2023年高考物理真題分訓(xùn)練13交流電(教師版含解析)

專題13溝通電

【2023年高考題組】

1、(2023?湖南卷?T6)如圖，抱負(fù)變壓器原、副線圈總匝數(shù)一樣，滑動(dòng)觸頭P?初始位置在副線圈正中間，

輸入端接入電壓有效值恒定的交變電源。定值電阻的阻值為R，滑動(dòng)變阻器R的最大阻值為9R,滑片

12

P初始位置在最右端。抱負(fù)電壓表V的示數(shù)為U,抱負(fù)電流表A的示數(shù)為/。以下說法正確的選項(xiàng)是()

2

A.保持:P位置不變，P向左緩慢滑動(dòng)的過程中，/減小，U不變

?2

B.保持P位置不變，P向左緩慢滑動(dòng)的過程中,R消耗的功率增大

1

C.保持P2位置不變'「向下緩慢滑動(dòng)的過程中,/減小，u增大

D.保持P位置不變，P向下緩慢滑動(dòng)的過程中，R消耗的功率減小

【答案】B

【解析】

AB.由題意可知，原副線圈的匝數(shù)比為2,則副線圈的電流為21,依據(jù)歐姆定律可得副線圈的電壓有效值

為

U=2IR

21

則變壓器原線圈的電壓有效值為

U=2U=4IR

12I

設(shè)輸入溝通電的電壓有效值為U0,則

U=4/R+IR

012

可得

保持P位置.不變，P向左緩慢滑動(dòng)的過程中，/不斷變?nèi)?，依?jù)歐姆定律

U=4IR

I

可知變壓器原線圈的電壓有效值變大，輸入電壓有效值不變，則R兩端的電壓不斷變小，則電壓表示數(shù)U

變小，原線圈的電壓電流都變大，則功率變大，依據(jù)原副線圈的功率相等，可知R消耗的功率增大，故B

正確，A錯(cuò)誤；

CD.設(shè)原副線圈的匝數(shù)比為〃，同理可得

U=n21R

則

U=n2lR+IR

012

整理可得

/=%

mR+R

12

保持P位置不變，P向下緩慢滑動(dòng)的過程中，〃不斷變大，則/變小，對(duì)R由歐姆定律可知

U=IR

2

可知u不斷變小，依據(jù)原副線圈的功率相等可知R消耗的功率

1

UUR

P=IU=_____o_(U-______02)

1?“2R+RoniR+R

1212

整理可得

P=______0________

I小

1mR2

i

可知〃=3時(shí)，R消耗的功率有最大值，可知R消耗的功領(lǐng)先增大，后減小，故CD錯(cuò)誤。

11

應(yīng)選B。

2、(2023?山東卷14)如以下圖的變壓器，輸入電壓為220V,可輸出12V、18V、30V電壓，匝數(shù)為，的

I

原線圈中電隨時(shí)間變化為口=Ucos(1007t).單匝線圈繞過鐵芯連接溝通電壓表，電壓表的示數(shù)為0.1V。

m

將阻值為12。的電阻R接在BC兩端時(shí)，功率為12W。以下說法正確的選項(xiàng)是()

A.勺為1100匝,%為220V

B.BC間淺圈匝數(shù)為120匝，流過R的電流為1.4A

C.假設(shè)將R接在AB兩端，R兩端的電壓為18V,頻率為100Hz

D.假設(shè)將R接在4c兩端，流過R的電流為2.5A,周期為0.02s

【答案】D

【解析】

A.變壓器的輸入電壓為220V,原線圈的溝通電的電壓與時(shí)間成余弦函數(shù)關(guān)系，故輸入溝通電壓的最大值

為220后，依據(jù)抱負(fù)變壓器原線圈與單匝線圈的匝數(shù)比為

n_220V

1-0.1V

解得原線圈為220()匝，A錯(cuò)誤；

B.依據(jù)圖像可知，當(dāng)原線圈輸入220V時(shí)，BC間的電壓應(yīng)當(dāng)為12V,故8C間的線圈匝數(shù)關(guān)系有

n12V

8c間的線圈匝數(shù)為120匝，流過R的電流為

I-P12W..

1-------------------1A

BCu12V

BC

B錯(cuò)誤；

C.假設(shè)將R接在A8端，依據(jù)圖像可知，當(dāng)原線圈輸入220V時(shí)，4B間的電壓應(yīng)當(dāng)為18V。依據(jù)溝通電原線

圈電壓的表達(dá)式可知，溝通電的角速度為100n，故溝通電的頻率為

1CD

f=一=—=50Hz

T2兀

C錯(cuò)誤；

D.假設(shè)將R接在AC端，依據(jù)圖像可知，當(dāng)原線圈輸入220V時(shí)，4c間的電壓應(yīng)當(dāng)為30V,依據(jù)歐姆定律

可知，流過電阻R的電流為

u

IAC^A=2.5A

AC12

溝通電的周期為

12n

T=—=—=0.02s

f&

D正確。

應(yīng)選D.

3、（2023?浙江6月卷?T5）以下說法正確的選項(xiàng)是（）

A.恒定磁場(chǎng)對(duì)靜置于其中的電荷有力的作用

B.小磁針N極在磁場(chǎng)中的受力方向是該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向

C.正弦溝通發(fā)電機(jī)工作時(shí)，穿過線圈平面的磁通量最大時(shí)，電流最大

D.升壓變壓器中，副線圈的磁通量變化率大于原線圈的磁通量變化率

【答案】B

【解析】

A.恒定磁場(chǎng)對(duì)速度不平行于磁感線的運(yùn)匆電荷才有力的作用，A錯(cuò)誤；

B.小磁針N極在磁場(chǎng)中的受力方向是該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，B正確；

C.正弦溝通發(fā)電機(jī)工作時(shí)，穿過線圈平面的磁通量最大時(shí)，電流為0,c錯(cuò)誤；

D.依據(jù)變壓器的原理可知，副線圈中磁通量的變化率小于或等于原線圈中磁通量的變化率，D錯(cuò)誤。

應(yīng)選B。

4、（2023?浙江1月卷T9）如以下圖，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)分布狀況，搖動(dòng)手柄

可使對(duì)稱固定在轉(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)分布狀況，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)。以下說法正確的選項(xiàng)是（）

甲乙

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)生的電流是正弦溝通電

D.乙圖線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電流是正弦溝通電

【答案】A

【解析】

A.甲圖中細(xì)短鐵絲顯示的磁場(chǎng)分布均勻，則線圈轉(zhuǎn)動(dòng)區(qū)域磁場(chǎng)可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，故A正確；

B.乙圖中細(xì)短鐵絲顯示的磁場(chǎng)分布不均勻，則線圈轉(zhuǎn)動(dòng)區(qū)域磁場(chǎng)不能看成勻強(qiáng)磁場(chǎng)，故B錯(cuò)誤；

C.依據(jù)發(fā)電機(jī)原理可知甲圖中線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)才能產(chǎn)生正弦溝通電，故C

錯(cuò)誤；

D.乙圖中是非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不能產(chǎn)生正弦溝通電，故D錯(cuò)誤：

應(yīng)選A。

5、（2023?湖北19）近年來，基于變壓器原理的無線充電技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，其簡(jiǎn)化的充電原理圖如圖所

示。放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。假設(shè)工作狀態(tài)下，穿過接收

線圈的磁通量約為放射線圈的80%,無視其它損耗，以下說法正確的選項(xiàng)是（）

A.接收線圈的輸出電壓約為8V

B.接收線圈與放射線圈中電流之比約為22:1

C.放射線圈與接收線圈中交變電流的頻率一樣

D.穿過放射線圈的磁通量變化率與穿過接收線圈的一樣

【答案】AC

【解析】

A.依據(jù)

n80%U

-r=---------r

nU

22

=8V

可得接收線圈的輸出電壓約為（/2-

B.依據(jù)

nI

~~r=2

n80%7

可得

/88

+=5-

2

故B錯(cuò)誤；

C.變壓器是不轉(zhuǎn)變其交變電流的頻率的，故C正確；

D,由于穿過放射線圈的磁通量與穿過接收線圈的磁通量大小不一樣，所以穿過放射線圈的磁通量變化率與

穿過接收線圈的不一樣，故D錯(cuò)誤。

應(yīng)選AC。

【2023年高考題組】

1.（2023?山東卷）輸電能耗演示電路如以下圖。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

弦溝通電。連接兩抱負(fù)變壓器的導(dǎo)線總電阻為r,負(fù)載R的阻值為10。。開關(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。以下推斷正確的選項(xiàng)是（）

A.r=10QB.r=5Q

C.P=45WD.P=22.5W

【答案】BD

【解析】

【分析】

【詳解】當(dāng)開關(guān)S接1時(shí)，左側(cè)變壓器次級(jí)電壓

t/2=3x7.5V=22.5V

電阻R上的電壓，即右側(cè)變壓器的次級(jí)電壓

U=y[PR=]0V

4

電流

U

I=-4■=1A

4R

則右側(cè)變壓器初級(jí)電壓

U=^xl0V=20V

31

電流

I=xlA=0.5A

32

則

U_U

r=r——r=5Q

當(dāng)開關(guān)S接2時(shí)，設(shè)輸電電流為/,則右側(cè)變壓器的次級(jí)電流為0.5/；右側(cè)變壓兩邊電壓關(guān)系可知

U2-Ir—0.5IR

nn

34

解得

/=3A

則R上的功率

P=(05/)2R=22.5W

應(yīng)選BD。

2.(2023?湖南卷)如圖，抱負(fù)變壓器原、副線圈匝數(shù)比為〃：〃，輸入端八接入電壓有效值恒定的交變

I2

電源，燈泡L、L的阻值始終與定值電阻R的阻值一樣。在滑動(dòng)變阻器R的滑片從。端滑動(dòng)到匕端的過程

120

中，兩個(gè)燈泡始終發(fā)光且工作在額定電壓以內(nèi)，以下說法正確的選項(xiàng)是()

A.L先變暗后變亮，匕2始終變亮

B.%先變亮后變暗，L2始終變亮

C.%先變暗后變亮，L2先變亮后變暗

D.匕先變亮后變暗，L2先變亮后變暗

【答案】A

【解析】

副線圈的總電阻為

11^1

■R-—R+RR+R

20ap0pb

解得

（R+R）.（R+R）（R+R）.（/?+/?）

R=（0叩\/0pb、=0ap0Pb

2、R+R，+1R+R）2R+R

0ap0pb0

則滑動(dòng)變阻器R的滑片從n端滑到h端過程中，副線圈的總電阻選增大后減小，

依據(jù)等效電阻關(guān)系有R=3ypU?'〃丫u(nV

二_=2=.I/?,則等效電阻先增大后減小,

等;n,〃J廠IE2

E、2，22

n2

I

由歐姆定律有

U,n

Ir=,I=

1R+R2n

o等：

（先減小后增大，72先減小后增大，則L］先變暗后變亮。

依據(jù)

U=U—1R,u=為

?1o2n>

1

由于1先減小后增大，則副線圈的電壓U先增大后減小，

12

通過L的電流為/="，則滑動(dòng)變阻器R的滑片從Q端滑到b端過程中，R漸漸減小，副線圈

2L2R+Rpb

0pb

的電EU增大過程中I增大；

2L2

在副線圈的電壓u減小過程中，通過R的電流為/=2R漸漸增大，貝〃越來越小，

2o?oR+RopRQ

0ap

所以/T=/?-/J即L先變暗后變亮，L始終變亮。

L22Aoi2

應(yīng)選A。

3.（2023?廣東卷）某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)充電裝置，如以下圖，假設(shè)永磁鐵的往復(fù)運(yùn)動(dòng)在螺線管中產(chǎn)生近似正弦

式溝道電，周期為0.2s,電壓最大值為0.05V,抱負(fù)變壓器原線圈接螺線管，副線圈接充電電路，原、副線

圈匝數(shù)比為1:60,以下說法正確的選項(xiàng)是（）

A.溝通電的頻率為10Hz

B.副線圈兩端電壓最大值為3V

C.變壓器輸入電壓與永磁鐵磁場(chǎng)強(qiáng)弱無關(guān)

D.充電電路的輸入功率大于變壓器的輸入功率

【答案】B

【解析】

A.周期是T=0.2s,頻率是

/=l=5Hz

T

故A錯(cuò)誤：

B.由抱負(fù)變壓器原理可知

Un

—H="i-

Un

22

解得，副線兩端的最大電壓為

U=Au=3V

2ni

I

故B正確；

C.依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，永磁鐵磁場(chǎng)強(qiáng)，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大，變壓器的輸入電壓會(huì)越

大,故C錯(cuò)誤；

D.由抱負(fù)變壓器原理可知，充電電路的輸入功率等于變壓器的輸入功率，故D錯(cuò)誤。

應(yīng)選B。

4.(2023?河北卷)如圖，發(fā)電機(jī)的矩形線圈長(zhǎng)為2L、寬為加匝數(shù)為N,放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為8的勻強(qiáng)

磁場(chǎng)中，抱負(fù)變壓器的原、副線圈匝數(shù)分別為〃、，和71,兩個(gè)副線圈分別接有電阻R?和R,當(dāng)發(fā)電機(jī)

0I2I2

線圈以角速度S勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，抱負(fù)電流表讀數(shù)為/,不計(jì)線圈電阻，以下說法正確的選項(xiàng)是()

⑦3

A.通過電阻R的電流為生B.電阻R兩端的電壓為丐當(dāng)

2n2n

2?

c.〃與〃的比值為也甌巴VIvBUcoI(n+n)

D.發(fā)電機(jī)的功率為--------------?~~廣

。*IRn

1

【答案】BC

【解析】

AB.由題知抱負(fù)電流表讀數(shù)為I,則依據(jù)歐姆定律

4邛

依據(jù)變壓器電壓與匝數(shù)的關(guān)系有

〃U〃U

f=77，f=f

〃U"u

1122

代入數(shù)據(jù)有

u=色_爾，u=qR

0n12n

?

再由歐姆定律有

U=IR

222

可計(jì)算出

nR

I=-a-*-

2

I2

綜上可知，A錯(cuò)誤、B正確；

C.由于矩形線圈產(chǎn)生的交變電流直接輸入原線圈，則有

E=NBg,Uy二

max

由選項(xiàng)AB知

U=ilR

n0NBL23

-a.

n

正確;

D.由于變壓器為抱負(fù)變壓器則有

P=P+P=UI+UI=I2R+UI

代入選項(xiàng)ABC公式有

由于矩形線圈產(chǎn)生的交變電流直接輸入原線圈，則發(fā)電機(jī)的功率為P,°D錯(cuò)誤。

應(yīng)選BC。

5(2023?浙江卷)如以下圖，虛線是正弦溝通電的圖像，實(shí)線是另一溝通電的圖像，它們的周期才和最大值U

一樣，則實(shí)線所對(duì)應(yīng)的溝通電的有效值U滿足()

4

29

A.U=

【答案】D

【解析】

因虛線是正弦溝通電的圖像，則該溝通電的有效值為

由圖可知，在任意時(shí)刻，實(shí)線所代表的溝通電的瞬時(shí)值都不大于虛線表示的正弦溝通電的瞬時(shí)值，則實(shí)線

所代表的溝通電的有效值小于虛線表示的正弦溝通電的有效值，則

u

2

應(yīng)選D。

【2023年高考題組】

1.（2023?江蘇卷）電流互感器是一種測(cè)量電路中電流的變壓器，工作原理如以下圖。其原線圈匝數(shù)較少，串聯(lián)

在電路中，副線圈匝數(shù)較多，兩端接在電流表上。則電流互感器

A.是一種降壓變壓器

B.能測(cè)量直流電路的電流

C.原、副線圈電流的頻率不同

D.副線圈的電流小于原線圈的電流

【答案】D

【解析】A.原線圈匝數(shù)較少，電流互感器是?種降電流的變壓器，A選項(xiàng)錯(cuò)誤。

B.電流互感器的工作原理是電磁感應(yīng)中的互感現(xiàn)象，只可以測(cè)量交變電流，B選項(xiàng)錯(cuò)誤。

C.電流互感器不會(huì)轉(zhuǎn)變電流的頻率，只轉(zhuǎn)變電流，故原、副線圈電流的頻率一樣。C選項(xiàng)錯(cuò)誤。

D.原線圈匝數(shù)較少，電流互感器是一種降電流的變壓器，副線圈的電流小于原線圈的電流。D正確。應(yīng)選

Do

2.（2023?浙江省1月學(xué)業(yè)水平測(cè)試選考）如以下圖，甲乙兩圖中的抱負(fù)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kj電壓表讀數(shù)為U,乙圖中變壓器原副線圈的匝數(shù)比為A2,電流表讀

數(shù)為則甲圖中高壓線電壓和乙圖中高玉線電流分別為1cliI——J

年心

A.kU,k1B.kU,Lc.S,A/D.工，L

?2ikk2kk

2lI2

【答案】B

【解析】依據(jù)抱負(fù)變壓器的電壓和電流規(guī)律：

U

—（^=k

U?

/_1

TF

2

解得甲圖中高壓線電壓為

U=kU

01

乙圖中高壓線電流為

/=1

ok

2

故B正確，ACD錯(cuò)誤。應(yīng)選B。

3.（2023?浙江卷）如以下圖，某小型水電站發(fā)電機(jī)的輸出功率P=lOOkW,發(fā)電機(jī)的電壓U=250V,經(jīng)

1

變壓器升壓后向遠(yuǎn)處輸電，輸電線總電阻R=8C,在用戶端用降壓變壓器把電壓降為u=220Vo

線4

開床變建.器降壓變點(diǎn)器

A.發(fā)電機(jī)輸出的電流/=4OA

i

B.輸電線上的電流,=625A

線

C.降壓變壓器的匝數(shù)比，：〃=190:11

34

D.用戶得到的電流/=455A

4

【答案】C

【解析】A.依據(jù)電功率公式

P=UI

發(fā)電機(jī)輸出電流

P

I=—=400A

?U

A錯(cuò)誤;

B.輸電線上損失功率5kW,由

P=12R

線線線

可得

=25A

故B錯(cuò)誤;

C.降壓變壓器原副線圈得到的功率為

P4=P.P^95kW

依據(jù)抱負(fù)變壓器電流與線圈匝數(shù)成反比關(guān)系，可得

/5000W

=J_L

/n______190

43220V

C正確;

D.用戶得到的功率為95kW,用戶得到的電流

,95000W

I=q432A

4220V

D錯(cuò)誤。應(yīng)選C。

4.（2023?山東卷）圖甲中的抱負(fù)變壓器原、副線圈匝數(shù)比^n=22：3,輸入端a、b所接電壓〃隨時(shí)間t

的變化關(guān)系如圖乙所示。燈泡L的電阻恒為15C,額定電壓為24V。定值電阻用=10C、&=5C，滑動(dòng)變

阻器R的最大阻值為10C。為使燈泡正常工作，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻應(yīng)調(diào)整為（）

A.1QB.5cC.6cD.8c

【答案】A

【解析】輸電電壓的有效值為（即原線圈電壓的有效值）

U=22。/V=220V

1H

Un

依據(jù)抱負(fù)變壓器電壓規(guī)律廠才可知囿線圈電壓有效值為

22

n3

U=^U=—x220V=30V

2ni22

燈泡TT常T作.依據(jù)歐姆定律可知分樂為24V,則通過燈泡的電流，即副線圈局部的干路電流為

u24