(新课标Ⅱ)201x版高考物理一轮复习 专题十二 交变电流
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8
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= 1 BR2ω,C项正确;两
2
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。
考查点 交变电流的产生
解题关键 ①确定转动过程中哪一部分是电源。 ②画出i-t图像。
疑难突破
设M导线框中的电流有效值为IM,则 I M2rT=2
高考物理 (课标Ⅱ专用)
专题十二 交变电流
五年高考
A组 统一命题·课标卷题组
考点一 交变电流的产生和描述
1.(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 ( )
B组 自主命题·省(区、市)卷题组
考点一 交变电流的产生和描述
1.(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.U=66 V,k= 1
9
C.U=66 V,k= 1
3
B.U=22 V,k= 1
9
D.U=22 V,k= 1
3
答案
A
设原线圈中电流为I,由
I1 =n 2
I2 n1
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U'=IR= U ,原线圈两端的电压U1=3U,由闭合电路 3
2
在该关系。
2.(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 ( )
2
2
来的 1 。由U 1 =n 1 知U2变为原来的1 ,电压表读数变为原来的1 ,选项B正确;R消耗的功率P=
2
U 2 n2
2
2
U
2 2
,故R消耗的功率变为原来的
1
,选项A错误;由P入=P出得,U1I1= U
2 2
,故I1变为原来的
1
,即电流表
R
4
R
2
读数变为原来的 1 ,选项C错误;变压器不改变交变电流的频率,故通过R的交变电流频率变为
中电压关系可知U1+U'=220 V,即 U +3U=220 V,U=66 V,原线圈回路中电阻消耗的功率P1=I2R, 3
副线圈回路中电阻消耗的功率P2=(3I)2R, P 1 =k= I 2=R ,选1 项A正确。
P2
(3 I )2 R 9
考查点 变压器 易错警示 原线圈两端的电压U1=220 V-IR,而不是IR或220 V。
B ·Rr·2 ω
2r
2
,得IT2M=
电流有效值为IN,则 I Nr2 T=2
B
·Rr2·ω
2r
2
,得IT4 N=
,故IM2 =B R I2 ωN。
4r
2
;设BNR导2 ω线框中
2r
考点二 变压器、远距离输电
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3 Ω、1 Ω和4 Ω, 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.1∶ 2 B. ∶2 1 C.1∶2 D.2∶1
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
可来自百度文库,Q方=
u
2 0
·T
+u
2 0
T·
u
2
=0
T,Q正(u=0 / T2 )=2
·1
u
2
T0 ,故
Q =方
2 ,选项D正确。
R2 R2 R
R
2R
Q正 1
易错点拨 正弦式交变电流的有效值是其峰值的 1 ,其他交流电的有效值和峰值间一般不存
1
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 2 ,则 ( )
A.R消耗的功率变为 1 P
2
C.电流表A的读数变为2I
B.电压表V的读数变为1 U
2
D.通过R的交变电流频率不变
答案 B 本题考查正弦交流电的产生原理、理想变压器。由正弦交流电的产生原理可知,
其电动势的最大值Em=NBSω,而ω=2πn,有效值E= 2 Em,线圈转速变为原来的 1 ,则U1=E变为原
2
原来的 1 ,选项D错误。
2
3.(2018江苏单科,2,3分)采用220 kV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 1 ,输电电压应变为 ( )
A.2 B.3 C.4 D.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。
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.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T C.在t= T 时,两导线框中产生的感应电动势相等
8
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 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= T 时,两导线框切割磁感线
A.峰值是e0 B.峰值是2e0
C.有效值是 2 Ne0 2
D.有效值是 N2e0
答案 D 发电机输出电压峰值是2Ne0,A、B错误;有效值是 2 ·2Ne0= N2 e0,C错误,D正确。 2
考点二 变压器、远距离输电
2.(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
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= 1 BR2ω,C项正确;两
2
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。
考查点 交变电流的产生
解题关键 ①确定转动过程中哪一部分是电源。 ②画出i-t图像。
疑难突破
设M导线框中的电流有效值为IM,则 I M2rT=2
高考物理 (课标Ⅱ专用)
专题十二 交变电流
五年高考
A组 统一命题·课标卷题组
考点一 交变电流的产生和描述
1.(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 ( )
B组 自主命题·省(区、市)卷题组
考点一 交变电流的产生和描述
1.(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.U=66 V,k= 1
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C.U=66 V,k= 1
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B.U=22 V,k= 1
9
D.U=22 V,k= 1
3
答案
A
设原线圈中电流为I,由
I1 =n 2
I2 n1
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U'=IR= U ,原线圈两端的电压U1=3U,由闭合电路 3
2
在该关系。
2.(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 ( )
2
2
来的 1 。由U 1 =n 1 知U2变为原来的1 ,电压表读数变为原来的1 ,选项B正确;R消耗的功率P=
2
U 2 n2
2
2
U
2 2
,故R消耗的功率变为原来的
1
,选项A错误;由P入=P出得,U1I1= U
2 2
,故I1变为原来的
1
,即电流表
R
4
R
2
读数变为原来的 1 ,选项C错误;变压器不改变交变电流的频率,故通过R的交变电流频率变为
中电压关系可知U1+U'=220 V,即 U +3U=220 V,U=66 V,原线圈回路中电阻消耗的功率P1=I2R, 3
副线圈回路中电阻消耗的功率P2=(3I)2R, P 1 =k= I 2=R ,选1 项A正确。
P2
(3 I )2 R 9
考查点 变压器 易错警示 原线圈两端的电压U1=220 V-IR,而不是IR或220 V。
B ·Rr·2 ω
2r
2
,得IT2M=
电流有效值为IN,则 I Nr2 T=2
B
·Rr2·ω
2r
2
,得IT4 N=
,故IM2 =B R I2 ωN。
4r
2
;设BNR导2 ω线框中
2r
考点二 变压器、远距离输电
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3 Ω、1 Ω和4 Ω, 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.1∶ 2 B. ∶2 1 C.1∶2 D.2∶1
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
可来自百度文库,Q方=
u
2 0
·T
+u
2 0
T·
u
2
=0
T,Q正(u=0 / T2 )=2
·1
u
2
T0 ,故
Q =方
2 ,选项D正确。
R2 R2 R
R
2R
Q正 1
易错点拨 正弦式交变电流的有效值是其峰值的 1 ,其他交流电的有效值和峰值间一般不存
1
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 2 ,则 ( )
A.R消耗的功率变为 1 P
2
C.电流表A的读数变为2I
B.电压表V的读数变为1 U
2
D.通过R的交变电流频率不变
答案 B 本题考查正弦交流电的产生原理、理想变压器。由正弦交流电的产生原理可知,
其电动势的最大值Em=NBSω,而ω=2πn,有效值E= 2 Em,线圈转速变为原来的 1 ,则U1=E变为原
2
原来的 1 ,选项D错误。
2
3.(2018江苏单科,2,3分)采用220 kV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 1 ,输电电压应变为 ( )
A.2 B.3 C.4 D.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。
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.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T C.在t= T 时,两导线框中产生的感应电动势相等
8
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 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= T 时,两导线框切割磁感线
A.峰值是e0 B.峰值是2e0
C.有效值是 2 Ne0 2
D.有效值是 N2e0
答案 D 发电机输出电压峰值是2Ne0,A、B错误;有效值是 2 ·2Ne0= N2 e0,C错误,D正确。 2
考点二 变压器、远距离输电
2.(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