2021屆（人教版）新高三高考物理一輪復習題型練習卷：交變電流

1、交變電流題型一交變電流的產生與描述1.產生:當閉合線圈由中性面位置開始在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉動時,線圈中會產生感應電動勢,感應電動勢隨時間而變化的函數(shù)是e=Emsin t。2.規(guī)律:若n匝面積為S的線圈以角速度繞垂直于磁場方向的軸勻速轉動,從中性面開始計時,其函數(shù)形式為e=Emsin t,Em=nBS表示電動勢最大值,其電流大小為i=sin t=Imsin t。3.交變電流的描述(1)周期T:交變電流完成一次周期性變化(線圈轉一周)所需的時間,單位是秒(s)。公式T=。(2)頻率f:交變電流在1 s內完成周期性變化的次數(shù),單位是赫茲(Hz)。公式f=。 典例1 (多選)在勻強磁

2、場中,一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉軸勻速轉動,如圖甲所示,產生的交變電動勢的圖象如圖乙所示,則下列說法正確的是()A.t=0.005 s時線框的磁通量變化率為零B.t=0.01 s時線框平面與中性面重合C.電流方向每秒改變100次D.該交流電動勢的瞬時表達式為e=311sin 100t(V)變式1:如圖甲所示,一矩形線圈abcd放置在勻強磁場中,并繞過ab,cd中點的軸OO以角速度逆時針勻速轉動。若以線圈平面與磁場夾角=45°時(如圖乙)為計時起點,并規(guī)定當電流自a流向b時電流方向為正。則選項圖所示的四幅圖中正確的是()題型二交變電流四值的比較1.交變電流的瞬時值、峰值、有效值、

3、平均值的比較物理量物理含義重要關系適用情況及說明瞬時值交變電流某一時刻的值e=Emsin ti=Imsin t計算線圈某時刻的受力情況峰值最大的瞬時值Em=nBSIm=討論電容器的擊穿電壓有效值跟交變電流的熱效應等效的恒定電流值、電壓值對正弦式交變電流有:E=U=I=(1)計算與電流的熱效應有關的量(如功、功率、熱量等)(2)電氣設備“銘牌”上所標的一般是有效值(3)保險絲的熔斷電流為有效值平均值交變電流圖象中圖線與時間軸所夾的面積與時間的比值=n=計算通過電路截面的電荷量2.對交變電流有效值的理解交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(電流通過電阻生熱)進行定義的,所以進行有效值計算時,要緊扣電

4、流通過電阻生熱(或熱功率)進行計算。注意“三同”:即“相同電阻”、“相同時間”內產生“相同熱量”。計算時“相同時間”要取周期的整數(shù)倍,一般取一個周期。典例2 如圖所示是我國居民日常生活所用交變電流的圖象,由圖象可知()A.該交變電流的頻率為100 HzB.該交變電流的有效值為311 VC.該交變電流的周期是2 sD.該交變電流電壓的瞬時值表達式為u=311sin 100t(V)變式2:(多選)一臺小型發(fā)電機產生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖象如圖甲所示。已知發(fā)電機線圈內阻為5 ,現(xiàn)外接一只電阻為105 的燈泡,如圖乙所示,則下列說法正確的是()A.電路中的電流方向每秒鐘改變100次B.電壓表V

5、的示數(shù)為220 VC.燈泡實際消耗的功率為440 WD.發(fā)電機線圈內阻每秒鐘產生的焦耳熱為20 J題型三電感、電容對交變電流的影響1.電感線圈對交變電流的阻礙作用(1)線圈的自感系數(shù)越大,交變電流的頻率越高,電感器對交變電流的阻礙作用越大。(2)作用:通直流、阻交流(低頻扼流圈);通直流、通低頻、阻高頻(高頻扼流圈)。2.電容器對交變電流的阻礙作用(1)電容器的電容越大,交流的頻率越高,電容器對交流的阻礙作用就越小。(2)作用:通交流、隔直流;通高頻、阻低頻。典例3 (多選)如圖所示電路中,A,B為兩相同的小燈泡,L為直流電阻為零的電感線圈,下列說法正確的是()A.電源為穩(wěn)恒直流電源時,燈泡A

6、,B亮度相同B.電源為穩(wěn)恒直流電源時,燈泡A比B亮度大C.電源為交流電源時,燈泡A,B亮度相同D.電源為交流電源時,燈泡B比A亮度小變式3:(多選)如圖所示,接在交流電源上的電燈泡正常發(fā)光,以下說法正確的是()A.把電介質插入電容器,燈泡變亮B.增大電容器兩極板間的距離,燈泡變亮C.減小電容器兩極板間的正對面積,燈泡變暗D.使交變電流頻率減小,燈泡變暗題型四變壓器1.構造:由原線圈、副線圈和閉合鐵芯組成。變壓器構造如圖所示。(1)原線圈:與交流電源連接的線圈;(2)副線圈:與負載連接的線圈。2.工作原理:電流通過原線圈時在鐵芯中激發(fā)磁場,由于電流的大小、方向在不斷變化,鐵芯中的磁場也在不斷變化

7、。變化的磁場在副線圈中產生感應電動勢,所以盡管兩個線圈之間沒有導線相連,副線圈也能夠輸出電流。互感現(xiàn)象是變壓器工作的基礎。3.理想變壓器:不考慮銅損(線圈電阻產生的焦耳熱)、鐵損(渦流產生的焦耳熱)和漏磁的變壓器,即它的輸入功率和輸出功率相等。4.基本關系式(1)功率關系:P入=P出;(2)電壓關系:=;(3)電流關系:只有一個副線圈時,=。典例4 (多選)如圖所示,變壓器輸入有效值恒定的電壓,副線圈匝數(shù)可調,輸出電壓通過輸電線送給用戶(電燈等用電器),R表示輸電線的電阻,則()A.用電器增加時,變壓器輸出電壓增大B.要提高用戶的電壓,滑動觸頭P應向上滑C.用電器增加時,輸電線的熱損耗增加D.

8、用電器增加時,變壓器的輸入功率減小變式4:一輸入電壓為220 V,輸出電壓為36 V的變壓器副線圈燒壞了,為獲知此變壓器原、副線圈匝數(shù),某同學拆下燒壞的副線圈,用絕緣導線在鐵芯上新繞了5匝線圈,如圖所示,然后將原來線圈接到220 V交流電源上,測得新繞線圈兩端的電壓為1 V,按理想變壓器分析,該變壓器燒壞前的原、副線圈匝數(shù)分別為()A.1 100,360B.1 100,180C.2 200,180D.2 200,360題型五電能的輸送1.減少電能損失的方法(1)減小輸電線的電阻:根據(jù)R=,要減小輸電線的電阻R,在輸電距離一定的情況下,可采用的方法有選用電阻率小的金屬材料,盡可能增大導線的橫截面

9、積等。(2)減小輸電導線中的電流:在輸電功率一定的情況下,根據(jù)P=UI,要減小電流,必須提高輸電電壓。2.遠距離輸電(1)輸電導線上損失的電功率:輸送功率一定時,線路電流I=,輸電線上損失功率P損=I2R線=R線,可知P損。(2)遠距離輸電線路中的功率關系P輸=P損+P用。典例5 (多選)如圖所示為遠距離高壓輸電的示意圖。關于遠距離輸電,下列表述正確的是()A.增大輸電導線的橫截面積有利于減少輸電過程中的電能損失B.高壓輸電是通過減小輸電電流來減少電路的發(fā)熱損耗C.在輸送電壓一定時,輸送的電功率越大,輸電過程中的電能損失越小D.高壓輸電必須綜合考慮各種因素,不一定是電壓越高越好變式5:圖為遠距

10、離輸電示意圖,兩變壓器均為理想變壓器,升壓變壓器T的原、副線圈匝數(shù)分別為n1,n2,在T的原線圈兩端接入一電壓u=Um sin t的交流電源,若輸送電功率為P,輸電線的總電阻為2r,不考慮其他因素的影響,則輸電線上損失的電功率為()A.() B.()C.4()2 ()2rD.4()2()2r同步練習1.(交流電的產生與描述)(多選)一正弦式交流電壓隨時間變化的規(guī)律如圖所示。由圖可知()A.該交流電壓瞬時值的表達式為u=100sin 25t(V)B.該交流電壓的頻率為25 HzC.該交流電壓的有效值為100 VD.若將該交流電壓加在阻值為R=100 的電阻兩端,則電阻消耗的功率是50 W2.(交

11、流電四值的比較)(多選)理想變壓器原線圈與正弦交變電源連接,輸入電壓u隨時間t變化的規(guī)律如圖所示,原、副線圈匝數(shù)比=100,副線圈只接入一個R=10 的電阻,則()A.與電阻R并聯(lián)的電壓表示數(shù)為3.11 VB.流過電阻R的電流最大值為0.311 AC.變壓器的輸入功率為0.484 WD.一個周期內,電阻R上產生的熱量為9.68×10-3 J3.(電感、電容對電路的影響)(多選)如圖所示,當交流電源的電壓為220 V,頻率為50 Hz時,三只燈泡A,B,C的亮度相同,若將交流電源的頻率改變?yōu)?00 Hz時,則()A.A燈比原來亮B.B燈比原來亮C.C燈亮度不變D.C燈比原來暗4.(變壓

12、器)一理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為31,在原、副線圈的回路中分別接有阻值相同的電阻R,原線圈一側接在電壓為220 V的正弦交流電源上,如圖所示。設副線圈回路中電阻兩端的電壓為U,原、副線圈回路中電阻消耗的功率的比值為k,則()A.U=66 V,k=B.U=22 V,k=C.U=66 V,k=D.U=22 V,k=5.(遠距離輸電)某水電站,用總電阻為2.5 的輸電線給500 km 外的用戶輸電,其輸出電功率是3×106 kW?，F(xiàn)用500 kV 電壓輸電,則下列說法正確的是()A.輸電線上輸送的電流大小為2×105 AB.輸電線上由電阻造成的損失電壓為15 kVC.若改用

13、5 kV電壓輸電,則輸電線上損失的功率為9×108 kWD.輸電線上損失的功率為P=,U為輸電電壓,r為輸電線的電阻交變電流題型一交變電流的產生與描述1.產生:當閉合線圈由中性面位置開始在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉動時,線圈中會產生感應電動勢,感應電動勢隨時間而變化的函數(shù)是e=Emsin t。2.規(guī)律:若n匝面積為S的線圈以角速度繞垂直于磁場方向的軸勻速轉動,從中性面開始計時,其函數(shù)形式為e=Emsin t,Em=nBS表示電動勢最大值,其電流大小為i=sin t=Imsin t。3.交變電流的描述(1)周期T:交變電流完成一次周期性變化(線圈轉一周)所需的時間,單位是秒(

14、s)。公式T=。(2)頻率f:交變電流在1 s內完成周期性變化的次數(shù),單位是赫茲(Hz)。公式f=。 典例1 (多選)在勻強磁場中,一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉軸勻速轉動,如圖甲所示,產生的交變電動勢的圖象如圖乙所示,則下列說法正確的是()A.t=0.005 s時線框的磁通量變化率為零B.t=0.01 s時線框平面與中性面重合C.電流方向每秒改變100次D.該交流電動勢的瞬時表達式為e=311sin 100t(V)答案:BCD變式1:如圖甲所示,一矩形線圈abcd放置在勻強磁場中,并繞過ab,cd中點的軸OO以角速度逆時針勻速轉動。若以線圈平面與磁場夾角=45°時(如圖乙)為計時

15、起點,并規(guī)定當電流自a流向b時電流方向為正。則選項圖所示的四幅圖中正確的是(D)題型二交變電流四值的比較1.交變電流的瞬時值、峰值、有效值、平均值的比較物理量物理含義重要關系適用情況及說明瞬時值交變電流某一時刻的值e=Emsin ti=Imsin t計算線圈某時刻的受力情況峰值最大的瞬時值Em=nBSIm=討論電容器的擊穿電壓有效值跟交變電流的熱效應等效的恒定電流值、電壓值對正弦式交變電流有:E=U=I=(1)計算與電流的熱效應有關的量(如功、功率、熱量等)(2)電氣設備“銘牌”上所標的一般是有效值(3)保險絲的熔斷電流為有效值平均值交變電流圖象中圖線與時間軸所夾的面積與時間的比值=n=計算通

16、過電路截面的電荷量2.對交變電流有效值的理解交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(電流通過電阻生熱)進行定義的,所以進行有效值計算時,要緊扣電流通過電阻生熱(或熱功率)進行計算。注意“三同”:即“相同電阻”、“相同時間”內產生“相同熱量”。計算時“相同時間”要取周期的整數(shù)倍,一般取一個周期。典例2 如圖所示是我國居民日常生活所用交變電流的圖象,由圖象可知()A.該交變電流的頻率為100 HzB.該交變電流的有效值為311 VC.該交變電流的周期是2 sD.該交變電流電壓的瞬時值表達式為u=311sin 100t(V)答案:D變式2:(多選)一臺小型發(fā)電機產生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖象如圖甲

17、所示。已知發(fā)電機線圈內阻為5 ,現(xiàn)外接一只電阻為105 的燈泡,如圖乙所示,則下列說法正確的是(AD)A.電路中的電流方向每秒鐘改變100次B.電壓表V的示數(shù)為220 VC.燈泡實際消耗的功率為440 WD.發(fā)電機線圈內阻每秒鐘產生的焦耳熱為20 J題型三電感、電容對交變電流的影響1.電感線圈對交變電流的阻礙作用(1)線圈的自感系數(shù)越大,交變電流的頻率越高,電感器對交變電流的阻礙作用越大。(2)作用:通直流、阻交流(低頻扼流圈);通直流、通低頻、阻高頻(高頻扼流圈)。2.電容器對交變電流的阻礙作用(1)電容器的電容越大,交流的頻率越高,電容器對交流的阻礙作用就越小。(2)作用:通交流、隔直流;

18、通高頻、阻低頻。典例3 (多選)如圖所示電路中,A,B為兩相同的小燈泡,L為直流電阻為零的電感線圈,下列說法正確的是()A.電源為穩(wěn)恒直流電源時,燈泡A,B亮度相同B.電源為穩(wěn)恒直流電源時,燈泡A比B亮度大C.電源為交流電源時,燈泡A,B亮度相同D.電源為交流電源時,燈泡B比A亮度小答案:AD變式3:(多選)如圖所示,接在交流電源上的電燈泡正常發(fā)光,以下說法正確的是(ACD)A.把電介質插入電容器,燈泡變亮B.增大電容器兩極板間的距離,燈泡變亮C.減小電容器兩極板間的正對面積,燈泡變暗D.使交變電流頻率減小,燈泡變暗題型四變壓器1.構造:由原線圈、副線圈和閉合鐵芯組成。變壓器構造如圖所示。(1

19、)原線圈:與交流電源連接的線圈;(2)副線圈:與負載連接的線圈。2.工作原理:電流通過原線圈時在鐵芯中激發(fā)磁場,由于電流的大小、方向在不斷變化,鐵芯中的磁場也在不斷變化。變化的磁場在副線圈中產生感應電動勢,所以盡管兩個線圈之間沒有導線相連,副線圈也能夠輸出電流。互感現(xiàn)象是變壓器工作的基礎。3.理想變壓器:不考慮銅損(線圈電阻產生的焦耳熱)、鐵損(渦流產生的焦耳熱)和漏磁的變壓器,即它的輸入功率和輸出功率相等。4.基本關系式(1)功率關系:P入=P出;(2)電壓關系:=;(3)電流關系:只有一個副線圈時,=。典例4 (多選)如圖所示,變壓器輸入有效值恒定的電壓,副線圈匝數(shù)可調,輸出電壓通過輸電線

20、送給用戶(電燈等用電器),R表示輸電線的電阻,則()A.用電器增加時,變壓器輸出電壓增大B.要提高用戶的電壓,滑動觸頭P應向上滑C.用電器增加時,輸電線的熱損耗增加D.用電器增加時,變壓器的輸入功率減小答案:BC變式4:一輸入電壓為220 V,輸出電壓為36 V的變壓器副線圈燒壞了,為獲知此變壓器原、副線圈匝數(shù),某同學拆下燒壞的副線圈,用絕緣導線在鐵芯上新繞了5匝線圈,如圖所示,然后將原來線圈接到220 V交流電源上,測得新繞線圈兩端的電壓為1 V,按理想變壓器分析,該變壓器燒壞前的原、副線圈匝數(shù)分別為(B)A.1 100,360B.1 100,180C.2 200,180D.2 200,36

21、0題型五電能的輸送1.減少電能損失的方法(1)減小輸電線的電阻:根據(jù)R=,要減小輸電線的電阻R,在輸電距離一定的情況下,可采用的方法有選用電阻率小的金屬材料,盡可能增大導線的橫截面積等。(2)減小輸電導線中的電流:在輸電功率一定的情況下,根據(jù)P=UI,要減小電流,必須提高輸電電壓。2.遠距離輸電(1)輸電導線上損失的電功率:輸送功率一定時,線路電流I=,輸電線上損失功率P損=I2R線=R線,可知P損。(2)遠距離輸電線路中的功率關系P輸=P損+P用。典例5 (多選)如圖所示為遠距離高壓輸電的示意圖。關于遠距離輸電,下列表述正確的是()A.增大輸電導線的橫截面積有利于減少輸電過程中的電能損失B.

22、高壓輸電是通過減小輸電電流來減少電路的發(fā)熱損耗C.在輸送電壓一定時,輸送的電功率越大,輸電過程中的電能損失越小D.高壓輸電必須綜合考慮各種因素,不一定是電壓越高越好答案:ABD變式5:圖為遠距離輸電示意圖,兩變壓器均為理想變壓器,升壓變壓器T的原、副線圈匝數(shù)分別為n1,n2,在T的原線圈兩端接入一電壓u=Um sin t的交流電源,若輸送電功率為P,輸電線的總電阻為2r,不考慮其他因素的影響,則輸電線上損失的電功率為(C)A.() B.()C.4()2 ()2rD.4()2()2r同步練習1.(交流電的產生與描述)(多選)一正弦式交流電壓隨時間變化的規(guī)律如圖所示。由圖可知(BD)A.該交流電壓瞬時值的表達式為u=100sin 25t(V)B.該交流電壓的頻率為25 HzC.該