2020届高三物理二轮专题复习-交变电流

第=page22页，共=sectionpages22页第=page11页，共=sectionpages11页2020届高三物理二轮专题复习——交变电流一、单选题（本大题共8小题，共32分）如图所示，理想变压器MN原线圈接一交流电源，副线圈回路中有一定值电阻R0和两个小灯泡L1、L2，电表为理想电表．最初电键S是断开的，现闭合电键SA.副线圈两端电压变大 B.灯泡L1变亮

C.电流表A1示数变大 D.电阻一个按正弦规律变化的交变电流的i−t图象如图所示．根据图象可以断定(    )

A.交变电流的频率

f=0.2

Hz

B.交变电流的有效值I=202A

C.交变电流瞬时值表达式

i=20sin0.02t

A

D.在t=如图所示为一交变电流的图象，则该交变电流的有效值为多大()

A.I0 B.I02+I0一线圈在匀强磁场中匀速转动，在如图所示位置(线圈平面与B平行)时  ()A.穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小

B.穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最大

C.穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最大

D.穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最小如图2所示的交流电路中，灯L1、L2和L3均发光，如果保持交变电源两端电压的有效值不变，但频率减小，各灯的亮、暗变化情况为(    )A.灯L1、L2均变亮，灯L3变暗

B.灯L1、L2、L3均变暗

C.灯L1不变，灯L2变暗，灯L3变亮如图所示，电源输入电压不变，要使电路中电流表示数变大，可采用的方法有(    )A.增加电源频率

B.将R上的滑片向下移动

C.将电键S掷向1

D.将电键S掷向2

线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交流电的图象如图所示，由图可知(    )A.在A和C时刻线圈处于中性面位置

B.在B和D时刻穿过线圈的磁通量为零

C.从A时刻起到D时刻，线圈转过的角度为π弧度

D.在A和C时刻磁通量变化率的绝对值最大图是一正弦式交变电流的电压图象．从图象可知电压的最大值和频率分别为(    )

A.40V，100

Hz B.20V，100

Hz C.40V，50

Hz D.20V，50

Hz二、多选题（本大题共5小题，共20分）如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd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cd边重合的竖直转轴以角速度ω匀速转动，从中性面开始计时，下列说法正确的是()A.t=0时刻即中性面时，线框中感应电动势最大Emax=BSω

B.t=T4时刻，线框中感应电动势最大Emax=BSω

C.在如图所示的电路中，L1、L2、L3是三盏相同的灯泡。当a、b两端接交流6V时，三盏灯的发光情况相同。若将a、b两端接直流6A.三盏灯L3比L2先亮 B.L1不亮，L2、L3的亮度相同

C.L1不亮，L2比L3亮如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比是10：1，原线圈输入交变电压u=100sin50πt(V)，O为副线圈中心抽出的线头，电路中两个电阻阻值相同，R=10Ω，下列关于电路的分析正确的是(    )A.开关S断开时，电流表示数为0.252A

B.开关S断开时，两电阻总的电功率为2.5W

C.开关S闭合时，两电阻总的电功率为2.5W

D.某电站用11kV交变电压输电，输送功率一定，输电线的电阻为R，现若用变压器将电压升高到330kV送电，下面选项正确的是(    )A.因I=UR，所以输电上的电流增为原来的30倍

B.因为I=PU，所以输电线上的电流减为原来的130

C.因P=U2用均匀导线做成的正方形线圈边长为l，正方形的一半放在垂直于纸面向里的匀强磁场中，如图所示，当磁场以△B△t的变化率增强时，则(    )A.线圈中感应电流方向为acbda

B.线圈中产生的电动势E=△B△t⋅l22

C.线圈中a点电势高于b点电势

D.线圈中三、填空题（本大题共2小题，共10分）(1)如图是一电热水壶的铭牌，由铭牌可知，该电热水壶在额定电压下工作时，所使用的交流电压的最大值为________V，交流电的周期为________s．

电器名称：电热水壶

型号：WK—9016B

额定电压：220 V

工作频率：50 Hz额定功率：2 200 W

(2)如图所示，匀强电场中a、b两点的距离为0.4m，两点的连线与电场线成37°角，两点间的电势差为32 V，则匀强电场的场强大小为________V/m，把电量为1×10−10C正电荷从a点移到b点电势能将减少________(sin37°=0.6,cos37°=0.8)如图所示为交流发电机原理图，已知两磁极间匀强磁场的磁感应强度为B，矩形线框的匝数为n、面积为S.当线框转到与磁场方向垂直的图示位置时，穿过线框的磁通量为________；若线框从图示位置逆时针转动90°，所用时间为t，则线框中产生的平均感应电动势为________．四、实验题（本大题共1小题，13分）⑴两颗人造地球卫星A、B绕地球做圆周运动，周期之比为T1:T2 =1:8、B的轨道半径之比为RA:RB=_____________。⑵下图为某电场的部分电场线。由图可知A、B两点的场强大小_

(选填“>”、“<”或“=”)。

(3)如图所示在通电螺丝管内部中间的小磁针，静止时N极指向右端，则电源的c端为________极，螺线管的a端为_________极(填N或S)．

(4)在输送一定功率的电能时，为了减小输电线路上的电能损耗，常常采用

(选填“提高”或“降低”)输电电压的方法。(5)从5 m高的楼上以2 m/s的初速度水平抛出一个小球，不计空气阻力，g取10 m/s2，经过

s小球落地，落地时小球在水平方向上的位移为

m五、计算题（本大题共3小题，共25分）一小型发电站通过理想升压，降压变压器把电能输送给用户，已知发电机的输出功率P=500kW，输出电压U1=500V，升压变压器B1原、副线圈的匝数之比n1：n2=1：5，两变压器间输电导线的总电阻R=1.5Ω.降压变压器B2的输出电压U4=220V．

(1)升压变压器B1副线圈两端的电压U2为多少．

(2)输电导线上损失的功率P损．

(3)降压变压器如图所示，线圈abcd的面积是0.05m2，共100匝，线圈电阻为r=1Ω，外接电阻R=5Ω，匀强磁场的磁感应强度为B=1πT，当线圈以5r/S的转速匀速转动时，求：

(1)转动中感应电动势的最大值和有效值．

(2)电路中交流电压表和电流表的示数．

(3)线圈从图示位置转过90°的过程中通过电阻R的电荷量．

如图所示，位于竖直平面内的矩形金属线圈，边长L1=0.40m、L2=0.25m，其匝数n=100匝，总电阻r=1.0Ω，线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D(集流环)焊接在一起，并通过电刷和R=3.0Ω的定值电阻相连接．线圈所在空间存在水平向右的匀强磁场，磁感应强度B=1.0T，在外力驱动下线圈绕竖直固定中心轴O 1O 2匀速转动，角速度ω=2.0rad/s.求：

(1)电阻R两端电压的最大值

(2)从线圈通过中性面(即线圈平面与磁场方向垂直的位置)开始计时，经过14周期通过电阻R的电荷量．

(3)在线圈转动一周的过程中，整个电路产生的焦耳热．

答案和解析1.【答案】C

【解析】解：A、由于输入的电压的大小和变压器的匝数比不变，所以变压器的输出的电压始终不变，故A错误；

B、当S接通后，电路的总电阻减小，总电流变大，所以电阻R上消耗的电压变大，由于输出的电压不变，所以灯泡L1的电压减小，故灯泡L1变暗，故B错误；

C、当S接通后，电路的总电阻减小，总电流变大，而变压器的匝数比不变，所以原线圈中的电流增大，故C正确；

D、当S接通后，原线圈电路的总电阻减小，总电流变大，故D错误；

故选：C．

输出电压是由输入电压和匝数比决定的，输入的功率的大小是由输出功率的大小决定的，电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，根据理想变压器的原理分析即可．

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．

2.【答案】【解析】【分析】

直接从图象中即可求出交流电的峰值及周期，从而求频率，写出电流的瞬时值表达式，根据表达式可求得对应的瞬时值。

本题应明确交流电图象的物理意义，正确根据图象获取有关交流电的信息是对学生的基本要求，平时要加强练习。

【解答】

A.题中图象描述的是电流随时间的变化关系，周期为0.02s，故频率为50Hz，故A错误；

B.由图可知，该交流电的峰值是20A，有效值为202=102A，故B错误；

C.角速度ω=2πT=100πrad/s，交变电流瞬时值表达式为：i=20sin100πt(A)，故C错误；

D.t=T8时刻，有：i=20sin100π×0.028=10【解析】【分析】

根据交流电有效值的定义可知，让交流电与直流电通过相同的电阻，在相同时间内交流电产生的热量与直流电产生的热量相同，则直流电的数值即为交流电的有效值。根据有效值的定义列式求解。

本题考查的是根据交变电流有效值的定义计算有关交变电流的有效值。要注意求交流电产生的热量时要用有效值。

【解答】

变电流一个周期内通过电阻R上产生的热量为：Q=I022R⋅由以上两式联立得I022R⋅T2+I02R⋅

4.【答案】C

【解析】解：当线圈处于图中所示位置时，线框与磁场方向平行，磁通量为零，最小；

该位置与中性面垂直，感应电动势最大，根据法拉第电磁感应定律公式E=n△Φ△t，磁通量的变化率△Φ△t最大；

故选：C．

根据法拉第电磁感应定律公式，当时间足够小时，可以用该公式近似求解瞬时电动势，而磁通量的变化量与瞬时电动势成正比．

本题中线圈产生的是正弦式交变电流，当磁通量为零时，线框与中性面垂直，感应电动势最大，磁通量的变化率最大．

5.【解析】【分析】

电感线圈对交流电的阻碍作用与交流电的频率、及自感系数成正比，电容器内部是真空或电介质，隔断直流，能充电、放电，能通交流，具有隔直通交、通高阻低的特性进行分析。

对于电容和电感的特性可以利用感抗和容抗公式记忆：XL=2πfL，XC=12πfC，L是电感，C是电容，f是频率。

【解答】

输入的交流的频率减小，对电阻R没影响，L1灯亮度不变；电感线圈特点是通低频阻高频，频率减小，则电感的阻碍作用减小，所以L2灯的亮度变亮；电容器的特点是通高频阻低频，频率减小，则电容器的阻碍作用增大，所以L3灯更暗一些，故ABC错误，D正确。【解析】【分析】输出电压是由输入电压和匝数比决定的，输入的功率的大小是由输出功率的大小决定的，电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，根据理想变压器的原理分析即可。掌握住理想变压器的电压、电流及功率之间的关系，本题即可得到解决。【解答】A.改变电源频率改变不了电流的有效值，所以A错误；

B.输入的电压和匝数比不变，输出的电压也不变，当向下移动滑片时，电路的电阻变大，所以电流要变小，所以B错误；

C.将电键S掷向1，原线圈的匝数变大，由电压与匝数成正比可得，副线圈的输出电压要减小，电路的电阻不变，所以电流要减小，所以C错误；

D.将电键S掷向2时，原线圈的匝数减小，由电压与匝数成正比可得，副线圈的输出电压要变大，电路的电阻不变，所以电流要增大，所以D正确。故选D。

7.【答案】D

【解析】解：AD、在A和C时刻感应电流最大，感应电动势最大，而磁通量为零，磁通量的变化率最大，线圈处于与中性面垂直的位置。故A错误，D正确。

B、在B和D时刻感应电流为零，感应电动势为零，线圈位于中性面，磁通量最大。故B错误。

C、从A时刻到D时刻经过时间为34周期，线圈转过的角度为1.5π弧度。故C错误。

故选：D。

本题考查理解正弦交变电流与磁通量关系的能力及把握电流的变化与线圈转过的角度的关系的能力。比较简单。

8.【答案】D【解析】解：根据图象可知该交流电的电压最大值是Um=20V，

周期T=0.02s，所以频率为：f=1T=10.02HZ=50Hz；

故ABC错误，D正确；

故选：D。

由交流电的图象的纵坐标的最大值读出电压的最大值，由横坐标读出周期，因而得出频率．

【解析】解：A、t=0时刻即中性面时，线框中感应电动势最小为零，故A错误；

B、t=T4时刻，线圈位于与中性面垂直位置，线框中感应电动势最大Emax=BSW，故B正确；

C、线框产生的交变电流有效值是I=Em2R=2BSW2R，故C正确；

D、线框产生的交变电流一个周期电流方向改变2次，故D错误．

故选：BC

【解析】【分析】交流电也可以通过线圈，但是线圈的电感对交流电有阻碍作用，这个阻碍叫做感抗。交流电越难以通过线圈，说明电感量越大，电感的阻碍作用就越大；交流电的频率高，也难以通过线圈，电感的阻碍作用也大；电容器的电容越大，表明电容器储存电荷的能力越大，在电压一定的条件下，单位时间内电路中充、放电移动的电荷量越大，电流越大，所以电容对交变电流的阻碍作用越小，即容抗越小，在交变电流的电压一定时，交变电流的频率越高，电路中充、放电越频繁，单位时间内电荷移动速率越大，电流越大，电容对交变电流的阻碍作用越小，即容抗越小。本题关键是知道电感和电容对交流点和直流电的影响，难度一般，基础题。【解答】三支路电压相等，当通交流电时，电感的感抗和电容的容抗都会对交流电产生影响，而电阻所在支路对电流的阻碍作用不变，当通入直流电时，对电阻没有影响，亮度不变，电容器不能通直流，所以L1不亮，对线圈，阻碍减小，L2比L3亮，故AC故选AC。

11.【答案】BC

【解析】解：A、由表达式知原线圈电压有效值为502V，开关S断开时，由电压与匝数成正比知副线圈两端电压为52V，副线圈中电流为5210+10=0.252A，电流与匝数成反比知电流表示数为0.052A，故A错误；

B、由A知，所以两电阻总的电功率为(52)210+10=2.5W，B正确；

C、开关S闭合时，副线圈相当于两个，每个电压为U=2.52V，电流为I=0.252A，两电阻总的电功率为P=2UI=2.5W，所以C正确．

D、开关S断开时，电容器两端电压最大为【解析】解：A、根据P=UI得，I=PU.输送功率一定，输送电压变为原来的30倍，则输送电流变为原来的130，故A错误，B正确；

C、电流减小到130倍，根据P损=I2R，可知，电线上损失的功率为原来的1900倍，故C错误；

D、输送电流变为原来的130.根据P损=I2R得，要使输电线上的功率不变，电阻变为原来的900倍，根据R=ρls=ρ4lπd【解析】解：A、磁感应强度增大，由楞次定律可知，感应电流沿acbda方向，故A正确；

B、由法拉第电磁感应定律可得，感应电动势E=△Φ△t=S△B△t=l×l2×△B△t=△B△t⋅l22，故B正确；

C、acb段导线相当于电源，电流沿a流向b，在电源内部电流从低电势点流向高电势点，因此a点电势低于b点电势，故C错误；

D、设导线总电阻为R，则a、b两点间的电势差Uab=ER100 3.2×

【解析】(1)【分析】由表中数据可以得到额定电压、额定功率，工作频率，根据有效值与最大值的关系求出交流电压的最大值，根据T=1用电器铭牌上都会有额定电压和功率，频率，有了这些个信息我们可以求出其他几个量，如额定电流、电阻、用电量等，做题时要注意总结。【解答】由图知电水壶的额定电压为220V，频率为50Hz，则所使用的交流电压的最大值Um周期T=故答案为：2202

0.02(2)【分析】已知匀强电场中ab间的电势差和距离，根据电势差与场强的关系式U=Ed，d是两点沿场强方向的距离，即可求解场强大小．由W=qU求出电场力做功，即可得到电势能的变化。解决本题的关键是掌握U=Ed和W=qU两个公式，要注意公式中d是两点沿场强方向的距离。【解答】由Uab=Edabcos37°，则得：

场强

 E=Uabdabcos37°=320.4×0.8V=100V/m，把

15.【答案】BS；nBSt【解析】【分析】通过线圈的磁通量可以根据Φ=BSsinθ进行求解，θ为线圈平面与磁场方向的夹角；根据法拉第电磁感应定律，即可求解平均感应电动势的大小。

解决本题的关键掌握磁通量的公式，知道当线圈平面与磁场平行时，磁通量为0，但感应电动势最大，当线圈平面与磁场方向垂直时，磁通量最大，而感应电动势却最小。【解答】当线框转动与磁场方向垂直的图示位置时，通过线圈的磁通量Φ=BS；

根据法拉第电磁感应定律，则有E=nΔΦΔt=nBSt。

故填：

16.【答案】1)1:4

2)>

3)正、S

4)提高

5)1s

2m

【解析】1)主要考察天体运动中，万有引力的应用即为天体做圆周运动提供向心力，依据：A、B两人造卫星都绕地球做圆周运动，故M相同，代入周期之比即可得到半径之比为1:42)主要考察通过电场线判断电场的强弱，电场线是为描述电场而引进的假想曲线，电场线的疏密反映电场的强弱，电场线的切线方向表示电场强度的方向，从图中可以看出，A点的电场线比B点密集，说明A点的场强比B点强3)本题主要考察通电导线磁场方向的判定，通电导线电流流向与磁场方向遵循右手螺旋定则，磁场方向规定为磁针N极静止时的指向。从题中可以看出，小磁针N极指向右端，即通电螺线管内磁场的方向向右，在内部磁场方向由S极指向N极，所以左端即a端为S极，右端即b端为N极，根据右手螺旋判断电流流向，从右端看去为顺时针，所以c为电源的正极4)主要考察远距离输电过程中降低能耗的问题。在输送电能过程中，由于导线存在电阻，电流会做功，进而产生热量散失掉。散失的热量为：要减小Q就要减小电流I，而电流I；在保证P的前提下，要减小I，只能通过增大u来实现。5)主要考察平抛运动的规律。平抛运动在竖直方向自由落体运动，水平方向匀速直线运动。根据竖直方向：水平方向匀速直线运动：x=vt=2m

17.【答案】解：(1)升压变压器的输出电压：U2=n2n1U1=2500V

(2)传输电流：I2=P2U2=500×1032500A=200A

损