2023年高考物理一輪復習：交變電流檢測試卷含答案解析

交變電流

一、單項選擇題：本題共7小題，每小題4分，共28分.在每小題給出的四個

選項中，只有一項是符合題目要求的

2.如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10：1"是原線圈的中心接頭，

電壓表V和電流表A均為理想電表，除滑動變阻器電阻R和定值電阻Ro以外的

其余電阻不計，從某時刻開始在原線圈c、d兩端加上交變電壓，其瞬時值表達

式為〃1=220夜sin100加（V）0下列說法中正確的是（）

A-時刻，c、d兩點間的電壓瞬時值為110V

B.當單刀雙擲開關與a連接時，電壓表的示數(shù)為220V

C.單刀雙擲開關與。連接，在滑動變阻器滑片P向上移動的過程中，電壓表和

電流表的示數(shù)均變小

D.當單刀雙擲開關由a扳向方時，電壓表和電流表的示數(shù)均變大

3.在勻強磁場中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉軸勻速轉動。如圖所示，

產生的交變電動勢隨時間變化的規(guī)律如下左圖所示，已知線框內阻為L0Q,外

接一只電阻為9.0Q的燈泡，則（）

A.電壓表V的示數(shù)為20V

B.電路中的電流方向每秒改變5次

C.0.1s時，線圈處于中性面

D.電動勢的瞬時值表達式為e=20&cosl0萬（V）

4.2020年3月28日消息，隨著復產復工有序推進，全國發(fā)電量、用電量出現(xiàn)

明顯回升。如圖所示，甲為一臺小型發(fā)電機構造示意圖，單匝線圈逆時針勻速轉

動，產生的交變電流隨時間按正弦規(guī)律變化，其i—圖像如圖乙所示，以下說法

正確的是（）

A.線圈轉動兩周，電流的方向改變2次

B.從線圈經過圖示位置開始計時，則電動勢e隨時間變化的規(guī)律為e=Esin.（V）

C.在，=0。5s到f=0.1s時間內，穿過線圈的磁通量逐漸增大

D.若只將線圈的轉速變?yōu)樵瓉淼?倍，則周期變?yōu)椋ǎ?ls

5.一臺發(fā)電機的結構示意圖如圖所示，其中N、S是永久磁鐵的兩個磁極，它

們的表面呈半圓柱面形狀。M是圓柱形鐵芯，鐵芯外套有一矩形線圈，線圈繞鐵

芯M中心的固定轉軸勻速轉動。磁極與鐵芯之間的縫隙中形成方向沿半徑的輻

向磁場。若從圖所示位置開始計時，此時電動勢為正值，圖中能正確反映線圈中

的感應電動勢e隨時間/的變化規(guī)律的是（）

6.遠距離輸電示意圖如圖甲所示，發(fā)電機的輸出電壓變化規(guī)律如圖乙。輸電線

總電阻為r，升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為％、均。降壓變壓器原、副線圈

匝數(shù)分別為〃3、%（變壓器均為理想變壓器）。降壓變壓器的輸出電壓為220V,

則下列說法中正確的（）

A.通過升壓變壓器的電流頻率比通過降壓變壓器的電流頻率大

C.乙圖中電壓的瞬時值表達式為"=22072sin100^（V）

D.升壓變壓器的輸出功率等于降壓變壓器的輸入功率

7.如圖是家庭漏電保護開關主要部分的原理圖，P是變壓器鐵芯，入戶的火線

和零線采用雙線繞法，繞在鐵芯的一側作為原線圈，然后再接入用電器，接在副

線圈M、N兩端之間的是一個脫扣開關的控制器Q。脫扣開關本身沒有畫出，它

的作用是同時接通或切斷火線和零線，M與N之間沒有電壓時，。使脫扣開關

閉合；M與N之間有電壓時，Q使脫扣開關立即斷開。下列說法錯誤的有（）

A.該漏電保護開關應用了電磁感應原理

B.用戶正常用電時，M與N間沒有電壓

C.漏電時，變壓器的鐵芯中有磁通量的變化

D.漏電時，M與N間沒有電壓，。使脫扣開關閉合

二、多項選擇題：本題共3小題，每小題6分，共18分。在每小題給出的四個

選項中，有多項符合題目要求。全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選

錯的得0分

8.如圖所示的是一遠距離輸電示意圖，圖中均為理想變壓器，輸電導線總電阻

為凡則下列關系式正確的是

發(fā)

電

機

A.輸電導線中的電流強度八=4

B.熱損失的功率AP=（U「a）/3

C.兩變壓器線圈匝數(shù)比滿足?哼

D.變壓器①的輸出電流/2和變壓器②的輸入電流h的關系滿足h>h

9.如圖所示，矩形金屬線圈必與理想變壓器的原線圈組成閉合電路，當變壓

器原線圈中的滑片置于最上端時，原、副線圈的匝數(shù)比為女：1。矩形線圈出心/在

勻強磁場中繞垂直于磁場的歷邊勻速轉動，磁感應強度大小為8,線圈面積為S,

轉動的角速度為①，匝數(shù)為N,線圈電阻不計。則下列說法正確的是（）

A.原線圈中輸入電流與副線圈中電流大小之比為女

B.當滑片P置于最上端時，電壓表示數(shù)為絲網(wǎng)

K

C.若將矩形線圈面積減為原來一半，轉速加倍，其他條件不變，則燈L1會變亮，

燈L2會變暗

D.其他條件不變，當滑片P向下移動，電壓表示數(shù)增大

10.如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為5：1,L、匚、L3.L、

k、L$為六只規(guī)格均為“6V,3W”的相同燈泡，各電表均為理想交流電表，輸入

A.副線圈兩端交變電流的頻率為50Hz

B.電壓表的示數(shù)為36V

C.只有L燈能正常發(fā)光

D.Imin內消耗的電能為1.08xl0\j

三、非選擇題：共6小題，共54分，考生根據(jù)要求作答

11.有一臺內阻為1Q的發(fā)電機，供給一學校照明用電，如圖所示。升壓變壓器

原、副線圈匝數(shù)比為1：4,降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為4：1,輸電線的總

電阻為40。全校共有22個班，每班有“220V40W”燈6盞，若保證全部電燈正

常發(fā)光，則

（1）發(fā)電機的輸出功率多大？

（2）發(fā)電機的電動勢多大?

（3）輸電效率為多少？

12.如圖所示，理想變壓器原線圈中輸入電壓Ui=3300V,副線圈兩端電壓5

=220V,輸出端連有完全相同的兩個燈泡心和上，繞過鐵芯的導線所接的理想

交流電壓表V的示數(shù)U=2V。求：

（1）原線圈的匝數(shù)〃1；

（2）當開關S斷開時，電流表A2的示數(shù)〃=5A,電流表4的示數(shù)/I；

（3）在（2）情況下，當開關S閉合時，電流表4的示數(shù)

13.圖甲為一臺小型交流發(fā)電機構造示意圖，線圈逆時針轉動，產生的電動勢隨

時間變化的正弦規(guī)律圖象如圖乙所示。發(fā)電機線圈匝數(shù)為300匝、內阻為1Q,

外接燈泡的電阻恒為9C,求：

（1）發(fā)電機1s內輸出的電能；

⑵在1x10-2$時刻，穿過線圈的磁通量。

14.2020年12月11日連淮揚鎮(zhèn)鐵路正式開通運營，揚州全域邁入“高鐵時代”，

高鐵站為了防止意外停電，準備了應急電源（交流發(fā)電機）。如圖所示為小型旋

轉電樞式交流發(fā)電機的原理圖，其矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的固

定軸。0,勻速轉動，線圈的匝數(shù)〃=100、電阻『10Q,線圈的兩端經集流環(huán)與電

阻R連接，電阻R=90Q,與R并聯(lián)的交流電壓表為理想電表。磁感應強度B=0.5T,

ah長20厘米，加長10厘米，角速度0=100rad/s。求：

（1）交流發(fā)電機產生的電動勢最大值；（2）電路中交流電壓表的示數(shù)；（3）電阻R上

的功率。

15.如圖甲為手機無線充電工作原理示意圖，它由送電線圈和受電線圈組成。已

知受電線圈的匝數(shù)為N=50匝，電阻r=LOQ,在它的c、d兩端接一阻值R=

9.0Q的電阻。設在受電線圈內存在與線圈平面垂直的磁場，其磁通量隨時間變

化規(guī)律如圖乙所示，可在受電線圈中產生正弦式交變電流。求：

⑴交流電壓表的示數(shù)為多少？

⑵無線充電1分鐘，電阻R上接受電能多少？

(3)從t\到t2時間內，通過電阻R的電荷量。

16.某興趣小組設計了一種發(fā)電裝置，如圖所示。在磁極和圓柱狀鐵芯之間形成

的兩磁場區(qū)域的圓心角均為。=80。，磁場均沿鐵芯半徑方向。匝數(shù)為N的矩形線

圈帥cd的邊長必=〃=八bc=ad=2L。線圈以角速度。繞中心軸勻速轉動，在

/=0時刻兒和ad邊同時進入磁場，在磁場中，兩條邊所經過處的磁感應強度大

小均為反方向始終與兩邊的運動方向垂直。線圈的總電阻為r,外接電阻為

(1)求出感應電動勢的最大值。

⑵若產生的交變電流的周期為T,最大值為幻，畫出感應電動勢隨時間變化的

圖像。

⑶求線圈切割磁感線時，儀?、邊所受安培力的大小幾

(4)計算外接電阻上電流的有效值I.

1.【答案】B

【解析】設交變電流的有效值為/，周期為T,電阻為R,則

I2RT=(-X4)2RX-+42RX-T

233

解得/考A

2.【答案】D

【解析】A.由c、d兩點間的電壓瞬時值表達式

MI=22072sinlOOwr(V)

可知,當磊,時

?/i=22072sin-Jv=l1072V

6

選項A錯誤；

,U_n

B.由歹t=一t

Wt/2=—=220x-^-v=22V

/10

故電壓表示數(shù)小于22V,選項B錯誤;

C.單刀雙擲開關與a連接，滑片P向上移動時，電流表示數(shù)變小，電壓表示數(shù)

變大，選項C錯誤；

D.當單刀雙擲開關由。扳向匕時，原、副線圈匝數(shù)比由10；1變成5；1,且原

線圈兩端電壓不變，可知輸出電壓增大，兩電表示數(shù)均變大，選項D正確。

3.【答案】D

【解析】A.通過左側圖像可知電動勢有效值為后=華=型或V=20V

V20

p70

由閉合電路歐姆定律可知1=-f-=示"示A=2A

由歐姆定律可知電壓表V的示數(shù)為U=/R=2.0x9.()V=18.0V

故A錯誤；

B.根據(jù)左圖可知交變電流的周期為0.2s,其頻率為/=J=*Hz=5Hz

每個周期內電流方向改變兩次，說明電路中的電流方向每秒改變10次，故B錯

誤；

C.0.1s時，電動勢最大，線圈處于與中性面垂直的位置，故C錯誤；

D.電動勢的最大值為20及V,角速度0=2萬/=10萬rad/s

零時刻電動勢最大，電動勢隨時間按余弦規(guī)律變化，因此電動勢的瞬時值表達式

為e=20&cosl01(V)

故D正確。

4.【答案】D

【解析】A.交變電流的方向在一個周期內方向改變兩次，則線圈轉動兩圈，電

流的方向改變4次，選項A錯誤；

B.若從題圖甲所示位置開始計時，即從垂直中性面位置開始計時，電動勢e隨

時間變化的規(guī)律為e=Ecos<y/(V),選項B錯誤；

C.在r=0.05s到f=0.1s時間內，電流逐漸增大，穿過線圈的磁通量逐漸減小，選

項C錯誤；

D.由題圖乙所示iT圖像可知電流的瞬時表達式可表示為i=/“,coswA,則峰值

為10A,周期為0.2s,轉速〃=5r/s,當轉速變2倍，則角速度變?yōu)樵瓉淼?倍，

周期變?yōu)樵瓉淼囊话?，即周期變?yōu)?.1s,選項D正確。

5.【答案】D

【解析】由于磁場為沿半徑的輻向磁場，可以認為磁感應強度的大小不變，線圈

始終垂直切割磁感線，所以產生的感應電動勢大小不變，由于每個周期磁場方向

要改變兩次，所以產生的感應電動勢的方向也要改變兩次。

6.【答案】C

【解析】A.變壓器只改變電壓，不會改變交流電的頻率，因此通過升壓變壓器

的電流頻率與通過降壓變壓器的電流頻率相同，A錯誤；

BD.由于發(fā)電廠的交流電壓的有效值為220V,用戶得到的電壓也是220V,但

電能輸送的過程中，有能量的損失，升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸

入功率，根據(jù)p=U/

可知%

因此

BD錯誤；

C.交流電的周期為0.02s,因此角速度。=/=100萬出必

因此乙圖中電壓的瞬時值表達式為"=220及sin100R(V)

C正確。

7.【答案】D

【解析】AB.該漏電保護開關應用了電磁感應原理，用戶正常用電時，M與N

間沒有電壓，是因為雙線繞成的原線圈的兩根導線中的電流總是大小相等、方向

相反，穿過鐵芯的磁通量總為零，副線圈中不會產生感應電動勢，故選項AB正

確；

CD.漏電時，電流通過火線流向大地，不通過零線，這樣變壓器的鐵芯中就會

有磁通量的變化，從而在副線圈中產生感應電動勢，即M與N間有電壓，脫扣

開關就會斷開，故選項C正確，D錯誤。

本題選錯誤的，故選D。

8.【答案】AB

【解析】A.因為是理想變壓器，則P產P2,其中P產22=5/2,所以

//

選項A正確；

B.輸電線上的電流/2=/3，輸電線上損失的電壓為AU=U2-U3,所以輸電線上損

失的功率為△片AU/3=(U2-U3)13

選項B正確；

C.這是遠距離輸電示意圖，所以變壓器①是升壓變壓器，則副線圈匝數(shù)大于原

線圈匝數(shù)，即

叢＜1

%

變壓器②是降壓變壓器，所以原線圈匝數(shù)大于副線圈匝數(shù)即佟力

?4

所吟嚕

故c錯誤；

D.變壓器①和輸出電流和變壓器②的輸入電流都是輸電線上的電流，二者相等,

選項D錯誤。

9.【答案】CD

【解析】A.變壓器電流跟匝數(shù)成反比，所以原線圈中輸入電流與副線圈中電流

大小之比為:，A錯誤;

K

B.原線圈最大電壓為QLNBSO

j-、，3、，-NBSCD

其有效值為q=—

當滑片p置于最上端時，副線圈電壓即電壓表示數(shù)為力=吟=甯

其他條件不變，當滑片P向下移動，電壓表示數(shù)增大，B錯誤，D正確;

C.設轉速為〃，若將矩形線圈面積減為原來一半，轉速加倍，其他條件不變,

則4=N3-/S.20=N8S0

轉動頻率為/=羊="

2471

頻率加倍，則副線圈的頻率也加倍，電容器的容抗減小，電感器的感抗增大，所

以燈L會變亮，燈上會變暗，C正確。

10.【答案】AD

【解析】A.由圖象知交流電的周期為0.02s,變壓器副線圈兩端交變電流的頻

率50Hz,變壓器不能改變交流電的頻率，則副線圈兩端交變電流的頻率為50Hz,

故A正確；

B.由輸入端交變電壓切的圖象，可求出有效值U=邛V=36V

V2

由圖甲可知，燈L兩端分擔一部分電壓，則電壓表的示數(shù)小于36V,故B錯誤;

C.由原、副線圈匝數(shù)之比5：1,可得原、副線圈的電壓之比5：1,電流之比1：

5,設燈泡兩端電壓為U,則副線圈上電壓為5U,所以U+5U=36V

得。=6V

則6燈正常發(fā)光，故C錯誤；

D.Imin內消耗的電能為E=6Pf=6x3x60J=1.08xl03j

故D正確。

11.【答案】(1)5424W；(2)250V；(3)97.3%

【解析】(1)降壓變壓器的輸出功率為尸=40x22x6W=5280W

降壓變壓器副線圈的電流/4=^X6X22A=24A

降壓變壓器原線圈的電流/3=?/4=JX24A=6A

輸電線損失的功率△P=&H=144W

所以輸入功率P=5280W+144W=5424W

(2)降壓變壓器原線圈電壓為［7=—t/4=4x220V=880V

3"4

輸電線上損失的電壓為AU=hR=24V

升壓變壓器的輸出電壓為5=880V+24V=904V

所以發(fā)電機原線圈電壓U尸上3=1x904V=226V

為4

發(fā)電機原線圈中電流為/尸F(xiàn)，2=4X6A=24A

n\

發(fā)電機內阻分壓U,=24xlV=24V

電動勢為E=226V+24V=250V

（3）用戶獲得的實際功率P用=22x40x6W=5280W

則輸電效率//=^=|^xl00%=97.3%

12.【答案】（1）1650匝；（2）A=|A（3）/>|A

【解析】（1）由電壓與變壓器匝數(shù)的關系可得：

53300.

n}=—7?=-^―x1=1650IB

（2）當開關S斷開時，由輸入功率等于輸出功率。/=。兒

可得“（A

（3）當開關S斷開時，有：&=牛=44Q

當開關S閉合時，設副線圈總電阻為貝IJ有*=。.54=22夏

副線圈中的總電流為附則/；=^=10A

K

由=U/

2

得，：=§A

13.【答案】⑴Q=3.24J；⑵

50004

E

【解析】⑴由圖乙可知，￡>6&V,則有效值為E=濯=6V

由閉合電路歐姆定律得，發(fā)電機的輸出電壓

R+r

發(fā)電機1S內輸出的電能。

A

帶入數(shù)據(jù)解得：Q=3.24J

（2）1x10-2$時亥|J,穿過線圈的磁通量最大。由圖乙可知，交流電的周期T=2xl（T2s,

又7=至

(0

Em=nBSco

<Pm=BS

帶入數(shù)據(jù)解得：x條Wb

50004

14.【答案】(1)100V；(2)4572V；(3)45W

【解析】⑴感應電動勢最大值Em=nBSco=〃氏％.lbl.

代入數(shù)據(jù)解得&=ioov

⑵根據(jù)正弦交變電流電壓的最大值是有效值的五倍，所以電路中電壓表的示數(shù)

E,”

U=^-R=45應V

R+r

(3)7?上產生的熱功率P=I2R=(-)2R=x90W=45W