第十一章交變電流

第十一章交變電流考點(diǎn)81交變電流的產(chǎn)生和描述——練基礎(chǔ)1.[2022·浙江1月]如圖所示，甲圖是一種手搖發(fā)電機(jī)及用細(xì)短鐵絲顯示的磁場(chǎng)分布情況，搖動(dòng)手柄可使對(duì)稱(chēng)固定在轉(zhuǎn)軸上的矩形線圈轉(zhuǎn)動(dòng)；乙圖是另一種手搖發(fā)電機(jī)及磁場(chǎng)分布情況，皮帶輪帶動(dòng)固定在轉(zhuǎn)軸兩側(cè)的兩個(gè)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)．下列說(shuō)法正確的是（）A．甲圖中線圈轉(zhuǎn)動(dòng)區(qū)域磁場(chǎng)可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)B．乙圖中線圈轉(zhuǎn)動(dòng)區(qū)域磁場(chǎng)可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)C．甲圖中線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電流是正弦交流電D．乙圖中線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電流是正弦交流電2.[2023·浙江山水聯(lián)盟5月聯(lián)考]教學(xué)用交流發(fā)電機(jī)示意圖如圖所示．矩形線圈ABCD在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞其中心軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，某時(shí)刻線圈平面與磁感線垂直．下列說(shuō)法正確的是（）A．此時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流最大B．此時(shí)線圈平面處在中性面上C．此時(shí)線圈磁通量變化率最大D．此時(shí)開(kāi)始再轉(zhuǎn)半個(gè)周期，線圈磁通量變化量為零3.一正弦式交變電流的i-t圖象如圖所示．下列說(shuō)法正確的是（）A．在t＝0.4s時(shí)電流改變方向B．該交變電流的周期為0.5sC．該交變電流的表達(dá)式為i＝2cos（5πt）AD．該交變電流的有效值為eq\f(\r(2),2)A4.[2022·廣東卷]如圖是簡(jiǎn)化的某種旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)原理圖．定子是僅匝數(shù)n不同的兩線圈，n1>n2，二者軸線在同一平面內(nèi)且相互垂直，兩線圈到其軸線交點(diǎn)O的距離相等，且均連接阻值為R的電阻，轉(zhuǎn)子是中心在O點(diǎn)的條形磁鐵，繞O點(diǎn)在該平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩線圈輸出正弦式交變電流．不計(jì)線圈電阻、自感及兩線圈間的相互影響，下列說(shuō)法正確的是（）A．兩線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的有效值相等B．兩線圈產(chǎn)生的交變電流頻率相等C．兩線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)同時(shí)達(dá)到最大值D．兩電阻消耗的電功率相等5.[2023·山東日照三模]（多選）如圖所示為一小型交流發(fā)電的示意圖，兩磁極N、S間的磁場(chǎng)可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B＝eq\r(2)T.矩形線框ABCD匝數(shù)n＝100，面積S＝0.02m2，線圈內(nèi)阻r＝5Ω，線圈繞垂直于磁場(chǎng)的水平軸OO′逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度ω＝100rad/s．矩形線框通過(guò)滑環(huán)與R＝15Ω的電阻相連，電壓表為理想電表．則（）A．線圈從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式e＝200eq\r(2)cos（100t）（V）B．線圈從圖示位置開(kāi)始轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí)，電壓表示數(shù)為零C．該交流電可以直接加在擊穿電壓為200V的電容器上D．在0.5s的時(shí)間內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量為750J6.（多選）海洋中蘊(yùn)藏著巨大的能量，利用海洋的波浪可以發(fā)電．在我國(guó)南海上有一浮桶式波浪發(fā)電燈塔，其原理示意圖如圖甲所示，浮桶內(nèi)的磁體通過(guò)支柱固定在暗礁上，浮桶內(nèi)置線圈隨波浪相對(duì)磁體沿豎直方向運(yùn)動(dòng)，且始終處于磁場(chǎng)中．該線圈與阻值R＝15Ω的燈泡相連，浮桶下部由內(nèi)、外兩密封圓筒構(gòu)成（圖中陰影部分），如圖乙所示，其內(nèi)為產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁體，與浮桶內(nèi)側(cè)面的縫隙忽略不計(jì)；匝數(shù)N＝200的線圈所在處輻射磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.2T，線圈直徑D＝0.4m，電阻r＝1Ω.取重力加速度g＝10m/s2，π2≈10.若浮桶隨波浪上下運(yùn)動(dòng)的速度可表示為v＝0.4πsinπt（m/s），則下列說(shuō)法正確的是（）A．波浪發(fā)電產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)e的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝64sinπt（V）B．燈泡中電流i的瞬時(shí)值表達(dá)式為i＝sinπt（A）C．燈泡的電功率為120WD．燈泡兩端電壓的有效值為30eq\r(2)V7.[2023·陜西西安一模]（多選）如圖1所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線圈兩次分別以不同的轉(zhuǎn)速，繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)圖象如圖2中曲線a、b所示，則（）A．兩次t＝0時(shí)刻線圈平面均與中性面重合B．曲線a、b對(duì)應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為2∶3C．曲線a表示的交變電動(dòng)勢(shì)頻率為25HzD．曲線b表示的交變電動(dòng)勢(shì)有效值為10V8.[2023·山東濰坊三模]如圖所示為一臺(tái)教學(xué)用手搖式交流發(fā)電機(jī)，當(dāng)緩慢搖動(dòng)大皮帶輪手柄時(shí)，連接在發(fā)電機(jī)上的小燈泡就會(huì)一閃一閃地發(fā)光．已知大皮帶輪半徑為R，小皮帶輪半徑為r，搖動(dòng)手柄的角速度為ω，且搖動(dòng)過(guò)程中皮帶不打滑，以下判斷正確的是（）A．發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電流頻率為eq\f(ω,2π)B．小燈泡閃爍的頻率為eq\f(ωR,πr)C．小燈泡的瞬時(shí)功率等于通過(guò)小燈泡的電流、電壓二者有效值的乘積D．發(fā)電機(jī)啟動(dòng)階段，當(dāng)手搖轉(zhuǎn)速加倍后，小燈泡的功率變?yōu)?倍9.[2023·山東青島二模]（多選）如圖甲，水平面內(nèi)固定放置間距為L(zhǎng)的兩平行金屬直導(dǎo)軌，左端接有阻值為R的電阻，兩導(dǎo)軌間存在方向垂直導(dǎo)軌平面向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．t＝0時(shí)，一質(zhì)量為m、長(zhǎng)為L(zhǎng)的導(dǎo)體棒在沿x軸方向的外力F作用下，從AA′位置開(kāi)始做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，平衡位置OO′與AA′間的距離為x0.導(dǎo)體棒的速度隨時(shí)間變化的圖象是如圖乙所示的正弦曲線．不計(jì)摩擦阻力和其他電阻，導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直．下列說(shuō)法正確的是（）A．外力F隨時(shí)間t變化規(guī)律為F＝eq\f(B2L2vmsinπt,R)B．0～0.5s內(nèi)，通過(guò)R的電荷量為eq\f(BLx0,R)C．0～0.5s內(nèi)，R上產(chǎn)生的焦耳熱為eq\f(B2L2veq\o\al(2,m),4R)D．0～0.5s內(nèi)，外力F做的功為eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(B2L2＋2mR))veq\o\al(2,m),4R)考點(diǎn)82變壓器遠(yuǎn)距離輸電（A）——練基礎(chǔ)1.[2023·廣東汕頭第一次模擬]圖乙是圖甲中降壓變壓器給用戶供電的電路示意圖，R0表示輸電線的總電阻、假設(shè)用戶端為純電阻用電器，總電阻為R.若變壓器視為理想變壓器、輸入電壓恒定，電表視為理想電表，當(dāng)用戶使用的用電器減少時(shí)，則（）A．用戶總電阻R減少B．電壓表V2示數(shù)增大C．用電器R兩端電壓升高D．電流表A1示數(shù)保持不變2.[2022·北京卷]某理想變壓器的原線圈接在220V的正弦交流電源上，副線圈輸出電壓為22000V，輸出電流為300mA.該變壓器（）A．原、副線圈的匝數(shù)之比為100∶1B．輸入電流為30AC．輸入電流的最大值為15eq\r(2)AD．原、副線圈交流電的頻率之比為1∶1003.[2023·北京人大附中三模]某同學(xué)通過(guò)學(xué)習(xí)電磁感應(yīng)的相關(guān)知識(shí)，利用實(shí)驗(yàn)室里的線圈自制了一個(gè)放大版的揚(yáng)聲器，裝置如圖所示．兩個(gè)匝數(shù)不同的線圈A、B之間沒(méi)有導(dǎo)線相連，線圈A與的音頻輸出端連接，線圈B與音響連接．為檢驗(yàn)該裝置是否能正常工作及其播放效果，現(xiàn)將線圈A插入線圈B中，則下列說(shuō)法正確的是（）A．因A、B兩線圈之間未用導(dǎo)線連通，所以該揚(yáng)聲裝置不可能發(fā)出聲音B．線圈B中產(chǎn)生變化的電流使音響發(fā)聲C．將A、B線圈互換，音響的播放效果不變D．在A線圈中插入鐵芯，音響的播放效果不變4.[2022·重慶卷]低壓鹵素?zé)粼诩彝ル娐分惺褂脮r(shí)需要變壓器降壓．若將“12V50W”的交流鹵素?zé)糁苯油ㄟ^(guò)變壓器（視為理想變壓器）接入電壓為220V的交流電后能正常工作，則（）A．鹵素?zé)魞啥说碾妷河行е禐?eq\r(2)VB．變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為55∶3C．流過(guò)鹵素?zé)舻碾娏鳛?.24AD．鹵素?zé)舻碾娮铻?68Ω5.[2022·湖北卷]（多選）近年來(lái)，基于變壓器原理的無(wú)線充電技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，其簡(jiǎn)化的充電原理圖如圖所示．發(fā)射線圈的輸入電壓為220V、匝數(shù)為1100匝，接收線圈的匝數(shù)為50匝.若工作狀態(tài)下，穿過(guò)接收線圈的磁通量約為發(fā)射線圈的80%，忽略其它損耗，下列說(shuō)法正確的是（）A．接收線圈的輸出電壓約為8VB．接收線圈與發(fā)射線圈中電流之比約為22∶1C．發(fā)射線圈與接收線圈中交變電流的頻率相同D．穿過(guò)發(fā)射線圈的磁通量變化率與穿過(guò)接收線圈的相同6.（多選）輸電能耗演示電路如圖所示．左側(cè)變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶3，輸入電壓為7.5V的正弦交流電．連接兩理想變壓器的導(dǎo)線總電阻為r，負(fù)載R的阻值為10Ω.開(kāi)關(guān)S接1時(shí)，右側(cè)變壓器原、副線圈匝數(shù)比為2∶1，R上的功率為10W；接2時(shí)，匝數(shù)比為1∶2，R上的功率為P.以下判斷正確的是（）A．r＝10ΩB．r＝5ΩC．P＝45WD．P＝22.5W7.[2022·河北卷]張家口市壩上地區(qū)的風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)是北京冬奧會(huì)綠色電能的主要供應(yīng)地之一，其發(fā)電、輸電簡(jiǎn)易模型如圖所示，已知風(fēng)輪機(jī)葉片轉(zhuǎn)速為每秒z轉(zhuǎn)，通過(guò)轉(zhuǎn)速比為1∶n的升速齒輪箱帶動(dòng)發(fā)電機(jī)線圈高速轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)電機(jī)線圈面積為S，匝數(shù)為N，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，t＝0時(shí)刻，線圈所在平面與磁場(chǎng)方向垂直，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電流經(jīng)過(guò)理想變壓器升壓后，輸出電壓為U.忽略線圈電阻，下列說(shuō)法正確的是（）A．發(fā)電機(jī)輸出的電壓為eq\r(2)πNBSzB．發(fā)電機(jī)輸出交變電流的頻率為2πnzC．變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為eq\r(2)πNBSnz∶UD．發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)e＝eq\r(2)πNBSnzsin（2πnz）t8.[2023·河南鄭州模擬]如圖所示，汽車(chē)點(diǎn)火裝置的核心是一個(gè)變壓器，該變壓器的原線圈通過(guò)開(kāi)關(guān)連接到12V的蓄電池上，副線圈連接到火花塞的兩端，開(kāi)關(guān)由機(jī)械控制．當(dāng)開(kāi)關(guān)由閉合變?yōu)閿嚅_(kāi)時(shí)，副線圈中產(chǎn)生10000V以上的電壓，火花塞中產(chǎn)生火花．下列說(shuō)法正確的是（）A．變壓器的原線圈要用粗導(dǎo)線繞制，而副線圈可以用細(xì)導(dǎo)線繞制B．若該點(diǎn)火裝置的開(kāi)關(guān)始終閉合，火花塞的兩端會(huì)持續(xù)產(chǎn)生高壓C．變壓器原線圈輸入的12V電壓必須是交流電，否則就不能在副線圈中產(chǎn)生高壓D．該點(diǎn)火裝置中變壓器的副線圈匝數(shù)必須小于原線圈的匝數(shù)9.[2023·天津南開(kāi)一模]（多選）我國(guó)領(lǐng)先全球的特高壓輸電技術(shù)將為國(guó)家“碳中和”做出獨(dú)特的貢獻(xiàn)．白鶴灘水電站是世界第二大水電站，共安裝16臺(tái)我國(guó)自主研制的全球單機(jī)容量最大功率百萬(wàn)千瓦水輪發(fā)電機(jī)組.2021年6月28日白鶴灘水電站首批初裝機(jī)容量1600萬(wàn)千瓦正式并網(wǎng)發(fā)電，在傳輸電能總功率不變情況下，從原先150KV高壓輸電升級(jí)為1350KV特高壓輸電．則下列說(shuō)法正確的是（）A．若輸電線不變，則輸電線上損失的電壓變?yōu)樵鹊膃q\f(1,3)B．若輸電線不變，則輸電線上損失功率變?yōu)樵鹊膃q\f(1,81)C．如果損失功率不變，相同材料、傳輸?shù)较嗤胤剿鑼?dǎo)線橫截面積是原先的eq\f(1,81)D．如果損失功率不變，相同材料、相同粗細(xì)的輸電線傳輸距離是原先的9倍10.[2023·山東菏澤二模]（多選）如圖甲所示，900匝面積為S的圓形線圈A接入理想變壓器的原線圈，變壓器的副線圈接入阻值為R的電阻，電表都是理想電表．已知每匝線圈的電阻均為0.01R，若在線圈位置加入垂直于線圈平面的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t按正弦規(guī)律變化的圖象如圖乙所示，得到電阻R的熱功率是圓形線圈的熱功率的4倍．由此可得出（）A．原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝6∶1B．0～eq\f(π,4)時(shí)間內(nèi)兩電流表示數(shù)逐漸減小C．對(duì)線圈A中的某段導(dǎo)線來(lái)說(shuō)，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度最大時(shí)，受到的安培力最大D．線圈A產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值為eq\f(900\r(2)πB0S,T)考點(diǎn)83變壓器遠(yuǎn)距離輸電（B）——提能力1.如圖所示，甲乙兩圖中的理想變壓器以不同的方式接在高壓電路中．甲圖中變壓器原副線圈的匝數(shù)比為k1，電壓表讀數(shù)為U，乙圖中變壓器原副線圈的匝數(shù)比為k2，電流表讀數(shù)為I.則甲圖中高壓線電壓和乙圖中高壓線電流分別為（）A．k1U，k2IB．k1U，eq\f(I,k2)C．eq\f(U,k1)，k2ID．eq\f(U,k1)，eq\f(I,k2)2.[2023·廣東佛山一模]（多選）如圖所示，理想自耦變壓器線圈均勻繞在圓環(huán)型鐵芯上，a、b為線圈的始端和末端，P1為線圈的滑動(dòng)觸頭，調(diào)節(jié)P1可以改變b、c間線圈的匝數(shù)．a(chǎn)、b兩端接電壓穩(wěn)定的交流電源；指示燈L與一小段線圈并聯(lián)；b、c間接入滑動(dòng)變阻器R，調(diào)節(jié)P2可以改變R接入電路的阻值．開(kāi)關(guān)S處于閉合狀態(tài)，電壓表為理想交流電表，下列說(shuō)法正確的是（）A．僅向上滑動(dòng)P2，a、b端輸入功率變小B．若斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，指示燈L將熄滅C．僅順時(shí)針滑動(dòng)P1，電壓表示數(shù)變大D．僅順時(shí)針滑動(dòng)P1，a、b端輸入功率變小3.[2022·山東卷]如圖所示的變壓器，輸入電壓為220V，可輸出12V、18V、30V電壓，匝數(shù)為n1的原線圈中電壓隨時(shí)間變化為u＝Umcos（100πt）.單匝線圈繞過(guò)鐵芯連接交流電壓表，電壓表的示數(shù)為0.1V．將阻值為12Ω的電阻R接在BC兩端時(shí)，功率為12W．下列說(shuō)法正確的是（）A．n1為1100匝，Um為220VB．BC間線圈匝數(shù)為120匝，流過(guò)R的電流為1.4AC．若將R接在AB兩端，R兩端的電壓為18V，頻率為100HzD．若將R接在AC兩端，流過(guò)R的電流為2.5A，周期為0.02s4.[2023·廣東華南師大附中三模]如圖所示為某小型發(fā)電站高壓輸電示意圖．發(fā)電站輸出的電壓U1不變；升壓變壓器輸出電壓為U2，降壓變壓器原、副線圈兩端的電壓分別為U3和U4.為了測(cè)高壓電路的電壓和電流，在輸電線路的起始端接入電壓互感器和電流互感器，若不考慮變壓器和互感器自身的能量損耗，所有的電表均為理想電表，則（）A．①為電流表，②為電壓表B．U2>U3C．僅將滑片Q下移，則輸電線損耗功率減少D．凌晨時(shí)分，用戶家的燈將變得更暗5.[2023·山東威海二模]（多選）如圖所示為遠(yuǎn)距離輸電的原理圖，升壓變壓器T1、降壓變壓器T2均為理想變壓器，T1、T2的原、副線圈匝數(shù)比分別為k1、k2.輸電線間的總電阻為R0，可變電阻R為用戶端負(fù)載．U1、I1分別表示電壓表V1、電流表A1的示數(shù)，輸入電壓U保持不變，當(dāng)負(fù)載電阻R減小時(shí)，理想電壓表V2的示數(shù)變化的絕對(duì)值為ΔU，理想電流表A2的示數(shù)變化的絕對(duì)值為ΔI，下列說(shuō)法正確的是（）A.R0＝eq\f(U1,I1)B．R0＝eq\f(ΔU,ΔI)keq\o\al(2,2)C．電壓表V1示數(shù)增大D．電流表A1的示數(shù)增加了eq\f(ΔI,k2)6.[2023·廣東汕頭市第三次模擬]圖示為高鐵的供電流程圖，牽引變電所（視為理想變壓器，原、副線圈匝數(shù)比為n1∶n2）將高壓220kV或110kV降至27.5kV，再通過(guò)接觸網(wǎng)上的電線與車(chē)頂上的受電器使機(jī)車(chē)獲得25kV工作電壓，則（）A．若電網(wǎng)的電壓為220kV，則n1∶n2＝1∶8B．若電網(wǎng)的電壓為110kV，則n1∶n2＝22∶5C．若高鐵機(jī)車(chē)運(yùn)行功率增大，機(jī)車(chē)工作電壓將會(huì)高于25kVD．高鐵機(jī)車(chē)運(yùn)行功率增大，牽引變電所至機(jī)車(chē)間的熱損耗功率也會(huì)隨之增大7.（多選）在圖（a）所示的交流電路中，電源電壓的有效值為220V