专题13 交变电流-2027届高考物理一轮复习专题训练

知识考点专题：专题13 交变电流 专题训练（解析版） 考试时间： 75分钟 试卷分值：100分 姓名： 班级： 考号： 题型 单项选择题 多项选择题 填空题 解答题 合计 得分 一、单项选择题（共计7题，每小题4分，共计28分） 1.关于家庭照明电路所用的交流电，下列说法正确的是(　　) A.电流方向每秒钟改变50次 B.电压表达式为u＝220sin(50πt) V C.额定电压为220 V的灯泡可以直接接入使用 D.耐压为220 V的电容器可以直接接入使用 解析　家庭照明电路所用的交流电电流方向每秒钟改变100次，选项A错误；电压表达式为u＝220sin(100πt) V，选项B错误；照明电路电压有效值为220 V，所以额定电压为220 V的灯泡可以直接接入使用，选项C正确；照明电路电压最大值Um＝220 V，耐压为220 V的电容器接入照明电路会被击穿，选项D错误。 答案　C 2.一只电阻分别通过四种不同形式的电流，电流随时间变化的情况如下图所示，在相同时间内电阻产生热量最大的是(　　) 解析　选项A、B中交变电流的有效值都为 A，选项C中恒定电流的大小为1.5 A，选项D中交变电流的有效值为2 A，根据热量的表达式Q＝I2Rt得出选项D正确。 答案　D 3.如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表。下列说法正确的是(　　) A.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R1消耗的功率变大 B.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表V示数变大 C.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电流表A1示数变大 D.若闭合开关S，则电流表A1示数变大，A2示数变大 答案　B 4.采用220 kV高压向远方的城市输电。当输送功率一定时，为使输电线上损耗的功率减小为原来的，输电电压应变为(　　) A.55 kV B.110 kV C.440 kV D.880 kV 解析　设输送功率为P，则有P＝UI，其中U为输电电压，I为输电电流。为使输电线上损耗的功率减小为原来的四分之一，由P损＝I2R(R为输电线的电阻，恒定不变)可知应使I变为原来的二分之一，又输送功率不变，则输电电压应变为原来的2倍，即440 kV，选项C正确。 答案　C 5.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1∶2,输出功率为8.8 kW,原线圈的输入电压u=220sin(100πt)V。关于副线圈输出电流的有效值和频率正确的是(　　) A.20 A,50 Hz　　　　　　 B.20 A,50 Hz C.20 A,100 Hz D.20 A,100 Hz 答案:A 解析:由题可知原线圈输入电压的有效值为U1= V=220 V,原线圈中的电流为I1==40 A,副线圈输出电流的有效值为I2=I1=20 A,变压器不改变电流的频率,其频率为f== Hz=50 Hz,故A正确。 6.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（ ）。 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 【答案】D 【解析】由题图可知交流电的周期为，则频率，项错误；根据题中图像可知电压的峰值为，根据欧姆定律可知电流的峰值，项错误；电流的有效值，所以电阻在 内消耗的电能，项错误；根据题中图像可知其电压表达式为，项正确。 7.如图所示，某光伏电站输出功率、电压的交流电，经理想变压器升压至后，通过输电线输送到变电站，输电线的等效电阻为 。下列说法正确的是（ ）。 A. 变压器原、副线圈匝数比为 B. 输电线上由造成的电压损失为 C. 变压器原线圈中的电流为 D. 变压器原、副线圈中电流的频率不同 【答案】B 【解析】根据理想变压器原、副线圈电压比等于匝数比可得，项错误；根据原、副线圈两端的功率相等，则流过副线圈的电流，输电线上由 造成的电压损失，项正确；变压器原线圈中的电流，项错误；变压器不改变交变电流的频率，变压器原、副线圈中电流的频率相同，项错误。 二、多项选择题（共计3题，每小题5分，选对但不全得3分，错选不得分，共计15分） 8.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 时，线圈中（ ）。 A. 电流最小 B. 电流最大 C. 电流方向由指向 D. 电流方向由指向 【答案】BD 【解析】开始线圈处于中性面位置，当磁极再转过 时，此时穿过线圈的磁通量为0，故可知电流最大；在磁极转动的过程中，穿过线圈的磁通量在减小，根据右手定则可知，此时感应电流方向由 指向，、两项正确。 9.某同学在实验室中研究远距离输电。由于输电线太长，他将每100米导线卷成一卷，共卷成8卷来代替输电线路(忽略输电线路的自感作用)。第一次直接将输电线与学生电源及用电器相连，测得输电线上损失的功率为P1。第二次采用如图所示的电路输电，其中理想变压器T1与电源相连，其原、副线圈的匝数比为n1∶n2，理想变压器T2与用电器相连，测得输电线上损失的功率为P2。下列说法正确的是(　　) A.前、后两次实验都可用于研究远距离直流输电 B.实验可以证明，减小输电电流能减小远距离输电的能量损失 C.若输送功率一定，则P2∶P1＝n∶n D.若输送功率一定，则P2∶P1＝n1∶n2 解析　变压器只能改变交变电流的电压，所以第二次实验只能研究远距离交流输电，故A错误；根据P＝I2r可知，减小输电电流能减小远距离输电的能量损失，故B正确；第一次实验输电线上的电流I＝，输电线上损失的功率P1＝I2R＝R，第二次实验，升压变压器副线圈上的电压U2＝U1，输电线上的电流I′＝，输电线上损失的功率P2＝I′2R＝R，所以＝＝，故C正确，D错误。 10.在如图所示的输电线路中,交流发电机的输出电压一定,两变压器均为理想变压器,左侧升压变压器的原、副线圈匝数分别为n1、n2,两变压器间输电线路电阻为r。下列说法正确的是(　　) A.仅增加用户数,r消耗的功率增大 B. 仅增加用户数,用户端的电压增大 C.仅适当增加n2,用户端的电压增大 D.仅适当增加n2,整个电路消耗的电功率减小 【答案】 AC 【解析】 仅增加用户数,相当于负载电阻减小,副线圈中的电流增大,原线圈中的电流也增大,流经输电线路的电流增大,消耗的功率P损=I2r增大,A正确;仅增加用户数,输电线路上的电压损耗增大,用户端的电压会减小,B错误;仅适当增加n2(升压变压器副线圈匝数),由=可知,输出电压U2增大,输电线路上的电流增大,用户端电阻不变,用户端的电压增大,C正确;仅适当增加n2(升压变压器副线圈匝数),输出电压U2增大,输出线路上的电流增大,根据理想变压器原、副线圈的电流与匝数关系=知,I2增大时I1增大,整个回路中电流增大,输电线路电阻阻值不变,所以整个电路消耗的电功率增大,D错误。 三、填空题（共计2题，第11题6分，第12题9分，共计15分） 11.图甲为教学用的可拆变压器，A、B线圈均由材料和直径相同的导线绕制而成。 (1)某同学用多用电表欧姆挡分别测量A、B线圈的电阻值，发现A线圈电阻约为B线圈电阻的2倍，则可推断　　　　线圈的匝数多(选填“A”或“B”)；  (2)为探究变压器线圈两端电压与匝数的关系，在图乙中该同学把线圈A与学生电源连接，另一个线圈B与小灯泡连接。其中线圈A应连到学生电源的　　　　(选填“直流”或“交流”)输出端上；  (3)将与灯泡相连的线圈B拆掉部分匝数，其余装置不变，继续实验，则灯泡亮度　　　　(选填“变亮”或“变暗”)；  答案　(1)A　(2)交流　(3)变暗　 解析　(1)根据电阻定律可知相同材料、相同截面积条件下导线越长电阻越大，故A线圈的匝数多； (2)变压器只能改变交流电压，线圈A应连到学生电源的交流输出端上； (3)线圈B拆掉部分匝数，则n2减小，因此变压器副线圈电压U2减小，灯泡的功率为P= 可知灯泡功率降低，亮度变暗； 12.某同学完成“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验。 (1)他在实验室找到下列器材: A.可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈) B.开关、导线若干 C.低压交流电源 在本实验中,还需用到的实验器材有　　　　。  (2)该同学做实验时,保持原、副线圈的匝数不变,改变原线圈的输入电压,并对原线圈电压和副线圈电压做了测量,得到下表。 组别 1 2 3 4 5 6 7 8 U1 2.30 4.60 6.69 8.81 10.8 13.10 15.21 17.31 U2 1.13 2.28 3.34 4.38 5.4 6.51 7.59 8.64 上述操作过程中有一个操作存在安全隐患,是　　　　　　　　　　　　　　　　　　,有一组数据的记录不符合要求,是第　　　组。  (3)他将数据输入Excel图表,并利用散点图得到如下图像,查阅资料知道此时原、副线圈的匝数分别为n1=800和n2=400,由此可知变压器原、副线圈电压与匝数的关系为　　　　　　(用物理量符号表示)。  答案:(1)交流电压表(或多用电表)　(2)使用低压交流电源的电压不能超过12 V　 5 (3)= 解析:(1)由于要测原、副线圈的电压,故需要交流电压表或者是多用电表。 (2)在变压器的实验中为了安全起见,使用低压交流电源的电压不要超过12 V,但上述实验中出现了几组大于12 V的电压,这是安全隐患;从数据记录的结果看,所有电压都是保留的两位小数,只有第五组的数据是保留了一位小数,故第五组数据的记录不符合要求。 (3)由题图可知图像的斜率k==,原、副线圈的匝数比=,所以变压器原、副线圈电压与匝数的关系为=。 四、解答题（共计3题，第13题10分，第14题14分，第15题18分，共计42分） 13.矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴匀速转动，产生的交变电动势的表达式为。 （1） 求电动势的峰值、有效值和频率。 （2） 当线圈平面从中性面开始转过个周期时，电动势的瞬时值为多大？ （3） 若该线圈为单匝线圈且内阻 ，与定值电阻 组成闭合回路，当线圈从中性面开始转过 时，通过定值电阻的电荷量为多大（保留1位有效数字）？ 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 （1） 电动势的峰值，电动势的有效值，电动势的频率。 （2） 电动势的瞬时值。 （3） 根据交变电动势表达式可知，，故通过线圈磁通量最大值，线圈转过 时。通过定值电阻的电荷量。 14.如图所示，理想变压器原线圈匝数n1＝800匝，副线圈匝数n2＝200匝，灯泡A标有“5 V　2 W”，电动机D的线圈电阻为1 Ω。将交变电压u＝100·sin(100πt)V加到理想变压器原线圈两端，灯泡恰能正常发光，求： (1)副线圈两端电压； (2)副线圈中的电流； (3)电动机D消耗的电功率。 答案　(1)25 V　(2)0.4 A　(3)8 W 解析　(1)交变电压u＝100sin(100πt)V 最大值为Um＝100 V 故有效值为U1＝＝ V＝100 V 根据理想变压器的变压比公式＝ 有U2＝＝ V＝25 V。 (2)由于灯泡正常发光，故电流为 IL＝＝ A＝0.4 A 所以副线圈中的电流I2＝IL＝0.4 A。 (3)电动机两端电压为 UD＝U2－UL＝25 V－5 V＝20 V 电动机消耗的电功率为 PD＝UDI2＝20×0.4 W＝8 W。 15.如图所示,导体棒ab垂直放在水平面内两根平行固定导轨上,导轨右端与理想变压器原线圈A相连,线圈C接图示电路,线圈A与线圈C的匝数比n1∶n2=1∶5,不计导体棒、导轨的电阻。两导轨间距为20 cm,磁感应强度B为0.2 T,方向竖直向上,滑动变阻器R(阻值0～20 Ω),V为理想交流电压表。导体棒在外力作用下运动。 (1)导体棒以v1=10 m/s向右匀速运动,电压表示数多大? (2)导体棒的速度随时间变化关系符合v=20sin 50πt m/s。 ①电压表示数多大? ②滑动变阻器滑片滑到正中间位置,求在1 min内外力对导体棒做的功。 【答案】 (1)0　(2)①4 V　②96 J 【解析】 (1)导体棒以v1=10 m/s向右匀速运动,则导体棒产生的电动势恒定不变,原线圈中电流恒定不变,穿过副线圈的磁通量保持不变,副线圈不会产生感应电动势,所以电压表示数为0。 (2)①当导体棒的速度随时间变化关系为v=20sin 50πt m/s, 则电动势随时间变化关系为e=BLv=0.8sin 50πt V, 则原线圈输入电压的有效值为U1= V=0.8 V, 根据=, 可得副线圈电压为U2=U1=4 V, 则电压表示数为4 V。 ②当滑动变阻器滑片滑到正中间位置,由于=50π rad/s, 则T= s, 可知t=1 min=1 500T, 则在1 min内导体棒的动能变化为0,而滑动变阻器产生的焦耳热为 Q=t=×60 J=96 J。 根据能量守恒,可知在1 min内外力对导体棒做的功为W=Q=96 J。 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 知识考点专题：专题13 交变电流 专题训练（试卷） 考试时间： 75分钟 试卷分值：100分 姓名： 班级： 考号： 题型 单项选择题 多项选择题 填空题 解答题 合计 得分 一、单项选择题（共计7题，每小题4分，共计28分） 1.关于家庭照明电路所用的交流电，下列说法正确的是(　　) A.电流方向每秒钟改变50次 B.电压表达式为u＝220sin(50πt) V C.额定电压为220 V的灯泡可以直接接入使用 D.耐压为220 V的电容器可以直接接入使用 2.一只电阻分别通过四种不同形式的电流，电流随时间变化的情况如下图所示，在相同时间内电阻产生热量最大的是(　　) 3.如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表。下列说法正确的是(　　) A.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R1消耗的功率变大 B.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表V示数变大 C.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电流表A1示数变大 D.若闭合开关S，则电流表A1示数变大，A2示数变大 4.采用220 kV高压向远方的城市输电。当输送功率一定时，为使输电线上损耗的功率减小为原来的，输电电压应变为(　　) A.55 kV B.110 kV C.440 kV D.880 kV 5.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1∶2,输出功率为8.8 kW,原线圈的输入电压u=220sin(100πt)V。关于副线圈输出电流的有效值和频率正确的是(　　) A.20 A,50 Hz　　　B.20 A,50 Hz C.20 A,100 Hz D.20 A,100 Hz 6.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（ ）。 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 7.如图所示，某光伏电站输出功率、电压的交流电，经理想变压器升压至后，通过输电线输送到变电站，输电线的等效电阻为 。下列说法正确的是（ ）。 A. 变压器原、副线圈匝数比为 B. 输电线上由造成的电压损失为 C. 变压器原线圈中的电流为 D. 变压器原、副线圈中电流的频率不同 二、多项选择题（共计3题，每小题5分，选对但不全得3分，错选不得分，共计15分） 8.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 时，线圈中（ ）。 A. 电流最小 B. 电流最大 C. 电流方向由指向 D. 电流方向由指向 9.某同学在实验室中研究远距离输电。由于输电线太长，他将每100米导线卷成一卷，共卷成8卷来代替输电线路(忽略输电线路的自感作用)。第一次直接将输电线与学生电源及用电器相连，测得输电线上损失的功率为P1。第二次采用如图所示的电路输电，其中理想变压器T1与电源相连，其原、副线圈的匝数比为n1∶n2，理想变压器T2与用电器相连，测得输电线上损失的功率为P2。下列说法正确的是(　　) A.前、后两次实验都可用于研究远距离直流输电 B.实验可以证明，减小输电电流能减小远距离输电的能量损失 C.若输送功率一定，则P2∶P1＝n∶n D.若输送功率一定，则P2∶P1＝n1∶n2 10.在如图所示的输电线路中,交流发电机的输出电压一定,两变压器均为理想变压器,左侧升压变压器的原、副线圈匝数分别为n1、n2,两变压器间输电线路电阻为r。下列说法正确的是(　　) A.仅增加用户数,r消耗的功率增大 B. 仅增加用户数,用户端的电压增大 C.仅适当增加n2,用户端的电压增大 D.仅适当增加n2,整个电路消耗的电功率减小 三、填空题（共计2题，第11题6分，第12题9分，共计15分） 11.图甲为教学用的可拆变压器，A、B线圈均由材料和直径相同的导线绕制而成。 (1)某同学用多用电表欧姆挡分别测量A、B线圈的电阻值，发现A线圈电阻约为B线圈电阻的2倍，则可推断　　　　线圈的匝数多(选填“A”或“B”)；  (2)为探究变压器线圈两端电压与匝数的关系，在图乙中该同学把线圈A与学生电源连接，另一个线圈B与小灯泡连接。其中线圈A应连到学生电源的　　　　(选填“直流”或“交流”)输出端上；  (3)将与灯泡相连的线圈B拆掉部分匝数，其余装置不变，继续实验，则灯泡亮度　　　　(选填“变亮”或“变暗”)；  12.某同学完成“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验。 (1)他在实验室找到下列器材: A.可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈) B.开关、导线若干 C.低压交流电源 在本实验中,还需用到的实验器材有　　　　。  (2)该同学做实验时,保持原、副线圈的匝数不变,改变原线圈的输入电压,并对原线圈电压和副线圈电压做了测量,得到下表。 组别 1 2 3 4 5 6 7 8 U1 2.30 4.60 6.69 8.81 10.8 13.10 15.21 17.31 U2 1.13 2.28 3.34 4.38 5.4 6.51 7.59 8.64 上述操作过程中有一个操作存在安全隐患,是　　　　　　　　　　　　,有一组数据的记录不符合要求,是第　　　组。  (3)他将数据输入Excel图表,并利用散点图得到如下图像,查阅资料知道此时原、副线圈的匝数分别为n1=800和n2=400,由此可知变压器原、副线圈电压与匝数的关系为　　　　　　(用物理量符号表示)。  四、解答题（共计3题，第13题10分，第14题14分，第15题18分，共计42分） 13.矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴匀速转动，产生的交变电动势的表达式为。 （1）求电动势的峰值、有效值和频率。 （2）当线圈平面从中性面开始转过个周期时，电动势的瞬时值为多大？ （3）若该线圈为单匝线圈且内阻 ，与定值电阻 组成闭合回路，当线圈从中性面开始转过 时，通过定值电阻的电荷量为多大（保留1位有效数字）？ 14.如图所示，理想变压器原线圈匝数n1＝800匝，副线圈匝数n2＝200匝，灯泡A标有“5 V　2 W”，电动机D的线圈电阻为1 Ω。将交变电压u＝100·sin(100πt)V加到理想变压器原线圈两端，灯泡恰能正常发光，求： (1)副线圈两端电压；(2)副线圈中的电流；(3)电动机D消耗的电功率。 15.如图所示,导体棒ab垂直放在水平面内两根平行固定导轨上,导轨右端与理想变压器原线圈A相连,线圈C接图示电路,线圈A与线圈C的匝数比n1∶n2=1∶5,不计导体棒、导轨的电阻。两导轨间距为20 cm,磁感应强度B为0.2 T,方向竖直向上,滑动变阻器R(阻值0～20 Ω),V为理想交流电压表。导体棒在外力作用下运动。 (1)导体棒以v1=10 m/s向右匀速运动,电压表示数多大? (2)导体棒的速度随时间变化关系符合v=20sin 50πt m/s。 ①电压表示数多大? ②滑动变阻器滑片滑到正中间位置,求在1 min内外力对导体棒做的功。 第 1 页 共 2 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 知识考点专题：专题13 交变电流 专题训练（答题卡） ( 条形码 粘贴 区 域 ) 学校： 试卷类型：A B 缺考标记(考生禁止填涂) 班级： ( ) 姓名： 考号： ( 注 意 事 项 1 、答题前，考生须准确填写自己 的 姓名、准考证号，并认真核准条形码上的姓名、 准考证号。 2 、 第一部分选择题必须使用2B铅笔填涂，第二部分非选择题必须用0.5毫米黑色 墨水签字笔书写，涂写要工整、清晰。 3、按照题号在对应的答题区域内作答，超出各题答题区域的答案无效，在草稿纸、 试卷上作答无效。 4、保持卡面清洁，不要折叠、不要弄破。 填 涂 样 例 正确填涂 ■ ) ( 选择题 1 [A] [B] [C] [D] 6 [A] [B] [C] [D] 2 [A] [B] [C] [D] 7 [A] [B] [C] [D] 3 [A] [B] [C] [D] 8 [A] [B] [C] [D] 4 [A] [B] [C] [D] 9 [A] [B] [C] [D] 5 [A] [B] [C] [D] 10 [A] [B] [C] [D] 非选择题 三．填空题（共2题，共1 5 分） 11. 12. ) ( 请在各题目的答题区域内作答 ， 超出黑色矩形边框限定区域的答案无效 ) ( 请在各题目的答题区域内作答 ， 超出黑色矩形边框限定区域的答案无效 ) ( 13 （1 0 分） 14.（ 14 分） 15.（ 18 分） ) ( 请在各题目的答题区域内作答 ， 超出黑色矩形边框限定区域的答案无效 ) 学科网（北京）股份有限公司 $