北京專用2020版高考物理大一輪復習專題十三交變電流練習.docx
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專題十三 交變電流 挖命題 【考情探究】 考點 考向 5年考情 預測熱度 考題示例 學業(yè)水平 關聯(lián)考點 素養(yǎng)要素 交流電 交變電流及正弦式交變電流的產(chǎn)生 ★★★ 正弦式交變電流的圖像和三角函數(shù)的表達 2017天津理綜,6,6分 3 電動勢、焦耳熱 科學推理 最大值、瞬時值、有效值與平均值 2015四川理綜,4,6分 3 科學推理 變壓器、電 能的輸送 電阻、感抗與容抗 ★★ 變壓器 2017北京理綜,16,6分 4 交流電的有效值 科學推理 電能的輸送 傳感器與 電磁振蕩、 電磁波 傳感器 2016北京理綜,21(1) 3 熱敏電阻 科學推理 ★★★ 電磁振蕩 電磁場和電磁波 2016北京理綜,14,6分 3 電磁波和機械波的傳播特性 科學推理 電磁波譜、電磁波的應用 電磁波的發(fā)射、傳播和接收 2018北京理綜,24(2) 4 能量觀念、 模型建構(gòu)、 科學推理 2015北京理綜,20,6分 3 科學推理 分析解讀 近幾年內(nèi)對本專題的內(nèi)容常有考查,考查集中在簡單的概念和現(xiàn)象的理解上,難度較低。主要考查考生的理解能力、提取信息能力、應用基本概念規(guī)律分析和推理計算的能力。 【真題典例】 破考點 【考點集訓】 考點一 交流電 1.如圖甲所示,在勻強磁場中,一矩形金屬線框繞與磁場方向垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生交流電,電動勢e隨時間t的變化關系如圖乙所示,則( ) A.該交流電的頻率為100Hz B.該交流電電動勢的有效值為311V C.t=0.01s時,穿過線框的磁通量為零 D.t=0.01s時,穿過線框的磁通量的變化率為零 答案 D 2.如圖所示,交流發(fā)電機的矩形金屬線圈abcd的邊長ab=cd=50cm,bc=ad=30cm,匝數(shù)n=100,線圈的總電阻r=10Ω,線圈位于磁感應強度B=0.050T的勻強磁場中,線圈平面與磁場方向平行。線圈的兩個末端分別與兩個彼此絕緣的銅環(huán)E、F(集流環(huán))焊接在一起,并通過電刷與阻值R=90Ω的定值電阻連接?，F(xiàn)使線圈繞過bc和ad邊中點且垂直于磁場的轉(zhuǎn)軸OO以角速度ω=400rad/s勻速轉(zhuǎn)動。電路中其他電阻以及線圈的自感系數(shù)均可忽略不計。求: (1)線圈中感應電流的最大值; (2)線圈轉(zhuǎn)動過程中電阻R的發(fā)熱功率; (3)從線圈經(jīng)過圖示位置開始計時,經(jīng)過14周期通過電阻R的電荷量。 答案 (1)3.0A (2)405W (3)7.510-3C 3.電源是把其他形式能轉(zhuǎn)化為電勢能的裝置。我們通常使用的電源有交流、直流之分。 (1)法拉第發(fā)明了世界上第一臺直流發(fā)電機——法拉第圓盤發(fā)電機。如圖1所示為其示意圖,銅質(zhì)圓盤豎直放置在水平向左的勻強磁場中,它可以繞水平軸在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動。當兩個電刷分別位于圓盤的邊緣和圓心處時,在圓盤勻速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的電流是穩(wěn)定的。用導線將電刷與電阻R連接起來形成回路。已知勻強磁場的磁感應強度大小為B,圓盤半徑為a,圓盤勻速轉(zhuǎn)動時的角速度為ω,發(fā)電機內(nèi)阻為r1。求電源電動勢E,并判斷通過電阻R的電流方向。 圖1 (2)如圖2所示為一個小型交流發(fā)電機的原理圖,n匝矩形線圈處于磁感應強度大小為B的勻強磁場中,ab邊、cd邊分別連在兩個滑環(huán)上,導體做的兩個電刷分別壓在滑環(huán)上。線圈ab邊的邊長為L1,bc邊的邊長為L2,總電阻為r2。線圈以恒定的角速度ω繞與磁場方向垂直的固定對稱軸OO勻速轉(zhuǎn)動。用導線將電刷與電阻R連接起來形成回路?；芈分衅渌娮璨挥?。請你說明發(fā)電機線圈平面轉(zhuǎn)至何位置時感應電動勢具有最大值Em,并推導此最大值的表達式。 圖2 (3)若已知L1=2a,L2=a,求上述兩個發(fā)電機分別為電阻R供電時,電阻R消耗的電功率之比。 答案 (1)圓盤產(chǎn)生的電動勢為E=Bav v=12ωa E=12Bωa2 根據(jù)右手定則可以判斷:流過電阻R的電流方向為從c到d。 (2)當線圈平面轉(zhuǎn)至與磁場方向平行位置(圖示位置)時,線圈中的感應電動勢最大 設此時ab、cd邊的線速度大小為v, 則單匝線圈時ab邊產(chǎn)生的感應電動勢為E1=BL1v cd邊產(chǎn)生的感應電動勢為E2=BL1v n匝線圈產(chǎn)生的總感應電動勢為Em=n(E1+E2)=2nBL1v 由于v=ωr=ωL22 有Em=2nBL1ωL22=nBL1L2ω (3)第一個發(fā)電機為電阻供電時:U1=RR+r1E=RBωa22(R+r1) 第二個發(fā)電機為電阻供電時:U2=RR+r222Em=2nRBωa2R+r2 P1P2=(U1U2)2=(R+r2)28n2(R+r1)2 其他方法正確同樣給分 考點二 變壓器、電能的輸送 4.為研究電阻、電容和電感對交變電流的影響,李老師設計了一個演示實驗,裝置如圖所示。兩個電路的電源為完全相同的交流電源。a、b、c、d、e、f為6只完全相同的小燈泡,a、b各串聯(lián)一個電阻,c、d各串聯(lián)一個電容器,e、f各串聯(lián)一個相同鐵芯匝數(shù)不同的線圈。電阻、電容、線圈匝數(shù)的值如圖所示。老師進行演示時,接通交流電源,進行正確的操作。下列對實驗現(xiàn)象的描述及分析正確的是( ) A.a、b燈相比,a燈更亮,說明串聯(lián)電阻不同,對交流電的阻礙作用不同 B.c、d燈均不發(fā)光,說明電容器對交流電產(chǎn)生阻隔作用 C.c、d燈均能發(fā)光,但c燈更亮,說明電容越大,對交流電的阻礙作用越小 D.e、f燈均能發(fā)光,但f燈更亮,說明自感系數(shù)越大,對交流電的阻礙作用越小 答案 C 5.(2016課標Ⅲ,19,6分)(多選)如圖,理想變壓器原、副線圈分別接有額定電壓相同的燈泡a和b。當輸入電壓U為燈泡額定電壓的10倍時,兩燈均能正常發(fā)光,下列說法正確的是( ) A.原、副線圈匝數(shù)比為9∶1 B.原、副線圈匝數(shù)比為1∶9 C.此時a和b的電功率之比為9∶1 D.此時a和b的電功率之比為1∶9 答案 AD 6.如圖所示,有一個電熱器R,接在電壓為u=311sin100πt(V)的交流電源上。電熱器工作時的電阻為100Ω,電路中的交流電表均為理想電表。由此可知( ) A.電壓表的示數(shù)為311V B.電流表的示數(shù)為2.2A C.電熱器的發(fā)熱功率為967W D.交流電的頻率為100Hz 答案 B 7.(多選)某小型水電站的電能輸送示意圖如圖甲所示,發(fā)電機通過升壓變壓器和降壓變壓器向用戶供電。已知輸電線的總電阻為r,降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為n3∶n4=n∶1,降壓變壓器的副線圈兩端電壓如圖乙所示,降壓變壓器的副線圈與阻值R0=22Ω的電阻組成閉合電路。若將變壓器視為理想變壓器,則下列說法正確的是( ) A.發(fā)電機產(chǎn)生交流電的頻率為0.5Hz B.降壓變壓器的副線圈兩端電壓的瞬時值表達式u=2202sin100πtV C.通過R0電流的最大值為202A D.輸電線損失的功率為100rn2(W) 答案 BD 考點三 傳感器與電磁振蕩、電磁波 8.(多選)如圖所示,是一個火警報警器的邏輯電路圖。Rt是熱敏電阻,低溫時電阻值很大,高溫時電阻值很小,R是阻值較小的分壓電阻。下面有關敘述正確的是( ) A.要做到低溫時電鈴不響,高溫時響,虛線處應接入一或門元件 B.高溫時電鈴接通的原因是X、P間電壓變小,門元件導通 C.要提高電路的靈敏度應該將R的觸頭向下滑動 D.要提高電路的靈敏度也可以將R的觸頭向上滑動 答案 BC 9.(多選)LC電路中電容兩端的電壓隨時間變化的關系如圖所示,由圖可知( ) A.在t1時刻,電路中的電流最大 B.在t2時刻,電路的磁場能最大 C.從t2時刻至t3時刻,電路的電場能不斷增大 D.從t3時刻至t4時刻,電容器所帶電荷量不斷增大 答案 BC 10.關于電磁波,下列說法正確的是( ) A.雷達是用X光來測定物體位置的設備 B.使電磁波隨各種信號而改變的技術叫做解調(diào) C.用紅外線照射時,大額鈔票上用熒光物質(zhì)印刷的文字會發(fā)出可見光 D.周期性變化的電場可以產(chǎn)生周期性變化的磁場 答案 D 11.(2016天津理綜,1,6分)我國成功研發(fā)的反隱身先進米波雷達堪稱隱身飛機的克星,它標志著我國雷達研究又創(chuàng)新的里程碑。米波雷達發(fā)射無線電波的波長在1~10m范圍內(nèi),則對該無線電波的判斷正確的是( ) A.米波的頻率比厘米波頻率高 B.和機械波一樣須靠介質(zhì)傳播 C.同光波一樣會發(fā)生反射現(xiàn)象 D.不可能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象 答案 C 12.(多選)關于電磁波譜,下列說法正確的是( ) A.電磁波中最容易表現(xiàn)出衍射現(xiàn)象的是無線電波 B.紫外線的頻率比可見光低,長時間照射可以促進鈣的吸收,改善身體健康 C.X射線和γ射線的波長比較短,穿透力比較強 D.紅外線的顯著作用是熱效應,溫度較低的物體不能輻射紅外線 答案 AC 煉技法 【方法集訓】 方法1 交變電流的產(chǎn)生和電路的綜合分析方法 1.(多選)將R1=10Ω、R2=20Ω的電阻串聯(lián)接在正弦交流電路中,通過電阻R2的電流i隨時間t變化的情況如圖所示。則( ) A.R1消耗的電功率是3.6W B.R2兩端的電壓有效值是6V C.通過R2的電流有效值是0.6A D.R2兩端的電壓有效值是62V 答案 AC 2.如圖所示為一交流發(fā)電機的原理示意圖,其中矩形線圈abcd的邊長lab=lcd=50cm,lbc=lad=20cm,匝數(shù)n=100,線圈的總電阻r=0.20Ω,線圈在磁感應強度B=0.050T的勻強磁場中繞垂直于磁場的轉(zhuǎn)軸OO勻速轉(zhuǎn)動,角速度ω=100πrad/s。線圈兩端通過電刷E、F與阻值R=4.8Ω的定值電阻連接。(π取3) (1)從線圈經(jīng)過中性面開始計時,寫出線圈中感應電動勢隨時間變化的函數(shù)表達式; (2)求此發(fā)電機在上述工作狀態(tài)下的輸出功率; (3)求從線圈經(jīng)過中性面開始計時,經(jīng)過14周期通過電阻R的電荷量。 答案 (1)e=150sin100πt(V) (2)2.16103W (3)0.10C 方法2 理想變壓器的動態(tài)分析方法 3.如圖所示為模擬街頭變壓器通過降壓給用戶供電的示意圖,變壓器輸入的交流電壓可視為不變。變壓器輸出的低壓交流電通過輸電線輸送給用戶。定值電阻R0表示輸電線的電阻,變阻器R表示用戶用電器的總電阻。若變壓器為理想變壓器,電表為理想電表,則在變阻器的滑片P向上移動的過程中( ) A.V2示數(shù)變小 B.V1示數(shù)變大 C.A2示數(shù)變大 D.A1示數(shù)變小 答案 D 4.(多選)圖中為一理想變壓器,其原線圈與一電壓有效值不變的交流電源相連,P為滑動頭?，F(xiàn)令P從均勻密繞的副線圈最底端開始,沿副線圈勻速上滑,直至白熾燈泡L兩端的電壓等于其額定電壓為止。用I1表示流過原線圈的電流,I2表示流過燈泡的電流,U2表示燈泡兩端的電壓,P2表示燈泡消耗的電功率(這里的電流、電壓均指有效值,電功率指平均值)。下列4個圖中,能夠正確反映相應物理量的變化趨勢的是( ) 答案 BC 方法3 遠距離輸電的分析方法 5.(2014江蘇單科,3,3分)遠距離輸電的原理圖如圖所示,升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2,電壓分別為U1、U2,電流分別為I1、I2,輸電線上的電阻為R。變壓器為理想變壓器,則下列關系式中正確的是( ) A.I1I2=n1n2 B.I2=U2R C.I1U1=I22R D.I1U1=I2U2 答案 D 6.(2014浙江理綜,15,6分)如圖所示為遠距離交流輸電的簡化電路圖。發(fā)電廠的輸出電壓是U,用等效總電阻是r的兩條輸電線輸電,輸電線路中的電流是I1,其末端間的電壓為U1。在輸電線與用戶間連有一理想變壓器,流入用戶端的電流為I2。則 ( ) A.用戶端的電壓為I1U1I2 B.輸電線上的電壓降為U C.理想變壓器的輸入功率為I12r D.輸電線路上損失的電功率為I1U 答案 A 過專題 【五年高考】 A組 基礎題組 1.(2016北京理綜,14,6分)下列說法正確的是( ) A.電磁波在真空中以光速c傳播 B.在空氣中傳播的聲波是橫波 C.聲波只能在空氣中傳播 D.光需要介質(zhì)才能傳播 答案 A 2.(2015四川理綜,4,6分)小型手搖發(fā)電機線圈共N匝,每匝可簡化為矩形線圈abcd,磁極間的磁場視為勻強磁場,方向垂直于線圈中心軸OO,線圈繞OO勻速轉(zhuǎn)動,如圖所示。矩形線圈ab邊和cd邊產(chǎn)生的感應電動勢的最大值都為e0,不計線圈電阻,則發(fā)電機輸出電壓( ) A.峰值是e0 B.峰值是2e0 C.有效值是22Ne0 D.有效值是2Ne0 答案 D 3.(2017天津理綜,6,6分)(多選)在勻強磁場中,一個100匝的閉合矩形金屬線圈,繞與磁感線垂直的固定軸勻速轉(zhuǎn)動,穿過該線圈的磁通量隨時間按圖示正弦規(guī)律變化。設線圈總電阻為2Ω,則( ) A.t=0時,線圈平面平行于磁感線 B.t=1s時,線圈中的電流改變方向 C.t=1.5s時,線圈中的感應電動勢最大 D.一個周期內(nèi),線圈產(chǎn)生的熱量為8π2J 答案 AD 4.(2017北京理綜,16,6分)如圖所示,理想變壓器的原線圈接在u=2202sin100πt(V)的交流電源上,副線圈接有R=55Ω的負載電阻,原、副線圈匝數(shù)之比為2∶1,電流表、電壓表均為理想電表。下列說法正確的是( ) A.原線圈的輸入功率為2202W B.電流表的讀數(shù)為1A C.電壓表的讀數(shù)為1102V D.副線圈輸出交流電的周期為50s 答案 B 5.(2016江蘇單科,4,3分)一自耦變壓器如圖所示,環(huán)形鐵芯上只繞有一個線圈,將其接在a、b間作為原線圈。通過滑動觸頭取該線圈的一部分,接在c、d間作為副線圈。在a、b間輸入電壓為U1的交變電流時,c、d間的輸出電壓為U2。在將滑動觸頭從M點順時針旋轉(zhuǎn)到N點的過程中( ) A.U2>U1,U2降低 B.U2>U1,U2升高 C.U2
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