2024年高考物理二轮专题复习：交变电流

试卷更新日期：2024-02-26 类型：二轮复习

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一、选择题

1. 下列图像中不属于交流电的有（）

A、 B、 C、 D、

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2. 如图所示在空间直角坐标系O﹣xyx中有一直角三角形金属线框PQO，其中一条直角边OQ与z轴重合，另一条直角边OP在xOy平面内，角PQO为30°。直角边OP长为1m，金属线框材料、粗细均相同，单位长度阻值为2Ω/m。整个装置处于沿y轴正方向的匀强磁场中，磁感应强度大小为2T，当线框在外力作用下绕着z轴以角速度0.5rad/s逆时针（俯视）匀速转动时，线框上的P点先后经过x轴和y轴，则下列判断正确的是（　　）

A、当线框上的P点经过y轴时，电流方向发生变化 B、当线框上的P点经过y轴时，P、Q两点间的电压为0.5V C、线框上的P点由x轴位置转到y轴位置的过程中，线框产生的热量为 D、线框上的P点由x轴位置转到y轴位置的过程中，通过线框截面的电荷量

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3. 如图为交流发电机的示意图，磁场可视为水平方向的匀强磁场，矩形线圈绕垂直于磁场的水平轴 $O O^{'}$ 沿逆时针方向以角速度ω匀速转动，线圈内阻为r，外电阻为R，电流表为理想电表。已知线圈由图示位置转过30°过程中，通过电阻R的电荷量为q。下列判断正确的是（　　）

A、图示位置线圈的磁通量变化率最小 B、电流表的示数为 $\sqrt{2} q ω$ C、每经过图示位置1次，电流方向改变1次 D、线圈由图示位置转过90°过程中，通过电阻R的电荷量为3q

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4. 一理想变压器原、副线圈的匝数比为5：1，原线圈输入电压的变化规律如图乙中所示，副线圈所接电路如图甲中所示，P为滑动变阻器的触头。下列说法正确的是（　　）

A、闭合开关S，副线圈输出电压的频率为0.5Hz B、闭合开关S，副线圈输出电压的有效值为44V C、闭合开关S，P向上移动时，流过原线圈的电流减小 D、闭合开关S，P向上移动时，R₁两端的电压增大

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5. 电容对交变电流影响的下列说法中，错误的是（　　）

A、交变电流能通过电容器 B、电容器具有通交流、阻直流的作用 C、电容器电容较小，它具有通高频、阻低频的作用 D、电容器的电容越大，交变电流的频率越高，电容器对交变电流的阻碍作用就越大

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6. 如图所示，一理想变压器原线圈可通过移动滑动触头P的位置改变接入电路的匝数，b为原线圈的中点。当P接a时，原、副线圈的匝数比为10：1，线圈L上的直流电阻不计。原线圈接 $u = 220 \sqrt{2} s i n ω t (V)$ 的交流电，则（）

A、当P接b时，变阻器R两端的电压为 $44 \sqrt{2} V$ B、当P接a时，通过原、副线圈截面的磁通量之比为10：1 C、若将P由a向b滑动时，则变压器的输入功率增大 D、若增大电源的频率，则灯泡B将变亮

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7. 一交变电流的电压随时间变化的规律如图所示，周期为T，其电压的有效值（）

A、 $\sqrt{2} V$ B、 $2 \sqrt{2} V$ C、 $\sqrt{5} V$ D、 $2 \sqrt{5} V$

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8. 如图所示为一交变电流随时间变化的图像，则此交变电流的有效值为（）

A、 $\sqrt{2} A$ B、 $2 \sqrt{2} A$ C、 $\sqrt{5} A$ D、 $3 A$

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9. 如图所示是小型交流发电机的示意图，线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，角速度为ω，线圈匝数为n，电阻为r，外接电阻为R，A为理想交流电流表，线圈从图示位置（线圈平面平行于磁场方向）转过60°时的感应电流为i，下列说法错误的是（　　）

A、电流表的读数为2i B、转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为 C、从图示位置开始转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量为 D、线圈转动一周的过程中，电阻R产生的热量为

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二、多项选择题

10. 家庭中的热水器和抽油烟机功率较大。现用一小型变压器对其供电，如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为 $5 ： 1$ ，原线圈接交流电源和交流电压表，副线圈与热水器、抽油烟机连接。已知副线圈上的电压按图乙所示规律变化，现闭合开关S接通抽油烟机，下列说法正确的是（　　）

A、变压器的输入功率变大 B、热水器消耗的功率变大 C、电压表示数仍为 $1100 V$ ，保持不变 D、原线圈两端电压的瞬时值表达式 $u = 1100 s i n (100 π t) V$

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11. 图甲为小型交流发电机的原理图，发电机的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴 $O O'$ 匀速转动，从 $t = 0$ 时刻开始，通过矩形线圈的磁通量随时间变化的规律如图乙所示，已知线圈的匝数 $n = 50$ ，线圈的电阻 $r = 5 Ω$ ，线圈与外电路连接的定值电阻 $R = 45 Ω$ ，电压表为理想交流电表。则下列判断不正确的是（）

A、线圈转动的周期为 $6.28 s$ B、 $t = 0$ 时刻线圈平面与磁感线平行 C、线圈转动过程中产生的最大感应电动势为 $100 \sqrt{2} V$ D、电压表的示数为 $45 \sqrt{2} V$

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12. 如图甲所示，原线圈串联阻值 $R_{1} = 70 Ω$ 的电阻，副线圈 $c$ 、 $d$ 两端连接阻值 $R_{2} = 2.5 Ω$ 的电阻， $a$ 、 $b$ 两端输入如图乙正弦交流电压，理想变压器原、副线圈匝数之比为4：1。下列说法正确的是（）
甲乙

A、理想电压表的示数为20V B、理想电流表的示数为2A C、若减小电阻 $R_{2}$ 的阻值，电阻 $R_{2}$ 两端的电压增大 D、原线圈两端电压的瞬时值表达式可写为 $u = 80 s i n 100 π t (V)$

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13. 如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图乙中曲线a，b所示，则(　　)

A、两次t＝0时刻，线圈平面均与中性面重合 B、曲线a、b对应的线圈转速之比为2∶3 C、曲线b表示的交变电动势有效值为10 V D、曲线a表示的交变电动势频率为25 Hz

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14. 如图甲所示为一台小型发电机的示意图，单匝线圈逆时针转动。若从中性面开始计时，产生的电动势随时间的变化规律如图乙所示。已知发电机线圈内阻不计，外接灯泡的电阻为 $R = 2 Ω$ ，理想电压表与灯泡并联。则下列判断正确的是

A、 $t = 0.01 s$ 时，线圈位置与中性面重合 B、 $t = 0.005 s$ 时，电压表读数为 $6 \sqrt{2} v$ C、灯泡的电功率为 $18 W$ D、 $e$ 随 $t$ 变化的规律为 $e = 6 \sqrt{2} s i n (50 π t) V$

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15. 如图甲所示是一个理想变压器和一组理想二极管，A、B是变压器次级线圈的输出端，C、D、E、F、G、H是二极管组接线端，变压器原、副线圈的匝数比为10：1，原线圈电压按图乙所示规律变化，原线圈接有交流电压表，把A、B端适当的接在C、E、F、H中的某些位置，就可以向接在D、G之间的用电器供直流电，下列说法正确的是（　　）

A、A、B两端电压为 B、A、B输出端电流方向1s改变100次 C、把AC接一起，再把BH接一起，则电流可以从G流出过用电器从D流回 D、把ACF接一起，再把BEH接一起，则电流可以从G流出过用电器从D流回

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16. 如图所示的电路中，L是一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，D₁、D₂和D₃是三个完全相同的灯泡，不考虑灯泡电阻的变化，E是电源，内阻不能忽略，开关为S。分别用I₁、I₂表示流过D₁和D₂的电流，下列说法中正确的是

A、若S由断开到闭合，D₁立马变亮 B、若S由断开到闭合，D₂和D₃立马达到最亮，后亮度稍有减小最终保持不变 C、若闭合S待电路稳定后，在断开S瞬间，由于自感I₁和I₂方向都不变 D、若闭合S待电路稳定后，在断开S瞬间，D₂和D₂亮度会突然增大，后逐渐熄灭

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三、非选择题

17. 如图所示，一个小型旋转电枢式交流发电机，其矩形线圈的长度为l₁ ，宽度为l₂ ，共有n匝，总电阻为r，与线圈两端相接触的集流环上接有一个阻值为R的定值电阻，线圈以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中绕与磁场方向垂直的对称轴OO′匀速运动，沿转轴OO′方向看去，线圈转动沿逆时针方向，t＝0时刻线圈平面与磁感线垂直。

(1)、写出线圈转动过程中感应电动势的瞬时值表达式；

(2)、求线圈从t＝0位置开始到转过60°时的瞬时电流。

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18. 一台交流发电机，产生正弦交变电动势的最大值为 $500 V$ ，周期为 $0.02 s$ ，则交变电动势的有效值为，瞬时值表达式为。

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19. 如图所示，电阻不计的闭合导线框abcd处于磁感应强度B＝ $\frac{\sqrt{2}}{10}$ T的匀强磁场中，线框匝数为50匝，面积S为0.5m² ．线框绕垂直于磁场方向的轴以角速度 $ω = 200 r a d / s$ 匀速转动，并与理想变压器相连，变压器副线圈接入一只额定电压为250V的灯泡，灯泡恰正常发光．求：

(1)、线框转动过程中感应电动势的最大值；

(2)、变压器原、副线圈的匝数比；

(3)、已知交流电流表示数为0.1A，则线框从图示位置转过90⁰的过程中外力对线框做的功．

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20. 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OO′匀速转动。一台小型发电机的线圈共220匝，线圈面积S＝0.05m² ，线圈转动的频率为50Hz，线圈内阻不计，磁场的磁感应强度 $B = \frac{2 \sqrt{2}}{π} T$ 。为了用此发电机产生的交变电流带动两个标有“220V，11kW”字样的电动机正常工作，需在发电机的输出端a、b与电动机之间接一个理想变压器，电路如图所示。求：

(1)、发电机的输出电压有效值；

(2)、变压器原、副线圈的匝数比；

(3)、与变压器原线圈串联的交流电流表的示数。

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21. 在现代科学实验中，常利用电场和磁场来控制离子的运动。如图1所示的装置由加速区、电偏转区和磁偏转区三部分组成。离子源S可以连续不断地产生质量均为m、电荷量均为q、初速度均视为零的正离子，且离子源S在任意相同时间内产生的离子数相等。这些离子在经过A、B板间的加速电压 $U_{0}$ 加速后，从C点进入有辐向电场分布的电偏转区，沿着半径为R、圆心角为 $θ = 53 °$ 的圆弧CD做匀速圆周运动；之后从D点沿直线运动到P点进入磁偏转区，磁场分布在足够长、间距为d的G、H两板之间，其磁感应强度B随时间的变化规律如图2所示，设磁场方向垂直纸面向外为正方向，最大值为 $B_{m} = \frac{3}{5 d} \sqrt{\frac{2 m U_{0}}{q}}$ 。不计离子的重力以及离子之间的作用力，离子在磁场中运动的时间远小于磁场变化的周期T，不考虑磁场变化产生的电场对离子的影响，且打到H板上的离子会立即被H板吸收并全部通过接地电阻导入大地，打在G板上的离子也会立即被G板吸收且不产生其他影响， $s i n 53 ° = 0.8$ ，求：

(1)、离子从B板射出时速度 $v_{0}$ 的大小；

(2)、圆弧CD所在处的电场强度E的大小；

(3)、H板上能被离子击中的长度L；

(4)、若每秒有n个离子从P点进入磁场，求稳定后流经接地电阻电流的有效值I。

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22. 在LC振荡电路中，线圈的自感系数 $L = 2.5 mH$ ，电容 $C = 4 μF$ 。

(1)、该回路的周期多大？

(2)、设 $t = 0$ 时，电容器上电压最大，在 $t = 9.0 \times 10^{- 3} s$ 时，通过线圈的电流是增大还是减小？这时电容器是处在充电过程还是放电过程？

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