2022新高考衡水名師原創(chuàng)物理卷：11 交變電流

2022新高考衡水名師原創(chuàng)物理專題卷

專題H"一交變電流

1.如圖所示為交流發(fā)電機發(fā)電的示意圖，矩形線圈A88匝數(shù)為N、面積為

S、整個線圈的電阻為r。在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，線圈繞。。軸

以角速度力勻速轉(zhuǎn)動，外電阻為R,線圈的AB邊連在金屬滑環(huán)K上，CD邊

連在金屬滑環(huán)L上，線圈在轉(zhuǎn)動時可以通過滑環(huán)和電刷保持與外電路相連。

關(guān)于發(fā)電過程中的四個狀態(tài)，下列說法不正確的是（）

A.線圈轉(zhuǎn)到圖甲位置時,通過線圈的磁通量為8s

B.線圈轉(zhuǎn)到圖乙位置時,通過線圈的磁通量的變化率為N6S（y

C.線圈轉(zhuǎn)到圖丙位置時，外電路中交流電流表的示數(shù)為NBSco

向R+r)

D.線圈轉(zhuǎn)到圖丁位置時，A8邊感應(yīng)電流方向為AfB

2.如圖水平勻強磁場中有一邊長為0.5m的正方形線框，其電阻為1Q。當

線框繞過其兩對邊中心的豎直軸。。以某一角速度勻速旋轉(zhuǎn)時，線框中產(chǎn)生

的感應(yīng)電動勢d隨時間,變化的關(guān)系如圖㈤所示。下列說法正確的是（）

A.線框轉(zhuǎn)動的角速度為0.4rad/s

B.磁感應(yīng)強度的大小約為0.4T

C.線框內(nèi)感應(yīng)電流的有效值約為0.7A

D.”0時，線框平面與磁感應(yīng)強度方向的夾角為90°

3.圖1為電子電路中的正弦脈沖波的交變電流與時間的變化圖像，圖2為用

作時鐘訊號來準確地觸發(fā)同步電路的方波的交變電流與時間的變化圖像，

則正弦脈沖波和方波的交變電流有效值分別為（）

j3J3

A.0.5A,2713AB.OA,50AC.—A,572AD.—A,2A/13A

33

4.如圖所示，有矩形線圈，面積為S,匝數(shù)為N,整個線圈內(nèi)阻為「，

在勻強磁場8中繞。0,軸以角速度?勻速轉(zhuǎn)動，外電路電阻為R,當線圈

又以圖示位置轉(zhuǎn)過90。的過程中，下列說法正確的是（）

IO

B

R

A.磁通量的變化量為A°=N3S

B.平均感應(yīng)電動勢為后史?

7t

C電阻R所產(chǎn)生的熱量為QJN”后

D.通過電阻R的電荷量為g=3

R+r

5.如圖甲，矩形線圈尸QMN繞垂直于勻強磁場的軸以角速度口勻速轉(zhuǎn)動，線

圈匝數(shù)為小面積為S,電阻為r,磁場的磁感應(yīng)強度為3,線圈與阻值為

R的電阻連接。線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢e隨時間/的變化關(guān)系如圖乙，下列

說法中正確的是（）

Af時刻與t=與時刻穿過線圈的磁通量相同

B.PQ邊始終不受安培力作用

C.OT內(nèi)，通過電阻R的電荷量為F

A+7*

D.電阻R的功率為嘿警

+r）

6.如圖甲所示，矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的中心軸。。，做勻速

轉(zhuǎn)動，從某時刻開始計時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢e隨時間t的變化曲線如圖乙

所示，若外接電阻R=7oc,線圈電阻-io。，則下列說法正確的是（）

q’柏i

A.線圈的角速度為100rad/sBJ=o.ois時穿過線圈的磁通量最大

C.通過線圈的最大電流為1.25AD.電壓表的示數(shù)為87.5V

7.如圖，一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10：1,原線圈與一可變電阻飛

串聯(lián)后，接在一正弦交流電源上；副線圈電路中固定電阻的阻值為《，當

負載電阻&的阻值為104時，理想交流電流表的示數(shù)為I.現(xiàn)將負載電阻與

的阻值變?yōu)?0凡，調(diào)節(jié)用使理想交流電流表的示數(shù)仍為/,此時理想交流

電壓表的示數(shù)為200V.則原來變壓器原線圈兩端電壓的有效值為（）

A.1100VB.2100VC.220VD.210V

8.如圖所示，交流發(fā)電機的矩形線圈在勻強磁場中繞垂直磁場的虛線軸以

角速度力勻速轉(zhuǎn)動，線圈的電阻為心理想變壓器的副線圈并聯(lián)兩個阻值

恒定且也為r的一模一樣的燈泡A、B,原、副線圈匝數(shù)的比值為上電路

中電表均為理想電表，現(xiàn)燈泡B發(fā)生斷路，下列說法正確的是（）

A.電壓表示數(shù)變小

B.發(fā)電機的熱損耗功率增大

C.燈泡A亮度變亮

D.單位時間外界向發(fā)電機做的功變大

9.有一理想變壓器，其原線圈與副線圈的匝數(shù)之比為4：電=1：2,現(xiàn)將三個規(guī)

格相同的小燈泡與其連接成如圖所示的電路?，F(xiàn)給變壓器的〃、。兩端輸入一

交流電壓，當開關(guān)S斷開時，電壓表的示數(shù)為將開關(guān)S閉合后，電壓

表的示數(shù)變?yōu)樯?整個過程中燈泡都未被燒毀且燈泡阻值不變，則a乜為

()

C.3:7D.5:3

10.如圖甲所示為自耦變壓器，原線圈接有圖乙所示的交流電源，副線圈兩端

電壓有效值為220V,燈泡和其他電阻受溫度的影響忽略不計，開始時開關(guān)S

斷開。則下列說法正確的是()

A.原、副線圈匝數(shù)比為11:5

B.閉合開關(guān)S后，小燈泡微亮，鳥上滑可使小燈泡恢復(fù)正常發(fā)光

C.滑片e上滑，通過電阻N的電流增大

D.向上滑動七變壓器的輸出功率增大

11.某水電站，用總電阻為2.5。的輸電線給500km外的用戶輸電，其輸出電功

率是3xl()6kw.現(xiàn)用500kV電壓輸電，則下列說法正確的是()

A.輸電線上輸送的電流大小為2.0X1()5A

B.輸電線上由電阻造成的電壓損失為15kV

C.若改用5kV的電壓輸電,則輸電線上損失的功率為9xl()8kW

D.輸電線上損失的功率為。為輸電電壓，「為輸電線的電阻

12.如圖所示,某發(fā)電機輸出功率是100kW,輸出電壓是250V,從發(fā)電機到用

戶間的輸電線總電阻為8。，要使輸電線上的功率損失為發(fā)電機輸出功率的

5%,而用戶得到的電壓正好為220V,則升壓變壓器和降壓變壓器原、副線圈

匝數(shù)比分別是()

A.16:1190:11

B.1:1611:190

C.1:16190:11

D.16:111:190

13.在勻強磁場中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)動軸勻速轉(zhuǎn)動，如

圖甲所示；產(chǎn)生的交變電動勢隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示。則下列說法

正確的是（）

A.r=o.ois時穿過線框的磁通量最小

B.該線圈轉(zhuǎn)動的角速度大小為兀rad/s

C.該交變電動勢的瞬時值表達式為e=22及sin（100”）V

D.線框平面與中性面的夾角為45。時，電動勢瞬時值為22V

14.一小型交流發(fā)電機中，多匝矩形金屬線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生的

感應(yīng)電動勢隨時間的變化關(guān)系如圖所示,周期為T.矩形線圈與阻值為尺的電

阻構(gòu)成閉合電路,線圈總電阻為r,其他電阻不計，線圈由中性面轉(zhuǎn)過方過程中

通過線圈截面的電荷量為見下列說法正確的是（）

A.該交流電的電動勢瞬時表達式e=^sin與r

B.該交流電的交變電流有效值/=笫

C.線圈由中性面轉(zhuǎn)過過程中和由中性面轉(zhuǎn)過兀過程中電動勢的平均值相

等

D.該交流電在一個周期內(nèi)電動勢瞬時值與電動勢有效值相等的時刻只有一

處

15.如圖所示，圖線［是線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時所產(chǎn)生的正弦交流電

的圖象。當調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后,所產(chǎn)生的正弦交流電的圖象如圖線6所示。以

下關(guān)于這兩個正弦交流電的說法正確的是（）

A.線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為2:3

B.在圖中/=0時刻穿過線圈的磁通量均為零

C.交流電。的電動勢瞬時值的表達式為e=10sin（5”）V

D.交流電力的電動勢最大值為gv

16.某物理興趣小組設(shè)計了如圖甲所示的發(fā)電與傳輸裝置，匝數(shù)為N=200的

正方形線圈（內(nèi)阻忽略不計）以一定轉(zhuǎn)速在勻強磁場中旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的交流電壓

如圖乙所示。已知理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為，4：%=10：1,定值電阻的

阻值為R=從圖甲所示位置開始計時，則下列說法正確的是（）

圖甲

A.通過原線圈的電流有效值為2A

B.理想變壓器的輸入功率為40W

C.線圈的面積為忌n?

50兀8

D.左側(cè)線圈在圖甲位置時受到的安培力為2%￡N,方向向左

V50兀3

17.某小型水電站的發(fā)電機輸出電壓為220V,若輸送的總功率為4,輸電電壓

為U,輸電導(dǎo)線的總電阻為一,升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為％和〃-降壓

變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為乙和％，都是理想變壓器，要使額定電壓為220V

的用電器正常工作，則（）

A.輸電線上的電流/="

B.衛(wèi)越大，輸電線上損失的功率越大

C.升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功率

D.升壓變壓器的輸出功率等于降壓變壓器的輸入功率

18.如圖甲為一理想變壓器,切為原線圈,ce為副線圈,d為副線圈引出的一個

接頭源線圈輸入的正弦式交變電壓的乙T圖象如圖乙所示.若只在c、e間

接一只t=400口的電阻，或只在"、e間接一只R*=225C的電阻，兩種情況下電

阻消耗的功率均為80W.

(1)請寫出原線圈輸入電壓的瞬時值％的表達式；

⑵求只在c、e間接400Q的電阻時，原線圈中的電流人；

(3)求c、e和d、e間線圈的匝數(shù)比分.

n<le

19.如圖所示,一小型發(fā)電機內(nèi)有〃=100匝的矩形線圈，線圈所圍面積S=0.10m2,

線圈電阻可忽略不計，在外力作用下矩形線圈在磁感應(yīng)強度B=0.10T的勻強

磁場中，以恒定的角速度0=100兀rad/s繞垂直于磁場方向的固定軸OO,勻速轉(zhuǎn)

動，發(fā)電機線圈兩端與尺=1。0。的電阻構(gòu)成閉合回路。求：

⑴線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值；

⑵從線圈平面通過中性面時開始，線圈轉(zhuǎn)過90。角的過程中通過電阻R橫截

面的電荷量；

(3)線圈勻速轉(zhuǎn)動10s,電流通過電阻R產(chǎn)生的焦耳熱。

20.某發(fā)電機輸電電路的簡圖如圖所示，發(fā)電機的矩形線框ABCQ處于磁感應(yīng)

強度大小為八的水平勻強磁場中，線框面積為S=0.25m2,匝數(shù)為100

10兀

匝，電阻不計。線框繞垂直于磁場的軸。。以一定的角速度勻速轉(zhuǎn)動，并與

升壓變壓器的原線圈相連，升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比L20,降壓變

壓器的副線圈接入到小區(qū)供生活用電，兩變壓器間的輸電線等效電阻

R=20Q,變壓器均為理想變壓器.當發(fā)電機輸出功率為5x104W時，此時電

壓表的示數(shù)為250V,燈泡正常發(fā)光.求：

(1)線圈角速度的大小;

(2)輸電線上損失的功率；

(3)降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比。

參考答案

1.答案：B

解析：AC、甲丙圖中,ab和cd邊運動方向與磁感線方向平行，不切割磁感線,

所以沒有電流產(chǎn)生，故AC錯誤；

B、當線圈轉(zhuǎn)到圖乙的位置再運動時，通過線圈的磁通量變大,根據(jù)電磁感應(yīng)

定律，可知產(chǎn)生的感應(yīng)磁場的方向與原磁場方向相反，再根據(jù)右手定則可以

判斷電流方向為:a—b—c-d,故B正確；

D、同理可以判斷當線圈轉(zhuǎn)到圖丁的位置時,線圈中的電流方向為a—d—

c-b,故D錯誤。

2.答案：C

解析：A、分析圖（b）可知，線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢周期為Ms,角速度:

。=1=5兀rad/s,故A錯誤；B、根據(jù)交變電流的產(chǎn)生規(guī)律可知，感應(yīng)電動

勢最大值：O解得磁感應(yīng)強度：B=—T,故B錯誤；C、根據(jù)

E-"BS=IV,兀

正弦式交變電流最大值和有效值的關(guān)系可知，有效值：E=*=0.5亞V,根

據(jù)閉合電路歐姆定律可知，感應(yīng)電流的有效值：/=1=0.5>/2A?0.7A,故C

正確；D、1=0時-，感應(yīng)電動勢最大，則線框平面與磁場方向平行，即線框

平面與磁感應(yīng)強度方向的夾角為0,故D錯誤。故選：Co

3.答案：D

解析：設(shè)正弦脈沖波和方波的交變電流有效值分別為/rL由題圖1知，交變

電流的周期為0.06s,根據(jù)焦耳定律和有效值的定義可得

0+（9A）2RX0.04S=/：RX0.06S,解得“裂入、B錯誤;由題圖2知，交變電流的

周期為0.2S,對一個周期,根據(jù)焦耳定律和有效值的定義可得

2

(672A)/?xO.ls+(472AfRx0.1s=《用x0.2s，解得I2=2713A,C錯誤,D正確。

4.答案:D

解析：圖示位置磁通量為①I=0,轉(zhuǎn)過90。時磁通量為①2=BS,,則磁通量的

變化量豳=①2-①I=BS,。故A錯誤。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得，平均感應(yīng)

BS

電動勢為心N空="丹=型陋，故B錯誤。感應(yīng)電動勢的最大值為

CD

E,,=NBSs，有效值為E=[E“,，電流的有效值為/=*,電阻R產(chǎn)生的熱

兀

量Q"配時間"2=9聯(lián)立解得。=型竺互竺，故C錯誤。通過電阻R的

32M,4(R+r)2

電量4=方=工"%-=理，故D正確。

R+rR+rR+r

5.答案：D

解析：由題意可知，若時刻穿過線圈的磁通量為85,貝rj時刻穿過線

圈的磁通量為-BS,A錯；PQ邊從圖示位置轉(zhuǎn)到中性面之前受到安培力的

作用，B錯；0?％內(nèi)，通過電阻R的電荷量為管，C錯；電阻R的功率

R+r

可根據(jù)電流或電壓的有效值求解，電動勢有效值為后=甯，故電阻尺的功

2222

-4-0.n.E.2DnBS(oRn,

率為P=(")2R=HF，D對。

6.答案：C

解析：由圖乙知，交流電的周期7=4x10-2$,線圈轉(zhuǎn)動的角速度

。md/s=50兀rad/s,故A項錯誤。由圖乙知一=。。1§時線圈產(chǎn)生的

14X1u

感應(yīng)電動勢最大，則U0Q1S時線圈平面與磁場方向平行，穿過線圈的磁通

量為零，故B項錯誤。由圖乙知，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值&=ioov,

則通過線圈的最大電流/『3=其人=1.25人，故C項正確。線圈產(chǎn)生的

感應(yīng)電動勢有效值《=卷=瑞V,電壓表的示數(shù)

U=X61.9V,故D項錯誤。

r+R10+70

7.答案：A

解析：A.B.C.D.當負載電阻的阻值為II/時，電流表示數(shù)為/，當負載電

阻的阻值為21凡時，電流表示數(shù)仍為/,根據(jù)理想變壓器電流的決定關(guān)系可

知，輸出電流恒定不變，為10/，則原來副線圈的輸出電壓為110/%,根據(jù)電

壓和匝數(shù)的關(guān)系可.知，原來原線圈的輸入電壓為1100/當負載電阻的阻

值為21小時，輸出電流為10/，電壓表示數(shù)為200V,則200叫=200人原來原線

圈的輸入電壓為MOO/%=iioov,故A正確，BCD錯誤。

8.答案：C

解析：對理想變壓器有手〃=#,線圈勻速轉(zhuǎn)動，則發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢

的有效值不變，設(shè)為E,燈泡B斷路前，對發(fā)電機有E=u原+/〃，對副線圈

有%=￥，整理得E=4(l+S，燈泡B斷路后，同理有E=4：(l+S，可知

燈泡B斷路后，原線圈兩端電壓升高，A錯誤；由以上分析可知，通過原

線圈的電流減小，發(fā)電機的熱損耗功率減小，單位時間外界向發(fā)電機做的

功變小，BD錯誤；副線圈兩端電壓升高，燈泡A兩端電壓升高，通過的

電流增大，燈泡A變亮，C正確。

9.答案：D

解析：設(shè)。、匕兩端輸入電壓的有效值為。，燈泡的電阻為R,當開關(guān)S斷開

時一，原線圈兩端的電壓為2副線圈中的電流為I原線圈中的電流為《

ZZ/\A

則有u=g+q=苧；當開關(guān)S閉合時，原線圈兩端的電壓為苧，副線圈中

的電流為《，原線圈中的電流為為，則。="+2&=當，聯(lián)立解得

KKZZ

《：5=5：3,選項D正確。

10.答案：B

解析：根據(jù)圖乙可知，原線圈所接正弦交流電壓有效值為100V,副線圈電壓

為220V,由q：%=%：/，可知原、副線圈匝數(shù)比為5:11,A錯誤;閉合開關(guān)S后,

小燈泡微亮，想要增大小燈泡中電流，需要增大副線圈中的電壓,6上滑可使

小燈泡恢復(fù)正常發(fā)光,B正確;滑片片上滑，原、副線圈匝數(shù)比增大,G：6=，R：〃2,

可得副線圈兩端電壓變小，通過電阻N的電流變小,C錯誤;向上滑動AM接

入電路中的阻值大，利用副線圈電阻塌士工可知,副線圈總電阻增大，

R燈&

副線圈兩端電壓不變，則通過電阻6的電流減小，變壓器的輸出功率減小，因

此D錯誤。

11.答案：B

解析：由P=U/得輸電線上輸送的電流大小為/=3x10。人=6。x施A,選項A

500xlO3

錯誤輸電線上損失的電壓為"=6.0xl()3x2.5V=15kV,選項B正確;輸電

線上損失的功率不可能比輸送功率還大，選項C錯誤;輸電線上損失的功率

△P=I2r=9宜,\U為輸電線兩端電壓,r為輸電線的電阻，選項D錯誤.

r

12.答案：C

3

解析：輸電線損失功率島=vr=5xiow

"=僧=25

所以，輸電線電流V損A,

1\=聿=400

升壓變壓器原線圈電流5A,

H1_^2_J_

故升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比n2八16.

712

S=±S=4000

升壓變壓器副線圈端電壓711V,

輸電線損失電壓q="%=200V,

降壓變壓器原線圈電壓“=損=3800V,

四="=竺9

故降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為小511.所以C選項是正確

的,ABD錯誤.

所以C選項是正確的.

13.答案：CD

解析：-o.ois時，感應(yīng)電動勢為零，則穿過線框的磁通量最大，故選項A

錯誤；該線圈的角速度。=幺=2=1()07n?ad/s,故選項B錯誤；由題圖乙知該

T0.02

交變電動勢的瞬時值表達式為-22及sin(10M)V,故選項C正確.電動勢瞬時

值為22V時，代入瞬時值表達式，得sinw=也，故表明線框平面與中性面

2

的夾角為45。，故選項D正確。

14.答案：BC

解析：線圈由中性面轉(zhuǎn)過方過程中通過線圈截面的電荷量為名由

E=N*、i=裊、""加得言，即可矢口該交流電的

電動勢最大值練=誓山,故該交流電的電動勢瞬時表達式

e=2M；+〃）sin苧，A錯誤;交流電的交變電流有效值/=募工=空方正確;

交變電流的平均值后=%黑，線圈由中性面轉(zhuǎn)過方過程中電動勢的平均值

E=N?=1^,線圈由中性面轉(zhuǎn)過兀過程中電動勢的平均值

4

2BS_2NBScor-D

E=NT=^r,C正確;該交流電的電動勢有效值E=0等2,在一個周期

21

內(nèi)A、?、?、?四個時刻的瞬時值與交流電的電動勢有效值相等，D錯誤.

OOOO

15.答案：CD

解析：由題圖可知，圖線。、。的周期之比為2:3,由轉(zhuǎn)速〃與周期成反比可知,

線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為32A項錯誤;”0時，線圈中感應(yīng)電動勢e=。,所以

線圈處于中性面位置，磁通量最大,B項錯誤;交流電，的最大值為10V,周期

為0.4s，所以線圈轉(zhuǎn)動角速度為co=y=5兀rad/s,所以其瞬間值表達式為

a1a

e=10sin（5m）V,C項正確;交變電流的最大值所以圖線。、。對應(yīng)交變

電流最大值之比為3：2,所以交流電b的最大值為弓V,D項正確。

16.答案：BC

解析：由圖乙可知原線圈電壓的有效值為20。V,&=占U=20V,副線圈中的電

流有效值「今卷A=2A,根據(jù)原、副線圈的電流與匝數(shù)成反比有小吟，原

KIU，2

線圈中電流的有效值為=0-2A,A錯誤;理想變壓器輸出功率為

n\

6=U/2=20x2W=4()W,輸入功率等于輸出功率,所以理想變壓器的輸入功率

為40W,B正確;原線圈兩端的電壓有效值4=200V,角速度。寸=100兀rad/s,線

圈產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動勢為2000V,￡?,=NBSo,最大磁通量

0=85=旨=點Wb,S為有效面積，故線圈面積為虐n?,C正確;圖甲所示時

Neo100兀50兀B

刻，通過線圖的磁通量最大,通過線圈的電流為零，線圈不受安培力,D錯誤。

17.答案：AC

解析：根據(jù)P=U/可得輸電線上的電流/=強,故A正確。在輸送總功率不變

的情況下，當上增大時，輸電電壓增大,輸電電流減小，根據(jù)/=/次可得，輸電

%

線上損失的功率減小，故B錯誤。由于輸電線上有能量損失，所以降壓變壓器

的輸入功率和輸入電壓均比升壓變壓器的輸出功率和輸出電