高考物理试题分类汇编 交变电流

历年高考试题分类汇编：交变电流（08北京卷）18．一理想变压器原、副线圈匝数比n1:n2=11:5。原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u如图所示。副线圈仅接入一个10的电阻。则A．流过电阻的电流是20AB．与电阻并联的电压表的示数是1002VC．经过1分钟电阻发出的热量是6×103JD．变压器的输入功率是1×103W答案：D【解析】原线圈中电压的有效值是220V，由变压比知副线圈中电压为100V，流过电阻的电流是10A；与电阻并联的电压表的示数是100V；经过1分钟电阻发出的热量是6×1034J。（08天津卷）17．一理想变压器的原线圈上接有正弦交变电压，其最大值保持不变，副线圈接有可调电阻R。设原线圈的电流为I1，输入功率为P1，副线圈的电流为I2，输出功率为P2。当R增大时A．I1减小，P1增大B．I1减小，P1减小D．I2增大，P2减小D．I2增大，P2增大答案：B【解析】理想变压器的特点是输入功率等于输出功率，当负载电阻增大时，由于副线圈的电压不变，所以输出电流I2减小，导致输出功率P2减小，所以输入功率P1减小；输入的电压不变，所以输入的电流I1减小，B正确（08四川卷）16．如图，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为固定电阻，开关S是闭合的。和为理想电压表，读数分别为U1和U2；、和为理想电流表，读数分别为I1、I2和I3。现断开S，U1数值不变，下列推断中正确的是A．U2变小、I3变小B．U2不变、I3变大C．I1变小、I2变小D．I1变大、I2变大答案：BC解析：因为变压器的匝数与U1不变，所以U2与两电压表的示数均不变．当S断开时，因为负载电阻增大，故次级线圈中的电流I2减小，由于输入功率等于输出功率，所以I1也将减小，C正确；因为R1的电压减小，故R2、R3两端的电压将增大，I3变大，B正确．（08宁夏卷）19.如图a所示，一矩形线圈abcdA3A2A1V2V1放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴OO′以角速度逆时针匀速转动。若以线圈平面与磁场夹角45＝时（如图b）为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正。则下列四幅图中正确的是答案：D【解析】本题考查正弦交流电的产生过程、楞次定律等知识和规律。从a图可看出线圈从垂直于中性面开始旋转，由楞次定律可判断，初始时刻电流方向为b到a，故瞬时电流的表达式为i=－imcos（π4+ωt），则图像为D图像所描述。平时注意线圈绕垂直于磁场的轴旋转时的瞬时电动势表达式的理解。（08上海卷）20B．（10分）某小型实验水电站输出功率是20kW，输电线路总电阻是6Ω。（1）若采用380V输电，求输电线路损耗的功率。（2）若改用5000高压输电，用户端利用n1:n2＝22：1的变压器降压，求用户得到的电压。解析：（1）输电线上的电流强度为I＝32010380PUA＝52.63A输电线路损耗的功率为P损＝I2R＝52.632×6W≈16620W＝16.62kW（2）改用高压输电后，输电线上的电流强度变为I′＝320105000PUA＝4A用户端在变压器降压前获得的电压U1＝U－I′R＝（5000－4×6）V＝4976V根据1122UnUn用户得到的电压为U2＝211nUn＝122×4976V＝226.18V（08海南卷）7、如图，理想变压器原副线圈匝数之比为4∶1．原线圈接入一电压为u＝U0sinωt的交流电源，副线圈接一个R＝27.5Ω的负载电阻．若U0＝2202V，ω＝100πHz，则下述结论正确的是A．副线圈中电压表的读数为55VB．副线圈中输出交流电的周期为1s100πC．原线圈中电流表的读数为0.5AD．原线圈中的输入功率为1102W【答案】：AC【解析】：原线圈电压有效值U1=220V，由电压比等于匝数比可得副线圈电压U2=55V，A对；电阻R上的电流为2A，由原副线圈电流比等于匝数的反比，可得电流表示数为0.5A，C对；输入功率为P=220×0.5W=110W，D错；周期T=2πω=0.02s，B错。（08广东卷）5．小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动。产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图所示，此线圈与一个R＝10Ω的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻，下列说法正确的是A．交变电流的周期为0.125B．交变电流的频率为8HzC．交变电流的有效值为2AD．交变电流的最大值为4A【答案】C【解析】由e－t图像可知，交变电流电流的周期为0.25s，故频率为4Hz，选项A、B错误。根据欧姆定律可知交变电流的最大值为2A，故有效值为2A，选项C正确。（00天津、江西卷）1（12分）一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数100n，穿过每匝线圈的磁通量随时间按正弦规律变化，如图所示，发电机内阻0.5r，外电路电阻95R，已知感应电动势的最大值nEm，其中m为穿过每匝线圈磁通量的最大值，求串联在外电路中的交流电流表（内阻不计）的读数。18．参考解答：已知感应电动势的最大值mmnaE○1设线圈在磁场中转动的周其为T，则有T2○2根据欧姆定律，电路中电流的最大值为VARrREImm○4设交流电流表的读数I，它是电流的有效值，根据有效值与最大值的关系，有mII21○4由题给的1图线可读得Wbm-2100.1○5BT21014.3○6解以上各式，并代入数据，得AI4.1○702全国2（20分）电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的。电子束经过电压为U的加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，如图所示。磁场方向垂直于圆面。磁场区的中心为O，半径为r。当不加磁场时，电子束将通过O点而打到屏幕的中心M点。为了让电子束射到屏幕边缘P，需要加磁场，使电子束偏转一已知角度θ，此时磁场的磁感应强度B应为多少？27．（20分）电子在磁场中沿圆弧ab运动，圆心为C，半径为R。以v表示电子进入磁场时的速度，m、e分别表示电子的质量和电量，则eU＝21mv2①eVB＝Rmv2②又有tg2＝Rr③由以上各式解得B＝221tgemUr④04（江苏卷）3.(16分)汤姆生用来测定电子的比荷(电子的电荷量与质量之比)的实验装置如图所示，真空管内的阴极K发出的电子(不计初速、重力和电子间的相互作用)经加速电压加速后，穿过A'中心的小孔沿中心轴O1O的方向进入到两块水平正对放置的平行极板P和P'间的区域．当极板间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O点处，形成了一个亮点；加上偏转电压U后，亮点偏离到O'点，(O'与O点的竖直间距为d，水平间距可忽略不计．此时，在P和P'间的区域，再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场．调节磁场的强弱，当磁感应强度的大小为B时，亮点重新回到O点．已知极板水平方向的长度为L1，极板间距为b，极板右端到荧光屏的距离为L2(如图所示)．(1)求打在荧光屏O点的电子速度的大小。(2)推导出电子的比荷的表达式解答：（1）当电子受到的电场力与洛沦兹力平衡时，电子做匀速直线运动，亮点重新回复到中心O点，设电子的速度为v，则eEevB得BEv即BbUv（2）当极板间仅有偏转电场时，电子以速度v进入后，竖直方向作匀加速运动，加速度为mbeUa电子在水平方向作匀速运动，在电场内的运动时间为vLt11这样，电子在电场中，竖直向上偏转的距离为bmvUeLatd221211221离开电场时竖直向上的分速度为mvbUeLatv111电子离开电场后做匀速直线运动，经t2时间到达荧光屏vLt22t2时间内向上运动的距离为bmvLeULtvd22122这样，电子向上的总偏转距离为)2(121221LLLbmveUddd可解得)2/(1212LLbLBUdme04（全国卷）4（22分）空间中存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，一带电量为+q、质量为m的粒子，在p点以某一初速开始运动，初速方向在图中纸面内如图中P点箭头所示。该粒子运动到图中Q点时速度方向与P点时速度方向垂直，如图中Q点箭头所示。已知P、Q间的距离为l。若保持粒子在P点时的速度不变，而将匀强磁场换成匀强电场，电场方向与纸面平行且与粒子在P点时速度方向垂直，在此电场作用下粒子也由P点运动到Q点。不计重力。求：（1）电场强度的大小。（2）两种情况中粒子由P运动到Q点所经历的时间之差。4．（22分）（1）粒子在磁场中做匀速圆周运动，以v0表示粒子在P点的初速度，R表示圆周的半径，则有qv0B=mRv20①由于粒子在Q点的速度垂直它在p点时的速度，可知粒子由P点到Q点的轨迹为41圆周，故有2lR②以E表示电场强度的大小，a表示粒子在电场中加速度的大小，tE表示粒子在电场中由p点运动到Q点经过的时间，则有qE=ma③221EatR④R=v0tE⑤由以上各式，得mqlBE22⑥（2）因粒子在磁场中由P点运动到Q点的轨迹为41圆周，故运动经历的时间tE为圆周运动周期T的41，即有tE=41T⑦而02vRT⑧由⑦⑧和①式得qBmtE2⑨由①⑤两式得qBmtE⑩qBmttER)12(○1104（全国卷）5（19分）一匀磁场，磁场方向垂直于xy平面，在xy平面上，磁场分布在以O为中心的一个圆形区域内。一个质量为m、电荷量为q的带电粒子，由原点O开始运动，初速为v，方向沿x正方向。后来，粒子经过y轴上的P点，此时速度方向与y轴的夹角为30°，P到O的距离为L，如图所示。不计重力的影响。求磁场的磁感强度B的大小和xy平面上磁场区域的半径R。24．（19分）粒子在磁场中受各仑兹力作用，作匀速圆周运动，设其半径为r，rvmqvB2①据此并由题意知，粒子在磁场中的轨迹的圆心C必在y轴上，且P点在磁场区之外。过P沿速度方向作延长线，它与x轴相交于Q点。作圆弧过O点与x轴相切，并且与PQ相切，切点A即粒子离开磁场区的地点。这样也求得圆弧轨迹的圆心C，如图所示。由图中几何关系得L=3r②由①、②求得qLmvB3③图中OA的长度即圆形磁场区的半径R，由图中几何关系可得LR33④W1=1mgs③W2=)(1ssmg④W3=2mgs⑤W4=)(2ssmg⑥W=W1+W2+W3+W4⑦用E1表示在碰撞过程中损失的机械能，则E1=E－W⑧由①—⑧式解得mgsvMmmME221201⑨代入数据得E1=2.4J⑩04（天津卷）6．（15分）钍核Th23090发生衰变生成镭核Ra22688并放出一个粒子。设该粒子的质量为m、电荷量为q，它进入电势差为U的带窄缝的平行平板电极1S和2S间电场时，其速度为0v，经电场加速后，沿ox方向进入磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的有界匀强磁场，ox垂直平板电极2S，当粒子从p点离开磁场时，其速度方向与ox方位的夹角60，如图所示，整个装置处于真空中。（1）写出钍核衰变方程；（2）求粒子在磁场中沿圆弧运动的轨道半径R；（3）求粒子在磁场中运动所用时间t。6（15分）（1）钍核衰变方程RaHeTh226884223090①（2）设粒子离开电场时速度为v，对加速过程有2022121mvmvqU②粒子在磁场中有RvmqvB2③由②、③得202vmqUqBmR④（3）粒子做圆周运动的回旋周期qBmvRT22⑤粒子在磁场中运动时间Tt61⑥由⑤、⑥得qBmt37（20分）下图是导轨式电磁炮实验装置示意图。两根平行长直金属导轨沿水平方向固定，其间安放金属滑块（即实验用弹丸）。滑块可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨保持良好接触。电源提供的强大电流从一根导轨流入，经过滑块，再从另一导轨流回电源。滑块被导轨中的电流形成的磁场推动而发射。在发射过程中，该磁场在滑块所在位置始终可以简化为匀强磁场，方向垂直于纸面，其强度与电流的关系为B=kI，比例常量k=2.5×10－6T/A。已知两导轨内侧间距l=1.5cm，滑块的质量m=30g，滑块沿导轨