新高考版物理总复习专题十二 交变电流（试题练）教学讲练

物理高考总复习PAGEPAGE13学好数理化，走遍天下都不怕专题十二交变电流考情探究课标解读考情分析备考指导考点内容交变电流的产生和描述1.通过实验,认识交变电流。2.能用公式和图像描述正弦交变电流。本专题知识是电磁感应知识的应用和延伸,因此运用电磁感应定律来理解交变电流的产生及变压器的原理是关键和核心。(1)交变电流的变化规律,如交变电流瞬时值表达式、交变电流图像的考查;(2)交变电流瞬时值、峰值、有效值、平均值的理解和计算;(3)变压器的原理、远距离输电的考查;(4)含有变压器的动态分析问题。这都是高考的重点。交变电流与工农业生产和日常生活紧密联系,所以复习时一定要注意理论与实际的结合。从近几年命题看,高考对本专题内容考查命题频率较低。主要体现在“三突出”:一是突出考查交变电流的产生过程;二是突出考查交变电流的图像和交变电流的“四值”;三是突出考查变压器及远距离输电。难度不大,多以选择题的形式命题。变压器结合电路分析仍将是今后命题的热点。变压器、电能的输送1.通过实验,探究并了解变压器原、副线圈电压与匝数的关系。2.知道远距离输电时通常采用高压输电的原因。真题探秘

基础篇固本夯基基础集训考点一交变电流的产生和描述1.(2019河北衡水金卷模拟一)(多选)如图所示,线圈ABCD匝数n=10,面积S=0.4m2,边界MN(与线圈的AB边重合)右侧存在磁感应强度B=2πT的匀强磁场,若线圈从图示位置开始绕AB边以ω=10πrad/s的角速度匀速转动。则以下说法正确的是(A.线圈产生的是正弦交流电B.线圈在转动过程中产生的最大感应电动势为80VC.线圈转动160s时瞬时感应电动势为403D.线圈产生的感应电动势的有效值为40V答案BD2.图1中,单匝矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直磁场的轴转动。改变线圈的转速,穿过该线圈的磁通量随时间分别按图2中图线甲、乙的规律变化。设线圈的电阻为1.0Ω,则()A.图线甲对应线圈在t=0时产生的感应电动势最大B.图线甲、乙对应的线圈在t=2.0s时,线圈平面均平行于磁感线C.图线甲、乙对应的线圈转速之比为5∶4D.图线甲对应的线圈中交变电流的峰值为2.5πA答案C3.(多选)如图所示,空间有范围足够大的匀强磁场,磁场方向竖直向下,在磁场中竖直放置两相对的相同金属圆环,两环相距L,用外力使一根长度也为L的金属杆沿环匀速率运动,用导线将金属杆和外电阻相连,整个过程中只有金属杆切割磁感线。已知磁感应强度大小为B,圆环半径为R,杆转动角速度为ω,金属杆和电阻的阻值均为r,其他电阻不计,则()A.在金属杆从圆环最高点向最低点转动过程中,流过外电阻的电流先变大后变小B.在金属杆从圆环最高点向最低点转动过程中,流过外电阻的电流先变小后变大C.流过外电阻的电流有效值为2D.流过外电阻的电流有效值为2答案BC考点二变压器、电能的输送4.(2018东北三校联考,12,4分)(多选)如图所示为远距离输电示意图,升压变压器T1和降压变压器T2均为理想变压器,n1∶n2=1∶m,n3∶n4=n∶1(m、n都大于1)。输电线的总电阻为2r,升压变压器T1原线圈电压的有效值为U,T1的原线圈输入的电功率为P。下列说法正确的是()A.降压变压器T2副线圈的电压为mUB.输电线上的电流为PC.用电设备的数目增多,降压变压器T2原线圈的电压变大D.用电设备的数目减少,输电线上的电流减小答案BD5.如图所示,四个相同的电灯与理想自耦变压器连接,其额定电压为U,已知原线圈和副线圈的匝数比为3∶1,当接上交流电源后,副线圈上三个灯泡均正常发光,则下列说法正确的是()A.L1能正常工作B.L1不能正常工作,且两端电压小于UC.交流电源电压为2UD.交流电源电压为3U答案A6.(多选)如图,矩形线圈abcd与理想变压器原线圈组成闭合电路,线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动,磁场只分布在bc边的左侧,磁感应强度大小为B,线圈面积为S,转动角速度为ω,匝数为N,线圈电阻不计。下列说法正确的是()A.将原线圈触头P向上滑动时,灯泡变暗B.电容器的电容C变大时,灯泡变暗C.图示位置时,矩形线圈中瞬时感应电动势最大D.若线圈abcd转动的角速度变为2ω,则变压器原线圈电压的有效值为NBSω答案AD综合篇知能转换综合集训拓展一交流电有效值的求解1.图示为一交流电的电流随时间而变化的图像,此交流电的有效值是()A.52A B.3.52AC.3.5A D.5A答案D2.(2018福建宁德期末)阻值为R的电炉丝通以大小为I的恒定电流时其电功率为P,当把它接在某正弦交流电源两端时其电功率也为P。则该交流电源电压的最大值为()A.22IR B.2C.IR D.2IR答案B3.如图所示电路,电阻R1与电阻R2阻值相同,都为R,和R1并联的D为理想二极管(正向电阻可看作零,反向电阻可看作无穷大),在A、B间加一正弦交流电u=202sin100πtV,则加在R2两端的电压有效值为()A.10V B.20V C.15V D.510V答案D拓展二交变电流“四值”的理解4.(2018河北张家口期末)(多选)如图所示,处在垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场中的单匝矩形线框MNPQ,以恒定的角速度ω绕对角线NQ转动。已知MN长为l1,NP长为l2,线框电阻为R。t=0时刻线框平面与纸面重合,下列说法正确的是()A.矩形线框产生的感应电动势有效值为22Bl1l2B.矩形线框转过π时的电流为零C.矩形线框转动一周,通过线框任意横截面的电荷量为BD.矩形线框转过π过程中产生的热量为π答案ABD5.(2019湖北黄冈中学模拟)(多选)如图甲所示是一种振动发电装置的示意图,半径为r=0.1m、匝数n=20的线圈位于辐向分布的磁场中,磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右视图如图乙所示),线圈所在位置的磁感应强度的大小均为B=0.20πT,线圈电阻为R1=0.5Ω,它的引出线接有R2=9.5Ω的小电珠L,外力推动线圈框架的P端,使线圈沿轴线做往复运动,线圈运动速度v随时间t变化的规律如图丙所示(摩擦等损耗不计),则A.小电珠中电流的峰值为0.16AB.小电珠中电流的有效值为0.16AC.电压表的示数约为1.5VD.t=0.1s时外力的大小为0.128N答案AD应用篇知行合一应用一探究理想变压器的动态分析应用集训1.(2018河北唐山联考,10)(多选)如图所示,理想变压器的副线圈接有规格为“44V44W”的灯泡和线圈电阻为r=1Ω的电动机,原线圈上接有u=2202sin100πt(V)的正弦交流电压,此时灯泡和电动机都正常工作,且原线圈中的理想交流电流表示数为1A,不考虑灯泡电阻变化和电动机内阻变化,则下列说法正确的是()A.变压器原、副线圈的匝数之比为4∶1B.电动机的输出功率为176WC.电动机的热功率为16WD.若电动机被卡住,灯泡仍正常发光,则电流表示数将变为9A,此时应立即切断电源答案CD2.(2018湖北武汉部分学校起点调研)(多选)含有理想变压器的电路如图所示,L1、L2、L3为“24V2W”的灯泡,为理想交流电压表,a、b端接正弦交流电源(输出电压的有效值恒定)。当开关S闭合时,灯泡均正常发光。下列说法正确的是()A.变压器原、副线圈匝数比为1∶2B.电压表的示数为72VC.变压器的输入功率为8WD.若在副线圈上再并联一个相同的灯泡,灯泡L1可能会烧毁答案BD3.如图所示,理想变压器的原线圈接有频率为f、电压为U的交流电,副线圈接有光敏电阻R1(光照增强时,光敏电阻阻值减小)、用电器R2。下列说法正确的是()A.P位置不动,当光照增强时,变压器的输入功率减小B.光照强度不变,当滑动触头P向上滑动时,用电器消耗的功率增大C.当f减小时,变压器的输入功率减小D.P位置不动,光照强度不变,当U增大时,用电器消耗的功率增大答案D应用二探究远距离输电的几个物理量之间的变化规律应用集训1.(多选)如图所示是发电厂通过升压变压器进行高压输电,接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电的示意图(图中变压器均可视为理想变压器,图中电表均为理想交流电表)。设发电厂输出的电压一定,两条输电线总电阻用R0表示,滑动变阻器R接入电路的电阻相当于用户用电器的总电阻。当用电器增加时,相当于R接入电路的电阻变小,则当用电进入高峰时()A.电压表V1、V2的读数均不变,电流表A2的读数增大,电流表A1的读数减小B.电压表V3、V4的读数均减小,电流表A2的读数增大,电流表A3的读数增大C.电压表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值不变D.输电线路损耗功率增大答案BCD2.(2015福建理综,15,6分)图为远距离输电示意图,两变压器均为理想变压器,升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1、n2,在T的原线圈两端接入一电压u=Umsinωt的交流电源,若输送电功率为P,输电线的总电阻为2r,不考虑其他因素的影响,则输电线上损失的电功率为()A.n1n2Um24r C.4n1n22PUm2r D.4n2答案C5年高考A组基础题组1.(2018课标Ⅲ,16,6分)一电阻接到方波交流电源上,在一个周期内产生的热量为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∶2 B.2∶1 C.1∶2 D.2∶1答案D2.(2016课标Ⅲ,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=T8时,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BC3.(2016课标Ⅰ,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3Ω、1Ω和4Ω,为理想交流电流表,U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.2 B.3 C.4 D.5答案B4.(2016课标Ⅲ,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10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9∶1B.原、副线圈匝数比为1∶9C.此时a和b的电功率之比为9∶1D.此时a和b的电功率之比为1∶9答案AD5.(2015课标Ⅰ,16,6分)一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3∶1,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=19 B.U=22V,k=C.U=66V,k=13 D.U=22V,k=答案AB组综合题组1.(2015海南单科,10,5分)(多选)如图,一理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1,原线圈与一可变电阻串联后,接入一正弦交流电源;副线圈电路中固定电阻的阻值为R0,负载电阻的阻值R=11R0,是理想电压表。现将负载电阻的阻值减小为R=5R0,保持变压器输入电流不变,此时电压表的读数为5.0V,则()A.此时原线圈两端电压的最大值约为34VB.此时原线圈两端电压的最大值约为24VC.原线圈两端原来的电压有效值约为68VD.原线圈两端原来的电压有效值约为48V答案AD2.(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BC3.(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12,则(A.R消耗的功率变为12PB.电压表V的读数变为12C.电流表A的读数变为2I D.通过R的交变电流频率不变答案B4.(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BC组教师专用题组(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2Ω,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8π2J答案AD3年模拟时间:40分钟分值:43分一、单项选择题(每题3分,共15分)1.(2020届河北枣强中学第一次月考,3)如图所示的理想变压器电路,电表均为理想电表,滑动变阻器接入电路的阻值为10Ω,原线圈接电压为220V的正弦交流电,开关S接1时,原、副线圈匝数比为11∶1,下列说法正确的是()A.变压器输入功率与输出功率之比为11∶1B.1min内滑动变阻器上产生的热量为2400JC.仅将开关S从1拨到2,电流表示数减小D.仅将滑动变阻器的滑片向下滑动,两电表示数均减小答案B2.(2019河北衡水中学高考模拟九)如图为小型旋转电枢式交流发电机的原理图,其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO'匀速转动。磁场的磁感应强度B=2×10-2T,线圈的面积S=0.02m2,匝数N=400,线圈总电阻r=2Ω,线圈的两端经集流环和电刷与阻值为R=8Ω的电阻连接,与电阻R并联的交流电压表为理想电表,线圈的转速n=50πr/s。在t=0时刻,线圈平面与磁场方向平行,则下列说法正确的是(A.交流发电机产生的电动势随时间的变化关系是e=82sin100t(V)B.交流电压表的示数为8VC.从t=0时刻开始到线圈平面转过30°的过程中,通过电阻的电荷量约为5.7×10-3CD.电阻R上的热功率为6.4W答案C3.(2018天津河东一模)在日常生活中,各种家用电器所使用的电压不同,经常需要用变压器把220V交流电变成所需的电压。如图所示为原、副线圈匝数比为n1∶n2=10∶1的理想变压器,b是原线圈中的中心抽头,电压表和电流表均为理想交流电表,从某时刻开始在原线圈c、d两端加上u1=2202sin100πt(V)的交变电压,则()A.当单刀双掷开关与a连接时,电压表的示数为222VB.当单刀双掷开关与a连接时,在滑动变阻器滑片P向上移动的过程中,电压表和电流表的示数均变小C.当单刀双掷开关由a扳向b时,原线圈输入功率变小D.当单刀双掷开关由a扳向b时,调节滑动变阻器滑片到适当位置,有可能实现调节前、后原线圈输入功率相等答案D4.(2018河北石家庄质检)如图所示,理想变压器三个线圈的匝数之比n1∶n2∶n3=10∶5∶1,其中匝数为n1的原线圈接到220V的交流电源上,匝数为n2和n3的两个副线圈分别与电阻R2、R3组成闭合回路。已知通过电阻R3的电流I3=2A,电阻R2=110Ω,则通过电阻R2的电流I2和通过原线圈的电流I1分别是()A.10A,12A B.10A,20AC.1A,0.7A D.1A,3A答案C5.(2019河北衡水中学高考模拟十)图为一理想变压器,原、副线圈的总匝数比为1∶2,其原线圈与一电压有效值恒为220V的交流电源相连,P为滑动触头。现令P从均匀密绕的副线圈底端开始,沿副线圈缓慢匀速上滑,直至标有“220V60W”的灯泡L两端的电压等于其额定电压,在滑动过程中灯丝温度逐渐升高。U2表示AB端的总电压,UL表示灯泡两端的电压,用I2表示流过灯泡的电流(这里的电流、电压均指有效值)。下列4个图中,不能正确反映相应物理量的变化趋势的是()答案C二、多项选择题(每题4分,共28分)6.(2020届河北衡水中学第一次联考,8)如图甲所示是含有理想调压变压器的电路图,原线圈A、B端的输入电压如图乙所示,电压表、电流表均为理想电表,该电路工作时,下列说法正确的是()A.输出电压的频率为50HzB.t=0.01s时,电压表示数为零C.保持电阻R阻值不变,滑片P向上滑动,电流表示数增大D.保持滑片P不动,若电阻R的阻值增大到原来的两倍,则电阻R消耗的功率变成原来的1答案AC7.(2020届湖北利川四中9月月考,8)假设给原线圈接如图甲所示的交变电流,每个周期T内,前12T电流恒定,后12T的电流按正弦式规律变化。如图乙所示,理想变压器的原、副线圈匝数比为1∶10,L1、L2是完全相同的两个灯泡。两电压表均为理想电表。下列说法中正确的有(A.电压表V1的示数为22VB.闭合开关S后,电压表V2示数为闭合前的二倍C.闭合开关S后,电压表V2示数不变D.闭合开关S后,电压表V2示数为220V答案AC8.(2019福建四校二联,19)如图所示为远距离输电示意图,两变压器均为理想变压器,交流发电机的输出电压U1恒定,用户电阻恒定。设升压变压器原、副线圈的匝数比为k1,降压变压器原、副线圈的匝数比为k2,则下列判断正确的是()A.若仅增大k1,则升压变压器原线圈中的电流减小B.若仅增大k1,则输电线上总电阻r损失的功率增大C.若仅减小k2,则升压变压器原线圈中的电流减小D.若仅减小k2,则输电线上总电阻r损失的功率增大答案AD9.(2019湖北孝感2月联考,20改编)如图所示的变压器为理想变压器,副线圈中三个电阻的阻值大小关系为R1=R2=2r=2Ω,电流表为理想交流电表,原线圈输入正弦交流电e=1102sin1