《第3章 交变电流--2021-2022学年高二下学期物理期末复习（2019粤教版选择性必修2）（解析版）.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第3章 交变电流--2021-2022学年高二下学期物理期末复习（2019粤教版选择性必修2）（解析版）.docx（20页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、高二（下）物理期末复习三交变电流一、知识精讲1.中性面、中性面的垂直位置的特性比较中性面中性面的垂直位置图示位置线圈平面与磁场垂直线圈平面与磁场平行磁通量最大零磁通量变化率零最大感应电动势零最大感应电流零最大电流方向改变不变表达式eEmsin t，iImsin t，uUmsin teEmcos t，iImcos t，uUmcos t2.交变电流的“四值”对比物理含义 重要关系适用情况瞬时值交变电流某一时刻的值eEmsintiImsint计算线圈某一时刻的受力情况最大值最大的瞬时值EmNBSIm确定用电器的耐压值有效值跟交变电流的热效应等效的恒定电流值EUI(1)计算与电流热效应相关的量(如功率
2、、热量)(2)交流电表的测量值(3)电气设备标注的额定电压、额定电流(4)保险丝的熔断电流平均值交变电流图象中图线与时间轴所夹面积与时间的比值EnI计算通过电路截面的电荷量3几种常见交变电流的有效值交变电流名称交变电流图象有效值正弦式交变电流UUm正弦半波交变电流UUm正弦单向脉冲电流U矩形脉冲电流UUm非对称性交变电流U4变压器原、副线圈中的电压、电流关系(1)只有一个副线圈：有多个副线圈：(2)只有一个副线圈时，U1I1U2I2 或 当有多个副线圈时，I1U1I2U2I3U3或n1I1n2I2n3I35、理想变压器的制约关系和动态分析U1 U2 I2 P2U2I2 I1P16.解决远距离高
3、压输电问题的基本方法1首先应画出远距离输电的电路图，并将已知量和待求量写在电路图的相应位置2理清三个回路：回路1：P1U1I1回路2：U2UU3，P2PP3I22R线P3，I2I3回路3：P4U4I43常用关系(1)功率关系：P1P2，P2PP3，P3P4(2)电压关系：，U2UU3，(3)电流关系：，I2I线I3，(4)输电电流：I线(5)输电线上损耗的电功率：PP2P3I线2 R线UI线(6)输电线上的电压损失：UI线R线U2U3二、题型分类题型1：交变电流产生机制1（2021广东广州市第二中学高二期末）如图所示，（甲）（乙）（丙）（丁）（甲）过程是交流发电机发电的示意图，线圈的ab边连在
4、金属滑环K上，cd边连在金属滑环L上，用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在匀速转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接。已知线圈转动的角速度为，转动过程中电路中的最大电流为Im。下列选项正确的是（）A在图（甲）位置时，线圈中的磁通量最大，感应电流为零B从图（乙）位置开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系式为C在图（丙）位置时，线圈中的磁通量最大，磁通量的变化率也最大D在图（丁）位置时，感应电动势最大，cd边电流方向为cd【答案】AA在图（甲）位置时，线圈中的磁通量最大，感应电流为零，A正确；B从图（乙）位置开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系式为，B错误；C在图（丙）位置时，线
5、圈中的磁通量最大，磁通量的变化率最小，感应电流为0，C错误；D在图（丁）位置时，感应电动势最大，cd边电流方向为dc，D错误。2（2021广东广州市第二中学高二期中）单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生交流电，穿过线圈的磁通量变化如图所示，则下列说法正确的是（）A时刻线圈电动势最大B时刻线圈处在中性面位置C线圈电动势峰值为D若线圈匝数变为原来的2倍，则感应电流也变为原来的2倍【答案】CA时刻线圈的磁通量的变化率为零，则电动势为零。A错误；B时刻线圈磁通量为零，处于垂直中性面位置。B错误；C线圈电动势峰值为，C正确；D若线圈匝数变为原来的2倍，感应电动势变为原来的两倍，但是线圈电阻也变为原来的
6、两倍，所以感应电流不变。D错误。题型2：交变电流的有效值1（2022广东模拟预测，多选）海洋中蕴藏着巨大的能量，利用海洋的波浪可以发电。在我国南海上有一浮桶式波浪发电灯塔，其原理示意图如图（甲）所示，浮桶内的磁体通过支柱固定在暗礁上，浮桶内置线圈随波浪相对磁体沿竖直方向运动，且始终处于磁场中。该线圈与阻值R15 的灯泡相连，浮桶下部由内、外两密封圆筒构成（图中阴影部分），如图（乙）所示，其内为产生磁场的磁体，与浮桶内侧面的缝隙忽略不计；匝数N200的线圈所在处辐射磁场的磁感应强度B0.2 T，线圈直径D0.4 m，电阻r1 。取重力加速度g10 m/s2，210。若浮桶随波浪上下运动的速度可表
7、示为v0.4sint（m/s），则下列说法正确的是（）A波浪发电产生电动势e的瞬时值表达式为e64sint（V）B灯泡中电流i的瞬时值表达式为isint（A）C灯泡的电功率为120 WD灯泡两端电压的有效值为30V【答案】ACDAB线圈在磁场中切割磁感线，产生电动势最大值为其中，联立解得则波浪发电产生电动势e的瞬时值表达式为根据闭合电路欧姆定律有，故A正确，B错误；C灯泡电流的有效值为则灯泡的功率为，故C正确；D灯泡两端电压的有效值为，故D正确。2（2018广东惠州市实验中学高二）如图所示为一交流电压随时间变化的图象。每个周期内，前三分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定。根据图
8、中数据可得此交流电压的有效值为（）A7.5 VB2 VC8 VD3 V【答案】B由电压随时间变化的图象可知，它不是正弦式电流，因此有效值不是等于最大值除以,取一个周期进行分析，在01s内是正弦式电流，则电压的有效值等于V。在13s内是恒定电流，则有效值等于9V。则在03s内，产生的热量为，解得3（2022广东模拟预测）如图甲所示电路中，已知电阻R1=R2=R，和R1并联的D是理想二极管（正向电阻可视为零，反向电阻为无穷大），在A、B之间加一个如图乙所示的交变电压压（电压为正值时，UAB0）.由此可知（）A在A、B之间所加的交变电压的周期为2sB在A、B之间所加的交变电压的瞬时值表达式为C加在R
9、1上电压的有效值为10VD加在R2上电压的有效值为【答案】DA.由题图可得交变电压的周期T=0.02s，故A错误.B.电压的最大值为，交变电压的瞬时值表达式为（V），故B错误.CD.当A点电势高于B点电势时，二极管导通，即R1被短路，R2两端电压为电源电压，即；当B点电势高于A点电势时，二极管截止，R1和R2串联，设加在R1上电压的有效值为U1，加在R2上电压的有效值为U2，由有效值的定义可知，解得，故C错误，D正确.4（2020广东广雅中学高二期末，多选）如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为11：5，现在原线圈AB之间加上u220sin100t（V）的正弦交流电，副线圈上接有一电阻R25，
10、D为理想二极管，灯泡发光时的电阻为10，电阻与灯泡两支路可由一单刀双掷开关进行切换，则（）A开关拨到1时，电流表示数为5.6AB开关拨到1时，电阻的功率为400WC开关拨到2时，电流表示数为5AD开关拨到2时，灯泡的功率为500W【答案】BDAB当开关拨到1时，电阻接到变压器的副线圈上，因为原线圈上电压的有效值为220V，变压器的原、副线圈的匝数比为11：5，所以副线圈上电压有效值为100V，则电流表的示数I4A功率PI2R400W，A错误，B正确；CD当开关拨到2时，副线圈上电压的有效值为100V，二极管的作用是让灯泡的通电时间变为无二极管时的一半，无二极管时，电流的有效值I010A，有二极
11、管时，设电流的有效值为I1，则IRLIRLT可得I15A，功率PIRL500W，C错误，D正确。5（2021广东模拟预测）如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比，原线圈接的交流电，电阻，、均为理想二极管（正向电阻为零，反向电阻为无穷大），电表为理想交流电表，则下列说法正确的是（）A副线圈输出电压的有效值为B副线圈中电流的频率为C电流表的示数为D电流表的示数为【答案】AA原线圈输入的电压的有效值副线圈输出的电压的有效值，故A正确；B由公式，得，交变电流的频率变压器不改变频率，副线圈中的交变电流频率也为，故B错误；CD由能量守恒定律得解得电流表的示数应为，故CD错误。题型3：交变电流常见物
12、理量计算1（2022广东珠海高二期末，多选）图甲为交流发电机示意图，匀强磁场磁感应强度为B，矩形线圈abcd的匝数为n、面积为S、总电阻为r，绕轴OO以角速度做匀速转动，线圈与外电阻R和理想交流电流表形成闭合回路。图乙是线圈转动过程中产生的感应电动势e随时间t变化的图像，下列说法中正确的是（）A电动势的最大值为B电流的最大值为Ct3时刻穿过线圈的磁通量为BSDt1t3时间内穿过线圈的磁通量变化量为0【答案】ADA由图像可知，此为正弦式交流电，故电动势最大值为，故A正确；B电流的最大值为，故B错误；C由图像知t3时刻电动势最大，则此时穿过线圈的磁通量为0，故C错误；D由图像知t1和t3时刻磁通量
13、为0，故t1t3时间内穿过线圈的磁通量变化量为0，故D正确。2（2022广东广州市第二中学高二阶段）如图甲所示为小型旋转电枢式交流发动机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕着垂直于磁场方向的轴匀速转动。线圈的匝数、电阻，线圈的两端经集流环与的电阻连接，电流表和电压表均为理想电表，若在时刻，线圈平面与磁场方向垂直，穿过每匝线圈的磁通量随时间按如图乙所示的余弦规律变化，则下列说法正确的是（）A此交流发电机产生感应电动势的最大值为B 时刻，线圈处在中性面的位置C1min内电阻R上产生的焦耳热为60JD线圈从图示位置转过过程中的电荷量为0.1C【答案】BA因为此交流发电机产生感应电动势的最大值为，故A错
14、误；B由图可知 时刻，线圈的磁通量最大，则线圈处在中性面的位置，故B正确；C因为电流最大值为所以1min内电阻R上产生的焦耳热为，故C错误；D线圈从图甲所示的位置转过的过程中通过电阻R的电荷量为，故D错误。3（2021广东深圳实验学校高中部高二阶段）如图，在同一水平面内有两根足够长的光滑平行金属导轨，间距为20cm，电阻不计，其左端连接一阻值为10的定值电阻R。两导轨之间存在着磁感应强度为1T的匀强磁场，磁场边界虚线由多个正弦曲线的半周期衔接而成，磁场方向如图。一接入电阻阻值为10的导体棒AB在外力作用下以10m/s的速度匀速向右运动，交流电压表和交流电流表均为理想电表，则（）A电流表的示数A
15、B电压表的示数是2VC导体棒上消耗的热功率为0.1WD导体棒运动到图示虚线CD位置时，电流表示数为零【答案】CAB回路中产生的感应电动势的最大值为则电动势的有效值为电流表的示数为有效值为电压表测量R两端的电压，则有，故AB错误；C导体棒上消耗的热功率为，故C正确；D电流表示数为有效值，一直为0.1A，故D错误。4（2022广东高二专题练习）如图所示，电阻为r的金属直角线框abcd放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，a、d两点连线与磁场垂直，ab、cd长均为l，bc长为2l，定值电阻阻值为R。线框绕ad连线以角速度匀速转动，从图示位置开始计时，则（）A线框每转一圈，回路电流方向改变一次Ba、d两点
16、间的电压为C电流瞬时值的表达式为D半个周期内通过R的电荷量为【答案】DA线圈产生的是正弦交流电，正弦交流电在一个周期内方向改变2次，故A错误；B回路中产生的感应电动势有效值为a、d两点间的电压为路端电压，故B错误；C从中性面开始转动，是正弦交流电，电流瞬时值表达式，故C错误；D半个周期通过的电荷量，故D正确。题型4：交变压器动态变化1（2022广东模拟预测）图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1：n25：1，电阻R20，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，阻值均为10，S1为单刀双掷开关。原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图所示。现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光。下列
17、说法正确的是（）A输入电压u的表达式B只断开S2后，L1、L2均正常发光C只断开S2后，原线圈的输入功率为0.8WD若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.4W【答案】CA. 由图乙可知周期为则有所以输入电压的表达式应为，A错误；B. 将S1接1、S2闭合时， L2正常发光，L2的电压为副线圈的输出电压 ，当只断开S2时，L1接入电路，与L2串联，L1、L2的电压都只为副线圈的输出电压的一半，故 L1、L2均不能正常发光，B错误；C. 只断开S2后，负载电阻变为原来的2倍，副线圈输出电压不变，由图乙可知原线圈的输入电压有效值为副线圈输出电压由输入功率等于输出功率，C正确；D. 若S1换接到2后，
18、电阻两端电压有效值为消耗的电功率为，D错误。2（2021广东金湾一中，多选）如图所示为变压器工作电路示意图，其中T为理想变压器，输电线电阻可等效为电阻r，灯、相同且阻值不变。现保持变压器T的输入电压不变，滑片P处于图中位置，开关S断开该状态下灯正常发光，则下列说法正确的是（）A仅闭合开关S，灯会变亮B仅闭合开关S，r消耗的功率会变大C仅将滑片P下移，r消耗的功率会变大D仅将滑片P上移，电流表示数会变大【答案】BDA仅闭合开关S，变压器的输出电压不变，负载总电阻减小，电流增大，输电线上的电压升高，故两灯泡并联部分电压降低，灯会变暗，A错误；B仅闭合开关S，由A中分析可知，导线电阻r中电流增大，由
19、可知消耗的功率会变大，B正确；C仅将滑片P下移，变压器的输出电压减小，r中电流减小，故消耗的功率会变小，C错误；D仅将滑片P上移，变压器的输出电压增大，负载电阻不变，电流I2增大，理想变压器输入功率等于输出功率，有，可知，电流表示数I1会变大，D正确。3（2022广东模拟预测）如图所示是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。变压器的输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压不会有大的波动。输出电压通过输电线输送给用户，两条输电线的总电阻用R0表示，变阻器R代表用户用电器的总电阻。如果变压器上的能量损失可以忽略，当用户的用电器增加时，下列说法正确的是（）A用户的用电器是串联的，R增大BA1的示
20、数变小CV3示数变化量的绝对值与A2示数变化量的绝对值的比值不变DV1与V2示数的比值等于A1与A2示数的比值【答案】CA用户的用电器是并联的，当用户的用电器增加时，R减小，故A错误；B根据变压器的电压之比等于匝数之比，由于原线圈电压不变、匝数比不变，则电压表V2的示数不变；当用户的用电器增加时，总电阻减小、总电流增大，所以A2的示数变大，根据理想变压器的电流之比等于匝数的反比，所以电流表A1的示数也增大，故B错误；C对于副线圈所在的电路，根据闭合电路的欧姆定律可得U2I2R0+U3，解得U3U2I2R0由于U2和R0为定值，则，故C正确；D根据B选项可知，V1与V2示数的比值等于A2与A1示
21、数的比值，故D错误。题型5：原线圈带负载1（2022广东高二专题练，多选）如图所示含有理想变压器的电路中，电阻、的阻值分别为2、3，电流表、和电压表、均为理想交流电表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定。此时，电流表、的示数之比为1：2，下列说法正确的是（）A电压表、示数之比为2：1 B电压表、示数之比为7：3C电阻、电功率之比为1：3 D电阻、电功率之比为1：6【答案】BDAB设电流表的示数为，则电流表的示数为，则电压表的读数为设原线圈两端的电压为，则解得根据欧姆定律可知，电阻两端的电压为则电压表的读数为则电压表、示数之比为，A错误，B正确；CD电阻的功率为电阻的功率为则电阻、电功率之
22、比为，C错误，D正确。2（2022广东潮州市湘桥区铁铺中学模拟预测，多选）某电路如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比为21，在a、b端输入u=220sin 100t（V）的正弦交流电压，甲、乙、丙三个灯泡均能正常发光，且三个灯泡的额定功率相等，则下列说法正确的是（）A甲灯泡的额定电压约为73 VB甲、丙两灯泡的额定电压相等C乙、丙两灯泡的额定电流之比为12D通过丙灯泡的电流方向每秒改变50次【答案】BCABC.由公式 ，可知，因为乙、丙两灯泡功率相等，则通过乙的电流通过甲的电流则甲两端的电压与丙的额定电压相等，得，故A错误，BC正确；D.由公式，得一个周期内电流方向改变2次，所以每秒电流方
23、向改变100次，D错误。题型6：远距离输电基础原理1（2020广东广州高二期末）下图为长距离高压输电的示意图。关于长距离输电，下列说法正确的是（）A减小输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失B高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗C在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小D高压输电综合考虑各种因素，输电电压越高越好【答案】BA减小输电导线的横截面积能增大电阻，根据输电过程中损失的电功率，不利于减小输电过程中的电能损失，故A错误；B高压输电是通过减小输电电流，根据输电过程中损失的电功率，有利于减小电路的发热损耗，故B正确；C输送的电功率越大，输电线上的电流越
24、大，输电过程中的电能损失越大，故C错误；D高压输电综合考虑材料成本、技术、经济性等各个方面的因素，所以不是输电电压越高越好，D错误。2（2022浙江高二阶段练，多选）2020年9月，中国发布“双碳战略”，计划到2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和。电力作为远程输送能量的载体，特高压远距离输送清洁电能是实现碳中和的重要途径之一、若保持输送电能总功率、输电距离不变的情况下，从原来的500kV升级为1000kV的特高压输电，下列说法正确的是（）A若输电线不变，则输电线中的电流变为原来的B若输电线不变，则输电线上损失的电压变为原来的C若输电线不变，则输电线上损失的功率变为原来的D若更换成直径为原
25、来2倍的同材料输电线，则输电线上损失的功率变为原来的【答案】ADA由公式，可知，在输电功率不变的情况下，电压升高为原来的2倍，则输送电流变为原来的，A正确；B由欧姆定律可知，导线上损失的电压，输电线不变，所以输电线上损失的电压变为原来的，B错误；C输电线上损失的功率为，所以输电线上损失的功率变为原来的，C错误；D根据，输电线的直径变为原来的2倍，则电阻变为原来的倍，则输电线上损失的功率变为原来的，D正确。题型7：远距离输电损耗功率计算1（2021福建省武平县第一中学阶段练习，多选）某电站不用变压器直接向用户输送电能，若输电功率为P，输电电压为U，输电线电阻为R，用户得到的电压为，则下列说法中正
26、确的是（）A用户得到的功率为PB输电线上损失电功率为C用户得到的功率为D输电线上损失电压为【答案】BDAC输电线上的电流为，故损失电压为用户得到的功率为，AC错误；B输电线上损失电功率为，B正确；D输电线上的电流为，故损失电压为，D正确。2（2022全国高二专题练习）在远距离输电时，输送的电功率为P，送电的电压为U，所用的导线的电阻率为，横截面积为S，线路总长度为L，输电线损失的电功率为，用户得到的电功率为，则与的关系正确的为（）A；B；C；D；【答案】B输电线电阻输电电流故输电线上损失的电功率为用户得到的电功率为题型8：远距离输电动态分析1（2022广东华南师大附中模拟预测，多选）“华龙一号
27、”是中国自主研发的第三代核电技术，跻身世界前列，其远距离输电线路简化如图，变压器为理想变压器，升压变压器原副线圈匝数分别为、，电压分别别为、，电流分别为、，降压变压器原副线圈匝数分别为、，电压分别别为、，电流分别为、，输电线的电阻为，下列说法中正确的是（）A电厂发出的电是直流电BC若，则升压变压器与降压变压器的匝数比满足D夜晚用户增多，输电线上损失的功率增大，用户两端的电压减小【答案】BDA电厂发出的电是交流电，才能通过变压器，A错误；B输电线上损失电压为，解得，B正确；C由变压器的电压与匝数成正比可得，由于输电线上的电压损失，故满足若，则升压变压器与降压变压器的匝数比满足，C错误；D夜晚用户
28、增多，消耗的功率增大，由可知，I4增大、I3增大，输电线上损失的功率、损失的电压增大，导致U3减小，U4减小，即用户两端的电压减小，D正确。2（2022广东广州市天河中学高二阶段，多选）2021年9月，东北地区出现供电紧张，于是国家电网采取拉闸限电措施限制用电量。如图是远距离输电的原理图，假设发电厂输出电压恒定不变，输电线的电阻为R，两个变压器均为理想变压器。在某次拉闸限电后（假设所有用电器可视为纯电阻）电网中数据发生变化，下列说法正确的是（）A降压变压器的输出电压U4增加了B升压变压器的输出电流I2增加了C输电线上损失的功率减小了D发电厂输出的总功率增加了【答案】ACAB拉闸限电后，用电器减
29、少，意味着并联支路减少，用户端总电阻增加，减小，又因为所以减小，又因为所以也随着减小，则输电线上的电压损失减小，由于发电厂输出电压恒定，输送电压也恒定，根据可知增加，也增加，故A正确，B错误；C根据，可知输电线上损失的功率减小了，故C正确；D因为，所以减小，也随着减小，发电厂输出电压恒定，所以发电厂输出总功率减小，故D错误。3（2022全国高二专题练习）如图所示是发电厂通过升压变压器进行高压输电，接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电的示意图，图中变压器均可视为理想变压器，电表均为理想交流电表。设发电厂输出的电压一定，两条输电线总电阻用表示，并且电阻不变。变阻器相当于用户用电器的总电阻。当
30、用电器增加时，相当于变小，则当用电进入高峰时，下列说法错误的是（）A电压表的读数均不变，电流表的读数增大，电流表的读数增大B电压表的读数均减小，电流表的读数增大，电流表的读数增大C电压表的读数之差与电流表的读数的比值不变D线路损耗功率增大【答案】AAB根据变压器的变压规律有，在高压传输电路上，有因为发电厂输出的电压一定，所以不变，在用电高峰，变小，所以、减小，所有电流表示数均增大。A错误，符合题意，B正确，不符合题意；C电压表的读数之差与电流表的读数的比值表示输电线电阻，故比值不变。C正确，不符合题意；D线路电流变大，所以根据可知，输电线损耗的功率变大。D正确，不符合题意。20科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司