专题12 交变电流-【名师大课堂】2025年高考物理艺术生总复习必备训练册（word课时作业）

专题十二　交变电流 1．(2024·河北卷)R1，R2为两个完全相同的定值电阻，R1两端的电压随时间周期性变化的规律如图1所示(三角形脉冲交流电压的峰值是有效值的倍)，R2两端的电压随时间按正弦规律变化如图2所示，则两电阻在一个周期T内产生的热量之比Q1∶Q2为(　B　) A．2∶3 B．4∶3 C．2∶ D．5∶4 解析：设R1、R2的阻值均为R，根据题中所给信息，结合题图图像可得 Q1＝·＋·＝T， Q2＝T＝T，则＝，B正确． 2．(2024·湖南卷)根据国家能源局统计，截止到2023年9月，我国风电装机4亿千瓦，连续13年居世界第一位，湖南在国内风电设备制造领域居于领先地位．某实验小组模拟风力发电厂输电网络供电的装置如图所示．已知发电机转子以角速度ω匀速转动，升、降压变压器均为理想变压器，输电线路上的总电阻可简化为一个定值电阻R0.当用户端接一个定值电阻R时，R0上消耗的功率为P.不计其余电阻，下列说法正确的是(　A　) A．风速增加，若转子角速度增加一倍，则R0上消耗的功率为4P B．输电线路距离增加，若R0阻值增加一倍，则R0上消耗的功率为4P C.若升压变压器的副线圈匝数增加一倍，则R0上消耗的功率为8P D．若在用户端再并联一个完全相同的电阻R，则R0上消耗的功率为6P 解析：如图所示画出降压变压器的等效电路图，设降压变压器原、副线圈的匝数比为k∶1(k>1)，则输电线路上的电流I2＝，转子在磁场中转动时产生的电动势e＝NBSωsin ωt，当转子角速度增加一倍时，则升压变压器原、副线圈两端电压都增加一倍，则输电线路上的电流变为I′2＝2I2，R0上消耗的功率P1＝I′R0＝4IR0＝4P，A正确；同理，当升压变压器的副线圈匝数增加一倍时，副线圈两端电压增加一倍，输电线上的电流也增加一倍，R0上消耗的功率P2＝P1＝4P，C错误；若R0阻值增加一倍，输电线路上的电流I″2＝，R0消耗的功率P3＝I″·2R0≠4P，B错误；若在用户端并联一个完全相同的电阻R，用户端电阻相当于减为原来的一半，输电线上的电流I‴2＝＝，R0消耗的功率P4＝I‴R0≠6P，D错误． 3．(2024·山东卷)如图甲所示，在－d≤x≤d、－d≤y≤d的区域中存在垂直Oxy平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场(用阴影表示磁场的区域)，边长为2d的正方形线圈与磁场边界重合．线圈以y轴为转轴匀速转动时，线圈中产生的交变电动势如图乙所示．若仅磁场的区域发生了变化，线圈中产生的电动势变为图丙所示实线部分，则变化后磁场的区域可能为(　C　) 解析：根据题意可知，磁场区域变化前线圈产生的感应电动势为e＝E sin ωt，由题图丙可知，磁场区域变化后，当E sin ωt＝时，线圈的侧边开始切割磁感线，即当线圈旋转时开始切割磁感线，由几何关系可知磁场区域平行于x轴的边长变为d′＝2d cos ＝d，C正确． 4．(2024·广东卷)将阻值为50 Ω的电阻接在正弦式交流电源上．电阻两端电压随时间的变化规律如图所示．下列说法正确的是(　D　) A.该交流电的频率为100 Hz B．通过电阻电流的峰值为0.2 A C．电阻在1秒内消耗的电能为1 J D．电阻两端电压表达式为u＝10sin (100πt)V 解析：由图可知交流电的周期为0.02 s，则频率为f＝＝50 Hz，故A错误；根据图像可知电压的峰值为10V，根据欧姆定律可知电流的峰值Im＝＝＝0.2 A，故B错误；电流的有效值为I＝＝0.2 A，所以电阻在1 s内消耗的电能为W＝I2Rt＝0.22×50×1 J＝2 J，故C错误；根据图像可知其电压表达式为u＝Umsin ωt＝10sin t(V)＝10sin 100πt(V)，故D正确．故选D. 5．(2024·浙江卷)如图为某燃气灶点火装置的原理图．直流电经转换器输出u＝5sin 100πt(V)的交流电，经原、副线圈匝数分别为n1和n2的理想变压器升压至峰值大于10 kV，就会在打火针和金属板间引发电火花，实现点火．下列正确的是(　B　) A．< B．< C．用电压表测原线圈两端电压，示数为5 V D．副线圈输出交流电压的频率是100 Hz 解析：由理想变压器原、副线圈两端的电压与线圈匝数的关系得＝，U1＝5 V，U2>10 kV，故<，A错误，B正确；交流电路中电压表的示数为有效值，故用电压表测原线圈两端电压，示数为V，C错误；理想变压器不改变交流电的频率，故副线圈输出交流电压的频率为f＝＝50 Hz，D错误． 6．(多选)(2024·新课标卷)电动汽车制动时可利用车轮转动将其动能转换成电能储存起来．车轮转动时带动磁极绕固定的线圈旋转，在线圈中产生电流．磁极匀速转动的某瞬间，磁场方向恰与线圈平面垂直，如图所示．将两磁极间的磁场视为匀强磁场，则磁极再转过90°时，线圈中(　BD　) A．电流最小 B．电流最大 C．电流方向由P指向Q D．电流方向由Q指向P 解析：t＝0时刻，线圈处于中性面位置，磁极转过90°时，穿过线圈的磁通量为零，感应电动势最大，电流最大，A错误，B正确；磁极顺时针转过90°时，根据右手定则可判断，电流方向由Q指向P，C错误，D正确． 7．(多选)如图，理想变压器的副线圈接入电路的匝数可通过滑动触头T调节，副线圈回路接有滑动变阻器R、定值电阻R0 和R1、开关S.S处于闭合状态，在原线圈电压U0 不变的情况下，为提高R1 的热功率，可以(　AC　) A．保持T不动，滑动变阻器R的滑片向f端滑动 B．将T向b端移动，滑动变阻器R的滑片位置不变 C．将T向a端移动，滑动变阻器R的滑片向f端滑动 D．将T向b端移动，滑动变阻器R的滑片向e端滑动 解析：保持T不动，根据理想变压器的性质可知副线圈中电压不变，当滑动变阻器R的滑片向f端滑动时，R与R1 串联后的总电阻减小，电流增大，根据P＝I2R1 可知此时热功率增大，故A正确；将T向b端移动，副线圈匝数变小，故副线圈两端电压变小，滑动变阻器R的滑片位置不变时，通过R1 的电流减小，故热功率减小，故B错误；将T向a端移动，副线圈匝数增加，故副线圈两端电压变大，滑动变阻器R的滑片向f端滑动，R与R1 串联后的总电阻减小，电流增大，此时热功率增大，故C正确；将T向b端移动，副线圈匝数减少，故副线圈两端电压变小，滑动变阻器R的滑片向e端滑动，R与R1 串联后的总电阻增大，电流减小，此时热功率减小，故D错误．故选AC. 8．(2024·辽宁卷)如图，理想变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2 ＝5∶1，原线圈接在电压峰值为Um的正弦交变电源上，副线圈的回路中接有阻值为R的电热丝，电热丝密封在绝热容器内，容器内封闭有一定质量的理想气体．接通电路开始加热，加热前气体温度为T0. (1)求变压器的输出功率P； (2)已知该容器内的气体吸收的热量Q与其温度变化量ΔT成正比，即Q ＝ CΔT，其中C已知．若电热丝产生的热量全部被气体吸收，要使容器内的气体压强达到加热前的2倍，求电热丝的通电时间t. 解析：(1)设原线圈两端电压为U1，副线圈两端电压为U2，对理想变压器有＝，则副线圈两端电压U2＝U1 又U1＝，负载消耗的电功率P2＝＝ 则变压器的输出功率P＝P2＝. (2)对封闭的理想气体，加热前后气体发生等容变化，容器内初始气体压强设为p1，由查理定律得＝ 解得加热后气体的温度T2＝2T0 则气体吸收的热量 Q＝CΔT＝C(2T0－T0)＝CT0 又Q＝P2t 联立解得t＝. 答案：(1)　(2) 学科网（北京）股份有限公司 $$