2022屆優(yōu)質(zhì)校一模數(shù)學(xué)試卷匯編-交變電流 答案版

2017年高考“最后三十天”專題透析2017年高考“最后三十天”專題透析好教育云平臺--教育因你我而變好教育云平臺--教育因你我而變專題12專題12××交變電流?？碱}型?？碱}型題型考查年份關(guān)聯(lián)知識點交流電的四值2021浙江6月5題正弦式交流電的電動勢和電流有效值2021江蘇卷12題感應(yīng)電動勢最大值和有效值的關(guān)系，輸出功率的計算變壓器的定量計算及動態(tài)分析2021福建卷3題變壓器兩端電路的動態(tài)分析2021湖北卷6題變壓器兩端電路的動態(tài)分析2021海南卷9題正弦式交流電的有效值，變壓器動態(tài)分析2021河北卷8題理想變壓器兩端電壓與匝數(shù)的關(guān)系，兩端功率的計算，原副線圈的電流關(guān)系及其推導(dǎo)2021湖南卷6題變壓器兩端電路的動態(tài)分析2021廣東卷7題理想變壓器兩端功率的計算遠(yuǎn)距離輸電2020全國II卷19題遠(yuǎn)距離輸電線路上損失的功率及電壓方法點撥方法點撥1．交變電流的產(chǎn)生和描述(1)兩個特殊位置的特點=1\*GB3①線圈平面與中性面重合時，S⊥B，Φ最大，eq\f(ΔΦ,Δt)＝0，e＝0，i＝0，電流方向?qū)l(fā)生改變；=2\*GB3②線圈平面與中性面垂直時，S∥B，Φ＝0，eq\f(ΔΦ,Δt)最大，e最大，i最大，電流方向不改變。(2)正弦交流電“四值”的應(yīng)用2．理想變壓器各物理量間的制約關(guān)系3．解決遠(yuǎn)距離輸電問題的一般思路電路分析遠(yuǎn)距離輸電線路由升壓變壓器、輸電線、降壓變壓器和負(fù)載四部分組成電壓關(guān)系升壓變壓器輸入電壓U1是不變的，根據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可以確定升壓變壓器的輸出電壓U2，輸電線上有一定的電壓損失，ΔU＝I2R。降壓變壓器輸入端電壓U3＝U2－ΔU，降壓變壓器輸出電壓由eq\f(U3,U4)＝eq\f(n3,n4)確定功率關(guān)系升壓變壓器輸入功率為P1，輸電線上損失功率為ΔP＝I22R，降壓變壓器輸出功率為P2，則P1＝P2＋ΔP＝P2＋I(xiàn)22R電流關(guān)系升壓變壓器輸入電流由I1＝eq\f(P1,U1)確定，輸出電流I2由eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)確定，I2通過輸電線傳到降壓變壓器，即I3＝I2，降壓變壓器輸出電流由eq\f(I3,I4)＝eq\f(n4,n3)確定【例1】(2019天津卷?8)(多選)單匝閉合矩形線框電阻為R，在勻強(qiáng)磁場中繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動，穿過線框的磁通量Φ與時間t的關(guān)系圖象如圖所示。下列說法正確的是()A．eq\f(T,2)時刻線框平面與中性面垂直B．線框的感應(yīng)電動勢有效值為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)電動勢為eq\f(πΦm,T)【方法點撥】本題考查了交變電流的產(chǎn)生和描述，以及對交變電流產(chǎn)生過程有效值的確定、平均感應(yīng)電動勢及安培力做功的分析和判斷能力。①“Φ－t”圖象表明t＝0、t＝eq\f(T,2)、t＝T時處于中性面位置；②“Φ－t”圖象信息：根據(jù)Φm、T，可獲取Em＝NΦmω，ω＝eq\f(2π,T)?！窘馕觥坑搔担璽圖象可知，eq\f(T,2)時穿過線框的磁通量最大，則線框位于中性面，A錯誤；線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值應(yīng)為Em＝NBSω，又ω＝eq\f(2π,T)，N＝1，BS＝Φm，則整理得Em＝eq\f(2πΦm,T)，因此感應(yīng)電動勢的有效值為E＝eq\f(Em,\r(2))＝eq\f(\r(2)πΦm,T)，B正確；由功能關(guān)系可知線框轉(zhuǎn)動一周，外力所做的功等于線框中產(chǎn)生的焦耳熱，有W＝eq\f(E2,R)T＝eq\f(2π2Φ\o\al(2,m),RT)，C正確；0～eq\f(T,4)的過程中，線框中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢為eq\x\to(E)＝eq\f(Φm,\f(T,4))＝eq\f(4Φm,T)，D錯誤?！敬鸢浮緽C例2．(2021?湖北卷?6)如圖所示，理想變壓器原線圈接入電壓恒定的正弦交流電，副線圈接入最大阻值為2R的滑動變阻器和阻值為R的定值電阻。在變阻器滑片從a端向b端緩慢移動的過程中（）A．電流表A1示數(shù)減小B．電流表A2示數(shù)增大C．原線圈輸入功率先增大后減小D．定值電阻R消耗的功率先減小后增大【方法點撥】對于變壓器的動態(tài)分析問題，除去變壓器的其他部分，分析方法與恒定電流電路的分析方法完全一樣；涉及變壓器部分，根據(jù)理想變壓器各物理量間的制約關(guān)系進(jìn)行判斷?！敬鸢浮緼試題匯編試題匯編交流電的四值1．(2022屆鶴崗一中第一次月考)如圖甲所示，一小型發(fā)電機(jī)內(nèi)有n＝100匝矩形線圈，線圈電阻為1Ω。在外力作用下矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中以恒定的角速度繞垂直于磁場方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，發(fā)電機(jī)線圈兩端與R＝10Ω的電阻構(gòu)成閉合回路。通過電阻R的交變電流如圖乙所示，下列判斷正確的是（）A．該發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電流的頻率為100HzB．該發(fā)電機(jī)產(chǎn)生交流電的最大感應(yīng)電動勢為200eq\r(2)VC．圖甲時刻，線圈平面與中性面重合D．電阻R的熱功率為8kW【答案】C【解析】由圖乙可知交變電流的周期，則頻率，故A錯誤；由圖乙可知最大感應(yīng)電流，根據(jù)閉合電路歐姆定律，故B錯誤；圖甲時刻，由于B、S垂直，所以線圈平面與中性面重合，故C正確；由圖乙可知感應(yīng)電流的有效值，根據(jù)熱功率表達(dá)式，電阻R的熱功率，故D錯誤。2．(2022屆金麗衢十二校第一次聯(lián)考)如圖所示為一電流通過一電子元件后的波形圖（曲線部分為正弦交流電的一部分），則下列說法正確的是（）A．這是一種交變電流B．電流的變化周期為0.03sC．電流通過100Ω電阻時，電功率為100WD．電流通過100Ω的電阻時，一個周期內(nèi)流經(jīng)電阻的電荷量大于0.015C【答案】D【解析】交變電流是指大小和方向隨時間做周期變化的電流，圖中電流方向未變，是直流，故A錯誤；電流的變化周期為，故B錯誤；電流通過電阻時，電功率為，故C錯誤；根據(jù)i－t圖像與t軸所圍面積表示電荷量可知，電流通過的電阻時，一個周期內(nèi)流經(jīng)電阻的電荷量大于，故D正確。3．(2022屆山西三重教育11月大聯(lián)考)圖甲為電視機(jī)電腦板供電電路圖，圖中變壓器可視為理想變壓器，原、副線圈的匝數(shù)比為44∶1，R為用電器件的等效電阻，阻值為5Ω，A為理想電流表。已知a、b兩點間的電壓如圖乙所示，下列說法正確的是（）A．通過R電流的表達(dá)式為i＝eq\r(2)sin(100πt)B．電流表的示數(shù)約為1.41AC．原線圈中磁通量的變化率大于副線圈中磁通量的變化率D．原線圈兩端的電壓為220eq\r(2)V【答案】A【解析】根據(jù)圖像可知，根據(jù)根據(jù)閉合回路的歐姆定律可得電流表的示數(shù)為，由于電流是正弦變化，則通過R電流的表達(dá)式為，A正確；由圖像可知，ab兩點間的電壓為，根據(jù)閉合回路的歐姆定律可得電流表的示數(shù)為，B錯誤；根據(jù)變壓器的原理可知，原線圈中磁通量的變化率等于副線圈中磁通量的變化率，C錯誤；根據(jù)變壓器的原副線圈的電壓關(guān)系，則有，代入數(shù)據(jù)，解得，D錯誤。4．(2022屆昆明一中月考)如圖所示，矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場中繞垂直磁場方向的OO′軸勻速轉(zhuǎn)動。線圈abcd的匝數(shù)為N，電阻不計。理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為1∶2，定值電阻的阻值為R，所用電表均為理想電表。當(dāng)線圈以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動時，電壓表的示數(shù)為U，則（）A．此時電流表的示數(shù)為B．在線圈abcd轉(zhuǎn)動的過程中，穿過線圈的磁通量的最大值為C．從圖示位置（線圈abcd與磁場方向平行）開始計時，線圈產(chǎn)生的電動勢的瞬時表達(dá)式為e＝eq\f(\r(2),2)UcosωtD．當(dāng)線圈轉(zhuǎn)動的角速度增大為2ω時，V的讀數(shù)仍為U【答案】C【解析】流過副線圈的電流，根據(jù)可知，流過電流表的電流，故A錯誤；變壓器中原線圈的電壓為U1，根據(jù)，可知電壓，原線圈電壓的最大值，故從線圈轉(zhuǎn)動到圖示位置開始計時，線圈中產(chǎn)生的電動勢的瞬時表達(dá)式，故C正確；根據(jù)Em＝NBSω可知，故B錯誤；根據(jù)Em＝NBSω可知，轉(zhuǎn)動角速度增大為2ω時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢加倍，故電壓表的示數(shù)加倍，為2U，故D錯誤。5．(2022屆黎川一中月考)如圖所示，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向豎直向上，大小為B0＝1T，電阻R＝2Ω的邊長為L＝1m的正方形線框abcd水平放置，OO′為過ad、bc兩邊中點的直線，線框全部位于磁場中?，F(xiàn)將線框右半部固定不動，而將線框左半部以角速度ω繞OO′為軸向上勻速轉(zhuǎn)動，如圖中虛線所示。(1)求線框向上轉(zhuǎn)動120°的過程中通過導(dǎo)線橫截面的電荷量；(2)若線框左半部分以角速度ω＝10rad/s繞OO′向上轉(zhuǎn)動90°，求此過程中線框中產(chǎn)生的焦耳熱；(3)若線框左半部分也固定不動，此時磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間按B＝1＋4t(T)，求磁場對線框ab邊的作用力隨時間變化的關(guān)系式?！窘馕觥?1)線框在轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢；在線框中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電流轉(zhuǎn)動過程中通過導(dǎo)線某截面的電荷量聯(lián)立解得。(2)感應(yīng)電動勢的最大值在轉(zhuǎn)過90°過程中產(chǎn)生的正弦式交流電，電動勢有效值在轉(zhuǎn)過90°過程中產(chǎn)生的焦耳熱所用時間聯(lián)立解得。(2)若轉(zhuǎn)動后磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間按變化，在線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小解得在線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流線框ab邊所受安培力的大小解得。變壓器的定量計算及動態(tài)分析6．(2021屆全國高三沖刺聯(lián)考)如圖所示，交流發(fā)電機(jī)通過電阻不計的導(dǎo)線為右側(cè)的電路供電，電壓表和電流表均為理想電表，變壓器為理想變壓器，b是原線圈的中心抽頭，副線圈兩端接有開關(guān)S、滑動變阻器R以及兩個定值電阻R1、R2。保持線圈ABCD（電阻不計）在磁場中勻速轉(zhuǎn)動，下列說法正確的是（）A．當(dāng)線圈ABCD位于如圖所示的位置時，線圈ABCD產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大B．當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭向右滑動而其他條件不變時，則電壓表V的示數(shù)增大C．閉合開關(guān)S而其他條件不變時，電流表A的示數(shù)減小D．當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a撥向b而其他條件不變時，電流表A的示數(shù)增大【答案】D【解析】由題圖可知線圈位于中性面．產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為零，A錯誤；當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭向右滑動而其他條件不變時，由，原線圈電壓不變，所以副線圈兩端電壓不變，電壓表V的示數(shù)不變，B錯誤；閉合開關(guān)S而其他條件不變時，負(fù)載總電阻減小，由，通過副線圈的電流增大，由，則通過原線圈的電流也增大，電流表A的示數(shù)增大，C錯誤；當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a撥向b而其他條件不變時，原線圈的匝數(shù)變小，由，所以副線圈的輸出電壓要變大，由，通過副線圈的電流增大，由通過副線圈的電流增大，則通過原線圈的電流電增大，電流表A的示數(shù)增大，D正確。7．(2022屆寧波高考模擬)小寧同學(xué)仿照法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的裝置，在鐵環(huán)上用漆包線（銅絲，表面刷有絕緣漆）繞制了兩個線圈n1＝100匝、n2（匝數(shù)沒有記錄），線圈n1與開關(guān)S1、干電池E1、交流電源E2構(gòu)成電路，交流電源E2的電動勢e＝6sin100πt(V)，線圈n2與開關(guān)S2、電流計G、交流電壓表V構(gòu)成電路。當(dāng)S1置于2、S2置于4時，電壓表V的示數(shù)為12V，eq\r(2)取1.4。下列說法正確的是（）A．由實驗數(shù)據(jù)可算得，線圈n2的匝數(shù)為200匝B．由實驗數(shù)據(jù)可估計，線圈n2的匝數(shù)超過280匝C．S2置于3，當(dāng)S1從0扳到1時，G中不會有電流D．S2置于3，當(dāng)S1從0扳到1時，G中電流慢慢增大并穩(wěn)定到某一值【答案】B【解析】根據(jù)，解得，A錯誤，B正確；置于3，當(dāng)從0扳到1時，開關(guān)閉合瞬間，副線圈中磁通量發(fā)生了變化，則G中有電流，C錯誤；置于3，當(dāng)從0扳到1時，開關(guān)閉合瞬間，副線圈中磁通量發(fā)生了變化，則G中有電流，原線圈電流穩(wěn)定后，副線圈中磁通量不發(fā)生變化，則沒有感應(yīng)電流，G中不會有電流，D錯誤。8．(2022屆江蘇百校大聯(lián)考第二次考試)實驗小組為探究遠(yuǎn)距離輸電的原理，設(shè)計了如圖所示的模擬電路，A、B為理想變壓器，R模擬遠(yuǎn)距離輸電線的總電阻，燈L1、L2規(guī)格相同。變壓器A的原線圈輸入恒定交流電，開關(guān)S斷開時，燈L1正常發(fā)光，下列說法正確的是（）A．A為降壓變壓器，B為升壓變壓器B．僅將滑片P上移，A的輸入功率變大C．僅閉合S，L1、L2均正常發(fā)光D．僅閉合S，L1的亮度變暗【答案】D【解析】A為升壓變壓器，B為降壓變壓器，A錯誤；滑片向上移動時，A的副線圈電壓降低，A副線圈右端的總電阻不變，電流減小，則輸出功率降低，輸入功率同樣變小，B錯誤；閉合S，總功率增大，輸電線的電流增大，B線圈的輸入電壓和輸出電壓降低，L1的亮度變暗，C錯誤，D正確。9．(2022屆河南頂級中學(xué)階段性測試)如圖所示，理想自耦變壓器的輸入端接在電動勢為E、內(nèi)阻為r的交流電源上，輸入回路中串聯(lián)有一交流電流表A，輸出端接滑動變阻器R和小燈泡L。則下列說法正確的是（）A．保持P2位置不變，當(dāng)理想自耦變壓器的滑片P1向下移動時，電流表A的示數(shù)一定變大，電源輸出功率一定增大B．保持P2位置不變，當(dāng)理想自耦變壓器的滑片P1向下移動時，電流表A的示數(shù)一定變大，小燈泡L可能變暗C．保持P1位置不變，當(dāng)滑動變阻器的滑片P2由b向a滑動時，電流表A的示數(shù)增大，電源輸出功率一定增大D．保持P1位置不變，當(dāng)滑動變阻器的滑片P2由b向a滑動時，電流表A的示數(shù)先增大后減小，小燈泡L一定變亮【答案】B【解析】假設(shè)副線圈的總電阻為，則將其等效到原線圈的電阻為，等效電路如圖所示。保持位置不變，當(dāng)理想自耦變壓器的滑片向下移動時，減小，所以等效電阻減小，根據(jù)歐姆定律可得，即電流表的示數(shù)一定增大，但因為電源內(nèi)阻與外電阻的大小關(guān)系不確定，所以電源輸出功率和小燈泡L亮暗變化情況不能確定，故A錯誤，B正確；保持位置不變，當(dāng)滑動變阻器的滑片由向滑動時，副線圈的總電阻減小，電流表A的示數(shù)一定變大，但因為電源內(nèi)阻與外電阻的大小關(guān)系不確定，所以電源輸出功率變化情況不能確定，故C錯誤；保持位置不變，當(dāng)滑動變阻器的滑片由向滑動時，由C分析知電流表A的示數(shù)一定變大，根據(jù)分壓電路的規(guī)律可知小燈泡兩端的電壓一定增大，小燈泡L一定變亮，故D錯誤。10．(2022屆湘豫名校11月聯(lián)考)(多選)如圖所示是利用理想變壓器控制電燈亮度的電路，其輸入電壓恒定，為了調(diào)整電燈L的亮度，下列說法正確的是（）A．閉合開關(guān)S1，電燈L變亮B．?dāng)嚅_開關(guān)S2，電燈L變暗C．滑片P1下移，同時滑片P2上移，電燈L變暗D．將滑動變阻器的滑片P向右移動，電燈L變暗【答案】AD【解析】設(shè)支路電阻為,支路的電阻為，輸入電壓恒定，則副線圈電壓不變，閉合開關(guān)，則滑動變阻器與的總電阻變小，故與的分壓增大，則L會變亮，故A正確；輸入電壓恒定，則副線圈電壓不變，斷開開關(guān)，則L的電阻大于L和并聯(lián)的總電阻，則L的分壓變大，故L會變亮，故B錯誤；滑片下移，同時滑片上移，由可知增大，故L變亮，故C錯誤；輸入電壓恒定，則副線圈電壓不變，將滑動變阻器的滑片P向右移動，其接入電路的阻值增大，則L的分壓變小，故L變暗，故D正確。11．(2021屆松原油田中學(xué)3月三模)(多選)理想變壓器原、副線圈所接的電路如圖甲所示，原、副線圈的匝數(shù)比為n1∶n2＝5∶1，其中定值電阻R1＝R2＝R3＝110Ω，兩電表為理想交流電表，原線圈兩端接有如圖乙所示的交流電。當(dāng)原線圈的瞬時電壓u＝110eq\r(2)V。斷開S1、S2，電源消耗的電功率為P1，閉合S1、S2，電源消耗的電功率為P2。則下列說法正確的是（）A．閉合S1、斷開S2，電壓表的示數(shù)為44VB．閉合S1、S2，電流表的示數(shù)為4.0AC．?dāng)嚅_S1、S2，電流表的示數(shù)為0.04AD．P1∶P2＝1∶4【答案】ACD【解析】由圖乙可得，周期，故可得，故交流電的表達(dá)式為，當(dāng)時，原線圈的瞬時電壓，解得，原線圈電壓有效值，原、副線圈的匝數(shù)比為，根據(jù)，可得副線圈電壓，當(dāng)閉合、斷開，電壓表測量副線圈電壓，故電壓表的示數(shù)為，故A正確；閉合，電流表的示數(shù)，根據(jù)，可得，電流表的示數(shù)為0.16A，故B錯誤；斷開、，副線圈總電阻，副線圈電流，根據(jù)可得原線圈電流，電流表的示數(shù)為0.04A，故C正確；根據(jù)公式，由C選項可得，所以，故D正確。遠(yuǎn)距離輸電12．(2022屆河北神州智達(dá)第四次省級聯(lián)測)隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，用電需求大幅增加，當(dāng)電力供應(yīng)緊張時，有關(guān)部門就會對部分用戶進(jìn)行拉閘限電。如圖是遠(yuǎn)距離輸電的原理圖，假設(shè)發(fā)電廠輸出電壓恒定不變，輸電線的電阻為R，兩個變壓器均為理想變壓器。在某次拉閘限電后（假設(shè)所有用電器可視為純電阻）電網(wǎng)中數(shù)據(jù)發(fā)生變化，下列說法正確的是（）A．降壓變壓器的輸出電壓U4減小了B．升壓變壓器的輸出電流I2增加了C．輸電線上損失的功率減小了D．發(fā)電廠輸出的總功率增加了【答案】C【解析】拉閘限電后，用電器減少，意味著并聯(lián)支路減少，用戶端總電阻增加，減小，也隨著減小，輸電線上的電壓損失減小，由于發(fā)電廠輸出電壓恒定，輸送電壓也恒定，根據(jù)，可知增加，也增加，故AB錯誤；根據(jù)，可知輸電線上損失的功率減小了，故C正確；減小，也隨著減小，發(fā)電廠輸出電壓恒定，所以發(fā)電廠輸出總功率減小，故D錯誤