《大高考》2016届高考物理(全国通用)配套课件+配套练习：专题十一交变电流 五年高考真题

1、 考点一 交变电流的产生及描述 1(2015 四川理综，4，6 分)(难度)小型手摇发电机线圈共 N 匝，每匝可简化 为矩形线圈 abcd， 磁极间的磁场视为匀强磁场， 方向垂直于线圈中心轴 OO， 线圈绕 OO匀速转动，如图所示矩形线圈 ab 边和 cd 边产生的感应电动势 的最大值都为 e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压( ) A峰值是 e0 B峰值是 2e0 C有效值是22Ne0 D有效值是 2Ne0 解析 矩形线圈 ab 边和 cd 边产生的感应电动势的最大值都为 e0，所以发电 机的电动势峰值为 2Ne0，A、B 错误；由于不计线圈的电阻，所以电机的输 出电压峰值为 2Ne0，故有

2、效值为2Ne02 2Ne0，故 D 正确 答案 D 2(2014 江苏单科，7，4 分)(难度)(多选)如图所示，在线圈上端放置一盛有 冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来若要缩 短上述加热时间，下列措施可行的有( ) A增加线圈的匝数 B提高交流电源的频率 C将金属杯换为瓷杯 D取走线圈中的铁芯 解析 该装置的工作原理是，线圈内变化的电流产生变化的磁场，从而使金 属杯体内产生涡流，再把电能转化为内能，使杯内的水发热交流电源的频 率一定时，线圈产生的磁场越强，杯体内磁通量变化就越快，产生的涡流就 越大，增加线圈的匝数会使线圈产生的磁场增强，而取走线圈中的铁芯会使 线圈产生

3、的磁场减弱，故 A 正确、D 错误；交流电源的频率增大，杯体内磁 通量变化加快，产生的涡流增大，故 B 正确；瓷为绝缘材料，不能产生涡流， 故 C 错误 答案 AB 3(2014 天津理综，7，6 分)(难度)(多选)如图 1 所示，在匀强磁场中，一 矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生 的交变电动势图象如图 2 中曲线 a，b 所示，则( ) A两次 t0 时刻线圈平面均与中性面重合 B曲线 a、b 对应的线圈转速之比为 23 C曲线 a 表示的交变电动势频率为 25 Hz D曲线 b 表示的交变电动势有效值为 10 V 解析 线圈经过中性面时不切割磁感线， 此

4、时感应电动势为零， 选项 A 正确； 由图可知曲线 a、b 的周期之比为 23，则对应的线圈转速之比为 32，选 项 B 错误；曲线 a 的周期为 Ta4102 s，其频率为 fa1Ta25 Hz，选项 C 正确；曲线 a、b 表示的交变电流的峰值之比为EmaEmbab32，又 Ema15 V， Emb10 V，Ub22Emb5 2 V，选项 D 错误 答案 AC 4(2013 福建理综，15，6 分)(难度)如图所示，实验室一台手摇交流发电 机，内阻 r1.0 ，外接 R9.0 的电阻闭合开关 S，当发电机转子以 某一转速匀速转动时，产生的电动势 e10 2sin(10t)V，则( ) A该

5、交变电流的频率为 10 Hz B该电动势的有效值为 10 2 V C外接电阻 R 所消耗的电功率为 10 W D电路中理想交流电流表 的示数为 1.0 A 解析 根据题意知，转子转动的角速度 10,又 2f，则该交流电的 频率 f5 Hz，A 项错误；该交变电流电动势最大值 Em10 2 V，则有效值 EEm210 V，B 项错误；根据欧姆定律可得，电路中电流 IERr1.0 A， 即电流表的示数为 1.0 A,电阻 R 消耗的电功率 PI2R9.0 W，C 项错误，D 项正确 答案 D 5(2013 海南单科,3，3 分)(难度)通过一阻值 R100 的电阻的交变电流 如图所示，其周期为 1

6、 s电阻两端电压的有效值为( ) A12 V B4 10 V C15 V D8 5 V 解析 由有效值定义可得U2R1 s(0.1 A)2R0.4 s2(0.2 A)2R 0.1 s2，其中 R100 ， 可得 U4 10 V，B 正确 答案 B 6(2012 北京理综，15，6 分)(难度)一个小型电热器若接在输出电压为 10 V 的直流电源上，消耗电功率为 P；若把它接在某个正弦式交流电源上，其消 耗的电功率为P2.如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为 ( ) A5 V B5 2 V C10 V D10 2 V 解析 根据公式 PU2R可结合交流电的有效值定义P2U2效R,U

7、效U2知其有效 值 U效5 2 V， 有效值和最大值的关系 2U效Um， 即最大值为 Um5 2 2 V10 V，选项 C 正确 答案 C 7(2011 天津理综，4,6 分)(难度)在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁 感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所 示，则( ) At0.005 s 时线框的磁通量变化率为零 Bt0.01 s 时线框平面与中性面重合 C线框产生的交变电动势有效值为 311 V D线框产生的交变电动势频率为 100 Hz 解析 交变电流知识的考查.由图乙可知，该交变电动势瞬时值的表达式为 e 311sin(100t)当 t0.005 s 时，

8、瞬时值 e311 V，此时磁通量变化率最 大，A 错误；同理当 t0.01 s 时，e0 V，此时线框处于中性面位置，磁通 量最大，磁通量的变化率为零，B 正确；对于正弦交变电流其有效值为Emax/ 2， 题给电动势的有效值为 220 V，C 错误；交变电流的频率为 f1/T /2 50 Hz，D 错误 答案 B 考点二 变压器 电能的输送 1. (2015 新课标全国,16，6 分)(难度)一理想变压器的原、副线圈的匝数 比为 31，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接 在电压为 220 V 的正弦交流电源上，如图所示设副线圈回路中电阻两端的 电压为 U，原、副线圈回路中

9、电阻消耗的功率的比值为 k，则( ) AU66 V，k19 BU22 V，k19 CU66 V，k13 DU22 V，k13 解析 原、副线圈电压比等于匝数比，根据副线圈负载电阻的电压 U，可知 副线圈电压为 U,原线圈电压为 3U，副线圈电流 I2UR，根据I1I2n2n1得原线圈 电流 I1U3R，那么原线圈输入电压 220 V3UU3RR，整理可得 U66 V； 原、副线圈电阻消耗的功率根据 PI2R,电阻相等，I1I213，可得功率 之比为 P1P219，即 k19.根据以上分析可知选项 A 正确 答案 A 2(2015 江苏单科，1,3 分)(难度)一电器中的变压器可视为理想变压器，

10、它将 220 V 交变电流改变为 110 V已知变压器原线圈匝数为 800，则副线圈匝数 为( ) A200 B400 C1 600 D3 200 解析 根据变压器的变压规律U1U2n1n2得,n2U2U1n1110220800400 匝，选项 B 正确 答案 B 3(2015 福建理综，15，6 分)(难度)图为远距离输电示意图，两变压器均 为理想变压器，升压变压器 T 的原、副线圈匝数分别为 n1、n2，在 T 的原线 圈两端接入一电压 uUmsin t 的交流电源，若输送电功率为 P，输电线的 总电阻为 2r，不考虑其它因素的影响，则输电线上损失的电功率为( ) A(n1n2)U2m4r

11、 B(n2n1)U2m4r C4(n1n2)2(PUm)2r D4(n2n1)2(PUm)2r 解析 原线圈电压的有效值：U1Um2，根据U1U2n1n2可求：U2n2n1 Um2，又因 为是理想变压器，所以 T 的副线圈的输出功率等于原线圈的输入功率 P，所 以输电线上的电流 IPU2,输电线上损失的电功率为 PI22r4rn1n22PUm2， 所以 C 正确，A、B、D 错误 答案 C 4(2015 安徽理综，16，6 分)(难度)图示电路中,变压器为理想变压器，a、 b 接在电压有效值不变的交流电源两端， R0为定值电阻， R 为滑动变阻器 现 将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置,观

12、察到电流表 A1的示数增大了 0.2 A，电流表 A2的示数增大了 0.8 A，则下列说法正确的是( ) A电压表 V1示数增大 B电压表 V2、V3示数均增大 C该变压器起升压作用 D变阻器滑片是沿 cd 的方向滑动 解析 由于 a、b 接在电压有效值不变的交流电源两端，故电压表 V1示数不 变，选项 A 错误；由理想变压器原理公式U1U2n1n2且 U1、n1、n2不变，则 U2 不变，即 V2的示数不变，V3的示数 U3U2I2R0应减小，故选项 B 错误； 由公式I1I2n2n1得：n1n2I2I10.80.24，则 n1n2，该变压器起降压作用，故 C 错误；又 I2U2R0R，I2

13、增大，R 应减小，故滑片应沿 cd 方向滑动，故 D 正确 答案 D 5(2015 天津理综，6，6 分)(难度)(多选)如图所示，理想变压器的原线圈 连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头 Q 来调节，在副线 圈两端连接了定值电阻 R0和滑动变阻器 R，P 为滑动变阻器的滑动触头在 原线圈上加一电压为 U 的正弦交流电，则( ) A保持 Q 的位置不动，将 P 向上滑动时，电流表读数变大 B保持 Q 的位置不动，将 P 向上滑动时，电流表读数变小 C保持 P 的位置不动，将 Q 向上滑动时，电流表读数变大 D保持 P 的位置不动，将 Q 向上滑动时，电流表读数变小 解析 Q 位置

14、不动， 副线圈电压 U2不变， 当 P 上滑时， R 增大， 由 PU22RR0 可知总功率减小，原线圈电压 U1不变，由 PU1I1可知原线圈电流 I1减小， 故 A 错误，B 正确；当 P 位置不动,Q 上滑时，由U2U1n2n1知 U2增大，同理分 析原线圈电流 I1增大，故 C 正确，D 错误 答案 BC 6(2015 广东理综，15，4 分)(难度)如图为气流加热装置的示意图，使用 电阻丝加热导气管，视变压器为理想变压器，原线圈接入电压有效值恒定的 交流电并保持匝数不变， 调节触头 P， 使输出电压有效值由 220 V 降至 110 V， 调节前后( ) A副线圈中的电流比为 12

15、B副线圈输出功率比为 21 C副线圈的接入匝数比为 21 D原线圈输入功率比为 12 解析 在输入电压 U1和原线圈匝数 n1不变的情况下， 使输出电压 U2有效值 由 220 V 降至 110 V,由U2U1n2n1知，副线圈接入匝数应该减为原来的一半，故 副线圈的接入匝数之比为 21,故 C 正确；副线圈电压减半，电阻不变，电 流也随之减半，所以电流之比为 21,故 A 错误；由 PUI 知，输出功率之 比为 41，故 B 错误；副线圈输出功率等于原线圈输入功率,所以原线圈输 入功率之比为 41，故 D 错误 答案 C 7. (2015 海南单科，10，5 分)(难度)(多选)如图，一理想

16、变压器原、副线圈 匝数之比为 41，原线圈与一可变电阻串联后，接入一正弦交流电源；副线 圈电路中固定电阻的阻值为 R0， 负载电阻的阻值 R11R0， 是理想电压表， 现将负载电阻的阻值减小为 R5R0， 保持变压器输入电流不变， 此时电压表 的读数为 5.0 V，则( ) A此时原线圈两端电压的最大值约为 34 V B此时原线圈两端电压的最大值约为 24 V C原线圈两端原来的电压有效值约为 68 V D原线圈两端原来的电压有效值约为 48 V 解析 当负载电阻的阻值减小为 R5R0时，根据串、并联电路规律，R 两端 电压为 R0两端电压的 5 倍,因为电压表测量R 两端的电压， 所以 UR

17、0155 V 1 V，故副线圈两端电压为 U26 V，根据公式U1U2n1n2可得此时原线圈两端 电压的有效值为 U124 V，所以此时原线圈两端电压的最大值约为 24 2 V 34 V，A 正确，B 错误；因为变化过程中变压器的输入电流不变，所以对 于副线圈中变化前、后电流也不变，则变化后电压 U2IR05IR06IR0，变 化前， U2IR011IR012IR0， 所以 U22U212 V， 根据公式U1U2n1n2可 得原线圈两端原来的电压有效值约为 48 V，D 正确，C 错误 答案 AD 8(2014 新课标全国，21,6 分)(难度)(多选)如图，一理想变压器原、副 线圈的匝数分别

18、为 n1、n2.原线圈通过一理想电流表 接正弦交流电源，一个 二极管和阻值为 R 的负载电阻串联后接到副线圈的两端 假设该二极管的正 向电阻为零，反向电阻为无穷大用交流电压表测得 a、b 端和 c、d 端的电 压分别为 Uab和 Ucd，则( ) AUabUcdn1n2 B增大负载电阻的阻值 R，电流表的读数变小 C负载电阻的阻值越小，cd 间的电压 Ucd越大 D将二极管短路，电流表的读数加倍 解析 设副线圈两端电压为 U2，则有UabU2n1n2，由于二极管具有单向导电性， 根据有效值定义可知,U22RT2U2cdR1T，则 UcdU22，故选项 A 错误；增大负载 电阻,则变压器的输出功

19、率减小，输入功率也减小，由 P1UabI1可知，电流 表读数减小,选项 B 正确；cd 间的电压 Ucd与 R 大小无关，选项 C 错误；将 二极管短路,变压器的输出功率 P2U22R2U2cdR，为原来的 2 倍，由 P2P1 UabI1可知，电流表的读数变为原来的 2 倍，选项 D 正确 答案 BD 9(2014 山东理综，17，6 分)(难度)(多选)如图，将额定电压为 60 V 的用 电器，通过一理想变压器接在正弦交变电源上闭合开关 S 后，用电器正常 工作，交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为 220 V 和 2.2 A以下判断正确的是( ) A变压器输入功率为 484

20、 W B通过原线圈的电流的有效值为 0.6 A C通过副线圈的电流的最大值为 2.2 A D变压器原、副线圈匝数比 n1n2113 解析 理想变压器的输入功率等于输出功率，所以有 P1U1I1U2I2 602.2 W132 W，选项 A 错误；原线圈电流 I1P1U10.6 A，选项 B 正确； 副线圈电流最大值 I2max 2I22.2 2 A， 选项 C 错误； 原副线圈匝数比n1n2 U1U222060113，选项 D 正确 答案 BD 10(2014 广东理综，19，6 分)(难度)(多选)如图所示的电路中，P 为滑动 变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压 U1不变，闭合电键 S，下

21、列说法 正确的是( ) AP 向下滑动时，灯 L 变亮 BP 向下滑动时，变压器的输出电压不变 CP 向上滑动时，变压器的输入电流变小 DP 向上滑动时，变压器的输出功率变大 解析 P 向上或向下滑动时， 由变压器的电压特点U1U2n1n2可知， U2是不变的， 灯 L 亮度也不变，A 项错误，B 项正确；P 向上滑动时，滑动变阻器的阻值 减小，由 PU2R可知，变压器的输出功率 P2变大，又理想变压器的输入功率 等于输出功率，则输入功率 P1也变大，由 P1U1I1及 U1不变可知，变压器 的输入电流变大，C 项错误，D 项正确 答案 BD 11(2014 浙江理综，15,6 分)(难度)如

22、图所示为远距离交流输电的简化电路 图发电厂的输出电压是 U，用等效总电阻是 r 的两条输电线输电，输电线 路中的电流是 I1,其末端间的电压为 U1.在输电线与用户间连有一理想变压器， 流入用户端的电流为 I2.则( ) A用户端的电压为I1U1I2 B输电线上的电压降为 U C理想变压器的输入功率为 I21r D输电线路上损失的电功率为 I1U 解析 根据理想变压器原、副线圈的功率相等,有 U1I1U2I2，解得用户端电 压为 U2I1U1I2，选项 A 正确；输电线上的电压降为 I1r.选项 B 错误；理想变 压器的输入功率为 UI1I21r，选项 C 错误；输电线路上损失的电功率为 I2

23、1r， 选项 D 错误 答案 A 12(2014 福建理综，16,6 分)(难度)图为模拟远距离输电实验电路图，两 理想变压器的匝数 n1 n4n2n3，四根模拟输电线的电阻 R1、R2、R3、R4 的阻值均为 R，A1、A2为相同的理想交流电流表，L1、L2为相同的小灯泡， 灯丝电阻 RL2R，忽略灯丝电阻随温度的变化当 A、B 端接入低压交流电 源时( ) AA1、A2两表的示数相同 BL1、L2两灯泡的亮度相同 CR1消耗的功率大于 R3消耗的功率 DR2两端的电压小于 R4两端的电压 解析 设两电流表示数分别为 IA1、IA2，则 IA2U2RRL.由题意知，升压变压 器的升压比与降压变压器的降压比相等,设为 k，由变压器匝数与电流、电压 的关系可知，升压变压器副线圈两端电压 U2kU,降压变压器副线圈中电流 I4kIA1， U4I4RLkIA1RL， 则降压变压器原线圈两端电压 U3kU4k2IA1RL， 则 IA1U2U32R，解得 IA1kU2Rk2RL，则IA1IA21，故 IA1IA2，选项 A 错误； I4kIA1k2U2Rk2RL，因I4IA21，故两灯泡亮度不同，选项 B 错误；由 PI2