七交變電流-2023屆高考物理一輪復(fù)習(xí)揭秘高考原題

(7)交變電流——2023屆高考物理一輪復(fù)習(xí)揭秘高考原題【新高考】

1.【2022年湖南卷】如圖理想變壓器原、副線圈總匝數(shù)相同，滑動觸頭6,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。定值電阻飛的阻值為R,

滑動變阻器&的最大阻值為"，滑片?初始位置在最右端。理想電壓表⑨的示數(shù)為

U,理想電流表?的示數(shù)為下列說法正確的是()

A.保持片位置不變，鳥向左緩慢滑動的過程中，/減小，U不變

B.保持片位置不變，鳥向左緩慢滑動的過程中，與消耗的功率增大

C.保持與位置不變，［向下緩慢滑動的過程中，/減小，U增大

D.保持鳥位置不變，片向下緩慢滑動的過程中，與消耗的功率減小

2.【2022年山東卷】如圖所示的變壓器，輸入電壓為220V,可輸出12V、18V、30

V電壓，匝數(shù)為4的原線圈中電隨時間變化為〃=UmCos(100〃)。單匝線圈繞過鐵芯連接

交流電壓表，電壓表的示數(shù)為01V。將阻值為12Q的電阻R接在8、。兩端時，功率

為12W。下列說法正確的是()

A."為1100匝,A為220V

B.8、C間線圈匝數(shù)為120匝，流過R的電流為1.4A

C.若將R接在A、8兩端，H兩端的電壓為18V,頻率為100Hz

D.若將R接在A、C兩端，流過A的電流為2.5A,周期為0.02s

3.【2022年廣東卷】如圖是簡化的某種旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)原理圖。定子是僅匝數(shù)“不

同的兩線圈，4>〃2,二者軸線在同一平面內(nèi)且相互垂直，兩線圈到其軸線交點。的

距離相等，且均連接阻值為R的電阻，轉(zhuǎn)子是中心在。點的條形磁鐵，繞。點在該平

面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動時，兩線圈輸出正弦式交變電流。不計線圈電阻、自感及兩線圈間的相

互影響，下列說法正確的是（）

A.兩線圈產(chǎn)生的電動勢的有效值相等B.兩線圈產(chǎn)生的交變電流頻率相等

C.兩線圈產(chǎn)生的電動勢同時達(dá)到最大值D.兩電阻消耗的電功率相等

4.【2022年河北卷】張家口市壩上地區(qū)的風(fēng)力發(fā)電場是北京冬奧會綠色電能的主要供

應(yīng)地之一，其發(fā)電、輸電簡易模型如圖所示，已知風(fēng)輪機(jī)葉片轉(zhuǎn)速為每秒z轉(zhuǎn)，通過

轉(zhuǎn)速比為1：〃的升速齒輪箱帶動發(fā)電機(jī)線圈高速轉(zhuǎn)動，發(fā)電機(jī)線圈面積為S,匝數(shù)為N,

勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為8,f=O時刻，線圈所在平面與磁場方向垂直，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生

的交變電流經(jīng)過理想變壓器升壓后。輸出電壓為U。忽略線圈電阻，下列說法正確的

是（）

A.發(fā)電機(jī)輸出電壓為①TINBSZ

B.發(fā)電機(jī)輸出交變電流的頻率為2Mz

C.變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為夜7WAS〃Z:U

D.發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的瞬時電動勢e=V5nNBS〃zsin（2?！▃）

（二）考情分析

勻變速直線運動公式的應(yīng)用在高考中很少單獨出題，常結(jié)合牛頓運動定律、平拋

運動、圓周運動、機(jī)械能、電場、磁場等綜合出題。以常見的物理模型（如彈簧、滑塊

與滑板、帶電油滴等）及生產(chǎn)、生活中的情景（如汽車或高鐵列車的剎車與起動、運動

員加速與減速等）為背景，受力往往涉及摩擦力、電場力、磁場力等多個力，問題往往

涉及多個物體（存在關(guān)聯(lián)）。其中自由落體運動、豎直上拋運動既是考試的重點，也是

考試的熱點。

（三）變式訓(xùn)練

5.某同學(xué)設(shè)計了一個充電裝置，如圖所示。假設(shè)永磁鐵的往復(fù)運動在螺線管中產(chǎn)生近

似正弦式交流電，周期為0.2s,電壓最大值為0.05V。理想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。下列說法正確的是（）

A.交流電的頻率為10HzB.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

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。端向b端緩慢移動的過程

中（）

A.電流表示數(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

7.風(fēng)電是一種清潔、綠色的可再生能源，中國的風(fēng)電裝機(jī)容量目前處于世界領(lǐng)先地位。

圖甲為風(fēng)力發(fā)電的簡易模型，在風(fēng)力作用下，風(fēng)葉帶動與桿固連的永磁鐵轉(zhuǎn)動，磁鐵

下方的線圈與電壓傳感器相連。在某一風(fēng)速時，傳感器顯示如圖乙所示，則（）

A.磁鐵的轉(zhuǎn)速為10r/s

B.線圈兩端電壓的有效值為6血V

C.交流電壓的瞬時值表達(dá)式為"=12sin5加（V）

D.該交變電流的頻率為50Hz

8.如圖所示，自耦變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1:2,原線圈所接正弦交流電源電壓為

M=15>/2sinl007tr（V）,線圈所接電阻N=2Q,&=4Q凡=8C,滑動變阻器號的總阻值為

8C,滑片為P,則（）

A.當(dāng)P在最下端時，與兩端電壓的有效值為9V

B.在P從最下端向最上端滑動的過程中，電壓表的示數(shù)先增大后減小

C.無論P在哪，與與此消耗的電功率之比一定為2:1

D.當(dāng)尸在最上端時，副線圈輸出功率最大，為28.125W

9.如圖所示，一理想變壓器原線圈匝數(shù)為巧=1000,副線圈匝數(shù)為的=200,將原線圈

接在"=200sinl00mV的交流電壓上，副線圈上電阻火和理想交流電壓表并聯(lián)接入電路,

撤去48間的連接導(dǎo)線，在48兩點間接入不同的電子元件，則下列說法正確的是（）

A.在A、8兩點間接入一個阻值也為火的電阻，原線圈電流變?yōu)樵瓉淼?倍

B.在48兩點間接入一個電感線圈，電阻R消耗的電功率減小

C.在A、3兩點間接入一個電容器，交流電壓表讀數(shù)增大

D.在A、8兩點間接入理想二極管，交流電壓表讀數(shù)為20V

10.輸電過程中電能的損耗不可避免，如圖是常見的家庭輸電線路模擬電路，控制電路

輸入電壓恒定，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)可以調(diào)整，下列說法正確的是（）

A.若將滑動變阻器飛的滑片移至最左端，穩(wěn)定后滑片《下移，同時滑片巴上移，電燈

L變暗

B.閉合開關(guān)電燈L變暗

C.將滑動變阻器飛的滑片向右移動，電燈L變暗

D.將滑動變阻器&的滑片向右移動，電燈L變亮

答案以及解析

1.答案：B

解析：本題考查理想變壓器的工作原理、閉合電路歐姆定律的應(yīng)用。設(shè)原、副線圈匝

數(shù)比為叢=3電源電壓為4,變壓器電路等效為電源與滑動變阻器&及阻值為％謁

巧

的電阻串聯(lián)。當(dāng)保持片的位置不變，鳥向左緩慢滑動的過程中，滑動變阻器接入電路

的電阻減小，電路中的電流增大，電壓表的讀數(shù)減小，A項錯誤；當(dāng)保持《的位置不

變，鳥向左緩慢滑動的過程中，由于原線圈中的電流增大，根據(jù)理想變壓器的變流規(guī)

律可知，副線圈上電流增大，根據(jù)P=/2R可知，為消耗的功率增大，B項正確；保持

鳥位置不變，6向下緩慢滑動的過程中，副線圈匝數(shù)%減小，%增大，回路的總電阻增

大，電路中電流/減小，電阻與上電壓減小，C項錯誤；由于電阻&上電壓減小，原

線圈上電壓4增大，副線圈上電壓。無法確定。2是增大還是減小，電阻與消

耗的功率的變化也無法確定，D項錯誤。

2.答案：D

解析：本題考查變壓器的特點和原理。輸入電壓為220V,根據(jù)理想變壓器的變壓規(guī)

un

律有7TL='■,將5=220丫,&=0.1乂%=1代入，解得％=2200,原線圈的交流電的電壓

與時間成余弦函數(shù)關(guān)系，故輸入電壓的最大值為4=&|=220&丫八項錯誤；將12

〃2

Q的電阻接在8、C兩端時，功率為12W,根據(jù)P==?有=鬧=J12Wxl2c=12V,

R

U,n}220V2200

根據(jù)U=T有而=r，解得*=120,根據(jù)歐姆定律，流過R的電流

/="=察=1A，B項錯誤；根據(jù)原、副線圈電壓與匝數(shù)之間的關(guān)系可知，原線圈電

R12。

壓和匝數(shù)固定時，副線圈匝數(shù)越多，輸出電壓就越大，根據(jù)題意，t/ec=12V,J7AC=30V,

故%B=18V,由于變壓器不能改變交變電流的頻率，所以副線圈的頻率等于原線圈的

頻率，根據(jù)交流電原線圈電壓表達(dá)式可知，交流電的角速度勿=1蜘，故交流電的周期

27r27r11

7'=—=-^-s=0.02s,則頻率/=亍=777k=50Hz，C項錯誤；A、C間的電壓為3°V,

co100兀T0.02s

若將R接在A、C兩端，根據(jù)歐姆定律，廠=等=鬻=2.5A,而交流電周期

lx1Z￡2

T=0.02s,D項正確。

3.答案:B

解析：本題考查法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用、電功與電功率等。

選項正誤原因

在轉(zhuǎn)子勻速轉(zhuǎn)動的過程

中，通過兩線圈的磁通

量均在做周期性變化，

兩線圈均會產(chǎn)生感應(yīng)電

動勢。由于兩線圈中磁

通量的變化率相同，匝

AX

數(shù)不同，根據(jù)法拉第電

磁感應(yīng)定律E=^可

△t

知，兩線圈產(chǎn)生的電動

勢不相等，有效值也不

相等

兩線圈中交流電的頻率

為了=*,由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)

27c

y

B動的角速度一定，所以

兩線圈產(chǎn)生的交變電流

頻率相等

由題圖可知，圖示時刻

匝數(shù)為4的線圈中磁通

量最大，但是感應(yīng)電動

CX

勢為零，而匝數(shù)為丐的

線圈中磁通量最小，但

是感應(yīng)電動勢最大

由于兩電阻上電壓的有

效值不同，根據(jù)

DXIX

可知，兩電阻消耗的電

功率不相等

4.答案:C

5.答案：B

解析：由永磁鐵的往復(fù)運動在螺線管中產(chǎn)生近似正弦式交流電的周期為0.2s可知，交

流電的頻率為5Hz,選項A錯誤；由理想變壓器的變壓原理可知，原、副線圈兩端的

電壓最大值Gm、U2m和原、副線圈匝數(shù)勺、%的關(guān)系滿足4皿=°迎，解得副線圈兩端

?2

電壓的最大值U2m=3V,選項B正確；由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，變壓器輸入電壓

為〃="絲=〃?S,變壓器輸入電壓與永磁鐵磁場強(qiáng)弱（磁感應(yīng)強(qiáng)度8）有關(guān)，選項

ZAr

c錯誤；由于變壓器為理想變壓器，故充電電路的輸入功率等于變壓器的輸入功率，

選項D錯誤。

6.答案：A

解析：本題考查含理想變壓器電路的動態(tài)分析。由于原線圈所接電壓恒定，匝數(shù)比恒

定，故變壓器副線圈的輸出電壓恒定，變阻器的滑片從。端向。端緩慢移動的過程中,

變壓器副線圈所接的電阻值逐漸增大，則由歐姆定律得，2=今，可知副線圈的電流逐

漸減小，由叢=,，可知變壓器原線圈的電流4也逐漸減小，A項正確，B項錯誤；

原線圈的輸入功率為以=44,由于《逐漸減小，則原線圈的輸入功率逐漸減小，C項

錯誤；由于副線圈的電流逐漸減小，則定值電阻與變阻器右半部分并聯(lián)的總電流減小,

又與定值電阻并聯(lián)的變阻器右半部分的電阻值減小，則由并聯(lián)分流規(guī)律可知，流過定

值電阻的電流逐漸減小，則由公式4=/次可知，定值電阻火消耗的電功率逐漸減小，

D項錯誤。

7.答案：BC

解析：由圖乙可知，電壓的周期為T=0.4s,因此磁鐵的轉(zhuǎn)速為〃=T=2.5r/s,頻率

7=2.5Hz,AD錯誤；通過題圖乙可知電壓的最大值為12V,因此有效值

=,V=6夜V,B正確；周期T=0.4s,因此。亨=57trad/s,因此電壓的瞬時

值表達(dá)式為”=12sin5“(V),C正確。

8.答案：CD

解析：先求變壓器原線圈及其右側(cè)電路的等效電阻，設(shè)副線圈右側(cè)電路的總電阻為R,

〃112~(Y

/效=?=—詈=2R，當(dāng)P在最下端時，&和凡串聯(lián)，&被短路，有

立效=(61(4+鳥)=3。，根據(jù)串聯(lián)分壓可得，用兩端電壓的有效值為6V,A錯誤；

1n2J

在「從最下端向最上端滑動的過程中，設(shè)滑動變阻器下端的電阻為R,,

《=6-氏+辭h=飛-方/=叫-瓦】應(yīng)增大時，總電阻減小，等效電阻減小,

原線圈兩端電壓減小，副線圈兩端電壓減小，電壓表的示數(shù)減小，B錯誤；通過與和

%的電流之比為2:1,則飛與R2消耗的電功率之比一定為2:1,C正確；當(dāng)P在最上端

時，有碣效=田(4+&)=2Q，