2020高考物理二轮复习题型归纳与训练
专题十三 交变电流
题型一 正弦式交变电流的产生
【典例1】(2019·天津高考)(多选)单匝闭合矩形线框电阻为R,在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动,穿过线框的磁通量Φ与时间t的关系图象如图所示。下列说法正确的是( )
T
A.时刻线框平面与中性面垂直 2
B.线框的感应电动势有效值为
2πΦm
T
2π2Φ2m
C.线框转一周外力所做的功为 RT
TπΦm
D.从t=0到t=过程中线框的平均感应电动势为
4T【答案】 BC
【解析】 中性面的特点是与磁场垂直,线框位于中性面时,穿过线框的磁通量最大,磁通T
量变化率最小,则时刻线框所在平面与中性面重合,A错误;感应电动势最大值为Em=Φmω
22πEm2πΦm
=Φm,对正弦式交流电,感应电动势有效值E有==,B正确;由功能关系知,
TT2E2有2π2Φ2m
线框转一周外力做的功等于产生的电能,W=E电=·T=,C正确;由法拉第电磁感
RRTTΔΦΦm4Φm
应定律知,从t=0到t=过程中线框的平均感应电动势E===,D错误。
4ΔtTT
4
题型二 描述交变电流的物理量的比较
【典例2】(2019·福建泉州泉港区第一中学高三上质量检测)如图为小型旋转电枢式交流发电
机的原理图,其矩形线圈在磁感应强度为B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电阻R=10 Ω连接,t=0时线圈以T=0.02 s的周期从图中位置开始转动,转动时理想交流电压表示数为10 V,则下列说法正确的是( )
A.电阻R上的电功率为20 W
B.R两端的电压u随时间变化的规律是u=102·cos100πt(V) C.t=0.02 s时R两端的电压瞬时值最大 D.一个周期内电阻R产生的热量是0.2 J 【答案】 BCD
U2102
【解析】 电阻R消耗的电功率为P== W=10 W,A错误;R两端电压的最大值为
R10Um=2U=102 V,角速度ω=
2π
=100π rad/s,线圈从图中位置开始转动时,感应电动势T
最大,R两端电压最大,故R两端的电压u随时间t变化的规律是u=102cos100πt(V),B正确;t=0.02 s时,即t=T时,线圈平面与磁场方向平行,磁通量的变化率最大,此时线圈产生的感应电动势最大,R两端的电压瞬时值最大,C正确;根据焦耳定律可知,一个周期内电阻R产生的热量Q=I2RT=PT=10×0.02 J=0.2 J,D正确。
题型三 有效值的理解与计算
【典例3】 (2019·贵阳一模)如图甲所示为某品牌电热毯的简易电路,电热丝的电阻为R=484 Ω,现将其接在u=2202sin100πt(V)的正弦交流电源上,电热毯被加热到一定温度后,温控装置P使输入电压变为图乙所示的波形,从而进入保温状态,若电热丝的电阻保持不变,则保温状态下,理想交流电压表V的读数和电热毯消耗的电功率最接近下列哪一组数据( )
A.220 V、100 W C.110 V、25 W 【答案】 B
B.156 V、50 W D.311 V、200 W
U2Um
【解析】 由图象根据有效值的定义可得×+0=×T,解得:U==1102 V≈156
R2R2U21102?2
V,电热毯在保温状态下消耗的电功率为P==( W=50 W,B正确。
R484
?Um?2?2?T
题型四 理想变压器基本规律的应用
【典例4】(2019·山西高三二模)如图所示,理想变压器原、副线圈匝数之比为10∶1,原线圈两端连接正弦交流电源u=2202sin314t(V),副线圈接电阻R,同时接有理想电压表和理想电流表。下列判断正确的是( )
A.电压表读数约为31.1 V
B.若仅将副线圈匝数增加到原来的2倍,则电流表的读数增大到原来的2倍 C.若仅将R的阻值增加到原来的2倍,则输入功率也增加到原来的2倍
D.若R的阻值和副线圈匝数同时增加到原来的2倍,则输出功率增加到原来的4倍 【答案】 B
【解析】 根据u=2202sin314t(V)可知,原线圈的电压有效值为U1=220 V,电压表的读U1n1
数为变压器输出电压的有效值,由=得,电压表读数为U2=22 V,A错误;若仅将副
U2n2
U1n1U2
线圈匝数增加到原来的2倍,根据=可知,U2增大到原来的2倍,由I2=可知,电
U2n2R流表的读数增大到原来的2倍,B正确;输入电压和匝数比不变,则输出电压U2不变,若U2
仅将R的阻值增加到原来的2倍,由I2=可知,副线圈电流变为原来的一半,输出功率
R变为原来的一半,由输入功率等于输出功率可知,输入功率也变为原来的一半,C错误;若副线圈匝数增加到原来的2倍,则U2增加到原来的2倍,若R的阻值也增加到原来的2倍,U22
输出功率P2=变为原来的2倍,D错误。
R
题型五 理想变压器动态问题分析
【典例5】(2019·山东省“评价大联考”三模)如图,理想变压器T的原线圈接在电压为U的交流电源两端,P为滑动变阻器的滑片,RT为热敏电阻,其阻值随温度升高而减小,则( )
A.P向左滑动时,变压器的输出电压变大 B.P向左滑动时,变压器的输入功率变大 C.RT温度升高时,灯L变亮
D.RT温度升高时,适当向右滑动P可保持灯L亮度不变 【答案】 D
【解析】 P向左滑动时,变压器原线圈电压和原、副线圈的匝数比均不变,输出电压不变,故A错误;P向左滑动时,滑动变阻器电阻变大,副线圈回路总电阻增大,输出功率减小,所以变压器的输入功率也变小,故B错误;RT温度升高时,其阻值减小,副线圈回路总电阻减小,总电流增大,滑动变阻器的分压增大,灯L两端电压减小,灯L变暗,故C错误;RT温度升高时,其阻值减小,只有适当向右滑动P,才能使灯L分压不变,从而保持灯L
的亮度不变,故D正确。
题型六 远距离输电问题
【典例6】(2019·江苏高考)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 V C.降低200 V 【答案】 D
【解析】 理想变压器的电压与匝数关系为
U1n1U1+ΔU1ΔU1n1
==,整理可得=,即原、U2n2U2+ΔU2ΔU2n2
B.增加2 V D.增加200 V
副线圈匝数之比等于原、副线圈的电压变化量之比,当ΔU1=20 V时,ΔU2=200 V,D正确。
【强化训练】
1.(2019·北京市通州区高三第一学期期末)如图所示,一个矩形线圈abcd在匀强磁场中匀速转动,转轴OO′与磁场方向垂直,线圈中产生感应电动势。下列说法正确的是( )
2020年高考物理考点题型归纳与训练专题十三 交变电流(含解析)
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