第三章 交变电流 高考强化-【高中必刷题】2025-2026学年高中物理选择性必修2同步课件(粤教版)

物理 选择性必修 第二册 YJ 1 3 第三章高考强化 刷真题 2 1.［广东2022·4］如图是简化的某种旋转磁极式发电机原理图.定子是仅匝数 不同的两线圈， ，二者轴线在同一平面内且相互垂直，两线圈到其轴线交点 的距离相等，且均连接阻值 为的电阻，转子是中心在点的条形磁铁，绕 点在该平面内匀速转动时，两线圈输出正弦式交 变电流.不计线圈电阻、自感及两线圈间的相互影响，下列说法正确的是( ) B A.两线圈产生的电动势的有效值相等 B.两线圈产生的交变电流频率相等 C.两线圈产生的电动势同时达到最大值 D.两电阻消耗的电功率相等 考点1 交流电的产生及描述 3 解析 在一个周期内穿过两线圈的磁通量的变化周期相同，所以两线圈产生的交变电流频率相等， 由于两线圈的匝数不同，则两线圈产生的感应电动势最大值不同，两线圈产生的感应电动势的有 效值不同，根据 可知两电阻消耗的电功率不同，A、D错误，B正确；当条形磁铁转动到水 平位置时，穿过线圈的磁通量达到最大值，而穿过 线圈的磁通量达到最小值，所以两线圈产 生的感应电动势不能同时达到最大值，C错误. 考点1 交流电的产生及描述 4 一题多解 根据 可知，两线圈产生的感应电动势最大值的关系为，根据 可知， 两线圈产生的感应电动势有效值的关系为有有，A错误；根据 可知，两电阻消耗电 功率的关系为 ，D错误. 考点1 交流电的产生及描述 5 2.［山东2024·8］如图甲所示,在，的区域中存在垂直 平面向里、磁 感应强度大小为的匀强磁场（用阴影表示磁场的区域），边长为 的正方形线圈与磁场边界重 合.线圈以 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 甲 乙 丙 A. B. C. D. 考点2 交流电的四值 6 思路导引 信息提取：由题图丙可知，除了实线的两段，其他部分都没有感应电动势，说明在这些地方磁通 量都没有变化，即这些区域没有磁场. 丙 考点2 交流电的四值 7 解析 由题图乙可得,磁场区域变化前线圈的感应电动势瞬时值表达式为,将 代 入可得,则 ,C正确. 考点2 交流电的四值 8 3.［湖北2024·5］在如图所示电路中接入正弦交流电，灯泡的电阻是灯泡 的2倍.假设两个二极管正向电阻为0、反向电阻无穷大.闭合开关,灯泡、 的 电功率之比 为( ) C A. B. C. D. 考点2 交流电的四值 9 解析 设电源电动势最大值为,有效值设为 ,根据二极管的单向导电性,则 ,可得,当电路中电流为顺时针时,等效电路如图甲所示,灯泡 的电功 率为,当电路中电流为逆时针时,等效电路如图乙所示,灯泡的电功率为 ,故 ,C正确. 甲 乙 考点2 交流电的四值 10 4.［河北2024·4］、为两个完全相同的定值电阻， 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）， 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内产生的热量之比 为( ) B 图1 图2 A. B. C. D. 考点2 交流电的四值 11 解析 设、的阻值均为,根据题中所给信息,结合题图图像可得 , ,则 ,B正确. 题图1中前是三角形脉冲,后 是直线脉冲 考点2 交流电的四值 12 5.［广东2024·1］将阻值为 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 B.通过电阻电流的峰值为 C.电阻在1秒内消耗的电能为 D.电阻两端电压表达式为 考点2 交流电的四值 13 解析 由题图可知，该交流电的频率为 ，A错误；由题图可知电阻两端电 压的峰值为，通过电阻电流的峰值为 ，B错误；通过电阻电流的有效 值为，电阻在1秒内消耗的电能为 ，C错误；电阻两端电压表达式 为 ，D正确. 考点2 交流电的四值 14 一题多解 电阻在1秒内消耗的电能为 ，C错误. 考点2 交流电的四值 15 6.［广东2023·6］用一台理想变压器对电动汽车充电.该变压器原、副线圈的匝数比为 ，输出 功率为，原线圈的输入电压 .关于副线圈输出电流的有效值和频 率正确的是( ) A A.， B.， C.， D.， 考点3 变压器的原理 16 解析 由题意可知，原线圈两端的电压有效值，根据理想变压器的变压规律 可 得，副线圈两端的电压有效值，输出功率为 ，则通过副线圈电流的有效值 ；变压器不改变交变电流的频率， ，则副线圈中电流的频率 ，A正确. 考点3 变压器的原理 17 7.［山东2022·4］如图所示的变压器，输入电压为，可输出、、 电压，匝数 为的原线圈中电压随时间变化为 .单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表，电压 表的示数为.将阻值为 的电阻接在两端时，功率为 .下列说法正确的是( ) D A.为1 100匝，为 B.间线圈匝数为120匝，流过的电流为 C.若将接在两端，两端的电压为,频率为 D.若将接在两端，流过的电流为，周期为 考点3 变压器的原理 18 解析 由题可知匝数为的原线圈两端电压为,单匝副线圈两端电压为 ,根据理想变压器 电压与匝数比可得匝,根据交变电压表达式可知交流电压最大值为 , 交流电的频率为,周期为,故A、C错误.当电阻接在两端时, 两 端电压,流过的电流,则 匝；由题 图结合理想变压器的原理可知,,,当电阻接在两端时,两端电压为 ； 当电阻接在两端时,流过电阻的电流 ,B错误,D正确. 考点3 变压器的原理 19 注意说明 为了减少磁损,变压器线圈都是套在硅钢片或者铁芯上的,可以理解为将磁场束缚在硅钢片或者铁 芯中,套在其上的线圈都可以按照磁通量变化率一样来分析,每个线圈的感应电动势与匝数成正比. 考点3 变压器的原理 20 8.［湖南2022·6］如图，理想变压器原、副线圈总匝数相同，滑动触头 初始位置在副线圈正中 间，输入端接入电压有效值恒定的交变电源.定值电阻的阻值为，滑动变阻器 的最大阻值为 ，滑片初始位置在最右端.理想电压表 的示数为，理想电流表 的示数为 .下列说法正确 的是( ) B A.保持位置不变，向左缓慢滑动的过程中，减小， 不变 B.保持位置不变，向左缓慢滑动的过程中， 消耗的功率增大 C.保持位置不变，向下缓慢滑动的过程中，减小， 增大 D.保持位置不变，向下缓慢滑动的过程中， 消耗的功率减小 考点4 变压器原线圈端有负载的问题 21 解析 由题意可知,初始时原、副线圈的匝数比为,则副线圈的电流为 ,根据欧姆定律可得副线 圈的电压有效值为,则变压器原线圈的电压有效值为 ,设输入交流电的电 压有效值为,则,可得,保持位置不变,向左缓慢滑动的过程中, 不 断减小,不断变大,根据,可知变压器原线圈的电压有效值变大,输入电压有效值不变,则 两端的电压不断变小,则电压表示数 变小,原线圈的电压和电流都变大,则功率变大,根据原、副线 圈的功率相等,可知消耗的功率增大,故A错误，B正确；设原、副线圈的匝数比为 ,同理可得 ,则,整理可得,保持位置不变, 向下缓慢滑动的过程中, 不断变大,则变小,对由欧姆定律可知,可知 不断变小,根据原、副线圈的功率相等可知 消耗的功率,整理可得,可知时, 消耗的功率有最大值,可知 消耗的功率先增大后减小,故C、D错误. 考点4 变压器原线圈端有负载的问题 22 一题多解 用等效电路的方法,如图所示,等效电阻,则 向下滑动的过程中, 增大,则外电路总电阻增大,减小, 减小,C错误；将滑动变阻器当作电源内 阻,当外电阻等于内阻时,等效电阻消耗功率最大,此时原、副线圈匝数比为 , 因变压器不消耗电能,故等效电阻消耗的电功率就是 消耗的电功率,故消耗 功率先增后减,匝数比为 时最大,D错误. 考点4 变压器原线圈端有负载的问题 23 9.［重庆2024·9］（多选）小明设计了台灯的两种调光方案，电路图分别如图甲、乙所示，图中 额定电压为灯泡的电阻恒定，为滑动变阻器，理想变压器原、副线圈匝数分别为、 .原 线圈两端接电压为的交流电，滑片可调节灯泡的亮度，在 最左端时，甲、乙图中灯泡 均在额定功率下工作，则( ) AC 甲 乙 A. B.当滑到中点时，图甲中 功率比图乙中的小 C.当滑到 最左端时，图甲所示电路比图乙更节能 D.图甲中 两端电压的可调范围比图乙中的大 考点5 变压器的动态问题分析 24 解析 滑片在最左端时,题图甲、乙中变压器输出电压均为灯泡的额定电压,因此, A正确；当滑到中点时,题图甲中总电阻为 左端电阻与灯泡电阻串联,题图乙中总电阻为灯泡电 阻与右端的电阻并联后再与 左端电阻串联,由于并联电阻小于灯泡电阻,则题图甲中灯泡电压大 于题图乙中灯泡电压,则题图甲中灯泡功率比题图乙中灯泡功率大,B错误；当滑到 最左端时,题 图甲中只有灯泡,题图乙中 与灯泡并联,总电阻更小,输出功率更大,题图甲比题图乙更节能,C正确； 题图乙中的灯泡两端电压在0到间变化,题图甲中灯泡两端电压最高为 ,最低达不到0,则题图 乙中灯泡两端可调电压范围大,D错误. 考点5 变压器的动态问题分析 25 10.［浙江2024年6月·7］理想变压器的原线圈通过或与频率为、电压为 的交流电源连接， 副线圈接有三个支路，如图所示.当接 时，三个灯泡均发光，若( ) A A.电容增大,灯泡变亮 B.频率增大, 灯泡变亮 C.上光照增强,灯泡变暗 D.接到 时,三个灯泡均变暗 考点5 变压器的动态问题分析 26 解析 根据理想变压器电压与匝数的关系可知,当匝数比不变时,副线圈的输出电压 不变. 若电容增大,根据电容的容抗公式可知电容的阻碍作用变小,所以 灯泡变亮,A正确；若 频率增大,根据电感线圈的感抗公式可知电感线圈的阻碍作用增大,所以 灯泡变暗, B错误；若上光照增强,光敏电阻的电阻减小,则灯泡变亮,C错误；接到 时,原线圈的匝数 减小,根据理想变压器电压与匝数的关系可知,副线圈的输出电压 增大,三个灯泡均变亮,D 错误. 考点5 变压器的动态问题分析 27 11.［湖南2024·6］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 A A.风速增加，若转子角速度增加一倍，则上消耗的功率为 B.输电线路距离增加，若阻值增加一倍，则上消耗的功率为 C.若升压变压器的副线圈匝数增加一倍，则上消耗的功率为 D.若在用户端再并联一个完全相同的电阻，则上消耗的功率为 电网络供电的装置如图所示.已知发电机转子以角速度 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.当用户端接一个定值电阻时， 上消耗的 功率为 .不计其余电阻，下列说法正确的是( ) 考点6 远距离输电 28 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,则输电线路上的电流 ,转子在磁 场中转动时产生的电动势 ,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,上消耗的功率 ,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,上消耗的功率 , C错误；若阻值增加一倍,输电线路上的电流,消耗的功率 ,B 错误；若在用户端并联一个完全相同的电阻 ,用户端电阻相当于减为原来的一半,输电线上的电流 ,消耗的功率 ,D错误. 考点6 远距离输电 29 注意说明 变压器等效电路的原理是功率相同. ,则 . 考点6 远距离输电 30 12.［山东2023·7］某节能储能输电网络如图所示，发电机的输出电压 ，输出功率 .降压变压器的匝数比，输电线总电阻 ，其余线路电阻不计，用 户端电压，功率 ,所有变压器均为理想变压器.下列说法正确的是( ) C A.发电机的输出电流为 B.输电线上损失的功率为 C.输送给储能站的功率为 D.升压变压器的匝数比 考点6 远距离输电 31 解析 发电机输出功率,已知,解得发电机的输出电流 , A错误；根据用户端的电压和功率可知,,解得 ,由理想变压器原、 副线圈匝数与电流关系规律可知,解得,输电线上损失的功率 , B错误；由于变压器均为理想变压器,故匝数为的原线圈的输入功率等于匝数为、 的两副线 圈的输出功率之和,匝数为的线圈输出功率等于输电线损失的功率和匝数为 的线圈输入功率之 和,匝数为的线圈输入的功率等于匝数为 的线圈输出的功率,所以 ,C正确；匝数为的线圈两端电压, ,联立解得 升压变压器的匝数比 ,D错误. 考点6 远距离输电 32 3 第三章高考强化 刷原创 33 1.（多选）如图所示，匀强磁场磁感应强度大小为，共有匝的矩形线圈的面积为，电阻为 ， 线圈通过电刷与定值电阻及理想交流电压表 组成电路，线圈绕垂直于磁感线的边 以角速度 从图示位置开始匀速转动，以下说法正确的是( ) ABD A.线圈过图示位置时穿过线圈的磁通量为零，感应电动势最大 B.线圈从图示位置开始转过 的过程中，通过电阻的电荷量为 C.线圈在图示位置时电压表示数为 D.线圈转动一周的过程中克服安培力做的功为 34 解析 题图所示位置磁场与线圈平面平行,线圈过题图所示位置时,穿过线圈的磁通量为零,磁通量 变化率最大,由可知感应电动势最大,A正确；线圈从题图所示位置开始转过 的过程中, 通过电阻的电荷量为 ,B正确；线圈转动过程产生的是正弦式交流电,线圈转动 过程中产生的感应电动势最大值为 ,有效值为,则电流有效值 ,交流 电压表的示数是电压的有效值,由闭合电路欧姆定律可知,电压表示数应为 ,线圈转动一 周过程中,由,,可得,由功能关系可得 ,C错 误,D正确. 35 2.如图甲所示，两个相同的小灯泡、，和理想变压器的原线圈串联，定值电阻 和额定功率为、内阻 的电动机及小灯泡 接入理想变压器副线圈.当理想变压器原 线圈电路中接如图乙所示的交流电压时，两灯泡均正常发光，电动机 正常工作.下列说法正确的 是( ) C 甲 乙 A.变压器原、副线圈的匝数比 B.定值电阻的阻值为 C.电动机的输出功率为 D.若灯泡被烧坏而断路，则灯泡 亮度会增加 36 解析 小灯泡正常发光,由可得,原线圈中的电流,电动机正常工作, ， 则,,由可得原、副线圈匝数比为 ,故A错误；由题图乙可知交流电的有效 值为,则原线圈两端输入电压,副线圈输出电压 ,电阻两端电压 ,由欧姆定律有 ,故B错误；电动机的发热功率 , 故电动机的输出功率,故C正确；若 断路,则变压器输出电流减小,输入电流减 小,则 亮度减小,故D错误. 37 $$