(五年高考真題)2016屆高考物理專題十一交變電流(全國(guó)通用)講解資料

（五年高考真題）2016屆高考物理專題十一交變電流（全國(guó)通用）考點(diǎn)一交變電流的產(chǎn)生及描述1．(2015·四川理綜，4，6分)(難度★★)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e0C．有效值是B．峰值是2e0D．有效值是Ne0Ne0解析矩形線圈ab邊和cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值都為e0，所以發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)峰值為2Ne0，A、B錯(cuò)誤；由于不計(jì)線圈的電阻，所以電機(jī)的輸出電壓峰值為2Ne0，故有效值為Ne0，故D正確．＝答案D2．(2014·江蘇單科，7，4分)(難度★★)(多選)如圖所示，在線圈上端放置一盛有冷水的金屬杯，現(xiàn)接通交流電源，過了幾分鐘，杯內(nèi)的水沸騰起來(lái)．若要縮短上述加熱時(shí)間，下列措施可行的有()A．增加線圈的匝數(shù)B．提高交流電源的頻率C．將金屬杯換為瓷杯D．取走線圈中的鐵芯解析該裝置的工作原理是，線圈內(nèi)變化的電流產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，從而使金屬杯體內(nèi)產(chǎn)生渦流，再把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使杯內(nèi)的水發(fā)熱．交流電源的頻率一定時(shí)，線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)越強(qiáng)，杯體內(nèi)磁通量變化就越快，產(chǎn)生的渦流就越大，增加線圈的匝數(shù)會(huì)使線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)增強(qiáng)，而取走線圈中的鐵芯會(huì)使線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)減弱，故A正確、D錯(cuò)誤；交流電源的頻率增大，杯體內(nèi)磁通量變化加快，產(chǎn)生的渦流增大，故B正確；瓷為絕緣材料，不能產(chǎn)生渦流，故C錯(cuò)誤．答案AB3．(2014·天津理綜，7，6分)(難度★★★)(多選)如圖1所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線圈兩次分別以不同的轉(zhuǎn)速，繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)圖象如圖2中曲線a，b所示，則()A．兩次t＝0時(shí)刻線圈平面均與中性面重合B．曲線a、b對(duì)應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為2∶3C．曲線a表示的交變電動(dòng)勢(shì)頻率為25HzD．曲線b表示的交變電動(dòng)勢(shì)有效值為10V解析線圈經(jīng)過中性面時(shí)不切割磁感線，此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，選項(xiàng)A正確；由圖可知曲線a、b的周期之比為2∶3，則對(duì)應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為3∶2，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；曲線a的周期為Ta＝4×10－2s，其頻率為fa＝＝25Hz，選項(xiàng)C正確；曲線a、b表示的交變電流的峰值之比為＝＝，又Ema＝15V，Emb＝10V，Ub＝答案ACEmb＝5V，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．4．(2013·福建理綜，15，6分)(難度★★★)如圖所示，實(shí)驗(yàn)室一臺(tái)手搖交流發(fā)電機(jī)，內(nèi)阻r＝1.0Ω，外接R＝9.0Ω的電阻．閉合開關(guān)S，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以某一轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)e＝10sin(10πt)V，則()A．該交變電流的頻率為10HzB．該電動(dòng)勢(shì)的有效值為10VC．外接電阻R所消耗的電功率為10WD．電路中理想交流電流表的示數(shù)為1.0A解析根據(jù)題意知，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω＝10π,又ω＝2πf，則該交流電的頻率f＝5Hz，A項(xiàng)錯(cuò)誤；該交變電流電動(dòng)勢(shì)最大值Em＝10V，則有效值E＝＝10V，B項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)歐姆定律可得，電路中電流I＝＝1.0A，即電流表的示數(shù)為1.0A,電阻R消耗的電功率P＝I2R＝9.0W，C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確．答案D5．(2013·海南單科,3，3分)(難度★★)通過一阻值R＝100Ω的電阻的交變電流如圖所示，其周期為1s．電阻兩端電壓的有效值為()A．12VB．4VC．15VD．8V解析由有效值定義可得×1s＝(0.1A)2×R×0.4s×2＋(0.2A)2×R×0.1s×2，其中R＝100Ω，可得U＝4答案BV，B正確．6．(2012·北京理綜，15，6分)(難度★★)一個(gè)小型電熱器若接在輸出電壓為10V的直流電源上，消耗電功率為P；若把它接在某個(gè)正弦式交流電源上，其消耗的電功率為.如果電熱器電阻不變，則此交流電源輸出電壓的最大值為()A．5VB．5VC．10VD．10V解析根據(jù)公式P＝可結(jié)合交流電的有效值定義＝,U效＝知其有效值U效＝5V，有效值和最大值的關(guān)系答案CU效＝Um，即最大值為Um＝5×V＝10V，選項(xiàng)C正確．7．(2011·天津理綜，4,6分)(難度★★★)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖甲所示，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的圖象如圖乙所示，則()A．t＝0.005s時(shí)線框的磁通量變化率為零B．t＝0.01s時(shí)線框平面與中性面重合C．線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)有效值為311VD．線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)頻率為100Hz解析交變電流知識(shí)的考查.由圖乙可知，該交變電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的表達(dá)式為e＝311sin(100πt)．當(dāng)t＝0.005s時(shí)，瞬時(shí)值e＝311V，此時(shí)磁通量變化率最大，A錯(cuò)誤；同理當(dāng)t＝0.01s時(shí)，e＝0V，此時(shí)線框處于中性面位置，磁通量最大，磁通量的變化率為零，B正確；對(duì)于正弦交變電流其有效值為Emax，題給電動(dòng)勢(shì)的有效值為220V，C錯(cuò)誤；交變電流的頻率為f＝1/T＝ω/2π＝50Hz，D錯(cuò)誤．/答案B考點(diǎn)二變壓器電能的輸送1.(2015·新課標(biāo)全國(guó)Ⅰ,16，6分)(難度★★★)一理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為3∶1，在原、副線圈的回路中分別接有阻值相同的電阻，原線圈一側(cè)接在電壓為220V的正弦交流電源上，如圖所示．設(shè)副線圈回路中電阻兩端的電壓為U，原、副線圈回路中電阻消耗的功率的比值為k，則()A．U＝66V，k＝C．U＝66V，k＝B．U＝22V，k＝D．U＝22V，k＝解析原、副線圈電壓比等于匝數(shù)比，根據(jù)副線圈負(fù)載電阻的電壓U，可知副線圈電壓為U,原線圈電壓為3U，副線圈電流I2＝，根據(jù)＝得原線圈電流I1＝，那么原線圈輸入電壓220V＝3U＋×R，整理可得U＝66V；原、副線圈電阻消耗的功率根據(jù)P＝I2R,電阻相等，I1∶I2＝1∶3，可得功率之比為P1∶P2＝1∶9，即k＝答案A.根據(jù)以上分析可知選項(xiàng)A正確．2．(2015·江蘇單科，1,3分)(難度★)一電器中的變壓器可視為理想變壓器，它將220V交變電流改變?yōu)?10V．已知變壓器原線圈匝數(shù)為800，則副線圈匝數(shù)為()A．200B．400C．1600D．3200解析根據(jù)變壓器的變壓規(guī)律＝得,n2＝n1＝×800＝400匝，選項(xiàng)B正確．答案B3．(2015·福建理綜，15，6分)(難度★★★)圖為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，兩變壓器均為理想變壓器，升壓變壓器T的原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2，在T的原線圈兩端接入一電壓u＝Umsinωt的交流電源，若輸送電功率為P，輸電線的總電阻為2r，不考慮其它因素的影響，則輸電線上損失的電功率為()A．()B．()C．4()2()2rD．4()2()2r解析原線圈電壓的有效值：U1＝，根據(jù)＝可求：U2＝，又因?yàn)槭抢硐胱儔浩鳎訲的副線圈的輸出功率等于原線圈的輸入功率P，所以輸電線上的電流I＝,輸電線上損失的電功率為P′＝I22r＝4r答案C，所以C正確，A、B、D錯(cuò)誤．4．(2015·安徽理綜，16，6分)(難度★★★)圖示電路中,變壓器為理想變壓器，a、b接在電壓有效值不變的交流電源兩端，R0為定值電阻，R為滑動(dòng)變阻器．現(xiàn)將變阻器的滑片從一個(gè)位置滑動(dòng)到另一位置,觀察到電流表A1的示數(shù)增大了0.2A，電流表A2的示數(shù)增大了0.8A，則下列說法正確的是()A．電壓表V1示數(shù)增大B．電壓表V2、V3示數(shù)均增大C．該變壓器起升壓作用D．變阻器滑片是沿c→d的方向滑動(dòng)解析由于a、b接在電壓有效值不變的交流電源兩端，故電壓表V1示數(shù)不變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由理想變壓器原理公式＝且U1、n1、n2不變，則U2不變，即V2的示數(shù)不變，V3的示數(shù)U3＝U2－I2R0應(yīng)減小，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由公式＝得：＝＝＝4，則n1＞n2，該變壓器起降壓作用，故C錯(cuò)誤；又I2＝，I2增大，R應(yīng)減小，故滑片應(yīng)沿c→d方向滑動(dòng)，故D正確．答案D5．(2015·天津理綜，6，6分)(難度★★★)(多選)如圖所示，理想變壓器的原線圈連接一只理想交流電流表，副線圈匝數(shù)可以通過滑動(dòng)觸頭Q來(lái)調(diào)節(jié)，在副線圈兩端連接了定值電阻R0和滑動(dòng)變阻器R，P為滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭．在原線圈上加一電壓為U的正弦交流電，則()A．保持Q的位置不動(dòng)，將P向上滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變大B．保持Q的位置不動(dòng)，將P向上滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變小C．保持P的位置不動(dòng)，將Q向上滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變大D．保持P的位置不動(dòng)，將Q向上滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變小解析Q位置不動(dòng)，副線圈電壓U2不變，當(dāng)P上滑時(shí)，R增大，由P＝可知總功率減小，原線圈電壓U1不變，由P＝U1I1可知原線圈電流I1減小，故A錯(cuò)誤，B正確；當(dāng)P位置不動(dòng),Q上滑時(shí)，由＝知U2增大，同理分析原線圈電流I1增大，故C正確，D錯(cuò)誤．答案BC6．(2015·廣東理綜，15，4分)(難度★★★)如圖為氣流加熱裝置的示意圖，使用電阻絲加熱導(dǎo)氣管，視變壓器為理想變壓器，原線圈接入電壓有效值恒定的交流電并保持匝數(shù)不變，調(diào)節(jié)觸頭P，使輸出電壓有效值由220V降至110V，調(diào)節(jié)前后()A．副線圈中的電流比為1∶2B．副線圈輸出功率比為2∶1C．副線圈的接入匝數(shù)比為2∶1D．原線圈輸入功率比為1∶2解析在輸入電壓U1和原線圈匝數(shù)n1不變的情況下，使輸出電壓U2有效值由220V降至110V,由＝知，副線圈接入匝數(shù)應(yīng)該減為原來(lái)的一半，故副線圈的接入匝數(shù)之比為2∶1,故C正確；副線圈電壓減半，電阻不變，電流也隨之減半，所以電流之比為2∶1,故A錯(cuò)誤；由P＝UI知，輸出功率之比為4∶1，故B錯(cuò)誤；副線圈輸出功率等于原線圈輸入功率,所以原線圈輸入功率之比為4∶1，故D錯(cuò)誤．答案C7.(2015·海南單科，10，5分)(難度★★★)(多選)如圖，一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為4∶1，原線圈與一可變電阻串聯(lián)后，接入一正弦交流電源；副線圈電路中固定電阻的阻值為R0，負(fù)載電阻的阻值R＝11R0，是理想電壓表，現(xiàn)將負(fù)載電阻的阻值減小為R＝5R0，保持變壓器輸入電流不變，此時(shí)電壓表的讀數(shù)為5.0V，則()A．此時(shí)原線圈兩端電壓的最大值約為34VB．此時(shí)原線圈兩端電壓的最大值約為24VC．原線圈兩端原來(lái)的電壓有效值約為68VD．原線圈兩端原來(lái)的電壓有效值約為48V解析當(dāng)負(fù)載電阻的阻值減小為R＝5R0時(shí)，根據(jù)串、并聯(lián)電路規(guī)律，R兩端電壓為R0兩端電壓的5倍,因?yàn)殡妷罕頊y(cè)量R兩端的電壓，所以UR0＝×5V＝1V，故副線圈兩端電壓為U2＝6V，根據(jù)公式＝可得此時(shí)原線圈兩端電壓的有效值為U1＝24V，所以此時(shí)原線圈兩端電壓的最大值約V≈34V，A正確，B錯(cuò)誤；因?yàn)樽兓^程中變壓器的輸入電流不變，所以對(duì)于副線圈中變化前、后電流也不變，則變化后電壓U2＝IR0＋5IR0＝6IR0，變化前，U2′＝IR0＋11IR0＝12IR0，所為24以U2′＝2U2＝12V，根據(jù)公式＝可得原線圈兩端原來(lái)的電壓有效值約為48V，D正確，C錯(cuò)誤．答案AD8．(2014·新課標(biāo)全國(guó)Ⅱ，21,6分)(難度★★★)(多選)如圖，一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2.原線圈通過一理想電流表接正弦交流電源，一個(gè)二極管和阻值為R的負(fù)載電阻串聯(lián)后接到副線圈的兩端．假設(shè)該二極管的正向電阻為零，反向電阻為無(wú)窮大．用交流電壓表測(cè)得a、b端和c、d端的電壓分別為Uab和Ucd，則()A．Uab∶Ucd＝n1∶n2B．增大負(fù)載電阻的阻值R，電流表的讀數(shù)變小C．負(fù)載電阻的阻值越小，cd間的電壓Ucd越大D．將二極管短路，電流表的讀數(shù)加倍解析設(shè)副線圈兩端電壓為U2，則有＝，由于二極管具有單向?qū)щ娦?，根?jù)有效值定義可知,，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；增大負(fù)載電阻,則變壓器的輸出功率減×＝T，則Ucd＝小，輸入功率也減小，由P1＝UabI1可知，電流表讀數(shù)減小,選項(xiàng)B正確；cd間的電壓Ucd與R大小無(wú)關(guān)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；將二極管短路,變壓器的輸出功率P2＝UabI1可知，電流表的讀數(shù)變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，選項(xiàng)D正確．＝，為原來(lái)的2倍，由P2＝P1＝答案BD9．(2014·山東理綜，17，6分)(難度★★★)(多選)如圖，將額定電壓為60V的用電器，通過一理想變壓器接在正弦交變電源上．閉合開關(guān)S后，用電器正常工作，交流電壓表和交流電流表(均為理想電表)的示數(shù)分別為220V和2.2A．以下判斷正確的是()A．變壓器輸入功率為484WB．通過原線圈的電流的有效值為0.6AC．通過副線圈的電流的最大值為2.2AD．變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝11∶3解析理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，所以有P1＝U1I1＝U2I2＝60×2.2W＝132W，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；原線圈電流I1＝＝0.6A，選項(xiàng)B正確；副線圈電流最大值I2max＝I2＝2.2A，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；原副線圈匝數(shù)比＝＝＝，選項(xiàng)D正確．答案BD10．(2014·廣東理綜，19，6分)(難度★★★)(多選)如圖所示的電路中，P為滑動(dòng)變阻器的滑片，保持理想變壓器的輸入電壓U1不變，閉合電鍵S，下列說法正確的是()A．P向下滑動(dòng)時(shí)，燈L變亮B．P向下滑動(dòng)時(shí)，變壓器的輸出電壓不變C．P向上滑動(dòng)時(shí)，變壓器的輸入電流變小D．P向上滑動(dòng)時(shí)，變壓器的輸出功率變大解析P向上或向下滑動(dòng)時(shí)，由變壓器的電壓特點(diǎn)＝可知，U2是不變的，燈L亮度也不變，A可知，變壓器的輸出功率P2項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；P向上滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器的阻值減小，由P＝變大，又理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，則輸入功率P1也變大，由P1＝U1I1及U1不變可知，變壓器的輸入電流變大，C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確．答案BD11．(2014·浙江理綜，15,6分)(難度★★)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B．輸電線上的電壓降為UC．理想變壓器的輸入功率為IrD．輸電線路上損失的電功率為I1U解析根據(jù)理想變壓器原、副線圈的功率相等,有U1I1＝U2I2，解得用戶端電壓為U2＝，選項(xiàng)A正確；輸電線上的電壓降為I1r.選項(xiàng)B錯(cuò)誤；理想變壓器的輸入功率為UI1－Ir，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；輸電線路上損失的電功率為Ir，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案A12．(2014·福建理綜，16,6分)(難度★★★)圖為模擬遠(yuǎn)距離輸電實(shí)驗(yàn)電路圖，兩理想變壓器的匝數(shù)n1＝n4<n2＝n3，四根模擬輸電線的電阻R1、R2、R3、R4的阻值均為R，A1、A2為相同的理想交流電流表，L1、L2為相同的小燈泡，燈絲電阻RL＞2R，忽略燈絲電阻隨溫度的變化．當(dāng)A、B端接入低壓交流電源時(shí)()A．A1、A2兩表的示數(shù)相同B．L1、L2兩燈泡的亮度相同C．R1消耗的功率大于R3消耗的功率D．R2兩端的電壓小于R4兩端的電壓解析設(shè)兩電流表示數(shù)分別為IA1、IA2，則IA2＝.由題意知，升壓變壓器的升壓比與降壓變壓器的降壓比相等,設(shè)為k，由變壓器匝數(shù)與電流、電壓的關(guān)系可知，升壓變壓器副線圈兩端電壓U2＝kU,降壓變壓器副線圈中電流I4＝kIA1，U4＝I4RL＝kIA1RL，則降壓變壓器原線圈兩端電壓U3＝kU4＝k2IA1LR，則IA1＝，解得IA1＝，則＜1，故IA1＜IA2，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；I4＝kIA1＝，因＞1，故兩燈泡亮度不同，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由P＝I2R可知，PR1＜PR3，選項(xiàng)