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2021届高三物理二轮强化综合复习训练
交变电流的产生
1.如图所示，矩形线框置于磁场中，该磁场可视为匀强磁场。线框通过导线与电阻构成闭合电路，线框在磁场中绕垂直于磁场方向的转轴逆时针匀速转动，下列说法正确的是（
）
A.线框通过图中位置瞬间，边的电流方向由到
B.线框通过图中位置瞬间，穿过线框的磁通量最大
C.线框通过图中位置瞬间，通过电阻的电流瞬时值最大
D.若使线框转动的角速度增大一倍，那么通过电阻电流的有效值变为原来的倍
2.如图所示,某交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动.该小型发电机的线圈共200匝,线圈面积,线圈电阻,磁场的磁感应强度.如果用此发电机带动两个标有“220
V
1.1
kW”的电动机正常工作,需在发电机的输出端与电动机之间接一个理想变压器，理想变压器原、副线圈匝数比,下列说法正确的是(
)
A.线圈转动的角速度为5000
rad/s
B.电动机内阻为
C.电流表示数为40
A
D.发电机的输出功率为
3.如图甲所示，标有“”的灯泡和标有“”的电容器并联到交流电源上，为交流电压表，交流电源的输出电压如图乙所示，下列判断正确的是(
)
A．灯泡恰好正常发光
B．电容器不可能被击穿
C．的示数在之间不断变化
D．时，线圈中的磁通量为零
4.如图所示,匀强磁场的磁感应强度，边长的正方形线圈共匝，线圈总电阻，线圈绕垂直于磁感线的对称轴匀速转动，转速为，外电路中的电阻，图示位置线圈平面与磁感线平行，以下说法中正确的是(
)
A．如从图示位置计时，线圈中产生正弦形式交流电
B．电阻R上的电压为8V
C．每转动一周线圈上产生的热量为J
D．线圈从图示位置转动，流经R上的电荷量为0.05C
5.如图所示,匝数为10、边长为10cm、电阻不计的正方形线框绕着固定转轴以角速度100rad/s在垂直于纸面向里的匀强磁场中匀速转动,线框关于对称,线框通过两电刷(未画出)与某一理想变压器相连,已知理想变压器原、副线圈的匝数之比为,副线圈两端接有两相同灯泡,如果灯泡的规格为“2.5V0.5W”且正常发光,则下列说法正确的是(
)
A.变压器原线圈两端电压的最大值为50V
B.匀强磁场的磁感应强度大小为
C.线框处于中性面瞬间的电动势为
D.变压器的输出功率为0.1W
6.如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为10：1，电流表和电压表均为理想电表，是光敏电阻（其阻值随光强增大而减小）、是理想线圈、是耐压值和电容都足够大的电容器、是灯泡、是单刀双掷开关。当原线圈接入如图乙所示的正弦交流电时，下列说法正确的是（
）
A.
开关连通1时，若光照增强，电流表的示数变小
B.
开关连通1时，电压表的示数为22
V
C.
开关连通2时，灯泡一定不亮
D.
开关连通2时，若光照增强，电压表的示数减小
7.如图甲所示,理想变压器的原、副线圈匝数比,副线圈所在电路接有滑动变阻器R和额定电压为12
V、线圈电阻为的电动机M.原线圈输入的交流电压如图乙所示.闭合开关S,电动机正常工作,电流表示数为1
A.下列判断正确的是(
)
A.副线圈两端的电压有效值为
B.滑动变阻器R接入电路的电阻为
C.电动机输出的机械功率为12
W
D.若电动机突然卡住,原线圈输入功率将变小
8.如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为5:1，为三只阻值均为10的相同电阻，为电容器，输入端接入如图乙所示的交变电压。以下说法中正确的是(
)
A．通过的电流最大值为
B．副线圈输出电压的瞬时值表达式为
C．电阻的电功率为
D．通过的电流始终为零
9.如图甲所示，变压器原、副线圈的匝数比为3:1，为四只规格均为“9
V
6
W”的相同灯泡，各电表均为理想交流电表，输入端交变电压u的图象如图乙所示，则以下说法正确的是(
)
A.电压表的示数为36
V
B.电压表的示数为27
V
C.电流表的示数为3
A
D.四只灯泡均不能正常发光
10.如图所示为一交变电流的图象，其中电流为正时图像为正弦交流电的一部分，则该交变电流的有效值为(
)
A.
B.
C.
D.
11.在图甲所示电路中，理想变压器原、副线圈的匝数之比为10:1，电阻的阻值分别为，电压表和电流表均为理想电表。若接在变压器原线圈的输入端的电压如图乙所示(为正弦曲线的一部分)，则下列说法正确的是(
)
A．电压表的示数为
B．电流表的示数为
C．变压器的输入功率为
D．变压器的输出功率为
12.图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比，电阻，为规格相同的两只小灯泡，为单刀双掷开关。原线圈接正弦交变电源，输入电压随时间的变化关系如图乙所示．现将接1、闭合，此时正常发光。下列说法正确的是(
)
A．只断开后，原线圈的输入功率增大
B．输入电压的表达式
C．若换接到2后，原线圈的输入功率为1.6
W
D．若换接到2后，消耗的电功率为0.8
W
13.如图所示，图甲是旋转磁极式交流发电机简化图，其矩形线圈在匀强磁场中不动，线圈匝数为10匝，内阻不可忽略。产生匀强磁场的磁极绕垂直于磁场方向的固定轴沿水平方向）匀速转动，线圈中的磁通量随时间按如图乙所示正弦规律变化。线圈的两端连接理想变压器，理想变压器原、副线圈的匝数比，电阻，电流表示数为.则下列说法不正确的是（
）
A.线圈在图甲所示的面为非中性面
B.发电机产生的电动势的最大值为
C.电压表的示数为10V
D.发电机线圈的电阻为4Ω
14.在远距离输电时,
输送的电功率为,
送电的电压为,
所用的导线的电阻率为,
横截面积为,
线路总长度为,
输电线损失的电功率为,
用户得到的电功率为,
则与的关系正确的为
(
???
)
A.
B.
C.
D.
15.如图所示，N匝矩形导线框以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴匀速转动，线框面积为S，线框的电阻、电感均不计，外电路接有电阻R、理想交流电流表和二极管D.二极管D具有单向导电性，即正向电阻为零，反向电阻无穷大.下列说法正确的是(
)
A.交流电流表的示数为
B.一个周期内通过R的电荷量为
C.R两端电压的有效值
D.图示位置电流表的示数为0
16.如图所示，导线框绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的交变电动势为。并与理想升压变压器相连进行远距离输电，理想降压变压器的原、副线圈匝数比为4:1，降压变压器副线圈接入一只“”的灯泡，且灯泡正常发光，输电线路总电阻，导线框及其余导线电阻不计，电表均为理想电表，则(
)
A.电流表的示数为
B.原线圈中交变电压的频率为
C.升压变压器的原副线圈匝数之比为1:2
D.当降压变压器刷线圈再并联一只同样灯泡时，输电线上损失的功率增大
17.风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。风力发电原理是利用风力带动风车叶片旋转，再通过齿轮箱将发电机线圈转速提升，进而发电。当叶轮转速在某一区间范围内时，线圈转速可以稳定到某一固定数值，某次产生的交变电动势的图像如图所示，已知线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转动，线圈匝数为、面积为。下列说法正确的是(
)
A．线圈的转速为
B．时刻线圈平面与中性面垂直
C．穿过线圈的磁通量最大值为
D．在时间内，线圈中感应电动势的平均值为
18.如图所示，边长为L的正方形单匝线圈abcd，电阻为r，外电路的电阻为R，a、b的中点和cd的中点的连线OO′恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为B，若线圈从图示位置开始，以角速度ω绕轴OO′匀速转动，则以下判断正确的是（
）
A.电阻R两端电压的最大值为
B.闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为
C.线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R的电荷量为
D.线圈转动一周的过程中，电阻R上产生的热量为
19.如图所示,在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T,转轴O1O2垂直于磁场方向,线圈电阻为2Ω.从线圈平面与磁场方向平行时开始计时,线圈转过60°时的感应电流为1A.那么(??
)
A.线圈消耗的电功率为4W
B.线圈中感应电流的有效值为2A
C.任意时刻线圈中的感应电动势为
D.从图示位置开始转过90°的过程中,通过线圈的电量为
20.如图所示,矩形单匝线圈abcd,放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中,绕OO′轴匀速转动,转动的周期为T,ab的中点和cd的中点的连线OO′恰好位于匀强磁场的边界线上,转轴OO′垂直于磁场方向,线圈电阻阻值为R,外电阻的阻值也为R,从图示位置开始计时,线圈转过30°时的瞬时感应电流为I.
则以下判断正确的是(??
)
A.线圈的面积为
B.线圈消耗的电功率为
C.t时刻线圈中的感应电动势为
D.t时刻穿过线圈的磁通量为
21.高压输电可大幅度节能，至2017年11月，我国已建成投运8项特高压交流工程和11项特高压直流工程。中国全面掌握了特高压核心技术，成为世界首个也是唯一成功掌握并实际应用特高压技术的国家。某小型水电站的电能输送示意图如图甲所示，发电机输出的电压恒定，通过升压变压器和降压变压器向用户供电，已知输电线的总电阻为，降压变压器的原、副线圈匝数之比为4∶1，它的副线圈两端的交变电压如图乙所示，若将变压器视为理想变压器，则下列说法中正确的是（
）
A.降压变压器原线圈的输入电压为
B.降压变压器的输入功率与输出功率之比为4∶1
C.当用户端用电量增大时，输电线上损耗的功率减小
D.当用户端用电量增大时，发电厂输出的功率也增大
22.如图甲所示,理想变压器原、副线圈匝数比为10:1,电压表为理想电表,R为光敏电阻(其阻值随光的照射强度增大而减小),是三个额定电压均为10
V的灯泡,其中规格相同.原线圈接入如图乙所示的正弦交流电,三个灯泡均正常发光,设灯泡不会被烧坏,下列说法正确的是(
)
A.电路中电流1
s内改变50次方向
B.灯泡的电功率之比为1:5
C.若将灯泡换为一个理想二极管,则电压表示数为11
V
D.若将灯泡换为一个理想电流表,把照射R的光减弱,仍然可能正常发光
23.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与相连，轨道间距，匀强磁场垂直于轨道，若电阻不计的金属棒以速度在导轨上运动，副线圈上连接规格“”小灯泡、电容器。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,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
24.如图所示为一线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流的图像，假设将此电压加在图所示的回旋加速器上给氘核加速，已知氘核的质量为，下列说法正确的是(
)
A．该交流电电压的有效值为
B．时，穿过线圈的磁通量最大
C．氘核在回旋加速器中运动的周期为
D．加在回旋加速器上的匀强磁场的磁感应强度大小约为
25.在图（a）所示的交流电路中，电源电压的有效值为220
V，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，均为固定电阻，，各电表均为理想电表。已知电阻中电流随时间t变化的正弦曲线如图（b）所示。下列说法正确的是（
）
A.所用交流电的频率为50
Hz
B.电压表的示数为100
V
C.电流表的示数为1.0
A
D.变压器传输的电功率为15.0
W
参考答案
1.答案：C
解析：边和切割磁场产生电流，根据右手定则可知电流有指向，故A错误；
B.
线框通过图中位置瞬间，穿过线框的磁通量为零，感应电动势最大，所以感应电流也最大，通过电流表的电流瞬时值最大，故B错误，C正确；
D.
根据可知,增大一倍,E也增大一倍,根据可知，通过电流表电流的有效值也增大一倍，故D错误。
2.答案：D
解析：两个标有“220
V
1.1
kW”的电动机正常工作,即副线圈两端电压,流过副线圈的电流,由于原、副线圈匝数比,根据理想变压器的规律得原线圈两端电压,流过原线圈的电流,即电流表示数是2.5
A,线圈内阻,所以线圈转动产生的感应电动势有效值是,线圈转动产生的感应电动势最大值为,所以线圈转动的角速度为,故选项A、C错误;由于电动机两端电压等于220
V,流过电动机的电流为5
A,所以电动机内阻小于,故选项B错误;由理想变压器原理可知发电机输出功率等于电动机的输入功率,故发电机的输出功率为,故选项D正确.
3.答案：A
4.答案：D
5.答案：B
解析：变压器副线圈两端的电压,根据,可知原线圈两端的电压,最大值为,A错误;由,可知,B正确;线框处于中性面瞬间,线框中的电动势为0,线框垂直中性面时,线框中的电动势为,C错误;变压器的输出功率,D错误。
6.答案：B
解析：A．开关连通1时，若光照增强，光敏电阻阻值减小，副线圈电压不变，根据欧姆定律可知电流增大，电流表示数增大，A错误；
B．开关连通1时，输入电压的有效值为：
根据理想变压器的电压规律：解得电压表示数：
，
B正确；
C．开关连通2时，接入输出电路中的是交流电，所以灯泡中有电流流过，所以灯泡发光，C错误；
D．电压表测的是输出端电压，输入电压和匝数不变，所以电压表的示数不变，D错误。
故选B。
7.答案：B
解析：由题图乙知,原线圈输入电压的有效值为,由得副线圈两端电压的有效值为,A错误;滑动变阻器两端的电压，由欧姆定律得滑动变阻器接入电路的电阻,B正确;电动机的输出功率,C错误;电动机正常工作时,，若电动机突然卡住,电动机相当于纯电阻,,由以上各式知,则副线圈的输出功率变大,由输入功率等于输出功率知,原线圈的输入功率变大,D错误.
8.答案：C
解析：
9.答案：B
解析：由输入端两端电压的有效值，原、副线圈的电压之比，电流之比为1:3；设两端电压为，有，则，原线圈电压即电压表的示数为，B正确，A错误.四只灯泡两端电压均为9
V，故均能正常发光，D错误.电流表的示数为，C错误.
10.答案：B
11.答案：D
12.答案：C
解析：A.
只断开后，负载电阻变大为原来的2倍，电压不变，副线圈电流变小为原来的一半，输出功率减小、则输入功率也减小，故A错误；
B.
由图象得周期,,输入电压最大值,所以输入电压的表达式应为，故B错误；
CD、若换接到2后,电阻电压有效值为,消耗的电功率为，故C正确、D错误。
13.答案：C
解析：根据交变电流产生的规律，中性面与磁通量关系，故A不符合题意；由交变电流的表达式，即，得电动势峰值，故B不符合题意；根据以及得,故C符合题意；由得，故D不符合题意。
14.答案：BD
解析：输电线电阻输电电流,故输电线上损失的电功率为,用户得到的电功率为.
15.答案：AB
解析：矩形闭合导线框在磁场中转动，产生的交流电的电压最大值，由于二极管具有单向导电性，故一个周期内只有一半时间电路中有电流，根据电流的热效应得，解得R两端电压，则电流表的示数为，A正确，C错误；一个周期内只有一半时间电路中有电流，由，得电荷量，B正确；电流表显示的是有效值，不会随瞬时值的变化而变化，即图示位置电流表的示数不为0，D错误.
16.答案：ACD
17.答案：AB
18.答案：BCD
19.答案：AD
20.答案：AD
21.答案：AD
解析：A.令降压变压器的原副线圈电压的有效值分别为,匝数分别为，
由图象得到,降压变压器副线圈两端交变电压，
则,降压变压器原、副线圈匝数之比为，
且,所以的原线圈的输入电压为，故A正确；
B.
降压变压器为理想变压器，故输入功率与输出功率之比为1:1，故B错误；
C.
当用户端的电量增大时,由于功率增大,中副线圈电压恒为,故中副线圈的电流增大，输电线上电流增大,因为输电线上损耗的功率，所以输电线上损耗的功率增大，故C错误；
D.
当用电量增大时，输电线上电流增大，故升压变压器的原线圈电流增大，又原线圈电压不变，故发电厂输出的功率增大，故D正确；
22.答案：BD
解析：由题图乙可知交流电的周期为,频率为,所以电路中电流1
s内改变100次方向,故A错误;理想变压器原、副线圈匝数比为10:1,故原、副线圈中电流之比为,又因为规格相同,所以流过的电流等于副线圈中电流的一半,所以流过的电流之比为,因为三个灯泡均正常发光,两端电压相同,故由可知电功率之比等于电流之比,即,B正确;若将灯泡换为一个理想二极管,则根据二极管单向导电性可知输入电压图像如图所示.根据正弦式交流电的电压有效值定义可得,解得电压有效值,理想变压器原、副线圈匝数比为10:1,故副线圈两端电压有效值为,即电压表示数为,C错误;若将灯泡换为一个理想电流表,则原线圈两端电压增加,副线圈两端电压增加,把照射R的光减弱,则光敏电阻R阻值增加,根据,可知副线圈中的电流可能不变,流过的电流可能不变，即仍然可能正常发光,D正确.
23.答案：AC
24.答案：BCD
解析：A.该交流电电压的有效值为，故A错误；
B.由图可知在时，产生的感应电动势为零，所以在此时刻磁通量的变化率为零，即此位置为中性面位置，磁通量最大，故B正确；
C.回旋加速器所加电压的变化周期应该和加速粒子在磁场中的运动周期相等,这样才能保证对粒子的加速,所以氘核在加速器中的运动周期为，故C正确；
D.由上面的分析可以知道氘核的运动周期为,根据粒子在磁场中的周期公式可得,加在加速器上的匀强磁场的磁感应强度为，代入数据得：，大约为，故D正确。
故选：BCD。
25.答案：AD
解析：由变压器不会使交流电的周期改变和图（b）可知所用交流电的周期为，可求得所用交流电的频率为50
Hz，选项A正确；由图（b）可知通过的电流的有效值为1
A，由串并联特点可知通过的电流（即通过电流表的电流）为0.5
A，故副线圈的电流为，由欧姆定律可得副线圈两端的电压，由变压器原、副线圈两端电压比与原、副线圈匝数比的关系可得，原线圈两端的电压，再根据原线圈电路的串联关系可得两端的电压为，选项B、C均错误；根据变压器原理可得变压器传输的电功率为，选项D正确。

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