2023新教材高中物理第三章交變電流高考真題演練新人教版選擇性必修第二冊(cè)

第三章高考真題演練選擇題1．(2019·江蘇高考)某理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為1∶10，當(dāng)輸入電壓增加20V時(shí)，輸出電壓()A．降低2V B．增加2VC．降低200V D．增加200V答案D解析理想變壓器的電壓與匝數(shù)關(guān)系為eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1＋ΔU1,U2＋ΔU2)，整理可得eq\f(ΔU1,ΔU2)＝eq\f(n1,n2)，即原、副線圈匝數(shù)之比等于原、副線圈的電壓變化量之比，當(dāng)ΔU1＝20V時(shí)，ΔU2＝200V，D正確。2．(2019·天津高考)(多選)單匝閉合矩形線框電阻為R，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過線框的磁通量Φ與時(shí)間t的關(guān)系圖象如圖所示。下列說法正確的是()A.eq\f(T,2)時(shí)刻線框平面與中性面垂直B．線框的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值為eq\f(\r(2)πΦm,T)C．線框轉(zhuǎn)一周外力所做的功為eq\f(2π2Φ\o\al(2,m),RT)D．從t＝0到t＝eq\f(T,4)過程中線框的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為eq\f(πΦm,T)答案BC解析中性面的特點(diǎn)是與磁場(chǎng)垂直，線框位于中性面時(shí)，穿過線框的磁通量最大，磁通量變化率最小，則eq\f(T,2)時(shí)刻線框所在平面與中性面重合，A錯(cuò)誤；感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值為Em＝Φmω＝Φmeq\f(2π,T)，對(duì)正弦式交流電，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值E有＝eq\f(Em,\r(2))＝eq\f(\r(2)πΦm,T)，B正確；由功能關(guān)系知，線框轉(zhuǎn)一周外力做的功等于產(chǎn)生的電能，W＝E電＝eq\f(E\o\al(2,有),R)·T＝eq\f(2π2Φ\o\al(2,m),RT)，C正確；由法拉第電磁感應(yīng)定律知，從t＝0到t＝eq\f(T,4)過程中線框的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)eq\x\to(E)＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(Φm,\f(T,4))＝eq\f(4Φm,T)，D錯(cuò)誤。3．(2018·全國卷Ⅲ)一電阻接到方波交流電源上，在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q方；若該電阻接到正弦交變電源上，在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q正。該電阻上電壓的峰值為u0，周期為T，如圖所示。則Q方∶Q正等于()A．1∶eq\r(2) B.eq\r(2)∶1C．1∶2 D．2∶1答案D解析根據(jù)題述，正弦交變電流的電壓有效值為eq\f(u0,\r(2))，而方波交流電的有效值為u0，根據(jù)焦耳定律和歐姆定律，Q＝I2RT＝eq\f(U2,R)T，可知在一個(gè)周期T內(nèi)產(chǎn)生的熱量與電壓有效值的二次方成正比，Q方∶Q正＝ueq\o\al(2,0)∶eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(u0,\r(2))))2＝2∶1，D正確。4．(2018·全國卷Ⅲ)(多選)如圖a，在同一平面內(nèi)固定有一長直導(dǎo)線PQ和一導(dǎo)線框R，R在PQ的右側(cè)。導(dǎo)線PQ中通有正弦交流電流i，i的變化如圖b所示，規(guī)定從Q到P為電流的正方向。導(dǎo)線框R中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)()A．在t＝eq\f(T,4)時(shí)為零B．在t＝eq\f(T,2)時(shí)改變方向C．在t＝eq\f(T,2)時(shí)最大，且沿順時(shí)針方向D．在t＝T時(shí)最大，且沿順時(shí)針方向答案AC解析由圖b可知，導(dǎo)線PQ中電流在t＝eq\f(T,4)時(shí)達(dá)到最大值，變化率為零，導(dǎo)線框R中磁通量變化率為零，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，在t＝eq\f(T,4)時(shí)導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，A正確；在t＝eq\f(T,2)時(shí)，導(dǎo)線PQ中電流圖象斜率方向不變，導(dǎo)線框R中磁通量變化率的正負(fù)不變，根據(jù)楞次定律，在t＝eq\f(T,2)時(shí)，導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向不變，B錯(cuò)誤；由于在t＝eq\f(T,2)時(shí)，導(dǎo)線PQ中電流圖象斜率最大，電流變化率最大，導(dǎo)致導(dǎo)線框R中磁通量變化率最大，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，在t＝eq\f(T,2)時(shí)導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，由楞次定律可判斷出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向?yàn)轫槙r(shí)針方向，C正確；由楞次定律可判斷出在t＝T時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，D錯(cuò)誤。]5．(2018·天津高考)教學(xué)用發(fā)電機(jī)能夠產(chǎn)生正弦式交變電流。利用該發(fā)電機(jī)(內(nèi)阻可忽略)通過理想變壓器向定值電阻R供電，電路如圖所示，理想交流電流表A、理想交流電壓表V的讀數(shù)分別為I、U，R消耗的功率為P。若發(fā)電機(jī)線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，則()A．R消耗的功率變?yōu)閑q\f(1,2)PB．電壓表V的讀數(shù)變?yōu)閑q\f(1,2)UC．電流表A的讀數(shù)變?yōu)?ID．通過R的交變電流頻率不變答案B解析根據(jù)ω＝2πn可知轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，則角速度變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，根據(jù)Em＝nBSω可知發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的最大電動(dòng)勢(shì)變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，根據(jù)U＝eq\f(Em,\r(2))可知發(fā)電機(jī)的輸出電壓有效值變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，即原線圈的輸出電壓變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，根據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可知副線圈的輸入電壓變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，即電壓表示數(shù)變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，根據(jù)P＝eq\f(U2,R)可知R消耗的電功率變?yōu)閑q\f(1,4)P，A錯(cuò)誤，B正確；副線圈中的電流為I2＝eq\f(\f(1,2)U,R)，即變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，根據(jù)eq\f(n1,n2)＝eq\f(I2,I1)可知原線圈中的電流也變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，C錯(cuò)誤；轉(zhuǎn)速減小為原來的eq\f(1,2)，則頻率變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，D錯(cuò)誤。6．(2018·江蘇高考)采用220kV高壓向遠(yuǎn)方的城市輸電。當(dāng)輸送功率一定時(shí)，為使輸電線上損耗的功率減小為原來的eq\f(1,4)，輸電電壓應(yīng)變?yōu)?)A．55kV B．110kVC．440kV D．880kV答案C解析輸電功率P＝UI，U為輸電電壓，I為輸電線路中的電流，輸電線路損失的功率為P損＝I2R，R為輸電線路的電阻，即P損＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,U)))2R。當(dāng)輸電功率一定時(shí)，輸電線路損失的功率為原來的eq\f(1,4)，則輸電電壓為原來的2倍，即440kV，故C正確。7．(2017·北京高考)如圖所示，理想變壓器的原線圈接在u＝220eq\r(2)sin100πt(V)的交流電源上，副線圈接有R＝55Ω的負(fù)載電阻，原、副線圈匝數(shù)之比為2∶1，電流表、電壓表均為理想電表。下列說法正確的是()A．原線圈的輸入功率為220eq\r(2)WB．電流表的讀數(shù)為1AC．電壓表的讀數(shù)為110eq\r(2)VD．副線圈輸出交流電的周期為50s答案B解析理想變壓器原線圈兩端電壓的有效值為U1＝220V，由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)得U2＝eq\f(n2U1,n1)＝110V，即電壓表的讀數(shù)為110V，通過負(fù)載電阻的電流I2＝eq\f(U2,R)＝eq\f(110,55)A＝2A，則副線圈的輸出功率P＝U2I2＝110×2W＝220W，原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率，為220W，故選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤；由n1I1＝n2I2得I1＝eq\f(n2I2,n1)＝1A，即電流表的讀數(shù)為1A，選項(xiàng)B正確；由u＝220eq\r(2)·sin100πt(V)可知，角速度ω＝100π，原線圈所接交流電的周期T＝eq\f(2π,ω)＝0.02s，副線圈輸出交流電的周期不變，仍為0.02s，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。8．(2017·江蘇高考)(多選)某音響電路的簡化電路圖如圖所示，輸入信號(hào)既有高頻成分，也有低頻成分，則()A．電感L1的作用是通高頻B．電容C2的作用是通高頻C．揚(yáng)聲器甲用于輸出高頻成分D．揚(yáng)聲器乙用于輸出高頻成分答案BD解析電感的特點(diǎn)是通低頻阻高頻，電容的特點(diǎn)是通高頻阻低頻，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；混合信號(hào)輸入后，高頻成分被L1阻礙，再經(jīng)C1過濾一部分，則通過揚(yáng)聲器甲的是低頻成分，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；當(dāng)混合信號(hào)輸入后，電容C2讓高頻信號(hào)順利通過，電感L2不能過濾掉高頻成分，但可以過濾掉低頻成分，故通過揚(yáng)聲器乙的是高頻成分，選項(xiàng)D正確。9．(2016·全國卷Ⅰ)一含有理想變壓器的電路如圖所示，圖中電阻R1、R2和R3的阻值分別為3Ω、1Ω和4Ω，為理想交流電流表，U為正弦交流電壓源，輸出電壓的有效值恒定。當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，電流表的示數(shù)為I；當(dāng)S閉合時(shí)，電流表的示數(shù)為4I。該變壓器原、副線圈匝數(shù)比為()A．2B．3C．4D．5答案B解析設(shè)原、副線圈匝數(shù)比為n，根據(jù)能量守恒，當(dāng)S斷開時(shí)，UI＝I2R1＋(nI)2(R2＋R3)；當(dāng)S閉合時(shí)，4UI＝(4I)2R1＋(4nI)2R2，聯(lián)立解得n＝3，所以B正確。10．(2016·全國卷Ⅲ)(多選)如圖，M為半圓形導(dǎo)線框，圓心為OM；N是圓心角為直角的扇形導(dǎo)線框，圓心為ON；兩導(dǎo)線框在同一豎直面(紙面)內(nèi)；兩圓弧半徑相等；過直線OMON的水平面上方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面?，F(xiàn)使線框M、N在t＝0時(shí)從圖示位置開始，分別繞垂直于紙面、且過OM和ON的軸，以相同的周期T逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則()A．兩導(dǎo)線框中均會(huì)產(chǎn)生正弦交流電B．兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的周期都等于TC．在t＝eq\f(T,8)時(shí)，兩導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等D．兩導(dǎo)線框的電阻相等時(shí)，兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的有效值也相等答案BC解析本題中導(dǎo)線框的半徑旋轉(zhuǎn)切割磁感線時(shí)產(chǎn)生大小不變的感應(yīng)電流，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；兩導(dǎo)線框產(chǎn)生的感應(yīng)電流的周期與線框轉(zhuǎn)動(dòng)的周期相同，B項(xiàng)正確；在t＝eq\f(T,8)時(shí)，兩導(dǎo)線框切割磁感線的導(dǎo)線長度相同，且切割速度大小相等，故產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等，均為E＝eq\f(1,2)BR2ω，C項(xiàng)正確；兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的圖象如圖所示，故兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的有效值不相等，D項(xiàng)錯(cuò)誤。11．(2016·江蘇高考)一自耦變壓器如圖所示，環(huán)形鐵芯上只繞有一個(gè)線圈，將其接在a、b間作為原線圈。通過滑動(dòng)觸頭取該線圈的一部分，接在c、d間作為副線圈。在a、b間輸入電壓為U1的交變電流時(shí)，c、d間的輸出電壓為U2。在將滑動(dòng)觸頭從M點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到N點(diǎn)的過程中()A．U2>U1，U2降低B．U2>U1，U2升高C．U2<U1，U2降低D．U2<U1，U2升高答案C解析由圖可知變壓器的原線圈匝數(shù)n1大于副線圈匝數(shù)n2，因eq\f(U1,n1)＝eq\f(U2,n2)，則U2<U1；在將滑動(dòng)觸頭從M點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)到N點(diǎn)的過程中，n2減小，U2降低，C正確，A、B、D錯(cuò)誤。12．(2016·四川高考)如圖所示，接在家庭電路上的理想降壓變壓器給小燈泡L供電，如果將原、副線圈減少相同匝數(shù)，其他條件不變，則()A．小燈泡變亮B．小燈泡變暗C．原、副線圈兩端電壓的比值不變D．通過原、副線圈電流的比值不變答案B解析由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)得U2＝eq\f(n2,n1)U1①由eq\f(U1,U2′)＝eq\f(n1－Δn,n2－Δn)得U2′＝eq\f(n2－Δn,n1－Δn)U1②由eq\f(②,①)得：eq\f(U2′,U2)＝eq\f(n2－Δnn1,n1－Δnn2)＝eq\f(n2n1－Δnn1,n2n1－Δnn2)，因?yàn)閚2<n1，所以eq\f(U2′,U2)<1，即U2′<U2，故小燈泡變暗，B正確，A錯(cuò)誤；由以上分析過程可以看出，C錯(cuò)誤；由eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)和eq\f(I1′,I2′)＝eq\f(n2－Δn,n1－Δn)可見，D錯(cuò)誤。13．(2016·天津高考)如圖所示，理想變壓器原線圈接在交流電源上，圖中各電表均為理想電表。下列說法正確的是()A．當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，R1消耗的功率變大B．當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，電壓表V示數(shù)變大C．當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，電流表A1示數(shù)變