高考总复习物理专题十二专题资料包word版

曲一线 2023版《5年高考3年模拟》B版 专题十二　交变电流 一、选择题 1.物理生活|(2022吉林一模)红旗渠是二十世纪六十年代的伟大工程,被誉为“人工天河”,红旗渠居高临下,渠线长,落差大,沿渠建电站,发电、灌溉两受益。某小型水电站远距离输电的简化电路如图所示,若发电机输出的电压随时间变化的函数关系式为u=Um sin ωt,则下列说法正确的是(　　) A.用户用电器上交流电的频率为ωπ B.发电机输出交流电的电压有效值为Um C.输电线上的电流只由降压变压器原、副线圈的匝数比决定 D.当只有用户用电器的总电阻增大时,输电线上损失的功率减小 答案　D　变压器不改变交流电的频率,输入频率与输出频率相等,故用户用电器上交流电的频率为ω2π,故A错误;发电机输出的电压随时间变化的函数关系式为u=Um sin ωt,可知发电机输出交流电的电压有效值为U=Um2,故B错误;输电线上的电流由用户的负载功率、输电线上损失的功率和输电电压决定,故C错误;当用户用电器的总电阻增大时,用户的负载功率减小,降压变压器的输出功率减小,则输入功率减小,输入的电流减小,输电线上损失的功率减小,故D正确。 2.物理科技|(2022云南昆明二模)如图甲所示为一台小型发电机构造示意图。磁极N、S间的磁场看成匀强磁场,磁感应强度大小为110π T,线圈共10匝,矩形线圈的面积为S。该发电机产生的感应电动势图像如图乙所示,该交流电通过自耦变压器对一定值电阻R供电,不计发电机内阻,则下列说法正确的是(　　) 甲 乙 A.矩形线圈面积为12 m2 B.电阻中电流方向每秒钟改变100次 C.线圈从t=0开始转过180°的过程中,电压表的读数先增大后减小 D.当变压器滑片P向上滑动时,电阻R消耗的功率减小 答案　D　从乙图可知线圈转动过程中产生的感应电动势最大值为12 V,周期为0.2 s,根据Em=NBSω=NBS2πT,解得S=1.2 m2,A错误;由于周期为0.2 s,则1 s内共有5个周期,每个周期内电流方向变化2次,故电阻中电流方向每秒钟改变10次,B错误;电压表的读数是电压有效值,保持不变,C错误;变压器的滑片P向上滑时,原线圈的匝数n1增大,根据U2U1=n2n1可知变压器副线圈输出电压U2减小,故电阻R消耗的功率减小,D正确。 3.物理科技|(2022广东佛山二模)氮化镓手机充电器具有体积小、功率大、发热量少的特点,图甲是这种充电器的核心电路。交流电经前端电路和氮化镓开关管后,在a、b端获得如图乙所示的高频脉冲直流电,经理想变压器降压后在c、d端给手机充电,则正常工作时,变压器c、d输出端(　　) 甲 乙 A.输出的电压也是直流电压 B.输出电流的频率为2T C.输出电流的有效值大于a、b端输入电流的有效值 D.需将输入电压转变为交流电,输出端才会有电压输出 答案　C　由图乙可知a、b端获得的为交流电,则经过变压器输出的电压为交流电压,A错误;由图乙可知高频脉冲直流电的周期为T,故输出电流的频率为f=1T,B错误;由于变压器为降压变压器,则输入电压的有效值大于输出电压的有效值,根据变压器的输入功率等于输出功率,可知输出电流的有效值大于a、b端输入电流的有效值,C正确;变压器的工作原理是电磁感应,只要输入电流的大小发生变化,产生的磁场就会发生变化,磁通量就会发生变化,输出端就会有电压输出,故不需要将输入电压转变为交流电,输出端也可以有电压输出,D错误。 4.物理生活|(2022四川宜宾二模)北京奥运场馆的建设体现了“绿色奥运”的理念。国家体育馆“鸟巢”隐藏着一座年发电量比较大的太阳能光伏发电系统,假设该发电系统的输出电压恒为250 V,通过理想变压器向远处输电,如图,所用输电线的总电阻为8 Ω,升压变压器T1原、副线圈匝数比为1∶16,下列说法正确的是(　　) A.若该发电系统输送功率为1×105 W,则输电线损失的功率为5×103 W B.若该发电系统输送功率为1×105 W,用户获得220 V电压,则降压变压器T2原、副线圈的匝数比为200∶11 C.若用户消耗功率减少,则升压变压器T1输出电压U2减小 D.若用户消耗功率增加,则用户电路两端电压U4增大 答案　A　该发电系统的输入功率等于输出功率,若P=1×105 W,则原线圈中电流为I1=PU1=400 A,对于T1有I1I2=n2n1,代入数据解得I2=25 A,则输电线损失的功率为ΔP=I22r=252×8 W=5×103 W,A正确;根据U1U2=n1n2,代入数据解得U2=4×103 V,又知I2=25 A,则输电线的总电阻两端的电压为Ur=I2r=200 V,则U3=U2-Ur=3.8×103 V,又知U3U4=n3n4,即有n3n4=3800220=19011,B错误;当用户消耗功率减小时,输电线中的电流减小,但是U1和n1n2不变,故U2不变,C错误;当用户消耗功率增大时,输电线中电流增大,输电线的总电阻两端的电压变大,而U2不变,根据U3=U2-Ur可知U3变小,又由U3U4=n3n4可知U4变小,D错误。 5.物理探索|(2022福建部分地市4月诊断)(多选)某同学研究远距离输电的电路如图所示,a、b端接入电压为U0的交流电,升压变压器T1和降压变压器T2均为理想变压器,且n1n2=n4n3。已知R1=R2=R3,三个电阻消耗的功率相同,电表均为理想交流电表,则(　　) A.升压变压器T1的匝数比为n1n2=14 B.电压表的示数小于U0 C.若R1短路,电流表示数将变大 D.若R3断路,电压表示数将减小 答案　BC　令R1=R2=R3=R,三个电阻消耗的功率相同,有PR1=I32R,PR2=PR3=I422R,则I3I4=12,根据变压器原、副线圈匝数与电流之间的关系可得n4n3=I3I4=12,由题意可得升压变压器T1的匝数比为n1n2=n4n3=12,A错误;根据变压器的工作原理得U1U2=n1n2、U3U4=n3n4,又因为U3=U2-I3R1,U1=U0,则U4=n4n3U2-n4n3I3R1=U0-n4n32I4R1=U0-n4n32U4R2R3R2+R3R1=U0-12U4,解得U4=23U0,电压表的示数即U4,可知电压表的示数小于U0,B正确;若R1短路,则U3=U2,降压变压器原线圈的电压变大,副线圈的电压也将升高,从而使得降压变压器的电流I4增大,根据电流与变压器匝数的关系I3I4=n4n3可知,降压变压器原线圈中的电流也增大,故电流表示数将变大,C正确;若R3断路,此时电压表的示数为U4'=U0-n4n32U4'R2R1=U0-U4'4,解得U4'=45U0,可知U4'>U4,故电压表示数将变大,D错误。 6.(2022山东济宁二模,10)(多选)如图所示,某理想变压器原线圈a的匝数n1=400,副线圈b的匝数n2=200,原线圈接在u=1002 sin (50πt) V的交流电源上,副线圈中“12 V　6 W”的灯泡L恰好正常发光,电阻R1=160 Ω。下列说法正确的是(　　) A.副线圈两端的电压有效值为50 V B.电阻R2的阻值为76 Ω C.通过电阻R1的电流大小为0.25 A D.穿过铁芯的磁通量的变化率最大值为3220 Wb/s 答案　CD　灯泡正常发光,副线圈的电流I2=PUL=0.5 A,根据电流与匝数比的关系得原线圈的电流I1=n2n1I2=0.25 A,故C正确;交流电源输出电压有效值U=100 V,根据U=U1+I1R1,解得原线圈两端的电压有效值为U1=60 V,则副线圈两端的电压有效值为U2=n2n1U1=30 V,故A错误;电阻R2的阻值为R2=U2-ULI2=36 Ω,故B错误;根据法拉第电磁感应定律得2U2=n2·ΔΦΔt,解得穿过铁芯的磁通量的变化率最大值为ΔΦΔt=3220 Wb/s,故D正确。 7.(2022山东青岛一模,8)如图,变压器的输入端接入u1=2202 sin 100πt(V)的交流电,开关S接1,当滑动变阻器接入电路的阻值为20 Ω时,电压表的读数为102 V。变压器为理想变压器,二极管正向电阻不计,反向电阻无穷大,所有电表均为理想电表,下列说法正确的是(　　) A.若只将滑动变阻器的滑片向下滑动,则电流表示数减小,电压表示数增大 B.若只将S从1拨到2,电流表示数变大 C.S接1时,原、副线圈中接入电路的匝数之比为11∶1 D.1 min内滑动变阻器产生的热量为400 J 答案　C　若只将滑动变阻器的滑片向下滑动,负载电阻增大,电压表示数由变压器输入电压和原副线圈匝数比决定,故电压表示数保持不变,则副线圈电流I2减小,原线圈电流I1减小,即电流表示数减小,A错误;若只将S从1拨到2,原线圈匝数n1增大,可知副线圈输出电压减小,滑动变阻器两端电压减小,故滑动变阻器消耗功率减小,根据变压器输入功率等于输出功率可得U1I1=PR,可知原线圈电流I1减小,即电流表示数减小,B错误;开关S接1时,设此时副线圈的输出电压为U2,由于二极管的单向导电性,由电流热效应可得U22R·T2=(102)2R·T,解得U2=20 V,由题意可知U1=220 V,可得原、副线圈中接入电路的匝数之比为n1n2=U1U2=22020=111,C正确;1 min内滑动变阻器产生的热量为Q=(102)220×60 J=600 J,D错误。 8.(2022山东济宁一模,6)如图甲所示,为某手机无线充电装置简化工作原理图,充电基座线圈接上如图乙所示的家用交流电,受电线圈接一理想二极管给手机电池充电,基座线圈与受电线圈的组合可视为理想变压器。已知该手机电池的充电电压为5 V,下列说法正确的是(　　) 甲 乙 A.该无线充电装置主要利用了电磁感应中的自感现象 B.家用交流电电流方向每秒变化50次 C.该无线充电装置的输出电压的峰值为52 V D.基座线圈和受电线圈的匝数比为311∶10 答案　D　受电线圈通过基座线圈中产生的交变磁场而产生交变电流,再经过整流电路转变成直流电后对手机充电,主要是利用了电磁感应中的互感现象,A错误;家用交流电的周期为0.02 s,一个周期内电流方向变化2次,故家用交流电电流方向每秒变化100次,B错误;受电线圈接一理想二极管给手机电池充电,手机电池的充电电压为5 V(有效值),则有(Um2)R2×T2=52R×T,解得Um=10 V,该无线充电装置的输出电压的峰值为10 V,C错误;基座线圈和受电线圈的匝数比为n1n2=31110,D正确。 9.(2022山东泰安一模,11)(多选)如图所示,理想变压器的原线圈与电压稳定的正弦交流电源相连(电源内阻不计),原、副线圈匝数比为n1∶n2,电压表和电流表均为理想电表,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,当滑片向左滑动时,电压表V1、V2、电流表A1、A2的示数变化分别用ΔU1、ΔU2、ΔI1、ΔI2表示,则下列关系一定正确的是(　　) A.|ΔU1ΔI1|=R1　　　　　　　　　　B.|ΔU2ΔI2|=ΔR2 C.|ΔU2ΔI2|=(n1n2)2R1　　　　　　　　　　D.|ΔU2ΔI2|=(n2n1)2R1 答案　AD　正弦交流电源电压稳定,有U=UR1+U1,|ΔU1|=|ΔUR1|,所以有|ΔU1ΔI1|=|ΔUR1ΔI1|=R1,故A正确;理想变压器原、副线圈电压变化量之比ΔU1ΔU2=n1n2,原、副线圈电流变化量之比ΔI1ΔI2=n2n1,所以有|ΔU2ΔI2|=(n2n1)2|ΔU1ΔI1|=(n2n1)2R1,所以D正确,B、C错误。 10.(2022长沙周南中学开学考,2)如图是一个家庭用的漏电