（浙江专用）2020版高考物理一轮复习 专题十二 交变电流课件

专题十二交变电流高考物理(浙江专用)五年高考A组自主命题·浙江卷题组考点二变压器电能的输送(2014浙江理综,15,6分)如图所示为远距离交流输电的简化电路图。发电厂的输出电压是U,用等效总电阻是r的两条输电线输电,输电线路中的电流是I1,其末端间的电压为U1。在输电线与用户间连有一理想变压器,流入用户端的电流为I2。则()答案A由理想变压器输入、输出功率相等可知P1=P2,即U1I1=U2I2,U2= ,A正确。输电线上的电压降为ΔU=U-U1,B错。理想变压器的输入功率P=U1I1=UI1- r,C错。输电线路上损失的电功率为ΔP= ·r=I1U-I1U1,D错。112IUI21I21IA.用户端的电压为 B.输电线上的电压降为UC.理想变压器的输入功率为 rD.输电线路上损失的电功率为I1U112IUI21I考点一交变电流的产生及描述B组统一命题、省(区、市)卷题组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Φ与时间t的关系图像如图所示。下列说法正确的是 ()A. 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 C.线框转一周外力所做的功为 2Tm2ΦT22m2ΦRTD.从t=0到t= 过程中线框的平均感应电动势为 4TmΦT答案BC本题考查了交变电流的产生和描述,以及考生对交流电产生过程、有效值的确定、平均感应电动势及安培力做功的分析和判断能力,是核心素养中能量观念的体现。由Φ-t图像可知,在 时刻穿过线框的磁通量最大,线框处于中性面位置,选项A错误;交变电流感应电动势的最大值为Em=BSω= ,有效值E= Em= ,选项B正确;线框匀速转一周时外力所做的功等于克服安培力所做的功,W= T= ,选项C正确;从t=0到t= 的过程中平均感应电动势 = = = ,选项D错误。2Tm2ΦT22m2ΦT2ER22m2ΦRT4TEΦt04BSTm4ΦT审题指导①感应电动势最大值表达式中的BS即磁通量的最大值,虽然题中没有给出B、S,但可以从图像中获取相关的数据信息Φm,从而求得感应电动势的最大值;②线框匀速转动是确定外力做功的关键。2.(2018课标Ⅲ,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.1∶ B. ∶1C.1∶2D.2∶122答案D本题考查交变电流的有效值及焦耳定律。根据交变电流有效值的定义及焦耳定律可得,Q方= · + · = T,Q正= T= · T,故 = ,选项D正确。20uR2T20uR2T20uR20(/2)uR1220uRQQ方正21易错点拨正弦式交变电流的有效值是其峰值的 ,其他形式的交流电的有效值和峰值间一般不存在该关系。123.(2017江苏单科,7,4分)(多选)某音响电路的简化电路图如图所示,输入信号既有高频成分,也有低频成分,则 () A.电感L1的作用是通高频B.电容C2的作用是通高频C.扬声器甲用于输出高频成分D.扬声器乙用于输出高频成分答案BD电感线圈具有“阻高频通低频”的特性,电容器具有“通交流隔直流”“通高频阻低频”的特性,当输入端既有高频成分,也有低频成分时,低频成分通过电感L1,到达扬声器甲,高频成分通过电容C2,到达扬声器乙,选项B、D正确。4.(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2Ω,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8π2J答案AD本题考查正弦交流电的产生、有效值、焦耳热。由Φ-t图像可知,t=0时,Φ=0,则线圈平面平行于磁感线,选项A正确;t=1s时Φ=0,此时电动势最大,t=0.5s和t=1.5s时,Φ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=nBSω=nΦm =4πV,有效值E= Em=2 πV,一个周期内线圈产生的热量Q= ·T=8π2J,D正确。2T2222ER以下为教师用书专用(5~6)5.(2016课标Ⅲ,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= 时,两导线框中产生的感应电动势相等8TD.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本题中导线框的半径旋转切割磁感线时产生大小不变的感应电流,故A项错误;两导线框产生的感应电流的周期与线框转动周期相同,B项正确;在t= 时,两导线框切割磁感线的导线长度相同,且切割速度大小相等,故产生的感应电动势相等,均为E= BR2ω,C项正确;设两导线框的电阻均为r,两导线框中感应电流随时间变化的图像如图所示,故两导线框中感应电流的有效值不相等,D项错误。 8T126.(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 Ne0D.有效值是 Ne0222答案D发电机输出电压峰值是2Ne0,A、B错误;有效值是 ·2Ne0= Ne0,C错误,D正确。222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1∶10,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, = ,则ΔU2= ΔU1,得ΔU2=200V,故选项D正确。12UU12nn21nn2.(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 ,输电电压应变为 ()A.55kVB.110kVC.440kVD.880kV14答案C本题考查电能的输送。由P送=U送·I线和P损= ·R线得,P损= ·R线。因为P送和R线一定,要使P损'= P损,结合上式得,U送'=2U送=440kV,C项正确。2I线2PU送送14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= R线,I线为输电线路上的电流,R线为输电线电阻。(3)P损= ,ΔU为输电线路上损失的电压,R线为输电线电阻。(4)P损=ΔUI线,ΔU为输电线路上损失的电压,I线为输电线路上的电流。2I线2()UR线3.(2017北京理综,16,6分)如图所示,理想变压器的原线圈接在u=220 sin100πt(V)的交流电源上,副线圈接有R=55Ω的负载电阻,原、副线圈匝数之比为2∶1,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220 WB.电流表的读数为1AC.电压表的读数为110 VD.副线圈输出交流电的周期为50s222答案B本题考查交变电流、理想变压器。由题知,变压器的输入电压U1= V=220V,所以U2= U1=110V;副线圈电流I2= =2A,原线圈电流I1= I2=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= = s=0.02s,D项错误。2202221nn2UR21nn2ω2100易错点拨交流电的最大值与有效值1.对于正弦交流电,U= 。m2U2.在交流电路中,电表的读数为有效值。4.(2016课标Ⅲ,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,两灯均能正常发光,下列说法正确的是 () 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答案AD由题意知U=10U灯,a、b均正常发光,则变压器输入电压U1=9U灯,而输出电压U2=U灯,所以原、副线圈匝数比n1∶n2=U1∶U2=9∶1;而I1∶I2=n2∶n1=1∶9,所以两灯功率之比Pa∶Pb=U灯I1∶U灯I2=1∶9,选项A、D正确。以下为教师用书专用(5~7)5.(2016海南单科,9,5分)(多选)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 ()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,电流表的示数变大答案BD由题意,变压器是理想变压器,故变压器输入、输出功率之比为1∶1,故A错误; = = ,故选项B正确;由图(b)可知交流电压最大值Um=51V,周期T=0.02s,可由周期求出角速度的值为ω=100πrad/s,则可得交流电压u的表达式u=51sin(100πt)V,故选项C错误;RT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。12II21nn146.(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C由图可知变压器的原线圈匝数n1大于副线圈匝数n2,因 = ,则U2U1;在将滑动触头从M点顺时针转到N点的过程中,n2减小,U2降低,选项C正确,选项A、B、D错误。11Un22Un7.(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=Umsinωt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.  B.  C.4  rD.4  r12nn2m4Ur21nn2m4Ur212nn2mPU221nn2mPU答案CT的输入电压U1= ,则P=U1I1,I1= = ,又因为 = ,所以I2= I1=  ,则输电线上损失的电功率P损= ·2r=4  r,C项正确。m2U1PUm2PU12II21nn12nn212mnPnU22I212nn2mPU三年模拟A组2017—2019年高考模拟·考点基础题组考点一交变电流的产生及描述1.(2019浙江名校协作体联考,15)(多选)如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为5∶1,原线圈接交流电源和交流电压表,副线圈通过电阻为R的导线与热水器、抽油烟机连接。已知原线圈两端的电压保持不变,副线