2021高三物理二轮强化综合复习 交变电流的产生（含答案）

2021届高三物理二轮强化综合复习训练交变电流的产生

1.如图所示，矩形线框置于磁场中，该磁场可视为匀强磁场。线框通过导

线与电阻构成闭合电路，线框在磁场中绕垂直于磁场方向的转轴逆时针匀

速转动，下列说法正确的是（）

A.线框通过图中位置瞬间，A8边的电流方向由A到B

B.线框通过图中位置瞬间，穿过线框的磁通量最大

C.线框通过图中位置瞬间，通过电阻的电流瞬时值最大

D.若使线框转动的角速度增大一倍，那么通过电阻电流的有效值变为原来

的9倍

2

2.如图所示,某交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁

场的轴00'匀速转动.该小型发电机的线圈共200匝，线圈面积S=100cm）线圈

电阻r=48C,磁场的磁感应强度8=1T.如果用此发电机带动两个标有“220V

1.1kW”的电动机正常工作,需在发电机的输出端〃、人与电动机之间接一个

理想变压器，理想变压器原、副线圈匝数比4：%=4:1,下列说法正确的是（）

A.线圈转动的角速度为5000rad/sB.电动机内阻为44。

C.电流表示数为40AD.发电机的输出功率为

2.2xlO3W

3.如图甲所示，标有“6V3W”的灯泡和标有“2pF7V”的电容器并联到

交流电源上，V为交流电压表，交流电源的输出电压如图乙所示，下列判

断正确的是（）

A.灯泡恰好正常发光

B.电容器不可能被击穿

C.V的示数在0_6亚V之间不断变化

D."O.ois时-，线圈中的磁通量为零

4.如图所示,匀强磁场的磁感应强度B=0.5T,边长乙=0.1m的正方形线圈共

N=100匝，线圈总电阻r=10,线圈绕垂直于磁感线的对称轴。。,匀速转

动，转速为“=W「/s,外电路中的电阻R=4。，图示位置线圈平面与磁感线

71

平行，以下说法中正确的是（）

A.如从图示位置计时，线圈中产生正弦形式交流电

B.电阻汽上的电压为8V

C.每转动一周线圈上产生的热量为万J

D.线圈从图示位置转动■，流经肚的电荷量为0.05C

5.如图所示,匝数为10、边长为10cm、电阻不计的正方形线框绕着固定转

轴。。以角速度100兀rad/s在垂直于纸面向里的匀强磁场中匀速转动，线框

关于。。对称，线框通过两电刷（未画出）与某一理想变压器相连，已知理想变

压器原、副线圈的匝数之比为〃=10:1,副线圈两端接有两相同灯泡“右,

如果灯泡的规格为“2.5V0.5W”且正常发光，则下列说法正确的是（）

A.变压器原线圈两端电压的最大值为50V

B.匀强磁场的磁感应强度大小为逑T

71

C.线框处于中性面瞬间的电动势为50后V

D.变压器的输出功率为0.1W

6.如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为10：1,电流表

和电压表均为理想电表，R是光敏电阻（其阻值随光强增大而减小）、L

是理想线圈、C是耐压值和电容都足够大的电容器、。是灯泡、K是单

刀双掷开关。当原线圈接入如图乙所示的正弦交流电时，下列说法正确的

是（）

A.开关K连通1时,若光照增强，电流表的示数变小

B.开关K连通1时，电压表的示数为22V

C.开关K连通2时-，。灯泡一定不亮

D.开关K连通2时，若光照增强，电压表的示数减小

7.如图甲所示，理想变压器的原、副线圈匝数比〃副线圈所在电路

接有滑动变阻器R和额定电压为12V、线圈电阻为2。的电动机M.原线圈

输入的交流电压如图乙所示.闭合开关S,电动机正常工作,电流表示数为1

A.下列判断正确的是（）

A.副线圈两端的电压有效值为22及vB.滑动变阻器R接入电

路的电阻为1。。

C.电动机输出的机械功率为12WD.若电动机突然卡住，原线圈输入功率将

变小

8.如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为5:1,为三只阻

值均为10的相同电阻，C为电容器，输入端接入如图乙所示的交变电

压。以下说法中正确的是（）

A.通过A的电流最大值为2亚A

B.副线圈输出电压的瞬时值表达式为"=20sin50nr（V）

C.电阻&的电功率为20W

D.通过&的电流始终为零

9.如图甲所示，变压器原、副线圈的匝数比为3:1,L「JL「匕为四只规

格均为“9V6W”的相同灯泡，各电表均为理想交流电表，输入端交变电

压〃的图象如图乙所示，则以下说法正确的是（）

图甲

A.电压表的示数为36VB.电压表的示数为27V

C.电流表的示数为3AD.四只灯泡均不能正常

发光

10.如图所示为一交变电流的图象，其中电流为正时图像为正弦交流电的

一部分，则该交变电流的有效值为（）

/7A

uT\V,3T\，'2T

--X-!IIIt

-/o|-2'------12,--•

同

Z

A./=/<>B.z=y-（）C./=/°/2D./=V2Z（）/2

11.在图甲所示电路中，理想变压器原、副线圈的匝数之比为10:1,电阻

犀凡的阻值分别为5他6。，电压表和电流表均为理想电表。若接在变压器

原线圈的输入端的电压如图乙所示（为正弦曲线的一部分），则下列说法正

确的是（）

A.电压表的示数为25.1VB.电流表的示数为1A

C.变压器的输入功率为1I&WD.变压器的输出功率为11W

12.图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比勺:%=5:1,电阻R=10C,…2

为规格相同的两只小灯泡，E为单刀双掷开关。原线圈接正弦交变电源，

输入电压"随时间，的变化关系如图乙所示.现将H接1、邑闭合，此时

4正常发光。下列说法正确的是（）

A.只断开$2后，原线圈的输入功率增大

B.输入电压u的表达式

u=20&sin(50w)V

C.若与换接到2后，原线圈的输入功率为1.6W

D.若y换接到2后，R消耗的电功率为0.8W

13.如图所示，图甲是旋转磁极式交流发电机简化图，其矩形线圈在匀强

磁场中不动，线圈匝数为10匝，内阻不可忽略。产生匀强磁场的磁极绕

垂直于磁场方向的固定轴。。,（。，。沿水平方向）匀速转动，线圈中的磁通量

随时间按如图乙所示正弦规律变化。线圈的两端连接理想变压器，理想变

压器原、副线圈的匝数比勺：〃2=2:1,电阻4=4=8Q,电流表示数为1A.则

下列说法不正确的是（）

A.Mcd线圈在图甲所示的面为非中性面

B.发电机产生的电动势的最大值为io0v

C.电压表的示数为10V

D.发电机线圈的电阻为4Q

14.在远距离输电时，输送的电功率为P,送电的电压为U,所用的导线

的电阻率为0,横截面积为S,线路总长度为L,输电线损失的电功率为

△P,用户得到的电功率为尸，则”与尸的关系正确的为（)

2

A.APUS

PL

P2PL

B.\P

U2S

15.如图所示，N匝矩形导线框以角速度①在磁感应强度为B的匀强磁场

中绕轴。。'匀速转动，线框面积为5,线框的电阻、电感均不计，外电路

接有电阻R、理想交流电流表Q）和二极管D.二极管D具有单向导电性，

即正向电阻为零，反向电阻无穷大.下列说法正确的是（）

A.交流电流表的示数为焉NBSB.一个周期内通过R的电荷量为警

C.R两端电压的有效值。=/岫5D.图示位置电流表的示数为0

16.如图所示，导线框绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的交变电动势为

e=26及sinlOOMV）。并与理想升压变压器相连进行远距离输电，理想降压变

压器的原、副线圈匝数比为4：1,降压变压器副线圈接入一只“12V12W”

的灯泡，且灯泡正常发光，输电线路总电阻r=16。，导线框及其余导线电

阻不计，电表均为理想电表，则（）

输

电，

线；

路i

v）:降质变压器

I•

L7

升压变压器

A.电流表的示数为“A

B.原线圈中交变电压的频率为I。。Hz

C.升压变压器的原副线圈匝数之比为1:2

D.当降压变压器刷线圈再并联一只同样灯泡时，输电线上损失的功率增大

17.风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。风力

发电原理是利用风力带动风车叶片旋转，再通过齿轮箱将发电机线圈转速

提升，进而发电。当叶轮转速在某一区间范围内时，线圈转速可以稳定到

某一固定数值，某次产生的交变电动势的图像如图所示，已知线圈在匀强

磁场中绕垂直于磁场的轴转动，线圈匝数为〃、面积为S。下列说法正确

的是（）

A.线圈的转速为，

B.3时刻线圈平面与中性面垂直

C.穿过线圈的磁通量最大值为多

D.在《々时间内，线圈中感应电动势的平均值为年

18.如图所示，边长为L的正方形单匝线圈abed,电阻为r,外电路的电

阻为R,a、b的中点和cd的中点的连线00,恰好位于匀强磁场的边界线

上，磁场的磁感应强度为B,若线圈从图示位置开始，以角速度①绕轴

00,匀速转动，则以下判断正确的是（）

R

A.电阻R两端电压的最大值为URM=；BL%

B.闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为e」BL%sinot

2

C.线圈从图示位置转过180。的过程中，流过电阻R的电荷量为

r+R

D.线圈转动一周的过程中，电阻R上产生的热量为Q=哗哗

4(r+R)2

19.如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T,转轴002垂直

于磁场方向，线圈电阻为2Q从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈

转过60。时的感应电流为1A.那么()

A.线圈消耗的电功率为4W

B.线圈中感应电流的有效值为2A

C.任意时刻线圈中的感应电动势为e=4sin也

D.从图示位置开始转过90。的过程中,通过线圈的电量为工

71

20.如图所示,矩形单匝线圈a历4放置在磁感应强度大小为少的匀强磁场

中，绕次/轴匀速转动,转动的周期为T,成的中点和cd的中点的连线

00'恰好位于匀强磁场的边界线上，转轴00,垂直于磁场方向，线圈电阻

阻值为R,外电阻的阻值也为R,从图示位置开始计时一,线圈转过30°时的

瞬时感应电流为1.则以下判断正确的是()

XXXX

—\b

XXXX

B

XXXX

R

A.线圈的面积为也

B.线圈消耗的电功率为4/R

C.t时刻线圈中的感应电动势为e=2后Hsin2f

T

D.t时刻穿过线圈的磁通量为①=义丝cos生，

71T

21.高压输电可大幅度节能，至2017年11月，我国已建成投运8项loookv

特高压交流工程和11项±800kV特高压直流工程。中国全面掌握了特高压

核心技术，成为世界首个也是唯一成功掌握并实际应用特高压技术的国

家。某小型水电站的电能输送示意图如图甲所示，发电机输出的电压恒

定，通过升压变压器(和降压变压器/向用户供电，已知输电线的总电阻

为R,降压变压器9的原、副线圈匝数之比为4：1,它的副线圈两端的交

变电压如图乙所示，若将变压器视为理想变压器，则下列说法中正确的是

()

A.降压变压器与原线圈的输入电压为880V

B.降压变压器心的输入功率与输出功率之比为4：1

C.当用户端用电量增大时，输电线上损耗的功率减小

D.当用户端用电量增大时，发电厂输出的功率也增大

22.如图甲所示，理想变压器原、副线圈匝数比为10:1,电压表为理想电表,H

为光敏电阻（其阻值随光的照射强度增大而减小）3、%L、是三个额定电压

均为10V的灯泡，其中L2、规格相同.原线圈接入如图乙所示的正弦交流

电,三个灯泡均正常发光，设灯泡不会被烧坏，下列说法正确的是（）

A.电路中电流1s内改变50次方向

B.灯泡L「L?的电功率之比为1：5

C.若将灯泡L换为一个理想二极管测电压表示数为11V

D.若将灯泡L换为一个理想电流表，把照射R的光减弱,修L,仍然可能正常

发光

23.如图所示，理想变压器的原副线圈匝数比1:2,原线圈与光滑水平导轨与

相连，轨道间距L=0.5m,匀强磁场8=0.2T垂直于轨道，若电阻不计的金属

棒时以速度u=12.5/sin200w(m/s)在导轨上运动，副线圈上连接规格

“2.5丫,5亚”小灯泡入、电容器C。则下列说法正确的是()

A.小灯泡恰好能正常发光

B.电容器的支路没有电流

C.若金属棒v=12.5>/Lsinl00w(m/s),小灯泡亮度不变

D.若金属棒向右匀加速运动，电容器上极板带正电

24.如图。所示为一线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流的"T图像，假

设将此电压加在图人所示的回旋加速器上给笊核加速，已知笊核的质量为

3.3x10-kg,下列说法正确的是()

A.该交流电电压的有效值为2000kV

B.f=0.5x10〃s时，穿过线圈的磁通量最大

C.笊核在回旋加速器中运动的周期为LOxlO's

D.加在回旋加速器上的匀强磁场的磁感应强度大小约为L3T

25.在图（a）所示的交流电路中，电源电压的有效值为220V,理想变压

器原、副线圈的匝数比为10：1,0&、&均为固定电阻，

&=10Q，R3=20Q,各电表均为理想电表。已知电阻&中电流4随时间/变

化的正弦曲线如图（b）所示。下列说法正确的是（）

图（a）

A.所用交流电的频率为50HzB.电压表的示数为100V

C.电流表的示数为1.0AD.变压器传输的电功率为15.0W

参考答案

1.答案：C

解析：边AB和CD切割磁场产生电流，根据右手定则可知电流有8指向

A,故A错误；

B.线框通过图中位置瞬间，穿过线框的磁通量为零，感应电动势最大，所

以感应电流也最大，通过电流表的电流瞬时值最大，故B错误，C正确；

D.根据E=NBSo可知，”增大一倍,E也增大一倍，根据/="可知，通过电流

表电流的有效值也增大一倍，故D错误。

2.答案：D

解析：两个标有“220V1.1kW”的电动机正常工作，即副线圈两端电压

&=220V,流过副线圈的电流4=篝=10A,由于原、副线圈匝数比'=4:1,

U2

根据理想变压器的规律得原线圈两端电压a=880V,流过原线圈的电流

/尸2.5A,即电流表示数是2.5A,线圈内阻「=48。,所以线圈转动产生的感应

电动势有效值是G+//=1000V,线圈转动产生的感应电动势最大值为

”=柩5°=1000&V,所以线圈转动的角速度为@=5OO0rad/s,故选项A、C错误;

由于电动机两端电压等于220V,流过电动机的电流为5A,所以电动机内阻

小于44C,故选项B错误;由理想变压器原理可知发电机输出功率等于电动

机的输入功率，故发电机的输出功率为P=Z2xl()3W，故选项D正确.

3.答案：A

4.答案:D

5.答案：B

解析：变压器副线圈两端的电压U,=5V,根据幺=区=3,可知原线圈两端

U2n21

的电压H=50V,最大值为5072V,A错误;由Um=NBS『5072V，可知

B=^T,B正确;线框处于中性面瞬间，线框中的电动势为0,线框垂直中性

71

面时，线框中的电动势为50V2V,C错误;变压器的输出功率P=2为=1W,D错

误。

6.答案：B

解析：A.开关K连通1时-，若光照增强，光敏电阻阻值减小，副线圈电

压不变，根据欧姆定律可知电流增大，电流表示数增大，A错误；

B.开关K连通1时，输入电压的有效值为：

U,=22呼V=22OV

V2

根据理想变压器的电压规律：幺=冬解得电压表示数：

U2n2

t/2=22V,

B正确；

C.开关K连通2时,接入输出电路中的是交流电，所以灯泡中有电流流

过，所以灯泡发光，C错误；

D.电压表测的是输出端电压，输入电压和匝数不变，所以电压表的示数

不变，D错误。

故选Bo

7.答案：B

解析：由题图乙知,原线圈输入电压的有效值为G=220V,由务=?得副线圈

U2n2

两端电压的有效值为Jx220V=22V,A错误;滑动变阻器两端的电压

力=6-U=22V_l2V=10V,由欧姆定律得滑动变阻器接入电路的电阻

尺=牛=*=1。。刀正确;电动机的输出功率

P=(//_/V=12VxlA-(lA)2x2C=10W,C错误;电动机正常工作

时,5=u+AR,u>y,若电动机突然卡住，电动机相当于纯电阻,5=/；(/?+，•)，

由以上各式知/;>*则副线圈的输出功率变大，由输入功率等于输出功率知，

原线圈的输入功率变大,D错误.

8.答案：C

解析：

9.答案:B

解析：由输入端两端电压的有效值4=警V=36V,原、副线圈的电压之

比4：％=».：%=3：1,电流之比为1：3;设L1两端电压为5,有％+33=36V,

则&=9V,原线圈电压即电压表的示数为a=UL%=27V,B正确，A错误.

四只灯泡两端电压均为9V,故均能正常发光，D错误.电流表的示数为

/=3X1A=2A,c错误.

10.答案：B

11.答案：D

12.答案：C

解析：A.只断开反后，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，输出功率减小、则输入功率也减小，故A错误;

B.由图象得周期T=0.02s,69=-^=100），输入电压最大值U,“二20V2V，所以输入电

压u的表达式应为〃=20上sin（100R）V，故B错误;

CD、若换接到2后，电阻R电压有效值为s=Xq=4V,R消耗的电功率为

P=^=I.6W,故C正确、D错误。

R

13.答案：C

解析：根据交变电流产生的规律，中性面与磁通量关系，故A不符合题

意；由交变电流的表达式，即6=%g。3110，得电动势峰值N①®=10&V,故

B不符合题意；根据。,=/,遇幺以及匹=&得q=8v,故C符合题意；由

~_R]+/?21J1%

E=4+/产得r=4Q,故D不符合题意。

14.答案：BD

解析：输电线电阻R=P（输电电流/=5，故输电线上损失的电功率为

LP2pL

P=Z用户得到的电功率为P'=P-AP=PI-

—份JsU2S

15.答案：AB

解析：矩形闭合导线框在磁场中转动，产生的交流电的电压最大值

Em=NBS（o,由于二极管具有单向导电性，故一个周期内只有一半时间电路

中有电流，根据电流的热效应得（焉）2。千=17,解得R两端电压

U=警,则电流表的示数为葛=甯，A正确，C错误；一个周期内只有

ZAZA

一半时间电路中有电流，由心N字,J鼻=爪，得电荷量4=等，B正

△fAA

确；电流表显示的是有效值，不会随瞬时值的变化而变化，即图示位置电

流表的示数不为0,D错误.

16.答案：ACD

17.答案：AB

18.答案:BCD

19.答案:AD

20.答案:AD

21.答案：AD

解析：A.令降压变压器的原副线圈电压的有效值分别为%匝数分别为

勺、n2，

由图象得到，降压变压器副线圈两端交变电压U=220^sinl00nrV,

则U,=220V,降压变压器原、副线圈匝数之比为生,，

1

且色="，所以心的原线圈的输入电压为3=24=4x220=880?,故A正确；

U2〃2%

B.降压变压器为理想变压器，故输入功率与输出功率之比为1:1,故B错

误；

C.当用户端的电量增大时,由于功率增大西中副线圈电压恒为220V,故.中

副线圈的电流增大，输电线上电流增大，因为输电线上损耗的功率

△P=Fr,所以输电线上损耗的功率增大，故C错误；

D.当用电量增大时，输电线上电流增大，故升压变压器的原线圈电流增

大，又原线圈电压不变，故发电厂输出的功率P=U/增大，故D正确；

22.答案:BD

解析：由题图乙可知交流电的周期为7=2x10-25,频率为

f="=6^Hz=50Hz,所以电路中电流1S内改变100次方向，故A错误;理

1/XIu

想变压器原、副线圈匝数比为10:1,故原、副线圈中电流之比为齐泰4,

又因为L、L规格相同，所以流过L的电流等于副线圈中电流的一半,所以流

过L、L的电流之比为九：％=1：5,因为三个灯泡均正常发光，两端电压相同，

故由尸=〃可知电功率之比等于电流之比，即巳:几=4,:G=1：5,B正确;若将灯

泡L换为一个理想二极管，则根据二极管单向导电性可知输入电压图像如图

所示.根据正弦式交流电的电压有效值定义可得萼解