2020届高考物理二轮复习 刷题首选卷 专题十二 交变电流课件

经典特训题组1．(多选)如图1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象如图2中曲线a、b所示，则()A．两次t＝0时刻线圈平面均与中性面重合B．曲线a、b对应的线圈转速之比为2∶3C．曲线a表示的交变电动势频率为25HzD．曲线b表示的交变电动势有效值为10V答案AC解析线圈经过中性面时不切割磁感线，感应电动势为零，由题图2知两次t＝0时转动产生的瞬时电动势都等于零，故此时线圈平面均与中性面重合，A正确；由图2知两次转动所产生的交变电动势的周期之比Ta∶Tb＝2∶3，再由周期与转速的关系n＝1T得na∶nb＝3∶2，故B错误；因Ta＝4×10－2s，故fa＝1Ta＝25Hz，C正确；因Ema＝15V，而Em＝NBSω＝2πNBST，故Emb＝TaTb·Ema＝10V，Eb＝Emb2＝52V，D错误。2．现代社会是数字化社会，需要把模拟信号转换为数字信号。如甲图中的正弦交流电通过乙图数字触发器后会输出丙图的数字信号，丙图中数字信号对应两种电压状态0和2V，触发器的转换规则是：交流电压数值小于Um2时输出为0，交流电压数值大于等于Um2时输出为2V。丙图中电压的有效值约为()A．2.0VB．1.6VC．1.4VD．1.3V答案B解析当输入电压为Um2时，Um2＝Umsin2πTt，在前半个周期内，可解得t1＝112T或t2＝512T，标出输入电压和输出电压的特殊时刻如下图，一个周期内对应电压为2V的时间为23T，根据有效值定义，有：U21R×23T＝U2R×T，U1＝2V，代入数据得U≈1.6V，故选B。3．一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示，已知发电机线圈内阻为5.0Ω，现外接一只电阻为105.0Ω的灯泡，如图乙所示，则下列说法正确的是()A．电路中的电流方向每秒钟改变50次B．电压表的示数为220VC．灯泡实际消耗的功率为420WD．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为25J答案C解析由甲图知该交流电的周期T＝0.02s，每个周期电流方向改变两次，则1s内电流方向改变的次数为n＝2×1T＝100次，A错误；由图甲可知感应电动势最大值Em＝2202V，所以有效值E＝220V，电压表示数U＝RR＋rE＝210V，B错误；灯泡实际消耗的功率P＝U2R＝420W，C正确；发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Q＝I2rt＝E－Ur2rt＝20J，D错误。4．(多选)如图所示，T为理想变压器，电流表A、电压表V均为理想交流电表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，L为电感线圈，A、B两点间接正弦交流电。则()A．只将滑片P1下移时，电流表A示数变小B．只将滑片P2下移时，电压表V示数变大C．只增大交流电的电压时，电流表A示数变大D．只增大交流电的频率时，电压表V示数不变答案AC解析只将滑片P1下移时，输出电压减小，输出功率减小，输入功率也减小，电流表A示数变小，A正确；只将滑片P2下移时，总电阻减小，副线圈两端电压不变，电路总电流变大，R1两端电压变大，R3两端电压变小，即电压表V示数变小，B错误；只增大交流电的电压时，输出电压增大，副线圈电流增大，原线圈电流也增大，电流表A示数变大，C正确；只增大交流电的频率时，电感线圈L的感抗增大，电压表V示数变大，D错误。5.(多选)一含有理想变压器的电路如图所示，变压器原、副线圈匝数比为3∶1。电路中连接三个相同的电阻R，A为理想交流电流表，U为正弦交流电源，输出电压的有效值U＝380V。当开关S断开时，电流表的示数为2A。则()A．定值电阻R的阻值为10ΩB．开关S断开时，副线圈的输出电压为127VC．开关S闭合时，电流表的示数为3.8AD．开关S闭合时，电路中消耗的总功率为1300W答案AC解析此时电流表示数I1＝2A，根据变压器原理可得副线圈电流I2＝3I1＝6A，根据电压关系有U－I1RI2·2R＝31，代入数据解得：R＝10Ω，副线圈的输出电压U2＝2I2R＝120V，A正确，B错误；开关闭合时，U－I1′RI2′·R＝31，且I2′＝3I1′，解得I1′＝3.8A，则电路中消耗的总功率P＝I1′U＝1444W，C正确，D错误。6.如图所示，理想变压器原线圈接一正弦交变电源，其电压的有效值恒定不变，两个副线圈的匝数分别为n1和n2，所接电阻分别为R1和R2，且R2＝4R1。不计电流表内阻，当只闭合S1时，电流表示数为1A，S1、S2都闭合时，电流表示数为2A，则n1∶n2等于()A．1∶1B．1∶2C．1∶3D．1∶4答案B解析设原线圈的电压为U，当只闭合S1时，根据电流表示数为1A，则变压器的输入功率为U×1A，则副线圈的输出功率为U×1A；当S1和S2都闭合时，电流表示数为2A，则变压器的输入功率为U×2A，则副线圈的输出功率为U×2A，因此两副线圈的功率之比为1∶1，根据P＝U2R，R2＝4R1，有U21R1＝U22R2，解得U1∶U2＝1∶2，由变压器的电压与匝数成正比可得n1∶n2＝1∶2，故B正确。7．图甲为远距离输电示意图，升压变压器原、副线圈匝数比为1∶1000，降压变压器原、副线圈匝数比为1000∶1，输电线的总电阻为1000Ω，若升压变压器的输入电压如图乙所示，用户端电压为220V，下列说法正确的是()A．输电线中的电流为3AB．电站输出的功率为7500kWC．输电线路损耗功率为90kWD．用户端交变电流的频率为100Hz答案B解析由图乙知升压变压器输入端电压的最大值为Um＝2502V，有效值为U1＝Um2＝250V，根据U1U2＝n1n2，得升压变压器副线圈两端的电压U2＝n2n1U1＝10001×250V＝2.5×105V，用户端电压为220V，根据U3U4＝n3n4，得降压变压器原线圈两端的电压U3＝n3n4U4＝10001×220V＝2.2×105V，故输电线上损失的电压为ΔU＝U2－U3＝3×104V，则输电线上的电流为I＝ΔUR＝3×1041000A＝30A，电站的输出功率为P1＝P2＝U2I＝7500kW，输电线路损耗功率为ΔP＝I2R＝900kW，由乙图可知，原线圈交变电流的周期为T＝0.02s，则频率为f＝1T＝50Hz，变压器不会改变交流电的频率，故用户端交变电流的频率为50Hz，故A、C、D错误，B正确。8．在如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为2∶1；a、b两端电压与时间的关系如图乙所示，二极管可视为理想二极管，电表均为理想电表，电阻R＝10Ω，则下列说法正确的是()A．电压表示数约为4.50VB．电压表示数约为6.36VC．电流表示数约为0.90AD．电路消耗的功率为8.10W答案B解析根据题图乙可得，原线圈中电压的有效值为U＝Em2＝1822V＝18V，则副线圈的电压为U′＝12U＝9V，根据二极管的特性，设电压表测量的有效值为U有，则有：U′2R×12T＝U2有R×T，解得U有＝92V≈6.36V，则电压表的示数约为6.36V，有效电流为：I有＝U有R＝6.3610A＝0.636A，故电流表的示数约为0.636A，A、C错误，B正确；电路消耗的功率为：P＝I2R＝0.6362×10W≈4.04W，故D错误。真题调研题组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2VB．增加2VC．降低200VD．增加200V答案D解析理想变压器的电压与匝数关系为U1U2＝n1n2＝U1＋ΔU1U2＋ΔU2，整理可得ΔU1ΔU2＝n1n2，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.T2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2πΦmTC．线框转一周外力所做的功为2π2Φ2mRTD．从t＝0到t＝T4过程中线框的平均感应电动势为πΦmT答案BC解析中性面的特点是线圈平面与磁场垂直，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T2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＝Φm2πT，对正弦式交流电，感应电动势有效值E有＝Em2＝2πΦmT，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＝E2有R·T＝2π2Φ2mRT，C正确；由法拉第电磁感应定律知，从t＝0到t＝T4过程中线框的平均感应电动势E＝ΔΦΔt＝ΦmT4＝4ΦmT，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∶2B.2∶1C．1∶2D．2∶1答案D解析根据题述，正弦交变电流的电压有效值为u02，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＝U2RT，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＝u20∶u022＝2∶1，D正确。4．(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12，则()A．R消耗的功率变为12PB．电压表V的读数为12UC．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12，则角速度变为原来的12，根据Em＝nBSω可知发电机产生的最大电动势为原来的12，根据U＝Em2可知发电机的输出电压有效值变为原来的12，即原线圈的输出电压变为原来的12，根据U1U2＝n1n2可知副线圈的输入电压变为原来的12，即电压表示数变为原来的12，根据P＝U2R可知R消耗的电功率变为14P，A错误、B正确；副线圈中的电流为I2＝12UR，即变为原来的12，根据n1n2＝I2I1可知原线圈中的电流也变为原来的12，C错误；转速减小为原来的12，则频率变为原来的12，D错误。5．(2017·天津高考)(多选)在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。设线圈总电阻为2Ω，则()A．t＝0时，线圈平面平行于磁感线B．t＝1s时，线圈中的电流改变方向C．t＝1.5s时，线圈中的感应电动势最大D．一个周期内，线圈产生的热量为8π2J答案AD解析t＝0时，Φ＝0，故线圈平面平行于磁感线，A正确。线圈每经过一次中性面电流的方向改变一次，线圈经过中性面时，磁通量最大，故在t＝0.5s、1.5s时线圈中的电流改变方向。在t＝1s时线圈平面平行于磁感线，线圈中的电流方向不变，B错误。线圈在磁场中转动，磁通量最大时，感应电动势为0，磁通量为0时，感应电动势最大，故t＝1.5s时，感应电动势为0，C错误。线圈中感应电动势的最大值Em＝nBωS＝nωΦm＝n2πTΦm＝100×2π2×0.04V＝4πV，有效值E＝Em2＝22πV，故在一个周期内线圈产生的热量Q＝E2RT＝22π22×2J＝8π2J，D正确。6．(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，B对；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