新高考物理二轮复习-交变电流的分析与计算

交变电流的分析与计算

■

:C考情透析

命题点考频统计命题特点核心素养

高考对本专题的考查主物理观念：

交变电流2025年：云南T8

湖北T8河北T6要体现在“三突出”；一是突通过交变电流的产生

的产生和

山东T7江苏T2出考查交变电流的产生过及电能输送的学习，促

描述

湖南T6广东T2

程；二是突出考查交变电流进运动与相互作用观

福建T2北京T4

安徽T8的图象和交变电流的“四念和能量观念的形成。

变压器2024年：新课标T7值”；三是突出考查变压器及科学思维：

全国甲T6房东T8远距离输电。其中变压器结学习模型建构的方法，

广东T1湖北T5

合电路分析仍将是今后命题体会物理模型、数学方

河北T4湖南T6

远距离输海南T9北京T5的热点，且新情景题目逐渐法和等效替代思想在

电浙江6月T7增多。难度适中，多以选择题研究物理问题中的重

浙江1月TS的形式出现。要意义。

热点突破

命题点1交变电流的产生和描述

»考题示例1

（2025・北京・历年真题）如图所示，交流发电机中的线圈A8CO沿逆时针方向匀速转动，产

生的电动势随时间变化的规律为e=10sin（1007Tf）V。下列说法正确的是（）

O

A.该交流电的频率为100Hz

B.线圈转到图示位置时，产生的电动势为0

C.线圈转到图示位置M，A6边受到的安培力方向向上

D.仅线圈转速加倍，电动势的最大值变为10&V

答案：C

解析：A.根据题意可知，该交流电的频率为/.=色=50Hz,故A错误；

2K

B.线圈转到图示位置时，磁场与线圈平面平行，磁通量最小，磁通量变化率最大，感应电

动势最大，故B错误；

C.根据题意，由右手定则可知，线圈转到图示位置时，电流由B-A,由左手定则可知，AB

边受到的安培力方向向上，故C正确：

D.根据题意，由公式&=N8S/可知，仅线圈转速加倍，电动势的最大值变为原来的2倍，

为20V,故D错误。

故选C。

N跟踪训练1

（2025・山东・历年真题）如图为一种交流发电装置的示意图，长度为2八间距为乙的两平行

金属电极固定在同一水平面内，两电极之间的区域I和区域H有竖直方向的磁场，磁感应强

度大小均为B、方向相反，区域I边界是边长为L的正方形，区域II边界是长为L、宽为0.5L

的矩形。传送带从两电极之间以速度-匀速通过,传送带上每隔2L固定一根垂直运动方向、

长度为L的导体棒，导体棒通过磁场区域过程中与电极接触良好。该装置产生电动势的有效

s[2BLv03BLv八VlOBLv

-----C.----D.------

224

答案：D

解析：由题意可知导体棒通过磁场区域过程需要的时间，即周期为r=午

导体棒通过区域I时，产生的电动势大小为EI=8ZA，，经过的时间为■=£

v

导体棒通过区域II时，产生的电动势大小为员="0.5小，经过的时间为/2=且

根据有效值的定义有备+臬=净

带入数据可得小=亚产

故选Do

\反思提升._、一〜r-〜-A仁

t、____.L・C匚…*―

1.正弦式交流电“四值”的理解和应用

讨论电容器

的击穿电压

『：e=Esina)t}u=Usincot}<—i'

nK计算线图某时

»瞬时值-

刻的受力情况

正弦式

iEmU；

交流电广”曲方m和(1)计算电流热效应有关量

2(如电动、电功率、电热等)

—>有效值-(2)“铭瞳”上所标的值

(3)保险丝的爆断电流

yFT(4)电表的读数

f平均值计真通过电波横

城面积的电荷量

E

RTr

2.交变电流有效值的计算方法总结

EUI

(1)结论法：利用E=为、U=携、/=隼计算，只适用于正(余)弦式交流也(一个

>/2V2V2

周期波形、半个周期波形、两端是0和峰值的,周期波杉都成立)

4

(2)定义法：计算时抓住“三同”,即“相同时间”内“相同定阻”上产生“相同热量”列

式求解，注意时间至少取一个周期或周期整数倍。

命题点2变压器

»考题示例2［生产生活类】

(2024.浙江.历年真题)如图为某燃气灶点火装置的原理图。直流电经转换器输出〃=5sin

1000(V)的交流电，经原、副线圈匝数分别为加和H2的变压器升压至峰值大于10kV,就

会在打火针和金属板间引发电火花，实现点火。下列正确的是（)

金

如U属

板

打火针

A“1,7

A.—<----

为2000

B.

作2000

C.用电压表测原线圈两端电压，示数为5V

D.副线圈输出交流电压的频率是100Hz

答案：B

解析：AB.原线圈两端电压的有效值3=娶V若V

根据电压匝数美系有"=&

U?〃2

变压器副线圈电压的峰值Smax=&2

根据题意有U2max>10X10'V,解得”>2000,

%

故A错误，B正确;

C.用电压表测原线圈两端电压，电压表测的是有效值，则示数为s=,V,

722

故C错误;

D.根据竿=2研=100兀，解得了=50Hz

变压器不改变频率，则副线圈输出交流电压的频率是50Hz,故D错误。

故选Bo

Z跟踪训练2

（2025.湖南.历年真题）如图，某小组设计了灯泡亮度可调的电路，人力、。为固定的三个触

点，理想变压器原、副线圈匝数比为亿灯泡L和三个电阻的阻值均恒为R,交变电源输出

电压的有效值恒为U。开关S与不同触点相连，下列说法正确的是（）

A.S与。相连，灯泡的电功率最大

B.S与。相连，灯泡两端的电压为平一

K+3

C.S与人相连，流过灯泡的电流为一；^—

伏？+2)R

D.S与c相连，灯泡的电功率为=—

(k2+\)R

答案：B

解析：设变压器原、副线圈的电压分别为3、S，灯泡L的阻值为R,

根据等效电阻的思想有灯泡的等效电阻R后工

h

灯泡L的阻值/?=三

，2

由理想变压器原理，电压关系如=A,电流关系人=1

U2112k

联立解得R等=产/?

A.S与。相连，原电路串联最多电阻，灯泡的电功率最小，故A错误；

B.S与〃相连,变压器原线圈电压5=。—•k2R，灯泡两端的电压为S=幺=

故B正确；

C.S与〃相连，变压器原线圈电路接入两个电阻，变压器原线圈的电流4=一一

k2R+2R

流过灯泡的电流/2=%=，故C错误；

(二J+2"逮

D.S与c相连，变压器原线圈电路接入一个电阻，变压器原线圈的电流

KR+R

灯泡的电功率为尸/=/泳=9汩；，故D错误。

*(k2+\)2R

故选Bo

、反思提升.，-­•二门〜rh…y-

1.理想变压器(只有一个副线围)各物理量间的制约关系

2.关于理想变压器电路的2个难点

（1）当变压器原线图串联负载时，需注意变压器的输入电•压不等于电源电压，而是等于电

源也压减去串联负载也压，即S=U-Uo。

（2）当变压器电路中含有二极管时，需注意二极管具有单向导电性，正弦交流电流通过二

极管后会变成半波直流电流，对应的有效值会发生变化。

命题点3远距离输电

»考题示例3［生产生活类］

（2024・湖南•历年真题）根据国家能源局统计，截止到2023年9月，我国风电装机4亿千

瓦，连续13年居世界第一位，湖南在国内风电设备制造领域居于领先地位。某实验小组模

拟风力发电厂输电网络供电的装置如图所示。已知发电机转了•以角速度①匀速转动，升、

降压变压器均为理想变压器，输电线路上的总电阻可简化为一个定值电阻R。当用户端接

一个定值电阻及时，岛上消耗的功率为P.不计其余电近，下列说法正确的是（）

A.风速增加,

B.输电线路距离增加，若Ro阻值增加•倍，则R）消耗的功率为4尸

C.若升压变压相的副线圈匝数增加一倍，则岛上消耗的功率为8。

D.若在用户端再并联一个完全相同的电阻R,则Ro上消耗的功率为6P

答案：A

解析：如图为等效电路图,

设降压变压器的原副线圈正数比为A：1,则输电线上的电流为/2=

^R

转子在磁场中转动时产生的电动势为e=NBScusincot

A.当转子角速度增加一倍时，升压变压器原副线圈两端电压都增加一倍，输电线上的电流

变为/2'=2/2，故心上消耗的电功率变为原来的4倍，故A正确；

C.升压变压器副线圈匝数增加一倍，副线圈两端电压增加一倍，输电线上的电流增加一倍，

,22

故Ro上消耗的电功率PI=/2/?O=4/2/?2=4P,故C错误；

B.若Ro阻值增加一倍，输电线路上的电流/〃2=—，消耗的功率P3=〃22,2RO#4P,

2^+k'R

故B错误；

D.若在用户端并联一个完全相同的电阻上用户端电阻减为原来的一半，输电线上的电流

为"’2=—三==—"y，消耗的功率P4=/Z2ROW6P,故D错误。

2%+&2R

故选：Ao

2跟踪训练3

（2025・湖北・历年真题）（多选）在如图所示的输电线路中，交流发电机的输出电压一定，两

变压器均为理想变压器，左侧升压变压器的原、副线圈匝数分别为〃|、①，两变压器间输电

A.仅增加用户数，，•消耗的功率增大

B.仅增加用户数,用户端的电压增大

C.仅适当增加〃2,用户端的电压增大

D.仅适当增加〃2,整个电路消耗的电功率减小

答案：AC

解析：A.如图所示，R为理想变压器和用户端的等效电阻，仅增加用户数，〃用减小，R减

小，由闭合电路欧姆定律得人=必，则八变大，由力=这知上变大，由知，，・消

R4々

耗的功率增大，A正确：

B.由5知S不变，S=U2一公，则S减小，由必=也知S减小，即用户端电

U?%