重难点13 交变电流-2025年高考物理 热点 重点 难点 专练（江苏专用）

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【情境解读】
【高分技巧】
1．交变电流的产生及描述
（1）瞬时值：交流电某一时刻的值，常用e、u、i表示，用于计算线圈某时刻的受力情况。
【技巧点拨】交变电流瞬时值表达式的书写
①确定正弦交变电流的峰值，根据已知图像读出或由公式，求出相应峰值。
②明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式.如：
Ⅰ、线圈在中性面位置开始计时，则i-t图像为正弦函数图像，函数表达式为。
Ⅱ、线圈在垂直于中性面的位置开始计时，则i-t图像为余弦函数图像，函数表达式为。
（2）最大值： ，最大值（，）与线圈的形状，以及转动轴处于线圈平面内哪个位置无关.在考虑电容器的耐压值时，则应根据交流电的最大值。
（3）有效值：交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的.即在同一时间内，跟某一交流电能使同一电阻产生相等热量的直流电的数值，叫做该交流电的有效值。
【技巧点拨】计算与电流的热效应有关的量（如电功、电功率、电热等）以及确定保险丝的熔断电流等物理量时，要用有效值计算.在正弦交流电中，各种交流电器设备上 “铭牌”上所标的一般是有效值，及交流电表上的测量值都指有效值。
（4）平均值：，，用于计算通过电路截面的电荷量
（5）周期和频率
①周期：交流电完成一次周期性变化所需的时间.在一个周期内，交流电的方向变化两次。
②频率f：交流电在1s内完成周期性变化的次数.角频率：。
2．变压器电路的动态分析
常见的理想变压器的动态分析一般分匝数比不变和负载电阻不变两种情况：
（1）匝数比不变的情况（如图所示）
①U1不变，根据U1∶U2=n1∶n2，输入电压U1决定输出电压U2，不论负载电阻R如何变化，U2不变.
②当负载电阻发生变化时，I2变化，输出电流I2决定输入电流I1，故I1发生变化。
③I2变化引起P2变化，P1=P2，故P1发生变化。
（2）负载电阻不变的情况（如图所示）
①U1不变，发生变化，故U2变化。
②R不变，U2变化，故I2发生变化。
③根据，P2发生变化，再根据P1=P2，故P1变化，P1=U1I1，U1不变，故I1发生变化。
3．远距离输电的三个易错点
（1）输电线上损失的功率，U应为输电线上损耗的电压，而不是输电电压。
（2）输电导线损耗的电功率：，因此，当输送功率一定时，输电电压增大到原来的n倍，输电线上损耗的功率就减小到原来的；
（3）电网送电遵循“用多少送多少”的原则，而不是“送多少用多少”，说明原线圈电流由副线圈电流决定。
（建议用时：40分钟）
1．（2021·江苏·高考真题）贯彻新发展理念，我国风力发电发展迅猛，2020年我国风力发电量高达4000亿千瓦时。某种风力发电机的原理如图所示，发电机的线圈固定，磁体在叶片驱动下绕线圈对称轴转动，已知磁体间的磁场为匀强磁场，磁感应强度的大小为，线圈的匝数为100、面积为，电阻为，若磁体转动的角速度为，线圈中产生的感应电流为。求：
（1）线圈中感应电动势的有效值E；
（2）线圈的输出功率P。
2．（2020·江苏·高考真题）电流互感器是一种测量电路中电流的变压器，工作原理如图所示。其原线圈匝数较少，串联在电路中，副线圈匝数较多，两端接在电流表上。则电流互感器（ ）
A．是一种降压变压器
B．能测量直流电路的电流
C．原、副线圈电流的频率不同
D．副线圈的电流小于原线圈的电流
3．（2024.江苏南京、盐城.三模）如图所示，理想变压器的原线圈与电阻串联后接入正弦式交流电。变压器原、副线圈的匝数比。电路中定值电阻、、、的阻值相同，交流电压表为理想电压表。开关S闭合前后，电压表示数之比为（ ）
A．B．C．D．
4．（2024.江苏临江高中.三模）如图所示，理想变压器输入端a、b间接入电压有效值恒定的交变电流，、为定值电阻，灯泡、的阻值恒定。在滑动变阻器R的滑片从上端滑到下端的过程中，两个灯泡始终发光且工作电压在额定电压以内，则下列说法正确的是（ ）
A．变亮，变亮B．变亮，变暗
C．变暗，变暗D．变暗，变亮
5．（2024.江苏扬州新华中学.二模）如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为2：1，电源的输出电压，定值电阻，，滑动变阻器的最大阻值为5Ω，a、b为滑动变阻器的两个端点，所有电表均为理想电表。现将滑动变阻器滑片P置于b端，则（ ）
A．电流表示数为
B．电压表示数为10V
C．滑片P由b向a缓慢滑动，消耗的功率减小
D．滑片P由b向a缓慢滑动，变压器的输出功率减小
6．（2024.江苏兴化.调研）某发电站高压输电示意图如图所示，发电站输出的电压不变，为了测高压电路的电压和电流，在输电线路的起始端接入电压互感器和电流互感器，若不考虑变压器和互感器自身的能量损耗，所有的电表均为理想电表，则（ ）
A．用户增多时，输电线损耗功率减少
B．②为电压表，电压互感器是升压变压器
C．②为电流表，电流互感器是升压变压器
D．若输送功率一定，增加输电电压可以增大输电线中的电流
7.（2024.江苏苏州南航附中.二模）以下实验中，说法正确的是（ ）
A．在LC振荡电路中“观察电容器的充、放电现象”实验中，充电时电流逐渐增大，放电时电流逐渐减小
B．“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，滴入油酸酒精溶液后，需尽快描下油膜轮廓，测出油膜面积
C．“观察光敏电阻特性”和“观察金属热电阻特性”实验中，光照强度增加，光敏电阻阻值减小；温度升高，金属热电阻阻值减小
D．“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，如果可拆变压器的“横梁”铁芯没装上，原线圈接入的交流电时，副线圈输出电压不为零
8．（2024.江苏苏州.三模）电蚊拍利用高压电击网来击杀飞近的蚊虫。如图所示，将直流电压通过转换器转变为正弦交变电压，再将其加在理想变压器的原线圈上，副线圈两端接电击网，电压峰值达到时可击杀蚊虫，正常工作时（ ）
A．交流电压表的示数为
B．副线圈与原线圈匝数比需满足
C．电击网上的高频电压的频率为
D．将直流电压连接在变压器的原线圈两端电蚊拍也可以正常工作
9．（2024.江苏.二模）如图甲所示，理想变压器的原线圈匝数为，连接一个理想交流电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头调节，副线圈接有定值电阻和压敏电阻，压敏电阻的阻值与所受压力大小的对应关系如图乙所示。物块置于压敏电阻上，保持原线圈输入的交流电压不变。下列说法正确的是（ ）
A．只减小物块对的压力，电流表的示数减小
B．只增大物块对的压力，两端的电压增大
C．只将滑动触头向左滑动，电流表的示数增大
D．只将滑动触头向右滑动，两端的电压增大
10．（2023·江苏省高三月考）两人在赤道上站立，各自手握金属绳OPO′的一端，绕东西方向的水平轴沿顺时针方向匀速摇动，周期为T，将金属绳连入电路，闭合回路如图所示，取金属绳在图示的最高位置时为t＝0时刻，则下列说法正确的是（ ）
A．电路中存在周期为T的变化电流
B．t＝0时刻，回路中磁通量最大，电路中电流最大
C．t＝eq \f(T,4)时刻，电流向左通过灵敏电流计
D．t＝eq \f(T,2)时刻，回路磁通量最大，电路中电流最大
11．（2023·江苏南京市高三检测）如图所示为一交流电压随时间变化的图像。每个周期内，前三分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定。根据图中数据可得此交流电压的有效值为（ ）
A．7.5 V B．2eq \r(15) V
C．8 V D．3eq \r(13) V
12．（2023·江苏无锡市模拟）如图所示，电阻为r的金属直角线框abcd放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，a、d两点连线与磁场垂直，ab、cd长均为l，bc长为2l，定值电阻阻值为R。线框绕ad连线以角速度ω匀速转动，从图示位置开始计时，则（ ）
A．线框每转一圈，回路电流方向改变一次
B．a、d两点间的电压为eq \r(2)Bl2ω
C．电流瞬时值的表达式为i＝eq \f(2Bl2ωcs ωt,R＋r)
D．半个周期内通过R的电荷量为eq \f(4Bl2,R＋r)
13．（2023·江苏省常熟中学模拟）图甲是某发电机的示意图，正方形金属框边长为L，其两端与两个半圆环相连，在磁感应强度为B的匀强磁场中以恒定角速度绕OO′轴转动。阻值为R的电阻两端的电压如图乙所示，Um为已知，其他电阻不计，则金属框转动一周（ ）
A．框内电流方向不变
B．电动势的有效值大于eq \f(\r(2),2)Um
C．流过电阻的电荷量为eq \f(2BL2,R)
D．电阻产生的焦耳热为eq \f(πUmBL2,R)
14．（2023·江苏省名校联考）如图，一理想变压器ab端接交流电源，原线圈匝数为100匝，R1、R2、R3阻值相等。则当开关S断开时R1的功率为P1，当S闭合时R1的功率为P2，且P1∶P2＝9∶25，则副线圈匝数为（ ）
A．25 B．50 C．200 D．400
15．（2023·江苏南京市高三检测）如图，理想变压器原线圈接有效值保持不变的正弦交流电压，电压表和电流表均为理想交流电表，RT为热敏电阻（温度升高，电阻减小），R0、R1为定值电阻，C为电容器，通电后随着RT温度升高，下列说法正确的是（ ）
A．V1表的示数和V2表的示数都不变
B．理想变压器的输入功率减小
C．通过R1的电流始终为零，R1不消耗电能
D．若电容器电容减小，则A2表的示数增大
16．（2023·江苏扬州市检测）如图所示，在竖直平面内有一半圆形区域，O为圆心，AOD为半圆的水平直径，区域内有磁感应强度大小为B、方向垂直于竖直平面向里的匀强磁场。在A、D两点各固定一颗水平的光滑钉子，一个由线软导线制成的闭合导线框ACDE挂在两颗钉子上，在导线框的E处有一个动滑轮，动滑轮下面挂重物，使导线处于绷紧状态。设导线框的电阻为r，圆的半径为R，从t＝0时刻开始，将导线上的C点绕圆心O以恒定角速度ω从A点沿圆弧移动到D点，导线始终绷紧。此过程导线中（ ）
A．张力保持不变
B．感应电流的方向先顺时针后逆时针
C．感应电流随时间t的变化关系为i＝eq \f(ωBR2sin ωt,r)
D．产生的电热为eq \f(πωB2R4,2r)
17．（2023·江苏南通市模拟）如图所示，矩形线圈abcd匝数为N，总电阻为R，ab边和ad边长分别为L和3L，O、O′为线圈上两点，OO′与cd边平行且与cd边的距离为L，OO′左侧空间有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。现使线圈绕OO′以角速度ω匀速转动，求：
（1）从图示位置开始转过60°过程中通过导线横截面的电荷量q？
（2）线圈在转动一周过程中产生的焦耳热Q？
18．（2024.江苏省前高中.一模）一种振动发电装置的示意图如图甲所示，半径、匝数的线圈套在永久磁铁槽中，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布（其右视图如图乙所示），线圈所在位置的磁感应强度大小均为，线圈的电阻，它的引出线接有的灯泡L、外力推动线圈框架的P端，使线圈的速度v随时间t变化的规律如图丙所示，已知v取向右为正。求：
（1）线圈运动过程中产生的最大感应电动势的大小；
（2）线圈运动一个周期内，线圈中产生的热量Q。
考点
三年考情分析
2025考向预测
考点1 交变电流
考点2 变压器及远距离输电
2020年江苏题
2021年江苏题
高考对交变电流的命题趋势是注重基础知识的掌握、图像分析能力的培养、函数表达式的应用、实际应用场景的考查以及综合分析能力的提升。考生在备考过程中需要全面复习，不仅要掌握理论知识，还要学会如何将这些知识应用到实际问题的分析和解决中。