专辑11 交变电流-2021年高考5月北京市二模物理试题分项汇编（解析版）

1 2021 年高考 5 月北京市二模物理试题分项汇编 专题 11 交变电流 1、（2021·北京市朝阳区高三下学期 5 月二模反馈）如图所示，在用可拆变压器“探究变压器线圈两端的电 压与匝数的关系”的实验中，下列说法正确的是（ ） A. 本实验可以用直流电源供电，且可以用直流电压表测量原副线圈的电压 B. 原线圈接 0、4 接线柱，副线圈分别接 0、2 或 0、8 接线柱时，副线圈输出电压的频率不同 C. 原线圈接 0、2 接线柱，副线圈接 0、4 接线柱，副线圈电压小于原线圈电压 D. 用可拆变压器，保持原副线圈匝数和原线圈电压不变，拿掉上端横条铁芯，副线圈电压不变 【答案】D 【解析】 A．变压器只能对交流电流的电压有作用，不能改变直流电压，故 A 错误； B．变压器两端的电压不同，电流不同，功率相等，电压的频率相等，故 B 错误； C．根据原副线圈匝数之比等于输入输出电压之比可知，元期权解 0、2 接线柱，副线圈接 0、4 接线柱，副 线圈电压大于原线圈电压，故 C 错误； D．根据原副线圈匝数之比等于输入输出电压之比可知，用可拆变压器，保持原副线圈匝数和原线圈电压不 变，拿掉上端横条铁芯，副线圈电压不变，故 D 正确。 故选 D。 2 2、（2021·北京市海淀区高三下学期 5 月二模）某同学用如图 2 所示的可拆变压器做“探究变压器原、副线 圈电压与匝数的关系”实验，发现变压器两个线圈的导线粗细不同。该同学将原线圈接在学生电源上，分别 测量原、副线圈的电压。下列说法中正确的是 图 2 A．原线圈应接在学生电源直流电压输出端 B．只增加原线圈的匝数就可以增大原线圈的输入电压 C．只增加原线圈的匝数就可以增大副线圈的输出电压 D．匝数较少的线圈应该使用较粗的导线 【答案】D 【解析】原线圈应接在学生电源交流电压输出端，选项 A 错误；原线圈的输入电压与电源电压有关， 不随原线圈匝数而改变，选项 B 错误； 若只增加原线圈的匝数，根据 1 1 2 2 U n U n  ，判断出会减小副线圈的输出电压，选项 C 错误；匝数较少的 线圈，对应的电流较大，故应该使用较粗的导线，以减小导线的电阻，减少热量的损失，选项 D 正确。 3、（2021·北京市西城区高三下学期 5 月二模）右图为交流发电机的示意图，矩形线圈在匀强磁场中绕垂 直于磁场的轴 OO′匀速转动，发电机的电动势随时间的变化规律为 e =20sin100t (V)。下列说法正确的是 A．此交流电的频率为 100Hz B．此交流电动势的有效值为 20V C．当线圈平面转到图示位置时产生的电动势最大 3 D．当线圈平面转到平行于磁场的位置时磁通量的变化率最大 【答案】D 【解析】因为交流电的变化规律为 e =20sin100t (V)，故角速度为ω=100π，所以其频率为 f= 2   =50Hz， 选项 A 错误；此交流电动势的有效值为 20 2 V，因为它的最大值是 20V，选项 B 错误； 当线圈平面转到图示位置时，产生的电动势为 0，因为图示位置是中性面的位置，线框上、下两条边的 速度方向与磁感线的方向平行，不切割磁感线，选项 C 错误；当线圈平面转到平行于磁场的位置时是垂直 中性机的位置，此时磁通量为 0，但是线圈的电动势最大，根据法拉第电磁感应定律可得，电动势与磁通量 的变化率成正比，故磁通量的变化率此时最大，选项 D 正确。 4、（2021·北京市朝阳区高三下学期 5 月二模）实验室有一个变压器，一侧线圈的标记为 200 匝，另一侧 线圈匝数无标记，小明对它进行了实验探究。他用 200 匝的线圈作为原线圈，用匝数未知（记为 N）的线圈 作为副线圈，如图 1 所示，分别测量不同输入电压对应的输出电压，测量结果如表 1 所示；将原副线圈互 换，如图 2 所示，重复上述操作，测量结果如表 2 所示。实验过程中电源、电压表均正常工作。 表 1 表 2 第 1 组 第 2 组 第 3 组 第 4 组 输入电压 U1 (V) 4.0 1.9 输入电压 U1’ (V) 8.2 6.1 输出电压 U2 (V) 8.0 3.7 输出电压 U2’ (V) 3.2 2.3 电压比 U1/U2 0.50 0.51 电压比 U1’/U2’ 2.56 2.65 分析表中数据，以下推理正确的是 A．若线圈的 200 匝标识是准确的，则匝数 N 多于 400 匝 B．按图 1 实验时变压器没有损耗，按图 2 实验时变压器有损耗 C．按图 1 实验时两侧线圈中电流频率相同，按图 2 实验时频率不同 4 D．若使用直流电源进行以上实验，能够较好的得到 1 2 2 1 ' ' U U U U  【答案】A 【解析】若线圈的 200 匝标识是准确的，表 1 看出，由第一组实验得 1 2 200U U N  ，故 N=400，再由第二 组实验得 1 2 200U U N  ，故 N=392.1；表 2 看出，由第 3 组实验得 1 2 200 U N U    ，故 N=512，同理第 4 组得 N=530， 说明匝数 N 多于 400 匝，选项 A 正确； 图 1、图 2 实验时各自两组实验的电压比值是不同的，说明变压器是有损耗的，电压不同，损耗不同， 选项 B 错误； 变压器不会改变交流电的频率，图 1 和图 2 实验时两侧线圈中电流频率均相同，选项 C 错误； 若使用直流电源进行以上实验，由于直流电不变，故不能在另一个线圈上发生电磁感应，故 U2=0，U2′ =0，选项 D 错误。 5、（2021·北京市东城区高三下学期 5 月二模）图 1 所示为可拆变压器的零部件，其中铁芯 B 可以安装在 铁芯 A 的横梁上以形成闭合铁芯；原、副线圈的匝数分别为 n1 和 n2，将它们分别套在铁芯 A 的两臂上，则 如图 2 所示。某同学为测量原线圈的电阻，将多用电表的欧姆挡调到合适挡位，用两表笔接触原线圈的两 接线柱，等指针稳定后读数，读数完毕后将两表笔与接线柱脱开；之后使原线圈与正弦式交流电源相连， 并测得原、副线圈的电压分别为 U1 和 U2。下列说法正确的是 n1 n2 n1 n2 铁芯 A 铁芯 B 图 1 图 2 线圈 线圈 A．两表笔与接线柱接触瞬间，有比稳定时更大的电流通过欧姆表 B．两表笔与接线柱脱开瞬间，有比稳定时更大的电流流过原线圈 C．若铁芯 B 没有安装在铁芯 A 上，U1:U2>n1:n 2 D．无论铁芯 B 是否安装铁芯 A 上，U1:U2=n1:n2 5 【答案】C 【解析】两表笔与接线柱接触瞬间，相当于跟一个自感系数很大的线圈相连，由于线圈的自感现象可 知，线圈电流增大，线圈产生电流阻碍它的增大，故此时的电流比稳定时的电流小，选项 A 错误；两表笔 与接线柱脱开瞬间，电路处于断路状态，故电路中没有电流，选项 B 错误； 若铁芯 B 没有安装在铁芯 A 上，因为 U1=n1 1 t   ，U2=n2 2 t   ，而 1 t   > 2 t   ，即 1 1 U n > 2 2 U n ，所以 U1:U2>n1:n2，选项 C 正确，D 错误。 6、（2021·北京市房山区高三下学期 5 月二模）两个完全相同的电热器分别通以如图 6 甲、乙所示的交变 电流，在相同时间内两电热器产生的热量之比 Q 甲：Q 乙为 T I0 -I0 I0 -I0 i i TT/2T/2 tt0 0 图 6甲 乙 A．2:1 B． 2 :1 C．1:1 D．1:2 【答案】A 【解析】设加热的时间都是 T，则 Q 甲=I02RT，Q 乙=（ 0 2 I ）2RT，所以 Q 甲：Q 乙=2：1，选项 A 正确。 7、（2021·北京市顺义区高三下学期 5 月二模）某小组用如图甲所示的可拆变压器探究变压器原、副线圈 两端的电压与匝数之间的关系，在实验时组装的变压器如图乙所示。在铁芯上原、副线圈接入的匝数分别 为 1 800n  匝和 2 200n  匝，原线圈两端与正弦式交流电源相连，用交流电压表测得原、副线圈两端的电 压分别为 10V 和 0.8V，这与其他小组的正确实验结论明显不一致。对于这个小组实验结论出现明显偏差的 原因，最有可能的是（ ） 6 A. 原线圈的电阻过大 B. 副线圈的电阻太小 C. 副线圈的匝数太少 D. 没有将铁芯 B 安装在铁芯 A 【答案】D 【解析】 根据变压器的工作原理可知，如果把图甲中的铁芯 B 组装到变压器铁芯 A 上，则根据变压器变压比可知 1 1 2 2 U n U n  即原、副线圈两端的电压之比为 4：1，但实际电压差距很大，说明该同学忘记了把图甲中的铁芯 B 组装到 变压器铁芯 A 上，导致“漏磁”，则副线圈两端的电压很小，故 D 正确 ABC 错误。 故选 D。