高考物理试题分类汇编——交流电(含答案,)

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高考物理试题分项版汇编系列专题13 交流电(含解析)-人教版高三全册物理试题

专题13交流电一、单项选择题1．如下列图，一理想变压器原线圈与每个副线圈的匝数比均为3︰1，原线圈与每个副线圈所连的电阻阻值均为R，原线圈接220V的正弦交流电，副线圈n2回路中电阻两端的电压为U2，原线圈电阻与每个副线圈电阻消耗的功率之比均为k。

如此A.2=60VU4=9k B.2=60VU2=3kC.2220 =V3U4=9k D.2220=V3U2=3k【答案】 A2．如下列图，图a中的变压器为理想变压器，其原线圈接到U=220V的交流电源上，副线圈与阻值为R1的电阻接成闭合电路；图b中阻值为R2的电阻直接接到电压为U=220V的交流电源上，寻果发现R1与R2消耗的电功率恰好相等，如此变压器原、副线圈的匝数之比为〔〕A. B. C. D.【答案】 D【解析】设副线圈的电压为，利用电流的热效应，功率相等，原副线圈的匝数之比等于电压之比，应当选项D 正确。

点睛：变压器的特点：匝数与电压成正比，与电流成反比，利用电流的热效应。

3．在匀强磁场中有一不计电阻的矩形线圈，绕垂直磁场的轴匀速转动，产生如图甲所示的正弦交流电，把该交流电接在图乙中理想变压器的A 、B 两端，电压表和电流表均为理想电表，Rt 为热敏电阻〔温度升高时其电阻减小〕，R 为定值电阻。

如下说法正确的答案是 xk/wA. 在t=0.01s 时，穿过该矩形线圈的磁通量的变化率为零B. 变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为36250V u sin t π=（）C. Rt 处温度升高时，由于变压器线圈匝数比不变，所以电压表V 1、V 2的比值不变D. Rt 处温度升高时，电流表的示数变小，变压器输入功率变大【答案】 A【解析】当t=0.01s 时，u=0，此时穿过该线圈的磁通量最大，穿过线圈的磁通量的变化率为零，故A 正确；原线圈接的图甲所示的正弦交流电，由图知最大电压2V ，周期0.02s ，故角速度是ω=100π，2sin100πt 〔V 〕，选项B 错误；R t 处温度升高时，原副线圈电压比不变，但是V 2不是测量副线圈电压，R t 温度升高时，阻值减小，电流增大，如此R 电压增大，所以V 2示数减小，如此电压表V 1、V 2示数的比值增大，故C 错误；R t 温度升高时，阻值减小，电流增大，即电流表的示数变大，而输出电压不变，所以变压器输出功率增大，而输入功率等于输出功率，所以输入功率增大，故D 错误；应当选A.点睛：根据图象准确找出量，是对学生认图的根本要求，准确掌握理想变压器的特点与电压、电流比与匝数比的关系，是解决此题的关键．4．如下列图，两个线圈套在同一个铁芯上，线圈的绕向如图甲所示，左线圈连着正方形线框abcd ，线框所在区域存在变化的磁场，取垂直纸面向里为正，磁感应强度随时间变化如图乙所示，不计线框以外的感生电场，右侧线圈连接一定值电阻R ，如下说法中正确的答案是〔〕A. t 1时刻ab 边中电流方向由a→b，e 点电势高于f 点B. 设t 1、t 3时刻ab 边中电流大小分别为i 1、i 3，如此有i 1＜i 3，e 点与f 点电势相等C. t 2～t 4时间内通过ab 边电量为0，定值电阻R 中无电流D. t 5时刻ab 边中电流方向由a→b，f 点电势高于e 点【答案】 B【解析】:A 、时刻磁场方向向里且均匀增加,根据楞次定律,线框中感应电流沿逆时针方向,ab 边中电流方向由,根据法拉第电磁感应定律知,正方形线框中的感应电动势是恒定值,原线圈中电流值恒定,副线圈中不产生感应电动势,e 点电势等于f 点电势,故A 错误;B 、根据法拉第电磁感应定律, 时刻磁感应强度的变化率小于时刻的磁感应强度变化率,,根据欧姆定律 ,知 ,所以B 选项是正确的; C 、时间内磁感应强度均匀变化,磁通量均匀变化,有恒定感应电流通过ab,通过ab 边的电量不为0,副线圈磁通量不变,定值电阻中无电流,故C 错误;D 、时刻磁场方向垂直纸面向外,磁场变小,磁通量减小,根据楞次定律得感应电流逆时针,ab 边中电流方向,磁感应强度的变化率增大,感应电流大小变大,穿过原副线圈的磁通量增大,根据楞次定律,副线圈中感应电动势上正下负,因此e 点电势高于f 点,故D 错误; 所以B 选项是正确的综上所述此题的答案是：B5．如下列图的交流电路中，理想变压器原线圈输入电压为1U ，输入功率为，1P ，输出功率为2P ，各交流电表均为理想电表，当滑动变阻器与的滑动头向下移动时A. 灯L 变亮B. 各个电表读数均变大C. 因为1U 不变，所以1P 不变D. 1P 变大，且始终有1P =2P【答案】 D【解析】当滑动变阻器R 的滑动头向下移动时总电阻减小，副线圈电流增大，R 0分压增大，并联支路电压减小，即电压表示数减小，灯泡变暗，流过灯泡的电流减小，所以通过安培表的电流增大，AB 错误；输入功率等于输出功率：P=UI ，对副线圈，电压不变，而电流增大，所以消耗的功率增大，C 错误，D 正确，应当选D.6．如图甲所示，交流发电机的矩形金属线圈abcd 的匝数n =100，线圈的总电阻r =5.0Ω，线圈位于匀强磁场中，且线圈平面与磁场方向平行。

高中物理题型分类汇总含详细答案----交变电流

高中物理题型分类汇总含详细答案----交变电流共：15题时间：50分钟一、单选题1.电流互感器是一种测量电路中电流的变压器，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2.如图所示，一台理想变压器的原、副线圈的匝数比为n1∶n2=10∶1。

在原线圈两端接入50Hz 正弦交流电源，在副线圈两端接有“12V、12W”的灯泡。

若灯泡恰能正常发光，则（）A.变压器输入电压的有效值为120VB.变压器输入电流的最大值为0.10AC.变压器输入功率大于12WD.变压器输出频率等于5Hz3.如图所示，两灯泡A1、A2相同，A1与一理想二极管D连接，自感系数较大的线圈L的直流电阻不计。

下列说法正确的是（）A.闭合开关S后，A1会逐渐变亮B.断开S的瞬间，A1会立即熄灭C.断开S的瞬间，A1会逐渐熄灭D.闭合开关S稳定后，A1、A2亮度相同4.如图所示的电路，电感线圈的电阻不计，电阻，开关S闭合，电路达到稳定时通过电阻、的电流分别为和，则断开开关S的瞬间，（）A.通过电阻电流是自a向bB.通过电阻的电流大于C.通过电阻的电流小于通过电阻的电流D.通过电阻的电流大于通过电阻的电流5.如图所示电路中有L1和L2两个完全相同的灯泡，线圈L的电阻忽略不计，下列说法中正确的是（）A.断开S时，L2立刻熄灭，L1过一会熄灭B.闭合S时，L2先亮，L1后亮，最后一样亮C.断开S时，L1立刻熄灭，L2过一会熄灭D.闭合S时，L1先亮，L2后亮，最后一样亮6.如图1所示，正弦交流电接在电阻R与理想二极管D串联的电路两端，通过电阻R的电流i与时间t的关系如图2所示，R=10 ，则在t=0到t=1s时间内，电阻R上产生的热量为（）A.125JB.250JC.375JD.500J7.“三农”问题是关系我国国计民生的根本问题，为减少远距离输电的损耗从而降低电费，减轻农民负担，近年来对农村电网进行了改造升级，可采取的措施是（）A.提高输送的电功率B.应用超导体材料做输电线C.减小输电导线的横截面积D.提高高压输电的电压8.如图所示，为远距离输电的示意图。

高三物理交流电的产生试题答案及解析

高三物理交流电的产生试题答案及解析1.如图所示，面积为S、匝数为N、内阻不计的矩形线圈，在磁感应强度为B的匀强磁场中，从水平位置开始计时，绕水平轴OO′以角速度ω匀速转动．矩形线圈通过滑环连接理想变压器．理想变压器原线圈上的滑动触头P上下移动时，可改变副线圈的输出电压；副线圈接有可变电阻R．电表均为理想交流电表．下列判断正确的是（）A．矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式e=NBSωcosωtB．矩形线圈产生的感应电动势的有效值为NBSω/2C．当P位置不动，R增大时，电压表示数也增大D．当P位置向上移动、R不变时，电流表示数将增大【答案】AD【解析】由于线圈从水平位置开始计时，则矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式e=NBSωcosωt，选项A 正确；矩形线圈产生的感应电动势的有效值为，选项B正确；由于线圈内阻不计，故电压表的读数恒定不变，与电阻R的大小及P点的位置无关，选项C 错误；当P位置向上移动、R不变时，由于变压器初级匝数减小，故次级电压变大，次级电流变大，故初级电流变大，即电流表示数将增大，选项D 正确。

【考点】交流电的产生及变化规律；变压器。

2.如图所示，面积为S、匝数为N、内阻不计的矩形线圈，在磁感应强度为B的匀强磁场中，从图示位置开始计时，绕水平轴oo’以角速度ω匀速转动。

矩形线圈通过滑环连接理想变压器。

理想变压器原线圈上的滑动触头P上下移动时，可改变副线圈的输出电压；副线圈接有可变电阻R。

电表均为理想交流电表。

下列判断正确的是（）A．副线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBSωcosωtB．矩形线圈产生的感应电动势的有效值为C．当P位置不动，R减小时，电压表示数也增大D．当P位置向上移动，R不变时，电流表示数将增大【答案】D【解析】如图所示，此时线圈处于垂直于中性面的位置，故产生的电动势瞬时值为e=NBSωcosωt，即变压器原线圈的电压瞬时值为e=NBSωcosωt，所以A错误；矩形线圈产生的感应电动势的有效值为，所以B错误；当P位置不动，R减小时，电压表示数不变，增大，故C错误；当P位置向上移动，原线圈的匝数减少，根据变压规律知，副线圈的电压U2又R不变，根据欧姆定律知，副线圈的电流增大，原线圈电流跟着增大，即电流表示数将增大，所以D正确。

高三物理(交流电-电磁波)典型习题辅导与答案解析汇编

一．正弦交流电1．如图14-1所示，当矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴以角速度ω匀速转动时，线圈中的电动势e 、电流i 按正弦规律变化，即产生正弦交流电．2．正弦交流电的一般表达式： 1）线圈中的瞬时感应电动势：()()m 00sin sin e E t NB S t ωϕωωϕ=+=+式中m E NB S ω=，为交流电感应电动势的最大值． 2）电路中的电流：()()m0m 0sin sin E i t I t R rωϕωϕ=+=++ 式中mm E I R r=+，为交流电流的最大值． 3）外电路的电压：()()m 0m 0sin sin E Ru t U t R rωϕωϕ=+=++式中m m E RU R r=+，为交流电压的最大值．3．正弦交流电最大值与有效值的关系：m m m ,,222E I UE I U ===．二．三相交流电1．如图14-2所示，在磁场中有三个立成0120的构造完全相同的线圈同时转动，电路中就产生三个交变电动势，这样的发电机叫做三相交流发电机，发出的电流叫交流电．2．三相发电机内部三细线圈的两种接法：1）星形连接：如图14-3所示，三相中每个线圈的头A B C 、、分别引出三条线，为相线；每个线圈尾X Y Z、、连接在一起引出另一条线，为中性线．AO BO CO U U U 、、为相电压（相线与中性线之间的电压），AB BC CA U U U 、、为线电压（两相线之间的电压）．则线电压与相电压之间的关系为3U U =线相，线电流与相电流的关系为I I =线相．2）三角形连接：如图14-4所示，在三角形连接中，线电ab O'O NSRd图14-1ABCXYZ NS图14-2Z AAi ABCO AOU BOU COU 图14-3压与相电压之间的关系为U U =线相，相电流与线电流的关系为3I I =线相．三．交流电路1．纯电阻电路：交流电路中只有电阻的电路．瞬时的电流i ，电阻两端的电压u ，与电阻R 三者关系遵循欧姆定律．电流最大值m m U I R =，电流有效值UI R=．电流与电压总是同相的．2．纯电感电路：交流电路中只有电感的电路．（变压器、镇流器等在不计直流电阻时即为纯电感性元件）．纯电感电路中电流位相落后于电压位相2π．若电压m sin u U t ω=，则电流m sin 2i I t πω⎛⎫=-⎪⎝⎭，且mm LU I X =．式中2L X L f Lωπ==,叫做感抗，单位为Ω，f 为交流电的频率，L 为线圈的自感系数，它表征电感对交流电阻碍作用的大小．3．纯电容电路：交流电路中只有电容的电路．纯电容电路中电流位相超前电压位相2π，若电压m sin u U t ω=，则电流m sin 2i I t πω⎛⎫=+⎪⎝⎭，且mm CU I X =．式中12C X fC π=叫做容抗，单位为Ω，f 为交流电的频率，C 为电容器的电容，它表征电容对交流电阻碍作用的大小．四．整流——将交流电变为直流电的过程 1．半波整流半波整流电路如图14-5所示，为B 电源变压器，D 为二极管，R 是负载．对应原线圈中输入的交流电，副线圈两端有交变电压输出．设输出电压m sin ab u U t ω=，得其波形如图14-6所示．当0ab u >时，二极管导通，设正向电阻为零，则R ab u u =；当0ab u <时，0R u =，得如图14-7所示的波形．可知，R u 为强度随时间变化的交流电，也叫脉动直流电． 2．全波整流全波整流电路如图14-8所示，其实质是用两个二极管12D D 、分别完成半波整流从而实施全波整流．O 是变压器的中央抽头．由于二极管的单向导电性，12D D 、交替接通，在两种情形通过负载的电流方向总是相同的．如图图14-9为变压器副线圈或间的交变电压波形，图14-10为共载电阻上的电压波形．3．桥式整流如图14-11所示电路为桥式整流电流，它采用四个二极管桥式连接实现整流．桥式整流的波形跟全波整流的波形相似．四．滤波把脉动电流中的交流成分滤掉变成比较平稳的直流电，这一过图14-8 1D Ra b uOu 2D t图14-9OutRu 图14-10Oab1D 2D R3D 4D 图14-11图14-5BDRababu Ru tRu 图14-7Oabu t图14-6O程称为滤波．常见的有电容滤波、电感滤波和π型滤波．在图14-12、14-13、14-14中，经整流后输出的脉动直流电，在此作为滤波电路的输入电压．图14-12为电容滤波，大部分直流成分通过旁路电容C 被滤掉，流入负载电阻的电流变成一个较为平稳的直流电．图14-13为电感滤波，电感上由于较大的感抗，大部分交流成分将在线圈上，致使流过负载R 上的电流，以及加在R 上的电压变得较为平稳．图14-14为π型滤波，它把前两种滤波组合起来，使负载电阻上的电流和电压的平稳效果更好．五．电磁振荡1．电路中电容器极板上的电荷和电路中的电流及与它们相联系的电场和磁场作周期性变化的现象，叫做电磁振荡．能产生振荡电路的电路叫振荡电路．最简单的电磁振荡是由一个电容器和一个电感线圈组成的LC 电路．2．在电磁振荡中如果没有能量损失，振荡能永远持续下去，电路中振荡电流的振幅将保持不变，此为自由振荡．当电容器充电到电压U 时，电容器储存的电场能为 212C W CU =电感线圈的电流由零增到I 时，电线圈存在的磁场能为 212L W LI =3．电磁振荡中如果有能量损失，振荡电流的振幅将逐渐减小，这种振荡叫阻尼振荡． 4．电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间叫周期，振荡电路中发生无阻尼电磁振荡的周期由振荡周期本身性质决定，其公式为2T LC π=六．电磁场和电磁波 1．麦克斯韦方程组电磁场满足的规律由如下方程决定，称为麦克斯韦方程组，其积分形式为()i SS D dS q ⋅=∑⎰内（1）0SB d S ⋅=⎰（2）图14-12R脉动直流电C脉动直流电RL图14-13 脉动直流电 R1C 2C L图14-14LS BE dl d S t∂⋅=-⋅∂⎰⎰（3）()LSDH dl J d S I t∂⋅=+⋅=∂⎰⎰传全（4）注释：⑴ 该方程组体现了麦克斯韦电磁理论的基本思想：变化的磁场会产生涡旋电场，变化的电场也会像传导电流一样产生涡旋磁场.因此变化的电场和磁场互相联系，互相激发从而形成统一的电磁场．⑵ 式（1）和式（3）中的电场由两部分叠加而成：一是电荷产生的静电场；二是变化磁场产生的感生电场，式（2）和式（4）中的磁场也是由两部分叠加而成的，即运动电荷（电流）产生的稳恒磁场和变化电场产生的磁场．⑶ 麦克斯韦方程组适用于一般的电磁场． 2．位移电流通过电场中某一截面的电通量对时间的变化率定义为通过该截面的位移电流，即tI ed ∂Φ∂=同时定义通过电场方向的单位面积的位移电流为位移电流密度，其方向为该处电位移矢量增量的方向，即tDJ d ∂∂=注释：⑴ 位移电流来源于变化的电场．⑵ 比较位移电流与传导电流的异同，如表14-1所示表14-1唯一电流与传导电流的异同比较项传导电流位移电流相同点①都是客观存在，具有场的基本性质 ②就激发磁场而言，两种电流是等效的不同点①电荷的宏观定向移动形成 ②只在导体中通过 ③在导体内可以产生焦耳热①由变化的电场激发，与导体的性质和种类无关 ②不依赖于介质，可存在于真空中 ③不产生焦耳热⑶ 全电流及全电流环路定律，位移电流与传导电流的总和称为全电流，即 d I I I +=位全, tDJ J ∂∂+=传全引入全电流概念后，有全电流永远连续的结论.全电流的环路定律为()LSDH dl J d S I t∂⋅=+⋅=∂⎰⎰传全 3．电磁波电场和磁场的方向彼此垂直，并且跟传播方向垂直，所以电磁波为横波．电磁波在真空中的传播速度等于光在真空中的传播速度83.0010m s c =⨯．电磁波在一个周期的时间内传播的距离叫电磁波的波长．电磁波在真空中的波长为c cT fλ==4．电磁波的发射与接收如图14-15所示的振荡电路，线圈下部用导线接地（地线），线圈上部接到比较高的导线上（天线），无线电波就从这开放的电路中发射出去．如图14-16所示，电磁波的接收回路实际上是一个LC 串联电路，频率不同的无线电波都将在线圈L 中产生感应电动势，因接收回路产生的振荡电流受迫振荡，故当LC 回路的固有频率与某一电磁波的频率相同时，这个频率的电磁波在LC 回路中激发的振荡电流最强，也就从众多的电磁波信号中把这种电磁波挑选出来，这个过程就是调谐．【例题解析】例1 有一个矩形平面线圈，面积22S l =，匝数n ，总电阻0.5R ，此线圈在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕对称轴匀速转动．开始转动时，线圈平面与磁力线垂直，线圈外部电路中，三个电阻器阻值相等，均为R ．二极管正向电阻为零，反向电阻无穷大．已知安培表的示数为I ，如图14-17所示，求：1）线圈转动角速度ω．2）写出线圈中感应电动势的时间表达式．3）使线圈匀速转动时外力矩的大小．图14-15RRRωG图14-16图14-17解（1）矩形线圈在磁场中匀速转动时，将产生交流电．在交流电的两个半周期内，两只二极管交替导通．因此，线圈外部电路的总电阻将不会改变，即1322R R R R =+=外安培表的示数表示流经两并联电阻中一个电阻器的电流强度有效值．因此，外部电路总电流强度有效值应为2I ．因此，根据闭合电路欧姆定律，立即可得交变电动势的有效值：()24I R r IR ε=+=外（1）则交流电动势的最大值为m 242IR εε== （2）再根据法拉第电磁感应定律，线圈在磁场中匀速转动产生的感应电动势最大值为2m 2n B S n Bl εωω== （3）联立式（1）、（2）、（3），得到线圈转动角速度24IR nBl ω=（2）根据题意，开始时（0t =）线圈平面与磁力线垂直，即0t =时线圈的感应电动势为零．所以感应电动势的时间表达式为m 24sin 42sin IR e t IR t nBl εω⎛⎫== ⎪⎝⎭（3）转动线圈在t 时刻受到的电磁力矩大小为()sin sin M m B mB t niS B t ωω=⨯==式中m 为线圈磁距，其大小为m niS =．这里i 是线圈中的的电流强度22sin 2e ei I t R r Rω===+外又因力矩平衡时，外力矩等于电磁力矩，所以222422sin sin 4sin IR M M I t nSB t nIBl t nBl ωω⎛⎫=== ⎪⎝⎭外例2如图14-18所示的电路中，简谐交流电源的频率50Hz f =，三个交流电表的示数相同，两个电阻器的阻值都是100Ω，求线圈的自感L 和电容器的电容C 的大小．解以a 为节点，各支路中电流瞬时值123,,i i i 有关系123i i i =+又因为三个交流电表的示数相同，所以对应于123,,i i i 的三个电流矢量123,,I I I ，满足1231230I I I I I I -++===矢量关系如图14-19所示，图中各矢量间夹角均为23απ=．且图中2I 的位相超前3I ，这是因为含C 的支路和含L 的支路加在,a b 两点的电压相同．含C 支路的电流2i ，其位相超前,a b 间电压02π⎛⎫< ⎪⎝⎭；含L 支路的电流3i ，其位相落后于,a b 间电压02π⎛⎫<⎪⎝⎭，所以2i 位相超前()3i π<．设含C 支路的阻抗为2Z ，含L 支路的阻抗为3Z ，有()()2222321,Z R Z R L C ωω=+=+ 又因为两支路端点,a b 间电压相同，所以有关系式2233I Z I Z =RRL Ca b3i 2i 1i 50Hz1A 2A 3A 图14-18ααα1I -2I 3I 图14-19因23I I =，所以23Z Z =,即1L Cωω= （1）设23,I I 与,a b 间的电压的位相差绝对值为23,ϕϕ，则 231tan ,tan L CR Rωϕϕω== （2）利用式（1）得2323,tan tan 32αϕϕϕϕ==== （3）利用式（2）得()()1118.4μF 323330.55H 2C R fR RRL fωπωπ======例3 三个阻值都是R 的电阻按星形连接，三个阻值都是r 的电阻按三角形连接．若所加的三相交流电线电压相同，并且这两种方式的相电流也相同．试求：1） R r 为多少？2）消耗的功率之比为多少？解如图14-20所示的三个阻值均为R 的星形连接，所加线电压为l U ，流经各相的电流分别为,,a b c i i i ，有效值相等，均为a I ．如图14-21所示为三个阻值均为r 的三角形连接，按题意，所加线电压仍为l U ，流经各相的电流分别为,,ab bc ca i i i ，有效值相等，均为I ϕ．按题意，两种方式下的相电流相等，即 a I I ϕ=ablU lU cabi bc i cai r r r'ai 'bi'c i 图14-21l U ai b i ci RR RlU baclU lU 图14-20利用13,ll a U U UI I R R rϕϕ=== 得13R r =（2）设消耗在三个R 上的功率记为()P R ，消耗在三个r 上的功率记为()P r ，则 ()()223,3a P R I R P r I r ϕ==功率之比为()()2213a P R I R P r I r ϕ==例4 如图14-22所示，简谐交流电路中，电源提供的电压为U ，频率为f ，线圈电感L ，电阻阻值R ，求：1）在,a b 间接入电容器C 之前，,L R 上的电压分别是多少？2）在,a b 间接入电容器电容C 为多大时，电流表的示数最小？此值多大？解 1）接入电容器C 之前，回路中的电流I 满足()()22222U U U I ZR L R fL ωπ===++,L R 上的电压分别为RLCuAab图14-22RLC u Aab2i 1i i 图14-231I abU 图14-242I ϕabU L U RU 图14-25abU 1I 2I ϕI 图14-26()()22222,22L R fL U RU U I L U I R R fL R fL πωππ====++2）接入电容器C 之后，设,a b 间的电压为ab U ．利用矢量法，画出图14-23中ab u 和电流1i 的矢量ab U 和1I 的矢量图，如图14-24所示，以及2i 和ab u 的矢量2I 和ab U 的矢量图，如图14-25所示，再把12,,ab U I I 画于同一个矢量图，如图14-26所示．电流表中流经的电流I 满足22212122sin I I I I I ϕ=+-利用12,ab ab C RLU UI I Z Z == ()()222222tan 1sin ,,1tan 1C RL LLR Z Z R L CR L L R ωϕωϕωωϕωω=====+++⎛⎫+ ⎪⎝⎭ 代入得()()()()()()()()()222222222222222222222222222222112tan 1tan 12121C RL C RL I U Z Z Z Z C L U C R L R L R L L U C C R L R L L L U C R L R L R L ϕϕωωωωωωωωωωωωωωωωω⎡⎤=+-⎢⎥+⎢⎥⎣⎦⎡⎤⎢⎥=+-⎢⎥+++⎣⎦⎡⎤=+-⎢⎥++⎢⎥⎣⎦⎧⎫⎡⎤⎡⎤⎪⎪=-+-⎢⎥⎢⎥⎨⎬+++⎢⎥⎢⎥⎪⎪⎣⎦⎣⎦⎩⎭由此式得到()22L C R L ω=+时电流表中的示数最小．此值为()()222221L I UR L R L ωωω⎡⎤=-⎢⎥++⎢⎥⎣⎦例5 有一个电路如图14-27所示，电源的频率为f ，电压为U ，两电容分别为1C 与2C ，电流表的内阻不计．1）试列出通过电流表的电流i 的表达式．2）在120C C C +=（0C 为常数）的条件下，要使电流表读数I 达到极大，应如何选择12C C 、？ 3）试列出2）中电流表读数I 达到极大时的表达式；当0220V,50Hz,25F U f C μ===且满足I 有极大条件时，I 的值等于多少？解（1）电路的总电容由12111C C C =+，求得 1212C C C C C =+电路的容抗 12121122C C C X fC f C C ππ+==设电压u 的表达式为()m sin 2u U ft π=则电流i 的表达式为m sin 22i I ft ππ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭纯电容电路中，i 的相位比u 超前2π．所以m 12m 12sin 222sin 22C U i ft X C C f U ft C C πππππ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭⎛⎫=+ ⎪+⎝⎭2）由120C C C +=得 201C C C =-Uf1C 2C A图14-27要使电流表读数I （I 的有效值）有极大值，需使1212C C C C +最大，把201C C C =-代入()()()101212101121010200101142C C C C C C C C C C C C C C C C C C -==--++-⎛⎫=-- ⎪⎝⎭当012C C =时，I 有极大值，此时022CC =． 3）电流表读数是i 的有效值，1）中已求出12m m 122C C I fU C C π=+，所以m 0m 242I I fC U π== 当0220V,50Hz,25F U f C μ===，且0122C C C ==，电流表的度数I 有极大值，其值'0m 0024224120.43AI fC U fC U fC U πππ====例6 如图14-28所示，电动势为=7.5V ε，内阻不计的蓄电池通过一个半波整流器为其充电．电路中晶体二极管的电流—电压特性关系为()000.20.1A ,0.5V 00.5V U U I U εε⎧-≥==⎨<=⎩当时，当时 uεdR 图14-28 ()i t t ωm 0i i -6π56π26ππ+526ππ+o 图14-29已知变压器次级输出端的开路电压为m sin u U t ω=，其中最大电压为m 16V U =，圆频率1100s ωπ-=，次级线圈电阻45r =Ω．试求：1）画出电路中电流随时间的变化关系． 2）确定在一个周期内电流通过电路的时间间隔． 3）二极管在时刻00.805s t =时的电压． 4）蓄电池充电电流的平均值．提示：sin cos ϕϕϕ∆=-∆解 1）由题文给出的晶体二极管电流—电压特性关系，可以看出电流与电压的特性关系为线性关系，所以二极管导通时的电阻为()5d UR I∆==Ω∆ 导通时的方程为()()m 0sin d U t i t R r ωεε--=+解得电流随时间的变化关系：()()m 0m 0sin sin 0.32sin 0.160.32sin1000.16A d U t i t i t i t t R rωεεωωπ--==-=-=-+ 为了使()0i t >，得()1122166k t k ππωππ+<<+-即121150600100600k k t ++<<- 电流随时间的关系曲线，如图14-29所示． 2）一个周期内电流通过电路的时间间隔t ∆满足512663t ωπππ∆=-=解得 ()321 6.710s 3150t πω-∆===⨯ 3）预求二极管在时刻0t 时的电压，可以从电流表达式中求出0t 时刻的电流，再求电压．()()000.32sin1000.160.32sin80.50.160.320.16A i t t ππ=-=-=-二极管在0t 时刻的电压为()()()0000.1650.5 1.3V d U t i t R ε=+=⨯+=4）蓄电池的充电电流对时间求平均，可以在一个周期内计算：()()()()()()562006565666111221120.32sin 0.160.32cos 0.162230.3250.16cos cos 26630.0349A T t I i t t i i T ππϕϕπππϕπϕπϕϕϕϕπππϕϕϕπππππ======∆=∆=∆⎡⎤=-∆=-∆-⨯⎢⎥⎣⎦⎛⎫=--⎪⎝⎭≈∑∑∑∑∑其中已利用t ϕω=．例7 为测量交流电压，使用如图14-30所示的电路，电压计是已标定的动圈磁电式仪表，指示加在电压计输入端交流电压()u t 的有效值．二极管及电源的电阻与测量仪表的电阻相比可以忽略．1）如果在输入端输入100V 的直流电压（指电压的平均值），电压计的示数是多少？2）如果在输入端加的电压除有效值为50V 的交流成分外还有50V 恒定电流成分，电压计示数将是多少？解（1）直流电压平均值为0U ，那么max02U U π=，而交流的有效值与最大值关系max2U U =，电压计指示加在其两端电压有效值，故示数0V 100V 111V 2222U U ππ⨯==≈． 2）由题给条件，输入端所加电压()()50502cos V u t t ω=+，经整流，输入电压计两端的电压()V 50502sin V u t t ω=+求出这个电压的有效值U ，即为电压计示数．由于对称，我们可在0π这半个周期内用微元法进行计算，根据交流有效值定义，有图14-30221i U u t R Rπω=∆∑，式中,t n n πω∆=→∞，则 ()2222150502cos50lim 122cos 2cos nn i U ni i n n n πππππ→∞==+⎡⎤⎛⎫⎛⎫=++ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦∑∑第一项和为 1limnn i n ππ→∞==∑第二项和为2222lim[coscos 2cos 3cos 2cos cos 2cos ]2222sin cos 14422lim sin 2n n nn n nn n n n n n n n n n n n ππππππππππππππππ→∞→∞⎛⎫⎛⎫⎛⎫+++++⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎛⎫⎛⎫⎛⎫++++++ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎛⎫+ ⎪⎝⎭=项项sin sin 144lim sin 2110n n n n n n nπππππ→∞⎛⎫+ ⎪⎝⎭-=-=第三项和为2222222222lim[cos cos 2cos 3cos 2cos cos 2cos ]222222n n nn nn n n n n n n n πππππππππππππ→∞⎛⎫⎛⎫⎛⎫+++++⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎛⎫⎛⎫⎛⎫++++++ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭==项项于是可得502V U =，电压计示数应为70.7V ．例8 为了用一个电压为5V U =的大功率电源给电动势12V ε=的蓄电池充电，用电感()1H L L =的电感线圈、二极管D 和自动开关K 组成电路，如图14-31所示．开关K 可以周期性的自动接通和切断电路，接通和切断的时间120.01s τττ===，蓄电池和电源内阻、开关K 的接触电阻、二极管的正向电阻均可忽略．求蓄电池充电时的平均电流为多大？解当自动开关闭合时，大功率电源、电感与开关构成回路．电感上的感应电动势与电源的电压U 之和必为零．所以电感电动势也为常量U ，根据表达式IU Lt∆=∆ 意味着电流均匀变化（即线性变化）．由此式得到()010.05A UI t LUI Lτ∆=∆==0I 为开关断开瞬时的电流．开关断开后，二极管接通．由于电感的存在，电流逐渐减小，感应电动势改变符号．感应电动势满足关系式U εε+=自()7V U εε=-=自仍然是一个常数，所以通过线圈的电流将线性减少．由于U U ε->电流下降的速度比在时间1τ中电流增长速度要快．因此，电流降到零时开关还未闭合，但一旦电流变为零，二极管即断流．通过线圈的电流图如图14-32所示，利用平均电流012I ，可以写出流经蓄电池的电量图14-32II nt t2τ1τOεKLD U图14-31()22100111222n U Uq I t I U L U ττεε∆===-- 其中n t 为电流流向蓄电池的时间．因此充电平均电流为：()21224q q U I L U ττττε∆∆===+-平例9 如图14-33所示，二极管1D 和2D 都是理想的，两个直流电源1E 和2E 的电动势都是0 1.5V E =，其内阻不计，自感线圈L 的直流电阻不计．最初，开关S 断开，电容器的电压为()000AB U U U =>，闭合S 且系统达到平衡以后，电容器上的电压变为'1V AB U =-，试求0U ．解对于电容器的一次放电—充电过程（即前述的半个振荡周期的过程），过程中仅有一个二极管导通，电流也只能从某一对应的电源流过，且此电流方向与电源电动势方向相反．由此，振荡电路中的能量将有一部分被电源吸收（比如转化为化学能而储存于电源之内），这一吸收量为此过程中通过电源的电量Q 与电源电动势0E 的乘积，另一方面，又注意到此过程的初、末状态电路中的电流均为零，即此时振荡电路的L 中不储存能量而全部储存于电容中，设此过程初状态时电容器电压的大小为1U ，末状态时电容器电压的大小为2U ，则由电容器的储能公式知此过程中电容器储能的减少量为22121122CU CU ⎛⎫-⎪⎝⎭，故应有221201122CU CU E Q -= （1） 1）对于系统达到最后稳定前的半个振荡周期，设电容器的极性发生了改变，则应有12Q CU CU =+代入（1）式有()()()121201212C U U U U E C U U +-=+ 所以 12023V U U E -==LS1E 2E 1D 2D CA B图14-33对于'1V AB U =-，则AB U 的初值0U 可取4V,7V,10V,13V,+-+-由于还有一条件00U >，则AB U 的初值0U 只能为4V,10V,16V,+++即 ()046V U n =+ ()0,1,2,n =2）对于系统达到最后稳定前的半个振荡周期，设电容器的极性未发生了改变，则应有12Q CU CU =-代入（1）式有()()()121201212C U U U U E C U U +-=- 12023V U U E +==对于'1V AB U =-，则AB U 的初值0U 可取1V,2,5V,8V,11V,14V,--+-+-由于还有一条件00U >，则AB U 的初值0U 只能为5V,11V,17V,+++得 ()056V U n =+ ()0,1,2,n =综合以上的1）和2）可得()()()046V,0,1,2,56V n U n n +⎧⎪==⎨+⎪⎩例10 如图14-34所示，电容12C C C ==，最初两电容器分别带有电荷量120Q Q Q ==，线圈的自感系数为L ，整个电路中的电阻均忽略不计．1）若先闭合1K ，则电路中将产生电磁振荡，振荡中，1C 带电荷量的最大值为多少？2）若接着再闭合2K ，1C 上的带电荷量的最大值有无变2C 1C L1K 2K 图14-34化？如有，则变化情况如何？解（1）仅闭合1K 时，相当于1C 与2C 串联后作为一个电容与L 组成的LC 振荡电路，显然两电容器最初的带电量0Q 也就是以后振荡过程中每个电容器上带电荷量的最大值．（2）在闭合1K 后再闭合2K ，即在原电路中已发生振荡的情况下，在其振荡过程中闭合2K ，则2K 闭合的时刻在一个原振荡周期中处于不同位置，将产生不同的结果．若2K 闭合时，原振荡电路中的振荡电流恰好为零，则此时原电路中1C 与2C 均储存有电场能202Q C，2K 闭合后2C 被短路而1C 与L 组成新的LC 振荡电路继续发生振荡（振荡周期变为原周期的2倍），这样，在以后振荡中1C 的带电荷量的最大值就是0Q ，即1C 电荷量的最大值不变．若2K 闭合时原电路中振荡电流恰为最大值，则此时原电路中的全部能量（总值为220022Q Q C C⨯=）都储存于电感L 所形成的磁场中，而闭合2K 后的振荡电路仅由L 与1C 组成，故当磁场能全部转化为电场能时，1C 的带电荷量'Q 应满足2'202Q Q C C= 即 '02Q Q ='Q 也就是在以后的振荡过程中，1C 带电荷量的最大值．若2K 闭合时，原电路中的振荡电流既非零也非最大值，则此时1C 中的电场能和L 中的磁场能之和将小于原有总能量20Q C而大于此值的一半（2C 中此时储存有与1C 中相等的能量，此二者之和必小于总能量），则以后的振荡过程中，1C 带电荷量的最大值也应介于02Q 与0Q 之间．综合以上所述可见，闭合2K 后，1C 上带电荷量的最大值可能有变化也可能没有变化，其带电荷量的最大值'Q 的取值范围是'002Q Q Q ≤≤例11 如图14-35所示，已知三个电容器的电容123,,C C C ，线圈电感L ，电阻R ，电源电动势ε，电源内阻不计．开始时，开关K 置于A 点，并达平稳．电源对电容器12,C C 充电．求：1）电容器12,C C 上电压各为多少？2）将开关K 扳至B 点，设刚接B 点的时刻为0t =，则线圈中第一次电流达最大时的时刻t 为何值？此时电容13,C C 上的电压各为多少？线圈中流过的最大电流m I 为多大？3）电容器3C 极板上电压绝对值首次达到最大值的时刻t 为何值？此时流过线圈的电流为多大？电容器3C 上带电量为多大？解（1）开关K 置于A 点达平衡，电容器12,C C 串联，则12,C C 上的电压为12212112C C C U C C C U C C εε=+=+（2）当开关K 扳至B 点后，两电容器13,C C 和线圈L 构成振荡回路，13C C L 振荡系统，不管其初始条件如何，其固有频率和固有周期为：131313131312C C LC C C L C C L T C C ωπ+===+初始时刻()0t =回路中电流为零，当电流第一次达最大时，一定有131342C C LT t C C π==+设此时电容器13,C C 上带电量为1q 和3q （正负极如图中标出），因初始时电容器13,C C 相邻的极板上的总电量为常量，所以εRK L1C 2C 3C AB图14-351131C q q CU +=又因为在4Tt =时电流达最大，因此此时线圈上电动势为零，所以两电容器上的电压13'',C C U U 必等于 13''3113C C q q U U C C ===即1131''131313C C C CU q q U U C C C C +===++ 代入1C U()()13''121213C C C C U U C C C C ε==++因为此时电流最大，可利用振荡过程中电磁能守恒求出这个最大电流m I11322'2'2m 11311112222C C C LI C U C U C U =-- 解得()132m 1213C C C I C C L C C ε=++（3）在振荡回路中，从1C 开始放电，电流从零逐渐增大，然后达最大，再逐渐变小，直至到零．在这整个过程中，电容器3C 一直被充电．所以，振荡经半个周期时，即2Tt =时，电容器3C 上所带电量最大，3C 上的电压值也最大．此时通过线圈的电流0I =．如果要找出电容器上所带的最大电量3m q 或最大电压()3mC U 可以采取两种方法处理：○1电磁能守恒．因此时电流为零，线圈中所储磁能为零，则能量守恒方程写为 ()112213m23m1311222C C C U q q C U C C -=+解得()()1233m 12132C C C q C C C C ε=++○2求出流经线圈的电流达最大（即m I I =）时，1C 上的带电量10q ，当13C C L 回路振荡时，1C 上的电量将以10q 为基准（平衡点）上下摆动，电量的摆动幅度为1110C CU q -，所以1C 上带电量的最小值（代数值）为()110110C q C U q --．由此可得3C 上的最大带电量()1113m 1101101102C C C q C U q C U q C U q ⎡⎤⎡⎤=---=-⎣⎦⎣⎦其中10q 满足1'101C q CU =代入得()()111'12313m 111312132221C C C C C C C q C U U C U C C C C C C ε⎛⎫⎡⎤=-=-= ⎪⎣⎦+++⎝⎭例12 如图14-36中， A 和B 是真空中的两块面积很大的平行金属板、加上周期为T 的交流电压，在两板间产生交变的匀强电场．己知B 板电势为零，A 板电势U A 随时间变化的规律如图14-37所示，其中U A 的最大值为的U 0，最小值为一2U 0．在图14-36中，虚线MN 表示与A 、B 扳平行等距的一个较小的面，此面到A 和B 的距离皆为l ．在此面所在处，不断地产生电量为q 、质量为m 的带负电的微粒，各个时刻产生带电微粒的机会均等．这种微粒产生后，从静止出发在电场力的作用下运动．设微粒一旦碰到金属板，它就附在板上不再运动，且其电量同时消失，不影响A 、B 板的电压．己知上述的T 、U 0、l ，q 和m 等各量的值正好满足等式20222163⎪⎭⎫⎝⎛=T m q U l若在交流电压变化的每个周期T 内，平均产主320个上述微粒，试论证在0t =到2t T =这段时间内产生的微粒中，有多少微粒可到达A 板（不计重力，不考虑微粒之间的相互作用）．l lMNAB图14-36-T U A U 0-2U 0-T /2 0 T/2 T 3T/2 2T t解在电压为0U 时，微粒所受电场力为0/2U q l ，此时微粒的加速度为00/2a U q lm =．将此式代入题中所给的等式，可将该等式变为203162T l a ⎛⎫= ⎪⎝⎭（1）现在分析从0到/2T 时间内，何时产生的微粒在电场力的作用下能到达A 板，然后计算这些微粒的数目．在0t =时产生的微粒，将以加速度0a 向A 板运动，经/2T 后，移动的距离x 与式（1）相比，可知20122T x a l ⎛⎫=> ⎪⎝⎭（2）即0t =时产生的微粒，在不到/2T 时就可以到达A 板．在A 0U U =的情况下，设刚能到达A 板的微粒是产生在1t t =时刻，则此微粒必然是先被电压0U 加速一段时间1t ∆，然后再被电压02U -减速一段时间，到A 板时刚好速度为零．用1d 和2d 分别表示此两段时间内的位移，1v 表示微粒在1t ∆内的末速，也等于后一段时间的初速，由匀变速运动公式应有21011()2d a t =∆ （3）210202(2)v a d =+- （4）又因101v a t =∆，（5） 12d d l +=，（6）112Tt t +∆=，（7）由式（3）到式（7）及式（1），可解得12Tt =，（8）这就是说，在A 0U U =的情况下，从0t =到/4t T =这段时间内产生的微粒都可到达A 板（确切地说，应当是/4t T <）．为了讨论在/4/2T t t <≤这段时间内产生的微粒的运动情况，先设想有一静止粒子在A板附近，在A 02U U =-电场作用下，由A 板向B 板运动，若到达B 板经历的时间为τ，则有2012(2)2l a τ=根据式（1）可求得3124T τ=⋅ 由此可知，凡位于MN 到A 板这一区域中的静止微粒，如果它受02U U =-的电场作用时间大于τ，则这些微粒都将到达B 板．在/4t T =发出的微粒，在A 0U U =的电场作用下，向A 板加速运动，加速的时间为/4T ，接着在A 02U U =-的电场作用下减速，由于减速时的加速度为加速时的两倍，故经过/8T 微粒速度减为零．由此可知微粒可继续在A 02U U =-的电场作用下向B 板运动的时间为11133128824T T T T τ=-==⋅由于1ττ>，故在/4t T =时产生的微粒最终将到达B 板（确切地说，应当是/4t T <），不会再回到A 板．在t 大于/4T 但小于/2T 时间内产生的微粒，被A 0U U =的电场加速的时间小于/4T ，在A 02U U =-的电场作用下速度减到零的时间小于/8t T =，故可在A 02U U =-的电场作用下向B 板运动时间为11128T T ττ'>-=所以这些微粒最终都将打到B 板上，不可能再回到A 板．由以上分析可知，在0t =到/2t T =时间内产生的微粒中，只有在0t =到/4t T =时间内产生的微粒能到达A 板，因为各个时刻产生带电微粒的机会均等，所以到达A 板的微粒数为1320804N =⨯= （9）例13 锯齿形电源对应的RC 串联暂态过程。

高考物理交流电专题复习(后附答案)

高考物理交流电专题复习（后附答案）一、选择题1．线框长为a，宽为b在磁感强度为B的匀强磁场中由图1所示位置起绕OO′轴以角速度ω匀速转动，则t时刻感应电动势为【】A．Babω·cosωtB．Babω·sinωtC．2Babω·sinωtD．2Babω·cosωt2．如图2平行金属板间有一静止的正电粒子，若两板间加电压u=U m sinωt，则粒子的【】A．位移一定按正弦规律变化B．速度一定按正弦规律变化C．加速度一定按正弦规律变化D．粒子在两板间作简谐振动3．图3金属环与导轨OO′相接触，匀强磁场垂直导轨平面，当圆环绕OO′匀速转动时【】A．电阻R中有交变电流通过B．R中无电流C．圆环中有交变电流通过D．圆环中无电流4．下列说法正确的是【】A．用交流电压表测量电压时，指针来回摆动B．一周期内交流的方向改变两次C．如果交流的最大值是5A，则最小值为-5AD．用电器上所标电压值是交流的有效值5．一电阻接在10V直流电源上，电热功率为P；当它接到电压u=10sinωt（V）上时功率为【】A．0.25P B．0.5P C．P D．2P6．通有电流i=I m sinωt（A）的长直导线OO′与断开的圆形线圈在同一平面内（如图4所示），为使A端电势高于B端的电势且U AB减小，交变电流必须处于每个周期的【】7．3A直流电流通过电阻R时，t秒内产生的热量为Q，现让一交变电流通过电阻R，若2t秒内产生的热量为Q，则交变电流的最大值为【】8．已知负载上的交变电流u=311sin314t（V），i=14.1sin314t（A），根据这两式判断，下述结论中正确的是【】A．电压的有效值为311VB．负载电阻的大小为22ΩC．交变电流的频率是55HzD．交变电流的周期是0.01s9．一理想变压器变压比为20∶1，原线圈接入220V电压时，将副线圈拆去18匝，输出电压为8V，则该变压器原线圈的匝数应为【】A．495匝B．1320匝C．2640匝D．990匝10．电流互感器是用来测量大电流的仪器，如图5示，图中是电流互感器使用原理，以下说法正确的是【】A．因变压器将电压升高了，所以电流表示数比把电流表直接接到ab间时示数大B．图中电流表的示数比直接接在ab间时示数小C．原理图有错误，原线圈匝数应比副线圈匝数多D．图中电流表的示数就是ab间的电流大小11．理想变压器原、副线圈匝数比为4∶1，若原线圈上加用交变电压表测得电压为【】12．用电压U和KU分别输送相同电功率，且在输电线上损失的功率相同，导线长度和材料也相同，此两种情况下导线横截面积之比为【】A．K B．1/K C．K2 D．1/K213．如图6中变压器原线圈接交流高压，降压后通过输电线给用电器供电，当电键S断开时图中两电表示数电压U和电流I变化为【】A．均变大B．U变大，I变小C．均变小D．U变小，I变大14．三相交流发电机接成星形，负载接成△形，若负载相电压为380V，则【】A．发电机相电压为220VB．发电机线电压为380VC．负载线电压为380VD．负载相电压为537V二、填空题15．一个额定电压是220V，额定功率为800W的用电器，接入u=110用电器的实际功率为____W．16．一台交流发电机，产生交变电动势的最大值为500V，周期为0.02s，保持其它条件不变，把转速提高到原来的2倍，则交变电动势的有效值为______，周期为______．17．一台理想变压器，原线圈加上U1电压的交变电流，副线圈两端的电压是U2，如果从副线圈上拆去n0匝后，副线圈上的电压变为U'2V，则原线圈的匝数n1=_______，副线圈原来的匝数n2=_______．18．如图7所示，为一理想变压器n2=10匝，n3=20匝，L1和L2均是“220V，15W”的灯泡，与一匝线圈相连的电压表，读数为11V，那么变压器的实际输入功率为______W．19．如图8理想变压器电路中输入电压U1一定，当S闭合时，各交流电表示数变化为：A1_____，A2_____，A3_____，U1_____，U2_____．20．在远距离送电时，如果输送电压为2000V，输送功率为10kW，输电线的电阻为20Ω，则输电线上损失功率为______，损失电压为______，用户得到电压为______，用户得到的功率为______．三、计算题21．交流发电机电枢电阻为2欧，感应电动势瞬时值表达式为e=389sin100πt（V），给电阻R=8Ω的用电器供电，则（1）通过用电器的电流为多少？（2）电源输出功率和发电总功率为多少？（3）发电机输出端电压为多少？22．输送4.0×106W的电能，若发电机输出电压为2000V，选用变压器升压后应用截面积为4.25cm2的铜导线，把电能送到400km远处，线路损失的功率为5.0×105W．（1）应选用匝数比为多少的升压变压器？（2）若已知铜的电阻率ρ=1.7×10-8Ω·m，在用电区使用降压变压器，其原线圈两端的电压为多大？*综合科目题（下题需同时用到几门学科知识）试题读下面材料：回答下列问题：（1）根据以上材料和已有知识回答：二滩水电站建在上表中的______江上．两江相比，该江水能较丰富的原因是______．电站用电市场之间关系方面的不利条件是______________．（2）设想将二滩的电能输送到成都地区，如果使用相同的输电线，从减少输电线上电能损失来看，在50万伏超高压和11万伏高压输电方案中应选用______输电方案．因为该方案的输电损失为另一方案的______％．参考答案一、选择题1．A 2．C 3．BC 4．BD 5．B6．A 7．A 8．BC 9．B 10．B11．B 12．C 13．B 14．ABCD二、填空题19．增大，不变，增大，不变，不变20．500W，100V，1900V，9.5KW三、计算题21．（1）27.5A （2）6050W 7562.5W （3）220V22．（1）1∶16 （2）2.8×104V*综合科目题（1）雅砻，落差大，距离较远（2）50万伏，4.8。

高二物理交流电试题答案及解析

高二物理交流电试题答案及解析1.图是一正弦交变式电流的电压图象。

则此正弦交变式电流的频率和电压的有效值分别为A．50Hz，220V B．50Hz，220V C．0.5Hz，220V D．0.5Hz，220V【答案】A【解析】由波形图可知周期为0.02s，频率为1/T=50Hz，峰值为220，有效值为220V，A 对；2.在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个面积为S的矩形线圈匀速转动时所产生的交流电电压随时间变化的波形如图所示，线圈与一阻值R＝9 Ω的电阻串联在一起，线圈的电阻为1 Ω.则() A．通过电阻R的电流瞬时值表达式为i＝10sin 200πt(A)B．电阻R两端的电压有效值为90 VC．1 s内电阻R上产生的热量为450 JD．图中t＝1×10-2 s时，线圈位于中性面【答案】CD【解析】由电压瞬时值表达式公式可知，电压峰值为100V，周期为0.02s，角速度为100πrad/s，电压瞬时值表达式为100sin100πt，电流表达式为10 sin100πt ，A错；电流有效值为A，电阻R两端的电压有效值为V，B错；由焦耳热功率公式可知C对；图中t＝1×10-2 s时，电动势最小，磁通量最大，线圈位于中性面，D对；3.两只相同的电阻，分别通以正弦形的交流电和方波形的交流电。

两种交流电流的最大值相等，如图所示。

在正弦形交流电的一个周期内，正弦形的交流电在电阻上产生的焦耳热Q1与方波形交流电在电阻上产生的焦耳热Q2之比Q1/Q2等于()A．3∶1B．1∶2C．2∶1D．4∶3【答案】B【解析】本题考查的是正弦波与方波的区别，由图正弦波有效值为，而方波的有效值为I，在电阻上产生的焦耳热之比Q1/Q2等于1:2；B正确；4.矩形线框在匀强磁场内绕垂直于磁场的轴匀速转动的过程中，线框输出的交流电电压随时间变化的图象如图所示，由图可知( )A ．当t ＝2s 时，线圈平面与中性面垂直B ．该交流电的频率为25HzC ．该交流电的电压的有效值为100VD ．若将该交流电压加在阻值R ＝100Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率为50W【答案】BD【解析】本题考查的是交流电的问题，由图当t ＝2s 时，电压为零，线圈平面与中性面平行；周期为0.04s ，频率为25Hz ，该交流电的电压的有效值为V; 若将该交流电压加在阻值R ＝100Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率为50W,B 、D 正确；5. 如图所示，在匀强磁场中有一个矩形单匝线圈ABCD ，AB 边与磁场垂直，MN 边始终与金属滑环K 相连，PQ 边始终与金属滑环L 相连．金属滑环L 、交流电流表A 、定值电阻R 、金属滑环K 通过导线串联．使矩形线圈以恒定角速度绕过BC 、AD 中点的轴旋转．下列说法中正确的是( )A ．交流电流表A 的示数随时间按余弦规律变化B ．线圈转动的角速度越大，交流电流表A 的示数越小C ．线圈平面与磁场平行时，流经定值电阻R 的电流瞬时值最大D ．线圈转动的角速度增加为原来的两倍，则流经定值电阻R 的电流的有效值也变为原来的两倍【答案】CD【解析】交流电流表的示数为交流电的有效值，所以A 错误。

2024全国高考真题物理汇编：交变电流章节综合

2024全国高考真题物理汇编交变电流章节综合一、单选题 1．（2024湖北高考真题）在如图所示电路中接入正弦交流电，灯泡1L 的电阻是灯泡2L 的2倍。

假设两个二极管正向电阻为0、反向电阻无穷大。

闭合开关S ，灯泡1L 、2L 的电功率之比12:P P 为（）A ．2︰1B ．1︰1C ．1︰2D ．1︰42．（2024浙江高考真题）理想变压器的原线圈通过a 或b 与频率为f 、电压为u 的交流电源连接，副线圈接有三个支路、如图所示。

当S 接a 时，三个灯泡均发光，若（）A ．电容C 增大，L 1灯泡变亮B ．频率f 增大，L 2灯泡变亮C ．R G 上光照增强，L 3灯泡变暗D ．S 接到b 时，三个泡均变暗3．（2024北京高考真题）如图甲所示，理想变压器原线圈接在正弦式交流电源上，输入电压u 随时间t 变化的图像如图乙所示，副线圈接规格为“6V ，3W”的灯泡。

若灯泡正常发光，下列说法正确的是（）A ．原线圈两端电压的有效值为B ．副线圈中电流的有效值为0.5AC ．原、副线圈匝数之比为1∶4D ．原线圈的输入功率为12W4．（2024广东高考真题）将阻值为50 的电阻接在正弦式交流电源上。

电阻两端电压随时间的变化规律如图所示。

下列说法正确的是（）A ．该交流电的频率为100HzB ．通过电阻电流的峰值为0.2AC ．电阻在1秒内消耗的电能为1JD ．电阻两端电压表达式为π)V u t =5．（2024湖南高考真题）根据国家能源局统计，截止到2023年9月，我国风电装机4亿千瓦，连续13年居世界第一位，湖南在国内风电设备制造领域居于领先地位。

某实验小组模拟风力发电厂输电网络供电的装置如图所示。

已知发电机转子以角速度ω匀速转动，升、降压变压器均为理想变压器，输电线路上的总电阻可简化为一个定值电阻0R 。

当用户端接一个定值电阻R 时，0R 上消耗的功率为P 。

不计其余电阻，下列说法正确的是（）A ．风速增加，若转子角速度增加一倍，则0R 上消耗的功率为4PB ．输电线路距离增加，若0R 阻值增加一倍，则0R 消耗的功率为4PC ．若升压变压器的副线圈匝数增加一倍，则0R 上消耗的功率为8PD ．若在用户端再并联一个完全相同的电阻R ，则0R 上消耗的功率为6P6．（2024山东高考真题）如图甲所示，在-d ≤x ≤d ，-d ≤y ≤d 的区域中存在垂直Oxy 平面向里、磁感应强度大小为B 的匀强磁场（用阴影表示磁场的区域），边长为2d 的正方形线圈与磁场边界重合。

高中物理交流电习题及答案

《交流电》习题一、交变电流的产生1．一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生感应电动势，下面说法正确的是A．当穿过线圈的磁通量最小时，感应电动势最小B．当穿过线圈的磁通量最小时，感应电动势最大C．当穿过线圈的磁通量是零时，感应电动势最小D．当穿过线圈的磁通量是零时，感应电动势最大2．已知交变电流的瞬时值的表达式是i＝5sin50πt (A), 从t=0到第一次出现最大值的时间是： A．6.25秒B．1/200秒C．1/150秒D．1/100秒3．如图1示的正弦交流电流，其流瞬时值的表达式为 ________________________。

图 1 图 24．如图2所示的交流电电流的瞬时值的表达式为___________________________，已知时间t＝0.0025秒时交流电电流的值为14.14安。

5．一单匝线圈面积为S，在磁感强度为B的匀强磁场中，以角速度ω匀速转动，其感应电动势e ＝εm sinωt，则下面判断正确的是A．εm＝BSω B．ωt是线圈平面和中性面之间的夹角C．εm＝ nBSωD．ωt是线圈平面和中性磁场方向的夹角6．图3为单匝线圈面积为S在磁感强度为B的匀强磁场中匀速转动，感应电动势e ＝εm sinωt, 感应电流 i＝I m sinωt(1) 在题中将线圈的转速提高一倍其他条件不变则电动势的表达式为A．e＝εm sinωt B．e＝2εm sinωtC．e＝2εm sin2ωt D．e＝εm sin2ωt(2) 题中产生的最大感应电流为I m要使感应电流的最大值变为2I m可用的方法是：A．把磁感应强度变为2B B．把转动角速度变为2ωC．用同样的导线做成一个面积为2S的线圈图3D ．用同样的导线做成一个每边都是原长2倍的线圈7．若上题中线圈是正方形边长为0.2m ，磁感应强度B ＝1T ，转动角速度 ω＝500π rad/s ，线圈每条边的电阻都为R ＝10Ω，那么图示位置时(1) 回路中的电流强度为A ．0AB ．12.5AC ．1.57AD ．πA(2) bd 两点电势差为：A ．0VB ．500VC ．62.8VD ．125.6V8．如图4所示，在磁感强度B ＝10T 的匀强磁场中有一矩形线圈abcd,其电阻 R ＝10Ω，初始放置时线圈平面与磁感线平行，已知线圈ab ＝15cm ，ad ＝10cm ，线圈绕对称轴OO’转动，且转速为50转/秒。

高三物理交流电图象试题答案及解析

高三物理交流电图象试题答案及解析1.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，副线圈接有“220V，440W”的热水器、“220V，220W”的抽油烟机．如果副线圈电压按图乙所示规律变化，则下列说法正确的是（）A．副线圈两端电压的瞬时值表达式为B．电压表示数为C．热水器的发热功率是抽油烟机发热功率的2倍D．1min内抽油烟机消耗的电能为1.32×l04J【答案】D【解析】由图乙知，交流电压的最大值为，周期为，角速度为，所以副线圈两端电压的瞬时值表达式为，故A错误；根据理想变压器工作原理知，原副线圈电压关系为，则，故B错误；抽油烟机是非纯电阻电路，发热功率很小，远小于额定功率220W，而热水器是纯电阻电路，发热功率等于额定功率440W，故C错误；根据知，1min内抽油烟机消耗的电能为,故D正确。

所以选D。

【考点】本题考查变压器的构造和原理、正弦式电流的最大值和有效值、角速度与周期、电功和电功率，意在考查考生对交流电和变压器的理解。

2.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R的滑片．下列说法正确的是 ( )A．副线圈输出电压的频率为100 HzB．理想交流电压表的示数为31.1 VC．P向下移动时，变压器原、副线圈中电流都变大D．P向上移动时，变压器的输出功率增大【答案】 C【解析】由图象可知，交流电的周期为0.02s，所以交流电的频率为50Hz，所以A错误；原线圈的电压的有效值为220V，根据电压与匝数成正比可知，所以副线圈的电压的有效值即电压表的示数为22V，B错误；P下移，R变小，原副线的电流都变大，故C正确；P向上移动时R变大，而电压不变，故功率减小，故D错误。

【考点】变压器的构造和原理3.如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为5∶1，原线圈接交流电和交流电压表，副线圈接有“220 V，440 W”的热水器、“220 V，220 W”的抽油烟机。

高中物理题型分类汇总含详细答案---交变电流

高中物理题型分类汇总含详细答案---交变电流共：15题时间：50分钟一、单选题1.如图所示电路中，灯泡A、B的规格相同，电感线圈L的自感系数足够大且电阻可忽略。

下列关于此电路的说法中正确的是（）A.S闭合的瞬间，B先亮，A逐渐变亮，最后A、B一样亮B.S闭合的瞬间，A、B同时亮，然后A变暗最后熄灭C.S断开的瞬间，A立即熄灭，B逐渐变暗最后熄灭D.S断开的瞬间，A、B立即熄灭2.如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为k，输出端接有一交流电动机，其线圈的电阻为R。

将原线圈接在正弦交流电源两端，变压器的输入功率为时，电动机恰好能带动质量为m的物体匀速上升，此时理想电流表的示数为I，若不计电动机的机械损耗，则下列说法正确的是（）A.原线圈两端电压的有效值为B.原线圈两端电压的有效值为C.电动机的输出功率为D.原线圈中电流的有效值为3.为研究电阻、电容和电感对交变电流的影响，李老师设计了一个演示实验，装置如图所示．两个电路接在完全相同的交流电源上．a、b、c、d、e、f为6只完全相同的小灯泡，a、b各串联一个电阻，c、d各串联一个电容器，e、f各串联一个相同铁芯匝数不同的线圈．电阻、电容、线圈匝数的值如图所示．老师进行演示时，接上交流电源，进行正确的操作．下列对实验现象的描述及分析正确的是（）A.a、b灯相比，a灯更亮，说明串联电阻不同，对交流电的阻碍作用不同B.c、d灯均不发光，说明电容器对交流电产生阻隔作用C.c、d灯均能发光，但c灯更亮，说明电容越大，对交流电的阻碍作用越小D.e、f灯均能发光，但f灯更亮，说明自感系数越大，对交流电的阻碍作用越小4.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C.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b→a5.如图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，矩形线圈在磁感应强度为的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与一只电阻为10 的灯泡连接，矩形线圈内阻为2 ，面积为0. 01m2，发电机正常工作时灯泡中电流i随时间t变化的规律图像如图乙所示。

(2017-2019)高考物理真题分类汇编专题13交流电(学生版)

专题13 交流电1．（2019·江苏卷）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20 V时，输出电压A．降低2 VB．增加2 VC．降低200 VD．增加200 V2．（2018·江苏卷）采用220 V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的14，输电电压应变为A．55 V B．110 V C．440 V D．880 V3．（2018·天津卷）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的12，则A．R消耗的功率变为1 2 PB．电压表V的读数为1 2 UC．电流表A的读数变为2ID．通过R的交变电流频率不变4．（2018·全国III卷）一电阻接到方波交流电上，在一个周期内产生的热量为Q方；若该电阻接到正弦交变电上，在一个周期内产生的热量为Q正。

该电阻上电压的峰值为u0，周期为T，如图所示。

则Q方Q正等于A ．1:2B ．2:1C ．12D ．215．（2018·全国III 卷）如图（a ），在同一平面内固定有一长直导线PQ 和一导线框R ，R 在PQ 的右侧。

导线PQ 中通有正弦交流电流i ，i 的变化如图（b ）所示，规定从Q 到P 为电流的正方向。

导线框R 中的感应电动势A ．在4T t =时为零 B ．在2T t =时改变方向 C ．在2T t =时最大，且沿顺时针方向 D ．在t T =时最大，且沿顺时针方向6．（2017·天津卷）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 Ω，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28πJ7．（2017·北京卷）如图所示，理想变压器的原线圈接在2202π(V)u t =的交流电上，副线圈接有R =55 Ω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。

高二物理-交流电专题训练及答案(全套)汇编

高二物理交流电专题训练及答案（全套）一、交变电流变化规律练习题一、选择题1．下面哪些因素影响交流发电机产生的电动势的最大值【】A．磁感强度B．线圈匝数C．线圈面积D．线圈转速E．线圈初始位置2．甲、乙两电路中电流与时间关系如图1，属于交变电流的是【】A．甲乙都是B．甲是乙不是C．乙是甲不是D．甲乙都不是3．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势e-t图像如图2，则在时刻【】A．t1，t3线圈通过中性面B．t2，t4线圈中磁通量最大C．t1，t3线圈中磁通量变化率最大D．t2，t4线圈平面与中性面垂直4．如图3，矩形线圈在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动，当转到图示位置时，线圈的【】A．磁通变化率为零B．感应电流为零C．磁力矩为零D．感应电流最大D5．关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，以下说法中正确的是【】A．线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变B．线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次C．线圈平面每经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次D．线圈转动一周，感应电动势和感应电流方向都要改变一次6．下列说法正确的是【】A．使用交流的设备所标的电压和电流都是最大值B．交流电流表和电压表测定的是有效值C．在相同时间内通过同一电阻，跟直流电有相同热效应的交变电流值是交流的有效值D．给定的交变电流值在没有特别说明的情况下都是指有效值7．四个接220V交流的用电器，通电时间相同，则消耗电能最多的是【】A．正常发光的额定功率为100W的灯泡B．电流最大值为0.6A的电熨斗C．每秒发热1·70j的电热器D．额定电流I=0.5A的电烙铁8．如图4所示的交流为u=311sin（314t+π/6）V，接在阻值220Ω的电阻两端，则【】A．电压表的读数为311VB．电流表读数为1.41AC．电流表读数是1AD．2s内电阻的电热是440J二、填空题为______，频率为______，接上R=10Ω电阻后，一周期内产生的热量为______10．正弦交变电流图象如图6所示，其感应电动势的最大值为_____产生交变电动势的有效值为______V．周期为______．11．如图6所示，在第一个周期时间内，线圈转到中性面的时刻为______末，此时穿过线圈的磁通量______（填最大，最小或零．下同），流过线圈的电流为______．在0.02s末时刻，线圈在磁场中的位置是_____________．三、计算题12．边长为a的正方形线圈在磁感强度为B的匀强磁场中，以一条边为轴匀速转动，角速度为ω，转动轴与磁场方向垂直，若线圈电阻为R，则从图7所示线圈平面与磁场方向平行的位置转过90°角的过程中，在线圈中产生的热量是多少？13．如图8中正方形线框abcd边长L=0.1m，每边电阻1Ω，在磁动，cd两点与外电路相连，外电路电阻R=1Ω，求①S断开时，电压表读数；②当电键S闭合时，电流表读数．交变电流变化规律练习答案一、选择题1．ABCD2．B3．AD4．D5．C6．BD7．C8．CD二、填空题9．10V，50Hz，0.2J10．0.08，50，0.057s11．0或0.04s，最大，0，与中性面垂直三、计算题二、变压器、电能的输送练习一、选择题1．利用变压器不可能做到的是【】A．增大电流B．升高电压C．减小电压D．增大功率2．当理想变压器副线圈空载时，副线圈的【】A．负载电阻为0B．输出电流为0C．两端电压为0D．输出功率为03．下列正确说法是【】A．变压器也可能改变恒定电压B．变压器的原理是一种电磁感应现象，副线圈输出的电流是原线圈电流的感应电流C．变压器由绕在同一闭合铁芯上的若干线圈构成D．变压器原线圈相对电源而言起负载作用，而副线圈相对负载而言起电源作用4．变压器原线圈1400匝，副线圈700匝并接有电阻R，当变压器工作时原副线圈中【】A．电流频率比为2∶1B．功率比为2∶1C．电流比为2∶1D．电压之比为2∶15．理想变压器原、副线圈的电流为I1，I2，电压U1，U2，功率为P1，P2，关于它们之间的关系，正确的说法是【】A．I2由I1决定B．U2与负载有关C．P1由P2决定D．以上说法都不对6．理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶15，当原线圈接在6V的蓄电池两端以后，副线圈的输出电压为【】A．90V B．0．4V C．6V D．0V7．当远距离高压输送一定电功率时，输电线上损耗的功率与电路中的【】A．输送电压的平方成正比B．输送电压的平方成反比C．输电线中电流的平方成正比D．导线中电流的平方成反比8．关于减小远距离输电线上的功率损耗，下列说法正确的是【】A．由功率P=U2/R，应降低输电电压，增大导线电阻B．由P=IU，应低电压小电流输电C．由P=I2R，应减小导线电阻或减小输电电流D．上述说法均不对9．用电器电阻值为R距交变电源L，输电线电流为I，电阻率为ρ，要求输电线上电压降不超过U．则输电线截面积最小值为【】A．ρL/R B．2ρLI/UC．U/ρLI D．2UL/ρI10．远距离输送一定功率的交变电流，若送电电压提高到n倍，则输电导线上【】11．关于三相交流发电机的使用，下列说法中正确的是【】A．三相交流发电机发出三相交变电流，只能同时用三相交变电流B．三相交流发电机也可以当作三个单相交流发电机，分别单独向外传送三组单相交变电流C．三相交流发电机必须是三根火线、一根中性线向外输电，任何情况下都不能少一根输电线D．如果三相负载完全相同，三相交流发电机也可以用三根线（都是火线）向外输电12．对于三相交变电流，下面说法正确的是【】A．相电压一定大于线电压B．相电压一定小于线电压C．相电流一定小于线电流D．以上说法都不对13．如图1所示，三个完全相同的负载连接成星形，由不计内阻的三相交变电源供电，若C相断开，则电流表和电压表的示数变化应分别是【】A．电流表示数变小，电压表示数不变B．电流表示数不变，电压表示数变大C．电流表、电压表示数都变小D．电流表、电压表示数都不变二、填空题14．如图2所示，副线圈上有一个标有“220V，10W”字样的灯泡正常发光，原线圈中的电流表示数为0.025A，则电压表的示数为______V，原、副线圈的匝数比为______．15．如图3用理想变压器给变阻器R供电，设输入交变电压不变．当变阻器R上的滑动触头P向上移动时，图中四只电表的示数和输入功率P变化情况是V1______，V2______，A1______，A2______，P______．16．发电厂输出功率为9900kW，输电线电阻为2Ω，分别用18kV和110kV的高压输电，则导线上损失的功率分别为___________，________．17．变压器接入某输电电路中，现以相同的输入电压U，不同的输出电压输送相同的电功率P，输电线电阻为R．当副线圈与原线圈匝数比为K时，输电线线路上损耗的功率为______；当匝数比为nK时，线路上损耗的功率为原来的______倍．18．如图4所示，理想变压器的线圈匝数分别为n1=2200匝，n2=600匝，n3=3700匝，已知交流电表A2示数为0.5A，A3示数为0.8A则电流表A1的示数为______．三、计算题19．如图5变压器两个次级线圈匝数比为n1∶n2，所接负载R1=R2，当只闭合电键S1时，初级线圈中电流为1A；当只闭合电键S2时，初级线圈中电流为2A，设输入的交变电压不变，求n1∶n2．20．有一条河流，河水流量为4m3/s，落差为5m，现利用它来发电，使用的发电机总效率为50％，发电机输出电压为350V，输电线的电阻为4Ω，允许输电线上损耗功率为发电机输出功率的5％，而用户所需要电压为220V，求所用的升压、降压变压器上原、副线圈的匝数比．变压器为理想变压器输电线路如图6所示．变压器、电能的输送练习答案一、选择题1．D2．BD3．BCD4．D5．C6．D7．BC8．C9．B10．ABCD11．BD12．D13．A二、填空题14．400，20∶1115．不变，不变，减小，减小，减小16．605kW，16.2kW18．1.48A三、计算题20．升压1∶8，降压12∶1三、单元练习一、选择题1．线框长为a，宽为b在磁感强度为B的匀强磁场中由图1所示位置起绕OO′轴以角速度ω匀速转动，则t时刻感应电动势为【】A．Babω·cosωtB．Babω·sinωtC．2Babω·sinωtD．2Babω·cosωt2．如图2平行金属板间有一静止的正电粒子，若两板间加电压u=U m sinωt，则粒子的【】A．位移一定按正弦规律变化B．速度一定按正弦规律变化C．加速度一定按正弦规律变化D．粒子在两板间作简谐振动3．图3金属环与导轨OO′相接触，匀强磁场垂直导轨平面，当圆环绕OO′匀速转动时【】A．电阻R中有交变电流通过B．R中无电流C．圆环中有交变电流通过D．圆环中无电流4．下列说法正确的是【】A．用交流电压表测量电压时，指针来回摆动B．一周期内交流的方向改变两次C．如果交流的最大值是5A，则最小值为-5AD．用电器上所标电压值是交流的有效值5．一电阻接在10V直流电源上，电热功率为P；当它接到电压u=10sinωt（V）上时功率为【】A．0.25P B．0.5P C．P D．2P6．通有电流i=I m sinωt（A）的长直导线OO′与断开的圆形线圈在同一平面内（如图4所示），为使A端电势高于B端的电势且U AB减小，交变电流必须处于每个周期的【】7．3A直流电流通过电阻R时，t秒内产生的热量为Q，现让一交变电流通过电阻R，若2t秒内产生的热量为Q，则交变电流的最大值为【】8．已知负载上的交变电流u=311sin314t（V），i=14.1sin314t（A），根据这两式判断，下述结论中正确的是【】A．电压的有效值为311VB．负载电阻的大小为22ΩC．交变电流的频率是55HzD．交变电流的周期是0.01s9．一理想变压器变压比为20∶1，原线圈接入220V电压时，将副线圈拆去18匝，输出电压为8V，则该变压器原线圈的匝数应为【】A．495匝B．1320匝C．2640匝D．990匝10．电流互感器是用来测量大电流的仪器，如图5示，图中是电流互感器使用原理，以下说法正确的是【】A．因变压器将电压升高了，所以电流表示数比把电流表直接接到ab间时示数大B．图中电流表的示数比直接接在ab间时示数小C．原理图有错误，原线圈匝数应比副线圈匝数多D．图中电流表的示数就是ab间的电流大小11．理想变压器原、副线圈匝数比为4∶1，若原线圈上加用交变电压表测得电压为【】12．用电压U和KU分别输送相同电功率，且在输电线上损失的功率相同，导线长度和材料也相同，此两种情况下导线横截面积之比为【】A．K B．1/K C．K2D．1/K213．如图6中变压器原线圈接交流高压，降压后通过输电线给用电器供电，当电键S 断开时图中两电表示数电压U和电流I变化为【】A．均变大B．U变大，I变小C．均变小D．U变小，I变大14．三相交流发电机接成星形，负载接成△形，若负载相电压为380V，则【】A．发电机相电压为220VB．发电机线电压为380VC．负载线电压为380VD．负载相电压为537V二、填空题15．一个额定电压是220V，额定功率为800W的用电器，接入u=110用电器的实际功率为____W．16．一台交流发电机，产生交变电动势的最大值为500V，周期为0.02s，保持其它条件不变，把转速提高到原来的2倍，则交变电动势的有效值为______，周期为______．17．一台理想变压器，原线圈加上U1电压的交变电流，副线圈两端的电压是U2，如果从副线圈上拆去n0匝后，副线圈上的电压变为U'2V，则原线圈的匝数n1=_______，副线圈原来的匝数n2=_______．18．如图7所示，为一理想变压器n2=10匝，n3=20匝，L1和L2均是“220V，15W”的灯泡，与一匝线圈相连的电压表，读数为11V，那么变压器的实际输入功率为______W．19．如图8理想变压器电路中输入电压U1一定，当S闭合时，各交流电表示数变化为：A1_____，A2_____，A3_____，U1_____，U2_____．20．在远距离送电时，如果输送电压为2000V，输送功率为10kW，输电线的电阻为20Ω，则输电线上损失功率为______，损失电压为______，用户得到电压为______，用户得到的功率为______．三、计算题21．交流发电机电枢电阻为2欧，感应电动势瞬时值表达式为e=389sin100πt（V），给电阻R=8Ω的用电器供电，则（1）通过用电器的电流为多少？（2）电源输出功率和发电总功率为多少？（3）发电机输出端电压为多少？22．输送4.0×106W的电能，若发电机输出电压为2000V，选用变压器升压后应用截面积为4.25cm2的铜导线，把电能送到400km远处，线路损失的功率为5.0×105W．（1）应选用匝数比为多少的升压变压器？（2）若已知铜的电阻率ρ=1.7×10-8Ω·m，在用电区使用降压变压器，其原线圈两端的电压为多大？*综合科目题（下题需同时用到几门学科知识）试题读下面材料：回答下列问题：（1）根据以上材料和已有知识回答：二滩水电站建在上表中的______江上．两江相比，该江水能较丰富的原因是______．电站用电市场之间关系方面的不利条件是______________．（2）设想将二滩的电能输送到成都地区，如果使用相同的输电线，从减少输电线上电能损失来看，在50万伏超高压和11万伏高压输电方案中应选用______输电方案．因为该方案的输电损失为另一方案的______％．单元练习答案一、选择题1．A2．C3．BC4．BD5．B6．A7．A8．BC9．B10．B11．B12．C13．B14．ABCD二、填空题19．增大，不变，增大，不变，不变20．500W，100V，1900V，9.5KW三、计算题21．（1）27.5A（2）6050W 7562.5W（3）220V 22．（1）1∶16（2）2.8×104V*综合科目题（1）雅砻，落差大，距离较远（2）50万伏，4.8。

2020-2022年高考物理真题分专题训练专题13 交流电(教师版含解析)

专题13 交流电【2022年高考题组】1、（2022·湖南卷·T6）如图，理想变压器原、副线圈总匝数相同，滑动触头1P 初始位置在副线圈正中间，输入端接入电压有效值恒定的交变电源。

定值电阻1R 的阻值为R ，滑动变阻器2R 的最大阻值为9R ，滑片2P 初始位置在最右端。

理想电压表V 的示数为U ，理想电流表A 的示数为I 。

下列说法正确的是（）A. 保持1P 位置不变，2P 向左缓慢滑动的过程中，I 减小，U 不变B. 保持1P 位置不变，2P 向左缓慢滑动的过程中，1R 消耗的功率增大C. 保持2P 位置不变，1P 向下缓慢滑动的过程中，I 减小，U 增大D. 保持2P 位置不变，1P 向下缓慢滑动的过程中，1R 消耗的功率减小【答案】B 【解析】AB ．由题意可知，原副线圈的匝数比为2，则副线圈的电流为2I ，根据欧姆定律可得副线圈的电压有效值为212U IR =则变压器原线圈的电压有效值为12124U U IR ==设输入交流电的电压有效值为0U ，则0124U IR IR =+可得124U I R R =+保持1P 位置不变，2P 向左缓慢滑动的过程中，I 不断变大，根据欧姆定律14U IR =可知变压器原线圈的电压有效值变大，输入电压有效值不变，则2R 两端的电压不断变小，则电压表示数U 变小，原线圈的电压电流都变大，则功率变大，根据原副线圈的功率相等，可知1R 消耗的功率增大，故B 正确，A 错误；CD ．设原副线圈的匝数比为n ，同理可得211U n IR =则2012U n IR IR =+整理可得212U I n R R =+保持2P 位置不变，1P 向下缓慢滑动的过程中，n 不断变大，则I 变小，对2R 由欧姆定律可知2U IR =可知U 不断变小，根据原副线圈的功率相等可知1R 消耗的功率002110221212()U U R P IU U n R R n R R ==⋅-++ 整理可得2122212212U P R n R R n R =++ 可知3n =时，1R 消耗的功率有最大值，可知1R 消耗的功率先增大，后减小，故CD 错误。

全国各地高考招生物理试题汇编交流电(附答案解析)

全国各地高考招生物理试题汇编交流电（附答案解析）2(四川卷)．用220V 的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是110V ，通过负载的电流图像如图所示，则A ．变压器输入功率约为3. 9WB ．输出电压的最大值是110VC ．变压器原、副线圈匝数比是1：2D ．负载电流的函数表达式=0.05sin(100πt+2π)A 答案：A8【江苏高考】. 如图所示,理想变压器原线圈接有交流电源,当副线圈上的滑片P 处于图示位置时,灯泡L 能发光. 要使灯泡变亮,可以采取的方法有((BA))增向大下交滑流动电P 源的电压(C)增大交流电源的频率(D)减小电容器C 的电容答案：BC3(海南卷)．通过一阻值R=100Ω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 ．12V B ．410V C ．15V D ．85V 答案：B16【广东高考】.如图5，理想变压器原、副线圈匝数比n 1：n 2=2:1, ○V 和○A 均为理想电表，灯泡电阻R 1=6Ω,AB 端电压u 1=212sin100πt （V ）.下列说法正确的是A. 电流频率为100HzB. ○V 的读数为24VC. ○A 的读数为0.5AD. 变压器输入功率为6W答案：D17（山东理综）.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，○A 为交流电流表。

线圈绕垂直于磁场方向的水平轴O O ′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：AC15（福建卷理综.如图,实验室一台手摇交流发电机,内阻r=1.0Ω,外接R=9.0Ω的电阻。

闭合开关S，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势()e t V π=，则A.该交变电流的频率为10HzB.该电动势的有效值为C.外接电阻R 所消耗的电功率为10WD.电路中理想交流电流表○A 的示数为1.0A答案：C4(天津卷)．．普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，图中电流互感器ab 一侧线圈的匝数较少，工作时电流为I ab ，cd 一侧线圈的匝数较多，工作时电流为I cd ，为了使电流表能正常工作，则A.ab 接MN 、cd 接PQ ，I ab <I cdB. ab 接MN 、cd 接PQ ，I ab >I cdC.ab 接PQ 、cd 接MN ，I ab <I cdD.ab 接PQ 、cd 接MN ，I ab >I cd答案：B。

交变电流(解析版)—三年(2022-2024)高考物理真题汇编(全国通用)

交变电流考点01 交变电流的产生1. （2024年高考山东卷）如图甲所示，在-d≤x≤d，-d≤y≤d的区域中存在垂直Oxy平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场（用阴影表示磁场的区域），边长为2d的正方形线圈与磁场边界重合。

线圈以y轴为转轴匀速转动时，线圈中产生的交变电动势如图乙所示。

若仅磁场的区域发生了变化，线圈中产生的电动势变为图丙所示实线部分，则变化后磁场的区域可能为（）A. B.C. D.【答案】C 【解析】根据题意可知，磁场区域变化前线圈产生的感应电动势为：sin e E t w =由题图丙可知，磁场区域变化后，当sin E t w =π3时开始切割磁感线，由几何关系可知磁场区域平行于x 轴的边长变为：π2cos 3d d d =¢=C 正确。

4. （2024年高考辽宁卷）如图，空间中存在水平向右的匀强磁场，一导体棒绕固定的竖直轴OP 在磁场中匀速转动，且始终平行于OP 。

导体棒两端的电势差u 随时间t 变化的图像可能正确的是（）A. B. C. D.【参考答案】C 【名师解析】导体棒匀速转动，设线速度为v ，设导体棒从A 到C 过程，棒转过的角度为q ，如图所示，则导体棒垂直磁感线方向的分速度为 cos v v q^=可知导体棒垂直磁感线的分速度为余弦变化，根据左手定则可知，导体棒经过B 点和B 点关于P 点的对称点时，电流方向发生变化，根据 u BLv =⊥=BLvcos θ，可知导体棒两端电势差u 随时间t 变化的图像为余弦图像。

1. （2023高考湖南卷）某同学自制了一个手摇交流发电机，如图所示。

大轮与小轮通过皮带传动（皮带不打滑），半径之比为4:1，小轮与线圈固定在同一转轴上。

线圈是由漆包线绕制而成的边长为L 的正方形，共n 匝，总阻值为R 。

磁体间磁场可视为磁感应强度大小为B 的匀强磁场。

大轮以角速度w 匀速转动，带动小轮及线圈绕转轴转动，转轴与磁场方向垂直。

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2009年高考物理试题分类汇编——交变电流
（09年天津卷） 9.（6分）（1）如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd
全部处于磁感应强度为B 的水平匀强磁场中，线框面积为S ，电阻为R 。

线
框绕与cd 边重合的竖直固定转轴以角速度ω匀速转动，线框中感应电流
的有效值I= 。

线框从中性面开始转过2π的过程中，通过导线横截面的电荷量q= 。

答案：（1）R BS 22ω，R
BS 解析：本题考查交变流电的产生和最大值、有效值、平均值的关系及交变电流中有关电荷量的计算等知识。

电动势的最大值ωBS E =m ，电动势的有效值2
m E E =，电流的有效值R BS R E I 22ω==；R
BS R t t R t R E t I q =====∆Φ∆∆∆Φ∆∆。

（09年广东物理）9．图为远距离高压输电的
示意图。

关于远距离输电，下列表述正确的是
A ．增加输电导线的横截面积有利于减少输电
过程中的电能损失
B ．高压输电是通过减小输电电流来减小电路
的发热损耗
C ．在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小
D ．高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好
答案：ABD
解析：依据输电原理，电路中的功率损耗线R I P 2=∆，而S
L R ρ=线,增大输电线的横截面积，减小输电线的电阻，则能够减小输电线上的功率损耗，A 正确；由P=UI 来看在输送功率一定的情况下，输送电压U 越大，则输电电流越小，则功率损耗越小，B 正确；若输
电电压一定，输送功率越大，则电流I 越大，电路中损耗的电功率越大，C 错误；输电电压并不是电压越高越好，因为电压越高，对于安全和技术的要求越高，因此并不是输电电压越高越好，D 正确。

（09年江苏物理）6．如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为1：5，原线圈两端的交变电压为2100V u t π= 氖泡在两端电压达到100V 时开始发光，下列说法中正确的有
A ．开关接通后，氖泡的发光频率为100Hz
B ．开关接通后，电压表的示数为100 V
C ．开关断开后，电压表的示数变大
D ．开关断开后，变压器的输出功率不变
答案：AB
解析：本题主要考查变压器的知识，要能对变压器的最大值、有效值、瞬时值以及变压器变压原理、功率等问题彻底理解。

由交变电压的瞬时值表达式知，原线圈两端电压的有效值为22
201=U V=20V ，由2
121U U n n =得副线圈两端的电压为1002=U V ，电压表的示数为交流电的有效值，B 项正确；交变电压的频率为502100==π
πf Hz ，一个周期内电压两次大于100V ，即一个周期内氖泡能两次发光，所以其发光频率为100Hz ，A 项正确；开关断开前后，输入电压不变，变压器的变压比不变，故输出电压不变，C 项错误；断开后，电路消耗的功率减小，输出功率决定输入功率，D 项错误。

（09年海南物理）9．一台发电机最大输出功率为4000kW,电压为4000V ，经变压器1T 升压后向远方输电。

输电线路总电阻1k ΩR =．到目的地经变压器2T 降压，负载为多个正常发光的灯泡（220V 、60W ）。

若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%,变压器1T 和2T 的耗损可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则
A ．1T 原、副线圈电流分别为3
10A 和20A
B ．2T 原、副线圈电压分别为51.810V ⨯和220V
C ．1T 和2T 的变压比分别为1：50和40：1
D ．有4610⨯盏灯泡（220V 、60W ）正常发光
答案：ABD
（09年海南物理）12．钳型表的工作原理如图所示。

当通有交
流电的导线从环形铁芯的中间穿过时，与绕在铁芯上的线圈相连的
电表指针会发生偏转。

由于通过环形铁芯的磁通量与导线中的电流
成正比，所以通过偏转角度的大小可以测量导线中的电流。

日常所
用交流电的频率在中国和英国分别为50Hz 和60Hz 。

现用一钳型电流表在中国测量某一电流，电表读数为10A ；若用同一电表在英国测量同样大小的电流，则读数将是 A 。

若此表在中国的测量值是准确的，且量程为30A ；为使其在英国的测量值变为准确，应重新将其量程标定为 A ．
答案：12 （2分） 25（2分）
（09年山东卷）19．某小型水电站的电能输送示意图如下。

发电机的输出电压为200V ，输电线总电阻为r ，升压变压器原副线圈匝数分别为n ，n 2。

降压变压器原副线匝数分别为n 3、n 4（变压器均为理想变压器）。

要使额定电压为220V 的用电器正常工作，则
A ．3214
n n n n > B ．
3214n n n n < C ．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压
D ．升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率
答案：AD
解析：根据变压器工作原理可知122220n n U =，334220
n U n =，由于输电线上损失一部分电压，升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压，有23U U >，所以
3214n n n n >，A 正确，BC 不正确。

升压变压器的输出功率等于降压变压器的输入功率加上输电线损失功率，D 正确。

考点：变压器工作原理、远距离输电
提示：理想变压器的两个基本公式是：⑴ 1222U n U n =，即对同一变压器的任意两个线圈，都有电压和匝数成正比。

⑵12P P =，即无论有几个副线圈在工作，变压器的输入功率总等于所有输出功率之和。

只有当变压器只有一个副线圈工作时，才有12212211,n n I I I U I U ==。

远距离输电，从图中应该看出功率之间的关系是：P 1=P 2，P 3=P 4，P 1/=P r =P 2。

电压之间的关系是：3311232244
,,r U n U n U U U U n U n ===+。

电流之间的关系是：3124232143
,,r I I n n I I I I n I n ====。

输电线上的功率损失和电压损失也是需要特别注意的。

分析和计算时都必须用2
2
2,r r P I r U I r ==，而不能用2r r U P r =。

特别重要的是要会分析输电线上的功率损失212221r P L P U S U S ρ⎛⎫=⋅∝ ⎪⎝⎭。

（09年四川卷）17.如图甲所示，理想变压器原、副线圈
的匝数比为10：1，R 1＝20 Ω，R 2＝30 Ω，C 为电容器。

已
知通过R 1的正弦交流电如图乙所示，则
A.交流电的频率为0.02 Hz
B.原线圈输入电压的最大值为2002 V
C.电阻R 2的电功率约为6.67 W
D.通过R 3的电流始终为零
答案：C
解析：根据变压器原理可知原副线圈中电流的周期、频率相同，周期为0.02s 、频率为50赫兹，A 错。

由图乙可知通过R 1的电流最大值为I m ＝1A 、根据欧姆定律可知其最大电压为U m ＝20V ，再根据原副线圈的电压之比等于匝数之比可知原线圈输入电压的最大值为200 V 、B 错；因为电容器有通交流、阻直流的作用，则有电流通过R 3和电容器，D 错；根据正弦交流电的峰值和有效值关系并联电路特点可知电阻R 2的电流有效值为I ＝m 12
2R 、电压有
效值为U ＝U m 2V ，电阻R 2的电功率为P 2＝UI ＝
203
W 、C 对。

（09年福建卷）16.一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示。

已知发电机线圈内阻为5.0Ω，则外接一只电阻为95.0Ω的灯泡，如图乙所示，则
A.电压表○
v 的示数为220v B.电路中的电流方向每秒钟改变50次
C.灯泡实际消耗的功率为484w
D.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2J 答案：D
解析：电压表示数为灯泡两端电压的有效值,由图像知电动势的最大值E m =2220V ，有效值E=220V ，灯泡两端电压()
V r R RE U 209=+=，A 错；由图像知T =0.02S ，一个周期内电流方向变化两次，可知1s 内电流方向变化100次，B 错；灯泡的实际功率
459.8W W 95209R U P 2
2===,C 错；电流的有效值A r
R E I 2.2=+=，发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为J J rt I Q r 2.24152.222=⨯⨯==，D 对。

V 乙 t/×10-2 e/V
甲
O 1
2 2202
2202-O O。