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）

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【考纲定位】
【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
2．交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)
3.对交变电流“四值”的比较
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
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
4.分析远距离输电问题的三个“要点”
【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′=∆PB. ∆P′=∆PC. ∆U′=∆UD. ∆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50HzB. 电压表的示数为100V
C. 电流表的示数为1.0AD. 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
变压器原副线圈传输的功率为
D正确。
故选AD。
【突破练习】
1. （2022·福建福州市高三下学期三月质检）图甲是一款手机无线充电接收器，将其插入原本没有无线充电功能的手机的接口，并贴于手机背部，再将手机放在无线充电器上即可实现无线充电。其工作原理如图乙所示，其中送电线圈和受电线圈匝数比n1：n2=5：1，两个线圈中所接电阻的阻值均为R。当ab间接上220V的正弦交变电源后，受电线圈中产生电流给手机充电；充电时，受电线圈中的电流为2A。若把装置线圈视为理想变压器、手机充电时，下列说法正确的是（ ）
A. cd间电压为U2=44V
B. 送电线圈中电流为I1=0.4A
C. 送电线圈和受电线圈线路上所接电阻R的电压之比为5：1
D. 送电线圈和受电线圈线路上所接电阻R的电功率比为25：1
【答案】B
【解析】
A．送电线圈和受电线圈匝数比n1：n2=5：1，如果原线圈接上220V的正弦交变电源后，cd间电压为
现在原线圈两端电压小于220V，故cd间电压为U2<44V，故A错误；
B．受电线圈中的电流为2A。送电线圈中电流为
故B正确；
C．根据 ，送电线圈和受电线圈线路上所接电阻R的电压之比
故C错误；
D．根据 ，送电线圈和受电线圈线路上所接电阻R的电功率比为1:25，故D错误。
故选B。
2.（2022·广东肇庆市高三下学期三模）2020年9月，中国发布“双碳战略”，计划到2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和。电力作为远程输送能量的载体，特高压远距离输送清洁电能是实现碳中和的重要途径之一。若在输送电能总功率、输电线电阻不变的情况下，仅将原来的150kV高压输电升级为1350kV的特高压输电，下列说法正确的是（ ）
A. 输电线中的电流变大B. 输电线上损失的电压变大
C. 输电线上损失的功率变小D. 用户得到的电功率变小
【答案】C
【解析】
A．由公式可知，在输电总功率不变的情况下，电压升高，输送电流变小，A错误；
B．由欧姆定律可知，导线上损失的电压，输电线电阻不变，所以输电线上损失的电压变小，B错误；
C．输电线上损失的功率，所以输电线上损失的功率变小，C正确；
D．用户得到的电功率，变小，用户得到的电功率变大，D错误。
故选C。
3. （2022·河北石家庄市高三下学期二模）如图所示为远距离高压输电示意图，图中升压变压器的原、副线圈匝数为n1、n2，原线圈接发电站的电压为U1，电功率为P，升压变压器副线圈两端的电压为U2，输电导线的总电阻为r，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，下列说法正确的是（ ）
A. 输电线上的电流大小I= B. 输电线上损失的电压U损=
C. 输电线上损失的功率P损=D. 用户得到的功率P用=P-
【答案】AC
【解析】
A．对于理想变压器有
联立解得
A正确；
B．输电线上损失的电压为
B错误；
C．输电线上损失的功率
C正确；
D．用户得到的功率
D错误。
故选AC。
4. （2022·河南洛阳市高三下学期二模）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永磁体转动，磁铁下方的线圈与电压传感器相连。在某一风速一定时，传感器显示如图乙所示，则（ ）
A. 磁铁的转速为
B. 线圈两端电压的有效值为
C. 交变电流的电压表达式为
D. 该交变电流可以直接加在击穿电压为的电容器上
【答案】C
【解析】
A．电流的周期为T=0.4s，故磁体的转速为n=2.5r/s，故A错误；
B．通过乙图可知电压的最大值为12V，故有效值
故B错误；
C．周期T=0.4s，故ω=5πrad/s，故电压的表达式为
u=12sin5πt（V）
故C正确；
D．电容器的击穿电压为交流电的最大值，而交流电的最大值大于电容器的击穿电压，故不能加在击穿电压为的电容器上，故D错误。
故选C。
5. （2022·河南许昌市高三下学期二模）如图所示，理想变压器原线圈接有灯泡a以及电压恒定的正弦交流电源，副线圈接入最大阻值为2R的滑动变阻器、阻值为R的定值电阻以及灯泡b，两灯泡电阻恒定。在滑动变阻器滑片从M端向N端缓慢移动的过程中（ ）
A. 灯泡a亮度变暗B. 灯泡b亮度变亮
C. 电源的输出功率逐渐减小D. 定值电阻消耗的功率逐渐增大
【答案】AC
【解析】
AB．在滑动变阻器滑片从M端向N端缓慢移动的过程中，副线圈所在电路总电阻增大，所以总电流减小，由
可知原线圈电流减小，所以灯泡ab均变暗，故A正确，B错误；
C．电源的输出功率为
因为正弦交流电源电压恒定，所以电源的输出功率逐渐减小，故C正确；
D．当滑片从M端到N端时，定值电阻两端电压减小，由
得定值电阻消耗的功率逐渐减小，故D错误。
故选AC。
6. （2022·湖北省七市高三下学期三月调研）2021年6月28日，白鹤滩水电站正式并网发电，使用了我国领先全球的特高压输电技术。若发电机的输出电压不变，远距离输电的示意图如图所示。则下列叙述中正确的是（ ）
A. 用户接入电路的用电器越多，用电器两端电压越大
B. 用户接入电路的用电器越多，发电机的输出功率越大
C. 用户接入电路的用电器越多，输电线电阻r消耗功率越大
D. 用户接入电路的用电器越多，输电线电阻r两端电压越小
【答案】BC
【解析】
因为发电机的输出电压不变，根据可知不变，用户接入电路的用电器越多，用电器消耗功率增大，因此发电机的输出功率增大，根据可知，增大。
根据可知，增大，根据，可知增大，减小。
根据可知，用电器两端电压减小
根据可知输电线电阻r消耗功率增大
故选BC。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
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
规律
物理量
函数表达式
图象
磁通量
Φ＝Φmcs ωt＝BS cs ωt
电动势
e＝Emsin ωt＝nBSωsin ωt
电压
u＝Umsin ωt＝sin ωt
电流
i＝Imsin ωt＝sin ωt
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
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)
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
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