山东专用2022年高考物理一轮复习专题十三交变电流_模拟集训含解析.docx
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1、专题十三交变电流【5年高考】考点一交流电的产生和描述1.(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.12B.21C.12D.21答案D2.(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
2、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,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BC考点二变压器、电能的输送1.(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D2.(2020浙江1月选考,10,3分)如图所示,甲乙两图中的理想变压器以不同的方式接在高压电路中。甲图中变压器原副线圈的匝数比为k1,电压表读数为U,乙图中变压器原副线圈的匝数
3、比为k2,电流表读数为I。则甲图中高压线电压和乙图中高压线电流分别为()A.k1U,k2IB.k1U,I/k2C.U/k1,k2ID.U/k1,I/k2答案B3.(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B4.(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10倍时,两灯均
4、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AD5.(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12UC.电流表A的读数变为2ID.通过R的交变电流频率不变答案B6.(2020浙江7月选考,11,3分)如图所示,某小型水电站发电机的输出功
5、率P=100kW,发电机的电压U1=250V,经变压器升压后向远处输电,输电线总电阻R线=8,在用户端用降压变压器把电压降为U4=220V。已知输电线上损失的功率P线=5kW,假设两个变压器均是理想变压器,下列说法正确的是()A.发电机输出的电流I1=40AB.输电线上的电流I线=625AC.降压变压器的匝数比n3n4=19011D.用户得到的电流I4=455A答案C7.(2020山东等级考,5,3分)图甲中的理想变压器原、副线圈匝数比n1n2=223,输入端a、b所接电压u随时间t的变化关系如图乙所示。灯泡L的电阻恒为15,额定电压为24V。定值电阻R1=10、R2=5,滑动变阻器R的最大阻
6、值为10。为使灯泡正常工作,滑动变阻器接入电路的电阻应调节为()图甲图乙A.1B.5C.6D.8答案A教师专用题组【5年高考】考点一交流电的产生和描述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
7、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,电流改变方向,选项B、C错误;交流电电动势的最大值Em=nBS=nm2T=4V,有效值E=22Em=22V,一个周期内线圈产生的热量Q=E2RT=82J,D正确。疑难突破由E=nt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.(2015山东理综,19,6分)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
8、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图像可能正确的是()图甲图乙答案C圆环内磁场的变化周期为0.5T0,则产生的感应电动势的变化周期也一定是0.5T0,四个图像中,只有C的变化周期是0.5T0,根据排除法可知,C正确。3.(2013山东理综,17,5分)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,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()A.电流表的示数为10AB.线圈转动的角速度为50rad/sC.0.01s时线圈平面与
9、磁场方向平行D.0.02s时电阻R中电流的方向自右向左答案AC由题图乙知Im=102A,I=Im2=10A,A正确。T=210-2s,=2T=100rad/s,B错误。t=0.01s时,i=Im,此时线圈平面与磁场方向平行,C正确。由右手定则判定 0.02s 时电阻R中电流方向自左向右,D错误。4.(2013海南单科,3,3分)通过一阻值R=100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()A.12VB.410VC.15VD.85V答案B由有效值定义可得U2R1s=(0.1A)2R0.4s2+(0.2A)2R0.1s2,其中R=100,可得U=410V,B正确。5.(20
10、12全国,19,6分)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。这段时间内电风扇的用电量为()A.3.910-2 度B.5.510-2 度C.7.810-2 度D.11.010-2 度答案B因1度=3.6106J,且电流表示数为电流有效值,故用电量W=U(I1t1+I2t2+I3t3),代入数值得W=5.510-2 度,故B项正确。6.(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;若把它接在某个正弦交流电源上,其消耗的电功率为P2。如果电热器电阻不变,则此
11、交流电源输出电压的最大值为()A.5VB.52VC.10VD.102V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=U2R=102R;接交流电源时,P2=U效2R,联立得U效=52V,故最大值Um=2U效=10V,C选项正确。考点二变压器、电能的输送1.(2020天津,6,5分)(多选)手机无线充电是比较新颖的充电方式。如图所示,电磁感应式无线充电的原理与变压器类似,通过分别安装在充电基座和接收能量装置上的线圈,利用产生的磁场传递能量。当充电基座上的送电线圈通入正弦式交变电流后,就会在邻近的受电线圈中感应出电流,最终实现为手机电池充电。在充电过程中()A.送电
12、线圈中电流产生的磁场呈周期性变化B.受电线圈中感应电流产生的磁场恒定不变C.送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递D.手机和基座无需导线连接,这样传递能量没有损失答案AC电磁感应式无线充电的原理是电磁感应。利用周期性变化的正弦式交变电流可以在送电线圈附近产生周期性变化的交变磁场,故A正确;当受电线圈处于交变磁场中时,受电线圈中产生交变感应电流,交变感应电流的磁场是周期性变化的,故B错误;送电线圈与受电线圈通过互感现象实现能量传递,故C项正确;手机和基座之间无需导线连接,但是充电过程中存在磁损、热损等,故D项错误。故选A、C。2.(2020江苏单科,2,3分)电流互感器是一种测量电路中电流的
13、变压器,工作原理如图所示。其原线圈匝数较少,串联在电路中,副线圈匝数较多,两端接在电流表上。则电流互感器()A.是一种降压变压器B.能测量直流电路的电流C.原、副线圈电流的频率不同D.副线圈的电流小于原线圈的电流答案D本题借用电流互感器考查了理想变压器的特点。由题设条件可知变压器的原线圈匝数较少,副线圈匝数较多,由U1U2=n1n2可知,电流互感器是一种升压变压器,A错误;由n1I1=n2I2可知,原线圈的电流大于副线圈的电流,D正确;变压器的工作原理是电磁感应,不能测量直流电路的电流,B错误;变压器不改变交流电的频率,即原、副线圈电流的频率相同,C错误。3.(2019江苏单科,1,3分)某理
14、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,U1U2=n1n2,则U2=n2n1U1,得U2=200V,故选项D正确。4.(2019海南单科,8,5分)(多选)如图,一理想变压器输入端接交流恒压源,输出端电路由R1、R2和R3三个电阻构成。将该变压器原、副线圈的匝数比由51改为101后()A.流经R1的电流减小到原来的14B.R2两端的电压增加到原来的2倍C.R3两端的电
15、压减小到原来的12D.电阻上总的热功率减小到原来的14答案CD本题考查变压器的基本原理。通过对电压、电流、功率的动态变化分析,考查学生的理解能力,渗透了“科学思维”素养中的“科学推理”要素。将该变压器原、副线圈的匝数比由51改为101后,输入电压不变,根据U1U2=n1n2可知,输出电压变为原来的12,可知R1两端的电压变为原来的12,则流经R1的电流减小到原来的12,选项A错误;R2两端的电压为UR2=R2R2+R3U输出,则R2两端的电压减小到原来的12,选项B错误;同理,R3两端的电压减小到原来的12,选项C正确;因输出电压变为原来的12,根据P=U2R可知,电阻上总的热功率减小到原来的
16、14,选项D正确。解答思路U1U2I、P的变化情况。5.(2018江苏单科,2,3分)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14,输电电压应变为()A.55kVB.110kVC.440kVD.880kV答案C本题考查电能的输送。由P送=U送I线和P损=I线2R线得,P损=P送U送2R线。因为P送和R线一定,要使P损=14P损,结合上式得,U送=2U送=440kV,C项正确。规律总结输电线路功率损失的计算方法(1)P损=P送-P,P送为输送的功率,P为用户得到的功率。(2)P损=I线2R线,I线为输电线路上的电流,R线为输电线电阻。(3)P损=(
17、U)2R线,U为输电线路上损失的电压,R线为输电线电阻。(4)P损=UI线,U为输电线路上损失的电压,I线为输电线路上的电流。6.(2017北京理综,16,6分)如图所示,理想变压器的原线圈接在u=2202sin100t(V)的交流电源上,副线圈接有R=55的负载电阻,原、副线圈匝数之比为21,电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是()A.原线圈的输入功率为2202WB.电流表的读数为1AC.电压表的读数为1102VD.副线圈输出交流电的周期为50s答案B本题考查交变电流、变压器。由题知,变压器的输入电压U1=22022V=220V,所以U2=n2n1U1=110V;副线圈电流I2=U2
18、R=2A,原线圈电流I1=n2n1I2=1A。本题中电压表、电流表的读数为有效值,故B项正确,C项错误;原线圈输入功率P1=U1I1=220W,A项错误;交流电的周期T=2=2100s=0.02s,D项错误。易错点拨交流电的最大值与有效值1.在正弦交流电中,U=Um2。2.在交流电路中,电表的读数为有效值。7.(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41,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.
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