2021-2022年高考物理 专题10 交变电流(含解析)

2021年高考物理专题10 交变电流（含解析）【xx高考命题预测】交变电流考点在高考命题中多以选择题的形式出现，结合历年的高考试卷分析不难发现，该考点出现频率比较高，特别受到各地的青睐。

该考点不单单是局限于交流电，纵横联系知识点较多，比如前面出现的磁场磁通量的变化，恒定电流部分的串并联电路分析，甚至静电场部分的电容器等，所以综合性比较强。

本考点的命题集中于两个方面，其一是线框绕垂直磁场的转轴匀速转动产生正弦交流电，需要我们正确认识线框转动过程中在中性面和与中性面垂直位置对应的磁通量和交流电的瞬时电压和电流，并且对线框面积、线框转速和交流电瞬时值有效值的关系式认识到位。

其二在于变压器，交流电通过电流的互感而在副线圈输出交流电，对变压器的原理，以及以变压器为基础的远距离输电是命题的热门。

对于变压器原副线圈的电压电流和电功率的关系，对于远距离输电中二极管的单向导电都是常见的考察形式，特别是二极管的出现导致交流电的有效值的变化给以足够的重视。

此外电容器和自感线圈也常常结合串并联电路一起考察，需要备考中厘清相关知识。

xx高考备考中，在理解描述交流电的各个物理量的基础上，针对交流电的有效值、最大值、平均值、瞬时值的计算进行强化，在此基础上结合动态电路、变压器、远距离输电和二极管单向导电，准确把握变压器原副线圈的电压电流电功率的变化，本考点命中率高，难度不高，一定不能丢分。

【xx高考考点定位】正弦交流电的有效值、极值、瞬时值的表达式以及它们之间的关系，非正弦交流电的有效值的计算仍会是本考点的着力点，备考中扎实掌握这些基础知识。

以互感为原理的变压器是考察的常见形式，原副线圈的电压电流电功率关系，特别是接入二极管和传感器的情况下，整个电路的动态变化是一个热点。

【考点p k】名师考点透析考点一、交流电的产生及描述【名师点睛】1.正弦交流电：在匀强磁场中，线框绕垂直于磁场的转轴匀速转动，线框中产生的交流电即按照正弦规律变化即正弦交流电。

正弦交流电的电动势最大值，其中是线框的匝数，是匀强磁场的磁感应强度，是线框面积，是线框绕转轴转动的角速度。

若从线框经过中性面即线框与磁场垂直开始计时，则电动势瞬时值，而磁通量瞬时值则为，即当电动势按照正弦规律随时间变化时，磁通量按照余弦规律随时间变化。

2.正弦交流电的四值：正弦交流电的最大值即，，瞬时值（从中性面开始计时），。

平均值常用来计算通过电路的电荷量，，即，那么通过电路的电荷量。

有效值是根据热效应来定义的，如果交流电在一段时间内产生的热量与电压为电流为的直流电产生的热量相等，那么该交流电的有效电压就是有效电流就是。

对正弦交流电而言，有效电压，有效电流，电路中所有电表的示数都是有效值，电功率电热的计算都是有效值，而电容器的击穿电压等则是指的最大值。

考点二、变压器和远距离输电【名师点睛】1.理想变压器：变压器有原副线圈和铁芯组成，其原理是原副线圈互感，要求原线圈必须输入交流电，这样才能产生电磁感应在副线圈感应出交流电，原副线圈磁通量变化率相同，所以有，，即原副线圈电压表等于匝数比。

根据能量守恒有即，所以原副线圈电流和匝数成反比即。

若有多个副线圈则123123::=::u u u n n n …………，，电流关系则变为2. 变压器动态分析：，，3. 远距离输电简化电路如下远距离输电主要经过升压变压器和降压变压器，电路分析的顺序从输入端开始：，，34''n u u n u u =−−−→用用决定，电功率分析从用户端开始：0'p p p p p p ==-∆=-∆用，电流的分析同样从用户端开始：，，。

远距离输电时主要问题在于输电线电阻导致的电压损失，即输电线电阻。

损失的电功率，要减少输电线上损失的电功率，就要减少输电线上面的电流，根据输电功率一定，采用增大输电电压来减小输电电流从而减少输电线的能量损失。

【试题演练】1.【xx·山西高三四校联考】如图所示，a 、b 间接入正弦交流电，变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R 2为用半导体热敏材料制成的传感器，所有电表均为理想电表，电流表A 2为值班室的显示器，显示通过R 1的电流，电压表V 2显示加在报警器上的电压（报警器未画出），R 3为一定值电阻。

当传感器R 2所在处出现火情时，以下说法中正确的是A．A1的示数增大，A2的示数增大 B．A1的示数增大，A2的示数减小C．V1的示数减小，V2的示数减小 D．V1的示数不变，V2的示数减小【答案】BD【解析】2.【xx·郑州高三第一次质量预测】如图所示，一台理想变压器的原副线圈的匝数比为，在副线圈两端接有“6 V 40 W”的电灯泡。

若灯泡正常发光，则下列说法中正确的是A．在原副线圈中，通过每匝线圈的磁通量时时刻刻都相同B．通过原副线圈的交变电流的频率相同C．变压器输入电压的最大值为240 VD．变压器输人功率为40W【三年高考】 12、13、14 高考试题及其解析1.【xx·天津卷】如图1所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图2中曲线a、b所示，则A．两次t=0是时刻线圈平面均与中性面重合B．曲线a、b对应的线圈转速之比为2：3C．曲线a表示的交变电动势频率为25HzD．曲线b表示的交变电动势有效值为10V2.【xx·山东卷】如图，将额定电压为60V的用电器，通过一理想变压器接在正弦交变电源上。

闭合开关S后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表（均为理想电表）的示数分别为220V和2.2A。

以下判断正确的是A．变压器输入功率为484WB．通过原线圈的电流的有效值为0.6AC．通过副线圈的电流的最大值为2.2AD．变压器原、副线圈的电流匝数比3.【xx·海南卷】理想变压器上接有三个完全相同的灯泡，其中一个与该变压器的原线圈串联后接入交流电源，另外两个并联后接在副线圈两端，已知三个灯泡均正常发光。

该变压器原、副线圈的匝数之比为A．1∶2 B.2∶1 C.2∶3 D.3∶24.【xx·江苏卷】远距离输电的原理图如图所示，升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，电压分别为U1、U2，电流分别为I1、I2，输电线上的电阻为R，变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是（）A．＝ B．I2＝ C．I1U1＝I22R D．I1U1＝I2U2【答案】 D【解析】试题分析：理想变压器原副线圈两端的电压与线圈的匝数成正比，有：＝，由能量守恒定律可知：5【xx·新课标全国卷Ⅱ】如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2。

原线圈通过一理想电流表接正弦交流电源，一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端；假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大；用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为U ab和U cd，则A.U ab∶U cd=n1∶n2B.增大负载电阻的阻值R，电流表的读数变小C.负载电阻的阻值越小，cd间的电压U cd越大D.将二极管短路，电流表的读数加倍6.【xx·浙江卷】如图所示为远距离交流输电的简化电路图。

发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1。

在输电线与用户间连有一想想变压器，流入用户端的电流是I2。

则（）A.用户端的电压为I1U1/I2B.输电线上的电压降为UC.理想变压器的输入功率为I12rD.输电线路上损失的电功率为I1U7．【xx·四川卷】如图所示，甲是远距离的输电示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图象，则（）A．用户用电器上交流电的频率是100HzB．发电机输出交流电的电压有效值是500VC．输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定D．当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失功率减小【考点定位】变压器远距离输电峰值和有效值输电电流损耗功率8.【xx·福建卷】图为模拟远距离输电实验电路图，两理想变压器的匝数n1=n4＜n2=n3，四根模拟输电线的电阻R1、R2、R3、R4的阻值均为R，A1、A2为相同的理想交流电流表，L1、L2为相同的小灯泡，灯丝电阻R L＞2R，忽略灯丝电阻随温度的变化。

当A、B端接入低压交流电源时（）A.A1、A2两表的示数相同B.L1、L2两灯泡的量度相同C.R1消耗的功率大于R3消耗的功率D.R2两端的电压小于R4两端的电压9.【xx·广东卷】如图所示的电路中，P为滑动变阻器的滑片。

保持理想变压器的输入电压不变，闭合电建S，下列说法正确的是A.P向下滑动时，灯L变亮B.P向下滑动时，变压器的输出电压不变C.P向上滑动时，变压器的输入电流减小D.P向上滑动时，变压器的输出功率变大1.【xx·江苏卷】如图所示，理想变压器原线圈接有交流电源，当副线圈上的滑片P处于图示位置时，灯泡L能发光．要使灯泡变亮，可以采取的方法有（）A．向下滑动PB．增大交流电源的电压C．增大交流电源的频率D．减小电容器C的电容【答案】BC【解析】试题分析：因为原、副线圈两端的电压与它们的匝数成正比，当向下滑动P时，相当于减少副线圈的匝数，导致副线圈两端的电压减小，流过灯泡L的电流也减小，灯泡变暗，选项A错误；增大交流电源的电压，则会使副线圈两端的电压也随之增大，灯泡变亮，选项B正确；电容器的电容越大，交流电源的频率越高，电容器对交变电流的阻碍作用就越小，灯泡就越亮，选项C正确，选项D错误【考点】变压器电容器2.【xx·广东卷】如图，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝2∶1， V和A均为理想电表，灯泡电阻R L＝6 Ω，AB端电压u1＝12 2si n100πt（V）．下列说法正确的是（）A．电流频率为100 HzB．V的读数为24 VC．A的读数为0.5 AD．变压器输入功率为6 W3.【xx·四川卷】 用220 V 的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是110 V ，通过负载的电流图像如图所示，则（ ） A ．变压器输入功率约为3.9 WB ．输出电压的最大值是110 VC ．变压器原、副线圈匝数比是1∶2D ．负载电流的函数表达式i ＝0.05si n （100πt ＋π2） A4.【xx·山东卷】图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N 、S 间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A 为交流电流表．线圈绕垂直于磁场的水平轴OO ′沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示．以下判断正确的是（ ）图甲图乙A．电流表的示数为10 AB．线圈转动的角速度为50π r ad/sC．0.01 s时线圈平面与磁场方向平行D．0.02 s时电阻R中电流的方向自右向左5.【xx·海南】通过一阻值R=100Ω的电阻的交变电流如图所示，其周期为1s。