《2020年高考物理 專(zhuān)題12 交流電學(xué)案》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020年高考物理 專(zhuān)題12 交流電學(xué)案（35頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、專(zhuān)題12 交流電 超重點(diǎn)1：交變電流的產(chǎn)生和描述一、交變電流、交變電流的圖象1交變電流(1)定義：大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化的電流(2)按正弦規(guī)律變化的交變電流叫正弦式交變電流2正弦式交變電流的產(chǎn)生和圖象(1)產(chǎn)生：在勻強(qiáng)磁場(chǎng)里，線圈繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(2)圖象：用以描述交變電流隨時(shí)間變化的規(guī)律，如果線圈從中性面位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，其圖象為正弦曲線如圖甲、乙、丙所示二、正弦式交變電流的函數(shù)表達(dá)式、峰值和有效值1周期和頻率(1)周期(T)：交變電流完成一次周期性變化(線圈轉(zhuǎn)一周)所需的時(shí)間，單位是秒(s)，公式T.(2)頻率(f)：交變電流在1 s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)單位是赫茲(Hz)

2、(3)周期和頻率的關(guān)系：T或f.2正弦式交變電流的函數(shù)表達(dá)式(線圈在中性面位置開(kāi)始計(jì)時(shí))(1)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間變化的規(guī)律：eEmsin_t.(2)負(fù)載兩端的電壓u隨時(shí)間變化的規(guī)律：uUmsin_t.(3)電流i隨時(shí)間變化的規(guī)律：iImsin_t.其中等于線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，EmnBS.3交變電流的瞬時(shí)值、峰值、有效值(1)瞬時(shí)值：交變電流某一時(shí)刻的值，是時(shí)間的函數(shù)(2)峰值：交變電流(電流、電壓或電動(dòng)勢(shì))所能達(dá)到的最大的值，也叫最大值(3)有效值：跟交變電流的熱效應(yīng)等效的恒定電流的值叫作交變電流的有效值對(duì)正弦式交變電流，其有效值和峰值的關(guān)系為：E，U，I.考點(diǎn)一正弦交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律 1交流

3、電產(chǎn)生過(guò)程中的兩個(gè)特殊位置圖示概念中性面位置與中性面垂直的位置特點(diǎn)BS BS BS，最大0，最小en0，最小ennBS，最大感應(yīng)電流為零，方向改變感應(yīng)電流最大，方向不變2.正弦式交變電流的變化規(guī)律磁通量：mcos t電動(dòng)勢(shì)：eEm sin t電流：iImsin t 題組突破訓(xùn)練1.矩形線圈的面積為S，匝數(shù)為n，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直于磁場(chǎng)的軸OO以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)當(dāng)轉(zhuǎn)到線圈平面與磁場(chǎng)垂直的圖示位置時(shí)()A線圈中的電動(dòng)勢(shì)為nBSB線圈中的電動(dòng)勢(shì)為0C穿過(guò)線圈的磁通量為0D穿過(guò)線圈的磁通量變化率最大【答案】B2一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過(guò)線圈的磁通量隨時(shí)間變化

4、的圖象如圖甲所示則下列說(shuō)法正確的是()At0時(shí)刻，線圈平面與中性面垂直Bt0.01 s時(shí)刻，的變化率最大Ct0.02 s時(shí)刻，交流電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大D該線圈相應(yīng)產(chǎn)生的交流電動(dòng)勢(shì)的圖象如圖乙所示【答案】B【解析】由題圖甲可知，t0時(shí)，通過(guò)線圈的磁通量最大，線圈處于中性面位置t0.01 s時(shí)刻，磁通量為零，但磁通量變化率最大，所以A錯(cuò)誤，B正確t0.02 s時(shí)，交流電動(dòng)勢(shì)應(yīng)為0，C、D均錯(cuò)誤3圖甲是交流發(fā)電機(jī)模型示意圖在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一矩形線圈abcd可繞線圈平面內(nèi)垂直于磁感線的軸OO轉(zhuǎn)動(dòng)，由線圈引出的導(dǎo)線ae和df分別與兩個(gè)跟線圈一起繞OO轉(zhuǎn)動(dòng)的金屬圓環(huán)相連接，金屬圓環(huán)又分別與兩個(gè)固

5、定的電刷保持滑動(dòng)接觸，這樣矩形線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)中就可以保持和外電路電阻R形成閉合電路圖乙是線圈的主視圖，導(dǎo)線ab和cd分別用它們的橫截面來(lái)表示已知ab長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，bc長(zhǎng)度為L(zhǎng)2，線圈以恒定角速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)(只考慮單匝線圈)(1)線圈平面處于中性面位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，試推導(dǎo)t時(shí)刻整個(gè)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e1的表達(dá)式；(2)線圈平面處于與中性面成0夾角位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，如圖丙所示，試寫(xiě)出t時(shí)刻整個(gè)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e2的表達(dá)式【答案】(1)見(jiàn)解析(2)e2BL1L2sin(t0)(2)當(dāng)t0時(shí)，線圈平面與中性面的夾角為0，則t時(shí)刻時(shí)，線圈平面與中性面的夾角為t0故此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值e22BL1vsin(t0

6、)BL1L2sin(t0)考點(diǎn)二交變電流有效值的計(jì)算 1公式法：利用E、U、I計(jì)算，此方法只適用于正弦式交變電流2定義法(1)設(shè)阻值、定時(shí)間：設(shè)將交變電流加在阻值為R的電阻上，時(shí)間取tT.(2)求熱量：QQ1Q2.(分段法)(3)求解有效值：根據(jù)QI2Rtt代入求解有效值注意：若圖象部分是正弦(或余弦)式交變電流，其中的(但必須是從零至最大值或從最大值至零)和周期部分可直接應(yīng)用正弦式交變電流有效值與最大值間的關(guān)系I、U求解題組突破訓(xùn)練1(多選)電阻R1、R2與交流電源按照?qǐng)D甲所示方式連接，R110 ，R220 .合上開(kāi)關(guān)S后，通過(guò)電阻R2的正弦式交變電流i隨時(shí)間t變化的情況如圖乙所示則()A通

7、過(guò)R1的電流有效值是1.2 ABR1兩端的電壓有效值是6 VC通過(guò)R2的電流有效值是1.2 ADR2兩端的電壓最大值是12 V【答案】BD2通過(guò)一阻值R100 的電阻的交變電流如圖所示，其周期為1 s電阻兩端電壓的有效值為()A12 VB4 VC15 VD8 V【答案】B【解析】電流產(chǎn)生的熱量與其方向無(wú)關(guān)，在一個(gè)周期內(nèi)電流根據(jù)大小可分為兩段，I10.1 A的時(shí)長(zhǎng)t10.8 s，I20.2 A的時(shí)長(zhǎng)t20.2 s根據(jù)有效值的定義有IRt1IRt2T，其中T1 s，解得U4 V，B正確3如圖所示是一交變電流的it圖象，則該交變電流的有效值為()A4 AB2 AC. A D. A【答案】D考點(diǎn)三交變

8、電流的“四值”及應(yīng)用 交變電流的瞬時(shí)值、峰值、有效值和平均值的比較物理量物理含義重要關(guān)系應(yīng)用情況及說(shuō)明瞬時(shí)值交變電流某一時(shí)刻的值eEmsin t，uUmsin t，iImsin t計(jì)算線圈某時(shí)刻的受力情況最大值最大的瞬時(shí)值EmnBSEmnm，Im當(dāng)考慮某些電學(xué)元件(電容器、晶體管等)的擊穿電壓時(shí)，指的是交流電壓的最大值有效值根據(jù)電流的熱效應(yīng)(電流通過(guò)電阻產(chǎn)生的熱)進(jìn)行定義對(duì)正弦、余弦式交變電流E，U，I(1)通常所說(shuō)的交變電流的電壓、電流強(qiáng)度，交流電表的讀數(shù)，保險(xiǎn)絲的熔斷電流值，電器設(shè)備銘牌上所標(biāo)的電壓、電流值，都是指交變電流的有效值(2)計(jì)算與電流的熱效應(yīng)有關(guān)的量(如電功、電功率、電熱等)用

9、有效值平均值交變電流圖象中圖線與t軸所圍成的面積與時(shí)間的比值BLn計(jì)算通過(guò)電路截面的電荷量 典例如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.5 T，邊長(zhǎng)L10 cm的正方形線圈共100 匝，線圈總電阻r1 ，線圈繞垂直于磁感線的對(duì)稱(chēng)軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度2 rad/s，外電路中的電阻R4 ，求：(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值(2)由圖示位置(線圈平面與磁感線平行)轉(zhuǎn)過(guò)60時(shí)的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(3)交流電壓表的示數(shù)(4)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周產(chǎn)生的總熱量(5)在周期內(nèi)通過(guò)電阻R的電荷量【答案】(1)3.14 V(2)1.57 V(3)1.78 V(4)0.99 J(5)0.087 C(3)交流電壓表的示數(shù)為外電路兩端電壓

10、的有效值，即UR4 V1.78 V(4)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周產(chǎn)生的總熱量為QT0.99 J(5)在周期內(nèi)產(chǎn)生的平均電動(dòng)勢(shì)為NN100 V2.6 V，故通過(guò)電阻R的電荷量為q C0.087 C. 題組突破訓(xùn)練1.小型手搖發(fā)電機(jī)線圈共N匝，每匝可簡(jiǎn)化為矩形線圈abcd，磁極間的磁場(chǎng)視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于線圈中心軸OO，線圈繞OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖所示矩形線圈ab邊和cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值都為e0，不計(jì)線圈電阻，則發(fā)電機(jī)輸出電壓()A峰值是e0B峰值是2e0C有效值是Ne0 D有效值是Ne0【答案】D2一交流電壓為u100sin(100t)V，由此表達(dá)式可知()A用電壓表測(cè)該電壓其示數(shù)為50 VB該交

11、流電壓的周期為0.02 sC將該電壓加在“100 V,100 W”的燈泡兩端，燈泡的實(shí)際功率小于100 WDt s時(shí)，該交流電壓的瞬時(shí)值為50 V【答案】B【解析】電壓有效值為100 V，故用電壓表測(cè)該電壓其示數(shù)為100 V，A項(xiàng)錯(cuò)誤；100 rad/s，則周期T0.02 s，B項(xiàng)正確；該電壓加在“100 V,100 W”的燈泡兩端，燈泡恰好正常工作，C項(xiàng)錯(cuò)；t s代入瞬時(shí)值表達(dá)式得電壓的瞬時(shí)值為100 V，D項(xiàng)錯(cuò)3(多選)(2020山西五校聯(lián)考)如圖甲所示，一臺(tái)線圈內(nèi)阻為2 的小型發(fā)電機(jī)外接一只電阻為10 的燈泡，發(fā)電機(jī)內(nèi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 T，線圈的面積為0.01 m2，發(fā)電機(jī)正常工作

12、時(shí)燈泡的電流i隨時(shí)間t變化的正弦規(guī)律圖象如圖乙所示下列說(shuō)法正確的是()At0.05 s時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量為零Bt0.05 s時(shí)，理想交流電壓表的示數(shù)為30 VC發(fā)電機(jī)內(nèi)線圈的匝數(shù)為240D發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為9 J【答案】AB超重點(diǎn)2：變壓器電能的輸送一、理想變壓器1構(gòu)造和原理(1)構(gòu)造：如圖所示，變壓器是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個(gè)線圈組成的 (2)原理：電磁感應(yīng)的互感現(xiàn)象2基本關(guān)系式(1)功率關(guān)系：P入P出(2)電壓關(guān)系：.有多個(gè)副線圈時(shí).(3)電流關(guān)系：只有一個(gè)副線圈時(shí).由P入P出及PUI推出有多個(gè)副線圈時(shí)，U1I1U2I2U3I3UnIn.3幾種常用的變壓器(1)自耦變

13、壓器調(diào)壓變壓器，如圖A、B所示(2)二、遠(yuǎn)距離輸電1輸電過(guò)程(如圖所示)：2電壓損失(1)UUU.(2)UIR.3功率損失(1)PPP.(2)PI2R.4輸送電流(1)I.(2)I.考點(diǎn)一理想變壓器的原理和基本關(guān)系 1理想變壓器的工作原理2理想變壓器的基本關(guān)系基本關(guān)系功率關(guān)系P入P出電壓關(guān)系原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比：電流關(guān)系只有一個(gè)副線圈時(shí)，電流和匝數(shù)成反比：頻率關(guān)系原、副線圈中電流的頻率相等制約關(guān)系電壓原線圈電壓U1和匝數(shù)比決定副線圈電壓U2功率副線圈的輸出功率P出決定原線圈的輸入功率P入電流副線圈電流I2和匝數(shù)比決定原線圈電流I1 題組突破訓(xùn)練1(多選)關(guān)于理想變壓器的工作原理，以下說(shuō)

14、法正確的是()A通過(guò)正弦式交變電流的原線圈產(chǎn)生的磁通量不變B穿過(guò)原、副線圈的磁通量在任何時(shí)候都相等C穿過(guò)副線圈磁通量的變化使得副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)D原線圈中的電流通過(guò)鐵芯流到了副線圈【答案】BC【解析】由于是交變電流，交變電流的磁場(chǎng)不斷變化，磁通量也在變化，A錯(cuò)誤；因理想變壓器無(wú)漏磁，故B正確；由變壓器工作原理知C正確；原線圈中的電能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能又轉(zhuǎn)化為電能，故D錯(cuò)誤2如圖所示，一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為12；副線圈電路中接有燈泡，燈泡的額定電壓為220 V，額定功率為22 W；原線圈電路中接有電壓表和電流表現(xiàn)閉合開(kāi)關(guān)，燈泡正常發(fā)光若用U和I分別表示此時(shí)電壓表和電流表的讀數(shù)，則()AU1

15、10 V，I0.2 ABU110 V，I0.05 ACU110 V，I0.2 ADU110 V，I0.2 A【答案】A3如圖所示，接在理想變壓器回路中的四個(gè)規(guī)格相同的燈泡都正常發(fā)光，那么，理想變壓器的匝數(shù)比n1n2n3為()A111B321C621 D221【答案】B【解析】燈泡正常發(fā)光，可得UAUBUCUD，所以U22U3，由理想變壓器的電壓關(guān)系得，可得n22n3.燈泡都正常發(fā)光，則功率相等，即PAPBPCPD.由PI2R得IAIBICID，即I1I2I3由理想變壓器的功率關(guān)系得U1I1U2I2U3I3，即n1I1n2I2n3I3，可得n1n2n32n3n33n3.所以n1n2n3321.考

16、點(diǎn)二理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析 1理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析常見(jiàn)的兩種情況(1)匝數(shù)比不變，負(fù)載變?nèi)鐖D所示：U1不變，根據(jù)，不論負(fù)載電阻R如何變化，U2不變當(dāng)負(fù)載電阻發(fā)生變化時(shí)，I2變化，由于，故I1發(fā)生變化I2變化引起P2U2I2變化，P1P2，故P1發(fā)生變化 (2)負(fù)載電阻不變，匝數(shù)比變?nèi)鐖D所示：U1不變，發(fā)生變化，根據(jù)，U2變化R不變，U2變化，故I2發(fā)生變化根據(jù)P2，P2發(fā)生變化，再根據(jù)P1P2，故P1變化根據(jù)P1U1I1，U1不變，故I1發(fā)生變化2分析變壓器的動(dòng)態(tài)變化問(wèn)題的注意事項(xiàng)(1)要明確變壓器的各基本物理量之間的制約關(guān)系(2)要明確“不變量”和“變化量”，從主動(dòng)變化量開(kāi)始，根據(jù)制約關(guān)系從前

17、到后或從后到前逐一分析各物理量的變化情況真題拓展探究典例(2020高考全國(guó)卷)一含有理想變壓器的電路如圖所示，圖中電阻R1、R2和R3的阻值分別為3 、1 和4 ，A為理想交流電流表，U為正弦交流電壓源，輸出電壓的有效值恒定當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，電流表的示數(shù)為I；當(dāng)S閉合時(shí)，電流表的示數(shù)為4I.該變壓器原、副線圈匝數(shù)比為()A2B3C4 D5【答案】B拓展1匝數(shù)比不變、負(fù)載變化類(lèi)的分析1如圖所示，理想變壓器原線圈接在交流電源上，圖中各電表均為理想電表下列說(shuō)法正確的是()A當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，R1消耗的功率變大B當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，電壓表V示數(shù)變大C當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸

18、頭P向上滑動(dòng)時(shí)，電流表A1示數(shù)變大D若閉合開(kāi)關(guān)S，則電流表A1示數(shù)變大，A2示數(shù)變大【答案】B【解析】副線圈兩端電壓U2U1，因?yàn)閁1與匝數(shù)比不變，故U2不變當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片P向上滑動(dòng)時(shí)，R接入電路的阻值增大，電路的總電阻增大，據(jù)I知流經(jīng)副線圈干路電流減小，故UR1減小，R1消耗的功率減小，電壓表V示數(shù)U并U2UR1增大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；因流經(jīng)副線圈干路電流I2減小，由I1I2知，電流表A1示數(shù)減小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若閉合開(kāi)關(guān)S，流經(jīng)副線圈干路電流相應(yīng)變大，電流表A1示數(shù)變大，同時(shí)電壓表V示數(shù)U并U2UR1減小，據(jù)I2知電流表A2示數(shù)變小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤拓展2匝數(shù)比變化，負(fù)載不變類(lèi)的分析2.(

19、多選)如圖所示，電路中的變壓器為理想變壓器，S為單刀雙擲開(kāi)關(guān)，U1為加在原線圈兩端的交變電壓，I1、I2分別為原、副線圈中的電流下列說(shuō)法中正確的是()A保持U1不變，S由b切換到a，則R上消耗的功率減小B保持U1不變，S由a切換到b，則I2減小C保持U1不變，S由b切換到a，則I1增大D保持U1不變，S由a切換到b，則變壓器的輸入功率增大【答案】BC拓展3匝數(shù)變化、負(fù)載變化類(lèi)的分析3.如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為101，b是原線圈的中心接頭，電壓表V和電流表A均為理想電表，除滑動(dòng)變阻器電阻R、定值電阻R0以外的其余電阻不計(jì)，從某時(shí)刻開(kāi)始在原線圈c、d兩端加上交變電壓，其瞬時(shí)值表達(dá)式

20、為u1220sin 100t V下列說(shuō)法中正確的是()At s時(shí)刻，c、d兩點(diǎn)間的電壓瞬時(shí)值為110 VB當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)與a連接時(shí)，電壓表的示數(shù)為22 VC單刀雙擲開(kāi)關(guān)與a連接，在滑動(dòng)變阻器滑片P向上移動(dòng)的過(guò)程中，電壓表和電流表的示數(shù)均變小D當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)由a扳向b時(shí)，電壓表和電流表的示數(shù)均變大【答案】D【解析】由c、d兩點(diǎn)間的電壓瞬時(shí)值表達(dá)式u1220sin 100t V，可知當(dāng)t s時(shí)，u1220sin V110 V，選項(xiàng)A錯(cuò)誤由得U2220 V22 V，故電壓表示數(shù)小于22 V，選項(xiàng)B錯(cuò)誤單刀雙擲開(kāi)關(guān)與a連接，滑片P向上移動(dòng)時(shí)，電壓表示數(shù)變大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)由a扳向b時(shí)，原、副

21、線圈匝數(shù)比由101變成51，且原線圈兩端電壓不變，可知輸出電壓增大，兩電表示數(shù)均變大，選項(xiàng)D正確考點(diǎn)三遠(yuǎn)距離輸電 1降低輸電損耗的兩個(gè)途徑(1)減小輸電線的電阻：由電阻定律R可知，在輸電距離一定的情況下，為了減小電阻，應(yīng)采用電阻率小的材料，也可以增加導(dǎo)線的橫截面積(2)減小輸電導(dǎo)線中的輸電電流：由PUI可知，當(dāng)輸送功率一定時(shí)，提高輸電電壓，可以減小輸電電流2遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題的“三二一”(1)理清三個(gè)回路(2)抓住兩個(gè)聯(lián)系理想的升壓變壓器聯(lián)系了回路1和回路2，由變壓器原理可得：線圈1(匝數(shù)為n1)和線圈2(匝數(shù)為n2)中各個(gè)量間的關(guān)系是，P1P2.理想的降壓變壓器聯(lián)系了回路2和回路3，由變壓器原理

22、可得：線圈3(匝數(shù)為n3)和線圈4(匝數(shù)為n4)中各個(gè)量間的關(guān)系是，P3P4.(3)掌握一個(gè)守恒：能量守恒關(guān)系式P1P損P3.題組突破訓(xùn)練1高壓輸電電壓為U，輸電線電阻為r，則下列說(shuō)法正確的是()A若發(fā)電機(jī)輸出功率不變，使輸出電壓變大，則輸電線損失功率變小B輸電線上損失的功率為P，故導(dǎo)線電阻越大，損失的功率越小C通過(guò)輸電線的電流為I，故輸電電壓越高，電流越大，損失的功率越大D以上說(shuō)法都不對(duì)【答案】A【解析】PI2r()2r，P與U2成反比，故A正確；選項(xiàng)B、C混淆了輸送電壓U和損失電壓U，故B、C、D錯(cuò)誤2電損的計(jì)算圖為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，兩變壓器均為理想變壓器，升壓變壓器T的原、副線圈匝數(shù)分別

23、為n1、n2，在T的原線圈兩端接入一電壓uUmsin t的交流電源，若輸送電功率為P，輸電線的總電阻為2r，不考慮其他因素的影響，則輸電線上損失的電功率為()A()B()C4()2()2r D4()2()2r【答案】C3(多選)如圖所示，某小型發(fā)電站發(fā)電機(jī)輸出的交流電壓為500 V，輸出的電功率為50 kW，用電阻為3 的輸電線向遠(yuǎn)處送電，要求輸電線上損失的功率為輸電功率的0.6%，則發(fā)電站要安裝一升壓變壓器，到達(dá)用戶再用降壓變壓器變?yōu)?20 V供用戶使用(兩個(gè)變壓器均為理想變壓器)對(duì)整個(gè)送電過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是()A輸電線上損失的功率為300 WB升壓變壓器的匝數(shù)比為1100C輸電線上的電

24、流為10 AD降壓變壓器的輸入電壓為4 970 V【答案】ACD【解析】根據(jù)P損0.6%PIR，得輸電線上損失的功率為P損300 W，輸電線上的電流為I210 A，選項(xiàng)A、C正確；升壓變壓器原線圈的輸入電流為I1 A100 A，則升壓變壓器的匝數(shù)之比為，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；升壓變壓器的輸出電壓為U2U15 000 V，輸電線上損失的電壓為UI2R103 V30 V，則降壓變壓器的輸入電壓為U3U2U5 000 V30 V4 970 V，選項(xiàng)D正確題組突破訓(xùn)練一、 選擇題1一電器中的變壓器可視為理想變壓器，它將220 V交變電壓改變?yōu)?10 V已知變壓器原線圈匝數(shù)為800，則副線圈匝數(shù)為()A200B4

25、00C1 600 D3 200【答案】B【解析】根據(jù)變壓器的變壓規(guī)律得，n2n1800400，選項(xiàng)B正確2(2020河北唐山模擬)一含有理想變壓器的電路如圖所示，變壓器原副線圈匝數(shù)比n1n221，圖中電阻R1、R2和R3的阻值分別是4 、2 和3 ，U為有效值恒定的正弦交流電源當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，理想電流表的示數(shù)為I，當(dāng)S閉合時(shí)，電流表的示數(shù)為()A.I B.IC.I D2I【答案】D3遠(yuǎn)距離輸電的原理圖如圖所示，升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2，電壓分別為U1、U2，電流分別為I1、I2，輸電線上的電阻為R.變壓器為理想變壓器，則下列關(guān)系式中正確的是()A. BI2CI1U1IR DI

26、1U1I2U2【答案】D【解析】根據(jù)變壓器電流與匝數(shù)關(guān)系知，A錯(cuò)誤U2不是電阻R兩端的電壓，故I2，B錯(cuò)誤IR僅是輸電線上損失的功率，而I1U1是升壓變壓器的輸入功率，二者并不相等，C錯(cuò)誤根據(jù)功率關(guān)系知I1U1I2U2，D正確4.如圖所示，接在家庭電路上的理想降壓變壓器給小燈泡L供電，如果將原、副線圈減少相同匝數(shù)，其他條件不變，則()A小燈泡變亮B小燈泡變暗C原、副線圈兩端電壓的比值不變D通過(guò)原、副線圈電流的比值不變【答案】B5由閉合電路歐姆定律及串并聯(lián)關(guān)系可知，圖甲中，A、B兩點(diǎn)間接直流穩(wěn)壓電源，UAB100 V，R140 ，滑動(dòng)變阻器總電阻R20 ，滑片處于變阻器正中位置；圖乙中，自耦變壓

27、器輸入端a、b接交流穩(wěn)壓電源，其電壓有效值Uab100 V，滑片處于線圈正中位置，R240 .若R1和R2的發(fā)熱功率分別為P1和P2，則P1和P2的關(guān)系為()AP1P2 B.C. D.【答案】C【解析】由閉合電路歐姆定律及串并聯(lián)關(guān)系可知，圖甲中，R1兩端的電壓為U180 V，圖乙中，R2兩端的電壓為U2200 V，所以，選項(xiàng)C正確6一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生交變電流的電動(dòng)勢(shì)為e220sin 100t V，對(duì)于這個(gè)交變電流的說(shuō)法正確的是()A此交變電流的頻率為100 Hz，周期為0.01 sB此交變電流電動(dòng)勢(shì)的有效值為220 VC耐壓為220 V的電容器能夠在該交變電路中使用Dt0時(shí)，線圈

28、平面與中性面垂直，此時(shí)磁通量為零【答案】B7.用220 V的正弦交變電流通過(guò)理想變壓器對(duì)一負(fù)載供電，變壓器輸出電壓是110 V，通過(guò)負(fù)載的電流圖象如圖所示，則()A變壓器輸入功率約為3.9 WB輸出電壓的最大值是110 VC變壓器原、副線圈匝數(shù)比是12D負(fù)載電流的函數(shù)表達(dá)式i0.05sin(100t) A【答案】A【解析】由圖象知，副線圈電流的有效值I20.05 A，副線圈的輸出功率是P2U2I21100.05 W3.9 W，A對(duì)；輸出電壓的有效值是110 V，B錯(cuò)；根據(jù)理想變壓器電壓與匝數(shù)的關(guān)系得，C錯(cuò)；從圖象可以看出，交變電流的周期是0.02 s，角速度是100 rad/s，負(fù)載電流的函數(shù)

29、表達(dá)式i0.05sin 100t A，D錯(cuò)8一個(gè)小型電熱器若接在輸出電壓為10 V的直流電源上，消耗電功率為P；若把它接在某個(gè)正弦交流電源上，其消耗的電功率為.如果電熱器電阻不變，則此交流電源輸出電壓的最大值為()A5 VB5 VC10 V D10 V【答案】C9圖示電路中，變壓器為理想變壓器，a、b接在電壓有效值不變的交流電源兩端，R0為定值電阻，R為滑動(dòng)變阻器現(xiàn)將變阻器的滑片從一個(gè)位置滑動(dòng)到另一位置，觀察到電流表A1的示數(shù)增大了0.2 A，電流表A2的示數(shù)增大了0.8 A，則下列說(shuō)法正確的是()A電壓表V1示數(shù)增大B電壓表V2、V3示數(shù)均增大C該變壓器起升壓作用D變阻器滑片是沿cd的方向滑

30、動(dòng)【答案】D【解析】由于原、副線圈的端電壓不變，電流表A2的示數(shù)增大，根據(jù)歐姆定律可知負(fù)載的總電阻減小，所以滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值變小，變阻器的滑片應(yīng)沿cd方向滑動(dòng)，D正確由于變壓器原線圈的電壓不變，因此電壓表V1、V2示數(shù)均不變，A、B錯(cuò)誤因理想變壓器I1n1I2n2，可得I1n1I2n2，代入數(shù)據(jù)得n14n2，即變壓器是降壓變壓器，起降壓作用，C錯(cuò)誤 10(2020山東濟(jì)南五校聯(lián)考)如圖所示為某發(fā)電站電能輸送示意圖已知發(fā)電機(jī)的輸出電壓、輸電線的電阻及理想升壓、降壓變壓器匝數(shù)均不變?nèi)粲脩綦娮鑂0減小，下列說(shuō)法正確的是()A發(fā)電機(jī)的輸出功率減小B輸電線上的功率損失減小C用戶得到的電壓減小 D

31、輸電線輸電電壓減小【答案】C11（多選）(2020江蘇四市模擬)如圖甲所示為風(fēng)力發(fā)電的簡(jiǎn)易模型圖，在風(fēng)力的作用下，風(fēng)葉帶動(dòng)與其固定在一起的永磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速與風(fēng)速成正比某一風(fēng)速時(shí)，線圈中產(chǎn)生的正弦式電流如圖乙所示，則()A電流的表達(dá)式i0.6sin 10t(A)B磁鐵的轉(zhuǎn)速為10 r/sC風(fēng)速加倍時(shí)電流的表達(dá)式i1.2sin 10t(A)D風(fēng)速加倍時(shí)線圈中電流的有效值為 A【答案】AD【解析】通過(guò)乙圖可知Im0.6 A，T0.2 s，10 rad/s，故電流的表達(dá)式為i0.6sin 10t(A)，A正確；磁體的轉(zhuǎn)速為n5 r/s，B錯(cuò)誤；風(fēng)速加倍時(shí)，根據(jù)EmnBS可知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)加倍，形成的電流加

32、倍，故電流表達(dá)式變?yōu)閕1.2sin 20t(A)，C錯(cuò)誤；風(fēng)速加倍時(shí)，Im1.2 A，有效值IA，D正確12（多選）如圖所示，圖乙中理想變壓器的原線圈接圖甲所示的交變電流理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為203，定值電阻的阻值為11 ，滑動(dòng)變阻器的總阻值為22 .下列說(shuō)法中正確的是()A副線圈輸出電壓的頻率為50 HzB滑動(dòng)變阻器的滑片P向右滑動(dòng)時(shí)，電阻R兩端的電壓不變C滑動(dòng)變阻器的滑片P滑到最右端時(shí)，通過(guò)電阻R的電流為8.45 AD滑動(dòng)變阻器的滑片P滑到最左端時(shí)，理想變壓器的輸入功率為132 W【答案】AD13（多選）(2020江西省贛中南五校模擬)如圖所示，有一矩形線圈的面積為S，匝數(shù)為N，內(nèi)

33、阻不計(jì)，繞OO軸在水平方向的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以角速度做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)矩形線圈通過(guò)滑環(huán)接一理想變壓器，滑動(dòng)觸頭P上下移動(dòng)時(shí)可改變輸出電壓，副線圈接有可調(diào)電阻R，下列判斷正確的是()A矩形線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為eNBScos tB矩形線圈從圖示位置經(jīng)過(guò)時(shí)間內(nèi)，通過(guò)電流表的電荷量為零C當(dāng)P位置不動(dòng)，R增大時(shí)，電壓表讀數(shù)也增大D當(dāng)P位置向上移動(dòng)，R不變時(shí)，電流表讀數(shù)變大【答案】AD【解析】矩形線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值EmNBS，由圖示線圈位置可知開(kāi)始計(jì)時(shí)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，則瞬時(shí)值表達(dá)式為eNBScos t，A正確線圈從圖示位置經(jīng)過(guò)時(shí)間，磁通量變化量0，由q

34、N可知，通過(guò)電流表的電荷量不為零，B錯(cuò)誤電壓表的示數(shù)U1不變，C錯(cuò)誤由得U2，當(dāng)P位置向上移動(dòng)時(shí)，n1變小，則U2變大，又R不變，再由P可知副線圈消耗的功率P2變大，則可知原線圈的輸入功率P1P2變大，再由I1，P1變大，U1不變可知I1變大，D正確二、非選擇題(共4小題，52分)14(8分)如圖所示，圖甲為熱敏電阻的R-t圖象，圖乙為用此熱敏電阻R和繼電器組成的一個(gè)簡(jiǎn)單恒溫箱溫控電路，繼電器的電阻為100 .當(dāng)線圈的電流大于或等于20 mA時(shí)，繼電器的銜鐵被吸合為繼電器線圈供電的電池的電動(dòng)勢(shì)E9.0 V，內(nèi)阻不計(jì)圖中的“電源”是恒溫箱加熱器的電源(1)應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在_(選填“A、

35、B端”或“C、D端”)(2)如果要使恒溫箱內(nèi)的溫度保持在50 ，可變電阻R的阻值應(yīng)調(diào)節(jié)為_(kāi).【答案】(1)A、B端(2)26015圖甲為一理想變壓器，ab為原線圈，ce為副線圈，d為副線圈引出的一個(gè)接頭，原線圈輸入正弦式交變電壓的uabt圖象如圖乙所示若只在ce間接一只Rce400 的電阻，或只在de間接一只Rde225 的電阻，兩種情況下電阻消耗的功率均為80 W.(1)請(qǐng)寫(xiě)出原線圈輸入電壓瞬時(shí)值uab的表達(dá)式；(2)求只在ce間接400 電阻時(shí)，原線圈中的電流I1；(3)求ce和de間線圈的匝數(shù)比.【答案】(1)uab400sin 200t V(2)0.28 A或 A(3)(3)設(shè)ab間匝

36、數(shù)為n1，則，同理.由題意知，解得，代入數(shù)據(jù)得.16某村在距村莊較遠(yuǎn)的地方修建了一座小型水電站，發(fā)電機(jī)輸出功率為9 kW，輸出電壓為500 V，輸電線的總電阻為10 ，允許線路損耗的功率為輸出功率的4%.求：(1)村民和村辦小企業(yè)需要220 V電壓時(shí)，所用升壓變壓器和降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比各為多少？(不計(jì)變壓器的損耗)(2)若不用變壓器而由發(fā)電機(jī)直接輸送，村民和村辦小企業(yè)得到的電壓和功率是多少？【答案】(1)137211【解析】(1)輸電電路圖如圖所示，(2)若不用變壓器，則輸電電流I18 AUU0IR320 V，PP輸出I2R5 760 W17.(12分)如圖所示，交流發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)的

37、有效值E20 V，內(nèi)阻不計(jì)，它通過(guò)一個(gè)R6 的指示燈連接變壓器變壓器輸出端并聯(lián)24只彩色小燈泡，每只燈泡都是“6 V,0.25 W”，燈泡都正常發(fā)光，導(dǎo)線電阻不計(jì)求：(1)降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比；(2)發(fā)電機(jī)的輸出功率【答案】(1)31(2)6.67 W【解析】(1)彩色小燈泡額定電流IL A，副線圈總電流I224IL1 A變壓器輸入功率U1I1U2I26 W變壓器原線圈電路中，利用歐姆定律得EU1I1RI1R，代入數(shù)值解得I1A(I13 A應(yīng)舍去，根據(jù)題意是降壓變壓器，I1I21 A)，所以.(2)發(fā)電機(jī)的輸出功率PI1E6.67 W.18(16分)如圖所示，發(fā)電機(jī)輸出功率為100 kW

38、，輸出電壓為U1250 V，用戶需要的電壓為U4220 V，兩變壓器之間輸電線的總電阻為R線10 ，其他電線的電阻不計(jì)，若輸電線中因發(fā)熱而損失的功率為總功率的4%，試求：(變壓器是理想的)(1)發(fā)電機(jī)輸出電流和輸電線上的電流大??；(2)在輸電線路中設(shè)置的升、降變壓器原副線圈的匝數(shù)比【答案】(1)400 A20 A(2)【解析】(1)輸電線路的示意圖如圖所示，輸電線損耗功率P線4%P出4 kW又P線IR線輸電線電流I2I320 A原線圈中輸入電流即發(fā)電機(jī)輸出電流I1 A400 A.19(16分)如圖甲所示，長(zhǎng)、寬分別為L(zhǎng)1、L2的矩形金屬線框位于豎直平面內(nèi)，其匝數(shù)為n，總電阻為r，可繞其豎直中心

39、軸O1O2轉(zhuǎn)動(dòng)線框的兩個(gè)末端分別與兩個(gè)彼此絕緣的銅環(huán)C、D(集流環(huán))焊接在一起，并通過(guò)電刷和定值電阻R相連線框所在空間有水平向右均勻分布的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示，其中B0、B1和t1均為已知在0t1的時(shí)間內(nèi)，線框保持靜止，且線框平面和磁場(chǎng)垂直；t1時(shí)刻后線框在外力的驅(qū)動(dòng)下開(kāi)始繞其豎直中心軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，求：(1)0t1時(shí)間內(nèi)通過(guò)電阻R的電流大??；(2)線框勻速轉(zhuǎn)動(dòng)后，在轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中電流通過(guò)電阻R產(chǎn)生的熱量；(3)線框勻速轉(zhuǎn)動(dòng)后，從圖甲所示位置轉(zhuǎn)過(guò)90的過(guò)程中，通過(guò)電阻R的電荷量【答案】(1)(2)R()2(3)線框轉(zhuǎn)動(dòng)一周所需的時(shí)間t，此過(guò)程中，電阻R產(chǎn)生的熱量QI2RtR()2.(3)線框從圖甲所示位置轉(zhuǎn)過(guò)90的過(guò)程中，平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)n平均感應(yīng)電流通過(guò)電阻R的電荷量qt.