（江蘇選考）2023版高考物理二輪復(fù)習(xí)第一部分專(zhuān)題四電路和電磁感應(yīng)專(zhuān)題跟蹤檢測(cè)（十九）交變電流?？嫉娜齻€(gè)題型

PAGEPAGE1專(zhuān)題跟蹤檢測(cè)〔十九〕交變電流?？嫉娜齻€(gè)題型一、選擇題(第1～5題為單項(xiàng)選擇題，第6～9題為多項(xiàng)選擇題)1．如圖甲所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)n＝10匝的閉合矩形線圈繞軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸O1O2垂直于磁場(chǎng)方向，線圈電阻為5Ω，從圖甲所示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，通過(guò)線圈平面的磁通量隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示，那么()A．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中消耗的電功率為10π2WB．在t＝0.2s時(shí)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，且電流改變一次方向C．所產(chǎn)生的交變電流感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝10πsin5πtVD．線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí)穿過(guò)線圈的磁通量變化最快解析：選A最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：Em＝nBSω＝nBS·eq\f(2π,T)＝nΦm·eq\f(2π,T)＝10×0.2×eq\f(2π,0.4)V＝10πV，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值為：E＝eq\f(Em,\r(2))＝eq\f(10π,\r(2))V＝5eq\r(2)πV，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中消耗的電功率為：P＝eq\f(E2,R)＝eq\f(5\r(2)π2,5)W＝10π2W，故A正確；t＝0.2s時(shí)，磁通量為0，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，電流方向不變，故B錯(cuò)誤；由題圖乙知角速度ω＝eq\f(2π,T)＝eq\f(2π,0.4)rad/s＝5πrad/s，因?yàn)閺木€圈垂直中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，所以交變電流感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝10πcos5πtV，故C錯(cuò)誤；線圈在圖示位置磁通量為0，磁通量的變化率最大，穿過(guò)線圈的磁通量變化最快，轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí)，磁通量最大，磁通量變化率為0，故D錯(cuò)誤。2.如圖甲所示，50匝矩形閉合導(dǎo)線框ABCD處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B＝eq\f(\r(2),10)T的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框電阻不計(jì)。線框勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)EF處所產(chǎn)生的正弦交流電壓圖像如圖乙所示。把該交流電壓加在圖丙中理想變壓器的P、Q兩端。變壓器的原線圈I和副線圈Ⅱ的匝數(shù)比為5∶1，交流電流表為理想電表，電阻R＝1Ω，其他各處電阻不計(jì)，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．t＝0.1s時(shí)，電流表的示數(shù)為0B．副線圈中交流電的頻率為50HzC．線框面積為eq\f(1,5π)m2D．0.05s時(shí)線框位于圖甲所示位置解析：選C原線圈中電壓的有效值U1＝eq\f(Em,\r(2))＝eq\f(10\r(2),\r(2))V＝10V，根據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，解得U2＝2V，故副線圈中的電流I2＝eq\f(U2,R)＝eq\f(2,1)A＝2A，電流表的電流為I1，由eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，解得I1＝0.4A，故A錯(cuò)誤；交流電的周期T＝0.2s，故交流電的頻率f＝eq\f(1,T)＝5Hz，故B錯(cuò)誤；根據(jù)Em＝nBSω可知S＝eq\f(Em,nBω)＝eq\f(10\r(2),50×\f(\r(2),10)×\f(2π,0.2))m2＝eq\f(1,5π)m2，故C正確；0.05s時(shí)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，線框平面與中性面垂直，故D錯(cuò)誤。3．如圖甲、乙分別表示兩種電壓的波形，其中圖甲所示電壓按正弦規(guī)律變化，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．圖甲表示交流電，圖乙表示直流電B．兩種電壓的有效值都是311VC．圖甲所示電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝220sin100πtVD．圖甲所示電壓經(jīng)原、副線圈匝數(shù)比為10∶1的理想變壓器變壓后，功率比為1∶1解析：選D由于題圖甲、乙中表示的電流方向都隨時(shí)間變化，因此都為交流電，故A錯(cuò)誤；兩種電壓的最大值是311V，有效值要小于311V，故B錯(cuò)誤；從題圖甲可知，Em＝311V，ω＝eq\f(2π,T)＝100πrad/s，所以題圖甲電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝311sin100πtV，故C錯(cuò)誤；交流電經(jīng)理想變壓器變壓后，輸入功率等于輸出功率，功率比為1∶1，故D正確。4.(2022·蘇州一模)如下圖為一個(gè)小型電風(fēng)扇的電路簡(jiǎn)圖，其中理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為n，原線圈接電壓為U的交流電源，輸出端接有一只電阻為R的燈泡L和交流電風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)D，電動(dòng)機(jī)線圈電阻為r。接通電源后，電風(fēng)扇正常運(yùn)轉(zhuǎn)，測(cè)出通過(guò)風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)的電流為I。那么以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．理想變壓器的輸入功率為eq\f(UI,n)B．風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)中的電流為eq\f(U,nr)C．風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率為eq\f(U,n)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(I－\f(U,nR)))D．假設(shè)電風(fēng)扇由于機(jī)械故障被卡住，那么通過(guò)原線圈的電流為eq\f(UR＋r,n2Rr)解析：選D理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為n，原線圈接電壓為U的交流電源，那么輸出端電壓為eq\f(U,n)，而風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)的輸入功率為eq\f(UI,n)，因輸出端還有一只燈泡，故A錯(cuò)誤；由上述分析知輸出端電壓為eq\f(U,n)，因?yàn)轱L(fēng)扇電動(dòng)機(jī)不是純電阻器件，所以電流不能表示為eq\f(U,nr)，故B錯(cuò)誤；風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)的輸入功率為eq\f(UI,n)，而風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)的線圈電阻消耗的功率為I2r，那么風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率為eq\f(UI,n)－I2r，故C錯(cuò)誤；假設(shè)電風(fēng)扇由于機(jī)械故障被卡住可視為純電阻，兩電阻并聯(lián)，那么根據(jù)歐姆定律可知，通過(guò)原線圈的電流為eq\f(UR＋r,n2Rr)，故D正確。5.(2022·鎮(zhèn)江三模)如下圖，一理想變壓器的原線圈接有電壓為U的交流電，副線圈接有電阻R1、光敏電阻R2(阻值隨光照增強(qiáng)而減小)，開(kāi)關(guān)K開(kāi)始時(shí)處于閉合狀態(tài)，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．當(dāng)光照變?nèi)鯐r(shí)，變壓器的輸入功率增加B．當(dāng)滑動(dòng)觸頭P向下滑動(dòng)時(shí)，電阻R1消耗的功率增加C．當(dāng)開(kāi)關(guān)K由閉合到斷開(kāi)，原線圈中電流變大D．當(dāng)U增大時(shí)，副線圈中電流變小解析：選B當(dāng)光照變?nèi)鯐r(shí)，光敏電阻的阻值變大，輸出功率減小，輸入功率也變小，故A錯(cuò)誤；當(dāng)滑動(dòng)觸頭P向下滑動(dòng)時(shí)，原線圈匝數(shù)減小，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比知，副線圈兩端的電壓增大，電阻R1兩端的電壓增大，電阻R1消耗的功率增加，故B正確；當(dāng)開(kāi)關(guān)K由閉合到斷開(kāi)，副線圈回路電阻增大，輸出電流減小，匝數(shù)比不變，所以原線圈中電流變小，故C錯(cuò)誤；當(dāng)U增大時(shí)，副線圈電壓增大，副線圈中電流變大，故D錯(cuò)誤。6.某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室中研究遠(yuǎn)距離輸電。由于輸電線太長(zhǎng)，他將每100米導(dǎo)線卷成一卷，共卷成8卷來(lái)代替輸電線路(忽略輸電線路的電磁感應(yīng))。在輸送功率相同時(shí)，第一次直接將輸電線與學(xué)生電源及用電器相連，測(cè)得輸電線上損失的功率為P1，第二次采用如下圖的電路輸電，其中理想變壓器T1與學(xué)生電源相連，其原、副線圈的匝數(shù)比為n1∶n2，理想變壓器T2與用電器相連，測(cè)得輸電線上損失的功率為P2。以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．前后兩次實(shí)驗(yàn)都可用于研究遠(yuǎn)距離直流輸電B．實(shí)驗(yàn)可以證明，T1采用升壓變壓器(匝數(shù)比為eq\f(n2,n1)>1)能減小遠(yuǎn)距離輸電的能量損失C．假設(shè)輸送功率一定，那么P2∶P1＝n1∶n2D．假設(shè)輸送功率一定，那么P2∶P1＝n12∶n22解析：選BD變壓器只能改變交變電流的電壓，所以第二次實(shí)驗(yàn)只能研究遠(yuǎn)距離交流輸電，故A錯(cuò)誤；第一次實(shí)驗(yàn)，輸電線上的電流I＝eq\f(P,U1)，輸電線上損失的功率P1＝I2R＝eq\f(P2,U12)R；第二次實(shí)驗(yàn)，升壓變壓器副線圈上的電壓U2＝eq\f(n2,n1)U1，輸電線上的電流I′＝eq\f(P,U2)，輸電線上損失的功率P2＝I′2R＝eq\f(P2,U22)R，所以eq\f(P2,P1)＝eq\f(U12,U22)＝eq\f(n12,n22)，故D正確，C錯(cuò)誤；由上述分析知P2<P1，即實(shí)驗(yàn)可以證明，T1采用升壓變壓器能減小輸電電流，能減小遠(yuǎn)距離輸電的能量損失，故B正確。7．如下圖為某小型發(fā)電站高壓輸電示意圖。發(fā)電機(jī)輸出功率、輸出電壓均恒定，輸電線電阻不變，升壓變壓器原、副線圈兩端的電壓分別為U1和U2。以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．采用高壓輸電可以減小輸電線中的電流B．輸電線損耗的功率為eq\f(U22,r)C．將P下移，用戶獲得的電壓將降低D．將P下移，用戶獲得的功率將增大解析：選AD發(fā)電機(jī)輸出功率恒定，根據(jù)P＝UI可知，采用高壓輸電可以減小輸電線中的電流，故A正確；輸電線上損失的功率為：P損＝eq\f(U損2,r)，而U2為升壓變壓器副線圈兩端的電壓，故B錯(cuò)誤；假設(shè)P下移，升壓變壓器的副線圈匝數(shù)增大，由U2＝eq\f(n2,n1)U1，根據(jù)功率表達(dá)式，可知輸電線中電流I＝eq\f(P,U2)，那么電流會(huì)減小，輸電線中損失電壓U損＝IR，輸電線的電壓減小，那么用戶獲得的電壓升高，故C錯(cuò)誤；假設(shè)P下移，升壓變壓器的副線圈匝數(shù)增大，由上分析可知，輸電線中損失電壓減小，用戶獲得的功率將增大，故D正確。8.(2022·江蘇一模)鉗形電流測(cè)量?jī)x的結(jié)構(gòu)圖如下圖，其鐵芯在捏緊扳手時(shí)會(huì)張開(kāi)，可以在不切斷被測(cè)載流導(dǎo)線的情況下，通過(guò)內(nèi)置線圈中的電流值I和匝數(shù)n獲知載流導(dǎo)線中的電流大小I0，那么關(guān)于該鉗形電流測(cè)量?jī)x的說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．該測(cè)量?jī)x可測(cè)量直流電的電流B．載流導(dǎo)線中電流大小I0＝eq\f(I,n)C．假設(shè)鉗形局部鐵芯沒(méi)有完全閉合，測(cè)量出的電流將小于實(shí)際電流D．假設(shè)將載流導(dǎo)線在鐵芯上多繞幾匝，鉗形電流測(cè)量?jī)x的示數(shù)將變大解析：選CD鉗形電流測(cè)量?jī)x實(shí)質(zhì)上是一個(gè)升壓變壓器，只能測(cè)量交流電的電流，故A錯(cuò)誤；根據(jù)eq\f(I0,I)＝eq\f(n,1)，得載流導(dǎo)線中電流大小I0＝nI，故B錯(cuò)誤；假設(shè)鉗形局部鐵芯沒(méi)有完全閉合，載流導(dǎo)線中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)減弱，磁通量變化率減小，在內(nèi)置線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)減小，感應(yīng)電流減小，那么測(cè)量出的電流將小于實(shí)際電流，故C正確；根據(jù)n1I1＝n2I2，知假設(shè)將載流導(dǎo)線在鐵芯上多繞幾匝，即n1變大，I1、n2不變，那么鉗形電流測(cè)量?jī)x的示數(shù)I2將變大，故D正確。9．(2022·天津高考)如下圖，理想變壓器的原線圈連接一只理想交流電流表，副線圈匝數(shù)可以通過(guò)滑動(dòng)觸頭Q來(lái)調(diào)節(jié)，在副線圈兩端連接了定值電阻R0和滑動(dòng)變阻器R，P為滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭。在原線圈上加一電壓為U的正弦交流電，那么()A．保持Q的位置不動(dòng)，將P向上滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變大B．保持Q的位置不動(dòng)，將P向上滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變小C．保持P的位置不動(dòng)，將Q向上滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變大D．保持P的位置不動(dòng)，將Q向上滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變小解析：選BC保持Q的位置不動(dòng)，那么U2不變，將P向上滑動(dòng)時(shí)，R接入電路的電阻變大，根據(jù)I2＝eq\f(U2,R0＋R)知，I2變小，由eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)得I1也變小，即電流表讀數(shù)變小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；保持P的位置不動(dòng)，將Q向上滑動(dòng)時(shí)，U2變大，那么根據(jù)P2＝eq\f(U22,R0＋R)知副線圈輸出功率變大，由P1＝P2知，變壓器原線圈輸入功率P1變大，而P1＝I1U，輸入電壓U一定，I1變大，即電流表讀數(shù)變大，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。二、非選擇題10.如下圖，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5T，邊長(zhǎng)L＝10cm的正方形線圈共100匝，線圈總電阻r＝1Ω，線圈繞垂直于磁感線的對(duì)稱(chēng)軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度ω＝2πrad/s，外電路中的電阻R＝4Ω，求：(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值；(2)由圖示位置(線圈平面與磁感線平行)轉(zhuǎn)過(guò)60°時(shí)的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；(3)由圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)60°的過(guò)程中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；(4)交流電壓表的示數(shù)；(5)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周產(chǎn)生的總熱量；(6)由圖示位置開(kāi)始在eq\f(1,6)周期內(nèi)通過(guò)電阻R的電荷量。解析：(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em＝NBSω＝100×0.5×0.12×2πV＝3.14V。(2)由圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)60°時(shí)的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e＝Emcos60°＝3.14×0.5V＝1.57V。(3)由圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)60°的過(guò)程中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為eq\x\to(E)＝Neq\f(ΔΦ,Δt)＝Neq\f(BSsin60°,\f(1,6)T)＝100×eq\f(0.5×0.12×\f(\r(3),2),\f(1,6)×\f(2π,2π))V≈2.6V。(4)交流電壓表的示數(shù)為外電路兩端電壓的有效值，即U＝eq\f(E,R＋r)R＝eq\f(3.14,\r(2))×eq\f(1,4＋1)×4V≈1.78V。(5)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周產(chǎn)生的總熱量為Q＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(Em,\r(2))))2eq\f(1,R＋r)T≈0.99J。(6)在eq\f(1,6)周期內(nèi)通過(guò)電阻R的電荷量為q＝eq\x\to(I)×eq\f(T,6)＝eq\f(\x\to(E),R＋r)×eq\f(T,6)＝eq\f(2.6,4＋1)×eq\f(1,6)C≈0.087C。答案：(1)3.14V(2)1.57V(3)2.6V(4)1.78V(5)0.99J(6)0.087C11.如下圖，理想變壓器B的原線圈跟副線圈的匝數(shù)比