专题十二　交变电流

专题十二

交变电流2010~2019年高考全国卷考情一览表

考点63考点64考点63交变电流的产生和描述答案P283

1.(2018·全国3,16,6分,难度★)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(

D

)考点63考点64考点63考点642.(2018·海南,7,5分,难度★★)(多选)如图,在磁感应强度大小为B的匀强磁场中,有一面积为S的矩形单匝闭合导线abcd,ab边与磁场方向垂直,线框的电阻为R。使线框以恒定角速度ω绕过ad、bc中点的轴旋转。下列说法正确的是(

AC

)A.线框abcd中感应电动势的最大值是BSωB.线框abcd中感应电动势的有效值是BSωC.线框平面与磁场方向平行时,流经线框的电流最大D.线框平面与磁场方向垂直时,流经线框的电流最大解析一个单匝线圈在匀强磁场中旋转,当从中性面开始计时,产生的正弦式交变电流电动势的瞬时值表达式为:e=Emsin

θ=Emsin

ωt.故感应电动势的最大值Em=BSω,有效值E=,故A正确,B错误;当θ=90°时,即线框平面与磁场方向平行时,电流最大,故D错误,C正确。考点63考点643.(2017·天津,6,6分,难度★)(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(

AD

)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解析t=0时,磁通量为零,故线圈平行于磁感线,故A正确;t=1

s时,由题图可知,磁通量为零,磁通量变化率最大,此时斜率方向不变,感应电流方向不变,故B错误;当t=1.5

s时,磁通量最大但磁通量变化率为零,感应电动势为0,故C错误;由题图可知,有效值考点63考点644.(2016·全国3,21,6分,难度★★)(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(

BC

)A.两导线框中均会产生正弦交变电流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考点63考点64考点63考点645.(2015·山东,19,6分,难度★★)如图甲,R0为定值电阻,两金属圆环固定在同一绝缘平面内。左端连接在一周期为T0的正弦式交流电源上,经二极管整流后,通过R0的电流i始终向左,其大小按图乙所示规律变化。规定内圆环a端电势高于b端时,a、b间的电压uab为正,下列uab-t图象可能正确的是(

C

)甲

乙

考点63考点64解析由题图乙可知,流经大金属圆环的电流始终顺时针方向,0~0.25T0,通过小金属圆环的磁通量向里且在增加,由楞次定律可知:φa>φb,即Uab>0,在0~0.25T0时间内

一直在减小,故Uab也在减小;当t=0.25T0时,=0,得Uab=0;同理可得,0.25T0~0.5T0,Uab<0且在增加。由图乙可知,Uab周期为0.5T0,C项正确。考点63考点646.(经典题)(2014·天津,7,6分,难度★★)(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,产生的交流电动势图象如图2中曲线a、b所示,则(

AC

)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2∶3C.曲线a表示的交流电动势频率为25HzD.曲线b表示的交流电动势有效值为10V考点63考点647.(2013·山东,17,6分,难度★)(多选)图甲是小型交流发电机的示意图,两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场,A为交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴OO'沿逆时针方向匀速转动,从图示位置开始计时,产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示。以下判断正确的是(

AC

)A.电流表的示数为10AB.线圈转动的角速度为50πrad/sC.0.01s时线圈平面与磁场方向平行D.0.02s时电阻R中电流的方向自右向左考点63考点64考点63考点648.(2013·海南,3,3分,难度★)通过一阻值R=100Ω的电阻的交变电流如图所示,其周期为1s。电阻两端电压的有效值为(

B

)考点63考点649.(2012·全国,19,6分,难度★)一台电风扇的额定电压为交流220V。在其正常工作过程中,用交流电流表测得某一段时间内的工作电流I随时间t的变化如图所示。这段时间内电风扇消耗的电能为(

B

)A.3.9×10-2度 B.5.5×10-2度C.7.8×10-2度 D.11.0×10-2度解析由于电风扇正常工作,根据W=UIt可得W=220×(0.3×10+0.4×10+0.2×40)×60

J=1.98×105

J=5.5×10-2

kW·h,选项B正确。考点63考点6410.(2012·北京,15,6分,难度★)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(

C

)考点63考点6411.(2012·安徽,23,12分,难度★★)图1是交流发电机模型示意图。在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO'转动。由线圈引出的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕OO'转动的金属圆环相连接,金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触,这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路。图2是线圈的主视图,导线ab和cd分别用它们的横截面来表示。已知ab长度为L1,bc长度为L2,线圈以恒定角速度ω逆时转转动。(只考虑单匝线圈)图1图2图3考点63考点64(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时,试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式;(2)线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时,如图3所示,试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式;(3)若线圈电阻为r,求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热。(其他电阻均不计)考点63考点64解析(1)矩形线圈abcd转动过程中,只有ab和cd切割磁感线,设ab和cd的转动速度为v,则在t时刻,导线ab和cd因切割磁感线而产生的感应电动势均为E1=BL2v⊥②由图可知v⊥=vsin

ωt③则整个线圈的感应电动势为e1=2E1=BL1L2ωsin

ωt。④(2)当线圈由图3位置开始运动时,在t时刻整个线圈的感应电动势为e2=BL1L2ωsin(ωt+φ0)。⑤考点63考点64考点63考点64考点64理想变压器

电能的输送答案P284

12.(2018·天津,4,6分,难度★★)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(

B

)C.电流表A的读数变为2ID.通过R的交变电流频率不变考点63考点64考点63考点6413.(2018·江苏,2,3分,难度★)采用220kV高压向远方的城市输电。当输送功率一定时,为使输电线上损耗的功率减小为原来的,输电电压应变为(

C

)A.55kV B.110kV C.440kV D.880kV考点63考点64考点63考点6415.(2016·全国1,16,6分,难度★★)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,A为理想交流电流表,U为正弦交流电源,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(

B

)A.2

B.3

C.4

D.5考点63考点6416.(2016·全国3,19,6分,难度★★)(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,两灯泡均能正常发光。下列说法正确的是(

AD

)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考点63考点6417.(2016·海南,9,5分,难度★)(多选)如图(a)所示,理想变压器的原、副线圈的匝数比为4∶1,RT为阻值随温度升高而减小的热敏电阻,R1为定值电阻,电压表和电流表均为理想交流电表。原线圈所接电压u随时间t按正弦规律变化,如图(b)所示。下列说法正确的是(

BD

)A.变压器输入、输出功率之比为4∶1B.变压器原、副线圈中的电流之比为1∶4C.u随t变化的规律为u=51sin(50πt)(国际单位制)D.若热敏电阻RT的温度升高,则电压表的示数不变,电流表的示数变大图(a)图(b)考点63考点64解析由题意,理想变压器输入、输出功率之比为1∶1,选项A错误;变压器原、副线圈中的电流与匝数成反比,即

,故选项B正确;由图(b)可知交流电压最大值Um=51

V,周期T=0.02

s,角速度ω=100π

rad/s,则可得u=51sin(100πt)(V),故选项C错误;RT的温度升高时,阻值减小,电流表的示数变大,电压表示数不变,故选项D正确。考点63考点6418.(2016·江苏,4,3分,难度★)一自耦变压器如图所示,环形铁芯上只绕有一个线圈,将其接在a、b间作为原线圈。通过滑动触头取该线圈的一部分,接在c、d间作为副线圈。在a、b间输入电压为U1的交变电流时,c、d间的输出电压为U2。在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中(

C

)A.U2>U1,U2降低

B.U2>U1,U2升高C.U2<U1,U2降低

D.U2<U1,U2升高解析根据电压和匝数的关系

,已知n2<n1,所以U2<U1,滑动触头从M点顺时针旋转到N点过程中,n2减小,n1不变,所以U2减小,故选项A、B、D错误,C正确。考点63考点6419.(2016·天津,5,6分,难度★★)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(

B

)A.当滑动变阻器的滑片P向上滑动时,R1消耗的功率变大B.当滑动变阻器的滑片P向上滑动时,电压表V示数变大C.当滑动变阻器的滑片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示数变大考点63考点64考点63考点6420.(2015·全国1,16,6分,难度★★)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

)考点63考点6421.(2015·广东,15,4分,难度★★)如图为气流加热装置的示意图,使用电阻丝加热导气管。视变压器为理想变压器,原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变,调节触头P,使输出电压有效值由220V降至110V,调节前后(

C

)A.副线圈中的电流比为1∶2B.副线圈输出功率比为2∶1C.副线圈的接入匝数比为2∶1D.原线圈输入功率比为1∶2考点63考点64考点63考点6422.(2015·安徽,16,6分,难度★★)图示电路中,变压器为理想变压器,a、b接在电压有效值不变的交流电源两端,R0为定值电阻,R为滑动变阻器。现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置,观察到电流表A1的示数增大了0.2A,电流表A2的示数增大了0.8A,则下列说法正确的是(

D

)A.电压表V1示数增大B.电压表V2、V3示数均增大C.该变压器起升压作用D.滑动变阻器滑片是沿c→d的方向滑动考点63考点64解析根据题意,原、副线圈中电流增大,可知滑动变阻器的阻值减小,滑片应沿c→d方向滑动,选项D正确;电源电压不变,则电压表V1的示数不变,选项A错误;原、副线圈匝数不变,则副线圈两端电压不变,电压表V2示数不变,R0两端电压变大,则电压表V3示数减小,选项B错误;由

,变压器起到降压作用,选项C错误。考点63考点6423.(2015·天津,6,6分,难度★)(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为滑动变阻器的滑片。在原线圈上加一电压为U的正弦式交变电流,则(

BC

)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,电流表读数变小考点63考点64考点63考点6424.(2015·海南,10,5分,难度★★)(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,接入一正弦式交流电源;副线圈电路中固定电阻的阻值为R0,负载电阻的阻值R=11R0,V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(

AD

)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考点63考点64考点63考点6425.(2014·全国2,21,6分,难度★★)(多选)如图,一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2。原线圈通过一理想电流表A接正弦交流电源,一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端。假设该二极管的正向电阻为零,反向电阻为无穷大。用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为Uab和Ucd,则(

BD

)A.Uab∶Ucd=n1∶n2B.增大负载电阻的阻值R,电流表的读数变小C.负载电阻的阻值越小,cd间的电压Ucd越大D.将二极管短路,电流表的读数加倍考点63考点64考点63考点64

分析变压器时的两个易错点(1)对副线圈电压的决定因素分不清误认为负载阻值变化,副线圈电压也随之变化。实际上,,若U1不变,不论负载R变化与否,U2都不会变。(2)不明确电流和功率变化的决定因素①变压器的输出电流I2决定输入电流I1。如当负载电阻R减小时,I2增大,则I1相应增大。②输出功率P2决定输入功率P1。对于理想变压器,P1=P2,在输入电压U1一定的情况下,当负载电阻R减小时,I2增大,变压器的输出功率P2=I2U2增大,则输入功率P1也将增大。考点63考点6426.(2014·江苏,3,3分,难度★)远距离输电的原理图如图所示,升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2,电压分别为U1、U2,电流分别为I1、I2,输电线上的电阻为R。变压器为理想变压器,则下列关系式中正确的是(

D

)考点63考点6427.(2014·山东,17,6分,难度★)(多选)如图,将额定电压为60V的用电器,通过一理想变压器接在正弦交流电源上。闭合开关S后,用电器正常工作,交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220V和2.2A。以下判断正确的是

(

BD

)A.变压器输入功率为484WB.通过原线圈的电流的有效值为0.6AC.通过副线圈的电流的最大值为2.2AD.变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=11∶3考点63考点6428.(2014·广东,19,6分,难度★)(多选)如图所示的电路中,P为滑动变阻器的滑片,保持理想变压器的输入电压U1不变,闭合开关S,下列说法正确的是(

BD

)A.P向下滑动时,灯L变亮B.P向下滑动时,变压器的输出电压不变C.P向上滑动时,变压器的输入电流变小D.P向上滑动时,变压器的输出功率变大考点63考点6429.(2013·江苏,8,4分,难度★)(多选)如图所示,理想变压器原线圈接有交流电源,当副线圈上的滑片P处于图示位置时,灯泡L能发光。要使灯泡变亮,可以采取的方法有(

BC

)A.向下滑动P

B.增大交流电源的电压C.增大交流电源的频率

D.减小电容器C的电容解析向下滑动滑片P,副线圈匝数减少,输出电压U2减小,经过灯泡的电流减小,灯泡变暗,选项A错误;增大交流电源的电压,则原线圈两端电压U1变大,副线圈的输出电压U2变大,经过灯泡的电流增大,灯泡变亮,选项B正确;增大交流电的频率,电容器对交流电的阻碍作用减小,经过灯泡的电流增大,灯泡变亮,选项C正确;减小电容器的电容,电容器对交流电的阻碍作用增大,经过灯泡的电流减小,灯泡变暗,选项D错误。考点63考点6430.(2013·广东,16,4分,难度★)如图,理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=2∶1,V和A均为理想电表,灯泡电阻RL=6Ω,AB端电压u1=