专题十二 主题二 交变电流的两个考向（Word教参）-【新高考方案】2024年高考物理二轮复习专题增分方略（新教材）

主题二　交变电流的两个考向 考向(一)　交变电流的产生与四值 1．交变电流的四值 2．非正弦交变电流有效值的计算方法 (1)求出交变电流在一个周期内产生的热量Q交。 (2)设交变电流的有效值为I或电压的有效值为U(也可设为直流电相应的物理量)，写出同样时间内产生的焦耳热Q＝I2RT或Q＝T。 (3)根据Q交＝Q列等式，计算I或U。 [考法全训] 1．(2023·广东高考)用一台理想变压器对电动汽车充电，该变压器原、副线圈的匝数比为1∶2，输出功率为8.8 kW，原线圈的输入电压u＝220 sin (100πt) V。关于副线圈输出电流的有效值和频率正确的是(　 ) A．20 A,50 Hz　　　　　 B．20 A,50 Hz C．20 A,100 Hz D．20 A,100 Hz 解析：选A　由题可知，原线圈输入电压的有效值为U1＝ V＝220 V，原线圈输入电流的有效值为I1＝＝40 A，副线圈输出电流的有效值为I2＝I1＝20 A，变压器无法改变电流的频率，故f＝＝ Hz＝50 Hz，故选A。 2．(2023·河南洛阳二模)图甲为风力发电的简易模型。在风力作用下，风叶带动与杆固连的磁铁转动，磁铁下方的线圈与电压传感器相连。在某一风速时，传感器显示如图乙所示，则(　 ) A．磁铁的转速为5π r/s B．线圈两端电压的有效值为12 V C．交变电流的电压表达式为u＝12sin 5πt(V) D．该交变电流可以直接加在击穿电压为6 V的电容器上 解析：选C　电流的周期为T＝0.4 s，故磁铁的转速为n＝2.5 r/s，A错误；通过图乙可知电压的最大值为12 V，故有效值U＝＝6 V，B错误；周期T＝0.4 s，故ω＝5π rad/s，故电压的表达式为u＝12sin 5πt(V)，C正确；交流电压的最大值大于电容器的击穿电压，故不能直接加在击穿电压为6 V的电容器上，D错误。 3．(2023·湖南高考)(多选)某同学自制了一个手摇交流发电机，如图所示。大轮与小轮通过皮带传动(皮带不打滑)，半径之比为4∶1，小轮与线圈固定在同一转轴上。线圈是由漆包线绕制而成的边长为L的正方形，共n匝，总阻值为R。磁体间磁场可视为磁感应强度大小为B的匀强磁场。大轮以角速度ω匀速转动，带动小轮及线圈绕转轴转动，转轴与磁场方向垂直。线圈通过导线、滑环和电刷连接一个阻值恒为R的灯泡。假设发电时灯泡能发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是(　 ) A．线圈转动的角速度为4ω B．灯泡两端电压有效值为3nBL2ω C．若用总长为原来两倍的相同漆包线重新绕制成边长仍为L的多匝正方形线圈，则灯泡两端电压有效值为 D．若仅将小轮半径变为原来的两倍，则灯泡变得更亮 解析：选AC　大轮和小轮通过皮带传动，线速度相等，小轮和线圈同轴转动，角速度相等，根据v＝ωr并结合题意可知，大轮与小轮半径之比为4∶1，则小轮和线圈转动的角速度为4ω，A正确；线圈产生感应电动势的最大值Emax＝nBS·4ω，又S＝L2，联立可得Emax＝4nBL2ω，则线圈产生感应电动势的有效值E＝＝2nBL2ω，根据串联电路分压原理可知，灯泡两端电压有效值为U＝＝nBL2ω，B错误；若用总长为原来两倍的相同漆包线重新绕制成边长仍为L的多匝正方形线圈，则线圈的匝数变为原来的2倍，线圈产生感应电动势的最大值Emax′＝8nBL2ω，此时线圈产生感应电动势的有效值E′＝＝4nBL2ω，根据电阻定律R′＝ρ可知，线圈电阻变为原来的2倍，即为2R，根据串联电路分压原理可得，灯泡两端电压有效值U′＝＝，C正确；若仅将小轮半径变为原来的两倍，根据v＝ωr可知，小轮和线圈的角速度变小，根据E＝可知，线圈产生的感应电动势有效值变小，灯泡两端电压变小，则灯泡变暗，D错误。 考向(二)　变压器与远距离输电 1．理想变压器的动态分析 两种模型 模型特点 不变，负载R变化 变化，负载R不变 分析思路 2．远距离输电的三个回路、两个关系、一个守恒 三个回路 两个关系 ①功率关系：P1＝P2，P3＝P4，P2＝P损＋P3 ②电压、电流关系：＝＝，＝＝，U2＝ΔU＋U3，I2＝I3＝I线 一个守恒 能量守恒关系式：P1＝P损＋P4 [考法全训] 考法1　理想变压器的特点 1．(2023·广东广州二模)(多选)下图是一款小型电钻及其简化电路图，它由变压器及电机两部分构成，变压器为理想变压器，电机的内阻为1 Ω，额定电压为11 V，额定电流为2.0 A。当变压器输入电压为220 V的正弦交流电时电钻正常工作，下列说法正确的是(　 ) A．变压器的原、副线圈匝数之比是20∶1 B．变压器原线圈电流的最大值为0.1 A C．变压器的输入功率为4 W D．电机的效率约为82% 解析：选AD　变压