2021届（人教版）新高三高考物理一轮复习题型练习卷：交变电流

1、交变电流题型一交变电流的产生与描述1.产生:当闭合线圈由中性面位置开始在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时,线圈中会产生感应电动势,感应电动势随时间而变化的函数是e=Emsin t。2.规律:若n匝面积为S的线圈以角速度绕垂直于磁场方向的轴匀速转动,从中性面开始计时,其函数形式为e=Emsin t,Em=nBS表示电动势最大值,其电流大小为i=sin t=Imsin t。3.交变电流的描述(1)周期T:交变电流完成一次周期性变化(线圈转一周)所需的时间,单位是秒(s)。公式T=。(2)频率f:交变电流在1 s内完成周期性变化的次数,单位是赫兹(Hz)。公式f=。 典例1 (多选)在匀强磁

2、场中,一矩形金属线框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象如图乙所示,则下列说法正确的是()A.t=0.005 s时线框的磁通量变化率为零B.t=0.01 s时线框平面与中性面重合C.电流方向每秒改变100次D.该交流电动势的瞬时表达式为e=311sin 100t(V)变式1:如图甲所示,一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中,并绕过ab,cd中点的轴OO以角速度逆时针匀速转动。若以线圈平面与磁场夹角=45°时(如图乙)为计时起点,并规定当电流自a流向b时电流方向为正。则选项图所示的四幅图中正确的是()题型二交变电流四值的比较1.交变电流的瞬时值、峰值、有效值、

3、平均值的比较物理量物理含义重要关系适用情况及说明瞬时值交变电流某一时刻的值e=Emsin ti=Imsin t计算线圈某时刻的受力情况峰值最大的瞬时值Em=nBSIm=讨论电容器的击穿电压有效值跟交变电流的热效应等效的恒定电流值、电压值对正弦式交变电流有:E=U=I=(1)计算与电流的热效应有关的量(如功、功率、热量等)(2)电气设备“铭牌”上所标的一般是有效值(3)保险丝的熔断电流为有效值平均值交变电流图象中图线与时间轴所夹的面积与时间的比值=n=计算通过电路截面的电荷量2.对交变电流有效值的理解交变电流的有效值是根据电流的热效应(电流通过电阻生热)进行定义的,所以进行有效值计算时,要紧扣电

4、流通过电阻生热(或热功率)进行计算。注意“三同”:即“相同电阻”、“相同时间”内产生“相同热量”。计算时“相同时间”要取周期的整数倍,一般取一个周期。典例2 如图所示是我国居民日常生活所用交变电流的图象,由图象可知()A.该交变电流的频率为100 HzB.该交变电流的有效值为311 VC.该交变电流的周期是2 sD.该交变电流电压的瞬时值表达式为u=311sin 100t(V)变式2:(多选)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 ,现外接一只电阻为105 的灯泡,如图乙所示,则下列说法正确的是()A.电路中的电流方向每秒钟改变100次B.电压表V

5、的示数为220 VC.灯泡实际消耗的功率为440 WD.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为20 J题型三电感、电容对交变电流的影响1.电感线圈对交变电流的阻碍作用(1)线圈的自感系数越大,交变电流的频率越高,电感器对交变电流的阻碍作用越大。(2)作用:通直流、阻交流(低频扼流圈);通直流、通低频、阻高频(高频扼流圈)。2.电容器对交变电流的阻碍作用(1)电容器的电容越大,交流的频率越高,电容器对交流的阻碍作用就越小。(2)作用:通交流、隔直流;通高频、阻低频。典例3 (多选)如图所示电路中,A,B为两相同的小灯泡,L为直流电阻为零的电感线圈,下列说法正确的是()A.电源为稳恒直流电源时,灯泡A

6、,B亮度相同B.电源为稳恒直流电源时,灯泡A比B亮度大C.电源为交流电源时,灯泡A,B亮度相同D.电源为交流电源时,灯泡B比A亮度小变式3:(多选)如图所示,接在交流电源上的电灯泡正常发光,以下说法正确的是()A.把电介质插入电容器,灯泡变亮B.增大电容器两极板间的距离,灯泡变亮C.减小电容器两极板间的正对面积,灯泡变暗D.使交变电流频率减小,灯泡变暗题型四变压器1.构造:由原线圈、副线圈和闭合铁芯组成。变压器构造如图所示。(1)原线圈:与交流电源连接的线圈;(2)副线圈:与负载连接的线圈。2.工作原理:电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场,由于电流的大小、方向在不断变化,铁芯中的磁场也在不断变化

7、。变化的磁场在副线圈中产生感应电动势,所以尽管两个线圈之间没有导线相连,副线圈也能够输出电流。互感现象是变压器工作的基础。3.理想变压器:不考虑铜损(线圈电阻产生的焦耳热)、铁损(涡流产生的焦耳热)和漏磁的变压器,即它的输入功率和输出功率相等。4.基本关系式(1)功率关系:P入=P出;(2)电压关系:=;(3)电流关系:只有一个副线圈时,=。典例4 (多选)如图所示,变压器输入有效值恒定的电压,副线圈匝数可调,输出电压通过输电线送给用户(电灯等用电器),R表示输电线的电阻,则()A.用电器增加时,变压器输出电压增大B.要提高用户的电压,滑动触头P应向上滑C.用电器增加时,输电线的热损耗增加D.

8、用电器增加时,变压器的输入功率减小变式4:一输入电压为220 V,输出电压为36 V的变压器副线圈烧坏了,为获知此变压器原、副线圈匝数,某同学拆下烧坏的副线圈,用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈,如图所示,然后将原来线圈接到220 V交流电源上,测得新绕线圈两端的电压为1 V,按理想变压器分析,该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为()A.1 100,360B.1 100,180C.2 200,180D.2 200,360题型五电能的输送1.减少电能损失的方法(1)减小输电线的电阻:根据R=,要减小输电线的电阻R,在输电距离一定的情况下,可采用的方法有选用电阻率小的金属材料,尽可能增大导线的横截面

9、积等。(2)减小输电导线中的电流:在输电功率一定的情况下,根据P=UI,要减小电流,必须提高输电电压。2.远距离输电(1)输电导线上损失的电功率:输送功率一定时,线路电流I=,输电线上损失功率P损=I2R线=R线,可知P损。(2)远距离输电线路中的功率关系P输=P损+P用。典例5 (多选)如图所示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.增大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少电路的发热损耗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变式5:图为远距

10、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.() B.()C.4()2 ()2rD.4()2()2r同步练习1.(交流电的产生与描述)(多选)一正弦式交流电压随时间变化的规律如图所示。由图可知()A.该交流电压瞬时值的表达式为u=100sin 25t(V)B.该交流电压的频率为25 HzC.该交流电压的有效值为100 VD.若将该交流电压加在阻值为R=100 的电阻两端,则电阻消耗的功率是50 W2.(交

11、流电四值的比较)(多选)理想变压器原线圈与正弦交变电源连接,输入电压u随时间t变化的规律如图所示,原、副线圈匝数比=100,副线圈只接入一个R=10 的电阻,则()A.与电阻R并联的电压表示数为3.11 VB.流过电阻R的电流最大值为0.311 AC.变压器的输入功率为0.484 WD.一个周期内,电阻R上产生的热量为9.68×10-3 J3.(电感、电容对电路的影响)(多选)如图所示,当交流电源的电压为220 V,频率为50 Hz时,三只灯泡A,B,C的亮度相同,若将交流电源的频率改变为100 Hz时,则()A.A灯比原来亮B.B灯比原来亮C.C灯亮度不变D.C灯比原来暗4.(变压

12、器)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有阻值相同的电阻R,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=B.U=22 V,k=C.U=66 V,k=D.U=22 V,k=5.(远距离输电)某水电站,用总电阻为2.5 的输电线给500 km 外的用户输电,其输出电功率是3×106 kW。现用500 kV 电压输电,则下列说法正确的是()A.输电线上输送的电流大小为2×105 AB.输电线上由电阻造成的损失电压为15 kVC.若改用

13、5 kV电压输电,则输电线上损失的功率为9×108 kWD.输电线上损失的功率为P=,U为输电电压,r为输电线的电阻交变电流题型一交变电流的产生与描述1.产生:当闭合线圈由中性面位置开始在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时,线圈中会产生感应电动势,感应电动势随时间而变化的函数是e=Emsin t。2.规律:若n匝面积为S的线圈以角速度绕垂直于磁场方向的轴匀速转动,从中性面开始计时,其函数形式为e=Emsin t,Em=nBS表示电动势最大值,其电流大小为i=sin t=Imsin t。3.交变电流的描述(1)周期T:交变电流完成一次周期性变化(线圈转一周)所需的时间,单位是秒(

14、s)。公式T=。(2)频率f:交变电流在1 s内完成周期性变化的次数,单位是赫兹(Hz)。公式f=。 典例1 (多选)在匀强磁场中,一矩形金属线框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象如图乙所示,则下列说法正确的是()A.t=0.005 s时线框的磁通量变化率为零B.t=0.01 s时线框平面与中性面重合C.电流方向每秒改变100次D.该交流电动势的瞬时表达式为e=311sin 100t(V)答案:BCD变式1:如图甲所示,一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中,并绕过ab,cd中点的轴OO以角速度逆时针匀速转动。若以线圈平面与磁场夹角=45°时(如图乙)为计时

15、起点,并规定当电流自a流向b时电流方向为正。则选项图所示的四幅图中正确的是(D)题型二交变电流四值的比较1.交变电流的瞬时值、峰值、有效值、平均值的比较物理量物理含义重要关系适用情况及说明瞬时值交变电流某一时刻的值e=Emsin ti=Imsin t计算线圈某时刻的受力情况峰值最大的瞬时值Em=nBSIm=讨论电容器的击穿电压有效值跟交变电流的热效应等效的恒定电流值、电压值对正弦式交变电流有:E=U=I=(1)计算与电流的热效应有关的量(如功、功率、热量等)(2)电气设备“铭牌”上所标的一般是有效值(3)保险丝的熔断电流为有效值平均值交变电流图象中图线与时间轴所夹的面积与时间的比值=n=计算通

16、过电路截面的电荷量2.对交变电流有效值的理解交变电流的有效值是根据电流的热效应(电流通过电阻生热)进行定义的,所以进行有效值计算时,要紧扣电流通过电阻生热(或热功率)进行计算。注意“三同”:即“相同电阻”、“相同时间”内产生“相同热量”。计算时“相同时间”要取周期的整数倍,一般取一个周期。典例2 如图所示是我国居民日常生活所用交变电流的图象,由图象可知()A.该交变电流的频率为100 HzB.该交变电流的有效值为311 VC.该交变电流的周期是2 sD.该交变电流电压的瞬时值表达式为u=311sin 100t(V)答案:D变式2:(多选)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

17、所示。已知发电机线圈内阻为5 ,现外接一只电阻为105 的灯泡,如图乙所示,则下列说法正确的是(AD)A.电路中的电流方向每秒钟改变100次B.电压表V的示数为220 VC.灯泡实际消耗的功率为440 WD.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为20 J题型三电感、电容对交变电流的影响1.电感线圈对交变电流的阻碍作用(1)线圈的自感系数越大,交变电流的频率越高,电感器对交变电流的阻碍作用越大。(2)作用:通直流、阻交流(低频扼流圈);通直流、通低频、阻高频(高频扼流圈)。2.电容器对交变电流的阻碍作用(1)电容器的电容越大,交流的频率越高,电容器对交流的阻碍作用就越小。(2)作用:通交流、隔直流;

18、通高频、阻低频。典例3 (多选)如图所示电路中,A,B为两相同的小灯泡,L为直流电阻为零的电感线圈,下列说法正确的是()A.电源为稳恒直流电源时,灯泡A,B亮度相同B.电源为稳恒直流电源时,灯泡A比B亮度大C.电源为交流电源时,灯泡A,B亮度相同D.电源为交流电源时,灯泡B比A亮度小答案:AD变式3:(多选)如图所示,接在交流电源上的电灯泡正常发光,以下说法正确的是(ACD)A.把电介质插入电容器,灯泡变亮B.增大电容器两极板间的距离,灯泡变亮C.减小电容器两极板间的正对面积,灯泡变暗D.使交变电流频率减小,灯泡变暗题型四变压器1.构造:由原线圈、副线圈和闭合铁芯组成。变压器构造如图所示。(1

19、)原线圈:与交流电源连接的线圈;(2)副线圈:与负载连接的线圈。2.工作原理:电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场,由于电流的大小、方向在不断变化,铁芯中的磁场也在不断变化。变化的磁场在副线圈中产生感应电动势,所以尽管两个线圈之间没有导线相连,副线圈也能够输出电流。互感现象是变压器工作的基础。3.理想变压器:不考虑铜损(线圈电阻产生的焦耳热)、铁损(涡流产生的焦耳热)和漏磁的变压器,即它的输入功率和输出功率相等。4.基本关系式(1)功率关系:P入=P出;(2)电压关系:=;(3)电流关系:只有一个副线圈时,=。典例4 (多选)如图所示,变压器输入有效值恒定的电压,副线圈匝数可调,输出电压通过输电线

20、送给用户(电灯等用电器),R表示输电线的电阻,则()A.用电器增加时,变压器输出电压增大B.要提高用户的电压,滑动触头P应向上滑C.用电器增加时,输电线的热损耗增加D.用电器增加时,变压器的输入功率减小答案:BC变式4:一输入电压为220 V,输出电压为36 V的变压器副线圈烧坏了,为获知此变压器原、副线圈匝数,某同学拆下烧坏的副线圈,用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈,如图所示,然后将原来线圈接到220 V交流电源上,测得新绕线圈两端的电压为1 V,按理想变压器分析,该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为(B)A.1 100,360B.1 100,180C.2 200,180D.2 200,36

21、0题型五电能的输送1.减少电能损失的方法(1)减小输电线的电阻:根据R=,要减小输电线的电阻R,在输电距离一定的情况下,可采用的方法有选用电阻率小的金属材料,尽可能增大导线的横截面积等。(2)减小输电导线中的电流:在输电功率一定的情况下,根据P=UI,要减小电流,必须提高输电电压。2.远距离输电(1)输电导线上损失的电功率:输送功率一定时,线路电流I=,输电线上损失功率P损=I2R线=R线,可知P损。(2)远距离输电线路中的功率关系P输=P损+P用。典例5 (多选)如图所示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.增大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.

22、高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗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变式5: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(C)A.() B.()C.4()2 ()2rD.4()2()2r同步练习1.(交流电的产生与描述)(多选)一正弦式交流电压随时间变化的规律如图所示。由图可知(BD)A.该交流电压瞬时值的表达式为u=100sin 25t(V)B.该交流电压的频率为25 HzC.该