《【过高考】2023年高考物理大一轮单元复习检测（全国通用）》单元09 交变电流和变压器【亮点练】（解析版）

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单元 09 交变电流和变压器
1.
2020
年
9
月，中国发布“双碳战略”，计划到
2030
年实现碳达峰、
2060
年实现碳中和。电力作为远
程输送能量的载体，特高压远距离输送清洁电能是实现碳中和的重要途径之一。若在输送电能总功率、
输电线电阻不变的情况下，仅将原来的
150 kV
高压输电升级为
1350 kV
的特高压输电，下列说法正确
的是
A. 输电线中的电流变大 B. 输电线上损失的电压变大
C. 输电线上损失的功率变小 D. 用户得到的电功率变小
【答案】C
【解析】A、由公式
P=UI
可知，在输电总功率不变的情况下，电压升高，输送电流变小，故 A错误；B、
由欧姆定律可知，导线上损失的电压
ΔU =Ir
，输电线电阻不变，所以输电线上损失的电压变小，故 B错
误；C、输电线上损失的功率
，因为输送电流变小，所以输电线上损失的功率变小，故 C正确；
D、用户得到的电功率
P用=P − ΔP
，
ΔP
变小，用户得到的电功率变大，故 D错误。
2. 手摇式发电机是我们教学中常用的演示工具，如图甲所示，可以简化为图乙．一个小型旋转电枢式交
流发电机的矩形线圈面积为
S
，匝数为
n
，线圈总电阻为
r
，在磁感应强度为
B
的匀强磁场中以矩形线
圈中轴线为轴以角速度
ω
匀速转动，产生的交流电通过
M
、
N
与外电路连接，如图所示，外电路电灯
电阻为
R
，电压表为理想交流电表．在线圈由平行于磁场方向位置转过
90 °
的过程中，下面说法正确
的是
A. 电压表
V
的示数为
nBSω R
R+r
B. 通过灯泡的电荷量为
n2BS
R+r
C. 电灯中产生的焦耳热为
n2B2S2ωπR
4¿¿
D. 当线圈由平行于磁场方向位置转过
90 °
时，流过线圈的电流为
nBSω
R+r
【答案】C
【解析】线圈由平行于磁场方向位置开始转动，线圈产生交流电的表达式为
e=Emcosωt=nBSωcosωt
A、电压表
V
的示数是路端电压的有效值，由闭合电路欧姆定律和交流电表达式可知路端电压峰值为
R
R+rEm
，路端电压有效值为路端电压峰值除以
❑
√
2
，故电压表示数为
❑
√
2R
2
(
R+r
)
nBSω
故A错误；B、通过灯
泡的电荷量应用电流的平均值乘以时间，注意磁通量与匝数无关，代入可得
q=¿=E
R+rt=
nΔΦ
t
R+rt=nΔΦ
R+r=nBS
R+r
，故 B错误；C、电灯中产生的焦耳热
Q=I2Rt
，其中
I
为电流的有
效值，可用
A
选项电压的有效值除以
R
得出
I=
❑
√
2nBSω
2
(
R+r
)
，
t=T
4=π
2ω
，代入可得
Q=n2B2S2ωπR
4
(
R+r
)
2
，故 C
正确；D、当线圈由平行于磁场方向位置转过
90 °
时，问流过线圈的电流，此处问的是瞬时电流，根据交
流电表达式可知此时电动势瞬时值为零，故电流瞬时值也是零，故 D错误；故选 C。
3. 如图甲所示，在匀强磁场中有一个
n=10
匝的闭合矩形线圈绕轴匀速转动，转轴
O1O2
垂直于磁场方向，
线圈电阻为
5Ω
，从图甲所示位置开始计时，通过线圈平面的磁通量随时间变化的图象如图乙所示，
则
A. 线圈转动过程中消耗的电功率为
10 π2W
B. 在
t=0.2 s
时，线圈中的感应电动势为零，且电流改变一次方向
C. 所产生的交变电流感应电动势的瞬时表达式为
e=10 πsin(5πt)V
D. 线圈从图示位置转过
90 °
时穿过线圈的磁通量变化最快
【答案】A
【解析】A.最大感应电动势为
Em=nBSω=nBS ⋅2π
T=n Φm⋅2π
T=10 ×0.2 ×2π
0.4 =10 π V
，感应电动势的
有效值为
E=Em
❑
√
2=10 π
❑
√
2=5❑
√
2π V
，线圈转动过程中消耗的电功率为
P=E2
R=¿¿
，故 A正确；B.
t=0.2 s
时，磁通量为
0
，线圈中的感应电动势最大，电流方向不变，故 B错误；C.由图知角速度
ω=2π
T=2π
0.4 rad /s=5πrad /s
，因为线圈从垂直中性面开始计时，所以交变电流感应电动势的瞬时表达
式为
e=10 πcos
(
5πt
)
V
，故 C错误；D.线圈在图示位置磁通量为
0
，磁通量的变化率最大，穿过线圈的磁
通量变化最快，转过
90 °
，磁通量最大，磁通量变化率为
0
，故 D错误。故选 A。
4. 如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数之比
n1
：
n2=4
：
1
，副线圈接有一负载电阻和一个闪光灯，
闪光灯两端的电压不小于
55 V
时，闪光灯就会发光。已知
a
、
b
间接有
u=220❑
√
2 sin (100 πt )V
的交流
电压，负载电阻
R=55 Ω
，则
A.
1min
内，闪光灯发光时间为
30 s
B. 电压表的示数为
55❑
√
2
V
C. 电流表的示数为
1A
D. 闪光灯闪光的频率为
50 Hz
【答案】A
【解析】A.副线圈两端电压的最大值为
55❑
√
2
V
，根据正弦函数关系可知，一个周期内闪光灯两端的电压
超过
55 V
的时间有半个周期，故
1min
内闪光灯发光时间为
30 s
，故 A正确；B.根据公式
U1
U2
=n1
n2
可知，副
线圈两端的电压有效值
U2=55 V
，电压表的示数为
55 V
，故 B错误；C.通过电阻
R
的电流
I2=U2
R=1A
，
由于闪光灯也有电流通过，故电流表的示数大于
1A
，故 C错误；D.根据正弦交变电流的特点可知，一个
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