北京专用版高考物理大一轮复习 专题十三 交变电流练习docxWord格式.docx

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2015四川理综,4,6分

变压器、电

能的输送

电阻、感抗与容抗

★★

变压器

2017北京理综,16,6分

4

交流电的有效值

电能的输送

传感器与

电磁振荡、

电磁波

传感器

2016北京理综,21

（1）

热敏电阻

电磁振荡

电磁场和电磁波

2016北京理综,14,6分

电磁波和机械波的传播特性

电磁波谱、电磁波的应用

电磁波的发射、传播和接收

2018北京理综,24

（2）

能量观念、

模型建构、

2015北京理综,20,6分

分析解读　　近几年内对本专题的内容常有考查,考查集中在简单的概念和现象的理解上,难度较低。

主要考查考生的理解能力、提取信息能力、应用基本概念规律分析和推理计算的能力。

【真题典例】

破考点

【考点集训】

考点一　交流电

1.如图甲所示,在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁场方向垂直的轴匀速转动产生交流电,电动势e随时间t的变化关系如图乙所示,则（　　）

A.该交流电的频率为100Hz

B.该交流电电动势的有效值为311V

C.t=0.01s时,穿过线框的磁通量为零

D.t=0.01s时,穿过线框的磁通量的变化率为零

答案　D

2.如图所示,交流发电机的矩形金属线圈abcd的边长ab=cd=50cm,bc=ad=30cm,匝数n=100,线圈的总电阻r=10Ω,线圈位于磁感应强度B=0.050T的匀强磁场中,线圈平面与磁场方向平行。

线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F（集流环）焊接在一起,并通过电刷与阻值R=90Ω的定值电阻连接。

现使线圈绕过bc和ad边中点且垂直于磁场的转轴OO'

以角速度ω=400rad/s匀速转动。

电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。

求:

（1）线圈中感应电流的最大值;

（2）线圈转动过程中电阻R的发热功率;

（3）从线圈经过图示位置开始计时,经过周期通过电阻R的电荷量。

答案　

（1）3.0A　

（2）405W　（3）7.5×

10-3C

3.电源是把其他形式能转化为电势能的装置。

我们通常使用的电源有交流、直流之分。

（1）法拉第发明了世界上第一台直流发电机——法拉第圆盘发电机。

如图1所示为其示意图,铜质圆盘竖直放置在水平向左的匀强磁场中,它可以绕水平轴在竖直平面内转动。

当两个电刷分别位于圆盘的边缘和圆心处时,在圆盘匀速转动时产生的电流是稳定的。

用导线将电刷与电阻R连接起来形成回路。

已知匀强磁场的磁感应强度大小为B,圆盘半径为a,圆盘匀速转动时的角速度为ω,发电机内阻为r1。

求电源电动势E,并判断通过电阻R的电流方向。

图1

（2）如图2所示为一个小型交流发电机的原理图,n匝矩形线圈处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,ab边、cd边分别连在两个滑环上,导体做的两个电刷分别压在滑环上。

线圈ab边的边长为L1,bc边的边长为L2,总电阻为r2。

线圈以恒定的角速度ω绕与磁场方向垂直的固定对称轴OO'

匀速转动。

回路中其他电阻不计。

请你说明发电机线圈平面转至何位置时感应电动势具有最大值Em,并推导此最大值的表达式。

图2

（3）若已知L1=2a,L2=a,求上述两个发电机分别为电阻R供电时,电阻R消耗的电功率之比。

答案　

（1）圆盘产生的电动势为E=Ba

=ωa

E=Bωa2

根据右手定则可以判断:

流过电阻R的电流方向为从c到d。

（2）当线圈平面转至与磁场方向平行位置（图示位置）时,线圈中的感应电动势最大

设此时ab、cd边的线速度大小为v,

则单匝线圈时ab边产生的感应电动势为E1=BL1v

cd边产生的感应电动势为E2=BL1v

n匝线圈产生的总感应电动势为Em=n（E1+E2）=2nBL1v

由于v=ωr=ω

有Em=2nBL1ω·

=nBL1L2ω

（3）第一个发电机为电阻供电时:

U1=E=

第二个发电机为电阻供电时:

U2=·

Em=

==

其他方法正确同样给分

考点二　变压器、电能的输送

4.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。

两个电路的电源为完全相同的交流电源。

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,接通交流电源,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

答案　C

5.（2016课标Ⅲ,19,6分）（多选）如图,理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b。

当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时,两灯均能正常发光,下列说法正确的是（　　）

A.原、副线圈匝数比为9∶1

B.原、副线圈匝数比为1∶9

C.此时a和b的电功率之比为9∶1

D.此时a和b的电功率之比为1∶9

答案　AD

6.如图所示,有一个电热器R,接在电压为u=311sin100πt（V）的交流电源上。

电热器工作时的电阻为100Ω,电路中的交流电表均为理想电表。

由此可知（　　）

A.电压表的示数为311V

B.电流表的示数为2.2A

C.电热器的发热功率为967W

D.交流电的频率为100Hz

答案　B

7.（多选）某小型水电站的电能输送示意图如图甲所示,发电机通过升压变压器和降压变压器向用户供电。

已知输电线的总电阻为r,降压变压器原、副线圈的匝数比为n3∶n4=n∶1,降压变压器的副线圈两端电压如图乙所示,降压变压器的副线圈与阻值R0=22Ω的电阻组成闭合电路。

若将变压器视为理想变压器,则下列说法正确的是（　　）

A.发电机产生交流电的频率为0.5Hz

B.降压变压器的副线圈两端电压的瞬时值表达式u=220sin100πtV

C.通过R0电流的最大值为20A

D.输电线损失的功率为（W）

答案　BD

考点三　传感器与电磁振荡、电磁波

8.（多选）如图所示,是一个火警报警器的逻辑电路图。

Rt是热敏电阻,低温时电阻值很大,高温时电阻值很小,R是阻值较小的分压电阻。

下面有关叙述正确的是（　　）

A.要做到低温时电铃不响,高温时响,虚线处应接入一或门元件

B.高温时电铃接通的原因是X、P间电压变小,门元件导通

C.要提高电路的灵敏度应该将R的触头向下滑动

D.要提高电路的灵敏度也可以将R的触头向上滑动

答案　BC

9.（多选）LC电路中电容两端的电压随时间变化的关系如图所示,由图可知（　　）

A.在t1时刻,电路中的电流最大

B.在t2时刻,电路的磁场能最大

C.从t2时刻至t3时刻,电路的电场能不断增大

D.从t3时刻至t4时刻,电容器所带电荷量不断增大

10.关于电磁波,下列说法正确的是（　　）

A.雷达是用X光来测定物体位置的设备

B.使电磁波随各种信号而改变的技术叫做解调

C.用红外线照射时,大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光

D.周期性变化的电场可以产生周期性变化的磁场

11.（2016天津理综,1,6分）我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星,它标志着我国雷达研究又创新的里程碑。

米波雷达发射无线电波的波长在1~10m范围内,则对该无线电波的判断正确的是（　　）

A.米波的频率比厘米波频率高

B.和机械波一样须靠介质传播

C.同光波一样会发生反射现象

D.不可能产生干涉和衍射现象

12.（多选）关于电磁波谱,下列说法正确的是（　　）

A.电磁波中最容易表现出衍射现象的是无线电波

B.紫外线的频率比可见光低,长时间照射可以促进钙的吸收,改善身体健康

C.X射线和γ射线的波长比较短,穿透力比较强

D.红外线的显著作用是热效应,温度较低的物体不能辐射红外线

答案　AC

炼技法

【方法集训】

方法1　交变电流的产生和电路的综合分析方法

1.（多选）将R1=10Ω、R2=20Ω的电阻串联接在正弦交流电路中,通过电阻R2的电流i随时间t变化的情况如图所示。

则（　　）

A.R1消耗的电功率是3.6W

B.R2两端的电压有效值是6V

C.通过R2的电流有效值是0.6A

D.R2两端的电压有效值是6V

2.如图所示为一交流发电机的原理示意图,其中矩形线圈abcd的边长lab=lcd=50cm,lbc=lad=20cm,匝数n=100,线圈的总电阻r=0.20Ω,线圈在磁感应强度B=0.050T的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OO'

匀速转动,角速度ω=100πrad/s。

线圈两端通过电刷E、F与阻值R=4.8Ω的定值电阻连接。

（π取3）

（1）从线圈经过中性面开始计时,写出线圈中感应电动势随时间变化的函数表达式;

（2）求此发电机在上述工作状态下的输出功率;

（3）求从线圈经过中性面开始计时,经过周期通过电阻R的电荷量。

答案　

（1）e=150sin100πt（V）

（2）2.16×

103W

（3）0.10C

方法2　理想变压器的动态分析方法

3.如图所示为模拟街头变压器通过降压给用户供电的示意图,变压器输入的交流电压可视为不变。

变压器输出的低压交流电通过输电线输送给用户。

定值电阻R0表示输电线的电阻,变阻器R表示用户用电器的总电阻。

若变压器为理想变压器,电表为理想电表,则在变阻器的滑片P向上移动的过程中（　　）

A.V2示数变小B.V1示数变大

C.A2示数变大D.A1示数变小

4.（多选）图中为一理想变压器,其原线圈与一电压有效值不变的交流电源相连,P为滑动头。

现令P从均匀密绕的副线圈最底端开始,沿副线圈匀速上滑,直至白炽灯泡L两端的电压等于其额定电压为止。

用I1表示流过原线圈的电流,I2表示流过灯泡的电流,U2表示灯泡两端的电压,P2表示灯泡消耗的电功率（这里的电流、电压均指有效值,电功率指平均值）。

下列4个图中,能够正确反映相应物理量的变化趋势的是（　　）

方法3　远距离输电的分析方法

5.（2014江苏单科,3,3分）远距离输电的原理图如图所示,升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2,电压分别为U1、U2,电流分别为I1、I2,输电线上的电阻为R。

变压器为理想变压器,则下列关系式中正确的是（　　）

A.=B.I2=

C.I1U1=RD.I1U1=I2U2

6.（2014浙江理综,15,6分）如图所示为远距离交流输电的简化电路图。

发电厂的输出电压是U,用等效总电阻是r的两条输电线输电,输电线路中的电流是I1,其末端间的电压为U1。

在输电线与用户间连有一理想变压器,流入用户端的电流为I2。

则　（　　）

A.用户端的电压为

B.输电线上的电压降为U

C.