2023江苏版物理高考第二轮复习-专题十二　交变电流

2023江苏版物理高考第二轮复习专题十二交变电流（2022河南洛阳第二次统考）图甲为风力发电的简易模型.在风力作用下,风叶带动与杆固连的磁铁转动,磁铁下方的线圈与电压传感器相连.在某一风速时，传感器显示如图乙所示，则（）A.磁铁的转速为5"r/sB.线圈两端电压的有效值为12V2VC.交变电流的电压瞬时值u=12sin5ntVD.该交变电流可以直接加在击穿电压为6V2V的电容器上答案C由图乙知线圈中感应电流的周期为T=0.4s,故磁铁的转速为n=i=2.5r/s,A错误;通过乙图可知电压的最大值为12V,故有效值U卷=6近。置吴:周期丁=。.4s,故3年5”rad/s,故电压的瞬时值表达式为u=12sin5”tV,C正确:交流电的电压最大值大于电容器的击穿电压,故该交变电流不能加在击穿电压为6aV的电容器上,D错误。温馨提示实际的风力发电都有一个稳速的装置,保证风叶的转动速度一定,输出电压稳定。（2022贵州黔南罗甸模拟）河滨生态园住宅区的应急供电系统,由交流发电机?□副线圈匝数可调的理想降压变压器组成,发电机中矩形线圈所围成的面积为S,匝数为N,电阻不计,它可绕水平轴00,在磁感应强度为B的水平匀强磁场中以角速度3匀速转动，矩形线圈通过滑环连接降压变压器,滑动触头P上下移动时可改变输出电压,R”表示输电线的电阻,以线圈平面与磁场平行时为计时起点,下列判断正确的是（）:交流发电机 降压变压器;一m就蔽A.若发电机线圈某时刻与图示位置垂直,变压器原线圈的电流瞬时值最大B.发电机线圈感应电动势的瞬时值表达式为e=NBSwcos3tC.当用户数目减少时,为使用户电压保持不变,滑动触头P应向上滑动D.当滑动触头P向下移动时，变压器原线圈两端的电压将降低答案B发电机线圈某时刻与图示位置垂直时，线圈平面与磁场垂直,感应电流最小，变压器原线圈的电流瞬时值最小,A错误;感应电动势最大值为NBS3,由题可知,是从线圈垂直中性面开始计时,则感应电动势的瞬时值表达式为e=NBS3cos3t,B正确;当用户数目减少时，.用户的触率减小,根据功率P=UI可知,用户电压不变，则总电流减小,输电线损失电压减小,则副线圈电压减小,由整=四知nJ咸小，则滑动触头P应向下滑动,C错误;原线圈两端的电压由发电机输出电压决定,所以当滑动触头向下移动时,变压器原线圈两端的电压不变,D错误.（2022江西八校联考）（多选）图甲为一起重机的电路示意图,理想变压器的原线圈中接入图乙所示的正弦交流电,照明灯的规格为“20V10W"，电动机的内阻为r=0.5Q,装置工作时,质量为m=50kg的重物恰好匀速上升,照明灯正常工作,电表均为理想电表,电流表的示数为10.5A.设电动机的输出功率全部用来提升重物,g取10m/s；下列说法正确的是（）A.原、副线圈的匝数之比n,：n2=5V2:2B.重物匀速上升的速率v=0.3m/sC.电动机的效率为H=75%D.若电动机被卡住不转,且电路尚未烧坏，则原线圈中电流为101.25A答案BC原线圈电压为l,=%=50V,照明灯正常工作,则副线圈电压为U2=20V,原、副线圈的匝数之比为曳=空=5：2,故Av2 n2U2错误;通过灯的电流为1」=a=0.5A,通过电动机的电流为I,=I2-Il=10A,电动机的输出功率等于克服重物重力做功的功率，则有UL-ZM^^gv,解得\=0.3m/s,故B正确;电动机的效率n=署=75%,故C正确;若电动机被卡住不转,为纯电阻用电器,照明灯的阻值为R=^=40Q,总电阻为R'=-^-0,副线圈电流I；华=40.5A,由二上可知L'=16.2A,故D错误./l R+r40.5 R 12n1 "i（2022黑龙江哈六中五模）（多选）海洋中蕴藏着巨大的能量,利用海洋的波浪可以发电。在我国南海上有一浮桶式波浪发电灯塔,其原理示意图如图甲所示,浮桶内的磁体通过支柱固定在暗礁上,浮桶内置线圈随波浪相对磁体沿竖直方向运动,且始终处于磁场中.该线圈与阻值R=15。的灯泡相连，浮桶下部由内、外两密封圆筒构成，如图乙所示，其内为产生磁场的磁体，与浮桶内侧面的缝隙忽略不计;匝数\=200的线圈所在处辐射磁场的磁感应强度B=0.2T,线圈直径D=0.4m,电阻r=lQ.取重力加速度g=10m/s： 若浮桶随波浪上下运动的速度可表示为v=0.4nsinntm/s,则下列说法正确的是（）A.波浪发电产生电动势的瞬时值表达式为e=64sinntVB.灯泡中电流的瞬时值表达式为i=sinntAC.灯泡的电功率为120WD.灯泡两端电压的有效值为30V2V答案ACD线圈在磁场中切割磁感线，产生的电动势瞬时值0=加k,其中1="D,联立并代入数据解得e=64sin"tV,据闭合电路欧姆定律有i=£=4sin"tA,故A正确.B错误;灯泡中电流的有效值为1=彳A=2&A,则灯泡的功率为P=I2R=120W,r+R v2故（'正确;灯泡两端电压的有效值为U=IR=30或V,故I）正确.（2022吉林一模）红旗渠是二十世纪六十年代的伟大工程,被誉为“人工天河”，红旗渠居高临下，渠线长,落差大，沿渠建电站,发电、灌溉两受益。某小型水电站远距离输电的简化电路如图所示,若发电机输出的电压随时间变化的函数关系式为u=U.sin31,则下列说法正确的是（）变压器 变压器A.用户用电器上交流电的频率为也TTB.发电机输出交流电的电压有效值为U.C.输电线上的电流只由降压变压器原、副线圈的匝数比决定D.当只有用户用电器的总电阻增大时,输电线上损失的功率减小答案D变压器不改变交流电的频率，输入频率与输出频率相等，故用户用电器上交流电的频率为子，故A错误;发电机输出的电压随时间变化的函数关系式为u=U.sin31,可知发电机输出交流电的电压有效值为U=膏,故B错误;输电线上的电流由用户的负载功率、输电线上损失的功率和输电电压决定,故C错误;当用户用电器的总电阻增大时,用户的负载功率减小，降压变压器的输出功率减小，则输入功率减小,输入的电流减小,输电线上损失的功率减小，故D正确.（2022云南昆明二模）如图甲所示为一台小型发电机构造示意图.磁极\、S间的磁场看成匀强磁场,磁感应强度大小为4-T,线圈共10匝,矩形线圈的面积为S.该发电机产生的感应电动势图像如图乙所示,该交流电通过自耦变压器对一定值电阻R供电,不计发电机内阻,则下列说法正确的是（）

A.矩形线圈面积为12n?B.电阻中电流方向每秒钟改变100次C.线圈从t=0开始转过180。的过程中,电压表的读数先增大后减小D.当变压器滑片P向上滑动时,电阻R消耗的功率减小答案D从乙图可知线圈转动过程中产生的感应电动势最大值为12V,周期为0.2s,根据l；=NBS3=NBS下,解得S=l.2m2,A错误;由于周期为0.2s,则1s内共有5个周期,每个周期内电流方向变化2次，故电阻中电流方向每秒钟改变10次,B错误:电压表的读数是电压有效值，保持不变,C错误;变压器的滑片P向上滑时,原线圈的匝数n,增大,根畸常可知变压器副线圈输出电压I；减小,故电阻R消耗的功率减小,D正确.（2022广东佛山二模）氮化擦手机充电器具有体积小、功率大、发热量少的特点，图甲是这种充电器的核心电路。交流电经前端电路和氮化钱开关管后,在a、b端获得如图乙所示的高频脉冲直流电，经理想变压器降压后在c.d端给手机充电，则正常工作时，变压器c、d输出端（）一前一前端电路一nuLA.输出的电压也是直流电压2B.输出电流的频率为程C.输出电流的有效值大于a、b端输入电流的有效值D.需将输入电压转变为交流电,输出端才会有电压输出答案C由图乙可知a.b端获得的为交流电，则经过变压器输出的电压为交流电压,A错误;由图乙可知高频脉冲直流电的周期为T,故输出电流的频率为B错误;由于变压器为降压变压器，则输入电压的有效值大于输出电压的有效值,根据变压器的输入功率等于输出功率,可知输出电流的有效值大于a、b端输入电流的有效值,C正确;变压器的工作原理是电磁感应,只要输入电流的大小发生变化,产生的磁场就会发生变化,磁通量就会发生变化,输出端就会有电压输出，故不需要将输入电压转变为交流电,输出端也可以有电压输出,D错误。（2022四川宜宾二模）北京奥运场馆的建设体现了“绿色奥运”的理念.国家体育馆“鸟巢”隐藏着一座年发电量比较大的太阳能光伏发电系统，假设该发电系统的输出电压恒为250V,通过理想变压器向远处输电,如图,所用输电线的总电阻为80,升压变压器L原、副线圈匝数比为1：16,下列说法正确的是（）A.若该发电系统输送功率为1X10'W,则输电线损失的功率为5X10'WB.若该发电系统输送功率为1X101W,用户获得220V电压,则降压变压器T,原、副线圈的匝数比为200：11C.若用户消耗功率减少，则升压变压器T输出电压I,减小D.若用户消耗功率增加，则用户电路两端电压I增大答案A该发电系统的输入功率等于输出功率，若PNXI。」,则原线圈中电流为3会=4。。A,对于“有代入数据解得L=25A，则输电线损失的功率为AP=/Q5?X8W=5X10^MA正确:根端空，代入数据解得叱4X又知厘5A,则输电线的总电阻两端的电压为"*2。。V,则UE「U.=3.8XUv,又喷聋，即有色鬻*,B错误;当用户消耗功率减小时,输电线中的电流减小，但是I；和巴■不变，故M不变,C错误;当用户消耗功率增大时,输电线中电流增大,输电线的总电阻两端的电压变大,而U,不变,根据MUZ,可知U座小,又由露弟知“变小,D错误.（2022福建部分地市4月诊断）（多选）某同学研究远距离输电的电路如图所示,a、b端接入电压为1“的交流电，升压变压器T,和降压变压器L均为理想变压器,且巴」已知R,=R.=R„三个电阻消耗的功率相同,电表均为理想交流电表,则（）A.升压变压器T,的匝数比为43B.电压表的示数小于U°C.若R,短路,电流表示数将变大D.若R,断路,电压表示数将减小答案BC令R,=R产R,=R,三个电阻消耗的功率相同，有"*,%=%=（劣R,则，/根据变压器原、副线圈匝数与电流之间的关系可得上一?1,由题意可得升压变压器「的匝数比为工上［,a错误;根据变压器的工作原理得"32a又因为n342 n2n32 U2n2U4n4UUR,U尸几则U,=%U：RlR=U"-俘）IR=U『俘『 R尸U。3“解得叱知,电压表的示数即U“可知电压表的示数小n3n3\n3/\n3J“2*3 2 3r2+r3于Uo,B正确;若R短路,则U产U?,降压变压器原线圈的电压变大,副线圈的电压也将升高,从而使得降压变压器的电流h增大，根据电流与变压器匝数的关系?=上可知,降压变压器原线圈中的电流也增大，故电流表示数将变大,C正确;若R断路,此时电压表的示数为I；'=U「篇）2粉电与解得〔；=戴可知UZ>U“故电压表示数将变大,I）错误.（2022山东青岛一模,8）如图,变压器的输入端接入u,=220&sin100nt（V）的交流电，开关S接1,当滑动变阻器接入电路的阻值为20Q时，电压表的读数为10V2V.变压器为理想变压器，二极管正向电阻不计，反向电阻无穷大，所有电表均为理想电表，下列说法正确的是（）A.若只将滑动变阻器的滑片向下滑动，则电流表示数减小，电压表示数增大B.若只将S从1拨到2,电流表示数变大S接1时，原、副线圈中接入电路的匝数之比为11：11min内滑动变阻器产生的热量为400J答案C若只将滑动变阻器的滑片向下滑动，负载电阻增大,电压表示数由变压器输入电压和原副线圈匝数比决定，故电压表示数保持不变，则副线圈电流I：减小,原线圈电流L减小,即电流表示数减小,A错误;若只将S从I拨到2,原线圈匝数n增大,可知副线圈输出电压减小,滑动变阻器两端电压减小，故滑动变阻器消耗功率减小,根据变压器输入功率等于输出功率可得UJ=P”,可知原线圈电流I：减小,即电流表示数减小,B错误;开关S接1时,设此时副线圈的输出电压为由于二极管的单向导电性,由电流热效应可得冬•%吗江•T,解得Uz=20V,由题意可知U,=220V,可得原、副线圈中接入电路的匝数之比为AZA-=7T=^r=T'C正确；1min内滑动变阻器产生的热量为Q=&察X60J=600J,D错误.n2S201 20（2022山东济宁一模,6）如图甲所示,为某手机无线充电装置简化工作原理图,充电基座线圈接上如图乙所示的家用交流电.受电线圈接一理想二极管给手机电池充电,基座线圈与受电线圈的组合可视为理想变压器.已知该手机电池的充电电压为5V,下列说法正确的是（）甲A.该无线充电装置主要利用了电磁感应中的自感现象B.家用交流电电流方向每秒变化50次C.该无线充电装置的输出电压的峰值为5aVD.基座线圈和受电线圈的匝数比为311：10答案D受电线圈通过基座线圈中产生的交变磁场而产生交变电流,再经过整流电路转变成直流电后对手机充电,主要是利用了电磁感应中的互感现象,A错误;家用交流电的周期为0.02s,一个周期内电流方向变化2次,故家用交流电电流方向每秒,,2变化100次,B错误;受电线圈接一理想二极管给手机电池充电，手机电池的充电电压为5V（有效值），则有备X］升XT,解得UF10V,该无线充电装置的输出电压的峰值为10V,C错误:基座线圈和受电线圈的匝数比为匕二黑刀正确。71210（2022山东泰安一模，11）（多选）如图所示，理想变压器的原线圈与电压稳定的正弦交流电源相连（电源内阻不计），原、副线圈匝数比为n,：m,电压表和电流表均为理想电表,R为定值电阻,R为滑动变阻器,当滑片向左滑动时,电压表VI、1、电流表A,、A?的示数变化分别用AU,、AU?、AI、Al表示，则下列关系一定正确的是（）A.i等|=RB.।等|=AR,C・磬噌询D.翳噌询答案AD正弦交流电源电压稳定，有U=U则"AUhlAUM,所以有I需R肝kR,,故A正确;理想变压器原、副线圈电压变化量之比粤=a原、副线圈电流变化量之比等=四,所以有:萼।=（玛1等।=（当询,所以D正确,b、c错误.AU?n2 A，2nl A，2nl（2022广东佛山二模,7）氮化锡手机充电器具有体积小、功率大、发热量少的特点，图甲是这种充电器的核心电路.交流电经前端电路和氮化掠开关管后，在ab端获得如图乙所示的高频脉冲直流电，经理想变压器降压后在cd端给手机充电，则正常工作时,变压器cd输出端（）

311A.输出的电压也是直流电压2B.输出电流的频率为］C.输出电流的有效值大于ab端输入电流的有效值D.需将输入电压转变为交流电,输出端才会有电压输出u/V°TT3T2T~2T乙答案C经过变压器输出的电压为交流电压,A错误;由乙图可知周期为T,故输出电流的频率f=iB311A.输出的电压也是直流电压2B.输出电流的频率为］C.输出电流的有效值大于ab端输入电流的有效值D.需将输入电压转变为交流电,输出端才会有电压输出u/V°TT3T2T~2T乙答案C经过变压器输出的电压为交流电压,A错误;由乙图可知周期为T,故输出电流的频率f=iB错误:由于变压器为降压变压器,则输入电压有效值大于输出电压有效值,根据变压器的输入功率等于输出功率,可知输出电流的有效值大于ab端输入电流的有效值,C正确;变压器的工作原理是电磁感应，只要输入电流的大小发生变化,产生的磁场就会发生变化,磁通量就会发生变化,输出端就会有电压输出，故不需要将输入电压转变为交流电,输出端也可以有电压输出.D错误。14.（2022山东历城二中模拟,5）如图是一个家庭用的漏电保护器的简单原理图，它由两个主要部分组成.图中左边虚线框内是检测装置,右边虚线框内是执行装置。检测装置是殊的变压器,它把即将引入室内的火线和零线并在一起绕在铁芯上作为初级线圈（m匝），另绕一个次级线圈（n,匝）.执行装置是一个由电磁铁控制的脱扣开关.当电磁铁的线圈中没有电流时,开关是闭合的,当电磁铁的线圈中的电流达到或超过一定值时,开关断开,切断电路,起到自动保护作用。我国规定当漏电流达到或超过30mA时,就要切断电路以保证人身的安全.至于电磁铁中的电流达到多大时脱扣开关才断开，则与使用的具体器材有关,如果本题中的脱扣开关要求电磁铁中的电流至少达到80mA才会脱扣,并且其检测装置可以看作理想变压器,那么,m与n.的比值为（接室内用电器A5A-3C.1答案零线火线脱扣开关电磁铁初级线圈"陛次级线圈仆匝LL产宜共检测1翁一十 执行装置808C根据题意可知-*1JU□故C正确。（2022长沙新高考适应性考试,4）某同学设计的家庭电路保护装置如图所示,铁芯左侧线圈I.,由火线?□零线并行绕成.当右侧线圈L中产生电流时,电流经放大器放大,使电磁铁吸起铁质开关K,从而切断电路.下列说法正确的有（）A.家庭电路正常工作时,L中的磁通量不为零B.家庭电路正常工作时,使用的电器越多,L：中的电流越大C.家庭电路发生短路时,开关K将被电磁铁吸起D.地面上的人接触A点发生触电时,开关K将被电磁铁吸起答案D由于火线和零线并行绕制，所以在家庭电路正常工作时,米线和零线的密流木小相等，,方向相反，,因必含磁逋量为零,L中的磁通量为零,A错误;当家庭电路中使用的电器增多时,火线和零线的电流仍然大小相等，方向相反,I.中的磁通量不变,仍为零,则不会有感应电流,B错误;家庭电路发生短路时,零线和火线电流增大，但电流仍大小相等,方向相反,L中的磁通量仍为零,开关K不会被电磁铁吸起.C错误;地面上的人接触A点发生触电时,零线和火线电流大小不相等,此时L：中的磁通量不为零,开关K将被电磁铁吸起,1）正确.（2022三湘名校联盟3月大联考,10）（多选）目前,我国通过大力发展新能源,来减少碳排放，也制定2030年前碳达峰行动.风力发电机是将风能转化为电能的装置,世界最大风力发电机是由我国制造,其叶片长达107m.现有一风力发电机,它的叶片在风力的带动下转动.已知它的叶片转动时可形成半径为r的圆面,风向恰好跟叶片转动的圆面垂直,当风速为V、空气的密度为P时，流到叶片旋转形成圆面的空气约有;的动能转变为叶片的动能。此后叶片带动发电机的线圈转动，使穿过发电机线1圈的磁通量发生变化，且两者转速相同.叶片的动能约有崇变为电能，发电机产生感应电动势的瞬时值表达式为u=200sin4TT面t（V）.下列说法正确的是（）A.叶片转动的周期T=200sAt时间内叶片的动能Pnr2v2Atc.单位时间内发电机产生感应电动势有效值的二次方与风速的三次方成正比D.当风速增大时，产生交流电的周期减小,感应电动势的最大值增大TT ?TT答案ACD由u=200sin—t（V）,可知T=—=200s,即线圈转动周期为T=200s,又因为叶片与线圈转速相同,即叶片转动周100 0）期为T=200s,A正确;设在At时间内流到叶片旋转形成圆面的空气质量为m,则m=Pnr:vAt,风的动能约有%专变成叶片的动能,反=家X*Pnr；'v'At,B错误;由能量守恒，可端pnr2v:,AtX-At,可得发电机产生感应电动势有效值的二次方与风速的三次方成正比,C正确;当风速增大时,风力发电机的转速增大，产生交流电的频率增大,周期减小,感应电动势的最大值1月303增大,D正确。（2022和平一模,7）（多选）如图所示,KLMN是一个竖直的匝数为n的矩形线框，全部处于磁感应强度为B的水平方向的匀强磁场中,线框面积为S,电阻为R,线框绕竖直固定轴以角速度3匀速转动（俯视逆时针方向），当MX边与磁场方向的夹角为30°时（图示位置）,下列说法正确的是（）A.导线框中产生的瞬时感应电动势大小是^nBS3B.导线框中电流的方向是K-L-M~N~KC.再转过60°时导线框中产生的电流达到最大值D.再转过60°时穿过导线框的磁通量变化率为0答案AD可以认为导线框从峰值面转过30。，则感应电动势瞬时值表达式e=nBS3cos3t,将3t=30°代入表达式可得e=ynBS3,故A正确;根据楞次定律可以判断出图中位置线框中的感应电流方向是T,故B错误;从图中位置再转过60°,线框与磁场方向垂直,处于中性面位置,因此线框中感应电流为0,感应电动势为0,由「可知,磁通量的变化率也为。，故C错误,1）正确。（2022南开二模,6）侈选）如图甲所示电路中,U为标有“4V.2W"字样的小灯泡，以L,为两只标有“8V,6W”字样的相同灯泡,变压器为理想变压器,各电表为理想电表,当a、b两端接如图乙所示的交变电压时,三只灯泡均正常发光.下列说法正确的是（）no甲uN旬 !\V2 3t/（x10-2s）m乙A.电流表的示数为1.5AB.交变电压的最大值U.=28VC.变压器原、副线圈的匝数之比为3:1D.电压表的示数为24V答案ACD三只灯泡都正常发光,由P=UI可知流过L,的电流均为0.75A,所以电流表的示数为L5A,即副线圈中的电流为L5A,A选项正确:同理可知流过L的电流为0.5A,原线圈中的电流为0.5A,所以最二怖菖,C选项正确:原、副线圈两端的电压之比Ui:l）2=ni:m,并且11尸8V,可得山=24V,故电压表的示数为24V,a、b两端的电压为U”=Ui+Uu=28V,而交变电压的最大值为28V2V,B选项错误,D选项正确。（2022南开一模,7）（多选）我国领先全球的特高压输电技术将为国家“碳中和”做出独特的贡献。白鹤滩水电站是世界第二大水电站,共安装16台我国自主研制的全球单机容量最大功率百万千瓦水轮发电机组.2021年6月28日白鹤滩水电站首批初装机容量1600万千瓦正式并网发电，在传输电能总功率不变情况下,从原先150kV高压输电升级为I350k\特高压输电.则下列说法正确的是（）A.若输电线不变，则输电线上损失的电压变为原来的；B.若输电线不变，则输电线上损失的功率变为原来的看C.如果损失功率不变,相同材料、传输到相同地方所需导线横截面积是原来的白D.如果损失功率不变,相同材料、粗细的输电线传输距离是原来的9倍答案BC在功率不变时，电压升高到原来的9倍，则传输电流变为原来的S，若输电线不变，则输电线上损失的电压AU=Ir变为原来喘,A错误;输电线损失的功率AP=『r,因此输电线损失的功率变为原来球,B正确;如果损失功率不变，则伤f厂隔）3，厂P（，如果输电线相同，则电阻率不变，传输距离不变时,所需导线横截面积只有原来的奈，C正确;如果损失功率不变,相同材料、粗细的输电线传输距离是原来的81倍,D错误。（2022浙江台州一中选考模拟,8）华为手机充电器中装有变压器。用正弦交流电路给手机充电时,原线圈两端电压为220V,副线圈两端电压为5V,副线圈电流为2A,若将变压器视为理想变压器，则（）A.原、副线圈的匝数比为1.4：1B.原线圈的电流约为0.05AC.副线圈两端电压的最大值为5VD.原、副线圈的功率之比为14：1答案B变压器原、副线圈两端电压与匝数成正比,可得巴-"=44,A错误;理想变压器