高考物理电磁学知识点之交变电流难题汇编及解析

1、高考物理电磁学知识点之交变电流难题汇编及解析一、选择题1.如图所示，图乙中理想变压器的原线圈接图甲所示的交变电流.理想变压器原、副线圈的匝数比为20:3,定值电阻的阻值为 11Q,滑动变阻器的总阻值为 22a.下列说法中正确 的是（）A.副线圈输出电压的频率为100HzB.滑动变阻器的滑片 C.滑动变阻器的滑片 D.滑动变阻器的滑片 2.如图所示，面积为P向右滑动时，电阻 R两端的电压不变P滑到最右端时，通过电阻 R的电流为P滑到最左端时，理想变压器的输入功率为S、匝数为N的矩形线框在磁感应强度为8.45A磁感线的轴OO'匀速转动，通过滑环向理想变压器供电，灯泡132WB的匀强磁场中，

2、绕垂直于Li、L2、L3均正常发光.已知Li、L2、L3的额定功率均为P,额定电流均为I,线框及导线电阻不计，则（A.理想变压器原副线圈的匝数比为1： 2B.图示位置时穿过线框的磁通量变化率为零C.若灯Li烧断，灯泡L3将变暗D.线框转动的角速度为2PNBSI3.如图甲所示电路，已知电阻 Ri R2 R ,和R并联的D是理想二极管（正向电阻可视为零，反向电阻为无穷大），在A、B之间加一个如图乙所示的交变电压（ Uab 。时电压为正值）。则R两端电压的有效值为（C. 5 5V4.某研究小组成员设计了一个如图所示的电路D. 10j2 V，已知定值电阻R并联的是一个理想交流电压表,D是理想二极管（正

3、向电阻为零，反向电阻为无穷大）.在A、B间加一交流电压，瞬时值的表达式为u=20sin100xt （v）,则交流电压表示数为A. 10VB.20VC. 15VD.14.1V为使输电线上损耗的功率减5.采用220 kV高压向远方的城市输电.当输送功率一定时,， 1 ，一、，小为原来的一，输电电压应变为（）4A. 55 kV6.如图所示,B. 110 kVC. 440 kV理想变压器，左右两边接有额定电压均为定功率为P）左端接在一电压恒为 Uo的交流电源两端。此D. 880 kVU的4盏完全相同的灯泡（额4盏灯刚好正常发光。下列说法中正确的是（A.该变压器的原副线圈匝数比为1B.此时交流电源输出的

4、功率为3PC. Uo=4UD.如果灯L2突然烧断，Li将变亮, 7.如图所示，左右两个电路中，当 得c、d两端和g、h两端的电压均为而其余2盏将变暗a、b两端和e、f两端分别接220V的交变电压时，测110V.若分别在c、d两端和g、h两端加上110V交变电压，则a、b两端和e、f两端测得的电压将分别是 （）A. 220V, 220VB. 220V, 110VC. 110V, 110VD. 220V, 0V8. A、B是两个完全相同的电热器，A、B分别通以图甲、乙所示的交变电流。则A.通过A、B两电热器的电流有效值之比为Ia : Ib =3 ： 4B.通过A、B两电热器的电流有效值之比为Ia

5、： Ib = 3： 272C. A、B两电热器的电功率之比为Pa ： Pb =3 ： 2D. A、B两电热器的电功率之比为Pa ： Pb =5 ： 49.如图所示，一个 N匝矩形闭合线圈，总电阻为R,在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO以恒定的角速度转动，线圈产生的电动势的最大值为Em ,从线圈平面与磁感e Em sin tB.当线圈转过 一时，磁通量的变化率达到最大值2C.穿过线圈的磁通量的最大值为EmD.线圈转动一周产生的热量为EmR10.下列关于交流电路的说法错误的是（A.B.C.电容器的击穿电压为交流电压的最大值 电路中电流表的示数为电流的有效值 教室内日光灯的额定电压为电压的有效值

6、D.电路中保险丝的熔断电流为电流的最大值11.如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为 电压。下列说法正确的是（）5: 1,原线圈输入如图乙所示的交变A.副线圈输出电压的频率为 10HzB.副线圈输出电压为 62.2VC. P向左移动时，电阻 R两端的电压增大D. P向左移动时，变压器的输入功率减小12.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 的感应电动势如图乙所示，则（）A.线框产生的交变电动势有效值为311VB.线框产生的交变电动势频率为100HzC. t 0.01 s时线框平面与中性面重合D. t 0.015 s时线框的磁通量变化率为零13.如图所示

7、，一理想变压器原线圈接在电压恒为U的交流电源上，原线圈接入电路的匝数可通过调节触头 P进行改变，副线圈、电阻箱 R和定值电阻 R以及理想交流电流表连接 在一起。下列说法正确的是（）A.不管电阻箱如何调节，电流表示数一定变大B.只将R和R1由并联改为串联结构，其他保持不变，则电流表示数将变大C.只将P的位置向上滑动，其他保持不变，则R1的功率将变小D .保持P的位置不动，增大 R,则R1的电功率变小14.如图，交流电源的电动势有效值与直流电源的电动势相等，两电源的内阻均可忽略，三个灯泡是完全相同的，分别与定值电阻、电感器和电容器相接。当S接1时三个灯泡的亮度相同，那么 S接2时-L&L

8、Z tIWT, 2 一"A.三个灯泡亮度相同B.甲灯比乙灯亮，丙灯不亮C.甲灯比乙灯暗，丙灯不亮D.甲灯和乙灯亮度相同，丙灯不亮15.如图所示，变压器输入有效值恒定的电压，副线圈匝数可调，输出电压通过输电线送给用户(电灯等用电器)，R表示输电线的电阻，则()A.用电器增加时，变压器输出电压增大B.要提高用户的电压，滑动触头 P应向下滑C.用电器增加时，输电线的热损耗减少D.用电器增加时，变压器的输入功率增加16.如图，实验室一台手摇交流发电机，内阻 r=1.0 Q,外接R=9.0 的电阻。闭合开关 IS,当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e=10V2sin10 h(V),

9、则( )A.该交变电流的频率为 10 HzB.该电动势的有效值为 10 . -VC.外接电阻R所消耗的电功率为 9WD.电路中理想交流电流表的示数为A17.如图所示，甲是远距离的输电示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图象，则 ()甲乙A.用户用电器上交流电的频率是100HzB.发电机输出交流电的电压有效值是500VC.输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定D.当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失功率减小18.如图所示，理想变压器的原线圈接入u 11000J2sin100 t(V)的交变电压，副线圈通过电阻r = 6的导线对“220V880W 的电器Rl供电，该电器正常工作.由此

10、可知 ()A.原、副线圈的匝数比为 50: 1B.交变电压的频率为 100HzC.副线圈中电流的有效值为4AD.变压器的输入功率为 880W19 .两只阻值相等的电阻分别通以正弦交流电与方形交流电，它们电流的最大值相等，如C. 1:2D. 1:420 .如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时A.线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动时的电流B.线圈绕P1转动时的电动势小于绕 P2转动时的电动势C.线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同，都是a-b-c-dD.线圈绕P1转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时

11、dc边受到的安培力21.图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比 n1：n2=5：1 ,电阻R=20 Q L1、L2为规格相同 的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关.原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示.现将 S1接1、S2闭合，此时L2正常发光.下列说法正确的甲A.输入电压u的表达式是u 20，2sin 50疝VB.只断开S2后，Li、Li均正常发光C.只断开S2后，原线圈的输入功率增大D.若Si换接到2后，R消耗的电功率为0.8 W22.如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为1 : 2,接有四个阻值相同的定值电阻，变压器初级线圈接到交流电源上，下面说法正确的是（）A.副线圈

12、电压是电源电压的2倍B.流过Ri的电流是副线圈上电流的 2倍C. Ri上的电功率是 R2上电功率的 2倍D. Ri上的电功率是 R2上电功率的9倍23.如图甲所示为一台小型发电机构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间的变化规律如图乙所示，发电机线圈匝数为20匝，内阻为iQ,外接灯泡的电阻为 9Q恒定不变，则下列说法中正确的是（）A.电压表的读数为 6V003iwbB.发电机输出功率为 36WC.线圈转动过程中，磁通量的最大值为2. D.在i.0 i0 s时刻，线圈平面恰好经过中性面位置24 .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

13、动变阻器的滑动触头P向上滑动时,R消耗的功率变大B.当滑动变阻器的滑动触头C.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P向上滑动时，电流表 Ai示数变大D.若闭合开关S,则电流表Ai示数变大，A2示数变大25 .把图甲所示的正弦式交变电流接在图乙中理想变压器的A、B两端，电压表和电流表均为理想电表，Rt为热敏电阻（温度升高时其电阻减小），R为定值电阻.下列说法正确A. Rt处温度升高时，电流表的示数变大，变压器输入功率变大B. Rt处温度升高时，电压表 Vi、V2示数的比值不变C.在t=1 102s时，穿过该矩形线圈的磁通量为零D.变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为u=36si

14、n50 <V）【参考答案】*试卷处理标记，请不要删除、选择题1 . D解析：D【解析】1从甲图中可知交流电的周期为T 0.02s ,故交流电的频率为 f 50Hz, A错误；原T副线圈的匝数比不变，所以副线圈的输入电压不变，滑动变阻器的滑片P向右滑动时，滑动变阻器连入电路的电阻减小，所以副线圈中的总电阻减小，总电流增大，根据欧姆定律可得电阻R两端的电源增大,B错误；原线圈的输出电压为Ui440、2440V ,滑动变阻器的滑片P滑到最右端时，其连入电路的电阻为零，副线圈两端的电压为门2366U2 TUi 20 440V 66V，故电阻R的电流为ga 6A/错误；滑动变阻器的滑片P滑到最左端

15、时，副线圈中消耗的电功率为P211 22耗的电功率等于原线圈中的输入功率，故理想变压器的输入功率为132W66 132W ,副线圈消D正确.2. C解析：C【解析】【详解】A.灯泡Li、n1 I=-n2 IL2、L3均正常发光，则原线圈电流强度I1 = I,副线圈电流强度2了，故A错误；1I2=2I,所以B.图示位置时，线框切割速度最大，故穿过线框的磁通量变化率最大，故B错误;C.开始时若设每盏灯的额定电压为U,则变压器初级电压为 2U,线圈输入电压为 3U;若Li灯烧断，设L3的电压变为Ui,则变压器输入电压为 3U-Ui,次级电压变为13U U3U U 一一 (3U U1),次级电流为：

16、，则初级电流为 ,则L3两端电压为22R4R3U U1c ,1R Ui,解得Ui=0.6U,则灯泡L3两端电压减小，亮度变暗，故 C正确;4R3PD.线框的输出功率为 3P,电流为I,则线框产生的感应电动势为E ，根据IEm=NBSco , E3、2P ,，故D错误.NBSI3. A解析：A【解析】【分析】【详解】因为是交流电所以应该分两种情况考虑，当电源在正半轴时导通即Ri被短路,R2电压为电源电压为20 2V=20VA点电位高于B点电位二极管电源在负半轴时 B点电位高于A点电位二极管截止Ri,Q QiQ2R2串联分压，则即为U2 一T R202 T 102-+ 一R 2 R解得U =5 .

17、 10V故A正确，BCD错误。 故选Ao4. A解析：A【解析】二极管具有单向导电性，使得半个周期内R通路，另半个周期内 R断路.设交流电压表示(20)2数为U,则一个周期内的电阻发热为：八 U2T 1 (J2) 丁，解得：U=10V .故AQ T T R 2 R正确，BCD错误，故选 A.点睛：解决本题时要知道正弦交流电表的示数为有效值即二极管的单向导电性，掌握有效 值的定义方法，利用电流的热效应来求电压的有效值.5. C解析：C【解析】本意考查输电线路的电能损失，意在考查考生的分析能力.当输电功率 P=UI , U为输电电压，I为输电线路中的电流，输电线路损失的功率为P损=I2R, R为输

18、电线路的电阻，即 P损P 21 . ,=R.当输电功率一定时，输电线路损失的功率为原来的一，则输电电压为原来的 2U4倍，即440V,故选项C正确.点睛：本意以远距离输电为背景考查输电线路的电能损失，解题时要根据输送电功率不变，利用输电线路损失的功率 P损=I2R解题.6. C解析：C【解析】 【分析】 【详解】A.设灯泡正常发光时，额定电流为Io,由题图可知原线圈中电流Ii Io副线圈中3灯并联，副线圈中电流I2 3IoI 1 n2 根据理想变压器的基本规律二得I2 nin1 : n2 3:1故A错误；B.根据总功率等于各部分功率之和知电源输出功率为4P,故B错误;C.副线圈中电压U2 uU

19、1 根据理想变压器的基本规律 上得U 2%U2 3U所以Uo 3U U 4U故C正确；D.如果灯L2突然烧断，总功率减小，故副线圈总电流减小，原线圈电流也减小，故灯 Li 将变暗，而原线圈电压变大，故副线圈电压变大，其余2盏灯将变亮，故 D错误；故选Co7. B解析：B【解析】【分析】【详解】当a、b两端接220V的交变电压时，测得 c、d两端的电压为110V,则原副线圈匝数比为2: 1,所以当c、d两端加上110V交变电压，a、b两端电压为220V,当g、h两端加上 110V交变电压时，e、f两端电压与g、h两端电压相同，也为 110V,故B正确，ACD错 误.故选B.【点睛】U1n1难度较

20、小，根据已知算出变压器两端线圈匝数比，然后再根据 一算出变化后的abU2 电端电压，因为gh端接110V电压时，ef两端电压与其相等，所以可解出8. D解析：D【解析】 【详解】AB .对甲：2 T10 2 T2I0R(-) RIaRT222解得对乙:一旦I B - I 02则ia： ib=45:2选项AB错误；CD.根据P=I2R可知A、B两电热器的电功率之比为 Pa : Pb =5 ： 4,选项C错误，D正 确；故选D.9. D解析：D【解析】【详解】A.线圈在转动过程中产生的感应电动势最大值为Em,从线圈平面与磁感线平行时开始计时，线圈电动势的表达式：e Em cos tA错误；B,当线

21、圈转过 ,时，线圈与中性面重合，电动势为0,根据：E2.Nt可知磁通量的变化率为零，B错误;C.感应电动势最大值为:EmNBS穿过线圈的磁通量的最大值为:BSEmNC错误；D.根据正弦式交变电流最大值和有效值的关系:Em2线圈转动一周，产生热量:E2 2RE；RD正确。故选Do10. D解析：D【解析】A项：电容器的击穿电压为交流电压瞬时值的最大值，故 A正确；B项：电路中电压表、电流表的示数均为有效值，故 B正确；C项：教室内日光灯的额定电压为220V,是电压的有效值，故 C正确；D项：电路中保险丝的熔断电流要考虑电流的热效应，为电流的有效值，故 D错误.点晴：使用交变电流的电气设备上所标的

22、电压、电流值均是有效值，交流电流表和交流电 压表测得的值也是电路中的有效值，电容器的击穿电压为瞬时值的最大值，有效值的定 义：取一个周期时间，将交流与直流分别通过相同的电阻，若产生的热量相同，直流的电 流值，即为此交流的有效值.11. D解析：D【解析】【详解】A.理想变压器原副线圈的频率相同，根据图像：11f2 Hz=50HzT 2 10A错误；B.原线圈电压的有效值：311220 2U1VV 220V,2、2根据理想变压器的电压规律：U1 n1U 2 n2解得：U2 44V , B错误；CD.滑片P向左滑动，副线圈电压保持不变，电阻增大，电流减小，根据欧姆定律可知定 值电阻R分压减小，根据

23、电功率的计算公式：P IU可知副线圈两端功率减小，所以理想变压器的输入功率也减小，C错误，D正确。故选D。12. C解析：C【解析】【详解】由图乙可知T=0.02s, Em 311V ,故该交变电流的有效值为 E 5m 220V ,频率1f - 50Hz ,故AB错误；0.01 s时电动势为零，线圈平面与磁场方向垂直，即线框平面与中性面重合，故 C正确；由图可知t=0.015 s时刻感应电动势最大，所以穿过线框回路 的磁通量变化率为最大，故 D错误.故选C.13. C解析：C【解析】【详解】A.其他保持不变UiUIni副线圈两端的电压不变，电阻箱 R变化时，负载的总电阻可以增大，也可以减小，则

24、根据U2瓦电流表示数不一定变大,A错误;B.其他保持不变副线圈两端的电压不变,UiUZni%R和Ri由并联改为串联结构时，负载的总电阻增大，根据I里R心、电流表示数将变小，B错误；C.将P的位置上滑时，原线圈的匝数ni变大,其他保持不变，根据UiU2ni出则副线圈两端的电压变小，Ri两端的电压变小，根据U；Ri则Ri的功率将变小，C正确;D. P的位置不动时，根据niUiU2副线圈两端的电压变不变，增大R,不影响Ri两端的电压，根据支P RiRi的电功率不变，D错误。 故选Co14. C解析：c【解析】 【分析】根据电容器具有通交隔直的特性，电感有通直阻交的特性，而交流对电阻R没有影响。根据电

25、感和电容的特性进行判断。 【详解】当单刀双掷开关 S接1时，即为交流，三个灯亮度相同，说明电感L的感抗与电阻R相同。当S接2时，电感L没有感抗，电容器具有隔断直流的作用，而交流与直流对电阻R没有影响，所以丙灯不亮，甲灯亮度不变，乙灯亮度增加，即甲灯比乙灯暗，故C正确，ABD错误。 故选Co15. D解析：D【解析】【分析】 【详解】A.由于变压器原、副线圈的匝数不变，而且输入电压不变，因此增加负载不会影响输出 电压，故A错误；B.根据变压器原理可知输出电压U2 n2U1ni当滑动触头P应向上滑时， 出增大，所以输出电压增大，故B正确；C.由于用电器是并联的，因此用电器增加时总电阻变小，输出电压

26、不变，总电流增大， 故输电线上热损耗增大，故C错误；D.用电器增加时总电阻变小，总电流增大，输出功率增大，所以输入功率增大，故D正确 故选BD。 【点睛】对于理想变压器要明确两个关系：一是输出电压由输入电压决定，二是输入功率由输出功 率决定.明确这两个关系然后根据有关电路知识即可求解.16. C解析：C【解析】【分析】正弦式交流电电动势瞬时表达式为e=Emsin a）,t对照e=10. 2sin （10兀%V可知交流电的最大值和角速度，根据 3 =2兀可得该交变电流的频率；正弦式交流电电动势的有效值E=F，交流电流表A的示数为电流的有效值，利用闭合电路欧姆定律可得交流电流表AV'2的示

27、数，再利用P=I2R计算外接电阻R所消耗的电功率。【详解】正弦式交流电电动势瞬时表达式为e=Emsin a）,t由此可知Em=10'2v,=10兀rad/s由电动 势瞬时值表达式可知 co =1071 rad/s则该交变电流的频率 f=±二5Hz ,故A错误；该电动势Zrr的有效值为E=吧g=10V,故B错误；电路中理想交流电流表A的示数I I£10I =网=1再，外接电阻 R所消耗的电功率：P=I2R=1X9=9W,故C正确，D错/? + r 9+1误；故选C。【点睛】本题考查了交变电流电动势瞬时值表达式，解题的关键是根据正弦式交流电电动势瞬时表达式为e=Emsi

28、n 3找出Em和以再结合欧姆定律，有效值等概念进行计算即可。但要特别注意交流电表的示数是有效值，计算电功率也是用有效值。17. D解析：D【解析】1试题分析：由题图乙知交变电流的周期为T 0.02 s,设频率为f 50 Hz, A选项错T误；发电机输出的最大电压为 500V,故B选项错误；输电线的电流由负载决定，故 C选项错误；当用户的用电器的总电阻增大时，输出的电流减小，故输电线上损耗的功率P I2R减小，故D选项正确.考点：变压器 远距离输电 峰值和有效值 输电电流 损耗功率18. C解析：C【解析】【详解】试题分析：根据瞬时值的表达式可以求得输出电压的有效值、周期和频率等，再根据电压与匝

29、数成正比即可求得结论.解：输入电压的有效值为11000 V,用电器的额定电压为 220 V,所以变压器的输出电压大于220 V,原副线圈的匝数比小于 50： 1,故A错误；B、由输入电压的表达式知，f= 100 Hz=50 Hz ,故B错误；2C、副线圈中的电流与用电器中的电流相同，I=4 A,故C正确；D、变压器的输出功率为用电器的功率和导线电阻损耗的功率之和，大于 880 W,所以变压器的输入功率大于 880 W,故D错误.故选C【点评】掌握住理想变压器的电压、电流之间的关系，最大值和有效值之间的关系即可解决本题.19. C解析：C【解析】【详解】正弦交流电的有效值是最大值的2_功率为P

30、imR,可得：P：P则热功率为:1: 2.J 2p(晅)2r，而方波形交流电的热A.1:1与计算结果不相符；故 A项错误.B. 1: J2与计算结果不相符；故 B项错误.C.1:2与计算结果相符；故 C项正确.D.1：4与计算结果不相符；故 D项错误.20. A解析：A【解析】【分析】【详解】AB .根据E=BcoS可知，无论线圈绕轴 P1和P2转动，则产生的感应电动势均相等，故感应 电流相等，故A正确，B错误；C.由楞次定律可知，线线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同，都是a-d-c-b-a,故C错误；D.由于线圈P1转动时线圈中的感应电流等于绕P2转动时线圈中得电流，故根据F=BLI可知，

31、线圈绕P1转动时dc边受到的安培力等于绕 P2转动时dc边受到的安培力，故 D错 误。故选Ao21. D解析：D【解析】【详解】2试题分析：电压最大值为 um 20J2V ,周期是0.02s,则 -100 ,所以输入电压u的表达式应为u=20亚sin (100Tt)t V, A错误；原先L1短路，只有L2工作，只断开S2后，负载电阻变大为原来的2倍，电压不变，副线圈电流变小为原来的一半，L1、L2的功率均变为额定功率的四分之一，均无法正常发光，BC错误;原线圈的输入功率等于副线圈的功率都减小，20.2V 4V ,若S1换接到2后，R消耗的11副线圈两端的电压有效值为 U2 -u1 552电功率为p U 0.8W , D正确.22. D解析：D因为原、副线圈匝数比为1 ： 2,所以原线圈输出电压，即R两端电压为副线圈两端电压,r1的一半，即Ur2-U22112叫 UR'2 2UR3UR3，但由于R的存在所以UR2小于电源电压，R2两端电压与R3两端电压相等，故其电流相等,根据原副线圈电流比反比与原副