为的电源。和可分别与变压器等效为定值电阻。有两种情况下和消耗的功率相等。 一种是和等效电阻相等，有 可求得 匝 第二种情况是和等效电阻的乘积等于等效内阻的平方，有 可求得 匝 故选BD。 【点睛】本题主要是考查了变压器的知识；解答本题的关键是知道变压器的电压之比等于匝数之比，在只有一个副线圈的情况下的电流之比等于匝数的反比。 一、多选题 11．（2024·山东枣庄·三模）如图，理想变压器原、副线圈匝数比为3：1，原线圈中接有定值电阻，副线圈接有定值电阻和滑动变阻器R。已知，ab两端接一正弦式交流电，当滑动变阻器R的滑片向左滑动过程中，下列说法正确的是（　　） A．电流表A示数变小 B．电压表V示数保持不变 C．变压器的输出功率先增大后减小 D．电压表示数变化与电流表示数变化的比值不变 【答案】AD 【详解】A．将原、负线圈和电阻R1等效为电源。等效后 当滑动变阻器R的滑片向左滑动过程中，电阻变大，所以电流变小，电流表A示数变小，故A正确； B．根据闭合电路欧姆定律 由题可知 根据理想变压器原副线圈关系 ， 联立可得 由于变小，所以变大，电压表V示数变大，故B错误； C．由上式可知等效内阻 当外电阻接近内阻时，输出功率增大，由于R1:R2=9:1，即 所以当R增大，输出功率一直减小，故C错误； D．由上述可知 电压表示数变化与电流表示数变化的比值不变，故D正确。 故选AD。 12．（2024·陕西铜川·三模）在图甲所示的交流电路中，电源电压的有效值为20V，理想变压器原、副线圈的匝数比为2:1，电阻、、阻值相同。通过理想电流表的电流随时间t变化的正弦曲线如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．交流电的方向每秒钟改变50次 B．理想电压表的示数为4V C．的阻值为4.5Ω D．副线圈的输出功率为 【答案】CD 【详解】A．交流电的方向每经过中性面一次，方向改变一次，即一个周期方向改变两次，则交流电的方向每秒钟改变次数为 故A错误； B．电源电压的有效值为20V，即原线圈两端电压为20V，根据电压匝数关系有 解得 由于三个定值电阻的阻值相等，则理想电压表的示数为 故B错误； C．结合上述可知，副线圈中的电流 理想电流表的示数，根据图乙可知 在变压器原线圈电路中有 根据变压器电流与匝数的关系有 解得 故C正确； D．根据上述可以解得副线圈的输出功率为 故D正确。 故选CD。 试卷第18页，共18页 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$