三高考高考物理试题分项版解析专题交流电含解析.docx

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I,输
电电压应变为（）
A. 55 kV B. 110 kV C. 440 kV D. 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
【解析】本意考查输电线路的电能损失，意在考查考生的分析能力。当输电功率P如 #为输电电压，I为输电线路中的电流，输电线路损失的功率为PiR,足为输电线路的电阻，即『尸G）'矶当输电功率
—定时「输电线路损失的功率为原来的^则输电电压为原来的W倍，即440V;故选项C正确＜
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*.=I2R解题。
损
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」
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2I
D. 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：根据公式三疽恃服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;
根据裕'L '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；
根据3=宙可知转速变为原来的则角速度变为原来的9根据& =展&可知电动机产生的最大电动势
为原来的％根据V二隹可知发电机的输出电压有效值蔓为原来的％即原线圈的输出电压变为原来的％根
据互二号可知副线圈的输入电压交为原来的％即电压表示数壹为原来的根据尹二当可知R消耗的电功
iL 2 IjTj-sIT.
率变为：p, A错误B正确：副线圈中的电流为匚二%即变为原来的乙根据勺二上可知原线圈中的电流也
4n.-FL? /1
变为原来的：，C错误；转速减小为原来的2,则频率变为原来的Z，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，
nt "1 上
在理想变压器中，恒有裕匚 L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。
竺
解析 根据题述，正弦交变电流的电压有效值为据，而方波交流电的有效值为u°，
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=uj :（很）2=2 ： 1，选项D正确。
点睛此题将正弦交变电流和方波交变电流、有效值、焦耳定律有机融合。解答此题常见错误是：一是把方波交变电流视为正弦交变电流；二是认为在一个周期T内产生的热量与电压有效值，导致错选B；三是比值颠倒，导致错选C。
4. （多选）如图（a）,在同一平面内固定有一长直导线PQ和一导线框R, R在PQ的右侧。导线PQ中通有正弦交流电流i, i的变化如图（b）所示，规定从Q到P为电流的正方向。导线框R中的感应电动势
0 '
财回图财
T
A. 在’ 时为零
B. 在：时改变方向
_T
C. 在:时最大，且沿顺时针方向
D. 在・'时最大，且沿顺时针方向【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】AC
【解析】试题分析本题考查交变电流图象、法拉第电磁感应定律.楞次定律及其相关的知识点。
解析 由图（b）可知，导线中电流在 5 时达到最大值，变化率为零,导线框#中磁通量变化率为零,根据法拉第电磁感应定律，在仁砂时导线框中产生的感应电动势为零，诜项A正境 在时,导线户。中电流图象斜率方向不变，导致导线框R中磁通量交化率的正员不变「根据楞次定律，所以在
时「导线框中产生的感应电动势方向不死 选顼B错误，由于在卜矽时，导线爪中电流图象斜率最大「电流变化率最大』孕致导线框置中磁通量变化率最大，根据法拉第电磁感应定律』在=髀时导线框中产生的感应电动势最大，由楞次定律可判断出感应电动势的方向为顺时针方司诜项C正确,由楞次定律可判断出在=7时感应电动势的方向为逆时针方向，选项D错误。
点睛此题以交变电流图象给出解题信息，考查电磁感应及其相关知识点。解答此题常见错误主要有四方面：一是由于题目以交变电流图象给出解题信息，导致一些同学看到题后，不知如何入手；二是不能正确运用法拉第电磁感应定律分析判断；三是不能正确运用楞次定律分析判断，陷入误区。
【2017高考真题】
1. 【2017 •天津卷】在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，
穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。设线圈总电阻为2 Q，则

A. t=0时，线圈平面平行于磁感线
B. t=1 s时，线圈中的电流改变方向
C. t=1.5 s时，线圈中的感应电动势最大
D. 一个周期内，线圈产生的热量为8n2 J
【答案】AD
【解析】耶时，磁通量为零，线圈平面平行于磁感线』故A正确,每经过一次中性面(线圈平面垂直于磁感场 磁诡量有最大值)电流的方向改芟一次，=1，时，磁诡量为寥线圈平面平行于磁感我,故B错误;村1 一5 &时，磁通量有最大值，值磁通量的变化率为零(^ = 0),根据法拉第电磁感应定律可知线圈中的感应电动势为零，故C错误亍感应电动势最大值乌=思脆来 电 旱=5「有效值£ 二弟二顼"一个周期内线圈产生的熟量9 = §7 = 8。故D正确.
【考点定位】交变电流的规律和“四值问题”
【名师点睛】本题要正确理解正弦交变电流的规律和法拉第电磁感应定律。
2. 【2017 •北京卷】如图所示，理想变压器的原线圈接在u = 220互sin nt(V)的交流电源上，副线圈接
有R=55 Q的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2:1，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是

A. 原线圈的输入功率为220玉疙W
B. 电流表的读数为1 A
C. 电压表的读数为110(2 V
D. 副线圈输出交流电的周期为50 s【答案】B
【解析】电表的读数均为有效值，原线圈两端电压有效值为220 V，由理想变压器原、副线圈两端电压与线圈匝数成正比，可知副线圈两端电压有效值为110 V，C错误；流过电阻R的电流为2 A，可知负载消耗的功率为220 W，根据能量守恒可知，原线圈的输入功率为220 W，A错误；由P=UI可知，电流表的读数为1A， B正确，由交变电压瞬时值表达式可知，3=100 n rad/s，周期T=0.02 s， D错误。
【考点定位】正弦式交变电流的“四值”、理想变压器原副线圈电压、电流、功率与匝数的关系
【名师点睛】理想变压器原副线圈两端电压、电流、功率与匝数的关系需注意因果关系，电压由原线圈决定副线圈，电流与功率则由副线圈决定原线圈。
3. 【2017 •江苏卷】某音响电路的简化电路图如图所示，输入信号既有高频成分，也有低频成分，则
输入
侍号

(A) 电感L的作用是通高频
(B) 电容C的作用是通高频

(C) 扬声器甲用于输出高频成分(D)扬声器乙用于输出高频成分
【答案】BD
【解析】电感线圈对交蒲电的阻碍作用由感抗描迅 & =冲,频率越高阻碍作用越M对输入端的高频和低频交流信号的作用是通低频阳高频，所以A错误；电容对交流电的阻碍作用&=佥,频率越蒿阳碍作用越小，所以.是通蒿频阻低频，故3D正确；C错误.
【考点定位】电感、电容对交流电的阻碍作用
【名师点睛】本题主要考查电感、电容对交流电的阻碍作用，即感抗、容抗的大小与什么因素有关，记住这个问题不难解决.
【2016高考真题】
1. 【2016 •四川卷】如图所示，接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L供电，如果将原、副线圈减少相同匝数，其它条件不变，则

A. 小灯泡变亮
B. 小灯泡变暗
C. 原、副线圈两段电压的比值不变
D. 通过原、副线圈电流的比值不变
【答案】B
U n
【解析】根据变压器电压与匝数关系，U =才，因为是降压变压器，则n1>n2，则当原、副线圈减少相同
nI n , _ ,
匝数时，由数学知识可知—变大，则U2减小，故灯泡变暗，选项AC错误，B正确；根据了 = t可知通过
221
原、副线圈电流的比值变小，选项D错误。
考点：变压器
……° 一 一 ，‘…、，―，、一 一U n ,,…
【名师点睛】此题是对变压器原理的考查；首先要记住原副线圈的电压与匝数关系十二t，从题目中知
U n
22
道为降压变压器，原线圈匝数大于副线圈匝数；判断原副线圈减小相同的匝数时原副线圈的匝数比的变化要用到数学知识，这里稍微有点难度.
2. 【2016 •全国新课标m卷】如图，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b。当输入电

【答案】AD
【解析】设灯洵的额定电压为两灯泡均能正常发光，所以原线圈输出端电压为玖=皿,副线圈.两
端电压为 =U.?敌上=土根据如=典=邕A正而弓错误,根据公式次=生可得由u21 u2 皿 1匕 宙 r： 9
于小灯泡两端的电压相等，所以根据公式P = UI可得两者的电功率之比为10, c错误，D正确。
【考点定位】考查了理想变压器，电功率的计算
、. 、_, . Un I n .、.、 一..一
【方法技巧】对于变压器需要掌握公式无1 — 1、寸—2，以及知道副线圈的电流以及功率决定了原线圈
UnIn
2222
中的电流和功率，理想变压器是理想化模型：一是不计线圈内阻；二是没有出现漏磁现象。当电路中有变
压器时，只要将变压器的有效值求出，则就相当于一个新的恒定电源。
3. 【2016 •天津卷】如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表。下列说法正确的是

A. 当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，％消耗的功率变大
B. 当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表V示数变大
C. 当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电流表A1示数变大
D. 若闭合开关S，则电流表A1示数变大、A2示数变大
【答案】B
【解析】当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R的阻值变大，副线圈中电流变小，原线圈中电流也变小，电流表A1示数变小；％消耗的功率及两端电压均变小，副线圈总电压不变，则电压表的示数变大，选项AC错误，B正确。若闭合开关S，则副线圈总电阻变小，电流变大，原线圈中电流变大，电流表A示数变大；
1
%两端电压变大，R2两端电压变小，电流表A2示数变小，选项D错误。
【考点定位】变压器；电路的动态分析
【名师点睛】此题考查变压器问题的动态分析；要知道变压器副线圈电压是由原线圈电压和匝数比决定的，与副线圈中负载无关；副线圈电路的动态分析基本上和直流电路的动态分析一样，先从局部变化的电阻开始分析，然后分析总电阻，再分析电流，然后再分析各局部的电压和电流。
4. [2016-全国新课标I卷】一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R、R和R的阻值分别为3Q 、
123
1Q 和4Q ，④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
【答案】B
【解析】该变压器原、副线圈匝数比为3当开关§断开时，原线圈两端电压耳二计-国，电流为爵乂
副线圈的电压后=斗=二^,根据欧姆定律4 =眉1 = 上丁』当开关S闭合时，原线圈两端电压KK瓦.+ %
"US电流为如=耕副线圈的电压码二华二根据欧姆定律匕* = ¥综上解得
i故A. G D错误，E正确
【考点定位】变压器、欧姆定律
【名师点睛】本题主要考查变压器、欧姆定律。解决这类问题的关键是掌握变压器的构造和原理，对于变
U n I n
压器需要掌握公式甘=n1、了=n，并能熟练运用。此题值得注意的是变压器的原线圈与电阻串联后接
2222
入交流电压。
5. [2016 -江苏卷】一自耦变压器如图所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a、b间作为原线圈.通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c、d间作为副线圈.在a、b间输入电压为^的交变电流时，c、d间的输出电压为U2，在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中

A. U>U , U 降低B. U>U, U 升高
2 122 12
C. U<U , U 降低D. U<U, U 升高
212212
【答案】C
，_ _ _一 ,,___ U n
【解析】由题图知自耦变压器原线圈的匝数大于副线圈的匝数，根据变压器的变压规律甘=j可知,U/q；22
在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中，副线圈的匝数减少，所以U2降低，故A、B、D错误；C正确.
【考点定位】考查变压器
【方法技巧】主要是对自耦变压器的理解，分清原副线圈及在转动的过程中线圈的匝数怎么变、理想变压器的规律。
6. 【2°16・海南卷】图（a）所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为4:1，％为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，％为定值电阻，电压表和电流表均为理想交流电表。原线圈所接电压u随时间t按正弦规律变化，如图（b）所示。下列说法正确的是
a”,成
图（a）''图（b）
A. 变压器输入、输出功率之比为4:1
B. 变压器原、副线圈中的电流强度之比为1:4
C. u随t变化的规律为u=51sin（50nt）（国际单位制）
D. 若热敏电阻％的温度升高，则电压表的示数不变，电流表的示数变大
【答案】BD
【解析】由题意「理想变压器输入、输出功率之比为l：b选项应错误3变压器原.副线圈中的电流强度与
匝数成反比，即故选项日正曲由图°）可知交流电压最大值中乱%周期7^0.02方
角速度由二1OOT jrad/s^则可得^51sjn（1007T t）（V）,故选I页C错误？兵的温度升高时＞ 阻值减小『电流表的示数交大，电压表示数不壹，故选项D正确。
【考点定位】变压器的构造和原理
【名师点睛】根据图象准确找出已知量，是对学生认图的基本要求，准确掌握理想变压器的特点及电压、电流比与匝数比的关系，是解决本题的关键。