北京專用2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí)專題十三交變電流練習(xí).docx
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專題十三 交變電流 挖命題 【考情探究】 考點(diǎn) 考向 5年考情 預(yù)測(cè)熱度 考題示例 學(xué)業(yè)水平 關(guān)聯(lián)考點(diǎn) 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(dá) 2017天津理綜,6,6分 3 電動(dòng)勢(shì)、焦耳熱 科學(xué)推理 最大值、瞬時(shí)值、有效值與平均值 2015四川理綜,4,6分 3 科學(xué)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(xué)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(xué)推理 ★★★ 電磁振蕩 電磁場(chǎng)和電磁波 2016北京理綜,14,6分 3 電磁波和機(jī)械波的傳播特性 科學(xué)推理 電磁波譜、電磁波的應(yīng)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(xué)推理 2015北京理綜,20,6分 3 科學(xué)推理 分析解讀 近幾年內(nèi)對(duì)本專題的內(nèi)容常有考查,考查集中在簡(jiǎn)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(yīng)用基本概念規(guī)律分析和推理計(jì)算的能力。 【真題典例】 破考點(diǎn) 【考點(diǎn)集訓(xùn)】 考點(diǎn)一 交流電 1.如圖甲所示,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,一矩形金屬線框繞與磁場(chǎng)方向垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生交流電,電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示,則( ) A.該交流電的頻率為100Hz B.該交流電電動(dòng)勢(shì)的有效值為311V C.t=0.01s時(shí),穿過線框的磁通量為零 D.t=0.01s時(shí),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(jī)的矩形金屬線圈abcd的邊長(zhǎng)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(yīng)強(qiáng)度B=0.050T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,線圈平面與磁場(chǎng)方向平行。線圈的兩個(gè)末端分別與兩個(gè)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(diǎn)且垂直于磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)軸OO以角速度ω=400rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。電路中其他電阻以及線圈的自感系數(shù)均可忽略不計(jì)。求: (1)線圈中感應(yīng)電流的最大值; (2)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)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(jì)時(shí),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(shì)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(tái)直流發(fā)電機(jī)——法拉第圓盤發(fā)電機(jī)。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(qiáng)磁場(chǎng)中,它可以繞水平軸在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)兩個(gè)電刷分別位于圓盤的邊緣和圓心處時(shí),在圓盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電流是穩(wěn)定的。用導(dǎo)線將電刷與電阻R連接起來形成回路。已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,圓盤半徑為a,圓盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的角速度為ω,發(fā)電機(jī)內(nèi)阻為r1。求電源電動(dòng)勢(shì)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(gè)小型交流發(fā)電機(jī)的原理圖,n匝矩形線圈處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,ab邊、cd邊分別連在兩個(gè)滑環(huán)上,導(dǎo)體做的兩個(gè)電刷分別壓在滑環(huán)上。線圈ab邊的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)1,bc邊的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)2,總電阻為r2。線圈以恒定的角速度ω繞與磁場(chǎng)方向垂直的固定對(duì)稱軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。用導(dǎo)線將電刷與電阻R連接起來形成回路?；芈分衅渌娮璨挥?jì)。請(qǐng)你說明發(fā)電機(jī)線圈平面轉(zhuǎn)至何位置時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)具有最大值Em,并推導(dǎo)此最大值的表達(dá)式。 圖2 (3)若已知L1=2a,L2=a,求上述兩個(gè)發(fā)電機(jī)分別為電阻R供電時(shí),電阻R消耗的電功率之比。 答案 (1)圓盤產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)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?yàn)閺腸到d。 (2)當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)至與磁場(chǎng)方向平行位置(圖示位置)時(shí),線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 設(shè)此時(shí)ab、cd邊的線速度大小為v, 則單匝線圈時(shí)ab邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E1=BL1v cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E2=BL1v n匝線圈產(chǎn)生的總感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為Em=n(E1+E2)=2nBL1v 由于v=ωr=ωL22 有Em=2nBL1ωL22=nBL1L2ω (3)第一個(gè)發(fā)電機(jī)為電阻供電時(shí):U1=RR+r1E=RBωa22(R+r1) 第二個(gè)發(fā)電機(jī)為電阻供電時(shí):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(diǎn)二 變壓器、電能的輸送 4.為研究電阻、電容和電感對(duì)交變電流的影響,李老師設(shè)計(jì)了一個(gè)演示實(shí)驗(yàn),裝置如圖所示。兩個(gè)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(gè)電阻,c、d各串聯(lián)一個(gè)電容器,e、f各串聯(lián)一個(gè)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(jìn)行演示時(shí),接通交流電源,進(jìn)行正確的操作。下列對(duì)實(shí)驗(yàn)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)交流電的阻礙作用越小 答案 C 5.(2016課標(biāo)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(dāng)輸入電壓U為燈泡額定電壓的10倍時(shí),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(shí)a和b的電功率之比為9∶1 D.此時(shí)a和b的電功率之比為1∶9 答案 AD 6.如圖所示,有一個(gè)電熱器R,接在電壓為u=311sin100πt(V)的交流電源上。電熱器工作時(shí)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(jī)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(jī)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(shí)值表達(dá)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(diǎn)三 傳感器與電磁振蕩、電磁波 8.(多選)如圖所示,是一個(gè)火警報(bào)警器的邏輯電路圖。Rt是熱敏電阻,低溫時(shí)電阻值很大,高溫時(shí)電阻值很小,R是阻值較小的分壓電阻。下面有關(guān)敘述正確的是( ) A.要做到低溫時(shí)電鈴不響,高溫時(shí)響,虛線處應(yīng)接入一或門元件 B.高溫時(shí)電鈴接通的原因是X、P間電壓變小,門元件導(dǎo)通 C.要提高電路的靈敏度應(yīng)該將R的觸頭向下滑動(dòng) D.要提高電路的靈敏度也可以將R的觸頭向上滑動(dòng) 答案 BC 9.(多選)LC電路中電容兩端的電壓隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖所示,由圖可知( ) A.在t1時(shí)刻,電路中的電流最大 B.在t2時(shí)刻,電路的磁場(chǎng)能最大 C.從t2時(shí)刻至t3時(shí)刻,電路的電場(chǎng)能不斷增大 D.從t3時(shí)刻至t4時(shí)刻,電容器所帶電荷量不斷增大 答案 BC 10.關(guān)于電磁波,下列說法正確的是( ) A.雷達(dá)是用X光來測(cè)定物體位置的設(shè)備 B.使電磁波隨各種信號(hào)而改變的技術(shù)叫做解調(diào) C.用紅外線照射時(shí),大額鈔票上用熒光物質(zhì)印刷的文字會(huì)發(fā)出可見光 D.周期性變化的電場(chǎng)可以產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng) 答案 D 11.(2016天津理綜,1,6分)我國(guó)成功研發(fā)的反隱身先進(jìn)米波雷達(dá)堪稱隱身飛機(jī)的克星,它標(biāo)志著我國(guó)雷達(dá)研究又創(chuàng)新的里程碑。米波雷達(dá)發(fā)射無線電波的波長(zhǎng)在1~10m范圍內(nèi),則對(duì)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(jī)械波一樣須靠介質(zhì)傳播 C.同光波一樣會(huì)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(guān)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(zhǎng)時(shí)間照射可以促進(jìn)鈣的吸收,改善身體健康 C.X射線和γ射線的波長(zhǎng)比較短,穿透力比較強(qiáng) D.紅外線的顯著作用是熱效應(yīng),溫度較低的物體不能輻射紅外線 答案 AC 煉技法 【方法集訓(xùn)】 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(shí)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(jī)的原理示意圖,其中矩形線圈abcd的邊長(zhǎng)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(yīng)強(qiáng)度B=0.050T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng),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(jì)時(shí),寫出線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的函數(shù)表達(dá)式; (2)求此發(fā)電機(jī)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(jì)時(shí),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(dòng)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(dòng)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(dòng)頭。現(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(gè)圖中,能夠正確反映相應(yīng)物理量的變化趨勢(shì)的是( ) 答案 BC 方法3 遠(yuǎn)距離輸電的分析方法 5.(2014江蘇單科,3,3分)遠(yuǎn)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(guān)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(yuǎn)距離交流輸電的簡(jiǎn)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(chǔ)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(jī)線圈共N匝,每匝可簡(jiǎn)化為矩形線圈abcd,磁極間的磁場(chǎng)視為勻強(qiáng)磁場(chǎng),方向垂直于線圈中心軸OO,線圈繞OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng),如圖所示。矩形線圈ab邊和cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值都為e0,不計(jì)線圈電阻,則發(fā)電機(jī)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(qiáng)磁場(chǎng)中,一個(gè)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(dòng),穿過該線圈的磁通量隨時(shí)間按圖示正弦規(guī)律變化。設(shè)線圈總電阻為2Ω,則( ) A.t=0時(shí),線圈平面平行于磁感線 B.t=1s時(shí),線圈中的電流改變方向 C.t=1.5s時(shí),線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 D.一個(gè)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(fù)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(gè)線圈,將其接在a、b間作為原線圈。通過滑動(dòng)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(shí),c、d間的輸出電壓為U2。在將滑動(dòng)觸頭從M點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到N點(diǎn)的過程中( ) A.U2>U1,U2降低 B.U2>U1,U2升高 C.U2下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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