（山东专用）2020届高考物理一轮复习 专题十二 交变电流课件

专题十二交变电流高考物理(山东专用)A组山东省卷、课标Ⅰ卷题组五年高考考点一交变电流的产生和描述1.(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。一题多解由题图乙知,0~0.25T0,外圈环电流逐渐增大且 逐渐减小,根据安培定则,外圆环内部磁场方向垂直纸面向里,磁场逐渐增强且 逐渐减小,根据楞次定律知内圆环a端电势高,所以uab0,根据法拉第电磁感应定律uab= = 知,uab逐渐减小;t=0.25T0时, =0,所以 =0,uab=0;同理可知,0.25T0t0.5T0时,uab0,且|uab|逐渐增大;0.5T0~T0内重复0~0.5T0的变化规律。故选项C正确。itBtΦtBStitBt2.(2013山东理综,17,5分)(多选)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像如图乙所示。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50πrad/sC.0.01s时线圈平面与磁场方向平行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=10 A,I= =10A,A正确。T=2×10-2s,ω= =100πrad/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。2m2I2T考点二变压器、电能的输送3.(2016课标Ⅰ,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3Ω、1Ω和4Ω, 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B设原、副线圈匝数比为n,根据能量守恒,当S断开时,UI=I2R1+(nI)2(R2+R3);当S闭合时,4UI=(4I)2R1+(4nI)2R2,联立解得n=3,所以B正确。误区警示变压器原线圈上串联电阻之后,属于非纯电阻电路,不能在含有线圈的电路中应用欧姆定律。要计算原线圈上消耗的功率,只要计算出副线圈电阻上消耗的功率即可。4.(2015课标Ⅰ,16,6分,0.664)一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3∶1,在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻,原线圈一侧接在电压为220V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=66V,k= B.U=22V,k= C.U=66V,k= D.U=22V,k= 19191313答案A设原线圈中电流为I,由 = 知副线圈中的电流I2=3I,由题意知副线圈中电阻两端的电压U=3IR,则原线圈回路中R两端的电压UR=IR= ,原线圈两端的电压U1=3U,由闭合电路中电压关系可知U1+UR=220V,即 +3U=220V,U=66V,原线圈回路中电阻消耗的功率P1=I2R,副线圈回路中电阻消耗的功率P2=(3I)2R, =k= = ,选项A正确。12II21nn3U3U12PP22(3)IRIR19解题指导①理想变压器:U1∶U2=n1∶n2,I1∶I2=n2∶n1。②原线圈回路UR+U1=220V。评析此题为常见题型,但原线圈回路加一电阻,使试题难度大为增加。5.(2014山东理综,17,6分)(多选)如图,将额定电压为60V的用电器,通过一理想变压器接在正弦交变电源上。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220V和2.2A。以下判断正确的是 () A.变压器输入功率为484WB.通过原线圈的电流的有效值为0.6AC.通过副线圈的电流的最大值为2.2AD.变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=11∶3答案BD对于理想变压器,P入=P出,所以输入功率P入=60×2.2W=132W,A错。I1= = A=0.6A,B正确。通过副线圈的电流的最大值I2m= I2=2.2 A,C错误。变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=U1∶U2=11∶3,D正确。1PU入132220226.(2012山东理综,18,5分)(多选)图甲是某燃气炉点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变电压,并加在一理想变压器的原线圈上,变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2, 为交流电压表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时,就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。以下判断正确的是 ()A.电压表的示数等于5VB.电压表的示数等于 VC.实现点火的条件是 1000D.实现点火的条件是 10005221nn21nn答案BC交流电压表测的是交流电的有效值,对正弦交流电,其电压有效值U= ,所以B正确A错误;根据题意,副线圈电压峰值大于5000V时就可以点燃气体,对理想变压器 =  =1000,C正确D错误。m2U21nn2m1mUU50005评析本题借助于生活中的实例考查了交流电的相关知识,涉及的知识点有变压器、交变电压的有效值、交流电压表的读数等内容。求解本题,首先要弄清楚题目给出的物理过程中所涉及物理量的物理意义及变化规律,然后把这些物理规律正确地应用到实例中去。本题难度较大,区分度高,图文转换是解决此类问题的常用方法。7.(2011山东理综,20,4分)(多选)为保证用户电压稳定在220V,变电所需适时进行调压,图甲为调压变压器示意图。保持输入电压u1不变,当滑动接头P上下移动时可改变输出电压。某次检测得到用户电压u2随时间t变化的曲线如图乙所示。以下正确的是 () A.u2=190 sin(50πt)VB.u2=190 sin(100πt)VC.为使用户电压稳定在220V,应将P适当下移D.为使用户电压稳定在220V,应将P适当上移22答案BD由乙图知交变电流的周期T=2×10-2s,所以ω= =100πs-1,故u2=Umsinωt=190sin(100πt)V,A错误B正确。由 = 得U2= U1,欲使U2升高,n1应减小,P应上移,C错误D正确。2T212UU12nn21nn评析本题主要考查了对交变电流瞬时值表达式的理解,在乙图上正确读出交变电流的周期,是得到瞬时值表达式的关键。8.(2010山东理综,19,4分)(多选)一理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1,原线圈输入电压的变化规律如图甲所示,副线圈所接电路如图乙所示,P为滑动变阻器的触头。下列说法正确的是 () A.副线圈输出电压的频率为50HzB.副线圈输出电压的有效值为31VC.P向右移动时,原、副线圈的电流比减小D.P向右移动时,变压器的输出功率增加答案AD由题图甲知,原线圈两端输入电压的最大值为U1m=310V,有效值为U1= =220V,周期为T=2×10-2s,频率f= =50Hz,变压器不改变电压的频率,A项正确;由 = 知,U2= U1=22V,B项错误;变压器原、副线圈的电流比与匝数成反比,由于匝数未变,所以原、副线圈的电流比不变,C项错误;P向右移动时,滑动变阻器接入电路中的阻值减小,副线圈中电流增大,由P2=U2I2知变压器的输出功率增加,D项正确。1m2U1T12UU12nn21nn评析本题综合考查了变压器及交流电的知识,考查的知识点较全,难度适中。做这类题目时要求考生对交流电、变压器的知识复习全面,不能留有死角。B组课标Ⅱ、Ⅲ及其他省(区、市)卷题组考点一交变电流的产生和描述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 D.从t=0到t= 过程中线框的平均感应电动势为 4TmΦT2Tm2ΦT22m2ΦRT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 ,其他交流电的有效值和峰值间一般不存在该关系。123.(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;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。 8T12疑难突破设M导线框中的电流有效值为IM,则 rT=2 ·r· ,得IM= ;设N导线框中电流有效值为IN,则 rT=2 ·r· ,得IN= ,故IM= IN。2MI222BRωr2T22BRωr2NI222BRωr4T224BRωr2评析本题考查感应电动势及其相关知识,通过比较的方式对交流电的产生、感应电动势的产生及有效值等知识进行考查,难度中等,考生需要对导线框转动过程进行细致周全的分析,能力要求较高。考点二变压器、电能的输送4.(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