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3C)

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 本卷满分100分，考试时间75分钟 一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共46分。在每小题给出的四个 选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多 项符合题目要求，每小题6分，每小题全部选对的得6分，选对但不全的得 3分，有选错的得0分。 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/W个 24W2 3t/10-2s) -24√2 甲 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a时，三个灯泡 均发光，若 () 门R ☒L1 LL 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，L3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 转 (打火针 交流电，经原、副线圈匝数分别为n1和n2的变 器 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 n2 A. 7 n120000 B.”1 n22000 C.用电压表测原线圈两端电压，示数为5V 【最新5年高考真题分类优化卷·物理（十二）12一1】3C 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 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 Au/V U -Uo 图1 图2 A.2:3 B.4:3 C.2:√3 D.5:4 5.(2024·广东)将阻值为502的电阻接在正 ↑u/W 弦式交流电源上。电阻两端电压随时间的变 10√2 化规律如图所示。下列说法正确的是() 0 0.02 70.04t/s A.该交流电的频率为100Hz -10√2 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-l0√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,一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 () √/3E2 图甲 图乙 图丙 【12-2】3C d/2 d -d/2d2 -√3d/2 8.(2024·海南)电动汽车充电站变压器输入电压为10 kV,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 A.交流电的周期为0.02s 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，输入功率为35.2kW 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 代 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R1、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 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 题号 1 2 3 4 5 6 8 9 10 答案 二、非选择题：本题共5小题，共54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，保持原线圈输人的电压一定， 02 通过改变原、副线圈匝数，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，U、U2分别为原、副线圈的电压，通过实验数据分析，你的结 【12-3】3C 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L1两端的电压。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 2的电阻 串联。（均保留3位有效数字） u/mV 300 200 100 P 0 R -100 -200 -300日 图1 图2 【12-4】3C 600 用 500 400 300 200 。 10.020.030.040.050.060.070.080.0/0 图3 13.(10分)(2024·黑吉辽蒙)如图，理想变压器原、副线圈的匝数比为1 ：n2一5：1，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To (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.(10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） 中 t D 图1 图2 图3 【12-5】3C (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 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”，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.(12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M,、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，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ω的角速度保持匀速转动，以线圈M,的ab边某次进人磁场 时为计时起点，求K转动一周。 磁场边界 ×××××阻力装置K 、小齿轮 大齿轮 X×L×× ××x× 链条 ××Xx× ××××× 甲 乙 (1)不同时间线圈M,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】3C卷12交变电流 1,CA,根据题意可知，该交流电的频率为∫=元 50Hz,故A错误：B.线圈转到图示位置时，磁场与 线图平面平行，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L1灯泡 变亮，故A正确；频率∫增大，则电感的阻碍作用增 大，则L2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L3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 线图电压增大，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= Γ2 根据电压匝数关系有 U1_n1 U,n2 变压器副线圈电压的峰值 U2max=√2U2 根据题意有U2mx>10×103V 解得 2>20000, n1.1 n n22000 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 U,=点v=5yv √2 2 故C错误； 根搭行=2xf=100mH 解得f=50Hz 变压器不玫变频率，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 /Uo12 U RT- 2 解得U=√3 图2的有效值为U:=万 Uo 接在阻值大小相等的电阻上，因此 Q1:Q2=U:U=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= 下=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 【29】 U 10v2 V Im= =0.2/2A R502 故B错误； =0.2A 电流的有效值为1一万 所以电阻在1s内消耗的电能为 W=IRt=0.22×50×1J=2J 故C错误； 根据图像可知其电压表达式为 -U.sin -10/sin(V)=10/2 sin 100(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 U13U2 KR 为k：1,则输电线 Ro 上的电流为 ------ U2 1,=R。+kR 转子在磁场中转动时产生的电动势为 e=NBSosin wt 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 U, 1,”=2R+RR 消耗的功率 P,=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 12”= U, 2U, R2.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，磁场区域变化前线圈产生的感应 电动势为e=Esin ot,由题图丙可知，磁场区域变化 后，当Esin ot= V3E 时，线圈的侧边开始切割磁感 线，即当线圈旋转于时开始切割磁感线，由几何关系 可知磁场区线平行于x轴的边长变为d=2dc0s哥 =d,C正确。故选C。 8,AD交流电的周期为T=丁 1 =0.02s 故A正确； 根据理想变压器原副线圈的电压与线图匝数的关系 可得，原副线圈匝数比为 n1U110×1000500 M-U,- 220 11 3C 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 P2s=10U2I2=10×220×16W=35200W=35. 2 kW 变压器不玫变功率，故输入功率为 P1s=P25=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f= 可知，增加接 2πLC 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r。 =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∫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，副线图匝数减少，故副线圈两端 电压变小，滑动变阻器R的滑片向端滑动，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U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 U 围内，原副线图的电压比与臣数比相等，即 n 。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 U_mi 电压比与匝数比相等，即可，一n (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圈 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S2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 【30】 的变化曲线如图所示，由u-t图像可得，线圈L2两 端电压为 Um280 U2= mV √② 则线圈L1两端与L?两端的电压比值为 U12500 U2280 =12.6 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，当负载电 阻R。=20n时，R。两端的电压为U=272mV。 U_272 当频率为50Hz时，由U-R关系南线R=20 ↑UlmV 60 500 400 300 200 100 09 10.020.030.040.050.060.070.080.0/2 两线交点可知R=32,故 需给R。串联一电阻，此串联电阻值为 Rw=R-R。=122 答案：(1)变大(2)12.6(3)27212 13.解析：(1)由原线圈正弦交流电的峰值可知变压器 输入电压有效值为U1= U √2 设变压器副线圈的输出电压为U,,根据理想变压器 的电压与匝数之间的关系有可= 联立解得U,=元 5√2 理想变压器的输出功率等于R的热功率，即 U片U品 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2p。,温度为T,,容器内的气体做等容 p。_2po 变化，则有不。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 U 联立整理得50R=CT, 50CTR 解得t= U U品 50CTR 答案：(1)0R (2) U 14.解析：(1)矩形线圈abcd在磁场中转动时，ab、cd切 阁猫高线，且转动的米径为r专，能动时助时的 3C aL? 线速度v==2,且与磁场方向的夹角为，如 图所示。所以整个线圈中的感应电动势e1= 2BL vsin ot=BL Lwsin ot. ⊙ B o1 (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十p。 故此时感应电动势的瞬时值： e2=2BLIusin (ot+o)=BLIL2@sin (at+o). (3)线圈匀速转动时感应电动势的最大值 Em=BL1L2仙，故有效值：E= Em BLL0 E BL L2 回路中电流的有效值：I=R+,2(R+) 根据焦耳定律知转动一周电阻R上的焦耳热为： Q=I'RT- 「BLL2w7 2πwRB2LL号 ·R· 2(R+r) R十r 答案：(1)e1=BL1L2 osin wl (2)e,=BL L2wsin(wt+o) (BLL2 (3)xRo(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w1=nu 转动周期为T=2红=2如 w nw 以线圈M,的Qb边某次进入磁场时为计时起，点，到 cd边进入磁场，经历的时间为 1=8T=x8 2π nw 这段时间内线圈M1产生的电动势为 E,=B(4r-r）十”=BX3rX@+4a 2 2 15 2nBr'w 电流为I= E 15nBr2w 2R 受到的安培力大小 F=BI L=BX 15nx (4r-r)= 5nB'rw 2R 2R 当ab边和cd边均进入磁场后到ab边离开磁场，经 历的时间为。一 u 由于M,线圈磁通量不变，无感应电流，安培力大小 为0： 当M1线图ab边离开磁场到cd边离开磁场，经历 的时间为 4=-2- nw 此时的安培力大小由前面分析可知 F=F=45nB'r'o 2R 【31】 方向与进入时相反； 当M,线圈cd边离开磁场到ab边进入磁场，经历 的时间为t1=t2=2] 同理可知安培力为0。 (2)根据(1)可知设流过线圈M,的电流有效值为 I,则根据有效值定义有 I'R+IR=I'RT 其中 I=I3,t1=t3 联立解得 B.15nBriw I二N元 2R (3)根据题意可知流过线圈M1和M2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=2I'R= 225nBr'w2(π-B) 2πR 答案：(1)见解析 (2)I=N π-3,15nBr2w π 2R (3)225mB,w(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，题干中强调“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，因化学变化不玫 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 △E1=E3-E1=-1.51eV-(-13.6eV) =12.09eV △E2=E-E2=-1.51eV-(-3.4eV)=1.89eV △Ea=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U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gSr的半衰期，现用相同数目的Sr 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Pu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 解得a=7,b=2 故选B。 5.C根据题意可知，辐射出的光子能量ε=3.52× 10"J,由光子的能量=加得y=分=5.31X104 Hz,故选C。 6.D当开关S接1时，由爱因斯坦光电效应方程 eLU1=hy1-W。 故其他条件不变时，增大光强，电压表的示数不变， 故A错误； -3C