2022年高考一轮复习《交流电源》真题、模拟题、知识点总结分项汇编 .pdf

2019 年物理高考真题和模拟题知识点分项汇编交变电流一、正弦式交变电流1.产生线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动.2.两个特殊位置的特点(1)线圈平面与中性面重合时，S B， 最大， t0，e0，i0，电流方向将发生改变.(2)线圈平面与中性面垂直时，S B，0， t最大， e 最大， i 最大，电流方向不改变.3.电流方向的改变：一个周期内线圈中电流的方向改变两次.4.交变电动势的最大值：Em nBS ，与转轴位置无关，与线圈形状无关.5.交变电动势随时间的变化规律：enBS sin t.二、描述交变电流的物理量1.周期和频率(1)周期 T：交变电流完成1 次周期性变化所需要的时间，单位是秒(s).表达式为 T21n(n 为转速 ).(2)频率 f：交变电流在1 s 内完成周期性变化的次数，单位是赫兹(Hz).(3)周期和频率的关系：T1f或 f1T.2.交变电流的瞬时值、最大值、有效值和平均值(1)瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数.(2)最大值：交变电流或电压所能达到的最大的值.(3)有效值：让恒定电流和交变电流分别通过阻值相等的电阻，如果在交流的一个周期内它们产生的热量相等，就可以把恒定电流的数值规定为这个交变电流的有效值.(4)正弦式交变电流的有效值与最大值之间的关系：IIm2，UUm2，EEm2.(5)交变电流的平均值：E n t， I n Rr t.三、变压器原理1工作原理：电磁感应的互感现象2理想变压器的基本关系式(1)功率关系： P入P出(2)电压关系：U1U2n1n2，若 n1n2，为降压变压器；若n1n2，为升压变压器名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 11 页 - - - - - - - - - (3)电流关系：只有一个副线圈时，I1I2n2n1；有多个副线圈时，U1I1U2I2U3I3UnIn.四、远距离输电1输电线路 (如图所示 )2输送电流(1)IPU. (2)IUUR.3电压损失(1) UUU . (2) UIR.4功率损失(1) P PP . (2) PI2RPU2R U2R.【方法归纳总结】交变电流的 “ 四值 ” 的比较物理含义重要关系适用情况瞬时值交变电流某一时刻的值eEmsin t计算线圈某一时刻的受力情况峰值最大的瞬时值Em nBSImEmRr确定用电器的耐压值，电容器的击穿电压有效值跟交变电流的热效应等效的恒定电流值EEm2UUm2IIm2(1)计算与电流热效应相关的量(如功率、热量 )(2)交流电表的测量值(3)电器设备标注的额定电压、额定电流(4)保险丝的熔断电流平均值交变电流图象中图线与时间轴所夹面积与时间的比值E tI ER r计算通过电路截面的电荷量名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 11 页 - - - - - - - - - 交变电流瞬时值表达式的基本思路(1)求出角速度 ， 2T2 f.(2)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图象读出或由公式EmnBS求出相应峰值(3)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式线圈从中性面位置开始转动，则i t 图象为正弦函数图象，函数式为iImsin t.线圈从垂直中性面位置开始转动，则it图象为余弦函数图象，函数式为iImcos t远距离输电的处理思路对高压输电问题， 应按 “ 发电机 升压变压器 远距离输电线降压变压器 用电器 ” 这样的顺序， 或从“ 用电器 ” 倒推到 “ 发电机 ” 一步一步进行分析远距离高压输电的几个基本关系(1)功率关系： P1P2，P3P4，P2P损 P3.(2)电压、电流关系：U1U2n1n2I2I1，U3U4n3n4I4I3U2 UU3，I2I3I线(3)输电电流： I线P2U2P3U3U2U3R线.(4)输电线上损耗的电功率：P损I线 U I2 线 R线P2U22R线2019 年物理高考真题和模拟题相关题目1（2019 江苏卷）某理想变压器原、副线圈的匝数之比为1：10，当输入电压增加20 V时，输出电压A降低 2 V B增加 2 V C降低 200 V 增加 200 V 【答案】 D名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 11 页 - - - - - - - - - 【解析】由理想变压器原、副线圈电压比等于匝数比即1122UnUn，得：2211nUUn，即副线圈两端电压与原线圈两端电压成正比，所以有：，当输入电压增加20V 时，输出电压增大200V，故 D 正确。2（2019 山东省潍坊市高三模拟训练）如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n2=11:5 ，原线圈接ul=110sin100 t V 的交流电，电阻R1=R2=25 ， D 为理想二极管，则A通过电阻R1的电流为 2 A B二极管的反向耐压值应大于50 V C原线圈的输入功率为大于50 W D通过原线圈的电流为15A11【答案】 BC 【解析】由表达式知原线圈电压有效值为，根据122nUUn，得副线圈两端电压为，则通过电阻R1的电流为；故 A 错误；输出电压最大值为50 V； 故要使电路正常工作， 反向耐压值应大于50 V， 故 B 正确；根据电流热效应，所以R2两端的电压为325VU，则通过R2的电流为，输出端的总功率的名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 11 页 - - - - - - - - - ， 故输入功率也为75 W， 故 C 正确；原线圈的电流，故 D 错误。故选BC。3（2019 四川省成都市高三三模）一不计电阻的矩形导线框，在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，产生的正弦交流电如图甲所示。把该交流电接在图乙中理想变压器的a、 b两端，Rt为热敏电阻 （温度升高时，其电阻减小），R为定值电阻，电压表和电流表均为理想电表。下列说法正确的是A在t=l.5 10-2s 时刻，线框平面与磁场方向垂直B该交流电电压的瞬时值表达式为CRt处温度升高时，Vl表示数与V2表示数的比值增大DRt处温度升高时，V2表示数与 A 表示数的比值不变【答案】 BC 【解析】 A、在tl.5102s 时刻，交变电压最大，穿过线圈的磁通量的变化率最大，穿过该线圈的磁通量为零，线框平面与磁场方向平行，故A 错误； B、由图知，最大电压，周期 0.02 s，角速度是，则该交流电电压的瞬时值表达式为，故 B正确； C、Rt处温度升高时，原副线圈电压比不变，故副线圈两端电压不变，设副线圈两端电压为0u，Rt名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 11 页 - - - - - - - - - 温度升高时，阻值减小，则副线圈所在电路的电流0uIR总，电流变大，根据闭合电流欧姆定律：，故 V2示数减小，则电压表V1、V2示数的比值增大，故C 正确； D、Rt处温度升高时，阻值减小， V2表示数与A表示数的比值等于电阻Rt，故减小，故D 错误。4（2019 广东省高三下学期第一次模拟）某交变电路如图甲所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为5:1，R1=30 ，R2=20 ，一示波器接在电阻R1两端，示波器上的电压变化图象如图乙所示。电压表与电流表均为理想电表，不计示波器的电流对电路的影响，下列说法正确的是A电压表的示数为35.4 V B电流表的示数为0.2 A C原线圈的输人电压u=250sin50 t（ V）D电阻R2消耗的电功率为15 W 【答案】 AC 【解析】一示波器接在电阻R1两端，示波器上的电压变化图象如图乙所示，R1两端电压的有效值是1302RUV，又R1=30 ，R2=20 ，根据串联电路电流相等，可知R2两端为2202RUV，则电压表的示数为V，A 正确；副线圈电流，根据1221InIn，解得：1210IA，B 错误；根据图乙所示，周期T=0.04s ，则角速度为rad/s ，理想变名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 11 页 - - - - - - - - - 压器的原、副线圈匝数比为5:1 ，变压器中电压与匝数成正比，原线圈的电压最大值是250 V，所以原线圈的输入电压（V）， C 正确；电阻R2消耗的电功率为W，D 错误。5（2019 北京市顺义区高三第二次统练）如图所示，边长为L、匝数为N，电阻不计的正方形线圈abcd在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度绕转轴OO 匀速转动，轴OO 垂直于磁感线且位于线圈平面内，在线圈外接一含有理想变压器的电路，变压器原、副线圈的匝数分别为n1和n2，保持线圈以恒定角速度转动，下列判断正确的是A交流电压表V1的示数等于NBL2B变压器的输入功率与输出功率之比为n1: n2C交流电压表V2的示数为副线圈两端电压的有效值D在图示位置时线圈中磁通量为零，感应电动势最小【答案】 C 【解析】交流电压的最大值等于NBL2，电压表V1示数为有效值22NBL，A 错误；理想变压器的输入与输出功率之比为1:1，故 B 错误；交流电压表V2的示数为副线圈两端电压的有效值，选项C 正确；在图示位置时线圈平面与磁场平行，线圈中磁通量为零，感应电动势最大，故D 错误。6（2019 江西省名校高三5 月联合考） 某电风扇挡位变换器的电路如图所示，它可视为一个可调压的理想变压器， 总匝数为2 400 匝的原线圈两端输入电压（V）的交变电源， 挡位 1、2、3、4 对应的线圈匝数分别为240 匝、 600 匝、 1200 匝、 2400 匝。电动机M 的内阻r=8 、额定电压U=220 V，额定功率P=110 W，下列说法正确的是名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 11 页 - - - - - - - - - A交变电源的频率为100 Hz B当选择挡位3 后，电动机两端电压的有效值为110 V C当由挡位3 变为挡位2 后，原线圈的电流变大D当选择挡位4 后，电动机的输出功率为110 W 【答案】 B 【解析】 A、 根据原线圈两端输入电压的瞬时值表达式知100，交变电源的频率，选项 A 错误； B、当选择挡位3 后，副线圈的匝数为1 200 匝，根据电压与匝数成正比得1122UnUn，即，解得2110VU，电动机两端电压的有效值为110 V，故选项 B 正确； C、当由挡位3变为挡位2 后，根据电压与匝数成正比知副线圈两端的电压减小，输出功率变小，输入功率变小，根据11 1PU I知原线圈的电流变小，故选项C 错误； D、当选择挡位4 后，副线圈的匝数为24 00 匝，根据电压比规律得副线圈两端的电压为220 V，电动机正常工作，流过的电流，电动机的发热功率P热，电动机的输出功率P出，故选项D 错误。7（2019 山东省潍坊市教科院2019 年高三高考模拟）图甲是线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动产生的交变电压图象。将该电压加在图乙中理想变压器的M、N两端。变压器原、副线圈匝数比为 5:1 ，电阻R的阻值为2 ，电流表、电压表均为理想电表。下列说法不正确的是名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 11 页 - - - - - - - - - A电流表的示数为2 A B线圈转动的角速度为50 rad s C流过灯泡的电流方向每秒钟改变50 次D0.01 s 时穿过线圈的磁通量最大【答案】 D 【解析】原线圈的电压的有效值为100 2V2=100 V， 由电压与匝数成正比可得副线圈的电压有效值为：；副线圈上的电流：，由电流与匝数成反比得，所以电流表读数为2 A，故 A 正确。根据图象可以知道，交流电的周期是0.04 s，由，故 B 正确；交流电的周期是0.04 s，在每一个周期内交流电的方向改变 2 次，所以流过灯泡的电流方向每秒钟改变次数：次，故 C正确。由图象可知，在t=0.01 s 时，电压最大， 此时是磁通量的变化率最大，此时穿过线圈的磁通量为零，故 D 错误；此题选择错误的选项，故选D。8（2019 辽宁省沈阳市东北育才学校高三第八次模拟）如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n2=10:1 ，原线圈输入交变电压u=220 2sinl00t（V），在副线圈中接有理想交流电流表、阻值为22 的定值电阻R和电容器C。下列说法中正确的是名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 11 页 - - - - - - - - - A电阻R中电流方向1 s 内变化 50 次B电流表示数是1 A C电阻R消耗的电功率为22 W D电容器的耐压值至少是22 V 【答案】 C 【解析】原线圈输入交变电压u=2202sin100t（V），频率f=50 Hz，电流方向变化次数为2f，则电阻R中电流方向1 s 内变化 100 次，选项 A 错误。根据理想变压器的规律可知副线圈两端的电压为：1122UnUn=知，则U2=22 V，因交流电也能通过电容器，可知电流表的读数大于1 A，选项 B错误；电阻R消耗的电功率为：，故 C正确；电容器的最小耐压值对应交流电压的最大值222V，故 D 错误。9（2019 山东省济南市高三第三次模拟）手摇式发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动时，其磁通量随时间按如图所示的正弦规律变化。当线圈的转速变为原来的一半时，下列说法正确的是A交流电压的变化周期变为原来的一半B穿过线圈的磁通量的最大值变为原来的一半名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 11 页 - - - - - - - - - C交流电压的最大值变为原来的一半D交流电压的有效值变为原来的2倍【答案】 C 【解析】根据1Tn可知，当线圈的转速变为原来的一半时，周期变为原来的2 倍，选项A 错误；穿过线圈的磁通量的最大值为mBS，与转速无关，选项B错误；当线圈的转速变为原来的一半时，角速度变为原来的一半，根据E=nBS 可知，交流电压的最大值变为原来的一半，选项 C 正确；根据m2EE可知，交流电压的有效值变为原来的一半，选项D 错误。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 11 页 - - - - - - - - -