高考物理大一轮复习《交变电流》综合检测试题

《交变电流》综合检测

（时间:90分钟满分：100分）

【测控导航】

考点题号

L交变电流的产生及变化规律交变电流图像1,3,15

2.交变电流的四值2,6,17

3.变压器4,5,7,8,9,10,16

4.远距离输电12,18

5.传感器11

6.实验13,14

一、选择题（本题共12小题,每小题4分，共48分.在每小题给出的四个选项中,第1〜7题只

有一个选项正确,第8〜12题有多项正确,全部选对得4分,选对但不全得2分,有选错或不选

的得0分）

1.（2016•北京丰台模拟）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（C）

A.线框通过图中位置瞬间,线框中的电流方向由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

修

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2倍

解析:边AB和CD切割磁感线产生电流,根据右手定则可知电流由B指向A,故选项A错误;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

电阻的电流瞬时值最大,故选项B错误,C正确;根据E=NBS3可知，3增大一倍,E也增大一倍,

E

根据1=扬可知,通过电阻电流的有效值也增大一倍,故选项D错误.

2.（2016•无锡期末）一正弦式交变电流随时间变化的规律如图所示，由图可知（D）

i/A

八/V

冬76^X10-28）

A.该交变电流的电流瞬时值的表达式为i=2sin100nt（A）

B.该交变电流的频率是50Hz

C.该交变电流的电流有效值为2*A

D.若该交变电流通过R=10Q的电阻，则电阻消耗的功率是20W

解析：由图像可知，交变电流电流的最大值为2A,周期为0.04s,交变电流的角速度3

2兀2兀

=1=0.04rad/s=50nrad/s,所以交变电流的电流瞬时值的表达式为i=2sin50nt（A）,A

1

错误;交变电流的频率为f=T=

2

25Hz,B错误;交变电流的电流有效值为1=也A="A,C错误;交变电流的电流有效值为啦A,

所以电阻消耗的功率P=l2R=（也”X10W=

20W,D正确.

3.（2016•贵州遵义模拟）如图（甲）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像如图（乙）中曲线a,b所示,则

A.两次t=0时刻线圈平面均与中性面垂直

B.曲线a,b对应的线圈角速度之比为3：2

C.曲线a表示的交变电动势频率为50Hz

D.曲线b表示的交变电动势有效值为10mV

解析:在t=0时刻，电动势为零,磁通量变化率为零,线圈处在中性面位置，故选项A错误；由题

2兀

图（乙）可知,a的周期为4X102s,b的周期为6XIO。s,则由3=T可知,角速度与周期成反

1

比,故角速度之比为3：2,选项B正确；曲线a表示的交变电流的频率f=T*=25Hz,故选项C

错误；曲线a,b对应的线圈角速度之比为3：2,曲线a表示的交变电动势最大值是15V,根据

10

E"=nBSa得曲线b表示的交变电动势最大值是10V,则有效值为E=^V=5隹V,故选项D错

误.

4.（2016•河北唐山模拟）如图所示，水平铜盘半径为r,置于磁感应强度为B、方向竖直向下

的匀强磁场中，铜盘绕通过圆盘中心的竖直轴以角速度3做匀速圆周运动，铜盘的边缘及中

心处分别通过导线与理想变压器的原线圈相连，该理想变压器原、副线圈的匝数比为n：1,

变压器的副线圈与电阻为R的负载相连，则（D）

Br2co

A.负载R两端的电压为2n

1

B.原线圈中的电流为通过R电流的n

C.变压器的副线圈磁通量为0

D.通过负载R的电流为0

1

解析:铜盘切割磁感线产生的感应电动势E=Brj=5Bd3,为恒定的电动势,经过变压器后，负

载两端电压为零,通过负载的电流为零，故选项A错误,D正确;副线圈中无电流,原线圈中有

电流,能产生磁场,原、副线圈中磁通量都不为零,故选项B,C错误.

5.（2016•广东广州一模）如图所示变压器可视为理想变压器，在原、副线圈的回路中分别接

有阻值相同的电阻,原线圈一侧接有一正弦交流电源.若两电阻消耗的电功率相等，则变压器

原、副线圈的匝数之比为（C）

A.1：2B.2：1

C.1：1D.1：4

【2nl

解析:原、副线圈电流之比与匝数之比的关系为11=%,两电阻消耗的功率相等,即［,RJz?%

21

由以上两式得故选C.

6.如图所示,单匝矩形闭合导线框abed一半处于磁感应强度为B的水平有界匀强磁场中，

线框面积为S,电阻为R.线框绕与其中心线重合的竖直固定转轴00'以角速度3匀速转动,

固定转轴恰好位于匀强磁场的右边界.则线框中感应电流的有效值为（A）

XX

XX

XX

XX

解析:线框中产生的感应电动势的最大值为

1

E”,=2BS3,

【m"in^2BSco

则线框中感应电流的有效值为I=@^R=4R,

选项A正确.

7.（2016•海南文昌一模）如图所示,一理想变压器原线圈匝数n,=

1000,副线圈匝数廿200,原线圈中接一交变电源，交变电压u=220也sin100"t（V）.副线圈

中接一电动机，电阻为11Q,电流表&示数为1A.电表对电路的影响忽略不计，则（D）

A.此交变电流的频率为100Hz

B.电压表示数为220MV

C.电流表A］示数为5A

D.此电动机输出功率为33W

co100兀

解析:此交变电流的频率为f=2n=2兀Hz=50Hz,选项A错误；电压表示数为交变电流的有效

220在1

值，即U尸mV=220V,选项B错误;根据Iim=Ln2可知11="112=0.2A,选项C错误;变压器

n2

副线圈两端电压员=%山=44V,故此电动机输出功率为P=l2U「122r=（1X44-1x11）W=33W,

选项D

正确.

8.（2016•皖南八校联考）如图所示的理想变压器,左端输入有效值不变的正弦交流电u,电

压表和电流表都是理想电表，忽略小灯泡电阻的变化,则开关S闭合后与闭合前相比较,下列

说法正确的是（AD）

C.电流表A的示数变小D.电压表V的示数变小

解析:设理想变压器副线圈所接电路的总电阻为R.&,原、副线圈的电流分别为原、副

线圈的电压分别为U„U2,开关S闭合后,R总减小,副线圈的输出功率增大,而原线圈的输入功

率由副线圈的输出功率决定也随着增大,左端输入有效值不变的正弦式交变电流U,而P输入

I2

=1此因此原线圈的电流L增大,而灯泡L,的电阻不变,故灯泡L的功率Ru也增大，即

L变亮,A正确;灯泡3的电压UEFI.R.,,增大，故原线圈的电压Ui=U-Uu将减小，由电压之比得

5%

U2=%可知比也将减小，即电压表V的示数变小,I）正确;灯泡L两端电压减小，因此L变暗,B

*11

错误；由理想变压器的电流之比12=%,可知L增大,即电流表A的示数变大,C错误.

9.（2016•山东济南模拟）图（甲）是小型交流发电机的示意图,A为理想交流电流表,V为理想

交流电压表.内阻不计的矩形线圈绕垂直于磁场方向的水平轴沿逆时针方向匀速转动,矩形

线圈通过滑环接一理想变压器,原、副线圈匝数比为3:2,副线圈接有滑动变阻器,从某时

刻开始计时,副线圈输出电压如图（乙）所示，以下判断正确的是（ABC）

A.电压表的示数为15V

B.副线圈输出电压瞬时值表达式u=l（）Msin100nt（V）

C.若滑动触头P的位置向上移动时，电流表读数将减小

D.把发电机线圈的转速变为原来的一半,则变压器的输入功率将减小到原来的一半

10在2

解析:副线圈两端电压有效值为心=也V=10V,原线圈两端电压即电压表读数为U尸n2U2=15

2兀

V,选项A正确;交变电流的周期T=2X1（）2S,则3=T=IOOnrad/s,故副线圈输出电压瞬时

值表达式u=10Msin100nt（V）,选项B正确;若滑动触头P的位置向上移动时，电阻R增大,

副线圈中电流减小,则原线圈中电流减小,则电流表读数减小,选项C正确;把发电机线圈的

转速变为原来的一半,根据E,产nBS3可知交流电压最大值变为原来的一半,变压器的输入电

2

u2

压减半,副线圈两端电压减半,根据P=R可知输出功率变为原来的四分之一,则变压器的输

入功率将减小到原来的四分之一,选项D错误.

10.（2016•内蒙古赤峰联考）电流表、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）.原线圈接入如图（乙）所示的正弦交流电压u（原、副线圈匝数比为10：1）,下列说

法正确的是（BD

A.电压u的频率为100Hz

B.电压表的示数为22V

C.照射R的光变强时，灯泡变暗

D.照射R的光变强时，电流表的示数变大

解析:根据（乙）图，电压u的频率为50Hz,A错误;根据电压与匝数成正比可知,原线圈的电压

的最大值为220mV,所以副线圈的电压的,

最大值为22MV,电压表的示数为电压的有效值,所以示数为N

22V,B正确;照射R的光变强时,其阻值减小,副线圈中的电流L增大，灯泡变亮,C错误;副

线圈中的电流L增大,原线圈中的电流L增大，电流表的示数变大,D正确.

11.压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小,某位同学利用压敏电阻设计了判断电梯运

动状态的装置，其装置示意图如图所示,将压敏电阻平放在电梯内，受压面朝上,在上面放一

物体叫电梯静止时电流表示数为I。,电梯在不同的运动过程中，电流表的示数分别如图所示,

下列判断中正确的是（ACD）

表示电梯可能做表示电梯可能做

匀速直线运动匀加速±升运动

AB

24

0t°t

表示电梯可能做表示电梯可能做加

匀加速上升运动速度减小的减速运动

D

解析:A图，电流不变,压敏电阻的电压不变，由欧姆定律知,其阻值不变,压力不变,则电梯可

能做匀速直线运动，故A正确;B图，当电流变化时,其电阻是变化的,则压力也是变化的.而匀

加速运动压力不变，故B错误;C图，电流为静止时的两倍,而且不变，由欧姆定律知，其电阻减

小,且不变,则压力增大且不变，电梯可能做匀加速上升运动，故C正确;D图，当电流均匀减小

时,其电阻是增大的，则压力变小，电梯可能做加速度减小的减速运动,故D正确.

12.（2016•海南文昌模拟）在雨雪冰冻天，为清除高压输电线上的凌冰，有人设计了这样的融

冰思路:利用电流的热效应除冰.若在正常供电时,高压线上送电电压为U,电流为I,热损耗

功率为AP;除冰时,输电线上的热损耗功率需变为9AP,则除冰时（认为输电功率和输电线

电阻不变）下列说法不正确的是（ABC）

I

A.输电电流为§B.输电电流为91

U

C.输电电压为3UD.输电电压为3

解析:因输电线上的热损耗功率需变为9AP,则根据P=I2r可知,输电电流变为原来的3倍,

U

根据P=iu可知输电电压为3,故选项D正确.

二、非选择题（共52分）

13.（6分）（2016•广东百校质检）如图所示，图（甲）为热敏电阻Rt图像，图（乙）为用此热敏电

阻R和继电器组成的一个简单恒温箱控制电路，继电器线圈的电阻为150。.当线圈中的电

流大于或等于20mA时,继电器的衔铁被吸合.继电器线圈供电的电池电动势E=6V,内阻不

计.图中的“电源”是恒温箱加热的电源.

⑴应该把恒温箱内的加热器接在(选填"A,B”或“C,D”)端.

(2)如果要使恒温箱内的温度保持150℃,可变电阻R'的值应调节为C.

AH

亿)

解析：(1)当温度较低的时候,热敏电阻的阻值较大，电路中的电流较小,此时继电器的衔铁与

AB部分连接，此时是需要加热的，恒温箱内的加热器要工作,所以应该把恒温箱内的加热器

接在A,B端.

(2)当温度达到150℃时，加热电路就要断开，此时的继电器的衔铁

要被吸合,即控制电路的电流要达到20mA,根据闭合电路欧姆定律

可得，

E

TR+R'+即

1=°,

6

即o.02」50+30+R：

解得R'=120Q.

答案：⑴A,B(2)120

评分标准:每空3分.

14.（9分）（2016•河南开封一模）有一种测量人的体重的电子秤,其测量部分的原理图如图

中的虚线框所示,它主要由压力传感器R（电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻），

显示体重大小的仪表A（实质是电流表）.压力传感器表面能承受的最大压强为1X10,Pa,且

已知压力传感器R的电阻与所受压力的关系如表所示.设踏板和压杆的质量可以忽略不计，

接通电源后,压力传感器两端的电压恒为4.8V,取g=10N/kg.请回答：

r…।踏板

压杆

--®--------

压力传感器R

—<<||

压力F/N0250500750100012501500•・・

电阻R/Q300270240210180150120・・・

（1）该秤零起点（即踏板空载时）的刻度线应标在电流表刻度盘________毫安处.

（2）如果某人站在该秤踏板上，电流表刻度盘的示数为20mA,这个人的质量是.

（3）若压杆与压力传感器之间的接触面积是2cm；则该秤的仪表（电流表）量程是毫

安.

解析：（1）踏板空载时电流表读数为

U4.8V

1=&3°°0=0.016A=16mA.

（2）当电流为20mA时,压力传感器的电阻为

U4.8V

R，=I'=0.02A=240Q,

由表中信息可知压力传感器受到的压力为F=500N,

GF500N

人的质量m=g=g=l°N/kg=50kg.

（3）传感器能承受的最大压力

71

F'=PS=1X1OPaX2X10m=2000N,

分析表中的数据可以看出，压力每增加250N,电阻减小30Q,

所以压力为2000N时,压力传感器的电阻为

R"=60Q,此时电路中的电流

U4.8V

I"=R"=60c=0.08A=80mA,

即仪表（电流表）的量程为80mA.

答案：（1）16（2）50kg（3）80

评分标准:每空3分.

15.（8分）如图所示,一矩形线圈在匀强磁场中绕00'轴匀速转动,磁场方向与转轴垂直.线

圈匝数n=40,电阻r=0.1。，长L=0.05m,宽30.04m,角速度3=100rad/s,磁场的磁感应

强度B=0.2T.线圈两端外接电阻R=9.9Q的用电器和一个交流电流表.求：

（1）线圈中产生的最大感应电动势；

⑵电流表的读数；

（3）用电器上消耗的电功率.

解析：（l）EM=nBS3=nBlI123=1.6V.（2分）

(2)L=R+r=0.16A,(2分)

电流表读数为有效值

乜

1=^=0.11A.(2分)

(3)P=I2R=0.12W.(2分)

答案：(1)1.6V(2)0.11A(3)0.12W

16.（8分）（2016•江苏无锡期末）有一个阻值为R的电阻,若将它接在电压为20V的直流电

源上,其消耗的功率为P;若将它接在如图所示的理想变压器的副线圈两端时其消耗的电功

P

率为5.已知变压器输入电压为u=220sin100nt（V）,不计电阻随温度的变化，求：

（1）理想变压器副线圈两端电压的有效值.

（2）此变压器原、副线圈的匝数之比.

解析：（1）将R接在直流电源上有

（20V）2

P=R,（2分）

接在理想变压器的副线圈两端时

pU?

5=R

解得U2=10^V.（2分）

（2）原线圈电压的有效值

220

Ui=mV=lloMV,（2分）

nlUi

由吆5得

11

n2=1碰=1.（2分）

答案：⑴10衣V（2）11：1

17.（10分）一小型交流发电机产生正弦式交变电流,其电压u随时间t变化的规律如图所示.

发电机线圈电阻为5。，当发电机输出端仅接入一个95Q的纯电阻用电器时，用电器恰能

正常工作.求:

⑴通过该用电器的电流值；

（2）该用电器的额定功率是多少？

解析：（1）由电压图像可知,发电机产生的交变电流电压的有效值为100V,（2分）

由电路欧姆定律可得,通过该用电器的电流值

U100V

I=R+r=95C+5Q=iA.（4分）

（2）由于用电器正常工作.故其额定功率是

P=I2R=（1A）2X95Q=95W.（4分）

答案：（1）1A（2）95W

18.（11分）某小型发电站的发电机输出交流电压为500V,输出电功率为50kW,如果用电阻

为3Q的输电线向远处用户送电,这时用户获得的电压和电功率是多少?假如,要求输电线

上损失的电功率是输送功率的0.6%,则发电站要安装一个升压变压器,到达用户前再用降压

变压器变为220V供用户使用，不考虑变压器的能量损失,这两个变压器原、副线圈的匝数比

各是多少？

解析：

IJo1W

用500V电压送电时示意图如图所示，输电线上的电流

X50X103

Io=UO=500A=100A.（1分）

用户获得电压

U,=Uo-IoR=（500-100X3）V=200V;（l分）

用户获得的电功率

Pi=LUi=2X104W.（1分）

改用高压输送时,示意图如图所示,

要求P报=0.6%P,

B|1P»=50X103X0.6%W=300W.（1分）

300

工」亍

输电电流1=A=10A.（1分）

发电站升压后输电电压

P50x103

U=I=10V=5000V,（1分）

升压变压器匝数比

2U05001

n2=U^5000=10.（i分）

输电线上损失的电压

U'=1•R=10X3V=30V,（1分）

降压变压器的输入电压

,

U2=U-U=（5000-30）V=4970V,（1分）

降压变压器的匝数比

°3^24970497

因“3=万玉（2分）

答案:200V2X10'W1：10497:22

【备用题组】

1.（2016•北京期末）（多选）如图所示，理想变压器原线圈两端的输入电压为220V,副线圈

两端接有两只标有“12V24W”字样的灯泡,当开关Si和Sz都闭合时,两灯泡均正常发光.

下列说法中正确的是（ACD）

220V

A.该变压器原、副线圈的匝数之比应为55:3

B.该变压器原、副线圈的匝数之比应为3:55

C.将开关Si断开,则通过该变压器原线圈的电流将变小

D.将开关Si断开,则该变压器原线圈的输入功率将变小

解析：因为灯泡正常发光,故其两端的电压为12V,则由变压器的原副线圈的匝数比等于其电

..220V55

压之比的规律可知,变压器原、副线圈的匝数之比应为n2=U2=12V=3,选项A正确,B错误;

将开关&断开,副线圈上连接的电阻变大，消耗的电功率减小，变压器原线圈的输入功率将变

小,故原线圈中的电流也将减小,故选项C,D正确.

2.（2016-广东深圳月考）（多选）如图所示,有一矩形线圈，面积为S,匝数为N,整个线圈的电

阻为r,在磁感应强度为B的匀强磁场中,线圈绕00'轴以角速度3匀速转动,外电阻为R,当

线圈由图示位置转过90°的过程中，下列说法中正确的是（BD）

01

R

A.磁通量的变化量为△①二NBS

2NBS（o

B.平均感应电动势为&兀

（NBSco）2

C.电阻R所产生的焦耳热为2R

NB