专题12 交变电流-三年（2020-2022）高考物理真题模拟题分类练（全国卷专用）

全国三年（2020-2022）高考物理真题分项汇编 专题12 交变电流 【考纲定位】 近3年考情分析 考点要求 等级要求 考题统计 2022 2021 2020 交变电流的产生和描述 Ⅱ 理想变压器和远距离输电 Ⅱ Ⅱ卷·T19 Ⅲ卷·T20 【知识重现】 知识点一 交流变电流的产生及描述 1．两个特殊位置的比较 位置 中性面位置 与中性面垂直的位置 图例 特点 B⊥S B∥S Φ＝BS，最大 Φ＝0，最小 e＝n＝0，最小 e＝n＝nBSω，最大 电流为零，方向改变 电流最大，方向不变 2．交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时) 　　规律 物理量　　 函数表达式 图象 磁通量 Φ＝Φmcos ωt＝BS cos ωt 电动势 e＝Emsin ωt＝nBSωsin ωt 电压 u＝Umsin ωt＝sin ωt 电流 i＝Imsin ωt＝sin ωt 3.对交变电流“四值”的比较 物理量 表达式 适用情况及说明 瞬时值 e＝Emsin ωt u＝Umsin ωt i＝Imsin ωt 计算线圈某时刻 的受力情况 最大值 (峰值) Em＝nBSω Im＝ 讨论电容器 的击穿电压 有效值 对正(余)弦 交流电有： E＝ U＝ I＝ (1)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电动率、电热等) (2)电气设备“铭牌”上所标的一般是有效值 (3)保险丝的熔断电流为有效值 (4)电表的读数为有效值 平均值 ＝BL ＝n ＝ 计算通过电路 截面的电荷量 知识点二 理想变压器 远距离输电 1.理想变压器及基本关系的理解 基 本 关 系 功率关系 能量守恒：原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，即P入＝P出 电压关系 只有一个副线圈时：＝ 有多个副线圈时：＝＝＝… 电流 关系 只有一个副线圈时：＝ 有多个副线圈时：I1n1＝I2n2＋I3n3＋…＋Innn 频率关系 f1＝f2(变压器不改变交变电流的频率) 2.理想变压器的动态分析问题的解题思路 (1)分清不变量和变量。 (2)弄清理想变压器中电压、电流、功率之间的联系和相互制约关系。 (3)利用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点进行分析判定。 3.理想变压器中各量的制约关系 电压 副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定：U2＝U1 功率 原线圈的输入功率P入由副线圈的输出功率P出决定：P入＝P出 电流 原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定：I1＝I2 4.分析远距离输电问题的三个“要点” 理清三个回路 抓住两个联系 回路1和回路2的联系：＝，＝，P1＝P2 回路2和回路3的联系：＝，＝，P3＝P4 明确三个 关联式 功率关联式：P2＝ΔP＋P3，其中ΔP＝ΔUI线＝I线2R线＝ 电压关联式：U2＝ΔU＋U3 电流关联式：I2＝I线＝I3 【真题汇编】 1. （2020·全国Ⅱ卷·T19）特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低。我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术。假设从A处采用550 kV的超高压向B处输电，输电线上损耗的电功率为∆P，到达B处时电压下降了∆U。在保持A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用1 100 kV特高压输电，输电线上损耗的电功率变为∆P′，到达B处时电压下降了∆U′。不考虑其他因素的影响，则（　　） A. ∆P′=∆P B. ∆P′=∆P C. ∆U′=∆U D. ∆U′=∆U 【答案】AD 【解析】 输电线上损失的功率 ΔP＝( )2·r 损失的电压 ΔU＝·r 当输送电压变为原来的2倍，损失的功率变为原来的 ，即 ΔP′＝ΔP 损失的电压变为原来的，即 ΔU′＝ΔU 故选AD。 2. （2020·全国Ⅲ卷·T20）在图（a）所示的交流电路中，电源电压的有效值为220V，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R1、R2、R3均为固定电阻，R2=10，R3=20，各电表均为理想电表。已知电阻R2中电流i2随时间t变化的正弦曲线如图（b）所示。下列说法正确的是（　　） A. 所用交流电的频率为50Hz B. 电压表的示数为100V C. 电流表的示数为1.0A D. 变压器传输的电功率为15.0W 【答案】AD 【解析】 A．交流电的频率为 A正确； B．通过电流的有效值为 两端即副线圈两端的电压，根据欧姆定律可知 根据理想变压器的电压规律可知原线圈的电压 电阻两端分压即为电压表示数，即 B错误； C．电流表的示数为 C错误； D．副线圈中流过的总电流为 变压器原副线