专题27 交变电流-2021年高考物理冲刺阶段考点培优练（教师版含解析）

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1、20212021 年高考高三下学期开学考试物理试题汇编年高考高三下学期开学考试物理试题汇编 专题 28 交变电流 1 1、(2021(2021山东省实验中学西校区高三下学期山东省实验中学西校区高三下学期 2 2 月测试月测试) )在如图所示的电路中接有两个灯泡 L1、L2，已知理 想变压器原、副线圈匝数比为 1:2，原线圈接电压有效值为 12V 的正弦交流电，已知灯泡 L1的电阻为 1， 灯泡 L2的电阻为 2，R为一光敏电阻(电阻随光照强度的增加而减小)，在某光照条件下阻值为 10，若灯 泡电阻不变，则( ) A. L1消耗的电功率与 L2消耗的功率之比为 2：1 B. 此时通过 L1的电流

2、为 3A C. 若增加光照，电压表读数将变大 D. 若增加光照，L2功率将减小 【答案】AB 【解析】 A理想变压器原副线圈匝数之比为 1：2，则原副线圈的电流之比为 2：1，根据 PI2R 可知 L1与 L2消耗 的电功率之比为 2：1，A正确； B 设通过 L1的电流为 I， 则副线圈电流为 0.5I， 原线圈两端电压为 UIR1， 副线圈两端电压为 2(UIR1)， 有 1 2 0.5 UIR I R2R12 解得 I3A B正确； CD若增加光照强度，则 R 电阻减小，由 1 2 0.5 UIR I R2R 得 I(30.5R)24 所以 R电阻减小时，原副线圈电流变大，L2功率变大，

3、电阻 L1两端的电压变大，原线圈和副线圈两端电压 均变小，电压表读数将变小，CD 错误。 故选 AB。 2 2、(2021(2021山东省聊城一中高三下学期开学模拟山东省聊城一中高三下学期开学模拟) )理想变压器与额定电压均为 12V 的四个相同灯泡连接成如 图所示的电路，开关 S断开时，灯泡 L1、L2、L3都正常发光，忽略灯泡电阻随温度的变化。下列说法正确 的是( ) A. 理想变压器原、副线圈的匝数比为 3：1 B. 理想变压器原线圈所接交流电源的电压为 24V C. 闭合开关 S，灯泡 L1、L2、L3仍能正常发光 D. 闭合开关 S，灯泡 L1可能烧毁 【答案】D 【解析】 A开关

4、S断开时，灯泡 L1、L2、L3都正常发光，则原线圈的电流为 I，副线圈的电流为 2I，由变压器原副 线圈电流与匝数成反比，则变压器原副线圈匝数比为 2：1，所以 A错误； B变压器的输出电压为 U2=12V，由变压器原副线圈电压与匝数成正比，所以变压器的输入电压 U1=24V， 则理想变压器原线圈所接交流电源的电压为 U=U1+U2=36V，所以 B错误； D利用等效法，把副线圈看成一个电阻串联在原线圈中，闭合开关 S，等效电阻变小，则原线圈中的电流 会变大，所以灯泡 L1可能烧毁，则 D正确； C利用等效法，把副线圈看成一个电阻串联在原线圈中，闭合开关 S，等效电阻变小，则原线圈中的电流

5、会变大，则灯泡 L1分的电压变大，所以原线圈的输入电压 U1变小，则副线圈的电压 U2也变小，所以灯泡 L1、L2、L3不能正常发光，都会变暗的，则 C错误； 故选 D。 3 3、(2021(2021天津市三中高三下学期天津市三中高三下学期 2 2 月月考月月考) )如图所示，一单匝矩形金属线圈 ABCD 在匀强磁场中绕转轴 OO匀速转动。转轴 OO过 AD 边和 BC边的中点。若从图示位置开始计时，穿过线圈的磁通量 随时间 t 的变化关系可以表示为 0.1cos20t(Wb)，时间 t的单位为 s。已知矩形线圈电阻为 2.0。下列说法正确 的是( ) A. 图示位置时线圈中的电流最大 B.

6、穿过线圈的磁通量的最大值为 0.1 2Wb C. 在任意 1s 时间内，线圈中电流的方向改变 10次 D. 线圈中电流的有效值为 2 A 【答案】D 【解析】 A图示位置时，线圈的各边都不切割磁感线，没有感应电流，故 A 错误； B由表达式 =0.1cos20t(Wb) 可知，穿过线圈的磁通量的最大值为 m=0.1Wb 故 B 错误； C由 =0.1cos20t(Wb) 可知 =20 rad/s 则交流电的周期 22 0.1s 20 T 一个周期内电流方向改变两次，故在任意 1s时间内，线圈中电流的方向改变 20 次，故 C 错误； D线圈产生的感应电动势最大值为 Em=BS=m=0.120=

7、2 V 已知矩形线圈电阻为 R=2.0电流的最大值为 A m m E I R 电流的有效值为 A 22 m I I 故 D 正确。 故选 D。 4 4、(2021(2021浙江省七彩阳光新高考研究联盟高三下学期返校联考浙江省七彩阳光新高考研究联盟高三下学期返校联考) )如图所示，李辉用多用电表的欧姆挡测量 一个变压器线圈的电阻，以判断它是否断路，实验过程中李辉两手分别握住红黑表笔的金属杆，刘伟为了 使李辉操作方便，也用两手分别握住线圈裸露的两端让李辉测量；测量时表针摆过了一定角度，李辉由此 确认线圈没有断路；最后李辉把多用表的表笔与被测线圈脱离。在测量的整个过程中，他们二人中有人突 然“哎哟”

8、惊叫起来，觉得有电击感。下列说法正确的是( ) A. 觉得有电击感的人是刘伟，是因为变压器初次级间的电磁感应作用升高了电压 B. 发生电击时，多用电表的电流很大 C. 发生电击是在李辉用多用电表红黑表笔的金属杆分别接触线圈裸露的两端时 D. 发生电击的前后，流过刘伟的电流大小及方向都发生了变化 【答案】D 【解析】 A当李辉把多用表的表笔与被测线圈脱离时，与多用电表欧姆挡的内部电池相连的变压器线圈会产生较大 的自感电动势，使刘伟有触电感，故原因不是变压器初次级间的电磁感应作用升高了电压，故 A错误； B发生电电击时，多用电表已经与电路断开，此时多用电表的电流为零，故 B错误； C有“电击感”的

9、原因是当回路断开时电流要立即减小到零，但由于线圈的自感现象会产生感应电动势， 与刘伟组成闭合回路电击发生在断电时，故 C错误； D 发生电击的前后， 由于线圈的自感电动势要阻碍原电流的减小， 故它产生的自感电流方向与原方向一致， 这样使得流过刘伟的电流方向与原来相反，流过刘伟的电流大小也明显增大，故 D正确。 故选 D。 5 5、(2021(2021湖北省名校联盟高三下学期开学考试湖北省名校联盟高三下学期开学考试) )如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比 1：2，原线圈 与光滑水平导轨相连，轨道间距 0.5mL ，匀强磁场 0.2TB 垂直于轨道，若电阻不计的金属棒ab以速度 12.5 2s

10、in200 (m/s)vt在导轨上运动，副线圈上连接规格“2.5 V 5 W”小灯泡 L、电容器C。则下列说 法正确的是( ) A. 小灯泡恰好能正常发光 B. 电容器的支路没有电流 C. 若金属棒的速度12.5 2sin100 (m/s)vt，小灯泡亮度不变 D. 若金属棒向右匀加速运动，电容器上极板带正电 【答案】AC 【解析】 A由题知，原线圈电动势最大值为 mm 0.2 0.5 12.5 2 V1.25 2 VEBLv 原线圈电压有效值 1 1.25V 2 m E U 由理想变压器规律知，小灯泡两端电压为 2 211 1 22.5V n UUU n 故小灯泡恰好能正常发光，A 正确；

11、B电容器支路有充电、放电电流，B错误； C 若金属棒的速度12.5 2sin100 (m/s)vt， 原线圈电压有效值 1 U不变， 小灯泡两端电压仍然为 2 2.5 VU ， 即小灯泡正常发光，亮度不变，C正确； D 若金属棒向右匀加速运动， 由楞次定律知， 副线圈中感应电流的磁场方向向下， 故电容器上极板带负电， D 错误。 故选 AC。 6 6、(2021(2021湖北省宜昌市高三下学期开学考试湖北省宜昌市高三下学期开学考试) )如图所示，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压均为 U0的灯泡 L1和 L2。原、副线圈的匝数比为 3:1。S断开时两灯泡均能正常发光，则( ) A. 电源电压

12、 U=4U0 B. S断开时，灯泡 L1和 L2的电流之比为 1:1 C. S断开时，灯泡 L1和 L2的功率之比 1:3 D. S闭合后，灯泡 L2仍能正常发光 【答案】AC 【解析】 A两灯泡均恰能正常发光，则其两端电压均为额定电压 0 U，原、副线圈匝数比为3:1，可知原线圈两端 电压 10 3UU 则电源的电压 0 4UU A 正确； BC根据公式 12 21 In In 得 1 2 1 3 I I 则 S断开时，流过灯泡 1 L和 2 L的电流之比为1:3，故 1 L、 2 L的功率之比为1:3，B 错误，C正确； DS闭合后，灯泡 1 L短路，变压器原线圈两端电压变为 0 4U，则

13、副线圈两端电压变为 0 4 3U ，则灯泡 2 L不 能正常发光，D错误。 故选 AC。 7 7、(2021(2021湖北省孝感高级中学高三下学期开学考试湖北省孝感高级中学高三下学期开学考试) )如图为学校配电房向各个教室的供电示意图,T 为理想 变压器, 1 V、 1 A为监控室供电端的电压表和电流表, 2 V、 2 A为监控校内变压器输出端的电压表和电流表, 1 R、 2 R为教室的负载电阻, 3 V、 3 A为教室内的监控电压表和电流表,配电房和教室之间有相当长的一段距 离,进入配电室的交流电电压 U 可认为是不变的,并且各电表均为理想电表,则当开关 S 闭合时,以下说法正确 的是( )

14、 A. 电流表 1 A、 2 A和 3 A的示数都变大 B. 电流表中只有 1 A的示数变大 C. 电压表中只有 3 V的示数变小 D. 电压表 2 V和 3 V的示数都变小 【答案】C 【解析】 抓住原线圈的输入电压不变， 结合输出端总电阻的变化得出输电线上电流的变化， 从而得出电压损失的 变化，根据输出电压不变，得出用户端电压的变化，从而得知通过负载电阻电流的变化抓住输电线上电 流的变化，根据原副线圈电流比等于匝数之反比求出原线圈中电流的变化 当开关闭合后，副线圈总电阻变小，由于升压变压器的输入电压不变，则输出电压不变，即 U2不变，可 知输电线中的电流增大， 即 A2增大， 则输电线上损

15、失的电压增大， 可知用户端得到的电压减小， 即 U3减小， 所以通过 R1的电流减小，即 A3减小，副线圈中电流决定原线圈中的电流，根据 12 21 In In 知，原线圈中的电 流 I1增大，所以 A1示数增大.故 C正确，A、B、D错误.故选 C. 【点睛】解决本题的关键知道输入电压决定输出电压，输出电流决定输入电流，输出功率决定输入功率 8 8、(2021(2021湖北省宜昌一中龙泉中学高三下学期开学考试湖北省宜昌一中龙泉中学高三下学期开学考试) )如图所示，理想变压器原线圈一端有 a、b两接 线柱，a是原线圈的一端点，b 是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想电表。从某时刻开始在原

16、线 圈 c、d 两端加上交变电压，其瞬时值表达式为 1 sin100uUt。则( ) A. 当单刀双掷开关分别与 a、b连接时，电压表的示数比为 1：2 B. 当 t=0时，c、d 间的电压瞬时值为 2 U C. 单刀双掷开关与 a 连接，在滑动变阻器触头 P 向上移动的过程中，电压表示数增大 D. 当单刀双掷开关由 a扳向 b时，电流表的示数增大 【答案】AD 【解析】 A当单刀双挪开关与 a连接时，原线圈的匝数为 n1，则有 2 21 1 n UU n 当与 b 连接时，原线圈的匝数为 1 2 n ，则有 2 21 1 2 n UU n 联立得 1 221 :1:2 2 : n UUn 故

17、电压表的示数比为 1:2，故 A 正确； B当 t=0s 时，c、d间的电压瞬时值为 u1=Usin(1000)=0V，故 B错误； C单刀双掷开关与 a 连接，滑动变阻器触片向上移，电阻变大，副线圈的电压由匝数和输入电压决定，电 压表的示数不变，故 C 错误； D单刀双掷开关由 a 扳向 b，原线圈的匝数变小，副线圈的电压变大，则电压表示数变大，电阻不变，故 电流表的示数也变大，故 D正确。 故选 AD。 9 9、(2021(2021河南省新乡市高三下学期开学考试河南省新乡市高三下学期开学考试) )如图所示，由于理想变压器原线圈的输入电压降低，电灯 L 的亮度变暗，下列措施可以使电灯 L重新

18、变亮的是( ) A. 闭合开关 1 S，其他条件不变 B. 断开开关 2 S，其他条件不变 C. 滑片 P1下移，同时滑片 P2上移，其他条件不变 D. 将滑动变阻器的滑片 P向右移动，其他条件不变 【答案】ABC 【解析】 A闭合开关 1 S，副线圈所接电路的总电阻变小，总电流变大，则通过电灯 L的电流变大，选项 A正确； B断开开关 2 S，副线圈所接电路的电路总电阻变大，总电流变小，电灯 L分得的电压变大，选项 B正确； C滑片 1 P下移，同时滑片 2 P上移， 1 n变小， 2 n变大，由公式 11 22 nU nU 可知 2 U变大，所以电灯 L分得的电压也变大，选项 C正确； D

19、将滑动变阻器的滑片 P 向右移动，副线圈所接电路的总电阻变大，总电流变小，则通过电灯 L的电流变 小，选项 D错误。 故选 ABC。 1010、(2021(2021河北省宣化市一中高三下学期开学考试河北省宣化市一中高三下学期开学考试) )如图所示，理想变压器原线圈接电压为 220 V 的正弦 交流电，开关 S接 1 时，原、副线圈的匝数比为 111，滑动变阻器接入电路的阻值为 10 ，电压表和电流 表均为理想交流电表下列说法中正确的有( ) A. 变压器输入功率与输出功率之比为 111 B. 1 min 内滑动变阻器上产生的热量为 40 J C. 仅将 S 从 1 拨到 2，电流表示数减小 D

20、. 仅将滑动变阻器的滑片向下滑动，两电表示数均减小 【答案】C 【解析】 A根据理想变压器的特点可知，变压器的输入功率与输出功率之比为 1：1，故 A错误； B原、副线圈的电压与匝数成正比，所以副线圈两端电压为 2 21 1 1 22020V 11 n UU n 则 1 min 内产生的热量为 22 2 20 602400J 10 U Qt R 故 B 错误； C若只将 S从 1 拨到 2，副线圈的电压减小，副线圈电流减小，原线圈电流即电流表的示数减小，故 C正 确； D将滑动变阻器滑片向下滑动，接入电路中的阻值变大，电流表的读数变小，但对原、副线圈两端的电压 无影响，即电压表的读数不变，故

21、D错误。 故选 C 1111、(2021(2021河北省“五个一名校联盟”高三下学期第二次联考河北省“五个一名校联盟”高三下学期第二次联考) )如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数 分别为 n1、n2，且 n1n2，定值电阻 R1、R2的阻值相等，图中电流表、电压表均为理想电表。在 a、b端输 入交变电流，其电流的有效值不随负载变化。当向下调节滑动变阻器 R3的滑动端 P时，下列说法正确的是 ( ) A. 电流表示数一定减少 B. 电压表示数一定增加 C. R1消耗的功率一定大于 R2消耗的功率 D. 电源的输出功率一定减少 【答案】BC 【解析】 A输入端电流不变，根据变压器电流关系可知，电

22、流表示数不变。A错误； B向下调节滑动变阻器 R3的滑动端 P时，滑动变阻器的有效电阻增大，在副线圈，其路段电压将增大。B 正确； C根据 1 12 2 n In I 及变压器匝数关系，可知 R1的电流一定大于 R2的电流，所以有 R1消耗的功率一定大于 R2消耗的功率。C 正确； D因为副线圈电流不变，电压增大，所以变压器的输出功率增大，而定值电阻 R1的功率不变，所以电源 的输出功率一定增大。D错误。 故选 BC。 1212、 (2021(2021 广东省惠州市高三下学期开学考试 广东省惠州市高三下学期开学考试) )如图甲所示的电路中， S 为单刀双掷开关， 电表为理想电表， Rt为热敏电

23、阻(阻值随温度的升高而减小)，理想变压器原线圈接如图乙所示的正弦交流电，则( ) A. 变压器原线圈中交流电压 u的表达式110 2sin50(V)ut B. 开关 S 接在 a端，Rt温度升高时，变压器的输入功率变小 C. 开关 S 接在 a端，Rt温度升高时，电压表和电流表的示数均变大 D. 开关 S 由 a 切换到 b，Rt消耗的功率变小 【答案】D 【解析】 A由图乙可知，变压器原线圈中交流电压 u 的表达式 110 2sin100(V)ut A 错误； BC开关 S 接在 a端，Rt温度升高时，电路的电阻减小，而根据 11 22 nU nU 可知电压表的示数不变，根据欧姆定律，电流表

24、的示数变大，回路消耗的功率增大，变压器输入的功率变 大，BC 错误； D开关 S由 a切换到 b，副线圈接入电路的匝数减少，根据 11 22 nU nU 加在 Rt两端电压降低，Rt消耗的功率变小，D正确。 故选 D。 1313、(2021(2021广东省河源市高三下学期开学考试广东省河源市高三下学期开学考试) )如图所示，理想变压器的原线圈接有交流电源，副线圈上 的滑片 1 P可上下滑动，滑动变阻器的滑片 2 P可左右滑动。当副线圈上的滑片 1 P处于图示位置时，灯泡 L 能发光。要使 L 变亮，可以采取的方法有( ) A. 仅减小交流电源的频率 B. 仅增大交流电源的电压 C. 仅向上滑动

25、 1 P D. 仅向左滑动 2 P 【答案】BC 【解析】 A 变压器可改变电压和电流， 但不改变频率， 减小交流电源的频率， 但通过副线圈电路中的电流并不变化， 故灯泡亮度不会发生变化，故 A错误； B增大交流电源的电压，根据 11 22 Un Un 可知，副线圈输出电压变大，则通过灯泡的电流变大，则灯泡会变 亮，故 B 正确； C当向上滑动 P1时，副线圈匝数 n2增大，根据 11 22 Un Un 可知，副线圈输出电压变大，则通过灯泡的电流 变大，灯泡变亮，故 C 正确； D当滑动变阻器滑片 P2向左滑动时，接入电阻变大，则通过灯泡的电流变小，灯泡变暗，故 D错误。 故选 BC。 141

26、4、(2021(2021福建省名校联盟高三下学期开学考试福建省名校联盟高三下学期开学考试) )在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转动 轴匀速转动，如图甲所示：产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示。则下列说法正确的是( ) A. t=0.01s时穿过线框的磁通量最小 B. 该线圈转动的角速度大小为 rad/s C. 该交变电动势的瞬时值表达式为22 2sin(100 t)Ve D. 线框平面与中性面的夹角为45时，电动势瞬时值为 22V 【答案】CD 【解析】 A由图像知：t=0.01s时，感应电动势为零，则穿过线框的磁通量最大，故 A错误； B该线圈转动的角速度大小为 2 =1

27、00rad/s T 故 B 错误； C当 t=0 时，电动势为零，线圈平面与磁场方向垂直，故该交变电动势的瞬时值表达式为 sin22 2sin(100 )V m eEtt 故 C 正确； D线框平面与中性面的夹角为45时，电动势瞬时值为 msin45 22VeE 故 D 正确。 故选 CD。 1515、(2021(2021福建省罗源一中高三下学期开学考试福建省罗源一中高三下学期开学考试) )如图所示，理想变压器的原线圈接有交流电源，副线圈 上的滑片 1 P可上下滑动，滑动变阻器的滑片 2 P可左右滑动。当副线圈上的滑片 1 P处于图示位置时，灯泡 L 能发光。要使 L 变亮，可以采取的方法有(

28、 ) A. 仅减小交流电源的频率 B. 仅增大交流电源的电压 C. 仅向上滑动 1 P D. 仅向左滑动 2 P 【答案】BC 【解析】 A 变压器可改变电压和电流， 但不改变频率， 减小交流电源的频率， 但通过副线圈电路中的电流并不变化， 故灯泡亮度不会发生变化，故 A错误； B增大交流电源的电压，根据 11 22 Un Un 可知，副线圈输出电压变大，则通过灯泡的电流变大，则灯泡会变 亮，故 B 正确； C当向上滑动 P1时，副线圈匝数 n2增大，根据 11 22 Un Un 可知，副线圈输出电压变大，则通过灯泡的电流 变大，灯泡变亮，故 C 正确； D当滑动变阻器滑片 P2向左滑动时，接入电阻变大，则通过灯泡的电流变小，灯泡变暗，故 D错误。 故选 BC。