11交变电流-2024年高考物理回归课本基础巩固练习

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1、交变电流的产生和描述
1、正余弦式交流电产生的条件（1）匀强磁场（2）绕垂直于磁场方向的轴（3）匀速转动
2.中性面——线圈转动至线圈平面垂直于磁感线位置时，各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这个特定位置叫中性面．
3、交流电四值的比较和应用
2、变压器 远距离输电
（1）原副线圈相同的物理量：
①原副线圈中过每匝线圈通量的变化率相等．②原副线圈中的周期频率相同，③原副线圈的功率相等。
（2）原副线圈物理量之间的关系
①功率关系：P入＝P出．
②电压关系：只有一个副线圈时，eq \f(U1,n1)＝eq \f(U2,n2)；有多个副线圈时，eq \f(U1,n1)＝eq \f(U2,n2)＝eq \f(U3,n3)＝….（电压与匝数成正比）
③电流关系：只有一个副线圈时，eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1).（电流与匝数成正比）
由P入＝P出及P＝UI推出有多个副线圈时，U1I1＝U2I2＋U3I3＋….
（3）．制约关系
①电压：副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定．
②功率：原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定．
③电流：原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定．
（4）若输电线上损失的电压为ΔU，则功率损失还可以表示为ΔP＝eq \f(ΔU2,R)，ΔP＝ΔU·I.
ΔP＝P－P′＝I2R线＝(eq \f(P,U))2R线＝eq \f(U线2,R线).
二、易混淆易错判断题
第一单元、交变电流的产生和描述
1.大小变化而方向不变的电流也叫交变电流．( )
2.线圈平面与磁感线平行的位置称为中性面．( )
3.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，一定会产生正弦式交变电流。( )
4.线圈在匀强磁场中转动的过程中穿过线圈的磁通量最大时，产生的感应电动势也最大。( )
5.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动经过中性面时，线圈中的感应电动势最大。( )
6.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动经过中性面时，线圈中的感应电动势为零，电流方向发生改变。( )
7.只有在中性面开始计时时，电动势表达式才可书写为e＝Emsin ωt.( )
8.我国使用的交变电流周期是0.02 s，电流方向每秒改变50次。( )
9.线圈在磁场中每转动一周，感应电动势和感应电流的方向都改变一次．( )
10.交变电流的峰值总是有效值的eq \r(2)倍。( )
11.有效值公式I＝eq \f(Im,\r(2)) 适用于任何交变电流。( )
12.最大值和有效值之间的eq \r(2)倍关系只适用于正弦交流电．( )
13.交流电压表和电流表测量的是交流电的峰值。( )
14.交流电压表和电流表测量的是交流电的平均值。( )
15.交流电压表及交流电流表的读数均为瞬时值．( )
16.交流电气设备上所标的电压和电流值是交变电流的峰值．( )
17.电路中保险丝的熔断电流是指电流的最大值。（）
18.电容器的耐压值要高于交变电流的最大电压才不会被击穿。( )
第二单元、变压器 远距离输电
1.变压器不但可以改变交流电压，也可以改变直流电压．( )
3.变压器只能使交变电流的电压减小．( )
4.变压器不但能改变交变电流的电压，还能改变交变电流的频率．( )
5.理想变压器的基本关系式中，电压和电流均为有效值。( )
6.变压器副线圈两端的电压由原线圈两端的电压决定。( )
7.变压器原线圈中的电流由副线圈中的电流决定．( )
8.正常工作的变压器当副线圈与用电器断开时，副线圈两端无电压。( )
9.变压器副线圈并联更多的用电器时，原线圈输入的电流随之减小。( )
10.理想变压器能改变交变电压、交变电流，但不改变功率，即输入功率总等于输出功率。( )
11.高压输电的目的是增大输电的电流．( )
12.增大输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失。 ( )
13.高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗。( )
14.高压输电可以减少输电线路上的电能损失，且输电线路上电压越高越好．( )
15.在输送电压一定时，输送的电功率越大，输送过程中损失的功率越小．( )
三、选择题
1．(多选)关于中性面，下列说法正确的是( )
A．线圈在转动中经过中性面位置时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零
B．线圈在转动中经过中性面位置时，穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大
C．线圈每经过一次中性面，感应电流的方向就改变一次
D．线圈每转动一周经过中性面一次，所以线圈每转动一周，感应电流的方向就改变一次
2.矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的转轴匀速转动，产生的交流电动势的最大值为Em.设t＝0时线圈平面与磁场平行，当线圈的匝数增加一倍，转速也增大一倍，其他条件不变时，交流电的电动势为( )
A．e＝2Emsin 2ωt B．e＝4Emsin 2ωt
C．e＝Emsin 2ωt D．e＝4Emcs 2ωt
3.如图所示，面积均为S的单匝线圈绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动，能产生正弦交变电动势e＝BSωsin ωt的图是( )
4..(2020·浙江杭州市教学质量检测)如图7所示，KLMN是一个竖直的电阻为R的单匝矩形导体线框，全部处于磁感应强度为B的水平向右的匀强磁场中，线框面积为S，KL边水平，线框绕某竖直固定轴以角速度ω匀速转动(俯视逆时针转动)。下列说法正确的是( )
A.在图示位置时，线框中的感应电动势为eq \f(1,2)BSω
B.在图示位置时，线框中电流的方向是KLMNK
C.从图示位置继续旋转30°的过程中，线框中的平均电流为eq \f(（\r(3)＋1）BSω,4R)
D.该线框连续转动产生的交流电的电流的有效值为eq \f(\r(2)BSω,2R)
5.一台发电机的结构示意图如图所示，其中N、S是永久磁铁的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状。M是圆柱形铁芯，铁芯外套有一矩形线圈，线圈绕铁芯M中心的固定转轴匀速转动。磁极与铁芯之间的缝隙中形成沿半径方向的辐向磁场。从如图所示位置开始计时，规定此时电动势为正值，选项图中能正确反映线圈中的感应电动势e随时间t的变化规律的是( )
6.(多选)(2020·衡水模拟)如图所示，线圈ABCD匝数n＝10，面积S＝0.4 m2，边界MN(与线圈的AB边重合)右侧存在磁感应强度B＝ eq \f(2,π) T的匀强磁场。若线圈从图示位置开始绕AB边以ω＝10π rad/s的角速度匀速转动，则以下说法正确的是( )
A．线圈产生的是正弦交流电
B．线圈在转动过程中产生的最大感应电动势为80 V
C．线圈转动 eq \f(1,60) s时瞬时感应电动势为40 eq \r(3) V
D．线圈产生的感应电动势的有效值为40 V
7.通过某电流表的电流按如图所示的规律变化，则该电流表的读数为( )

A．4eq \r(2) A B．4 A C．5 A D.5 eq \r(2) A
8.(多选)如图甲所示，标有“220 V 40 W”的电灯和标有“20 μF 300 V”的电容器并联接到交流电源上，V为交流电压表。交流电源的输出电压如图乙所示，闭合开关S，下列判断正确的是( )
A．t＝eq \f(T,2)时刻，V的示数为零
B．电灯恰正常发光
C．电容器有可能被击穿
D．交流电压表V的示数保持110eq \r(2) V不变
9.一个边长为6 cm的正方形金属线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，电阻为0.36 Ω。磁感应强度B随时间t的变化关系如图6所示，则线框中感应电流的有效值为( )
A.eq \r(2)×10－5 A B.eq \r(6)×10－5 AC.eq \f(\r(2),2)×10－5 A D.eq \f(3\r(2),2)×10－5 A
10.(多选)理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，以下说法中正确的是( )
A．穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是10∶1
B．穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等
C．原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10∶1
D．正常工作时原、副线圈的输入、输出功率之比为1∶1
11.(多选)对于理想变压器，下列说法中正确的是( )
A．原线圈的输入功率随着副线圈的输出功率增大而增大
B．原线圈的输入电流随着副线圈的输出电流增大而增大
C．原线圈的电压不随副线圈的输出电流变化而变化
D．当副线圈断开时，原线圈的电流不一定为零
12.变压器线圈中的电流越大，所用的导线应当越粗。如图所示是降压变压器，假设它只有一个原线圈和一个副线圈，匝数分别为n1和n2。下列说法中正确的是( )
A．n1>n2，原线圈比副线圈的导线粗
B．n1>n2，原线圈比副线圈的导线细
C．n1U1，U2升高
C．变压器输入功率增大
D．变压器输入功率减小
20.(2021·辽宁沈阳质检)如图，T1、T2是监测交流高压输电参数的互感器，其中a、b是交流电压表或交流电流表。若高压输电线间的电压为220 kV，T1的原、副线圈匝数比为1∶100，交流电压表的示数为100 V，交流电流表的示数为1 A，则( )
A．b是交流电压表
B．T2的原、副线圈匝数比为100∶1
C．高压线路输送的电流为1 A
D．高压线路输送的电功率为220 kW
21.(2018·长沙高三调研)如图所示，负载电阻R接在理想变压器的副线圈上，虚线部分可以用一个电阻R1来等效替代，R1称为等效电阻，这里的等效是指输入电路的电压、电流、功率不变。若理想变压器的原、副线圈的匝数之比为n1∶n2，则有( )
A．R1＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(n2,n1)))2R B．R1＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(n1,n2)))2R
C．R1＝eq \f(n1,n2)R D．R1＝eq \f(n2,n1)R
22.(2020·福建省厦门市五月质量检查)如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝11∶5，原线圈接u1＝220eq \r(2)sin100πt(V)的交流电，电阻R1＝R2＝50 Ω，D为理想二极管，则( )
A．R2两端的电压为100eq \r(2) V
B．R2两端的电压为100 V
C．原线圈的输入功率为300 W
D．原线圈的输入功率为400 W
23.在远距离输电中，当输电线的电阻和输送的电功率不变时，那么( )
A．输电线路上损失的电压与输送电流成正比
B．输送电压越高，输电线路上损失的电压越大
C．输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反比
D．输电线路上损失的功率跟输电线上的电流成正比
24．(2018·江苏高考)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eq \f(1,4)，输电电压应变为( )
A．55 kV B．110 kV
C．440 kV D．880 kV
25.(多选)(2019·山东枣庄市上学期期末)某同学模拟“远距离输电”电路，将实验室提供的器材连接成了如图3所示电路．A、B为理想变压器，灯L1、L2相同且阻值不变，输电线路等效电阻为R.现保持A的输入电压不变，当开关S断开时，灯L1正常发光，则( )
A．仅闭合S，L1变暗
B．仅闭合S，输电线路的发热功率变小
C．仅将滑片P上移，L1变亮
D．仅将滑片P上移，输电线路的发热功率变小
物理量
物理含义
重要关系
适用情况及说明
瞬时值
交变电流某一时刻的值
e＝Emsin ωt
i＝Imsin ωt
计算线圈某时刻的受力情况或氖灯的发光时间
峰值
最大的瞬时值
Em＝nBSω
Im＝
讨论电容器和二极管的击穿电压
有效值
跟交变电流的热效应等效的恒定电流值
对正(余)弦交变电流有：E＝Em/eq \r(2)
U＝Um/eq \r(2)
I＝Im/eq \r(2)
(1)计算与电流的热效应有关的量(如功、功率、热量等)
(2)电器设备“铭牌”上所标的一般是有效值
(3)保险丝的熔断电流值为有效值
(4)交流电表读数
平均值
交变电流图象中图线与时间轴所围的面积与时间的比值
eq \x\t(E)＝Bleq \x\t(v)
eq \x\t(E)＝neq \f(ΔΦ,Δt)
eq \x\t(I)＝eq \f(\x\t(E),R＋r)
q=neq \f(ΔΦ,Δt)
q=N
计算通过电路截面的电荷量