考点11 交变电流

2014高考物理模拟题精选分类解析（第06期）专题11 交变电流1. （2014河北省唐山一模）如图所示，理想变压器的原副线圈匝数之比为2:1，原线圈接在2202sin100()u t V π= 的交流电源上，副线圈一端接有R=55Ω的负载电阻、熔断电流为1A 的保险丝和一个灯泡D ，电流表为理想电表。

下列说法正确的是2. （2014洛阳市二模）如图所示是某种交变电流的电流随时间变化的图线，i>0部分的图线是一个正弦曲线的正半周，i<0部分的图线是另一个正弦曲线的负半周，其最大值如图中所示，则这种交变电流的有效值为 （ ）0I 03I02I06I3．（2014江西省上饶市二模）2013年4月20日在四川省雅安市芦山县发生7．0级地震、地震发生后，某下列说法中正确的是：A ．输电线路中的电流为20 AB ．输电线路损失的电功率为8000 WC ．发电机实际输出电压是260VD ．如果该柴油发电机发的电是正弦交流电，则输出电压的峰值是300 V项D 错误。

【考点定位】考查电能输送及其相关知识。

（2014四川省凉山州二诊）理想变压器的输入电压如图7所示，输出端并联2只相同的小灯泡21L L ，，如图8所示，灯泡的额定电压为20V ，额定功率为10W ，电路连接了两理想电流表21A A ，，导线电阻不计，开始电键S 断开，1L 恰好正常发光，则( )A.原副线圈的匝数比为1n ∶2n =3 2∶1B.流过灯1L 的电流方向每秒改变10次C.电键S 闭合后，灯1L 变暗D.电键S 闭合后，电流1A 的读数变大,21A A 的比值也变大5.（18分）（2014年3月北京市东城区高三适应性训练）有人为汽车设计的一个“再生能源装置”原理简图如图1所示，当汽车减速时，线圈受到磁场的阻尼作用帮助汽车减速，同时产生电能储存备用。

图1中，线圈的匝数为n ，ab 长度为L 1，bc 长度为L 2 。

图2是此装置的侧视图，切割处磁场的磁感应强度大小恒为B ，有理想边界的两个扇形磁场区夹角都是900 。

专题11.3 理想变压器的原理和制约关系一、选择题1．（2020中原名校联盟质检）如图所示为理想变压器，三个灯泡L1、L2、L3都标有“6V，6W”，L4标有“6V，12W”，若它们都能正常发光，则变压器原、副线圈匝数比n1 ∶n2和ab间电压分别为A．2 ∶1，24VB．2 ∶l，30VC．1 ∶2，24VD．1∶2，30V【参考答案】B【名师解析】L2、L3 并联后与 L4 串联，灯泡正常发光．说明副线圈电压为U2=12V；副线圈功率为P2=6W+6W+12W=24W，根据P2= U2 I2得I2=2A.。

根据变压器的输入的功率和输出的功率相等，P2= P1=U1 I1，而I2=2I1，所以U1=24V；根据变压器变压公式，电压与匝数成正比，得n1 ∶n2= U1 ∶U2=2 ∶l，所以 Uab=U1+UL1=(24+6)V=30V，选项B正确。

2. （2020广东湛江调研）将u=2202sin100πtV的电压输入如图所示的理想变压器的原线圈，原副线圈的匝数比为n1∶n2=55∶1，R=10Ω，则下列说法正确的是A．该交流电的频率为100HzB．闭合开关S后，电流表的读数为0.22AC．闭合开关S后，电阻消耗的电功率为1.6WD．断开开关S后，电流表的读数为0.22A【参考答案】C3．(2020·云南统测)如图所示，将理想变压器原线圈接入电压随时间变化规律为u ＝2202sin 100πt(V)的交流电源上，在副线圈两端并联接入规格为“22 V,22 W”的灯泡10个，灯泡均正常发光。

除灯泡外的电阻均不计，下列说法正确的是( )A ．变压器原、副线圈匝数比为102∶1B ．电流表示数为1 AC ．电流表示数为10 AD ．副线圈中电流的频率为5 Hz【参考答案】B【名师解析】由原线圈电压瞬时值表达式可知，原线圈输入电压有效值为220 V ，交变电流的频率f ＝1T＝ω2π＝50 Hz ，D 项错；副线圈上灯泡正常发光，说明副线圈输出电压有效值为22 V ，由理想变压器变压规律可知，n 1n 2＝U 1U 2＝10，A 项错；由灯泡电功率P ＝UI 可知，通过每只灯泡的电流为1 A ，故副线圈输出电流为10 A ，由理想变压器变流规律可知，I 2I 1＝10，所以原线圈中电流的有效值为1 A ，B 项正确，C 项错。

2013届高三物理名校试题汇编系列（第1期）专题11 交变电流一、单项选择题1．（甘肃省河西五市部分高中2012届高三第一次联考试题）如图a所示，虚线上方空间有垂直线框平面的匀强磁场，直角扇形导线框绕垂直于线框平面的轴O以角速度ω匀速转动。

设线框中感应电流方向以逆时针为正，那么在图b中能正确描述线框从图a中所示位置开始转动一周的过程中，线框内感应电流随时间变化情况的是（）2．（山东省济南一中2012届高三上学期期末测试）下列四幅图是交流电的图象，其中能正确反映我国居民日常生活所用交流电的是（）3．（北京市西城区2012届高三第一学期期末考试物理题）一正弦式交变电流的电压随时间的变化规律如图所示。

则该交变电压的有效值为（）A．B．C．220V D．440V3.C 解析：根据题图可知，该正弦式交变电流的电压的最大值U m=2202V，所以有效值为U有效=U m/2=220V，只有选项C正确。

本题答案为C。

4．（江苏省南京市、盐城市2012届高三第一次模拟考试试卷）一种早期发电机原理示意图，如图所示，该发电机由固定的圆形线圈和一对用铁芯连接的圆柱形磁铁构成，两磁极相对于线圈平面对称，线圈圆心为O点。

在磁极绕转轴匀速转动的过程中，当磁极与O点在同一条直线上时，穿过线圈的（）A.磁通量最大，磁通量变化率最大B.磁通量最大，磁通量变化率最小C.磁通量最小，磁通量变化率最大D.磁通量最小，磁通量变化率最小6.（河南省豫东豫北十所名校2012届下学期高中毕业班阶段性测试）如图所示，有一矩形线圈的面积为S，匝数为N内阻不计，绕轴在水平方向的磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω做匀速转动，从图示位置开始计时。

矩形线圈通过滑环接一理想变压器，滑动接头P上下移动时可改变输出电压，副线圈接有可调电阻R，下列判断正确的是（）A. 矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBS ωcos ωtB. 矩形线圈从图示位置经过π/2ω时间时，通过电流表的电荷量为0C. 当P 位置不动R 增大时，电压表读数也增大D. 当P 位置向上移动、R 不变时，电流表读数减小7．（北京市怀柔区2012届高三下学期适应性练习理综试题）某交流发电机给灯泡供电，产生正弦式交变电流的图象如图所示，下列说法中正确的是（ ）A ．交变电流的频率为0.02HzB ．交变电流的瞬时表达式为5cos50(A)i t π=C ．在t=0.01s 时，穿过交流发电机线圈的磁通量最大D ．若发电机线圈电阻为0.4Ω，则其产生的热功率为5W7.D 解析：根据图象可知，i m =5A ，T =20×10-3s=0.02s ，所以，交变电流的频率f =1/T =50Hz ，瞬时表达式为t t T i t i i ππω100cos 52cos cos m m =⎪⎭⎫ ⎝⎛==（A ），所以选项AB 错误；在t=0.01s 时，交变电流的瞬时值最大，说明感应电动势最大，穿过交流发电机线圈的磁通量的变化率最大，磁通量最小，选项C 错误；该余弦交变电流的有效值为i 有=i m /2，若发电机线圈电阻为0.4Ω，则其产生的热功率为P 热=i 有2R =5W ，所以选项D 正确。

第1讲 交变电流的产生和描述一、交变电流、交变电流的图象 1．交变电流 (1)定义大小和方向随时间做周期性变化的电流。

(2)图象如图甲、乙、丙、丁所示都属于交变电流。

2．正弦交流电的产生和图象(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕垂直磁场方向的轴匀速转动。

(2)图象：如图甲、乙所示。

二、正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值 1．周期和频率(1)周期T ：交变电流完成一次周期性变化(线圈转一周)所需的时间，单位是秒(s)。

公式：T ＝2πω。

(2)频率f ：交变电流在1 s 内完成周期性变化的次数，单位是赫兹(Hz)。

(3)周期和频率的关系：T ＝1f 或f ＝1T。

2．交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值 (1)瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数。

(2)峰值：交变电流的电流或电压所能达到的最大值。

(3)有效值①定义：让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值。

②正弦交流电有效值和峰值的关系：E＝E m2，U＝U m2，I＝I m2。

(4)平均值：交变电流图象中波形与横轴所围面积跟时间的比值。

(判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。

)1．交变电流的主要特征是电流的方向随时间周期性变化。

(√)2．线圈经过中性面位置时产生的感应电动势最大。

(×)3．我国使用的交流电周期是0.02 s，电流方向每秒钟改变100次。

(√)4．任何交变电流的最大值I m与有效值I之间的关系是I m＝2I。

(×)5．交流电压表及电流表的读数均为峰值。

(×)1．(交变电流的产生)如图甲所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生的交变电流如图乙所示，设沿abcda方向为电流正方向，则下列说法正确的是( )A．乙图中0～t1时间段对应甲图中①至②图的过程B．乙图中t3时刻对应甲图中的③图C．若乙图中t4等于0.02 s，则1 s内电流的方向改变50次D．若乙图中t2等于0.02 s，则交流电的频率为50 Hz答案 A2.(交变电流的瞬时值表达式)如图所示，单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，其转动轴线OO ′与磁感线垂直。

一、选择题1.【2016•山东省泰安市高三上期期末考试】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时刻线圈平面均与中性面垂直B.曲线a 表示的交变电动势瞬时值为tV π50cos 15C.曲线a 、b 对应的线圈转速之比为3:2D.曲线b 表示的交变电动势有效值为10V 1. C考点：交流电的描述。

2．【2016•山东省德州市高三上期期末统考】如图为某小型水电站的电能输送示意图，发电机通过升压变压器T 1和降压变压器T 2向 用户供电。

已知输电线的总电阻R =10Ω，降压变压器T 2的原、副线圈匝数之比为4：1， 副线圈与用电器R 0组成闭合电路。

若T 1、T 2均为理想变压器，T 2的副线圈两端电压u sin100πtV ，当用电器电阻R 0=11Ω时A ．通过用电器R 0的电流有效值是20AB ．当用电器的电阻R 0减小时，输电线损耗的功率也随着减小C ．发电机中的电流变化频率为100HzD ．升压变压器的输人功率为4650W考点：电能的输送。

3．【2016•山东省威海市高三上期期末考试】图中理想变压器的原、副线圈匝数之比为2：l ，电阻12R R 10==Ω，两电表均为理想交流电表。

若R 1两端电压瞬时值表达式为()1u t V π=，则下列说法正确的是A ．电流表的示数为0.5AB ．电压表示数为14.14VC ．R 1消耗的功率为20WD ．原线圈输入交流电频率为100Hz 3. A 【解析】 副线圈中的电流与流过12R R 、的电流是相等的，即：22211010R U I A R ===，由原副线圈的电流与匝数的关系得：212111122n I I A n ⋅⨯===，故A 正确；1R两端电压1100u t V π=（），其最大值是，有效值是10V ；由于电阻1210R R ==Ω则两个电阻上分担的电压是相等的，所以电压表的读数是10V ，故B 错误；流过12R R 、的电流是相等的，1R 消耗的功率为2112211010R P R W I =⋅⨯==，故C 错误；变压器不会改变电流的频率，则副线圈输出电流的100502f Hz ππ==，故D 错误。

交变电流、变压器问题(45分钟100分)一、选择题(本题共9小题,每小题7分,共63分。

1～6题为单选题,7～9题为多选题)1.一只闭合的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动,穿过线圈的磁通量随时间的变化图像如图所示,则下列说法正确的是 ( )A.t=0时刻线圈平面与中性面重合B.t=0.1 s时刻,穿过线圈平面的磁通量的变化率最小C.t=0.2 s时刻,线圈中有最大感应电动势D.若转动周期减小一半,则电动势也减小一半【解析】选A。

矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动,若以线圈通过中性面时为计时起点,感应电动势瞬时值表达式为e=E m sin ωt,由题图可知Φ=Φm cos ωt,当Φ最大时,=0,即e=0,线圈平面与中性面重合;当Φ=0时,为最大,即e=E m,所以A正确,B、 C 错误;由E m=nBSω可知,周期减半时角速度增大一倍,则电动势就增大一倍,故D错误。

【补偿训练】在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁感线重直的转轴匀速转动,如图甲所示,产生的交变电动势的图像如图乙所示,则 ( )A.交变电动势的周期是50 sB.t=0.01 s时线框平面与中性面重合C.线框产生的交变电动势有效值为311 VD.线框产生的交变电动势的频率为100 Hz【解析】选B。

由图乙可知,交流电的周期T=0.02 s,故A错误;t=0.01 s时,产生的感应电动势为零,线圈位于中性面位置,故B正确;由图可知最大值为E m=311 V。

根据正弦式交变电流有效值和峰值的关系可得,该交变电流的有效值为E= V=220 V,故C错误;线框产生的交变电动势的频率为f==50 Hz,故D错误。

2.如图所示,A、B、C为三个相同的灯泡(设其电阻值保持不变),a、b、c为与之串联的三个常用元件,如:电感线圈、电容器或电阻。

E1为稳恒直流电源,E2为正弦交流电源。

当开关S接“1”时,A、B两灯均正常发光,C灯不亮;当开关S接“2”时,A灯仍正常发光,B灯变暗,C灯正常发光。