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2022年全国高考物理真题汇编：交变电流和恒定电流
一、单选题
1．（2022·河北）张家口市坝上地区的风力发电场是北京冬奥会绿色电能的主要供应地之一，其发电、输电简易模型如图所示，已知风轮机叶片转速为每秒z转，通过转速比为 的升速齿轮箱带动发电机线圈高速转动，发电机线圈面积为S，匝数为N，匀强磁场的磁感应强度为B， 时刻，线圈所在平面与磁场方向垂直，发电机产生的交变电流经过理想变压器升压后。输出电压为U。忽略线圈电阻，下列说法正确的是（ ）
A．发电机输出的电压为
B．发电机输出交变电流的频率为
C．变压器原、副线圈的匝数比为
D．发电机产生的瞬时电动势
【答案】C
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】由题意得发电机线圈转速即频率为nz。角速度，
发电机输出最大电压，有效值为，所以AB都错。
原副线圈匝数比为，C正确。
发电机产生的瞬时电动势 ，D错误。
故选C
【分析】利用正弦交变电流电压表达式求解，最大值为有效值的倍。
2．（2022·浙江）下列说法正确的是（ ）
A．恒定磁场对静置于其中的电荷有力的作用
B．小磁针N极在磁场中的受力方向是该点磁感应强度的方向
C．正弦交流发电机工作时，穿过线圈平面的磁通量最大时，电流最大
D．升压变压器中，副线圈的磁通量变化率大于原线圈的磁通量变化率
【答案】B
【知识点】磁感应强度；交变电流的产生及规律
【解析】【解答】A．恒定磁场对速度不平行于磁感线的运动电荷才有力的作用，A错误；
B．根据磁感应强度的定义：小磁针N极在磁场中的受力方向是该点磁感应强度的方向，B正确；
C．根据正弦交流交流电的产生规律可得，穿过线圈平面的磁通量最大时，电流为0，C错误；
D．根据变压器的原理可知，副线圈中磁通量的变化率小于或等于原线圈中磁通量的变化率，D错误。
故答案为：B。
【分析】磁场对静止电荷或平行磁场运动的电荷没有力的作用；小磁针N极在磁场中的受力方向是该点磁感应强度的方向；正弦交流电磁通量最大时，电流为零；理想变压器原副线圈磁通量的变化率相同。
3．（2022·山东）如图所示的变压器，输入电压为 ，可输出 、 、 电压，匝数为 的原线圈中电随时间变化为 ．单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表，电压表的示数为 。将阻值为 的电阻R接在 两端时，功率为 ．下列说法正确的是（ ）
A．m为1100匝， 为
B． 间线圈匝数为120匝，流过R的电流为
C．若将R接在 两端，R两端的电压为 ，频率为
D．若将R接在 两端，流过R的电流为 ，周期为
【答案】D
【知识点】变压器原理；交变电流的图像与函数表达式；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】根据变压器原理得，所以，根据题意可知交流电的有效值为220V，根据可知，故A错误；
根据题意可知，BC两端电压为12V，AB两端的电压为18V，AC两端的电压为30V，根据，所以，根据可得，故B错误；
根据题意可知，输入电压的频率为，故输出电压的频率也是50Hz，故C错误；
当电阻R接AC端时，根据，解得，根据得T=0.02s，故D正确；
故选D。
【分析】首先根据原线圈中的交流电表达式即可算出交流电的周期和频率，然后根据变压器的原理即可算出原线圈的匝数，最后根据变压器原理即可算出副线圈的匝数，根据欧姆定律算出流过R的电流。
4．（2022·湖南）如图，理想变压器原、副线圈总匝数相同，滑动触头 初始位置在副线圈正中间，输入端接入电压有效值恒定的交变电源。定值电阻 的阻值为 ，滑动变阻器 的最大阻值为 ，滑片 初始位置在最右端。理想电压表 V 的示数为 ，理想电流表 A 的示数为 。下列说法正确的是（ ）
A．保持 位置不变， 向左缓慢滑动的过程中， 减小， 不变
B．保持 位置不变， 向左缓慢滑动的过程中， 消耗的功率增大
C．保持 位置不变， 向下缓慢滑动的过程中， 减小， 增大
D．保持 位置不变， 向下缓慢滑动的过程中， 消耗的功率减小
【答案】B
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】A 向左滑动，滑动变阻器的阻值减小，整个电路的功率增大，电流表示数增大，电压表示数减小，故A错误。
B 由A可知滑片向左移动，通过电阻的电流增大，则消耗的功率增大，故B正确。
C 向下滑动，副线圈匝数减少，整个电路功率增大，则电流表示数增大，电压表示数也随之增大，故C错误。
D 由C可知原线圈电流增大，则副线圈中电流也随之增大，所以消耗大功率增大，故D错误。
故答案为：B
【分析】由变压器的原副线圈电压，电流和电功率与匝数之间的关系以及欧姆定律计算分析求解。
5．（2022·广东）如图是简化的某种旋转磁极式发电机原理图。定子是仅匝数n不同的两线圈， ，二者轴线在同一平面内且相互垂直，两线圈到其轴线交点O的距离相等，且均连接阻值为R的电阻，转子是中心在O点的条形磁铁，绕O点在该平面内匀速转动时，两线圈输出正弦式交变电流。不计线圈电阻、自感及两线圈间的相互影响，下列说法正确的是（ ）
A．两线圈产生的电动势的有效值相等
B．两线圈产生的交变电流频率相等
C．两线圈产生的电动势同时达到最大值
D．两电阻消耗的电功率相等
【答案】B
【知识点】电功率和电功；匀速圆周运动；法拉第电磁感应定律；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】 AD、根据运动的周期性可知， 两个线圈位置的磁通量变化率都相等，根据法拉第电磁感应定律 ，因两个线圈的匝数不等，所以产生的感应电动势最大值不相等，有效值也不相等，根据，可知，两电阻的电功率也不相等，选项AD错误；
B、在匀速圆周运动中，磁铁的周期固定，则线圈产生的交流电频率也相等，故B正确；
C、电动势达到最大值时磁通量最小，结合题图可知，两个线圈的磁通量无法同时达到最大(或最小)，故产生的电动势无法同时达到最大值，故C错误；
故选：B。
【分析】 ABD、匀速圆周运动的周期和频率恒定，根据法拉第电磁感应定律可定性地分析出感应电动势的大小，结合功率的公式分析出功率的关系；C、根据不同位置的磁通量的变化特点分析出线圈是否能同时达到最大值。
6．（2022·全国甲卷）三个用同样的细导线做成的刚性闭合线框，正方形线框的边长与圆线框的直径相等，圆线框的半径与正六边形线框的边长相等，如图所示。把它们放入磁感应强度随时间线性变化的同一匀强磁场中，线框所在平面均与磁场方向垂直，正方形、圆形和正六边形线框中感应电流的大小分别为 和 。则（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【知识点】全电路的功和能；欧姆定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】设圆形线框的半径为r，磁场变化情况为，导线的横截面积为，
则正方形的周长为，面积为，
圆形的周长为，面积为，
正六边形的周长为，面积为，
根据法拉第电磁感应定律可得，根据电阻定律可得，
根据欧姆定律可得，所以，，，故，
故选C。
【分析】首先算出各个图像的周长和面积，然后根据法拉第电磁感应定律，电阻定律，欧姆定律等表示出来电流的大小，最后代入面积和周长，求出电流的大小关系。
二、多选题
7．（2022·湖北）近年来，基于变压器原理的无线充电技术得到了广泛应用，其简化的充电原理图如图所示。发射线圈的输入电压为220 V、匝数为1100匝，接收线圈的匝数为50匝。若工作状态下，穿过接收线圈的磁通量约为发射线圈的80%，忽略其它损耗，下列说法正确的是（ ）
A．接收线圈的输出电压约为8 V
B．接收线圈与发射线圈中电流之比约为22：1
C．发射线圈与接收线圈中交变电流的频率相同
D．穿过发射线圈的磁通量变化率与穿过接收线圈的相同
【答案】A,C
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】A．根据
可得接收线圈的输出电压约为U2=8V；
B．根据线圈原副线圈功率不变。，故B错误；
C．变压器是不改变其交变电流的频率，故C正确；
D．由于穿过发射线圈的磁通量与穿过接收线圈的磁通量大小不相同，所以穿过发射线圈的磁通量变化率与穿过接收线圈的不相同，故D错误。
故选AC。
【分析】由于存在磁通量损耗，但由于没有其他损耗，原副线圈获得功率或者能量相等。
三、综合题
8．（2022·山东）某粮库使用额定电压 ，内阻 的电动机运粮。如图所示，配重和电动机连接小车的缆绳均平行于斜坡，装满粮食的小车以速度 沿斜坡匀速上行，此时电流 。关闭电动机后，小车又沿斜坡上行路程L到达卸粮点时，速度恰好为零。卸粮后，给小车一个向下的初速度，小车沿斜坡刚好匀速下行。已知小车质量 ，车上粮食质量 ，配重质量 ，取重力加速度 ，小车运动时受到的摩擦阻力与车及车上粮食总重力成正比，比例系数为k，配重始终未接触地面，不计电动机自身机械摩擦损耗及缆绳质量。求：
（1）比例系数k值；
（2）上行路程L值。
【答案】（1）当小车随配置一起向上匀速运动时，设电动机对小车的拉力为，
根据能量守恒有，
设配重对小车的拉力为，对配重受力分析有，
向上匀速，对小车分析有，
小车向下匀速，对小车分析有，
联立解得，；
（2）关闭发动机后，对小车和配重受力分析有，
根据运动学公式有，联立两式解得 。
【知识点】恒力做功；动能定理的综合应用；全电路的功和能；欧姆定律；能量守恒定律
【解析】【分析】(1)首先对小车匀速上行进行分析，然后小车匀速下行分析，最后联立即可求出结果；
(2)首先对关闭发动机后小车和配重受力分析，然后根据运动学公式进行求解。
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2022年全国高考物理真题汇编：交变电流和恒定电流
一、单选题
1．（2022·河北）张家口市坝上地区的风力发电场是北京冬奥会绿色电能的主要供应地之一，其发电、输电简易模型如图所示，已知风轮机叶片转速为每秒z转，通过转速比为 的升速齿轮箱带动发电机线圈高速转动，发电机线圈面积为S，匝数为N，匀强磁场的磁感应强度为B， 时刻，线圈所在平面与磁场方向垂直，发电机产生的交变电流经过理想变压器升压后。输出电压为U。忽略线圈电阻，下列说法正确的是（ ）
A．发电机输出的电压为
B．发电机输出交变电流的频率为
C．变压器原、副线圈的匝数比为
D．发电机产生的瞬时电动势
2．（2022·浙江）下列说法正确的是（ ）
A．恒定磁场对静置于其中的电荷有力的作用
B．小磁针N极在磁场中的受力方向是该点磁感应强度的方向
C．正弦交流发电机工作时，穿过线圈平面的磁通量最大时，电流最大
D．升压变压器中，副线圈的磁通量变化率大于原线圈的磁通量变化率
3．（2022·山东）如图所示的变压器，输入电压为 ，可输出 、 、 电压，匝数为 的原线圈中电随时间变化为 ．单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表，电压表的示数为 。将阻值为 的电阻R接在 两端时，功率为 ．下列说法正确的是（ ）
A．m为1100匝， 为
B． 间线圈匝数为120匝，流过R的电流为
C．若将R接在 两端，R两端的电压为 ，频率为
D．若将R接在 两端，流过R的电流为 ，周期为
4．（2022·湖南）如图，理想变压器原、副线圈总匝数相同，滑动触头 初始位置在副线圈正中间，输入端接入电压有效值恒定的交变电源。定值电阻 的阻值为 ，滑动变阻器 的最大阻值为 ，滑片 初始位置在最右端。理想电压表 V 的示数为 ，理想电流表 A 的示数为 。下列说法正确的是（ ）
A．保持 位置不变， 向左缓慢滑动的过程中， 减小， 不变
B．保持 位置不变， 向左缓慢滑动的过程中， 消耗的功率增大
C．保持 位置不变， 向下缓慢滑动的过程中， 减小， 增大
D．保持 位置不变， 向下缓慢滑动的过程中， 消耗的功率减小
5．（2022·广东）如图是简化的某种旋转磁极式发电机原理图。定子是仅匝数n不同的两线圈， ，二者轴线在同一平面内且相互垂直，两线圈到其轴线交点O的距离相等，且均连接阻值为R的电阻，转子是中心在O点的条形磁铁，绕O点在该平面内匀速转动时，两线圈输出正弦式交变电流。不计线圈电阻、自感及两线圈间的相互影响，下列说法正确的是（ ）
A．两线圈产生的电动势的有效值相等
B．两线圈产生的交变电流频率相等
C．两线圈产生的电动势同时达到最大值
D．两电阻消耗的电功率相等
6．（2022·全国甲卷）三个用同样的细导线做成的刚性闭合线框，正方形线框的边长与圆线框的直径相等，圆线框的半径与正六边形线框的边长相等，如图所示。把它们放入磁感应强度随时间线性变化的同一匀强磁场中，线框所在平面均与磁场方向垂直，正方形、圆形和正六边形线框中感应电流的大小分别为 和 。则（ ）
A． B． C． D．
二、多选题
7．（2022·湖北）近年来，基于变压器原理的无线充电技术得到了广泛应用，其简化的充电原理图如图所示。发射线圈的输入电压为220 V、匝数为1100匝，接收线圈的匝数为50匝。若工作状态下，穿过接收线圈的磁通量约为发射线圈的80%，忽略其它损耗，下列说法正确的是（ ）
A．接收线圈的输出电压约为8 V
B．接收线圈与发射线圈中电流之比约为22：1
C．发射线圈与接收线圈中交变电流的频率相同
D．穿过发射线圈的磁通量变化率与穿过接收线圈的相同
三、综合题
8．（2022·山东）某粮库使用额定电压 ，内阻 的电动机运粮。如图所示，配重和电动机连接小车的缆绳均平行于斜坡，装满粮食的小车以速度 沿斜坡匀速上行，此时电流 。关闭电动机后，小车又沿斜坡上行路程L到达卸粮点时，速度恰好为零。卸粮后，给小车一个向下的初速度，小车沿斜坡刚好匀速下行。已知小车质量 ，车上粮食质量 ，配重质量 ，取重力加速度 ，小车运动时受到的摩擦阻力与车及车上粮食总重力成正比，比例系数为k，配重始终未接触地面，不计电动机自身机械摩擦损耗及缆绳质量。求：
（1）比例系数k值；
（2）上行路程L值。
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】由题意得发电机线圈转速即频率为nz。角速度，
发电机输出最大电压，有效值为，所以AB都错。
原副线圈匝数比为，C正确。
发电机产生的瞬时电动势 ，D错误。
故选C
【分析】利用正弦交变电流电压表达式求解，最大值为有效值的倍。
2．【答案】B
【知识点】磁感应强度；交变电流的产生及规律
【解析】【解答】A．恒定磁场对速度不平行于磁感线的运动电荷才有力的作用，A错误；
B．根据磁感应强度的定义：小磁针N极在磁场中的受力方向是该点磁感应强度的方向，B正确；
C．根据正弦交流交流电的产生规律可得，穿过线圈平面的磁通量最大时，电流为0，C错误；
D．根据变压器的原理可知，副线圈中磁通量的变化率小于或等于原线圈中磁通量的变化率，D错误。
故答案为：B。
【分析】磁场对静止电荷或平行磁场运动的电荷没有力的作用；小磁针N极在磁场中的受力方向是该点磁感应强度的方向；正弦交流电磁通量最大时，电流为零；理想变压器原副线圈磁通量的变化率相同。
3．【答案】D
【知识点】变压器原理；交变电流的图像与函数表达式；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】根据变压器原理得，所以，根据题意可知交流电的有效值为220V，根据可知，故A错误；
根据题意可知，BC两端电压为12V，AB两端的电压为18V，AC两端的电压为30V，根据，所以，根据可得，故B错误；
根据题意可知，输入电压的频率为，故输出电压的频率也是50Hz，故C错误；
当电阻R接AC端时，根据，解得，根据得T=0.02s，故D正确；
故选D。
【分析】首先根据原线圈中的交流电表达式即可算出交流电的周期和频率，然后根据变压器的原理即可算出原线圈的匝数，最后根据变压器原理即可算出副线圈的匝数，根据欧姆定律算出流过R的电流。
4．【答案】B
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】A 向左滑动，滑动变阻器的阻值减小，整个电路的功率增大，电流表示数增大，电压表示数减小，故A错误。
B 由A可知滑片向左移动，通过电阻的电流增大，则消耗的功率增大，故B正确。
C 向下滑动，副线圈匝数减少，整个电路功率增大，则电流表示数增大，电压表示数也随之增大，故C错误。
D 由C可知原线圈电流增大，则副线圈中电流也随之增大，所以消耗大功率增大，故D错误。
故答案为：B
【分析】由变压器的原副线圈电压，电流和电功率与匝数之间的关系以及欧姆定律计算分析求解。
5．【答案】B
【知识点】电功率和电功；匀速圆周运动；法拉第电磁感应定律；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】 AD、根据运动的周期性可知， 两个线圈位置的磁通量变化率都相等，根据法拉第电磁感应定律 ，因两个线圈的匝数不等，所以产生的感应电动势最大值不相等，有效值也不相等，根据，可知，两电阻的电功率也不相等，选项AD错误；
B、在匀速圆周运动中，磁铁的周期固定，则线圈产生的交流电频率也相等，故B正确；
C、电动势达到最大值时磁通量最小，结合题图可知，两个线圈的磁通量无法同时达到最大(或最小)，故产生的电动势无法同时达到最大值，故C错误；
故选：B。
【分析】 ABD、匀速圆周运动的周期和频率恒定，根据法拉第电磁感应定律可定性地分析出感应电动势的大小，结合功率的公式分析出功率的关系；C、根据不同位置的磁通量的变化特点分析出线圈是否能同时达到最大值。
6．【答案】C
【知识点】全电路的功和能；欧姆定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】设圆形线框的半径为r，磁场变化情况为，导线的横截面积为，
则正方形的周长为，面积为，
圆形的周长为，面积为，
正六边形的周长为，面积为，
根据法拉第电磁感应定律可得，根据电阻定律可得，
根据欧姆定律可得，所以，，，故，
故选C。
【分析】首先算出各个图像的周长和面积，然后根据法拉第电磁感应定律，电阻定律，欧姆定律等表示出来电流的大小，最后代入面积和周长，求出电流的大小关系。
7．【答案】A,C
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】A．根据
可得接收线圈的输出电压约为U2=8V；
B．根据线圈原副线圈功率不变。，故B错误；
C．变压器是不改变其交变电流的频率，故C正确；
D．由于穿过发射线圈的磁通量与穿过接收线圈的磁通量大小不相同，所以穿过发射线圈的磁通量变化率与穿过接收线圈的不相同，故D错误。
故选AC。
【分析】由于存在磁通量损耗，但由于没有其他损耗，原副线圈获得功率或者能量相等。
8．【答案】（1）当小车随配置一起向上匀速运动时，设电动机对小车的拉力为，
根据能量守恒有，
设配重对小车的拉力为，对配重受力分析有，
向上匀速，对小车分析有，
小车向下匀速，对小车分析有，
联立解得，；
（2）关闭发动机后，对小车和配重受力分析有，
根据运动学公式有，联立两式解得 。
【知识点】恒力做功；动能定理的综合应用；全电路的功和能；欧姆定律；能量守恒定律
【解析】【分析】(1)首先对小车匀速上行进行分析，然后小车匀速下行分析，最后联立即可求出结果；
(2)首先对关闭发动机后小车和配重受力分析，然后根据运动学公式进行求解。
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