《高考物理一轮复习课件专题十三交变电流 (含解析)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理一轮复习课件专题十三交变电流 (含解析)（72页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、考点一交变电流的产生和描述五年高考A组自主命题天津卷题组1.(2017天津理综,6,6分)(多选)在匀强磁场中,一个100匝的闭合矩形金属线圈,绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动,穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。设线圈总电阻为2,则()A.t=0时,线圈平面平行于磁感线B.t=1s时,线圈中的电流改变方向C.t=1.5s时,线圈中的感应电动势最大D.一个周期内,线圈产生的热量为82J答案答案AD本题考查正弦交流电的产生、有效值,焦耳热。由-t图可知,t=0时,=0,则线圈平面平行于磁感线,选项A正确;t=1s时=0,此时电动势最大,t=0.5s和t=1.5s时,最大,此时电动势为0,电
2、流改变方向,选项B、C错误;交流电电动势的最大值Em=nBS=nm=4V,有效值E=Em=2V,一个周期内线圈产生的热量Q=T=82J,D正确。疑难突破疑难突破由E=n知随时间按正弦规律变化,则E随时间按余弦规律变化。电流改变方向的时刻在E=0时刻,即最大时刻。计算电流产生的焦耳热应使用电动势的有效值。2(2014天津理综,7,6分)(多选)如图1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像如图2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23C.曲线a表示的交变电动势频率为25H
3、zD.曲线b表示的交变电动势有效值为10V答案答案AC由题图2知t=0时两次转动产生的瞬时电动势都等于零,故A正确。由图2知两次转动所产生的交变电动势的周期之比TaTb=2 3,再 由 周 期 与 转 速 的 关 系n=得nanb=32,故B错误。因Ta=410-2s,故fa=25Hz,C正确。因Ema=15V,而Em=NBS=,故Emb=Ema=10V,Eb=5V,D错误。评析评析本题考查了交变电动势的产生及描述,涉及交变电动势的四值及其图像。条件设置较为隐蔽,陷阱设置比较巧妙,对考生的分析能力要求较高,试题难度中等。3.(2018课标,16,6分)一电阻接到方波交流电源上,在一个周期内产生
4、的热量为Q方;若该电阻接到正弦交流电源上,在一个周期内产生的热量为Q正。该电阻上电压的峰值均为u0,周期均为T,如图所示。则Q方Q正等于()A.1 B.1C.12D.21B组统一命题、省(区、市)卷题组答案答案D本题考查交变电流的有效值及焦耳定律。根据交变电流有效值的定义及焦耳定律可得,Q方=+=T,Q正=T=T,故=,选项D正确。易错点拨易错点拨正弦式交变电流的有效值是其峰值的,其他交流电的有效值和峰值间一般不存在该关系。4.(2016课标,21,6分)(多选)如图,M为半圆形导线框,圆心为OM;N是圆心角为直角的扇形导线框,圆心为ON;两导线框在同一竖直面(纸面)内;两圆弧半径相等;过直线
5、OMON的水平面上方有一匀强磁场,磁场方向垂直于纸面。现使线框M、N在t=0时从图示位置开始,分别绕垂直于纸面、且过OM和ON的 轴,以 相 同 的 周 期T逆时针匀速转动,则()A.两导线框中均会产生正弦交流电B.两导线框中感应电流的周期都等于TC.在t=时,两导线框中产生的感应电动势相等D.两导线框的电阻相等时,两导线框中感应电流的有效值也相等答案答案BC本题中导线框的半径旋转切割磁感线时产生大小不变的感应电流,故A项错误;两导 线 框 产 生 的 感 应 电 流 的 周 期 与 线 框 转 动 周 期 相 同,B 项 正 确;在t=时,两导线框切割磁感线的导线长度相同,且切割速度大小相等
6、,故产生的感应电动势相等,均为E=BR2,C项正确;两导线框中感应电流随时间变化的图像如图所示,故两导线框中感应电流的有效值不相等,D项错误。疑难突破疑难突破设M导线框中的电流有效值为IM,则rT=2r,得IM=;设N导线框中电流有效值为IN,则rT=2r,得IN=,故IM=IN。评析评析本题考查感应电动势及其相关知识,通过比较的方式对交流电的产生、感应电动势的产生及有效值等知识进行考查,难度中等,考生需要对导线框转动过程进行细致周全的分析,能力要求较高。5.(2012北京理综,15,6分,0.61)一个小型电热器若接在输出电压为10V的直流电源上,消耗电功率为P;若 把 它 接 在 某 个
7、正 弦 交 流 电 源 上,其 消 耗 的 电 功 率 为。如果电热器电阻不变,则此交流电源输出电压的最大值为()A.5VB.5VC.10VD.10VC组教师专用题组答案答案C设电热器电阻为R,正弦交流电源的电压有效值为U效,接10V直流电源时,P=;接交流电源时,=,联立得U效=5V,故最大值Um=U效=10V,C选项正确。1.(2018天津理综,4,6分)教学用发电机能够产生正弦式交变电流。利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R供电,电路如图所示,理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、U,R消耗的功率为P。若发电机线圈的转速变为原来的,则()A.R消耗的功率变为P
8、 B.电压表V的读数变为UC.电流表A的读数变为2ID.通过R的交变电流频率不变考点二变压器 电能的输送A组自主命题天津卷题组解题关键解题关键正弦交流电的最大值与转速的关系,理想变压器的电流、电压及功率的决定关系,是解答此题的关键。答案答案B本题考查正弦交流电的产生原理、理想变压器。由正弦交流电的产生原理可知,其电动势的最大值Em=NBS,而=2n,有效值E=Em,线圈转速变为原来的,则U1=E变为原来的。由=知U2变为原来的,电压表读数变为原来的,选项B正确;R消耗的功率P=,故R消耗的功率变为原来的,选项A错误;由P入=P出得,U1I1=,故I1变为原来的,即电流表读数变为原来的,选项C错
9、误;变压器不改变交变电流的频率,故通过R的交变电流频率变为原来的,选项D错误。2.(2016天津理综,5,6分)如图所示,理想变压器原线圈接在交流电源上,图中各电表均为理想电表。下 列 说 法 正 确 的 是()A.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,R1消耗的功率变大B.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,电压表V示数变大C.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,电流表A1示数变大D.若闭合开关S,则电流表A1示数变大、A2示数变大答案答案B由于原、副线圈两端电压不变,当滑动变阻器滑动触头P向上滑动时,连入电路的电阻变大,所在电路总电阻变大,副线圈中电流减小,R1中电流减小,R1消耗的功率减小
10、,A项错误;R1中电流减小,则R1两端电压减小,而副线圈两端电压不变,所以滑动变阻器两端电压增大,电压表示数变大,B项正确;副线圈中电流减小,原线圈中电流随之减小,故C项错误;若闭合开关S,负载电路的总电阻减小,副线圈中电流增大,R1中电流增大,则R1两端电压升高,R2两端电压减小,A2示数变小,D项错误。反思总结反思总结此题是变压器工作电路中的动态问题,要注意其中的因果关系:原线圈电压决定副线圈输出电压,副线圈的输出电压和负载电阻共同决定副线圈中的电流,副线圈中的电流决定原线圈中的电流。3.(2015天津理综,6,6分)(多选)如图所示,理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表,副线圈匝数可
11、以通过滑动触头Q来调节,在副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R,P为滑动变阻器的滑动触头。在原线圈上加一电压为U的正弦交流电,则()A.保持Q的位置不动,将P向上滑动时,电流表读数变大B.保持Q的位置不动,将P向上滑动时,电流表读数变小C.保持P的位置不动,将Q向上滑动时,电流表读数变大D.保持P的位置不动,将Q向上滑动时,电流表读数变小答案答案BC保持Q位置不动,则副线圈两端电压U2不变,P向上滑动,则R增大,副线圈电流I2减小,由P1=UI1=U2I2,可知I1减小,电流表读数减小,A错误,B正确。保持P位置不动,则R不变,Q向上滑动,n2变大,根据=得,U2=U,则U2增大,由I2
12、=,知I2增大,由UI1=U2I2,U不变,知I1增大,电流表读数变大,所以C正确,D错误。故选B、C。4.(2013天津理综,4,6分)普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流,通常要通过电流互感器来连接,图中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少,工作时电流为Iab,cd一侧线圈的匝数较多,工作时电流为Ic d,为了使电流表能正常工作,则()A.ab接MN、cd接PQ,IabIcdC.ab接PQ、cd接MN,IabIcd答案答案B在 测 量 高 压 线 路 上 电 流 时,电 流 互 感 器 的 作 用 是 减 小 测 量 支 路 的 电 流。根 据 变 压器 原 理,=,I大n小,故
13、ab端应接MN,cd端应接PQ,IabIcd,选项B正确。5.(2019江苏单科,1,3分)某理想变压器原、副线圈的匝数之比为110,当输入电压增加20V时,输 出 电 压()A.降低2VB.增加2VC.降低200VD.增加200V答案答案D本题考查变压器原理内容,有利于培养学生理解能力,体现了核心素养中的科学态度要素。依据理想变压器原、副线圈的电压比与匝数比关系公式可知,=,则U2=U1,得U2=200V,故选项D正确。B组 统一命题、省（区、市）卷题组6.(2016课标,16,6分)一含有理想变压器的电路如图所示,图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 、1 和 4 ,为理想交流电流表,U
14、为正弦交流电压源,输出电压的有效值恒定。当开关S断开时,电流表的示数为I;当S闭合时,电流表的示数为4I。该变压器原、副线圈匝数比为()A.2B.3C.4D.5答案答案B设原、副线圈匝数比为n,根据能量守恒,当S断开时,UI=I2R1+(nI)2(R2+R3);当S闭合时,4UI=(4I)2R1+(4nI)2R2,联立解得n=3,所以B正确。评析评析本题考查变压器的基本关系,要求掌握两点:一是电流与匝数的关系;二是能量守恒定律的应用。误区警示误区警示变压器原线圈上串联电阻之后,属于非纯电阻电路,不能在含有线圈的电路中应用欧姆定律。要计算原线圈上消耗的功率,只要计算出副线圈电阻上消耗的功率即可。
15、7.(2016课标,19,6分)(多选)如图,理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b。当输入电压U为 灯 泡 额 定 电 压 的 1 0 倍 时,两 灯 均 能 正 常 发 光,下 列 说 法 正 确 的 是()A.原、副线圈匝数比为91B.原、副线圈匝数比为19C.此时a和b的电功率之比为91D.此时a和b的电功率之比为19答案答案AD由题意知U=10U灯,a、b均正常发光,则变压器输入电压U1=9U灯,而输出电压U2=U灯,所以原、副线圈匝数比n1n2=U1U2=91;而I1I2=n2n1=19,所以两灯功率之比PaPb=U灯I1U灯I2=19,选项A、D正确。审题指导审题指
16、导两灯均正常发光,Ua=Ub=U灯,U=Ua+U1=10U灯,则U1=9U灯。评析评析本题考查变压器原、副线圈的电压关系和电流关系等知识,难度为易,弄清变压器输入电压U1与U灯的关系是解决本题的关键。8.(2015课标,16,6分,0.664)一理想变压器的原、副线圈的匝数比为31,在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻,原线圈一侧接在电压为220V的正弦交流电源上,如图所示。设副线圈回路中电阻两端的电压为U,原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k,则()A.U=66V,k=B.U=22V,k=C.U=66V,k=D.U=22V,k=答案答案A设原线圈中电流为I,由=知副线圈中的电流I2=3I,由题意知副线圈中电阻两端的电压U=3IR,则原线圈回路中R两端的电压U=IR=,原线圈两端的电压U1=3U,由闭合电路中电压关系可知U1+U=220V,即+3U=220V,U=66V,原线圈回路中电阻消耗的功率P1=I2R,副线圈回路中电阻消耗的功率P2=(3I)2R,=k=,选项A正确。9.(2017北京理综,16,6分)如图所示,理想变压器的原线圈接在u=220sin100t(V)的交
