卷12 交变电流-【三新金卷·先享题】2026年安徽省高考物理真题分类优化卷(分项3A)

最新5年高考真题分类优化卷·物理（十二） 卷12交变电流 姓名 班级 考号 得分 本卷共15小题，满分100分，考试时间75分钟 一、选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选 项中，第1~7题是只有一项是符合题目要求的。 1.(2024·北京)如图甲所示，理想变压器原线圈接在正弦式交流电源上， 输入电压u随时间t变化的图像如图乙所示，副线圈接规格为“6V,3 W”的灯泡。若灯泡正常发光，下列说法正确的是 ( u/N个 24W2 3tl102s) -24√2 甲 乙 A.原线圈两端电压的有效值为24√2V B.副线圈中电流的有效值为0.5A C.原、副线圈匝数之比为1：4 D.原线圈的输入功率为12W 2.(2024·浙江)理想变压器的原线圈通过a或b与频率为f、电压为u的 交流电源连接，副线圈接有三个支路、如图所示。当S接α时，三个灯泡 均发光，若 () LI L La A.电容C增大，L,灯泡变亮 B.频率∫增大，L2灯泡变亮 C.R。上光照增强，L灯泡变暗 D.S接到b时，三个灯泡均变暗 3.(2024·浙江)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=5sin100πt(V)的交流电，经原、副线圈匝数分别为n1和n2的变 压器升压至峰值大于10kV,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 () 1 (n 换器 打火针板 ·n120000 B .1 n22000 C.用电压表测原线圈两端电压，示数为5V D.副线圈输出交流电压的频率是100Hz 4.(2024·河北)R、R,为两个完全相同的定值电阻，R,两端的电压随时： 【最新5年高考真题分类优化卷·物理（十二）12一1】3A 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√3倍)，R,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 () Au/V u/V Uo -n U 图1 图2 A.2:3 B.4:3 C.2:√5 D.5:4 5.(2024·广东)将阻值为502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 */V 10√W 0 /0.02 70.04is -10wW2 A.该交流电的频率为100Hz B.通过电阻电流的峰值为0.2A C.电阻在1秒内消耗的电能为1J D.电阻两端电压表达式为u=10√2sin(100πt)V 6.(2024·湖南)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R。。当用户端接一个定值 电阻R时，R。上消耗的功率为P。不计其余电阻，下列说法正确的是 ( 升压变压器降压变压器 A.风速增加，若转子角速度增加一倍，则R。上消耗的功率为4P B.输电线路距离增加，若R。阻值增加一倍，则R。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R。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R。上消耗的功率 为6P 7.(2024·山东)如图甲所示，在-一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 图 图乙 图丙 【12-2】3A d/2 -A -d/2d2 -3d/2 C D 8.(2024·海南)电动汽车充电站变压器输入电压为10kV,输出电压为 220V,每个充电桩输入电流16A,设原副线圈匝数分别为n1、n2,输入 正弦交流的频率为50Hz,则下列说法正确的是 () 充充 n2 电电 桩桩 A.交流电的周期为0.03s B.原副线圈匝数比n1:n2=11：500 C.输出的最大电压为220V D.若10台充电桩同时使用，输人功率为35.2kW 二、选择题：本题共2小题，每小题5分，共10分。在每小题给出的四个选 项中，有多项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有 选错的得0分。 9.(2024·浙江)下列说法正确的是 () A.中子整体呈电中性但内部有复杂结构 B.真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都相同 C.增加接收电路的线圈匝数，可接收更高频率的电台信号 D.分子间作用力从斥力变为引力的过程中，分子势能先增加后减少 10.(2024·全国)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R。和R,、开关 S。S处于闭合状态，在原线圈电压U。不变的情况下，为提高R,的热 功率，可以 () S A.保持T不动，滑动变阻器R的滑片向∫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∫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 三、非选择题：本题共5小题，共58分。 11.(12分)在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，利用如 图所示的可拆变压器能方便地探究原、副线圈的电压比与匝数比的 关系。 (1)为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈 【12-3】3A 匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是 A.控制变量法 B.等效替代法 C.演绎法 D.理想实验法 (2)某次实验中得到实验数据如下表所示，表中n1、n2分别为原、副线 圈的匝数，U1、U2分别为原、副线圈的电压，通过实验数据分析，你的结 论是 实验次数 n1/匝 n2/匝 U/V U,/V 1400 400 12.1 3.42 2 800 400 12.0 5.95 3 200 100 11.9 5.92 (3)原、副线圈上的电压之比是否等于它们的匝数之比呢？发现上述实 验数据没有严格遵从这样的规律，分析下列可能的原因，你认为正确的 是 A.原、副线圈的电压不同步 B.变压器线圈中有电流通过时会发热 C.铁芯在交变磁场的作用下会发热 D.原线圈中电流产生的磁场能在向副线圈转移过程中有损失 12.(10分)(2023·重庆)一兴趣小组拟研究某变压器的输入和输出电压 之比，以及交流电频率对输出电压的影响。图1为实验电路图，其中 L1和L2为变压器的原、副线圈，S,和S2为开关，P为滑动变阻器R。 的滑片，R为电阻箱，E为正弦式交流电源（能输出电压峰值不变、频率 可调的交流电)。 (1)闭合S,用多用电表交流电压挡测量线圈L,两端的电压。滑片P 向右滑动后，与滑动前相比，电表的示数 (选填“变大”“不变” 或“变小”)。 (2)保持S2断开状态，调整E输出的交流电频率为50Hz,滑动滑片 P,用多用电表交流电压挡测得线圈L1两端的电压为2500mV时，用 示波器测得线圈L,两端电压“随时间t的变化曲线如图所示，则线圈 L1两端与L2两端的电压比值为（保留3位有效数字）。 (3)闭合S,,滑动P到某一位置并保持不变。分别在E输出的交流电 频率为50Hz、1000Hz的条件下，改变R的阻值，用多用电表交流电 压挡测量线圈L,两端的电压U,得到U-R关系曲线如图3所示。用 一个阻值恒为20Ω的负载R。替换电阻箱R,由图可知，当频率 为1000Hz时，R。两端的电压为 mV;当频率为50Hz时，为 保持R。两端的电压不变，需要将R。与一个阻值为 Ω的电阻 串联。（均保留3位有效数字） R ulmV 300 200 100 P R -100 -200 -300 图1 图2 【12-4】3A 600 500■ 400 300 10.020.030.040.050.060.070.080.0/0 图3 13.(10分)(2024·辽宁)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U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T。 (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△T成正比， 即Q=C△T,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。 14.(12分)(2012·安徽)图1是交流发电机模型示意图。在磁感应强度 为B的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感 线的轴OO'转动，由线圈引起的导线ae和df分别与两个跟线圈一起 绕OO转动的金属圈环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保 持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成 闭合电路。图2是线圈的主视图，导线ab和cd分别用它们的横截面 来表示。已知ab长度为L1,bc长度为L2,线圈以恒定角速度w逆时 针转动。（只考虑单匝线圈） tpo中 d面 0 R 图1 图2 图3 (1)线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整个线圈中的 【12-5】3A 感应电动势e1的表达式： (2)线圈平面处于与中性面成”。夹角位置时开始计时，如图3所示，试 写出t时刻整个线圈中的感应电动势e,的表达式； (3)若线圈电阻为r,求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热。（其 他电阻均不计) 15.(14分)(2024·广西)某兴趣小组为研究非摩擦形式的阻力设计了如 图甲的模型。模型由大齿轮、小齿轮、链条、阻力装置K及绝缘圆盘等 组成。K由固定在绝缘圆盘上两个完全相同的环状扇形线圈M1、M? 组成。小齿轮与绝缘圆盘固定于同一转轴上，转轴轴线位于磁场边界 处，方向与磁场方向平行，匀强磁场磁感应强度大小为B,方向垂直纸 面向里，与K所在平面垂直。大、小齿轮半径比为n,通过链条连接。 K的结构参数见图乙，其中r1=r,r2=4r,每个线圈的圆心角为π一3， 圆心在转轴轴线上，电阻为R。不计摩擦，忽略磁场边界处的磁场，若 大齿轮以w的角速度保持匀速转动，以线圈M1的ab边某次进入磁场 时为计时起点，求K转动一周。 磁场边界 ××××x阻力装置K 小齿轮 大齿轮 ×XLX× 链条 ××这× ××××× 乙 (1)不同时间线圈M1受到的安培力大小： (2)流过线圈M1的电流有效值； (3)装置K消耗的平均电功率。 【12-6】3Ad=L+△x= B2L3+mR√2gL B'L B2L2√2gL 答案：(1)BL√/2gL (2) 3mR （3)BL'+mRV2gL B2L 卷12交变电流 1.CA.根据题意可知，该交流电的频率为∫=2元 = 50Hz,故A错误；B.线圈转到图示位置时，磁场与 线圈平面平行，磁通量最小，磁通量变化率最大，感 应电动势最大，故B错误：C.根据题意，由右手定则 可知，线圈转到图示位置时，电流由B→A,由左手 定则可知，AB边受到的安培力方向向上，故C正 确；D.根据题意，由公式Em=NBSw可知，仅线圈 转速加倍，电动势的最大值变为原来的2倍，为 20V,故D错误。 2.A电容增大，对交流电的阻碍作用减小，则L灯泡 变亮，故A正确；频率∫增大，则电感的阻碍作用增 大，则L?灯泡变暗，故B错误；光敏电阻光照增强， 阻值减小，由于各支路电压不变，则L?灯泡电流增 大，变亮，故C错误：S接到b时，根据变压比可知，副 线圈电压增大，则三个灯泡均变亮，故D错误。故 选A。 3.B原线圈两端电压的有效值 U-5 V-5/2V 2 根据电压匝数关系有 u-西 U,n, 变压器副线圈电压的峰值 U2max=√2U2 根据题意有U2mx>10X103V 解得 2>2000,% 1 n<2000 故A错误，B正确； 用电压表测原线圈两端电压，电压表测的是有效值， 则示数为 5√2 U,=5v= 2 故C错误； 根搭行-2xf=100xHz 解得f=50Hz 变压器不改变频率，则副线圈输出交流电压的频率 是50Hz,故D错误。 故选B。 4.B根据有效值的定义可知图1的有效值的计算为 /U U T UT R,7 R X+R×2 解得U=√3 图2的有效值为U,=2 接在阻值大小相等的电阻上，因此 【29】 Q1:Q2=U月：U片=4：3 故选B。 5.D由图可知交流电的周期为0.02s,则频率为f= 云=50Hz,故A错误； 根据图像可知电压的峰值为10√2V,根据欧姆定律 可知电流的峰值 Um10√2V 1m=R=500 =0.22A 故B错误； 电流的有效值为I= m=0.2A 所以电阻在1s内消耗的电能为 W=I2Rt=0.22×50×1J=2J 故C错误； 根据图像可知其电压表达式为 wsin10in-10/sin 100m(V) 故D正确。 故选D。 6.A如图为等效电 路图，设降压变压器 的原副线圈匝数比 KR 为k:1,则输电线 Ro 上的电流为 U. 1,-R。+R 转子在磁场中转动时产生的电动势为 e=NBSosin ot 当转子角速度增加一倍时，升压变压器原副线圈两 端电压都增加一倍，输电线上的电流变为I2'=2I2, 故R。上消耗的电功率变为原来的4倍，故A正确： 升压变压器副线圈匝数增加一倍，副线圈两端电压 增加一倍，输电线上的电流增加一倍，故R。上消耗 的电功率变为原来的4倍，故C错误； 若R。阻值增加一倍，输电线路上的电流 1”2R。十RR, 消耗的功率 P3=I·2R。≠4P 故B错误； 若在用户端并联一个完全相同的电阻R,用户端电 阻减为原来的一半，输电线上的电流为 U 2U2 12”= R。+ kR 2R,+k”RR。 2 消耗的功率 P,=I2R。≠6P 故D错误。 故选A。 7.C根据题意可知，磁场区域变化前线图产生的感应 电动势为e=Esin ot,由题图丙可知，磁场区域变化 后，当Esin wt= ?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 可知磁场区城平行于x轴的边长变为d'=2dc0s3 =d,C正确。故选C。 -3A 8.D交流电的周期为T=下=0.02s 故A错误； 根据理想变压器原副线圈的电压与线圈匝数的关系 可得，原副线圈匝数比为 n1U110×1000500 n2 U, 220 11 故B错误； 输出的最大电压为U2m=√2U2=220√2V 故C错误； 若10台充电桩同时使用，输出功率为 P25=10U2I2=10×220×16W=35200W=35. 2 kW 变压器不玫变功率，故输入功率为 P15=P2海=35.2kW 故D正确。 故选AD。 9.AB中子靠弱相互作用结合成整体，则中子呈电中 性但内部有复杂结构，故A正确：根据爱因斯坦的相 对论可知，真空中的光速在不同的惯性参考系中大 小都相同，故B正确：根据=一 可知，增加接 2π√DC 收电路的线圈匝数，可减小振荡电路的固有频率，则 可接收较低频率的电台信号，故C错误：分子间作用 力从斥力变为引力的过程中，即分子距离从小于”。 =10”m到大于r。的过程，分子力先做正功后做 负功，则分子势能先减小后增大，故D错误。故 选AB。 10.AC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∫端滑 动时，R与R,串联后的总电阻减小，电流增大，根 据P=IR1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R,的 电流减小，故热功率减小，故B错误；将T向α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R,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 R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。 11.解析：(1)当一个物理量与多个物理量相关时，应采 用控制变量法，探究该物理量与某一个量的关系， 如本实验中，保持原线圈输入的电压U1一定，探究 副线圈输出的电压U2与和匝数n1、n2的关系。故 选A。 (2)通过分析表中数据可得结论，在误差允许的范 固内，原副线圈的电压比与臣数比相等，即 U ni 。一定要注意是在误差允许的范围内，而不是严 格相等关系。 (3)变压器并非理想变压器，能量损失主要来源于 三个方面，分别是BCD项中的绕制线圈的铜导线发 热损耗（俗称铜损）、铁芯中的涡流发热损耗（俗称 铁损)、铁芯对磁场的约束不严密损耗（俗称磁损）」 故选BCD。 答案：(1)A(2)在误差允许的范围内，原副线圈的 【30】 电压比与匝数比相等，即可，一 (3)BCD 12.解析：(1)闭合S,滑动变阻器R。是分压接法，滑片 P向右滑动后，用多用电表交流电压挡测量线图 L1两端的电压。线圈L1两端的电压增大，因此与 滑动前相比，电表的示数变大。 (2)保持S断开状态，调整E输出的交流电频率为 50Hz,多用电表交流电压挡测得线圈L1两端的电 压为U1=2500mV。线圈L2两端电压u随时间t 的变化曲线如图所示，由u-t图像可得，线圈L2两 端电压为 U Um280 mV 则线圈L1两端与L2两端的电压比值为 U12500 =12.6 U, 280 √2 (3)闭合S2,滑动P到某一位置并保持不变。由U -R关系曲线可得，当频率为1000Hz时，当负戟电 阻R。=202时，R。两端的电压为URn=272mV。 U272 当频率为50Hz时，由U-R关系曲线尺=20 ↑UlmV 60 500 400 300 200 100 09 10.020.030.040.050.060.070.080.0/n 两线交点可知R=322,故 需给R。串联一电阻，此串联电阻值为 R=R-R。=122 答案：(1)变大(2)12.6(3)27212 13.解析：(1)由原线图正弦交流电的峰值可知变压器 输入电压有效值为U,= U 设变压器副线圈的输出电压为U,,根据理想变压器 U1_1 的电压与臣数之间的关系有可，一 联立解得U,= 2U一 5√2 理想变压器的输出功率等于R的热功率，即 U:U P=R-50R (2)设加热前容器内气体的压强为p。,则加热后气 体的压强为2。，温度为T2,容器内的气体做等容 p。2p 变化，则有T。=T, 由Q=C△T知气体吸收的热量 Q=C(2T。-T。)=CT。 根据热力学第一定律△U=W十Q,气体的体积不 变，所以W=0,容器是绝热容器，则△U=Q 电热丝产生的热量全部被气体吸收Q=P -3A U 联立整理得0R=CT。 50CTR 解得t= U U 0CTR 答案：(1)50R (2) U 14.解析：(1)矩形线圈abcd在磁场中转动时，ab、cd切 割磁感线，且转动的半径为r= 2,转动时ab、cd的 线速度0=r=2,且与磁场方向的夹角为，如 图所示。所以整个线图中的感应电动势e1= 2BLI vsin ot=BLIL:wsin wt. ⊙ B 0 81ot (2)当t=0时，线圈平面与中性面的夹角为，则t时 刻时，线图平面与中性面的夹角为l十P。 故此时感应电动势的瞬时值： e2=2BLIvsin (at+o)=BLIL2wsin (ot+o). (3)线圈匀速转动时感应电动势的最大值 Em=BL1L2w,故有效值：E= Em BLIL20 √2 √2 E BLL:@ 回路中电流的有效值：I=R十，二(R+r) 根据焦耳定律知转动一周电阻R上的焦耳热为： 「BL1L2w7 Q=I'RT= ·R.2-RBLL月 2(R十r)] R+r 答案：(1)e1=BL1L2 osin wl (2)e2=BLIL2osin(at+o) (BLL2\ (3)xR@(R+r 15.解析：(1)由题意知大齿轮以w的角速度保持匀速 转动，大小齿轮线速度相等，则 可得小齿轮转动的角速度为ω1=n 转动周期为T=2红-2x ω1 以线图M1的ab边某次进入磁场时为计时起，点，到 (d边进入磁场，经历的时间为 4,=π，T=E 2π nw 这段时间内线图M1产生的电动势为 EB4r=2=BX3rX@十4" 2 15 Brw E 15nBr2@ 电流为1=R一 2R 受到的安培力大小 F-BI,L=BX 15nBr'w 45nB2rw ×(4r-r)= 2R 2R 当ab边和cd边均进入磁场后到ab边离开磁场，经 历的时问为，=是=品 【31】 由于M,线圈磁通量不变，无感应电流，安培力大小 为0； 当M,线圈ab边离开磁场到cd边离开磁场，经历 的时间为 4=4-2- nw 此时的安培力大小由前面分析可知 F:=F= 45nB'rw 2R 方向与进入时相反； 当M1线圈cd边离开磁场到ab边进入磁场，经历 的时间为14=，=旦 nw 同理可知安培力为0。 (2)根据(1)可知设流过线圈M1的电流有效值为 I,则根据有效值定义有 I'R+Rt=I'RT 其中 I1=13,t1=ta 联立解得 /π-8 .15nBr'w 2R (3)根据题意可知流过线圈M,和M,的电流有效 值相同，则在一个周期内装置K消耗的平均电功 率为 P=212R= 225n2B2rw2(π-B) 2πR 答案：(1)见解析(2)1=√元 RB 15nBro 2R (3)225nBru2(x-8 2πR 卷13近代物理 1.BA.原子核衰变时释放能量，根据质能方程，总质 量会减少，新核总质量小于原核质量，故A错误；B 半衰期定义为大量放射性原子核半数发生衰变所需 的时间，题千中强调“大量”，符合定义，故B正确： C,半衰期由原子核内部结构决定，与温度无关，故C 错误；D.半衰期不受化学方法影响，因化学变化不改 变原子核性质，故D错误。 2.B大量处于=3能级的氢原子向低能级跃迁时， 能够辐射出不同频率的种类为C=3种 辐射出光子的能量分别为 AE1=Eg-E1=-1.51eV-(-13.6eV) =12.09eV △E2=E3-E2=-1.51eV-(-3.4eV)=1.89eV △Eg=E2-E1=-3.4eV-(-13.6eV)=10.2eV 其中△E1>3.11eV,△E2<3.11eV,△E>3.11eV 所以辐射不同频率的紫外光有2种。 故选B。 3.D根据质量数守恒和电荷数守恒可知Sr衰变 为Y时产生电子，即B粒子，故A错误；根据质量数 守恒和电荷数守恒可知Pu衰变为2U时产 生He,即a粒子，故B错误；根据题意可知Pu的 半衰期大于8Sr的半衰期，现用相同数目的8Sr 和Pu各做一块核电池，经过相同的时间，Sr经过 的半衰期的次数多，所以8Sr数目小于2Pu的数目， 故D正确，C错误。故选D。 4.B由质量数和电荷数守恒可得 10+1=a+4,5+0=3+b -3A