1、物理高考总复习专题十二交变电流备考篇【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及描述通过实验,认识交变电流。能用公式和图像描述正弦交变电流考查内容1.交变电流的产生及变化规律。2.交变电流的“四值”及应用。3.理想变压器的工作原理与规律。4.理想变压器的动态电路分析。5.远距离输电的模式以及电压和功率损耗。命题趋势1.以选择题为主,重点考查交变电流的“四值”及理想变压器。2.会与现代科技,实际生产、生活相联系进行命题本专题属于边缘章节,不是重点知识,一般会以选择题的形式考查各个知识点。复习时重点关注理想变压器电路中原、副线圈与各物理量之间的制约关系。弄清交变电流的产生,理想变压
2、器的工作原理,远距离输电的特点变压器、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。3.了解发电机和电动机工作过程中的能量转化。4.认识电磁学在人类生活和社会发展中的作用【真题探秘】基础篇【基础集训】考点一交变电流的产生及描述1.(2019广东百校联考,15,6分)一交流电压的瞬时值表达式为u=2002 sin 50t(V),下列判断正确的是()A.该交流电压的频率为50 HzB.t=0.01 s时,该交流电压的瞬时值为502 VC.直接用电压表测该交流电压,其示数为2002 VD.若将该交流电压加在阻值为2 k的电阻两端,则电
3、阻的发热功率为20 W答案D2.如图所示,(a)(b)(c)(d)(e)过程是交流发电机发电的示意图,线圈的ab边连在金属滑环K上,cd边连在金属滑环L上,用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上,线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接。下列说法正确的是()A.图(a)中,线圈平面与磁感线垂直,磁通量变化率最大B.从图(b)开始计时,线圈中电流i随时间t变化的关系是i=Im sin tC.当线圈转到图(c)位置时,感应电流最小,且感应电流方向改变D.当线圈转到图(d)位置时,感应电动势最小,ab边感应电流方向为ba答案C3.(2019惠州杨侨中学模拟,16,6分)图甲为一台小型发电机示意
4、图,产生的感应电动势随时间变化如图乙所示。已知发电机线圈的匝数为100匝,电阻r=2 ,外电路的小灯泡电阻恒为R=6 ,电压表、电流表均为理想电表。下列说法正确的是()A.电压表的示数为4 VB.电流表示数0.5 AC.1秒内流过小灯泡的电流方向改变25次D.线圈在t=110-2 s时磁通量为0答案B4.如图所示电路,电阻R1与电阻R2串联接在交流电源上,且R1=R2=10 ,正弦交流电的表达式为u=202 sin 100t(V),R1和理想二极管D(正向电阻为零,反向电阻为无穷大)并联,则R2上的电功率为() A.10 WB.15 WC.25 WD.30 W答案C考点二变压器、电能的输送5.
5、(多选)如图所示,电源输出电压不变,要使电路中电流表示数变大,可采用的方法有()A.将R上的滑片向上移动B.将R上的滑片向下移动C.将开关S掷向1D.将开关S掷向2答案AD6.(2019汕头七校联考,18,6分)如图所示是一台理想自耦变压器,在a、b之间接电压不变的正弦交流电,电流表为理想交流电流表。变压器调压端的滑动头P原来处于到线圈下端的距离为线圈长度的三分之一处,电阻箱的阻值为R。若将滑动头P向上移到最高处,并调节电阻箱的阻值为R,使电流表的示数变为原来的两倍,则R等于()A.2RB.R9C.R4D.R18答案D7.如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比n1n2n3=311,三个灯泡的规
6、格均相同,此时L1的功率为P。假定灯泡的电阻不随电压变化而改变,则下列说法正确的是()A.L2的功率为P3B.L2的功率为P9C.I1I2=31D.I1I2=13答案B8.(2019汕头一摸,16,6分)如图所示为远距离输电的原理图。发电厂输出的电压恒定,升压、降压变压器均为理想变压器。由于用户负载的变化会造成其得到的电压变化,供电部门要实时监控。监控电表为理想电表。若某次监测发现电压表V2的示数减小。则下列判断正确的是()A.电流表A1的示数增大B.电流表A2的示数减小C.电压表V1的示数增大D.输电线损失的功率减小答案A综合篇【综合集训】拓展一交变电流的产生及变化规律1.(2019佛山二模
7、,16,6分)如图电动机线框abcd的面积为S,匝数为n,匀强磁场磁感应强度为B,线框平面与磁场平行。若此时闭合开关,则下列说法正确的是()A.该线框将会顺时针转动B.转动过程中线框中电流和流过R的电流方向都不变C.若同时调转电极和磁极方向,则线框的转动方向改变D.线框转过90时,穿过线框平面的磁通量最大,且为nBS答案A拓展二交变电流“四值”的求解和应用2.(2020届湛江调研,18,6分)图甲为发电机构造示意图,线圈匀速转动,产生的电动势随时间变化规律如图乙所示。发电机线圈的内阻为10 ,外接电阻阻值为100 ,下列说法正确的是()A.线圈转动的角速度为50 rad/sB.t=0.01 s
8、时,穿过线圈的磁通量为零C.电流表的示数为2.8 AD.电压表的示数为200 V答案D拓展三理想变压器基本关系的应用3.(2020届广东七校联考,19,6分)(多选)如图所示,甲为理想自耦变压器,A、P分别是可以滑动的触头。变压器输入图乙所示的交流电压,则()A.通过滑动变阻器的交变电流的频率为50 HzB.滑动变阻器两端的电压等于220 VC.触头A向下滑动时,滑动变阻器消耗功率变大D.触头P向下滑动时,滑动变阻器消耗功率变小答案AC4.(2020届广东六校联考,10,4分)(多选)如图所示,R为定值电阻,A、B、C为三个完全相同的灯泡,灯泡正常工作时的电阻也为R。灯泡的额定电压和额定电流分
9、别为U0和I0。理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2,交流电源的电压为U。若A、B、C均正常发光,设流过R的电流为IR,流过A的电流为IA,流过B的电流为IB,则下列关系式中正确的是() A.IR=3IBB.U=4U0C.IR=IA+IBD.n1n2=12答案ABD5.(2019珠海香洲区模拟,18,6分)如图为某种型号手机充电器的简化电路图,其中副线圈的中心抽头有一根引线,该装置先将市网电压通过一个小型变压器后,再通过理想二极管D连接到手机电源上。已知原、副线圈的匝数比为221,若原线圈中输入的电压为u=2202 sin 314t(V),则下列说法正确的是()A.手机电源得到的是脉动直
10、流电,其频率为50 HzB.手机电源得到的是正弦交流电,其频率为50 HzC.该装置正常工作时手机电源获得的电压为5 VD.若其中一个二极管烧坏不能通电,另一个还能工作,此时手机电源获得的电压为2.5 V答案C拓展四远距离输电问题6.(2019茂名化州二模,20,6分)(多选)如图所示的远距离输电电路图中,升压变压器和降压变压器均为理想变压器,发电厂的输出电压及输电线的电阻R均不变。在用电高峰期,随着发电厂输出功率的增大,下列说法正确的是()A.升压变压器的输出电压增大B.用户端交流电的频率减小C.输电线上损耗的功率占总功率的比例增大D.用户端的电压减小答案CD7.(2019清远模拟,19,6
11、分)(多选)如图所示,一个小型水电站,其交流发电机的输出电压U1一定,通过理想升压变压器T1和理想降压变压器T2向远处用户供电,输电线的总电阻为R。T1的输入电压和输入功率分别为U1和P1,它的输出电压和输出功率分别为U2和P2,T2的输入电压和输入功率分别为U3和P3,它的输出电压和输出功率分别为U4和P4。下列说法正确的是()A.当用户的用电器增加时,U2、U3、U4均变小B.输电线的总电阻R两端的电压等于(U2+U3),且随用户的用电器增加而增加C.输电线上损失的功率为P32RU32,且随用户的用电器增加而增加D.要减小线路的损耗,应增大升压变压器的匝数比n2n1,同时应增大降压变压器的
12、匝数比n3n4答案CD应用篇应用理想变压器的动态分析【应用集训】1.(2019深圳宝安中学等七校联考,15,6分)图为某应急供电系统原理图。若发电机内部线圈面积为S,匝数为N,磁感应强度为B,输电线电阻为R0,发电机线圈转动角速度恒为,则()A.图示位置,发电机中线圈的磁通量最大B.用户得到的交变电流的频率为2C.发电机线圈感应电动势的有效值为NBSD.当用户数目增多时,为使用户电压保持不变,滑动触头P应向上滑动答案D2.(2019深圳红岭中学四模,17,6分)远距离输电装置如图所示,升压变压器和降压变压器均是理想变压器,输电线等效电阻为R。下列说法正确的是()A.当开关S1由a改接为b时,电
13、压表示数变大B.当开关S1由a改接为b时,电流表示数变大C.闭合开关S2后,电压表示数变大D.闭合开关S2后,电流表示数变大答案D【五年高考】A组基础题组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=1 s时,线圈中的电流改变方向C.t=1.5 s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82 J答案AD2.(2015四川理综,4,6分)小型手摇发电机线圈共N匝,每匝可简化为矩形线圈abcd,磁
14、极间的磁场视为匀强磁场,方向垂直于线圈中心轴OO,线圈绕OO匀速转动,如图所示。矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0,不计线圈电阻,则发电机输出电压() A.峰值是e0B.峰值是2e0C.有效值是 22Ne0D.有效值是 2Ne0答案D3.(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20 V时,输出电压()A.降低2 VB.增加2 VC.降低200 VD.增加200 V答案D4.(2015广东理综,15,4分)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
15、P,使输出电压有效值由220 V降至110 V。调节前后()A.副线圈中的电流比为12B.副线圈输出功率比为21C.副线圈的接入匝数比为21D.原线圈输入功率比为12答案C5.(2016江苏单科,4,3分)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()A.U2U1,U2降低B.U2U1,U2升高C.U2U1,U2降低D.U2U1,U2升高答案C6.(2017北京理综,16,6分)如图所示,理想变压器的原
16、线圈接在u=2202 sin 100t(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2202 WB.电流表的读数为1 AC.电压表的读数为1102 VD.副线圈输出交流电的周期为50 s答案B7.(2016四川理综,2,6分)如图所示,接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L供电,如果将原、副线圈减少相同匝数,其他条件不变,则()A.小灯泡变亮B.小灯泡变暗C.原、副线圈两端电压的比值不变D.通过原、副线圈电流的比值不变答案B8.(2018江苏单科,2,3分)采用220 kV高压向远方的城市输
17、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.55 kVB.110 kVC.440 kVD.880 kV答案CB组综合题组1.(2019天津理综,8,6分)(多选)单匝闭合矩形线框电阻为R,在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动,穿过线框的磁通量与时间t的关系图像如图所示。下列说法正确的是()A.T2时刻线框平面与中性面垂直B.线框的感应电动势有效值为2mTC.线框转一周外力所做的功为22m2RTD.从t=0到t=T4过程中线框的平均感应电动势为mT答案BC2.(2015课标,16,6分)一理想变压器的原、副线圈的匝数比为31,在原、副线圈的回路中分别接
18、有阻值相同的电阻,原线圈一侧接在电压为220 V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=66 V,k=19B.U=22 V,k=19C.U=66 V,k=13D.U=22 V,k=13答案A3.(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
19、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BC4.(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B5.(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。
20、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AD6.(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B7.(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
21、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B8.(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的轴,以相同的周期T逆时针匀速转动,则()A.两导
22、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BC9.(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=Um sin t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.(n1n2)Um24rB.(n2n1)Um24rC.4(n1n2)2(PUm)2rD.4(n2n1)2(PUm)2r答案CC组教师专用题组1.(2
23、014山东理综,17,6分)(多选)如图,将额定电压为60 V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220 V和2.2 A。以下判断正确的是()A.变压器输入功率为484 WB.通过原线圈的电流的有效值为0.6 AC.通过副线圈的电流的最大值为2.2 AD.变压器原、副线圈匝数比n1n2=113答案BD2.(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
24、。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5.0 V,则()A.此时原线圈两端电压的最大值约为34 VB.此时原线圈两端电压的最大值约为24 VC.原线圈两端原来的电压有效值约为68 VD.原线圈两端原来的电压有效值约为48 V答案AD3.(2014江苏单科,3,3分)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() A.I1I2=n1n2B.I2=U2RC.I1U1=I22RD.I1U1=I2U2答案D4.(2015安徽理
25、综,16,6分)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0.2 A,电流表A2的示数增大了0.8 A,则下列说法正确的是()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.变阻器滑片是沿cd的方向滑动答案D【三年模拟】时间:40分钟分值:66分选择题(每小题6分,共66分)1.(2020届梅州第一次检测,20)(多选)在匀强磁场中,一矩形金属线圈绕与磁感线垂直的转轴匀速转动,如图甲所示,产生的交变电动势的图像如图乙所示,则()A.t
26、=0.005 s时线圈平面与磁场方向平行B.t=0.010 s时线圈的磁通量变化率最大C.线圈产生的交变电动势频率为50 HzD.线圈产生的交变电动势有效值为311 V答案AC2.(2019潮州二模,14)理想变压器的原、副线圈匝数比为31,通过电压传感器测得副线圈两端电压随时间变化的图像如图所示,则()A.变压器输入端的电压为30 VB.变压器输入端的交流电频率为200 HzC.若在输出端接10 的电阻,其电功率应为10 WD.若在输出端接20 的电阻,其电功率应为2.5 W答案D3.(2020届广东摸底,18)一理想变压器与电阻R、交流电压表V、电流表A按图甲所示方式连接,R=10 ,变压
27、器的匝数比为n1n2=101。图乙是R两端电压U随时间变化的图像,Um=102 V。下列说法中正确的是()A.通过R的电流iR=2 cos 50t(A)B.电流表A的示数为0.1 AC.电流表A的示数为210 AD.电压表V的示数为102 V答案B4.(2020届惠州调研,19)(多选)如图a,理想变压器原、副线圈的匝数比为21,与副线圈相连的两个灯泡完全相同、电表都为理想电表。原线圈接上如图b所示的正弦交流电,电路正常工作。闭合开关后,下列说法正确的是()A.电压表示数增大B.电流表示数不变C.变压器的输入功率增大D.经过灯泡的电流频率为25 Hz答案BC5.(2019广东六校联考,16)钳
28、形电流表由电流互感器和电流表组合而成,常用来测量大电流,其原理如图。若初级线圈与二级线圈的匝数比为1500,电流表A的示数为1 A,则()A.钳形电流表的钳口是电流互感器的铁芯B.钳形电流表能够用来测量直流电的电流C.被测电路电流的平均值为500 AD.被测电路电流的最大值为500 A答案A6.(2019汕头二模,18)如图甲所示,理想变压器原、副线圈匝数比为221,原线圈接入如图乙所示的正弦交流电,副线圈回路中接有理想电流表、定值电阻R(阻值为10 )、二极管(正向电阻为零,反向电阻为无穷大)和开关S等,开关S原来闭合。以下判断正确的是()A.副线圈中的电流为交变电流,其频率等于100 Hz
29、B.电流表的示数为1 AC.变压器输入的电功率14 WD.若将开关断开,则电阻R每1 s内产生的焦耳热为10 J答案B7.(2019广州一模,19)(多选)如图,理想变压器上接有3只完全相同的灯泡,其中1只灯泡与原线圈串联,另外2只灯泡并联后接在副线圈两端。已知交流电源的电压u=182 sin 100t(V),3个灯泡均正常发光,忽略导线电阻,则变压器()A.副线圈两端电压的频率为100 HzB.原线圈两端的电压为12 VC.原、副线圈中的电流比为21D.原、副线圈的匝数比为21答案BD8.(2019汕尾模拟,17)如图所示,水平面固定有两条平行且相距d的光滑金属导轨,磁感应强度为B的匀强磁场
30、垂直于导轨平面。金属棒ab垂直于导轨放置,并与导轨始终保持良好接触。导轨的右端用导线与一理想变压器的原线圈相连,副线圈电路中接入理想电压表和可变电阻R,现施加外力使金属棒ab沿导轨左右运动,速度的变化规律为v=v0 cos t(v0、一定)。已知原线圈匝数为n1,副线圈匝数为n2,导轨和金属棒电阻忽略不计。下列说法正确的是()A.电压表示数为n1Bdv0n2B.通过电阻R的交变电流频率为n12n2C.电阻R越大,一个周期内导体棒克服安培力做功越多D.电阻R越小,一个周期内外力做功越多答案D9.(2020届珠海月考,7)如图所示,一个电阻不计、匝数为N=200匝的线圈以固定转速50转/秒在匀强磁
31、场中旋转,其产生的交流电通过一匝数比为n1n2=101的理想变压器给阻值R=10 的电阻供电,已知电压表的示数为20 V,从图示位置开始计时,则下列说法正确的是()A.t=0时刻流过线圈的电流最大B.原线圈中电流的有效值为20 AC.理想变压器的输入功率为10 WD.穿过线圈平面的最大磁通量为2100 Wb答案D10.(2019广东二模,17)在如图所示的电路中,a、b两端接有u=100 sin 100t(V)的交流电源,移动滑动触头P可改变理想变压器原线圈接入电路的匝数,灯泡L1、L2和R的电阻相同。当开关S断开时,灯泡L1恰好正常发光。下列说法正确的是()A.原线圈两端电压的有效值为100 VB.若将P向上移动,L1会变亮C.若闭合S,L1可能会烧坏D.若闭合S,R消耗的电功率是闭合S前的169倍答案D11.(2019深圳二模,19)(多选)中国特高压远距离输电技术已成为国际标准,使“煤从空中走、电送全中国”成为现实。如图为远距离输电示意图,发电厂输出电压U1=104 V,输出功率P1=109 W。两个理想变压器的匝数比分别为n1n2=1100、n3n4=1001,输电线总电阻r=50 。则()A.U4=U1B.I4=I1C.通过电阻r的电流I2=2104 AD.电阻r损耗的电功率为5107 W答案BD17学好数理化，走遍天下都不怕
