2024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】(2024·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】(2024·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】 (2024·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】(2024·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】(2024·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】(2024·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．(2024·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( )
2024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)
