北京专用2025版高考物理大一轮复习专题十三交变电流练习.docxVIP

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专题十三交变电流

挖命题

【考情探究】

考点

考向

5年考情

预料热度

考题示例

学业水平

关联考点

素养要素

沟通电

交变电流及正弦式交变电流的产生

★★★

正弦式交变电流的图像和三角函数的表达

2024天津理综,6,6分

3

电动势、焦耳热

科学推理

最大值、瞬时值、有效值与平均值

2015四川理综,4,6分

3

科学推理

变压器、电

能的输送

电阻、感抗与容抗

★★

变压器

2024北京理综,16,6分

4

沟通电的有效值

科学推理

电能的输送

传感器与

电磁振荡、

电磁波

传感器

2024北京理综,21(1)

3

热敏电阻

科学推理

★★★

电磁振荡

电磁场和电磁波

2024北京理综,14,6分

3

电磁波和机械波的传播特性

科学推理

电磁波谱、电磁波的应用

电磁波的放射、传播和接收

2024北京理综,24(2)

4

能量观念、

模型建构、

科学推理

2015北京理综,20,6分

3

科学推理

分析解读近几年内对本专题的内容常有考查,考查集中在简洁的概念和现象的理解上,难度较低。主要考查考生的理解实力、提取信息实力、应用基本概念规律分析和推理计算的实力。

【真题典例】

破考点

【考点集训】

考点一沟通电

1.如图甲所示,在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁场方向垂直的轴匀速转动产生沟通电,电动势e随时间t的变更关系如图乙所示,则()

A.该沟通电的频率为100Hz

B.该沟通电电动势的有效值为311V

C.t=0.01s时,穿过线框的磁通量为零

D.t=0.01s时,穿过线框的磁通量的变更率为零

答案D

2.如图所示,沟通发电机的矩形金属线圈abcd的边长ab=cd=50cm,bc=ad=30cm,匝数n=100,线圈的总电阻r=10Ω,线圈位于磁感应强度B=0.050T的匀强磁场中,线圈平面与磁场方向平行。线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F(集流环)焊接在一起,并通过电刷与阻值R=90Ω的定值电阻连接。现使线圈绕过bc和ad边中点且垂直于磁场的转轴OO以角速度ω=400rad/s匀速转动。电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽视不计。求:

(1)线圈中感应电流的最大值;

(2)线圈转动过程中电阻R的发热功率;

(3)从线圈经过图示位置起先计时,经过14

答案(1)3.0A(2)405W(3)7.5×10-3C

3.电源是把其他形式能转化为电势能的装置。我们通常运用的电源有沟通、直流之分。

(1)法拉第独创了世界上第一台直流发电机——法拉第圆盘发电机。如图1所示为其示意图,铜质圆盘竖直放置在水平向左的匀强磁场中,它可以绕水平轴在竖直平面内转动。当两个电刷分别位于圆盘的边缘和圆心处时,在圆盘匀速转动时产生的电流是稳定的。用导线将电刷与电阻R连接起来形成回路。已知匀强磁场的磁感应强度大小为B,圆盘半径为a,圆盘匀速转动时的角速度为ω,发电机内阻为r1。求电源电动势E,并推断通过电阻R的电流方向。

图1

(2)如图2所示为一个小型沟通发电机的原理图,n匝矩形线圈处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,ab边、cd边分别连在两个滑环上,导体做的两个电刷分别压在滑环上。线圈ab边的边长为L1,bc边的边长为L2,总电阻为r2。线圈以恒定的角速度ω绕与磁场方向垂直的固定对称轴OO匀速转动。用导线将电刷与电阻R连接起来形成回路。回路中其他电阻不计。请你说明发电机线圈平面转至何位置时感应电动势具有最大值Em,并推导此最大值的表达式。

图2

(3)若已知L1=2a,L2=a,求上述两个发电机分别为电阻R供电时,电阻R消耗的电功率之比。

答案(1)圆盘产生的电动势为E=Bav

v=12

E=12Bωa

依据右手定则可以推断:流过电阻R的电流方向为从c到d。

(2)当线圈平面转至与磁场方向平行位置(图示位置)时,线圈中的感应电动势最大

设此时ab、cd边的线速度大小为v,

则单匝线圈时ab边产生的感应电动势为E1=BL1v

cd边产生的感应电动势为E2=BL1v

n匝线圈产生的总感应电动势为Em=n(E1+E2)=2nBL1v

由于v=ωr=ωL

有Em=2nBL1ω·L22=nBL1L

(3)第一个发电机为电阻供电时:U1=RR+

其次个发电机为电阻供电时:U2=RR+r2·2

P1P2=

其他方法正确同样给分

考点二变压器、电能的输送

4.为探讨电阻、电容和电感对交变电流的影响,李老师设计了一个演示试验,装置如图所示。两个电路的电源为完全相同的沟通电源。a、b、c、d、e、f为6只完全相同的小灯泡,a、b各串联一个电阻,c、d各串联一个电容器,e、f各串联一个相同铁芯匝数不同的线圈。电阻、电容、线圈匝数的值如图所示。老师进行演示时,接通沟通电源,进行正确的操作。下列对试验现象的描