高考真题汇编-M单元--交变电流.doc

M单元 交变电流
M1 交变电流的产生及描述
21．L2　M1[2016·全国卷Ⅲ] 如图所示，M为半圆形导线框，圆心为OM；N是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为ON；两导线框在同一竖直面(纸面)内；两圆弧半径相等；过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面．现使线框M、N在t＝0时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面、且过OM和ON的轴，以相同的周期T逆时针匀速转动，则(　　)

图1­
A．两导线框中均会产生正弦交流电
B．两导线框中感应电流的周期都等于T
C．在t＝时，两导线框中产生的感应电动势相等
D．两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等
21．BC　[解析] 设导线圈半径为l，角速度为ω，两导线框切割磁感线的等效长度始终等于圆弧半径，因此在产生感应电动势时其瞬时感应电动势大小始终为E＝Bωl2，但进磁场和出磁场时电流方向相反，所以线框中应该产生方波交流式电，如图所示，A错误；由T＝可知，两导线框中感应电流的周期相同，均为T，B正确；在t＝时，两导线框均在切割磁感线，故两导线框中产生的感应电动势均为Bωl2，C正确；对于线框M，有·＋·＝·T，解得U有M＝E；对于线框N，有·＋0＋·＋0＝·T，解得U有N＝E，故两导线框中感应电流的有效值并不相等，D错误．

M2 变压器 远距离输电
16．M2[2016·全国卷Ⅰ] 一含有理想变压器的电路如图1­所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 Ω、1 Ω 和4 Ω，为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定．当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I.该变压器原、副线圈匝数比为(　　)

图1­
A．2 B．3
C．4 D．5
[解析] B　开关断开时，原、副线圈的电流比＝，通过R2的电流I2＝，副线圈的输出电压U2＝I2(R2＋R3)＝，由＝可得原线圈两端的电压U1＝5I，则U＝U1＋IR1＝5I＋3I；开关闭合时，原、副线圈的电流比＝，通过R2的电流I′2＝，副线圈的输出电压U′2＝I′2R2＝，由＝可得原线圈两端的电压U′1＝4I，则U＝U′1＋4IR1＝4I＋12I，解得＝3，选项B正确．
19．M2[2016·全国卷Ⅲ] 如图1­所示，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b.当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光．下列说法正确的是(　　)

图1­
A．原、副线圈匝数比为9∶1
B．原、副线圈匝数比为1∶9
C．此时a和b的电功率之比为9∶1
D．此时a和b的电功率之比为1∶9
19．AD　[解析] 设灯泡的额定电压为U0，则输入电压U＝10U0，由于两灯泡均正常发光，故原线圈两端的电压U1＝U－U0＝9U0，副线圈两端的电压U2＝U0，所以原、副线圈的匝数比n1∶n2＝U1∶U2＝9∶1，A正确，B错误；原、副线圈的电流之比I1∶I2＝n2∶n1＝1∶9，由电功率P＝UI可知，a和b的电功率之比为1∶9，C错误，D正确．
5．M2　J3[2016·天津卷] 如图1­所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表．下列说法正确的是(　　)

图1­
A．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R1消耗的功率变大
B．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表V示数变大
C．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电流表A1示数变大
D．若闭合开关S，则电流表A1示数变大，A2示数变大
5．B　[解析] 滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，总电阻也变大，而副线圈两端的电压没有变化，所以干路中的电流减小，R1消耗的功率变小，A错误；干路中的电流变小，R1两端的电压变小，并联电路的电压变大，即电压表V示数变大，B正确；由于变压器副线圈干路中的电流变小，所以原线圈中的电流变小，即电流表A1的示数变小，C错误；闭合开关S后，并联电路的阻值变小，总电阻也变小，干路中的电流变大，R1两端的电压变大，并联电路的电压变小，通过R2的电流变小，即电流表A2示数变小，因变压器的功率变大，故电流表A1示数变大，D错误．
4．M2[2016·江苏卷] 一自耦变压器如图1­所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a、b间作为原线圈．通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c、d间作为副线圈．在a、b间输入电压为U1的交变电流时，c、d间的输出电压为U2，在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中(　　)

图1­
A．U2>U1，U2降低
B．U2>U1，U2升高
C．U2<U1，U2降低
D．U2<U1，U2升高
4．C　[解析] 根据变压器原、副线圈两端电压和原、副线圈匝数的关系式有＝，这里n2< n1，所以U2 <U1.在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中，n2变小，n1不变，而原线圈两端电压U1也不变，因此U2降低，选项C正确．
2．M2、J2[2016·四川卷] 如图1­所示，接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L供电，如果将原、副线圈减少相同匝数，其他条件不变，则(　　)

图1­
A．小灯泡变亮
B．小灯泡变暗
C．原、副线圈两端电压的比值不变
D．通过原、副线圈电流的比值不变
2．B　[解析] 由变压器相关知识得：＝，原、副线圈减去相同的匝数n后：＝＝，－＝<0，则说明变压器原、副线圈的匝数比变大，则可得出C、D错误．由于原线圈电压恒定不变，则副线圈电压减小，小灯泡实际功率减小，小灯泡变暗，A错误，B正确．
9．M2[2016·海南卷] 图1­(a)中，理想变压器的原、副线圈的匝数比为4∶1，RT为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，R1为定值电阻，电压表和电流表均为理想交流电表．原线圈所接电压u随时间t按正弦规律变化，如图(b)所示．下列说法正确的是(　　)

图1­
A．变压器输入、输出功率之比为4∶1
B．变压器原、副线圈中的电流之比为1∶4
C．u随t变化的规律为u＝51sin(50πt)(国际单位制)
D．若热敏电阻RT的温度升高，则电压表的示数不变，电流表的示数变大
9．BD　[解析] 理想变压器的输入功率等于输出功率，故A错误．理想变压器原、副线圈的电流与匝数成反比，故B正确．从图(b)可知交流电的周期为0.02 s，所以u随t变化的规律为u＝51sin(100πt)，故C错误．温度升高，热敏电阻阻值减小，电流表示数变大，电压表示数为输入的交流电的电压有效值，故不变，D正确．
M3 交变电流综合

3．[2016·南京、盐城二市一模] 一只电阻分别通过四种不同形式的电流，电流随时间变化的情况如图K36­3所示，在0～0.02 s内电阻产生热量最大的是(　　)

图K36­3
3．D　[解析] A为正弦式电流，有效值I1＝Im＝ A，根据焦耳定律得：Q1＝IRT＝( A)2RT＝2RT(J)；B为正弦式电流，有效值I2＝Im＝ A，根据焦耳定律得：Q2＝IRT＝( A)2RT＝2RT(J)；对C，根据焦耳定律得：Q3＝IRT＝2.25RT(J)；对D，根据焦耳定律得：Q4＝IR·＋I′R·＝4RT(J)，故选项D正确．
5．(多选)[2016·烟台模拟] 图K36­5甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为交流电流表．线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示．以下判断正确的是(　　)

甲　　　　　　　　　　　　　乙　　
图K36­5
A．电流表的示数为10 A
B．线圈转动的角速度为50π rad/s
C．0.01 s时线圈平面与磁场方向平行
D．0.02 s时电阻R中电流的方向自右向左
5．AC　[解析] 产生的交变电流的最大值为10 A，有效值为10 A，所以电流表的示数为10 A，故A正确．线圈转动的角速度ω＝＝ rad/s＝100π rad/s，故B错误.0.01 s时电动势最大，由法拉第电磁感应定律得，磁通量的变化率最大，此时线圈平面与磁场方向平行，故C正确.0.02 s时线圈转到图示位置，对CD边由右手定则可判断电流方向为由D到C，所以R中的电流从左向右，故D错误．
2．(多选)[2016·江西吉安一中第四次周考] 图K37­2是一个理想变压器的示意图，S为单刀双掷开关，P是滑动变阻器的滑动触头，R0是定值电阻，保持交变电压U1不变，下列说法正确的是(　　)

图K37­2
A．若P的位置不变，S由a合到b处，则电流表示数减小
B．若P的位置不变，S由a合到b处，则电压表示数增大
C．若S置于b处，将P向上滑动，则电流表示数增大
D．若S置于b处，将P向上滑动，则电压表示数增大
2．BD　[解析] 将S由a切换到b，原线圈匝数变小，所以副线圈电压变大，电阻不变，所以R上电流增大，R上电压增大，电流与匝数成反比，则I1将增大，故A错误，B正确；S置于b位置不动，P向上滑动，电阻变大，电流变小，R0的分压变小，输出电压不变，则R的分压增大，故D正确；由P＝可知输出功率变小，则输入功率变小，电流表示数减小，C错误．
4．(多选)[2016·济南期末考试] 如图K37­4所示，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图像，则(　　)

图K37­4
A．发电机输出交流电的电压有效值是500 V
B．用户用电器上交流电的频率是50 Hz
C．输电线的电流只由降压变压器原、副线圈的匝数比决定
D．保持升压变压器原线圈匝数不变，增加副线圈匝数，可减少输电线上损失的功率
4．BD　[解析] 发电机输出交流电的电压有效值是 V，A项错误；交流电的周期为0.02 s，故频率为50 Hz，B项正确；输电线的电流由输送功率和输送电压决定，C项错误；保持升压变压器原线圈匝数不变，增加副线圈匝数，由＝得增大了输送电压，由P＝UI知减少了输电线上的电流，故减少了损失的功率，D项正确．
4．(多选)[2016·黑龙江牡丹江一中期末考试] 图K38­4甲为远距离输电示意图，变压器均为理想变压器．升压变压器原、副线圈匝数比为1∶100，其输入电压如图乙所示，远距离输电线的总电阻为100 Ω.降压变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R1为一定值电阻，R2为用半导体热敏材料制成的传感器，当温度升高时其阻值变小．电压表V显示加在报警器上的电压(报警器未画出)．未出现火警时，升压变压器的输入功率为750 kW.下列说法中正确的有(　　)

图K38­4
A．降压变压器副线圈输出的交流电频率为50 Hz
B．远距离输电线路损耗功率为180 kW
C．当传感器R2所在处出现火警时，电压表V的示数变大
D．当传感器R2所在处出现火警时，输电线上的电流变大
4．AD　[解析] 由图乙知交流电的周期为0.02 s，所以频率为50 Hz，A正确；由图乙知升压变压器输入端电压有效值为250 V，根据电压与匝数成正比知副线圈电压为25 000 V，所以输电线中的电流为：I＝＝30 A，输电线上电压降为：ΔU＝IR＝30×100 V＝3000 V，输电线路损耗功率为：ΔP＝ΔUI＝90 kW，B错误；当传感器R2所在处出现火警时其阻值减小，副线圈中电流增大，定值电阻的分压增大，所以电压表V的示数变小，C错误；副线圈电流增大，根据电流与匝数成反比知输电线上的电流变大，D正确．