2018年高考物理真题专题汇编专题13 交流电

考点12 交变电流1.(2014·新课标全国卷Ⅱ)如图,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【解题指南】解答本题时应从以下两点进行分析:(1)理解二极管的单向导电性;(2)分析变压器原、副线圈电压、电流与匝数的关系。

【误区警示】本题易把c、d端的电压当成变压器副线圈两端的电压,得出U ab∶U cd=n1∶n2,从而错选A 项。

错误原因是不理解理想变压器的变压规律和二极管的单向导电性。

2.(2015·全国卷Ⅰ)一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3∶1,在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻,原线圈一侧接在电压为220 V的正弦交流电源上,如图所示。

设副线圈回路中电阻两端的电压为U,原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k,则( )A.U=66V,k=19B. U=22V,k=19C.U=66V,k=13D.U=22V,k=133.(2016·全国卷I·T16) 一含有理想变压器的电路如图所示,图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3Ω、1Ω和4Ω,为理想交流电流表,U为正弦交流电压源,输出电压的有效值恒定。

当开关S断开时,电流表的示数为I;当S闭合时,电流表的示数为4I。

该变压器原、副线圈匝数比为( )A.2B.3C.4D.5【误区警示】理想变压器能量关系是指变压器原线圈输入端与副线圈输出端功率相等,并非电源输出功率等于变压器的输出功率。

变压器只有一个原线圈和一个副线圈时,原、副线圈的电流与匝数成反比,利用功率关系、电源输出电压恒定及电流建立关系进行求解。

2018年高考物理交变电流试题分类解析
w
4）．小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO′，线圈绕OO′匀速转动，如图所示。

矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压A．峰值是e0 B．峰值是2e0 C．有效值是 D．有效值是
【答案】D
【解析】
试题分析由题意可知，线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，因此对单匝矩形线圈总电动势最大值为2e0，又因为发电机线圈共N匝，所以发电机线圈中总电动势最大值为2Ne0，根据闭合电路欧姆定律可知，在不计线圈内阻时，输出电压等于感应电动势的大小，即其峰值为2Ne0，故选项A、B错误；又由题意可知，若从图示位置开始计时，发电机线圈中产生的感应电流为正弦式交变电流，由其有效值与峰值的关系可知，U＝，即U＝，故选项C错误；选项D正确。

考点对正弦式交变电流的产生原理的理解，以及其四值运算、闭合电路欧姆定律的应用。

【t图像可能正确的是
【答案】C
【解析】
试题分析在第一个025T0时间内，通过大圆环的电流为瞬时针逐渐增加，由楞次定律可判断内环内a端电势高于b端，因电流的变化率逐渐减小故内环的电动势逐渐减小；同理在第025T0-05T0时间内，通过大圆环的电流为瞬时针逐渐减小，由楞次定律可判断内环内a端电势低于b端，因电流的变化率逐渐变大故内环的电动势逐渐变大；故选项C正确。

第十三章交变电流电磁波第一部分 五年高考题荟萃2018年 高考新题一、选择题1.〔09·天津·9〕〔1〕如下图，单匝矩形闭合导线框abcd 全部处于磁感应强度为B 的水平匀强磁场中，线框面积为S ，电阻为R 。

线框绕与cd 边重合的竖直固定转轴以角速度ω匀速转动，线框中感应电流的有效值I= 。

线框从中性面开始转过2π的过程中，通过导线横截面的电荷量q= 。

答案：〔1〕R BS 22ω，RBS解析：此题考查交变流电的产生和最大值、有效值、平均值的关系及交变电流中有关电荷量的运算等知识。

电动势的最大值ωBS E =m ，电动势的有效值2mE E =，电流的有效值RBS R E I 22ω==；RBS R t t R t R E t I q =====∆Φ∆∆∆Φ∆∆。

2.〔09·广东物理·9〕图为远距离高压输电的示意图。

关于远距离输电，以下表述正确的选项是 〔 ABD 〕 A ．增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能缺失 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，输电过程中的电能缺失越小D ．高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好 解析：依据输电原理，电路中的功率损耗线R I P 2=∆，而SLR ρ=线,增大输电线的横截面积，减小输电线的电阻，那么能够减小输电线上的功率损耗，A 正确；由P=UI 来看在输送功率一定的情形下，输送电压U 越大，那么输电电流越小，那么功率损耗越小，B 正确；假设输电电压一定，输送功率越大，那么电流I 越大，电路中损耗的电功率越大，C 错误；输电电压并不是电压越高越好，因为电压越高，关于安全和技术的要求越高，因此并不是输电电压越高越好，D 正确。

3.〔09·江苏物理·6〕如下图，理想变压器的原、副线圈匝数比为1：5，原线圈两端的交变电压为202100V u t π= 氖泡在两端电压达到100V 时开始发光，以下讲法中正确的有 〔 AB 〕A ．开关接通后，氖泡的发光频率为100HzB ．开关接通后，电压表的示数为100 VC ．开关断开后，电压表的示数变大D ．开关断开后，变压器的输出功率不变解析：此题要紧考查变压器的知识，要能对变压器的最大值、有效值、瞬时值以及变压器变压原理、功率等咨询题完全明白得。

专题12 交流电【2018高考真题】1．采用220 kV高压向远方的城市输电．当输送功率一定时，为使输电线上损耗的功率减小为原来的，输电电压应变为（）A. 55 kVB. 110 kVC. 440 kVD. 880 kV【来源】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理（江苏卷）【答案】 C点睛：本意以远距离输电为背景考查输电线路的电能损失，解题时要根据输送电功率不变，利用输电线路损失的功率P损=I2R解题。

2．教学用发电机能够产生正弦式交变电流。

利用该发电机（内阻可忽略）通过理想变压器向定值电阻R供电，电路如图所示，理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、U，R消耗的功率为P。

若发电机线圈的转速变为原来的，则A. R消耗的功率变为B. 电压表V的读数为C. 电流表A的读数变为2ID. 通过R的交变电流频率不变【来源】2018年全国普通高等学校招生同一考试理科综合物理试题（天津卷）【答案】 B【解析】试题分析：根据公式分析电动机产生的交流电的最大值以及有效值、频率的变化情况；根据判断原副线圈中电流电压的变化情况，根据副线圈中功率的变化判断原线圈中功率的变化；变为原来的，C错误；转速减小为原来的，则频率变为原来的，D错误．【点睛】本题考查了交流电最大值，有效值，频率，变压器等；需要知道交流电路中电表的示数为有效值，在理想变压器中，恒有，副线圈消耗的功率决定了原线圈的输入功率．3．一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q方；若该电阻接到正弦交变电源上，在一个周期内产生的热量为Q正。

该电阻上电压的峰值为u0，周期为T，如图所示。

则Q方: Q正等于A. B. C. 1:2 D. 2:1【来源】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理（全国III卷）【答案】 D【解析】试题分析本题考查交变电流的图线、正弦交变电流的有效值、焦耳定律及其相关的知识点。

解析根据题述，正弦交变电流的电压有效值为，而方波交流电的有效值为u0，根据焦耳定律和欧姆定律，Q=I2RT=T，可知在一个周期T内产生的热量与电压有效值的二次方成正比，Q方∶Q正= u02∶（）2=2∶1，选项D正确。

2018高考物理二轮交变电流复习题（含2018高考题）
精品题库试题
物理
1( I1RL
由题意可知I1 2R= U1- I1RL
I1 = U1
I1= =
令 =k,则有I1=
由于k 1,则2R+RL +kRL
I1 I2,因PR1= R,PR3= R
故PR1 PR3,因UR2=I1R,UR4=I2R
故UR2 UR4,选项A、C错误,选项D正确;
同理I4= I1= I1= ,知I4 I1
故L1灯亮度比L2灯亮度大,选项B错误。

解法二由题意可知为模拟远距离输电,先采用升压变压器,将输入电压升高,这是为了减小输电线路中的电流I1,其目的是为了减小输电线路中的电能损失和电压降落,使用户得到更多的电能,因此,I1 I2,L1的亮度大,选项A、B、C错误,选项D正确。

6( r,C错。

输电线路上损失的电功率为ΔP= r=I1U-I1U1,D错。

7(2s，所以交流电的频率为50Hz，交流电的有效值为22s时刻，穿过线圈的磁通量最大
D．在05×10-2s时刻，穿过线圈的磁通量变化率最大
[ 答案] 31６．ＣＤ
[解析] 31电压表的示数即为正弦式交流电路端电压的有效值54V，A项错；发电机的输出功率即为灯泡消耗的功率324W，Ｂ项错；在l 0×10-2s时刻，线圈中感应电动势为０，此时线圈位于中性面位置，穿过线圈的磁通量最大，Ｃ项正确；在05×10-2s时刻，线圈。

M 单元 交变电流M1 交变电流的产生及描述19．M1[2018·广东卷] 某小型发电机产生的交变电动势为e ＝50sin100πt (V)，对此电动势，下列表述正确的有( )A ．最大值是50 2 VB ．频率是100 HzC ．有效值是25 2 VD ．周期是0.02 s19．CD [解析] 由电动势的表达式可知，最大值为50 V ，而有效值为：E ＝502V ＝25 2V ，A 错、C 对；ω＝2πf ＝100π，故f ＝50 Hz ，周期T ＝1f＝0.02 s ，B 错、D 对．15.M1 [2018·北京卷] 一个小型电热器若接到输出电压为10 V 的直流电源上，消耗电功率为P ；若把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为P2.如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为( )A ．5 VB ．5 2 VC ．10 VD ．10 2 V15．C [解析] 由电流热效应可知，直流电在T 时间内产生的热量为Q 直＝U 2RT ＝PT ，该交流电在T 时间内产生的热量为Q 交＝⎝ ⎛⎭⎪⎫U max 22RT ＝12PT ，两式联立可得，U max ＝10 V ．本题答案为C 项．23．M1[2018·安徽卷] 图15是交流发电机模型示意图．在磁感应强度为B 的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd 可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO′转动，由线圈引出的导线ae 和df 分别与两个跟线圈一起绕OO′转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R 形成闭合电路．图16是主视图，导线ab 和cd 分别用它们的横截面来表示．已知ab 长度为L 1，be 长度为L 2，线圈以恒定角速度ω逆时针转动．(只考虑单匝线圈)图15图16 (1)线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t 时刻整个线圈中的感应电动势e 1的表达式；(2)线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时，如图17所示，试写出t 时刻整个线圈中的感应电动势e 2的表达式：(3)若线圈电阻为r ，求线圈每转动一周电阻R 上产生的焦耳热．(其他电阻均不计) 23．[解析] (1)如图18所示，矩形线圈abcd 转动过程中，只有ab 和cd 切割磁感线，设ab 和cd 的转动速度为v ，则v ＝ω·L 22在t 时刻，导线ab 和cd 因切割磁感线而产生的感应电动势均为 E 1＝BL 1v ⊥由图18可知v ⊥＝v sin ωt 则整个线圈的感应电动势为 e 1＝2E 1＝BL 1L 2ωsin ωt(2)当线圈由图17位置开始运动时，在t 时刻整个线圈的感应电动势为 e 2＝BL 1L 2ωsin (ωt ＋φ0) (3)由闭合电路欧姆定律可知I ＝E R ＋r这里E 为线圈产生的电动势的有效值E ＝E m 2＝BL 1L 2ω2则线圈转动一周在R 上产生的焦耳热为Q R ＝I 2RT其中T ＝2πω于是Q R ＝πR ω⎝ ⎛⎭⎪⎫BL 1L 2R ＋r 2M215．M2 [2018·重庆卷] 如图所示，理想变压器的原线圈接u ＝110002sin100πt (V)的交变电压，副线圈通过电阻r ＝6 Ω的导线对“220 V/880 W”的电器R L 供电，该电器正常工作．由此可知( )A ．原、副线圈的匝数比为50∶1B ．交变电压的频率为100 HzC ．副线圈中电流的有效值为4 AD ．变压器的输入功率为880 W15．C [解析] 输入电压的有效值为11000 V ，用电器的额定电压为220 V ，所以变压器的输出电压大于220 V ，原副线圈的匝数比小于501，A 错误；由输入电压的表达式知，f ＝100 π2 πHz ＝50 Hz ，B 错误；副线圈中的电流与用电器中的电流相同，I ＝P U＝4 A ，C 正确；变压器的输出功率为用电器的功率和导线电阻损耗的功率之和，大于880 W ，所以变压器的输入功率大于880 W ，D 错误．4．M2 [2018·天津卷] 通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率P ，原线圈的电压 U 保持不变，输电线路的总电阻为R .当副线圈与原线圈的匝数比为k 时，线路损耗的电功率为P 1，若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk ，线路损耗的电功率为P 2，则P 1和P 2P 1分别为( )A.PR kU ，1nB.⎝ ⎛⎭⎪⎫P kU 2R ，1nC.PR kU ，1n 2D.⎝ ⎛⎭⎪⎫P kU 2R ，1n 2 4．D [解析] 原线圈的电压为U ，副线圈与原线圈的匝数比为k ，则副线圈的电压为kU ，输电线路中的电流为P kU，所以线路损耗的电功率P 1＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P kU 2R ，故线路损耗的电功率与1k2成正比，即若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk ，输电线路损耗的电功率将变为原来的1n2，选项D正确．18．M2[2018·山东卷] 图甲是某燃气炉点火装置的原理图．转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2，V 为交流电压表．当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000 V 时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体．以下判断正确的是( )图甲 A ．电压表的示数等于5 VB ．电压表的示数等于52VC ．实现点火的条件是n 2n 1>1000D ．实现点火的条件是n 2n 1<100018．BC [解析] 交流电压表显示的是有效值，而原线圈输入的是正弦交流电，所以交流电压表的示数为52V ，故B 正确．如果副线圈电压的瞬时值大于5000 V ，则n 2n 1＝U 2U 1＞1000，故C 正确．17．M2[2018·课标全国卷] 自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分．一升压式自耦调压变压器的电路如图所示，其副线圈匝数可调．已知变压器线圈总匝数为1900匝；原线圈为1100匝，接在有效值为220 V 的交流电源上．当变压器输出电压调至最大时，负载R 上的功率为2.0 kW.设此时原线圈中电流有效值为I 1，负载两端电压的有效值为U 2，且变压器是理想的，则U 2和I 1分别约为( )A ．380 V 和5.3 AB ．380 V 和9.1 AC ．240 V 和5.3 AD ．240 V 和9.1 A17．B [解析] 因变压器输出电压调至最大，故副线圈为1900匝，由变压器两端的电压与匝数成正比，即U 1U 2＝n 1n 2，故副线圈的电压有效值U 2为380 V ；因变压器为理想变压器，故其输入功率等于输出功率，即P 1＝P 2，由P 1＝U 1I 1得I 1＝9.1 A ，B 正确．7．M2[2018·江苏卷] 某同学设计的家庭电路保护装置如图所示，铁芯左侧线圈L 1由火线和零线并行绕成．当右侧线圈L 2中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K ，从而切断家庭电路．仅考虑L 1在铁芯中产生的磁场，下列说法正确的有( )图5A ．家庭电路正常工作时，L 2中的磁通量为零B ．家庭电路中使用的电器增多时，L 2中的磁通量不变C ．家庭电路发生短路时，开关K 将被电磁铁吸起D ．地面上的人接触火线发生触电时，开关K 将被电磁铁吸起7．ABD [解析] 由于火线和零线并行绕制，所以在家庭电路正常工作时，火线和零线的电流大小相等，方向相反，因此合磁通量为零，L 2中的磁通量为零，A 项正确；当家庭电路中使用的电器增多时，火线和零线的电流仍然大小相等，方向相反，L 2中的磁通量不变，B 项正确；家庭电路发生短路时，火线和零线的电流同时增大，合磁通量仍然为零，因此开关K 不会被电磁铁吸起，C 项错误；当地面上的人接触火线发生触电时，火线的电流突然变大，即L 1中的磁场发生变化，导致L 2中的磁通量变化，L 2中产生感应电流，电磁铁将开关K 吸起，D 项正确．M3 交变电流综合13．M3[2018·江苏卷] 某兴趣小组设计了一种发电装置，如图所示．在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为49π，磁场均沿半径方向．匝数为N 的矩形线圈abcd 的边长ab ＝cd ＝l 、bc ＝ad ＝2l .线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动，bc 和ad 边同时进入磁场．在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为B 、方向始终与两边的运动方向垂直．线圈的总电阻为r ，外接电阻为R .求：(1)线圈切割磁感线时，感应电动势的大小E m ； (2)线圈切割磁感线时，bc 边所受安培力的大小F ； (3)外接电阻上电流的有效值I .图1613．[解析] (1)bc 、ad 边的运动速度v ＝ωl2感应电动势E m ＝4NBlv解得E m ＝2NBl 2ω (2)电流I m ＝E mr ＋R安培力F ＝2NBI m l解得F ＝4N 2B 2l 3ωr ＋R(3)一个周期内，通电时间t ＝49TR 上消耗的电能W ＝I 2m Rt且W ＝I 2RT解得I ＝4NBl 2ωr ＋R14．M3 [2018·福建卷] 如图，理想变压器原线圈输入电压u ＝U m sin ωt ，副线圈电路中R 0为定值电阻，R 是滑动变阻器，V 1和V 2是理想交流电压表，示数分别用U 1和U 2表示；A 1和A 212( )A ．I 1和I 2表示电流的瞬时值B ．U 1和U 2表示电压的最大值C ．滑片P 向下滑动过程中，U 2不变、I 1变大D ．滑片P 向下滑动过程中，U 2不变、I 1变小14．C [解析] 电压表、电流表的读数都是交流电的有效值，A 、B 错；由U 1U 2＝n 1n 2可知U 2不变，当滑片P 向下滑动时，副线圈的电阻变小，由I 2＝U 2R ＋R 0可知通过副线圈的电流变大，即I 2变大，由I 1I 2＝n 2n 1可知通过原线圈的电流变大，即I 1变大，C 对、D 错．1．2018·新乡调研如图所示为交流发电机示意图，线圈的AB 边连在金属滑环K 上，CD 边连在滑环L 上，导体做的两个电刷E 、F 分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接．关于其工作原理，下列分析正确的是( )A B ．当线圈平面转到中性面的瞬间，线圈中的感应电流最大C ．当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量最小D ．当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，线圈中的感应电流最小1．AC [解析] 我们把与磁感线垂直的平面称为中性面，当线圈处在中性面位置时，穿过线圈的磁通量最大，但线圈中的感应电动势为零，感应电流也为零，当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量最小，但磁通量的变化率最大，线圈中的感应电动势最大，感应电流也最大．本题答案为A 、C.2．2018·沧州模拟如图所示，正方形线框abcd 长为L ，每边电阻均为r ，在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕cd 轴以角速度ω转动，c 、d 两点与外电路相连，外电路电阻也为r .则下列说法中正确的是( )A ．S 断开时，电压表读数为22B ωL 2 B ．S 断开时，电压表读数为28B ωL 2C ．S 闭合时，电流表读数为210rB ωL2D ．S 闭合时，线框从图示位置转过π2过程中流过电流表的电荷量为BL 27r2．BD [解析] 正方形线框在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕cd 轴以角速度ω转动，产生的感应电动势最大值为B ωL 2，电源电动势为E ＝22B ωL 2.S 断开时，内电路电流I ＝E 4r ＝28rB ωL 2，电压表读数等于c 、d 两点之间的电压，为U ＝Ir ＝28B ωL 2，选项B 正确，选项A 错误；S 闭合时，电路总电阻为3r ＋r 2＝72r ，ab 中电流为I ＝2E 7r ＝27r B ωL 2，电流表读数为I 2＝214r B ωL 2，选项C 错误；S 闭合时，线框从图示位置转过π2过程中，磁通量变化ΔФ＝BL 2，时间Δt ＝π2ω，产生感应电动势的平均值为ΔФΔt ＝2ωBL 2π，电流平均值为4ωBL 27r π，流过电流表的电流平均值为I ＝2ωBL 27r π，电荷量为q ＝I Δt ＝BL 27r，选项D 正确．3．2018·茂名模拟远距离输电装置如图所示，升压变压器和降压变压器均是理想变压器．当S 由2改接为1A ．电压表读数变大B ．电流表读数变大C ．电流表读数变小D ．输电线损失的功率减小3．AB [解析] 当S 由2改接为1时，升压变压器的原线圈匝数不变，副线圈匝数变大，所以输送电压变大，降压变压器的输入电压和输出电压均变大，电压表示数变大，选项A 正确；降压变压器的输出电压变大时，流过灯泡的电流I 灯也变大，输电线上的电流I 线也随着I 灯的变大而变大，所以电流表读数变大，选项B 正确，选项C 错误；I 线变大时，输电线上损失的功率P 线＝I 2线R 变大，选项D 错误．4．2018·天水模拟如图所示为一正弦交变电压随时间变化的图象，由图可知( )A ．交流电的周期为2 sB ．用电压表测量该交流电压时，读数为311 VC ．交变电压的有效值为220 VD ．将它加在电容器上时，电容器的耐压值必须大于311 V4．CD [解析] 由图可知正弦电压的周期为0.02 s ，最大值为311 V ，有效值为220 V ，故选项A 、B 错误，选项C 正确；电容器的耐压值指的是瞬时值，所以必须大于311 V ，选项D 正确．5．2018·扬州模拟如图所示，边长为L 的正方形线圈abcd ，其匝数为n ，总电阻为r ，外电路的电阻为R ，ab 的中点和cd 的中点的连线OO ′恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为B .若线圈从图示位置开始，以角速度ω绕OO ′轴匀速转动，下列判断正确的是( )A ωtB ．在t ＝π2ω时刻，磁场穿过线圈的磁通量为零，但此时磁通量随时间变化最快C ．从t ＝0 时刻到t ＝π2ω时刻，电阻R 上产生的热量为Q ＝n 2B 2L 4πωRR ＋rD ．从t ＝0 时刻到t ＝π2ω时刻，通过R 的电荷量q ＝nBL 2R ＋r5．BCD [解析] 初始时刻，线圈平面处在中性面，穿过线圈的磁通量最大为12BL 2，线圈中的感应电动势为0，即t ＝0时，e ＝0，闭合电路中感应电动势的瞬时表达式e ＝12nBL 2ωsin ωt ，选项A 错误；在t ＝π2ω时刻，感应电动势e ＝12nBL 2ω最大，表示此时磁通量随时间变化最快，磁场穿过线圈的磁通量为零，选项B 正确；U 有＝e m2＝24nBL 2ω，I 有＝U 有r ＋R＝2nBL 2ωr ＋R ，从t ＝0时刻到t ＝π2ω时刻，电阻R 上产生的热量为Q ＝I 2有Rt ＝n 2B 2L 4πωR R ＋r 2，选项C 正确；根据q ＝I －Δt ＝n ΔΦR ＋r Δt .Δt ＝n ΔΦR ＋r 以及从t ＝0 时刻到t ＝π2ω时刻磁场穿过线圈的磁通量ΔΦ＝12BL 2，可得此时间段内通过R 的电荷量q ＝nBL 2R ＋r，选项D 正确．。

2018年高考物理试题分类汇编：交流电1．（2018福建卷）如图，理想变压器原线圈输入电压u=sin mt Uω，副线圈电路中0R 为定值电阻，R 是滑动变阻器。

和是理想交流电压表，示数分别用1U 和2U表示；是理想交流电流表，示数分别用1I和2I表示。

下列说法正确的是A ．1I和2I表示电流的瞬间值 B ．1U 和2U表示电压的最大值C ．滑片P 向下滑动过程中，2U 不变、1I 变大 D ．滑片P 向下滑动过程中，2U变小、1I变小答案：C2．（2018天津卷）.通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率Ｐ，原线圈的电压U 保持不变，输电线路的总电阻为Ｒ．当副线圈与原线圈的匝数比为ｋ时，线路损耗的电功率为Ｐ１，若将副线圈与原线圈的匝数比提高到ｎｋ，线路损耗的电功率为Ｐ２，则Ｐ１和12P P 分别为（ ）A ．n kU PR 1, B ．n R kU P 1,2⎪⎭⎫ ⎝⎛ C ．21,n kU PR D ．221,nR kU P ⎪⎭⎫ ⎝⎛ 解析：根据理想变压器的变压比有 U U k 1=，UUnk 2= 线路的输送功率不变有 2211I U I U P == 根据焦耳定律有 R kUPR U P R I P 221211)()(===， R I P 222=，222212122121nU U I I P P ===。

答案D 。

3．（2018广东卷）.某小型发电机产生的交变电动势为e=50sin 100πt （V ），对此电动势，下列表述正确的有A.最大值是VB.频率是100HzC ．有效值是周期是0.02s 答案：CD4．（2018北京高考卷）．一个小型电热器若接在输出电压为10V 的直流电源上，消耗电功率为P ；若把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为2P ．如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为A ．5VB ．C ．10VD ．答案：C5．（2018山东卷）.图甲是某燃气炉点火装置的原理图。

2018年全国卷高考物理总复习《交变电流》专题突破【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。

考点一、交流电的产生及描述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m E nBS ω=，其中n 是线框的匝数，B 是匀强磁场的磁感应强度，S 是线框面积，ω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sin m E E t ω=，而磁通量瞬时值则为cos nBS t φω=，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m E nBS ω=，m I m E nBS R r R rω==++，瞬时值（从中性面开始计时）sin m E E t ω=，m I sin I t ω=。

平均值常用来计算通过电路的电荷量，(R r)E I nR r t φ∆==+∆+，即E n t φ∆=∆，那么通过电路的电荷量(R r)Q I t n φ∆=∆=+。

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U 电流为I 的直流电产生的热量相等，那么该交流电的有效电压就是U 有效电流就是I 。

对正弦交流电而言，有效电压U =，有效电流I =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tφ∆∆相同，所以有11u n t φ∆=∆，22u n tφ∆=∆，即原副线圈电压表等于匝数比1122u n u n =。

1．【2018·天津卷】如图所示，电路中R1、R2均为可变电阻，电源内阻不能忽略。

平行板电容器C的极板水平放置。

闭合电键S，电路达到稳定时，带电油滴悬浮在两板之间静止不动。

如果仅改变下列某一个条件，油滴仍能静止不动的是A．增大R1的阻值 B．增大R２的阻值C．增大两板间的距离D．断开电键S2.【2018·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10V3.【2018·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、n。

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2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，电流表的读数加倍关，选项C 错误；若二极管短路则2cd U U =，则次级电流会加倍，则初级电流也加倍，选项D 正确。

【学优考点定位】变压器中原副线圈的电压及电流关系；二极管的特性；交流电的有效值。

【知识拓展】由于二极管有单向导电性，故交流电通过二极管后有效值减半，且与负载电阻大小无关。

4.【2018·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I 1，其末端间的电压为U 1。

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I 2。

则（ ）A.用户端的电压为I 1U 1/I 2B.输电线上的电压降为UC.理想变压器的输入功率为I 12rD.输电线路上损失的电功率为I 1U5.【2018·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。

第9题 交变电流预测题型1 交变电流的分析与计算1．如图1甲所示是一台交流发电机构造示意图，产生交变电流的感应电动势随时间变化的正弦规律如图乙．发电机线圈电阻为1 Ω，外接电阻为4 Ω，则( )图1A ．该交变电流的频率为25 HzB ．电压表的示数为4 VC ．在t ＝0.01 s 时刻，电路中电流的瞬时值为1 AD ．若线圈转速变为原来的2倍，耐压值为5 V 的电容器与外接电阻并联而不会被烧坏 答案 AC解析 由题图乙知，周期是0.04 s ，频率为25 Hz ，A 正确．电压的有效值E ＝522 V ，电压表示数U ＝R R ＋r E ＝2 2 V ，B 错误．由i ＝eR ＋r 得，i ＝1 A ，C 正确．由E m ＝NBSω得转速变为原来的2倍，电动势最大值也变为原来的2倍，U m ＝8 V ，电容器会烧坏，D 错误． 2．如图2所示为小型旋转电枢式交流发电机，电阻r ＝1 Ω的单匝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路连接，滑动变阻器R 的最大阻值为6 Ω，滑片P 位于滑动变阻器距下端13处，定值电阻R 1＝2 Ω，其他电阻不计，线圈匀速转动的周期T ＝0.02 s ．闭合开关S ，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转动过程中理想电压表示数是5 V ．下列说法正确的是( )图2A ．电阻R 1消耗的功率为23WB ．0.02 s 时滑动变阻器R 两端的电压瞬时值为零C ．线圈产生的电动势e 随时间t 变化的规律是e ＝62sin 100πt VD ．线圈从开始计时到1200 s 的过程中，通过R 1的电荷量为2200πC 答案 D解析 P 位于滑动变阻器距下端13处，下部电阻为2 Ω，上部电阻为4 Ω，下部电阻与R 1电阻并联后的电阻为1 Ω，回路中干路电流I ＝U R 并＋R 上部＝51＋4 A ＝1 A ，通过电阻R 1的电流为0.5 A ，消耗的功率P ＝I 2R 1＝0.5 W ，所以A 项错误；图中线圈的位置是垂直中性面的位置，电动势的瞬时值此时最大，线圈匀速转动的周期T ＝0.02 s ，经过0.02 s 时还是回到图中位置，滑动变阻器R 两端的电压瞬时值最大，所以B 项错误；线圈电阻r ＝1 Ω，内阻所占电压为1 V ，电动势的有效值为1 V ＋5 V ＝6 V ，电动势的最大值为6 2 V ，角速度为100π rad/s ，图中线圈的位置是垂直中性面的位置，线圈产生电动势的瞬时值表达式e ＝62cos 100πt V ，所以C 项错误；通过回路干路上的电荷量为q ＝ΔΦR 并＋R 上部＋r ，线圈从开始计时到1200s 的过程中，线圈磁通量的变化量为ΔΦ＝BS ＝E m ω＝62 Wb ，q ＝2C ，通过R 1的电荷量是干路电荷量的一半，q ′＝2200πC ，所以D 项正确．3．如图3甲所示电路中，电阻R 的阻值为484 Ω，C 为电容器，L 为直流电阻不计的自感线圈，开关S 断开，当接上图乙所示的电压u ，下列说法正确的是( )图3A ．R 上的电压应等于155.5 VB ．电压表的示数为220 VC ．电阻R 消耗的功率小于50 WD ．为保证闭合开关S 后电容器不被击穿，该电容器的耐压值不得小于311 V 答案 CD解析 根据有效值的概念则对此交流电：(3112)2R ×0.01＝U 2R ×0.02，解得：U ＝110 2 V ＝155.5V ，因电感线圈L 对交流电有感抗，故R 上的电压应小于155.5 V ，选项A 错误；电压表的示数等于交流电的有效值为155.5 V ，选项B 错误；若R 两端的电压为155.5 V ，其消耗的功率为P R ＝U 2R ＝(155.5)2484 W ＝50 W ，而R 上的电压应小于155.5 V ，故电阻R 消耗的功率小于50 W ，选项C 正确；为保证闭合开关S 后电容器不被击穿，该电容器的耐压值不得小于此交流电的最大值311 V ，选项D 正确．4．如图4所示，单匝矩形闭合导线框abcd 一半处于磁感应强度为B 的水平有界匀强磁场中，线框面积为S ，电阻为R .线框绕与其中心线重合的竖直固定转轴OO ′以角速度ω匀速转动，固定转轴恰好位于匀强磁场的右边界．则线框中感应电流的有效值为( )图4A.2BSω4RB.2BSω2RC.BSω4RD.BSω2R答案 A解析 线框中产生的感应电动势的最大值为：E m ＝12BωS ，则线框中感应电流的有效值为I＝I m 2＝E m 2R＝2BωS 4R ，选项A 正确．5.通过一阻值R ＝100 Ω的电阻的交变电流如图5所示，其周期为1 s ．电阻两端电压的有效值为( )图5A ．12 VB ．410 VC ．15 VD ．8 5 V 答案 B解析 由图像知在一个周期内的电流大小情况：0～0.4 s 和0.6～1 s 时间内I 1和I 4的大小为0.1 A ．0.4～0.6 s 时间内I 2和I 3的大小为0.2 A ，则交变电流在一个周期内产生的总焦耳热Q交＝0.12R ×0.8＋0.22R ×0.2，而恒定直流在交流的一个周期内在电阻R 上产生的总焦耳热Q 直＝I 2R ×1，根据有效值的定义，有Q 交＝Q 直，得I ＝410100A ，电阻两端电压的有效值U ＝IR ＝410 V ，只有选项B 正确．6.如图6所示，xOy 平面为光滑水平面，现有一长为d 、宽为L 的线框MNPQ 在外力F 作用下，沿正x 轴方向以速度v 做匀速直线运动，空间存在竖直方向的磁场，磁感应强度B ＝B 0cosπd x (式中B 0为已知量)，规定竖直向下为磁感应强度正方向，线框电阻为R 0，t ＝0时刻MN 边恰好在y 轴处，则下列说法正确的是( )图6A ．外力F 为恒力B ．t ＝0时，外力大小F ＝ B 20L 2vRC ．通过线框的瞬时电流I ＝2B 0L v cosπv tdRD ．经过t ＝dv ，线框中产生的电热Q ＝2B 20L 2v d R答案 CD解析 由于磁场是变化的，故切割产生的感应电动势也为变值，安培力也为变力，故要保持其匀速运动，外力F 不能为恒力，故A 错误；t ＝0时，左右两边的磁感应强度均为B 0，方向相反，则感应电动势E ＝2B 0L v ，拉力等于安培力，即F ＝2B 0IL ＝4B 20L 2vR，故B 错误；由于两边正好相隔半个周期，故产生的电动势方向相同，经过的位移为v t ，瞬时电动势E ＝2B 0L v cos πv td ，瞬时电流I ＝2B 0L v cosπv td R，故C 正确；由于瞬时电流成余弦规律变化，故可知感应电流的有效值I ＝2B 0L v R ，故产生的电热Q ＝I 2Rt ＝2B 20L 2v d R，故D 正确．预测题型2 变压器及其电路的动态分析图11．心电图仪是将心肌收缩产生的脉动转化为电压脉冲的仪器，其输出部分可以等效为虚线框内的交流电源和定值电阻R 0串联，如图1所示．心电图仪与一理想变压器的原线圈连接，一可变电阻R 与该变压器的副线圈连接．在交流电源的电压有效值U 0不变的情况下，将可变电阻R 的阻值调大的过程中( )A ．通过原线圈的电流不变，通过副线圈的电流不变B ．通过原线圈的电流不变，通过副线圈的电流变小C ．通过原线圈的电流变小，通过副线圈的电流变小D ．通过原线圈的电流变大，通过副线圈的电流变大 答案 C解析 在原、副线圈匝数比一定的情况下，变压器的输出电压由输入电压决定．在交流电源的电压有效值U 0不变的情况下，输出电压U ′不变，此时可变电阻R 的阻值增大，则输出电流I ′减小．根据输入功率等于输出功率，输入电流I 变小，故A 、B 、D 错误，C 正确． 2．如图2所示，在A 、B 间接入正弦交流电U 1＝220 V ，通过理想变压器和二极管D 1、D 2给阻值R ＝20 Ω的纯电阻负载供电，已知D 1、D 2为相同的理想二极管，正向电阻为0，反向电阻无穷大，变压器原线圈n 1＝110匝，副线圈n 2＝20匝，Q 为副线圈正中央抽头，为保证安全，二极管的反向耐压值至少为U 0，设电阻R 上消耗的热功率为P ，则( )图2A ．U 0＝40 2 V ，P ＝80 WB ．U 0＝40 V ，P ＝80 WC ．U 0＝40 2 V ，P ＝20 WD ．U 0＝40 V ，P ＝20 W 答案 C解析 在A 、B 间接入正弦交流电U 1＝220 V ，变压器原线圈n 1＝110匝，副线圈n 2＝20匝，有：U 1U 2＝n 1n 2，得有效值U 2＝40 V ，而二极管的反向耐压值至少为U 0，它是最大值，所以U 0＝40 2 V ，Q 为副线圈正中央抽头，则R 两端电压为20 V ，所以R 消耗的热功率为：P ＝U 2R ＝20220W ＝20 W. 3．如图3甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n 1∶n 2＝10∶1，R 1＝R 2＝20 Ω，C 为电容器．已知加在原线圈两端的正弦式交变电流的电压随时间变化的规律如图乙所示，则( )图3A ．交流电的频率为100 HzB ．副线圈中交流电压表的示数为20 2 VC ．电阻R 1消耗的电功率为20 WD ．通过R 2的电流始终为零 答案 C解析 根据变压器原理可知原、副线圈中电流的周期、频率相同，周期为0.02 s 、频率为50 Hz ，故A 错误；由图乙可知原线圈最大电压为U m ＝200 2 V ，有效值为200 V ，再根据原、副线圈的电压之比等于匝数之比可知副线圈电压为20 V ，电表读数为有效值，故为20 V ，故B 错误；根据正弦交流电的峰值和有效值关系和并联电路特点可知电阻R 1的电功率P ＝U 22R 1＝20220 W ＝20 W ，故C 正确；因为电容器有通交流、阻直流的作用，则有电流通过R 2和电容器，即电流不为零，故D 错误．4．(2015·安徽理综·16)如图4所示电路中，变压器为理想变压器，a 、b 接在电压有效值不变的交流电源两端，R 0为定值电阻，R 为滑动变阻器．现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置，观察到电流表A 1的示数增大了0.2 A ，电流表A 2的示数增大了0.8 A ，则下列说法正确的是( )图4A ．电压表V 1示数增大B ．电压表V 2、V 3示数均增大C ．该变压器起升压作用D ．变阻器滑片是沿c →d 的方向滑动 答案 D解析 由于a 、b 接在电压有效值不变的交流电源两端，故电压表V 1示数不变，A 错误；由理想变压器原理公式U 1U 2＝n 1n 2且U 1、n 1、n 2不变，则U 2不变，即V 2的示数不变，V 3的示数U 3＝U 2－I 2R 0应减小，故B 错误；由公式I 1I 2＝n 2n 1得：n 1n 2＝ΔI 2ΔI 1＝0.80.2＝4，则n 1＞n 2，该变压器起降压作用，故C 错误；又I 2＝U 2R 0＋R ，I 2增大，R 应减小，故滑片应沿c →d 方向滑动，故D 正确．5．如图5甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为5∶1，原线圈输入如图乙所示的电压，副线圈接火灾报警系统(报警器未画出)，电压表和电流表均为理想电表，R 0为定值电阻，R 为半导体热敏电阻(其阻值随温度的升高而减小)．下列说法中正确的是( )图5A ．图乙中电压的有效值为110 VB ．电压表的示数为44 VC ．R 处出现火警时，电流表示数减小D ．R 处出现火警时，电阻R 0消耗的电功率增大答案 D解析设将此电压加在阻值为R的电阻上，电压的最大值为U m，电压的有效值为U，有(2U m2)2R·T2＝U2R·T，代入数据得图乙中电压的有效值为110 2 V，故A错误．变压器原、副线圈中的电压与匝数成正比，所以变压器原、副线圈中的电压之比是5∶1，所以电压表的示数为22 2 V，故B错误．R处出现火警时，R的阻值减小，副线圈电流增大，而输出功率和输入功率相等，所以原线圈中电流增大，即电流表示数增大，故C错误．R处出现火警时通过R0的电流增大，所以电阻R0消耗的电功率增大，故D正确．6．如图6所示电路，一理想变压器的原线圈a、b间接电压为u＝2202sin 100πt V的交流电源，R0为定值电阻，当滑动变阻器R的滑片处在某位置时，灯泡L刚好正常发光，则()图6A．流过灯泡L的交变电流的频率跟变压器的原、副线圈匝数比无关，为100 HzB．将R的滑片向上滑稍许，灯泡L的亮度不变C．将R的滑片向下滑稍许，变压器的输入功率变大D．将R的滑片向下滑稍许，灯泡L的亮度变暗答案CD解析流过灯泡的交变电流的频率与原、副线圈匝数比无关，其大小为f＝ω2π＝100π2πHz＝50 Hz，故A错误；匝数不变时，R的滑片向上滑稍许时，R接入电阻增大，总电阻增大，总电流减小，R0两端的电压减小，则并联部分电压增大，则L两端的电压增大，故L的亮度增大，故B错误；R的滑片向下滑稍许时，接入电阻减小，总电流增大，输出功率增大，则输入功率也变大，故C正确；滑片向下滑稍许时，接入电阻减小，总电流增大，R0两端的电压增大，则灯泡两端电压减小，故亮度变暗，故D正确．预测题型3远距离输电1．远距离输电中，发电厂输送的电功率相同，如果分别采用输电电压为U2＝110 kV和输电电压为U2′＝330 kV输电．则两种情况中，输电线上通过的电流之比I2∶I2′等于() A．1∶1 B．3∶1 C．1∶3 D．9∶1答案 B2．一交流发电机输出电压为u＝U m sin ωt，加在匝数比为1∶n的理想升压变压器的原线圈上，变压器的副线圈通过总电阻为R的输电线向用户供电，若发电机的输出功率为P，则输电线上消耗的功率为()A.n 2U 2m RB.n 2U 2m 2R C.P 2R n 2U 2m D. 2P 2R n 2U 2m答案 D解析 根据正弦交流电的基本规律可知输入电压U 1＝U m2，根据理想变压器的变压规律，设输出电压为U 2，则有U 1U 2＝n 1n 2＝1n ⇒U 2＝nU 1＝nU m2，再根据变压器功率输出规律P 入＝P 出⇒P出＝P ＝I 出U 2⇒I 出＝P U 2＝2P nU m ，则有P 热＝I 2出R ＝2P 2R n 2U 2m.故A 、B 、C 均错误，D 正确． 3．为了解决农村电价居高不下的问题，有效地减轻农民负担，在我国广大农村普遍实施了“农网改造”工程，工程包括两项主要内容：(1)更新变电设备，提高输电电压；(2)更新电缆，减小输电线电阻．若某输电线路改造后输电电压变为原来的2倍，线路电阻变为原来的0.8倍，在输送的总功率不变的条件下，线路损耗功率将变为原来的( ) A ．0.2倍 B ．0.32倍 C ．0.4倍 D ．0.16倍答案 A解析 传输功率不变，故传输电流为：I ＝P U ，电功率损耗为：ΔP ＝I 2R ＝(PU)2R ①改造后输电电压变为原来的2倍，线路电阻变为原来的0.8倍，故：ΔP ′＝(P2U )2·0.8R ＝0.2ΔP ② 故A 正确．4．如图1为模拟远距离输电电路图，两理想变压器的线圈匝数n 1＝n 4＜n 2＝n 3，A 1、A 2、A 3为相同的理想交流电流表．当a 、b 端接入低压交流电源时，则( )图1A ．A 1、A 3的示数相等B ．A 1、A 2、A 3的示数相等C ．A 1的示数大于A 2的示数D ．A 2的示数大于A 3的示数 答案 AC解析 因为I 1I 2＝n 2n 1，而I 3I 4＝n 4n 3，又n 1＝n 4＜n 2＝n 3，故I 1＞I 2，I 4＞I 3，即A 1的示数大于A 2的示数；A 2的示数小于A 3的示数；又I 2＝I 3，所以：I 1＝I 4，即A 1、A 3的示数相等，选项A 、C 正确，B 、D 错误．5．如图2为远距离输电示意图，发电机的输出电压U 1和输电线的电阻、理想变压器匝数均不变，且n 1∶n 2＝n 4∶n 3.当用户消耗的功率增大时，下列表述正确的是( )图2A ．用户的电压U 4增加B ．恒有U 1∶U 2＝U 4∶U 3C ．输电线上损耗的功率减小D ．发电机的输出功率不变 答案 B解析 因为原、副线圈的电压比等于匝数之比，则U 1U 2＝n 1n 2，U 3U 4 ＝n 3n 4，因为n 1∶n 2＝n 4∶n 3，所以U 1∶U 2＝U 4∶U 3，选项B 正确；当用电器增多时，功率增大，I ＝PU ，降压变压器的输出电流增大，则输电线上的电流增大，由ΔP ＝I 2r 可知输电线上的损耗功率增大，选项C 错误；U 2不变，输电线上电流增大，则U 3减小，故U 4减小，选项A 错误；发电机的输出功率等于用户消耗的功率与输电线上损失的功率的和，选项D 错误．6．如图3为某小型水电站的电能输送示意图．已知输电线的总电阻R ＝10 Ω，降压变压器T 2的原、副线圈匝数之比为4∶1，电阻R 0＝11 Ω.若T 1、T 2均为理想变压器，T 2的副线圈两端电压表达式为u ＝2202sin 100πt V ，下列说法正确的是( )图3A ．发电机中的电流变化频率为100 HzB ．通过R 0的电流有效值为20 AC ．升压变压器T 1的输入功率为4 650 WD ．若R 0的电阻减小，发电机的输出功率也减小 答案 BC解析 由于T 2的副线圈的交流电的频率为f ＝ω2π＝100π2π Hz ＝50 Hz ，而变压器不能改变交流电的频率，故发电机中的电流变化频率为50 Hz ，选项A 错误；由于T 2的副线圈的交流电电压的有效值为U ＝220 V ，故通过R 0的电流有效值为I ＝U R 0＝220 V11 Ω＝20 A ，故选项B 正确；备战高考 挑战自我 迎接梦想根据匝数与电流的关系可得T 2的原线圈中的电流为I ′＝I 4＝5 A ，故输电线上损失的功率为P 损＝I ′2 R ＝(5 A)2×10 Ω＝250 W ，而电阻R 0上消耗的电功率为P 0＝I 2R 0＝(20 A)2×11 Ω＝4 400 W ，故升压变压器T 1的输入功率为P ＝P 损＋P 0＝4 400 W ＋250 W ＝4 650 W ，故选项C 正确；若R 0的电阻减小，则电阻R 0消耗的电功率将增大，输电线上的电流增大，输电线上消耗的电功率也增大，故发电机的输出功率也要增大，故选项D 错误．7．某小型发电站发电机输出的交流电压为500 V ，输出的电功率为50 kW ，用总电阻r ＝3 Ω的输电线向远处送电，要求输电线上损失的功率为输电功率的0.6%，则发电站要安装一个升压变压器，到达用户再用降压变压器变为220 V 供用户使用(两个变压器均为理想变压器)，如图4所示．对整个输电过程，下列说法正确的是( )图4A ．输电线上的损失功率为300 WB ．升压变压器原、副线圈匝数比为1∶100C ．输电线中的电流为100 AD ．降压变压器的输入电压为4 700 V答案 A解析 输电线上损失的功率P r ＝50 kW ×0.6%＝300 W ，选项A 正确；由P r ＝I 22r 得输电线中的电流I 2＝10 A ，选项C 错误；发电机的输出电流I 1＝P 1U 1＝50×103500A ＝100 A ，升压变压器的匝数比n 1n 2＝I 2I 1＝110，选项B 错误；升压变压器的输出电压U 2＝P 1I 2＝5 000 V ，降压变压器的输入电压为U 2－I 2r ＝ 4 970 V ，选项D 错误．。

专题13 交变电流1. （2013高考山东理综第14题）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.线圈绕垂直于磁场方向的水平轴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A．电流表的示数为10AB．.线圈转动的角速度为50πrad/sC．.0.01s时线圈平面与磁场方向平行D．0.02s时电阻R中电流的方向自右向左答案：C解析：电流表的示数为交变电流的有效值，为10A，选项A正确.由图乙可知，周期为0.02s，频率为f=50Hz，线圈转动的角速度为ω=2πf=100πrad/s，选项B错误.0.01s时产生的感应电流为负最大，线圈平面与磁场方向平行，选项C正确.由右手定则可判断0.02s时电阻R中电流的方向自左向右，选项D错误.2.(2013高考江苏物理第8题)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P（B）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：要使灯泡变亮，可以采取的方法有：向上滑动P，或增大交流电源的电压，增大交流电源的频率，或增大电容器C的电容，选项BC正确AD错误.3．（2013高考四川理综第2题）用220V 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110V ，通过负载的电流图象如图所示，则A.变压器输入功率约为3.9WB.输出电压的最大值是110VC.变压器原、副线圈的匝数比是1∶2D.负载电流的函数表达式i=0.05sin(100πt+π/2)A答案：A解析：通过负载的电流有效值为0.0252A ，变压器输入功率约为P=UI=110×0.0252W=3.9W ，选项A 正确.变压器输出电压的最大值是1102V ，选项B 错误.由变压公式，变压器原、副线圈的匝数比是2∶1，选项C 错误.负载电流的函数表达式i=0.05sin(100πt)A ，选项D 错误.4. （2013高考广东理综第16题）如图5，理想变压器原、副线圈匝数比n 1:n 2=2:1，○V 和○A 均为理想电表，灯泡电阻R L =6Ω，AB 端电压t u π100sin 2121=(V).下列说法正确的是A.电流频率为100HzB. ○V 的读数为24V C. ○A 的读数为0.5A D. 变压器输入功率为6W答案：D解析：由ω=100π=2πf 解得：f=50Hz ，选项 A 错.AB 端电压有效值U 1=12V ，根据变压公式，副线圈电压U 2=6V ，○V 的读数为6V.由欧姆定律可得I= U 2/ R L =1A ，○A 的读数为1A ，选项BC 错误.由理想变压器功率关系，变压器输入功率为P= I U 2=6W ,选项D 正确.5. （2013高考福建理综第15题）如图,实验室一台手摇交流发电机,内阻r=1.0Ω,外接R=9.0Ω的电阻.闭合开关S ，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势sin10πt （V ），则A.该交变电流的频率为10HzB.该电动势的有效值为VC.外接电阻R 所消耗的电功率为10WD.电路中理想交流电流表○A 的示数为1.0A答案：D解析：由2πf=10π可得该交变电流的频率为f=5Hz，选项A错误.该电动势的最大值为V，有效值为10V，选项B错误.外接电阻R中电流I=E/(R+r)=1A，电路中理想交流电流表○A的示数为1.0A，外接电阻R所消耗的电功率为P=I2R=9W，选项C错误D正确.。

交流电【2018高考真题】1．采用220 kV高压向远方的城市输电．当输送功率一定时，为使输电线上损耗的功率减小为原来的，输电电压应变为（）A. 55 kVB. 110 kVC. 440 kVD. 880 kV【来源】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理（江苏卷）【答案】 C点睛：本意以远距离输电为背景考查输电线路的电能损失，解题时要根据输送电功率不变，利用输电线路损失的功率P损=I2R解题。

2．教学用发电机能够产生正弦式交变电流。

利用该发电机（内阻可忽略）通过理想变压器向定值电阻R供电，电路如图所示，理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、U，R消耗的功率为P。

若发电机线圈的转速变为原来的，则A. R消耗的功率变为B. 电压表V的读数为C. 电流表A的读数变为2ID. 通过R的交变电流频率不变【来源】2018年全国普通高等学校招生同一考试理科综合物理试题（天津卷）【答案】 B【解析】试题分析：根据公式分析电动机产生的交流电的最大值以及有效值、频率的变化情况；根据判断原副线圈中电流电压的变化情况，根据副线圈中功率的变化判断原线圈中功率的变化；变为原来的，C错误；转速减小为原来的，则频率变为原来的，D错误．【点睛】本题考查了交流电最大值，有效值，频率，变压器等；需要知道交流电路中电表的示数为有效值，在理想变压器中，恒有，副线圈消耗的功率决定了原线圈的输入功率．3．一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q方；若该电阻接到正弦交变电源上，在一个周期内产生的热量为Q正。

该电阻上电压的峰值为u0，周期为T，如图所示。

则Q方: Q正等于A. B. C. 1:2 D. 2:1【来源】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理（全国III卷）【答案】 D【解析】试题分析本题考查交变电流的图线、正弦交变电流的有效值、焦耳定律及其相关的知识点。

解析根据题述，正弦交变电流的电压有效值为，而方波交流电的有效值为u0，根据焦耳定律和欧姆定律，Q=I2RT=T，可知在一个周期T内产生的热量与电压有效值的二次方成正比，QQ正= u02∶（）2=2∶1，选项D正确。

专题12 交流电【2018高考真题】1．采用220 kV高压向远方的城市输电．当输送功率一定时，为使输电线上损耗的功率减小为原;的，输电电压应变为（）A. 55 kVB. 110 kVC. 440 kVD. 880 kV【;;】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理（江苏卷）【答案】 C点睛：本意以远距离输电为背景考查输电线路的电能损失，解题时要根据输送电功率不变，利用输电线路损失的功率P损=I2R解题。

2．教学用发电机能够产生正弦式交变电流。

利用该发电机（内阻可忽略）通过理想变压器向定值电阻R 供电，电路如图所示，理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、U，R消耗的功率为P。

若发电机线圈的转速变为原;的，则A. R消耗的功率变为B. 电压表V的读数为C. 电流表A的读数变为2ID. 通过R的交变电流频率不变【;;】2018年全国普通高等学校招生同一考试理科综合物理试题（天津卷）【答案】 B【解析】试题分析：根据公式分析电动机产生的交流电的最大值以及有效值、频率的变化情况；根据判断原副线圈中电流电压的变化情况，根据副线圈中功率的变化判断原线圈中功率的变化；变为原;的，C错误；转速减小为原;的，则频率变为原;的，D错误．【点睛】本题考查了交流电最大值，有效值，频率，变压器等；需要知道交流电路中电表的示数为有效值，在理想变压器中，恒有，副线圈消耗的功率决定了原线圈的输入功率．3．一电阻接到方波交流电;上，在一个周期内产生的热量为Q方；若该电阻接到正弦交变电;上，在一个周期内产生的热量为Q正。

该电阻上电压的峰值为u0，周期为T，如图所示。

则Q方; Q正等于A. B. C. 1;2 D. 2;1【;;】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理（全国III卷）【答案】 D【解析】试题分析本题考查交变电流的图线、正弦交变电流的有效值、焦耳定律及其相关的知识点。

解析根据题述，正弦交变电流的电压有效值为，而方波交流电的有效值为u0，根据焦耳定律和欧姆定律，Q=I2RT=T，可知在一个周期T内产生的热量与电压有效值的二次方成正比，QQ正= u02∶（）2=2∶1，选项D正确。

2016-2018年物理高考真题试题分类汇编试题部分磁场1．【2018·全国I卷】（多选）如图，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。

将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态。

下列说法正确的是（）A. 开关闭合后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动B. 开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向C. 开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向D. 开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动2．【2018·全国II卷】（多选）如图，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L1、L2，L1中的电流方向向左，L2中的电流方向向上；L1的正上方有a、b两点，它们相对于L2对称。

整个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为B0，方向垂直于纸面向外。

已知a、b）A. 流经L1的电流在bB. 流经L1的电流在aC. 流经L 2的电流在bD. 流经L 2的电流在a 3．【2018·北京卷】某空间存在匀强磁场和匀强电场。

一个带电粒子(不计重力)以一定初速度射入该空间后，做匀速直线运动；若仅撤除电场，则该粒子做匀速圆周运动，下列因素与完成上述两类运动无关的是A. 磁场和电场的方向B. 磁场和电场的强弱C. 粒子的电性和电量D. 粒子入射时的速度4．【2017·全国Ⅰ卷】如图，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上（与纸面平行），磁场方向垂直于纸面向里，三个带正电的微粒a 、b 、c 电荷量相等，质量分别为m a 、m b 、m c 。

已知在该区域内，a 在纸面内做匀速圆周运动，b 在纸面内向右做匀速直线运动，c 在纸面内向左做匀速直线运动。

下列选项正确的是A ．a b cm m m >> B ．b a c m m m >> C ．a c b m m m >> D ．c b a m m m >>5．【2017·新课标全国Ⅰ卷】如图，三根相互平行的固定长直导线L 1、L 2和L 3两两等距，均通有电流I ，L 1中电流方向与L 2中的相同，与L 3中的相反，下列说法正确的是A ．L 1所受磁场作用力的方向与L 2、L 3所在平面垂直B ．L 3所受磁场作用力的方向与L 1、L 2所在平面垂直C ．L 1、L 2和L 3单位长度所受的磁场作用力大小之比为D ．L 1、L 2和L 36．【2017·新课标全国Ⅱ卷】如图，虚线所示的圆形区域内存在一垂直于纸面的匀强磁场，P 为磁场边界上的一点。

2018年高考试题分项版解析物理专题（2018·广东）19.某小型发电机产生的交变电动势为e=50sin 100πt （V ），对此电动势，下列表述正确的有( )A.最大值是VB.频率是100HzC ．有效值是V D.周期是0.02s（2018·山东）18．图甲是某燃气炉点火装置的原理图。

转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为1n 、2n 。

V 为交流电压表。

当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V 时，就会在钢针和金属板间引5. （2018·海南）如图，一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上，细线从一水平金属环中穿过。

现将环从位置I释放，环经过磁铁到达位置II。

设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为T1和T2，重力加速度大小为g，则A．T1>mg，T2>mg B．T1<mg，T2<mgC．T1>mg，T2<mg D．T1<mg，T2>mg4. （2018·海南）如图，理想变压器原、副线圈匝数比为20∶1，两个标有“12V，6W”的小灯泡并联在副线圈的两端。

当两灯泡都正常工作时，原线圈中电压表和电流表（可视为理想的）的示数分别是A．120V，0.10A B．240V，0.025AC．120V，0.18A D．240V，0.18A（2018·福建）18、【原题】：如图甲，一圆形闭合铜环由高处从静止开始下落，穿过一根竖直悬挂的条形磁铁，铜环的中心轴线与条形磁铁的中轴始终保持重合。

若取磁铁中心O为坐标原点，建立竖直向下正方向的x轴，则图乙中最能正确反映环中感应电流i随环心位置坐标x变化的关系图像是（2018•重庆）如图所示，理想变压器的原线圈接u＝110002sin100πt(V)的交变电压，副线圈通过电阻r＝6 Ω的导线对“220 V/880 W”的电器R L供电，该电器正常工作．由此可知( )A．原、副线圈的匝数比为50∶1B．交变电压的频率为100 HzC．副线圈中电流的有效值为4 AD．变压器的输入功率为880 W（2018·江苏）7. 某同学设计的家庭电路保护装置如图所示,铁芯左侧线圈L1 由火线和零线并行绕成. 当右侧线圈L2 中产生电流时,电流经放大器放大后,使电磁铁吸起铁质开关K,从而切断家庭电路. 仅考虑L1 在铁芯中产生的磁场,下列说法正确的有(A) 家庭电路正常工作时,L2 中的磁通量为零(B) 家庭电路中使用的电器增多时,L2 中的磁通量不变(C) 家庭电路发生短路时,开关K 将被电磁铁吸起(D) 地面上的人接触火线发生触电时,开关K 将被电磁铁吸起（2018·浙江）20、为了测量储罐中不导电液体的高度，将与储罐外面壳绝缘的两块平行金属板构成的电容C置于储罐中，电容器可通过开关S与线圈L或电源相连，如图所示。