2020屆高三物理二輪專題復(fù)習(xí)-交變電流

第=page22頁，共=sectionpages22頁第=page11頁，共=sectionpages11頁2020屆高三物理二輪專題復(fù)習(xí)——交變電流一、單選題（本大題共8小題，共32分）如圖所示，理想變壓器MN原線圈接一交流電源，副線圈回路中有一定值電阻R0和兩個小燈泡L1、L2，電表為理想電表．最初電鍵S是斷開的，現(xiàn)閉合電鍵SA.副線圈兩端電壓變大 B.燈泡L1變亮

C.電流表A1示數(shù)變大 D.電阻一個按正弦規(guī)律變化的交變電流的i?t圖象如圖所示．根據(jù)圖象可以斷定(????)

A.交變電流的頻率

f=0.2

Hz

B.交變電流的有效值I=202A

C.交變電流瞬時值表達式

i=20sin0.02t

A

D.在t=如圖所示為一交變電流的圖象，則該交變電流的有效值為多大()

A.I0 B.I02+I0一線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，在如圖所示位置(線圈平面與B平行)時??()A.穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率最小

B.穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率最大

C.穿過線圈的磁通量最小，磁通量的變化率最大

D.穿過線圈的磁通量最小，磁通量的變化率最小如圖2所示的交流電路中，燈L1、L2和L3均發(fā)光，如果保持交變電源兩端電壓的有效值不變，但頻率減小，各燈的亮、暗變化情況為(????)A.燈L1、L2均變亮，燈L3變暗

B.燈L1、L2、L3均變暗

C.燈L1不變，燈L2變暗，燈L3變亮如圖所示，電源輸入電壓不變，要使電路中電流表示數(shù)變大，可采用的方法有(????)A.增加電源頻率

B.將R上的滑片向下移動

C.將電鍵S擲向1

D.將電鍵S擲向2

線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生交流電的圖象如圖所示，由圖可知(????)A.在A和C時刻線圈處于中性面位置

B.在B和D時刻穿過線圈的磁通量為零

C.從A時刻起到D時刻，線圈轉(zhuǎn)過的角度為π弧度

D.在A和C時刻磁通量變化率的絕對值最大圖是一正弦式交變電流的電壓圖象．從圖象可知電壓的最大值和頻率分別為(????)

A.40V，100

Hz B.20V，100

Hz C.40V，50

Hz D.20V，50

Hz二、多選題（本大題共5小題，共20分）如圖所示，單匝矩形閉合導(dǎo)線框abcd處于磁感應(yīng)強度為B的水平勻強磁場中，線框面積為S，電阻為R.線框繞cd邊重合的豎直轉(zhuǎn)軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，從中性面開始計時，下列說法正確的是()A.t=0時刻即中性面時，線框中感應(yīng)電動勢最大Emax=BSω

B.t=T4時刻，線框中感應(yīng)電動勢最大Emax=BSω

C.在如圖所示的電路中，L1、L2、L3是三盞相同的燈泡。當(dāng)a、b兩端接交流6V時，三盞燈的發(fā)光情況相同。若將a、b兩端接直流6A.三盞燈L3比L2先亮 B.L1不亮，L2、L3的亮度相同

C.L1不亮，L2比L3亮如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比是10：1，原線圈輸入交變電壓u=100sin50πt(V)，O為副線圈中心抽出的線頭，電路中兩個電阻阻值相同，R=10Ω，下列關(guān)于電路的分析正確的是(????)A.開關(guān)S斷開時，電流表示數(shù)為0.252A

B.開關(guān)S斷開時，兩電阻總的電功率為2.5W

C.開關(guān)S閉合時，兩電阻總的電功率為2.5W

D.某電站用11kV交變電壓輸電，輸送功率一定，輸電線的電阻為R，現(xiàn)若用變壓器將電壓升高到330kV送電，下面選項正確的是(????)A.因I=UR，所以輸電上的電流增為原來的30倍

B.因為I=PU，所以輸電線上的電流減為原來的130

C.因P=U2用均勻?qū)Ь€做成的正方形線圈邊長為l，正方形的一半放在垂直于紙面向里的勻強磁場中，如圖所示，當(dāng)磁場以△B△t的變化率增強時，則(????)A.線圈中感應(yīng)電流方向為acbda

B.線圈中產(chǎn)生的電動勢E=△B△t?l22

C.線圈中a點電勢高于b點電勢

D.線圈中三、填空題（本大題共2小題，共10分）(1)如圖是一電熱水壺的銘牌，由銘牌可知，該電熱水壺在額定電壓下工作時，所使用的交流電壓的最大值為________V，交流電的周期為________s．

電器名稱：電熱水壺

型號：WK—9016B

額定電壓：220?V

工作頻率：50?Hz額定功率：2?200?W

(2)如圖所示，勻強電場中a、b兩點的距離為0.4m，兩點的連線與電場線成37°角，兩點間的電勢差為32?V，則勻強電場的場強大小為________V/m，把電量為1×10?10C正電荷從a點移到b點電勢能將減少________(sin37°=0.6,cos37°=0.8)如圖所示為交流發(fā)電機原理圖，已知兩磁極間勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，矩形線框的匝數(shù)為n、面積為S.當(dāng)線框轉(zhuǎn)到與磁場方向垂直的圖示位置時，穿過線框的磁通量為________；若線框從圖示位置逆時針轉(zhuǎn)動90°，所用時間為t，則線框中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢為________．四、實驗題（本大題共1小題，13分）⑴兩顆人造地球衛(wèi)星A、B繞地球做圓周運動，周期之比為T1:T2?=1:8、B的軌道半徑之比為RA:RB=_____________。⑵下圖為某電場的部分電場線。由圖可知A、B兩點的場強大小_

(選填“>”、“<”或“=”)。

(3)如圖所示在通電螺絲管內(nèi)部中間的小磁針，靜止時N極指向右端，則電源的c端為________極，螺線管的a端為_________極(填N或S)．

(4)在輸送一定功率的電能時，為了減小輸電線路上的電能損耗，常常采用

(選填“提高”或“降低”)輸電電壓的方法。(5)從5?m高的樓上以2?m/s的初速度水平拋出一個小球，不計空氣阻力，g取10?m/s2，經(jīng)過

s小球落地，落地時小球在水平方向上的位移為

m五、計算題（本大題共3小題，共25分）一小型發(fā)電站通過理想升壓，降壓變壓器把電能輸送給用戶，已知發(fā)電機的輸出功率P=500kW，輸出電壓U1=500V，升壓變壓器B1原、副線圈的匝數(shù)之比n1：n2=1：5，兩變壓器間輸電導(dǎo)線的總電阻R=1.5Ω.降壓變壓器B2的輸出電壓U4=220V．

(1)升壓變壓器B1副線圈兩端的電壓U2為多少．

(2)輸電導(dǎo)線上損失的功率P損．

(3)降壓變壓器如圖所示，線圈abcd的面積是0.05m2，共100匝，線圈電阻為r=1Ω，外接電阻R=5Ω，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B=1πT，當(dāng)線圈以5r/S的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動時，求：

(1)轉(zhuǎn)動中感應(yīng)電動勢的最大值和有效值．

(2)電路中交流電壓表和電流表的示數(shù)．

(3)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中通過電阻R的電荷量．

如圖所示，位于豎直平面內(nèi)的矩形金屬線圈，邊長L1=0.40m、L2=0.25m，其匝數(shù)n=100匝，總電阻r=1.0Ω，線圈的兩個末端分別與兩個彼此絕緣的銅環(huán)C、D(集流環(huán))焊接在一起，并通過電刷和R=3.0Ω的定值電阻相連接．線圈所在空間存在水平向右的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B=1.0T，在外力驅(qū)動下線圈繞豎直固定中心軸O?1O?2勻速轉(zhuǎn)動，角速度ω=2.0rad/s.求：

(1)電阻R兩端電壓的最大值

(2)從線圈通過中性面(即線圈平面與磁場方向垂直的位置)開始計時，經(jīng)過14周期通過電阻R的電荷量．

(3)在線圈轉(zhuǎn)動一周的過程中，整個電路產(chǎn)生的焦耳熱．

答案和解析1.【答案】C

【解析】解：A、由于輸入的電壓的大小和變壓器的匝數(shù)比不變，所以變壓器的輸出的電壓始終不變，故A錯誤；

B、當(dāng)S接通后，電路的總電阻減小，總電流變大，所以電阻R上消耗的電壓變大，由于輸出的電壓不變，所以燈泡L1的電壓減小，故燈泡L1變暗，故B錯誤；

C、當(dāng)S接通后，電路的總電阻減小，總電流變大，而變壓器的匝數(shù)比不變，所以原線圈中的電流增大，故C正確；

D、當(dāng)S接通后，原線圈電路的總電阻減小，總電流變大，故D錯誤；

故選：C．

輸出電壓是由輸入電壓和匝數(shù)比決定的，輸入的功率的大小是由輸出功率的大小決定的，電壓與匝數(shù)成正比，電流與匝數(shù)成反比，根據(jù)理想變壓器的原理分析即可．

本題主要考查變壓器的知識，要能對變壓器的最大值、有效值、瞬時值以及變壓器變壓原理、功率等問題徹底理解．

2.【答案】【解析】【分析】

直接從圖象中即可求出交流電的峰值及周期，從而求頻率，寫出電流的瞬時值表達式，根據(jù)表達式可求得對應(yīng)的瞬時值。

本題應(yīng)明確交流電圖象的物理意義，正確根據(jù)圖象獲取有關(guān)交流電的信息是對學(xué)生的基本要求，平時要加強練習(xí)。

【解答】

A.題中圖象描述的是電流隨時間的變化關(guān)系，周期為0.02s，故頻率為50Hz，故A錯誤；

B.由圖可知，該交流電的峰值是20A，有效值為202=102A，故B錯誤；

C.角速度ω=2πT=100πrad/s，交變電流瞬時值表達式為：i=20sin100πt(A)，故C錯誤；

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

根據(jù)交流電有效值的定義可知，讓交流電與直流電通過相同的電阻，在相同時間內(nèi)交流電產(chǎn)生的熱量與直流電產(chǎn)生的熱量相同，則直流電的數(shù)值即為交流電的有效值。根據(jù)有效值的定義列式求解。

本題考查的是根據(jù)交變電流有效值的定義計算有關(guān)交變電流的有效值。要注意求交流電產(chǎn)生的熱量時要用有效值。

【解答】

變電流一個周期內(nèi)通過電阻R上產(chǎn)生的熱量為：Q=I022R?由以上兩式聯(lián)立得I022R?T2+I02R?

4.【答案】C

【解析】解：當(dāng)線圈處于圖中所示位置時，線框與磁場方向平行，磁通量為零，最?。?/p>

該位置與中性面垂直，感應(yīng)電動勢最大，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律公式E=n△Φ△t，磁通量的變化率△Φ△t最大；

故選：C．

根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律公式，當(dāng)時間足夠小時，可以用該公式近似求解瞬時電動勢，而磁通量的變化量與瞬時電動勢成正比．

本題中線圈產(chǎn)生的是正弦式交變電流，當(dāng)磁通量為零時，線框與中性面垂直，感應(yīng)電動勢最大，磁通量的變化率最大．

5.【解析】【分析】

電感線圈對交流電的阻礙作用與交流電的頻率、及自感系數(shù)成正比，電容器內(nèi)部是真空或電介質(zhì)，隔斷直流，能充電、放電，能通交流，具有隔直通交、通高阻低的特性進行分析。

對于電容和電感的特性可以利用感抗和容抗公式記憶：XL=2πfL，XC=12πfC，L是電感，C是電容，f是頻率。

【解答】

輸入的交流的頻率減小，對電阻R沒影響，L1燈亮度不變；電感線圈特點是通低頻阻高頻，頻率減小，則電感的阻礙作用減小，所以L2燈的亮度變亮；電容器的特點是通高頻阻低頻，頻率減小，則電容器的阻礙作用增大，所以L3燈更暗一些，故ABC錯誤，D正確?！窘馕觥俊痉治觥枯敵鲭妷菏怯奢斎腚妷汉驮褦?shù)比決定的，輸入的功率的大小是由輸出功率的大小決定的，電壓與匝數(shù)成正比，電流與匝數(shù)成反比，根據(jù)理想變壓器的原理分析即可。掌握住理想變壓器的電壓、電流及功率之間的關(guān)系，本題即可得到解決。【解答】A.改變電源頻率改變不了電流的有效值，所以A錯誤；

B.輸入的電壓和匝數(shù)比不變，輸出的電壓也不變，當(dāng)向下移動滑片時，電路的電阻變大，所以電流要變小，所以B錯誤；

C.將電鍵S擲向1，原線圈的匝數(shù)變大，由電壓與匝數(shù)成正比可得，副線圈的輸出電壓要減小，電路的電阻不變，所以電流要減小，所以C錯誤；

D.將電鍵S擲向2時，原線圈的匝數(shù)減小，由電壓與匝數(shù)成正比可得，副線圈的輸出電壓要變大，電路的電阻不變，所以電流要增大，所以D正確。故選D。

7.【答案】D

【解析】解：AD、在A和C時刻感應(yīng)電流最大，感應(yīng)電動勢最大，而磁通量為零，磁通量的變化率最大，線圈處于與中性面垂直的位置。故A錯誤，D正確。

B、在B和D時刻感應(yīng)電流為零，感應(yīng)電動勢為零，線圈位于中性面，磁通量最大。故B錯誤。

C、從A時刻到D時刻經(jīng)過時間為34周期，線圈轉(zhuǎn)過的角度為1.5π弧度。故C錯誤。

故選：D。

本題考查理解正弦交變電流與磁通量關(guān)系的能力及把握電流的變化與線圈轉(zhuǎn)過的角度的關(guān)系的能力。比較簡單。

8.【答案】D【解析】解：根據(jù)圖象可知該交流電的電壓最大值是Um=20V，

周期T=0.02s，所以頻率為：f=1T=10.02HZ=50Hz；

故ABC錯誤，D正確；

故選：D。

由交流電的圖象的縱坐標(biāo)的最大值讀出電壓的最大值，由橫坐標(biāo)讀出周期，因而得出頻率．

【解析】解：A、t=0時刻即中性面時，線框中感應(yīng)電動勢最小為零，故A錯誤；

B、t=T4時刻，線圈位于與中性面垂直位置，線框中感應(yīng)電動勢最大Emax=BSW，故B正確；

C、線框產(chǎn)生的交變電流有效值是I=Em2R=2BSW2R，故C正確；

D、線框產(chǎn)生的交變電流一個周期電流方向改變2次，故D錯誤．

故選：BC

【解析】【分析】交流電也可以通過線圈，但是線圈的電感對交流電有阻礙作用，這個阻礙叫做感抗。交流電越難以通過線圈，說明電感量越大，電感的阻礙作用就越大；交流電的頻率高，也難以通過線圈，電感的阻礙作用也大；電容器的電容越大，表明電容器儲存電荷的能力越大，在電壓一定的條件下，單位時間內(nèi)電路中充、放電移動的電荷量越大，電流越大，所以電容對交變電流的阻礙作用越小，即容抗越小，在交變電流的電壓一定時，交變電流的頻率越高，電路中充、放電越頻繁，單位時間內(nèi)電荷移動速率越大，電流越大，電容對交變電流的阻礙作用越小，即容抗越小。本題關(guān)鍵是知道電感和電容對交流點和直流電的影響，難度一般，基礎(chǔ)題?！窘獯稹咳冯妷合嗟?，當(dāng)通交流電時，電感的感抗和電容的容抗都會對交流電產(chǎn)生影響，而電阻所在支路對電流的阻礙作用不變，當(dāng)通入直流電時，對電阻沒有影響，亮度不變，電容器不能通直流，所以L1不亮，對線圈，阻礙減小，L2比L3亮，故AC故選AC。

11.【答案】BC

【解析】解：A、由表達式知原線圈電壓有效值為502V，開關(guān)S斷開時，由電壓與匝數(shù)成正比知副線圈兩端電壓為52V，副線圈中電流為5210+10=0.252A，電流與匝數(shù)成反比知電流表示數(shù)為0.052A，故A錯誤；

B、由A知，所以兩電阻總的電功率為(52)210+10=2.5W，B正確；

C、開關(guān)S閉合時，副線圈相當(dāng)于兩個，每個電壓為U=2.52V，電流為I=0.252A，兩電阻總的電功率為P=2UI=2.5W，所以C正確．

D、開關(guān)S斷開時，電容器兩端電壓最大為【解析】解：A、根據(jù)P=UI得，I=PU.輸送功率一定，輸送電壓變?yōu)樵瓉淼?0倍，則輸送電流變?yōu)樵瓉淼?30，故A錯誤，B正確；

C、電流減小到130倍，根據(jù)P損=I2R，可知，電線上損失的功率為原來的1900倍，故C錯誤；

D、輸送電流變?yōu)樵瓉淼?30.根據(jù)P損=I2R得，要使輸電線上的功率不變，電阻變?yōu)樵瓉淼?00倍，根據(jù)R=ρls=ρ4lπd【解析】解：A、磁感應(yīng)強度增大，由楞次定律可知，感應(yīng)電流沿acbda方向，故A正確；

B、由法拉第電磁感應(yīng)定律可得，感應(yīng)電動勢E=△Φ△t=S△B△t=l×l2×△B△t=△B△t?l22，故B正確；

C、acb段導(dǎo)線相當(dāng)于電源，電流沿a流向b，在電源內(nèi)部電流從低電勢點流向高電勢點，因此a點電勢低于b點電勢，故C錯誤；

D、設(shè)導(dǎo)線總電阻為R，則a、b兩點間的電勢差Uab=ER100?3.2×

【解析】(1)【分析】由表中數(shù)據(jù)可以得到額定電壓、額定功率，工作頻率，根據(jù)有效值與最大值的關(guān)系求出交流電壓的最大值，根據(jù)T=1用電器銘牌上都會有額定電壓和功率，頻率，有了這些個信息我們可以求出其他幾個量，如額定電流、電阻、用電量等，做題時要注意總結(jié)?！窘獯稹坑蓤D知電水壺的額定電壓為220V，頻率為50Hz，則所使用的交流電壓的最大值Um周期T=故答案為：2202

0.02(2)【分析】已知勻強電場中ab間的電勢差和距離，根據(jù)電勢差與場強的關(guān)系式U=Ed，d是兩點沿場強方向的距離，即可求解場強大小．由W=qU求出電場力做功，即可得到電勢能的變化。解決本題的關(guān)鍵是掌握U=Ed和W=qU兩個公式，要注意公式中d是兩點沿場強方向的距離?！窘獯稹坑蒛ab=Edabcos37°，則得：

場強

?E=Uabdabcos37°=320.4×0.8V=100V/m，把

15.【答案】BS；nBSt【解析】【分析】通過線圈的磁通量可以根據(jù)Φ=BSsinθ進行求解，θ為線圈平面與磁場方向的夾角；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，即可求解平均感應(yīng)電動勢的大小。

解決本題的關(guān)鍵掌握磁通量的公式，知道當(dāng)線圈平面與磁場平行時，磁通量為0，但感應(yīng)電動勢最大，當(dāng)線圈平面與磁場方向垂直時，磁通量最大，而感應(yīng)電動勢卻最小?！窘獯稹慨?dāng)線框轉(zhuǎn)動與磁場方向垂直的圖示位置時，通過線圈的磁通量Φ=BS；

根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，則有E=nΔΦΔt=nBSt。

故填：

16.【答案】1)1:4

2)>

3)正、S

4)提高

5)1s

2m

【解析】1)主要考察天體運動中，萬有引力的應(yīng)用即為天體做圓周運動提供向心力，依據(jù)：A、B兩人造衛(wèi)星都繞地球做圓周運動，故M相同，代入周期之比即可得到半徑之比為1:42)主要考察通過電場線判斷電場的強弱，電場線是為描述電場而引進的假想曲線，電場線的疏密反映電場的強弱，電場線的切線方向表示電場強度的方向，從圖中可以看出，A點的電場線比B點密集，說明A點的場強比B點強3)本題主要考察通電導(dǎo)線磁場方向的判定，通電導(dǎo)線電流流向與磁場方向遵循右手螺旋定則，磁場方向規(guī)定為磁針N極靜止時的指向。從題中可以看出，小磁針N極指向右端，即通電螺線管內(nèi)磁場的方向向右，在內(nèi)部磁場方向由S極指向N極，所以左端即a端為S極，右端即b端為N極，根據(jù)右手螺旋判斷電流流向，從右端看去為順時針，所以c為電源的正極4)主要考察遠距離輸電過程中降低能耗的問題。在輸送電能過程中，由于導(dǎo)線存在電阻，電流會做功，進而產(chǎn)生熱量散失掉。散失的熱量為：要減小Q就要減小電流I，而電流I；在保證P的前提下，要減小I，只能通過增大u來實現(xiàn)。5)主要考察平拋運動的規(guī)律。平拋運動在豎直方向自由落體運動，水平方向勻速直線運動。根據(jù)豎直方向：水平方向勻速直線運動：x=vt=2m

17.【答案】解：(1)升壓變壓器的輸出電壓：U2=n2n1U1=2500V

(2)傳輸電流：I2=P2U2=500×1032500A=200A

損