最新高考物理二轮复习题型归纳与训练专题十三 交变电流(含答案解析)

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最新高考物理二轮复习题型归纳与训练

专题十三 交变电流

题型一 正弦式交变电流的产生

【典例1】(2019·天津高考)(多选)单匝闭合矩形线框电阻为R ，在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，穿过线框的磁通量Φ与时间t 的关系图象如图所示。下列说法正确的是

( )

A.T 2

时刻线框平面与中性面垂直 B ．线框的感应电动势有效值为2πΦm T

C ．线框转一周外力所做的功为2π2Φ2m RT

D ．从t ＝0到t ＝T 4过程中线框的平均感应电动势为πΦm T

【答案】 BC

【解析】 中性面的特点是与磁场垂直，线框位于中性面时，穿过线框的磁通量最大，磁通

量变化率最小，则T 2

时刻线框所在平面与中性面重合，A 错误；感应电动势最大值为E m ＝Φm ω＝Φm 2πT ，对正弦式交流电，感应电动势有效值E 有＝E m 2＝2πΦm T ，B 正确；由功能关系知，线框转一周外力做的功等于产生的电能，W ＝E 电＝E 2有R ·T ＝2π2Φ2m RT

，C 正确；由法拉第电磁感应定律知，从t ＝0到t ＝T 4过程中线框的平均感应电动势E ＝ΔΦΔt ＝Φm T 4

＝4Φm T

，D

错误。

题型二 描述交变电流的物理量的比较

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【典例2】(2019·福建泉州泉港区第一中学高三上质量检测)如图为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B 的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO ′匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与电阻R ＝10 Ω连接，t ＝0时线圈以T ＝0.02 s 的周期从图中位置开始转动，转动时理想交流电压表示数为10 V ，则下列说法正确的是( )

A ．电阻R 上的电功率为20 W

B ．R 两端的电压u 随时间变化的规律是u ＝102·cos100πt (V)

C ．t ＝0.02 s 时R 两端的电压瞬时值最大

D ．一个周期内电阻R 产生的热量是0.2 J

【答案】 BCD

【解析】 电阻R 消耗的电功率为P ＝U 2R ＝10210

W ＝10 W ，A 错误；R 两端电压的最大值为U m ＝2U ＝10 2 V ，角速度ω＝2πT

＝100π rad/s ，线圈从图中位置开始转动时，感应电动势最大，R 两端电压最大，故R 两端的电压u 随时间t 变化的规律是u ＝102cos100πt (V)，B 正确；t ＝0.02 s 时，即t ＝T 时，线圈平面与磁场方向平行，磁通量的变化率最大，此时线圈产生的感应电动势最大，R 两端的电压瞬时值最大，C 正确；根据焦耳定律可知，一个周期内电阻R 产生的热量Q ＝I 2RT ＝PT ＝10×0.02 J ＝0.2 J ，D 正确。

题型三 有效值的理解与计算

【典例3】 (2019·贵阳一模)如图甲所示为某品牌电热毯的简易电路，电热丝的电阻为R ＝484 Ω，现将其接在u ＝2202sin100πt (V)的正弦交流电源上，电热毯被加热到一定温度后，温控装置P

使输入电压变为图乙所示的波形，从而进入保温状态，若电热丝的电阻保持不

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变，则保温状态下，理想交流电压表V 的读数和电热毯消耗的电功率最接近下列哪一组数据( )

A ．220 V 、100 W

B ．156 V 、50 W

C ．110 V 、25 W

D ．311 V 、200 W

【答案】 B 【解析】 由图象根据有效值的定义可得⎝⎛⎭⎫U m 22R ×T

2＋0＝U 2R ×T ，解得：U ＝U m 2＝110 2 V≈156 V ，电热毯在保温状态下消耗的电功率为P ＝U 2R ＝(1102)2484 W ＝50 W ，B 正确。 题型四 理想变压器基本规律的应用

【典例4】(2019·山西高三二模)如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为10∶1，原线圈两端连接正弦交流电源u ＝2202sin314t (V)，副线圈接电阻R ，同时接有理想电压表和理想电流表。下列判断正确的是( )

A ．电压表读数约为31.1 V

B ．若仅将副线圈匝数增加到原来的2倍，则电流表的读数增大到原来的2倍

C ．若仅将R 的阻值增加到原来的

2

倍，则输入功率也增加到原来的2倍

D ．若R 的阻值和副线圈匝数同时增加到原来的2倍，则输出功率增加到原来的4倍

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【答案】 B

【解析】 根据u ＝2202sin314t (V)可知，原线圈的电压有效值为U 1＝220 V ，电压表的读

数为变压器输出电压的有效值，由U 1U 2＝n 1n 2

得，电压表读数为U 2＝22 V ，A 错误；若仅将副线圈匝数增加到原来的2倍，根据U 1U 2＝n 1n 2可知，U 2增大到原来的2倍，由I 2＝U 2R

可知，电流表的读数增大到原来的2倍，B 正确；输入电压和匝数比不变，则输出电压U 2不变，若

仅将R 的阻值增加到原来的2倍，由I 2＝U 2R

可知，副线圈电流变为原来的一半，输出功率变为原来的一半，由输入功率等于输出功率可知，输入功率也变为原来的一半，C 错误；若副线圈匝数增加到原来的2倍，则U 2增加到原来的2倍，若R 的阻值也增加到原来的2倍，

输出功率P 2＝U 22R

变为原来的2倍，D 错误。 题型五 理想变压器动态问题分析

【典例5】(2019·山东省“评价大联考”三模)如图，理想变压器T 的原线圈接在电压为U 的交流电源两端，P 为滑动变阻器的滑片，R T 为热敏电阻，其阻值随温度升高而减小，则( )

A ．P 向左滑动时，变压器的输出电压变大

B ．P 向左滑动时，变压器的输入功率变大

C ．R T 温度升高时，灯L 变亮

D ．R T 温度升高时，适当向右滑动P 可保持灯L 亮度不变

【答案】 D

【解析】 P 向左滑动时，变压器原线圈电压和原、副线圈的匝数比均不变，输出电压不变，故A 错误；P 向左滑动时，滑动变阻器电阻变大，副线圈回路总电阻增大，输出功率减小，所以变压器的输入功率也变小，故B 错误；R T 温度升高时，其阻值减小，副线圈回路总电阻减小，总电流增大，滑动变阻器的分压增大，灯L 两端电压减小，灯L 变暗，故C

错误；