2023新教材高中物理第三章交变电流高考真题演练新人教版选择性必修第二册

第三章高考真题演练选择题1．(2019·江苏高考)某理想变压器原、副线圈的匝数之比为1∶10，当输入电压增加20V时，输出电压()A．降低2V B．增加2VC．降低200V D．增加200V答案D解析理想变压器的电压与匝数关系为eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1＋ΔU1,U2＋ΔU2)，整理可得eq\f(ΔU1,ΔU2)＝eq\f(n1,n2)，即原、副线圈匝数之比等于原、副线圈的电压变化量之比，当ΔU1＝20V时，ΔU2＝200V，D正确。2．(2019·天津高考)(多选)单匝闭合矩形线框电阻为R，在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，穿过线框的磁通量Φ与时间t的关系图象如图所示。下列说法正确的是()A.eq\f(T,2)时刻线框平面与中性面垂直B．线框的感应电动势有效值为eq\f(\r(2)πΦm,T)C．线框转一周外力所做的功为eq\f(2π2Φ\o\al(2,m),RT)D．从t＝0到t＝eq\f(T,4)过程中线框的平均感应电动势为eq\f(πΦm,T)答案BC解析中性面的特点是与磁场垂直，线框位于中性面时，穿过线框的磁通量最大，磁通量变化率最小，则eq\f(T,2)时刻线框所在平面与中性面重合，A错误；感应电动势最大值为Em＝Φmω＝Φmeq\f(2π,T)，对正弦式交流电，感应电动势有效值E有＝eq\f(Em,\r(2))＝eq\f(\r(2)πΦm,T)，B正确；由功能关系知，线框转一周外力做的功等于产生的电能，W＝E电＝eq\f(E\o\al(2,有),R)·T＝eq\f(2π2Φ\o\al(2,m),RT)，C正确；由法拉第电磁感应定律知，从t＝0到t＝eq\f(T,4)过程中线框的平均感应电动势eq\x\to(E)＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(Φm,\f(T,4))＝eq\f(4Φm,T)，D错误。3．(2018·全国卷Ⅲ)一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q方；若该电阻接到正弦交变电源上，在一个周期内产生的热量为Q正。该电阻上电压的峰值为u0，周期为T，如图所示。则Q方∶Q正等于()A．1∶eq\r(2) B.eq\r(2)∶1C．1∶2 D．2∶1答案D解析根据题述，正弦交变电流的电压有效值为eq\f(u0,\r(2))，而方波交流电的有效值为u0，根据焦耳定律和欧姆定律，Q＝I2RT＝eq\f(U2,R)T，可知在一个周期T内产生的热量与电压有效值的二次方成正比，Q方∶Q正＝ueq\o\al(2,0)∶eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(u0,\r(2))))2＝2∶1，D正确。4．(2018·全国卷Ⅲ)(多选)如图a，在同一平面内固定有一长直导线PQ和一导线框R，R在PQ的右侧。导线PQ中通有正弦交流电流i，i的变化如图b所示，规定从Q到P为电流的正方向。导线框R中的感应电动势()A．在t＝eq\f(T,4)时为零B．在t＝eq\f(T,2)时改变方向C．在t＝eq\f(T,2)时最大，且沿顺时针方向D．在t＝T时最大，且沿顺时针方向答案AC解析由图b可知，导线PQ中电流在t＝eq\f(T,4)时达到最大值，变化率为零，导线框R中磁通量变化率为零，根据法拉第电磁感应定律，在t＝eq\f(T,4)时导线框中产生的感应电动势为零，A正确；在t＝eq\f(T,2)时，导线PQ中电流图象斜率方向不变，导线框R中磁通量变化率的正负不变，根据楞次定律，在t＝eq\f(T,2)时，导线框中产生的感应电动势方向不变，B错误；由于在t＝eq\f(T,2)时，导线PQ中电流图象斜率最大，电流变化率最大，导致导线框R中磁通量变化率最大，根据法拉第电磁感应定律，在t＝eq\f(T,2)时导线框中产生的感应电动势最大，由楞次定律可判断出感应电动势的方向为顺时针方向，C正确；由楞次定律可判断出在t＝T时感应电动势的方向为逆时针方向，D错误。]5．(2018·天津高考)教学用发电机能够产生正弦式交变电流。利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R供电，电路如图所示，理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、U，R消耗的功率为P。若发电机线圈的转速变为原来的eq\f(1,2)，则()A．R消耗的功率变为eq\f(1,2)PB．电压表V的读数变为eq\f(1,2)UC．电流表A的读数变为2ID．通过R的交变电流频率不变答案B解析根据ω＝2πn可知转速变为原来的eq\f(1,2)，则角速度变为原来的eq\f(1,2)，根据Em＝nBSω可知发电机产生的最大电动势变为原来的eq\f(1,2)，根据U＝eq\f(Em,\r(2))可知发电机的输出电压有效值变为原来的eq\f(1,2)，即原线圈的输出电压变为原来的eq\f(1,2)，根据eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可知副线圈的输入电压变为原来的eq\f(1,2)，即电压表示数变为原来的eq\f(1,2)，根据P＝eq\f(U2,R)可知R消耗的电功率变为eq\f(1,4)P，A错误，B正确；副线圈中的电流为I2＝eq\f(\f(1,2)U,R)，即变为原来的eq\f(1,2)，根据eq\f(n1,n2)＝eq\f(I2,I1)可知原线圈中的电流也变为原来的eq\f(1,2)，C错误；转速减小为原来的eq\f(1,2)，则频率变为原来的eq\f(1,2)，D错误。6．(2018·江苏高考)采用220kV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eq\f(1,4)，输电电压应变为()A．55kV B．110kVC．440kV D．880kV答案C解析输电功率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为输电线路的电阻，即P损＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,U)))2R。当输电功率一定时，输电线路损失的功率为原来的eq\f(1,4)，则输电电压为原来的2倍，即440kV，故C正确。7．(2017·北京高考)如图所示，理想变压器的原线圈接在u＝220eq\r(2)sin100πt(V)的交流电源上，副线圈接有R＝55Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2∶1，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是()A．原线圈的输入功率为220eq\r(2)WB．电流表的读数为1AC．电压表的读数为110eq\r(2)VD．副线圈输出交流电的周期为50s答案B解析理想变压器原线圈两端电压的有效值为U1＝220V，由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)得U2＝eq\f(n2U1,n1)＝110V，即电压表的读数为110V，通过负载电阻的电流I2＝eq\f(U2,R)＝eq\f(110,55)A＝2A，则副线圈的输出功率P＝U2I2＝110×2W＝220W，原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，为220W，故选项A、C错误；由n1I1＝n2I2得I1＝eq\f(n2I2,n1)＝1A，即电流表的读数为1A，选项B正确；由u＝220eq\r(2)·sin100πt(V)可知，角速度ω＝100π，原线圈所接交流电的周期T＝eq\f(2π,ω)＝0.02s，副线圈输出交流电的周期不变，仍为0.02s，选项D错误。8．(2017·江苏高考)(多选)某音响电路的简化电路图如图所示，输入信号既有高频成分，也有低频成分，则()A．电感L1的作用是通高频B．电容C2的作用是通高频C．扬声器甲用于输出高频成分D．扬声器乙用于输出高频成分答案BD解析电感的特点是通低频阻高频，电容的特点是通高频阻低频，选项A错误，B正确；混合信号输入后，高频成分被L1阻碍，再经C1过滤一部分，则通过扬声器甲的是低频成分，选项C错误；当混合信号输入后，电容C2让高频信号顺利通过，电感L2不能过滤掉高频成分，但可以过滤掉低频成分，故通过扬声器乙的是高频成分，选项D正确。9．(2016·全国卷Ⅰ)一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3Ω、1Ω和4Ω，为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定。当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I。该变压器原、副线圈匝数比为()A．2B．3C．4D．5答案B解析设原、副线圈匝数比为n，根据能量守恒，当S断开时，UI＝I2R1＋(nI)2(R2＋R3)；当S闭合时，4UI＝(4I)2R1＋(4nI)2R2，联立解得n＝3，所以B正确。10．(2016·全国卷Ⅲ)(多选)如图，M为半圆形导线框，圆心为OM；N是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为ON；两导线框在同一竖直面(纸面)内；两圆弧半径相等；过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面。现使线框M、N在t＝0时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面、且过OM和ON的轴，以相同的周期T逆时针匀速转动，则()A．两导线框中均会产生正弦交流电B．两导线框中感应电流的周期都等于TC．在t＝eq\f(T,8)时，两导线框中产生的感应电动势相等D．两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等答案BC解析本题中导线框的半径旋转切割磁感线时产生大小不变的感应电流，故A项错误；两导线框产生的感应电流的周期与线框转动的周期相同，B项正确；在t＝eq\f(T,8)时，两导线框切割磁感线的导线长度相同，且切割速度大小相等，故产生的感应电动势相等，均为E＝eq\f(1,2)BR2ω，C项正确；两导线框中感应电流随时间变化的图象如图所示，故两导线框中感应电流的有效值不相等，D项错误。11．(2016·江苏高考)一自耦变压器如图所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a、b间作为原线圈。通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c、d间作为副线圈。在a、b间输入电压为U1的交变电流时，c、d间的输出电压为U2。在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中()A．U2>U1，U2降低B．U2>U1，U2升高C．U2<U1，U2降低D．U2<U1，U2升高答案C解析由图可知变压器的原线圈匝数n1大于副线圈匝数n2，因eq\f(U1,n1)＝eq\f(U2,n2)，则U2<U1；在将滑动触头从M点顺时针转到N点的过程中，n2减小，U2降低，C正确，A、B、D错误。12．(2016·四川高考)如图所示，接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L供电，如果将原、副线圈减少相同匝数，其他条件不变，则()A．小灯泡变亮B．小灯泡变暗C．原、副线圈两端电压的比值不变D．通过原、副线圈电流的比值不变答案B解析由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)得U2＝eq\f(n2,n1)U1①由eq\f(U1,U2′)＝eq\f(n1－Δn,n2－Δn)得U2′＝eq\f(n2－Δn,n1－Δn)U1②由eq\f(②,①)得：eq\f(U2′,U2)＝eq\f(n2－Δnn1,n1－Δnn2)＝eq\f(n2n1－Δnn1,n2n1－Δnn2)，因为n2<n1，所以eq\f(U2′,U2)<1，即U2′<U2，故小灯泡变暗，B正确，A错误；由以上分析过程可以看出，C错误；由eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)和eq\f(I1′,I2′)＝eq\f(n2－Δn,n1－Δn)可见，D错误。13．(2016·天津高考)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