2019-2020年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第11章 交變電流 傳感器配套教案一、交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律1交變電流：大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化的電流2正弦交流電(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)中性面定義：與磁場(chǎng)垂直的平面特點(diǎn)：線圈位于中性面時(shí)，穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零線圈每經(jīng)過中性面一次，電流的方向就改變一次(3)變化規(guī)律(線圈在中性面位置開始計(jì)時(shí))電動(dòng)勢(shì)(e)：eEmsin t.電壓(u)：uUmsin_t.電流(i)：iImsin_t.(4)圖象(如圖所示)二、描述交變電流的物理量1交變電流的周期和頻率的關(guān)系：T.2峰值和有效值(1)峰值：交變電流的峰值是它能達(dá)到的最大值(2)有效值：讓交變電流與恒定電流分別通過大小相同的電阻，如果在交流的一個(gè)周期內(nèi)它們產(chǎn)生的熱量相等，則這個(gè)恒定電流I、恒定電壓U就是這個(gè)交變電流的有效值(3)正弦式交變電流的有效值與峰值之間的關(guān)系I，U，E.3平均值：n.自我診斷1判斷正誤(1)交變電流的主要特征是電流的方向隨時(shí)間周期性變化()(2)大小變化而方向不變的電流也叫交變電流()(3)線圈經(jīng)過中性面時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大()(4)在一個(gè)周期內(nèi)，正弦交流電的方向改變兩次()(5)最大值和有效值之間的倍關(guān)系只適用于正弦(余弦)交流電()(6)交流電壓表及交流電流表的讀數(shù)均為峰值()2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穿過線圈的磁通量為0D穿過線圈的磁通量變化率最大解析：選B.圖示時(shí)刻線框的四邊都不切割磁感線，不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，即線圈中的電動(dòng)勢(shì)為0，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；圖示時(shí)刻線框與磁場(chǎng)垂直，磁通量最大，為BS，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；圖示位置線圈中的電動(dòng)勢(shì)為0，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律En可知穿過線圈的磁通量變化率為0，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤3(多選)某小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)為e50sin 100t(V)對(duì)此電動(dòng)勢(shì)，下列表述正確的有()A最大值是50 VB頻率是100 HzC有效值是25 V D周期是0.02 s解析：選CD.由eEmsin t50sin 100 t(V)可知，Em50 V，E有效25 V，100 rad/s，T0.02 s，f50 Hz，C、D正確4一個(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 V B5 VC10 V D10 V解析：選C.電熱器接到直流電源上，由功率表達(dá)式P可知，P.當(dāng)其接到交流電源時(shí)，有，則U2U1，U2為正弦交流電的有效值，則此交流電的最大值UmU210 V，C正確5某手搖交流發(fā)電機(jī)，其線圈繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向的軸(位于線圈平面內(nèi))勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交變電流i隨時(shí)間t變化的圖象如圖，由圖象可知()A該交變電流頻率是0.4 HzB該交變電流有效值是0.8 AC該交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式是i0.8sin(5t)ADt0.1 s時(shí)穿過線圈平面的磁通量最大解析：選C.根據(jù)電流隨時(shí)間變化的圖象知，交流電的周期為0.4 s，故交流電的頻率為2.5 Hz，A錯(cuò)誤；交變電流的最大值為0.8 A，有效值為0.4 A，B錯(cuò)誤；把5 rad/s代入正弦式交變電流的瞬時(shí)值表達(dá)式得i0.8sin(5t)A，C正確；t0.1 s時(shí)，電流最大，此時(shí)穿過線圈平面的磁通量為零，D錯(cuò)誤考點(diǎn)一正弦交變電流的產(chǎn)生與瞬時(shí)值表達(dá)式1正弦式交變電流的變化規(guī)律及對(duì)應(yīng)圖象(線圈在中性面位置開始計(jì)時(shí))函數(shù)圖象磁通量mcos tBScos t電動(dòng)勢(shì)eEmsin tnBSsin t電壓uUmsin tsin t電流iImsin t sin t2.兩個(gè)特殊位置的特點(diǎn)(1)線圈平面與中性面重合時(shí)，SB，最大，0，e0，i0，電流方向發(fā)生改變(2)線圈平面與中性面垂直時(shí)，SB，0，最大，e最大，i最大，電流方向不改變考向1：正弦交變電流的產(chǎn)生(1)解決此類問題的關(guān)鍵在于把線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的具體位置與轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)刻對(duì)應(yīng)好，也就是電流的變化規(guī)律與線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)的具體情境對(duì)應(yīng)好(2)交變電動(dòng)勢(shì)的最大值EmnBS，與轉(zhuǎn)軸位置無關(guān)，與線圈形狀無關(guān)典例1如圖所示，矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中可以分別繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸P1和P2以相同的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到與磁場(chǎng)方向平行時(shí)()A線圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流等于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流B線圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電動(dòng)勢(shì)小于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電動(dòng)勢(shì)C線圈繞P1和P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)電流的方向相同，都是abcdaD線圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)dc邊受到的安培力大于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)dc邊受到的安培力解析線圈繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生交變電流，產(chǎn)生的電流、電動(dòng)勢(shì)及線圈各邊所受安培力大小與轉(zhuǎn)軸所在位置無關(guān)，故A對(duì)，B、D錯(cuò)；圖示時(shí)刻產(chǎn)生電流的方向?yàn)閍dcba，故C錯(cuò)答案A考向2：交變電流的圖象(1)由圖象可讀出交變電流的電壓或電流的最大值，進(jìn)而利用正弦式交變電流最大值與有效值的關(guān)系得到有效值(2)由圖象可讀出交變電流的變化周期T，然后計(jì)算得出角速度.(3)根據(jù)最大值、角速度等信息可以寫出交變電流的瞬時(shí)值表達(dá)式典例2(xx湖南衡陽聯(lián)考)(多選)如圖甲所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線圈兩次分別以不同的轉(zhuǎn)速繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)如圖乙中曲線a、b所示，則下列說法正確的是()A曲線a表示的交變電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值ea36 sin 25t VB曲線b表示的交變電動(dòng)勢(shì)最大值為28.8 VCt5102 s時(shí)，曲線a、b對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小之比為32Dt6102 s時(shí)，曲線a對(duì)應(yīng)線框的磁通量最大，曲線b對(duì)應(yīng)線框的磁通量為0解析由圖乙可知，Ema36 V，a rad/s25 rad/s，則曲線a表示的交變電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值eaEmasin at36 sin 25t V，故A正確；由圖乙知曲線a、b表示的交變電流的周期之比為TaTb(8102)(12102)23，由可知abTbTa32，所以曲線a、b表示的交變電動(dòng)勢(shì)的最大值之比EmaEmbNBSaNBSbab32，又知Ema36 V，則Emb24 V，故B錯(cuò)誤；曲線a表示的交變電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值ea36 sin 25t V，曲線b表示的交變電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值eb24 sint V，將t5102 s代入，得ea18 V，eb12 V，|ea|eb32，故C正確；由圖乙知t6102 s時(shí)，a的電動(dòng)勢(shì)最大，對(duì)應(yīng)線框的磁通量為0，b的電動(dòng)勢(shì)為0，對(duì)應(yīng)線框的磁通量最大，故D錯(cuò)誤答案AC考向3：交變電流瞬時(shí)值的書寫交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式的推導(dǎo)思路(1)先求電動(dòng)勢(shì)的最大值EmnBS；(2)求出角速度，；(3)明確從哪一位置開始計(jì)時(shí)，從而確定是正弦函數(shù)還是余弦函數(shù)；(4)寫出瞬時(shí)值的表達(dá)式典例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)開始計(jì)時(shí)，如圖丙所示，試寫出t時(shí)刻整個(gè)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e2的表達(dá)式解析(1)矩形線圈abcd在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，ab、cd切割磁感線，且轉(zhuǎn)動(dòng)的半徑為r，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)ab、cd的線速度vr，且與磁場(chǎng)方向的夾角為t，所以，整個(gè)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e12BL1vsin tBL1L2sin t.(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)BL1L2sin(t0)答案(1)e1BL1L2sin t(2)e2BL1L2sin (t0)(1)交變電流圖象問題的三點(diǎn)注意只有當(dāng)線圈從中性面位置開始計(jì)時(shí)，電流的瞬時(shí)值表達(dá)式才是正弦形式，其變化規(guī)律與線圈的形狀及轉(zhuǎn)動(dòng)軸處于線圈平面內(nèi)的位置無關(guān)注意峰值公式EmnBS中的S為有效面積在解決有關(guān)交變電流的圖象問題時(shí)，應(yīng)先把交變電流的圖象與線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)位置對(duì)應(yīng)起來，再根據(jù)特殊位置求特征解(2)瞬時(shí)值書寫的兩關(guān)鍵確定正弦交變電流的峰值，根據(jù)已知圖象或由公式EmnBS，求出相應(yīng)峰值明確線圈的初始位置，找出對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式a線圈從中性面位置開始轉(zhuǎn)動(dòng)，則it圖象為正弦函數(shù)圖象，函數(shù)式為iImsin t，圖象如圖甲所示b線圈從垂直中性面位置開始轉(zhuǎn)動(dòng)，則it圖象為余弦函數(shù)圖象，函數(shù)式為iImcos t.圖象如圖乙所示考點(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，只適用于正(余)弦式交變電流2利用有效值的定義計(jì)算(非正弦式電流)計(jì)算時(shí)“相同時(shí)間”至少取一個(gè)周期或?yàn)橹芷诘恼麛?shù)倍3利用能量關(guān)系當(dāng)有電能和其他形式的能轉(zhuǎn)化時(shí)，可利用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律來求有效值1通過一阻值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 V B4 VC15 V D8 V解析：選B.由題意結(jié)合有效值的定義可得I2RT2，將I10.1 A，I20.2 A代入可得流過電阻的電流的有效值I A，故電阻兩端電壓的有效值為IR4 V，選項(xiàng)B正確2如圖所示為一交變電流隨時(shí)間變化的圖象，則此交變電流的有效值為()A. A B2 AC. A D3 A解析：選C.由圖象可知此交變電流的周期是2 s設(shè)交變電流的有效值為I，周期為T，則I2RT2R2R，解得I A，故選C.3如圖所示為一交變電流的電壓隨時(shí)間變化的圖象，正半軸是正弦曲線的一個(gè)部分，則此交變電流的電壓的有效值是()A. V B5 VC. V D3 V解析：選C.設(shè)其有效值為U，根據(jù)交變電流的有效值定義和題圖中電流特點(diǎn)可得，在一個(gè)周期內(nèi)有t1t2t，即20.01 s(4 V)20.01 sU20.02 s，解得U V，故C正確4如圖所示為一個(gè)經(jīng)雙可控硅調(diào)節(jié)后加在電燈上的電壓，正弦交流電的每一個(gè)二分之一周期中，前面四分之一周期被截去，則現(xiàn)在電燈上電壓的有效值為()AUm B.C. D.解析：選D.由題給圖象可知，交流電壓的變化規(guī)律具有周期性，用電流熱效應(yīng)的等效法求解設(shè)電燈的阻值為R，正弦式交流電壓的有效值與峰值的關(guān)系是U，由于一個(gè)周期內(nèi)半個(gè)周期有交流電壓，一周期內(nèi)交流電產(chǎn)生的熱量為Q，設(shè)交流電壓的有效值為U，由電流熱效應(yīng)得QT，所以該交流電壓的有效值U，D正確有效值求解的三點(diǎn)注意(1)計(jì)算有效值時(shí)要注意根據(jù)電流的熱效應(yīng)，抓住“三同”：“相同時(shí)間”內(nèi)“相同電阻”上產(chǎn)生“相同熱量”列式求解(2)利用兩類公式QI2Rt和Qt可分別求得電流有效值和電壓有效值(3)若圖象部分是正弦(或余弦)交流電，其中的從零(或最大值)開始的周期整數(shù)倍的部分可直接應(yīng)用正弦式交變電流有效值與最大值間的關(guān)系ImI、UmU求解考點(diǎn)三正弦交變電流的“四值”物理含義重要關(guān)系適用情況瞬時(shí)值交變電流某一時(shí)刻的值eEmsin t iImsin t計(jì)算線圈某時(shí)刻的受力最大值最大的瞬時(shí)值EmnBSIm確定用電器的耐壓值，如電容器、晶體管等的擊穿電壓有效值跟交變電流的熱效應(yīng)等效的恒定電流值對(duì)正（余）弦式交流電： EUI計(jì)算與電流熱效應(yīng)相關(guān)的量，如功、功率、熱量等；交流電表的測(cè)量值；電氣設(shè)備所標(biāo)注的額定電壓、額定電流；保險(xiǎn)絲的熔斷電流平均值交變電流圖象中圖線與時(shí)間軸圍成面積與時(shí)間的比值n計(jì)算通過電路某一截面的電荷量：qt1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解析：選D.因每匝矩形線圈ab邊和cd邊產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的最大值都是e0，每匝中ab和cd串聯(lián)，故每匝線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的最大值為2e0.N匝線圈串聯(lián)，整個(gè)線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為2Ne0，因線圈中產(chǎn)生的是正弦交流電，則發(fā)電機(jī)輸出電壓的有效值ENe0，故選項(xiàng)D正確2(多選)如圖所示，面積為S的矩形線圈共N匝，線圈總電阻為R，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以豎直線OO為軸，以角速度勻速旋轉(zhuǎn)，圖示位置C與紙面共面，位置A與位置C成45角線圈從位置A轉(zhuǎn)過90到達(dá)位置B的過程中，下列說法正確的是()A平均電動(dòng)勢(shì)為NBSB通過線圈某一截面的電荷量qC在此轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，外界對(duì)線圈做的總功為D在此轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，電流方向會(huì)發(fā)生改變解析：選AC.線圈從位置A轉(zhuǎn)過90到達(dá)位置B的過程中，2BScos 45BS，t，根據(jù)N，得NBS，故A正確根據(jù)N，qtN，故B錯(cuò)誤產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的峰值EmNBS，則有效值E，則WQt，故C正確線圈每經(jīng)過中性面一次，電流方向改變，線圈從位置A轉(zhuǎn)過90到達(dá)位置B的過程中，電流方向不變，故D錯(cuò)誤3將阻值為100 的電阻絲繞成一個(gè)110匝的閉合矩形線圈，讓其在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)如圖乙所示則可以判斷()At0時(shí)刻線圈應(yīng)轉(zhuǎn)到圖甲所示的位置B該線圈的轉(zhuǎn)速為100 r/sC穿過線圈的磁通量的最大值為 WbD線圈轉(zhuǎn)一周所產(chǎn)生的電熱為9.68 J解析：選D.t0時(shí)刻產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為零，所以線圈應(yīng)處于中性面即線圈與磁場(chǎng)垂直的位置，故A錯(cuò)誤；據(jù)圖乙可知，T0.02 s，據(jù)T可得100 rad/s，所以轉(zhuǎn)速為50 r/s，故B錯(cuò)誤；據(jù)EmnBS可知，BS Wb9103 Wb，故C錯(cuò)誤；據(jù)峰值可知，E0.707Em220 V，據(jù)焦耳定律可知，線圈轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生的熱量QT9.68 J，故D正確4. 如圖所示，N50匝的矩形線圈abcd，ab邊長(zhǎng)l120 cm，ad邊長(zhǎng)l225 cm，放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.4 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，外力使線圈繞垂直于磁感線且通過線圈中線的OO軸以n3 000 r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈電阻r1 ，外電路電阻R9 ，t0時(shí)線圈平面與磁感線平行，ab邊正轉(zhuǎn)出紙外、cd邊轉(zhuǎn)入紙里求：(1)t0時(shí)感應(yīng)電流的方向；(2)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式；(3)線圈轉(zhuǎn)一圈外力做的功；(4)從圖示位置轉(zhuǎn)過90的過程中流過電阻R的電荷量解析：(1)根據(jù)右手定則，線圈感應(yīng)電流方向?yàn)閍dcba.(2)線圈的角速度2n100 rad/s圖示位置的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，其大小為EmNBl1l2代入數(shù)據(jù)得Em314 V感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式eEmcos t314cos(100t) V.(3)電動(dòng)勢(shì)的有效值E線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的周期T0.02 s線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，外力做功大小等于電功的大小，即WI2(Rr)TT代入數(shù)據(jù)得W98.6 J.(4)從t0起轉(zhuǎn)過90過程中，t內(nèi)流過R的電荷量：qt代入數(shù)據(jù)得q0.1 C.答案：(1)感應(yīng)電流方向沿adcba(2)e314cos (100t) V(3)98.6 J(4)0.1 C交變電流“四值”應(yīng)用的幾點(diǎn)提醒(1)在解答有關(guān)交變電流的問題時(shí)，要注意電路結(jié)構(gòu)(2)注意區(qū)分交變電流的最大值、瞬時(shí)值、有效值和平均值，最大值是瞬時(shí)值中的最大值，有效值是以電流的熱效應(yīng)來等效定義的(3)與電磁感應(yīng)問題一樣，求解與電能、電熱相關(guān)的問題時(shí)，一定要用有效值；而求解通過導(dǎo)體某橫截面的電荷量時(shí)，一定要用平均值課時(shí)規(guī)范訓(xùn)練基礎(chǔ)鞏固題組1(多選)關(guān)于中性面，下列說法正確的是()A線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)中經(jīng)中性面位置時(shí)，穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零B線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)中經(jīng)中性面位置時(shí)，穿過線圈的磁通量為零，磁通量的變化率最大C線圈每經(jīng)過一次中性面，感應(yīng)電流的方向就改變一次D線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周經(jīng)過中性面一次，所以線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流的方向就改變一次解析：選AC.中性面是線圈平面與磁感線垂直的位置，線圈經(jīng)過該位置時(shí)，穿過線圈的磁通量最大，各邊都不切割磁感線，不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，所以磁通量的變化率為零，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；線圈每經(jīng)過一次中性面，感應(yīng)電流的方向改變一次，但線圈每轉(zhuǎn)一周時(shí)要經(jīng)過中性面兩次，所以每轉(zhuǎn)一周，感應(yīng)電流方向就改變兩次，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤2某小型旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的交流電電動(dòng)勢(shì)為110 V、頻率為60 Hz，要使它產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)變?yōu)?20 V、頻率變?yōu)?0 Hz，需要調(diào)整線圈的轉(zhuǎn)速n、匝數(shù)N或磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B.下列調(diào)整合適的是()A使n變?yōu)樵瓉淼?.2倍，B變?yōu)樵瓉淼?倍，N變?yōu)樵瓉淼?.2倍B使n變?yōu)樵瓉淼?，B變?yōu)樵瓉淼模琋變?yōu)樵瓉淼?倍C使n變?yōu)樵瓉淼?，N變?yōu)樵瓉淼?倍，B不變D使n變?yōu)樵瓉淼?，N變?yōu)樵瓉淼?.4倍，B不變解析：選D.因?yàn)榘l(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交流電電動(dòng)勢(shì)110 V指的是有效值，故其最大值為Em1110 V，調(diào)整后為Em2220 V，即，根據(jù)EmNBS和2n，可知，選項(xiàng)A中，Em21.2N2BS1.22n2.88Em1，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B、C、D三個(gè)選項(xiàng)中的調(diào)整使頻率均變?yōu)樵瓉淼?，?0 Hz，只有D項(xiàng)中的調(diào)整可使最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)增大到原來的2倍，故選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤，D正確3一只矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過線圈的磁通量隨時(shí)間變化的圖象如圖甲所示，則下列說法正確的是()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該線圈產(chǎn)生的交流電動(dòng)勢(shì)的圖象如圖乙所示解析：選B.由t圖知，t0時(shí)，最大，即線圈處于中性面位置，此時(shí)e0，故A、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤；由圖知T0.04 s，在t0.01 s時(shí)，0，最大，e最大，則B項(xiàng)正確；在t0.02 s時(shí)，最大，0，e0，則C項(xiàng)錯(cuò)誤4(多選)如圖，M為半圓形導(dǎo)線框，圓心為OM；N是圓心角為直角的扇形導(dǎo)線框，圓心為ON；兩導(dǎo)線框在同一豎直面(紙面)內(nèi)；兩圓弧半徑相等；過直線OMON的水平面上方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面現(xiàn)使線框M、N在t0時(shí)從圖示位置開始，分別繞垂直于紙面、且過OM和ON的軸，以相同的周期T逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則()A兩導(dǎo)線框中均會(huì)產(chǎn)生正弦交流電B兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的周期都等于TC在t時(shí)，兩導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等D兩導(dǎo)線框的電阻相等時(shí)，兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的有效值也相等解析：選BC.兩導(dǎo)線框勻速轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小不變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；導(dǎo)線框的轉(zhuǎn)動(dòng)周期為T，則感應(yīng)電流的周期也為T，選項(xiàng)B正確；在t時(shí)，切割磁感線的有效長(zhǎng)度相同，兩導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等，選項(xiàng)C正確；M導(dǎo)線框中一直有感應(yīng)電流，N導(dǎo)線框中只有一半時(shí)間內(nèi)有感應(yīng)電流，所以兩導(dǎo)線框的電阻相等時(shí)，感應(yīng)電流的有效值不相等，選項(xiàng)D錯(cuò)誤5(多選)圖甲是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，兩磁極N、S間的磁場(chǎng)可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，A 為交流電流表線圈繞垂直于磁場(chǎng)的水平軸OO沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從圖示位置開始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的交變電流隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示以下判斷正確的是()A電流表的示數(shù)為10 AB線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為50 rad/sC0.01 s時(shí)線圈平面與磁場(chǎng)方向平行D0.02 s時(shí)電阻R中電流的方向自右向左解析：選AC.由題圖乙知Im10 A，I10 A，A正確T2102 s，100 rad/s，B錯(cuò)誤t0.01 s時(shí)，iIm，此時(shí)線圈平面與磁場(chǎng)方向平行，C正確由右手定則判定0.02 s時(shí)電阻R中電流方向自左向右，D錯(cuò)誤6A、B是兩個(gè)完全相同的電熱器，A通以圖甲所示的方波交變電流，B通以圖乙所示的正弦交變電流，則兩電熱器的電功率之比PAPB等于()A54B32C.1 D21解析：選A.對(duì)甲有PAIR，對(duì)乙有PB2RIR，則PAPB54，A正確，B、C、D錯(cuò)誤7如圖所示為一正弦交流發(fā)電機(jī)和交流電路模型圖中電流表的示數(shù)為1 A，電阻R的阻值為2 ，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)角速度100 rad/s.則從圖示位置開始計(jì)時(shí)，電阻R兩端交變電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為()Au2sin100t(V)Bu2cos100t(V)Cu2sin100t(V)Du2cos100t(V)解析：選D.圖示位置為線圈平面與中性面垂直的位置，因此線圈產(chǎn)生的電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為iImcostcos100t(A)，則電阻R兩端的瞬時(shí)電壓為uiR2cos100t(V)，D項(xiàng)正確8(多選)100匝的線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)為e100sinV，下列說法正確的是()A交變電動(dòng)勢(shì)有效值為100 VB交變電動(dòng)勢(shì)有效值為100 VC穿過線圈的最大磁通量為 WbD穿過線圈的最大磁通量為 Wb解析：選AD.由交流電的表達(dá)式可知，該交變電壓的最大電動(dòng)勢(shì)為100 V，故電動(dòng)勢(shì)的有效值為100 V，選項(xiàng)A正確；角速度100，而EmnBSnm，所以m Wb，選項(xiàng)D正確綜合應(yīng)用題組9如圖所示，正方形單匝線框abcd的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，每邊電阻均為r，線框在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以角速度繞cd軸從圖示位置開始勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸與磁感線垂直一理想電壓表用電刷接在線框的c、d兩點(diǎn)上，下列說法中正確的是()A電壓表讀數(shù)為BL2B電壓表讀數(shù)為BL2C從圖示位置開始計(jì)時(shí)，流過線框電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為isin tD線框從圖示位置轉(zhuǎn)過的過程中，流過cd邊的電荷量為q解析：選B.線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為EmBL2，對(duì)應(yīng)有效值為EEmBL2，電壓表讀數(shù)為BL2，B正確，A錯(cuò)誤；圖示位置線框磁通量為零，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為最大值，則感應(yīng)電流瞬時(shí)表達(dá)式為icos t，C錯(cuò)誤；線框從題圖所示位置處轉(zhuǎn)過的過程中，流過cd的電荷量為q，D錯(cuò)誤10圖甲是一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)的構(gòu)造示意圖，線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t變化的正弦規(guī)律圖象如圖乙所示發(fā)電機(jī)線圈的內(nèi)阻不計(jì)，外接燈泡的電阻為12 .則()A在t0.01 s時(shí)刻，穿過線圈的磁通量為零B電壓表的示數(shù)為6 VC燈泡消耗的電功率為3 WD若其他條件不變，僅將線圈的轉(zhuǎn)速提高一倍，則線圈電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式e12 sin 100t(V)解析：選C.在t0.01 s的時(shí)刻，電動(dòng)勢(shì)為0，則線圈位于中性面，穿過線圈的磁通量最大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em6 V，電壓表測(cè)量的為有效值，故示數(shù)為 V6 V，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；燈泡消耗的電功率P W3 W，選項(xiàng)C正確；周期為0.02 s，則瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式為eEmsin 6 sin 100t(V)，轉(zhuǎn)速提高一倍后，最大值變成12 V，2n，故角速度變?yōu)樵瓉淼?倍，表達(dá)式應(yīng)為e12 sin 200t(V)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤11如圖是某學(xué)習(xí)小組在空曠的場(chǎng)地上做“搖繩發(fā)電實(shí)驗(yàn)”的示意圖他們將一銅芯線像甩跳繩一樣勻速搖動(dòng)，銅芯線的兩端分別通過細(xì)銅線與靈敏交流電流計(jì)相連搖繩的兩位同學(xué)的連線與所在處的地磁場(chǎng)(可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng))垂直搖動(dòng)時(shí)，銅芯線所圍成半圓周的面積S2 m2，轉(zhuǎn)動(dòng)角速度10 rad/s，用電流計(jì)測(cè)得電路中電流I40 A，電路總電阻R10 ，g取10 m/s2，2.25.(1)求該處地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B；(2)從銅芯線所在平面與該處地磁場(chǎng)平行開始計(jì)時(shí)，求其轉(zhuǎn)過四分之一周的過程中，通過電流計(jì)的電荷量q；(3)求銅芯線轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中，電路產(chǎn)生的焦耳熱Q.解析：(1)銅芯線中產(chǎn)生的是正弦交流電，則ImI，EmImR，EmBS，解得B2105T.(2)從銅芯線與地面平行開始至銅芯線轉(zhuǎn)動(dòng)四分之一周的過程中，E/t，EIR，qIt，解得q4106C.(3)銅芯線轉(zhuǎn)動(dòng)一周，電路中產(chǎn)生的焦耳熱QI2RT，解得Q7.2109 J.答案：(1)2105T(2)4106 C(3)7.2109 J12如圖所示，交變電流發(fā)電機(jī)的矩形框abdc0.40 m，bcad0.20 m，共有50匝線圈，其電阻r1.0 ，在磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.20 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直于磁場(chǎng)方向的對(duì)稱軸OO以 r/s的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，向R9.0 的電阻供電，求：(1)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的最大值；(2)交變電流電壓表和電流表的示數(shù)；(3)此發(fā)電機(jī)的功率解析：(1)線圈面積Sabad0.40.2 m20.08 m2線圈旋轉(zhuǎn)角速度2n rad/s200 rad/sEmNBS500.22000.08 V160 V(2)電壓表示數(shù)(即路端電壓示數(shù))UR9.0 V72 V電流表示數(shù)I A8 A(3)發(fā)電機(jī)的功率PUI W1 280 W答案：(1)160 V(2)U72 VI8 A(3)P1 280 W第2節(jié)變壓器遠(yuǎn)距離輸電一、變壓器原理1構(gòu)造和原理(如圖所示)(1)主要構(gòu)造：由原線圈、副線圈和閉合鐵芯組成(2)工作原理：電磁感應(yīng)的互感現(xiàn)象2理解變壓器的基本關(guān)系式(1)功率關(guān)系：P入P出(2)電壓關(guān)系：，若n1>n2，為降壓變壓器，若n1<n2，為升壓變壓器(3)電流關(guān)系：只有一個(gè)副線圈時(shí)，；有多個(gè)副線圈時(shí)，U1I1U2I2U3I3UnIn.二、遠(yuǎn)距離輸電1電路損失(1)功率損失：設(shè)輸電電流為I，輸電線的電阻為R，則功率損失為PI2R.(2)電壓損失：UIR.減小功率損失和電壓損失，都要求提高輸電電壓，減小輸電電流2降低損耗的兩個(gè)途徑(1)一個(gè)途徑是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，為減小電阻，應(yīng)當(dāng)用電阻率小的金屬材料制造輸電線此外，還要盡可能增加導(dǎo)線的橫截面積(2)另一個(gè)途徑是減小輸電導(dǎo)線中的電流，由PIU可知，當(dāng)輸送功率一定時(shí)，提高電壓可以減小輸電電流自我診斷1判斷正誤(1)變壓器不但可以改變交流電壓，也可以改變直流電壓()(2)變壓器只能使交變電流的電壓減小()(3)高壓輸電的目的是增大輸電的電流()(4)在輸送電壓一定時(shí)，輸送的電功率越大，輸送過程中損失的功率越小()(5)變壓器原線圈中的電流由副線圈中的電流決定()(6)高壓輸電可以減少輸電線路上的電能損失，且輸電線路上電壓越高越好()2(多選)關(guān)于理想變壓器的工作原理，以下說法正確的是()A通過正弦交變電流的原線圈產(chǎn)生的磁通量不變B穿過原、副線圈的磁通量在任何時(shí)候都相等C穿過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鐵芯流到了副線圈解析：選BC.理想變壓器沒有漏磁現(xiàn)象，故原、副線圈產(chǎn)生的磁通量任何時(shí)候都相等，且隨時(shí)間而改變，使副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，而不是電流流到副線圈，綜合上述選項(xiàng)B、C正確3一電器中的變壓器可視為理想變壓器，它將220 V交變電壓改為110 V，已知變壓器原線圈匝數(shù)為800，則副線圈匝數(shù)為()A200B400C1 600 D3 200解析：選B.理想變壓器原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比，即，解得n2n1400，選項(xiàng)B正確4(xx遼寧撫順重點(diǎn)高中協(xié)作體聯(lián)考)(多選)為了監(jiān)測(cè)變電站向外輸電情況，要在變電站安裝互感器，其接線如圖所示兩變壓器匝數(shù)分別為n1、n2和n3、n4，a和b是交流電表則()An1n2Bn3n4Ca為交流電流表，b為交流電壓表Da為交流電壓表，b為交流電流表解析：選AD.電壓互感器并聯(lián)在電路中，電流互感器串聯(lián)在電路中，故a為交流電壓表，b為交流電流表，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確；含電壓互感器電路中是強(qiáng)電壓，通過變壓器變成弱電壓，用電壓表測(cè)量，因?yàn)殡妷褐鹊扔诰€圈匝數(shù)之比，所以n1n2，選項(xiàng)A正確；含電流互感器的電路中是強(qiáng)電流，通過變壓器變成弱電流，用電流表測(cè)量，因?yàn)殡娏髦鹊扔诰€圈匝數(shù)的倒數(shù)之比，所以n3n4，選項(xiàng)B錯(cuò)誤5如圖所示為遠(yuǎn)距離交流輸電的簡(jiǎn)化電路圖發(fā)電廠的輸出電壓是U，用等效總電阻是r的兩條輸電線輸電，輸電線路中的電流是I1，其末端間的電壓為U1.在輸電線與用戶間連有一理想變壓器，流入用戶端的電流為I2.則()A用戶端的電壓為B輸電線上的電壓降為UC理想變壓器的輸入功率為IrD輸電線路上損失的電功率為I1U解析：選A.變壓器輸入功率等于輸出功率，由I1U1I2U2解得，U2，選項(xiàng)A正確；輸電線上的電壓降為UU1，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；理想變壓器的輸入功率為I1U1，輸電線的損失功率為Ir，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤考點(diǎn)一理想變壓器基本規(guī)律的應(yīng)用1理想變壓器的基本特點(diǎn)(1)無漏磁，故原、副線圈中的、相同(2)線圈無電阻，因此無電壓降，UEn.(3)根據(jù)得，套在同一鐵芯上的線圈，無論是原線圈，還是副線圈，該比例都成立，則有2理想變壓器的基本關(guān)系功率關(guān)系原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率，即P入P出電壓關(guān)系原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比，即，與副線圈的個(gè)數(shù)無關(guān)電流關(guān)系只有一個(gè)副線圈時(shí)：有多個(gè)副線圈時(shí)：由P入P出得U1I1U2I2U3I3UnIn或I1n1I2n2I3n3Innn.頻率關(guān)系f1f2，變壓器不改變交流電的頻率典例(xx高考全國丙卷)(多選)如圖，理想變壓器原、副線圈分別接有額定電壓相同的燈泡a和b.當(dāng)輸入電壓U為燈泡額定電壓的10倍時(shí)，兩燈泡均能正常發(fā)光下列說法正確的是()A原、副線圈匝數(shù)比為91B原、副線圈匝數(shù)比為19C此時(shí)a和b的電功率之比為91D此時(shí)a和b的電功率之比為19解析設(shè)燈泡的額定電壓為U0，輸入電壓為燈泡額定電壓的10倍時(shí)燈泡正常發(fā)光，則變壓器原線圈的電壓為9U0，變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為91，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由9U0IaU0Ib得，流過b燈泡的電流是流過a燈泡電流的9倍，根據(jù)PUI，a、b燈泡的電功率之比為19，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確答案AD理想變壓器問題三點(diǎn)應(yīng)牢記(1)熟記兩個(gè)基本公式：，即對(duì)同一變壓器的任意兩個(gè)線圈，都有電壓和匝數(shù)成正比P入P出，即無論有幾個(gè)副線圈在工作，變壓器的輸入功率總等于輸出功率之和(2)原、副線圈中通過每匝線圈磁通量的變化率相等(3)原、副線圈中電流變化規(guī)律一樣，電流的周期、頻率一樣1(xx河南“五?！倍?lián))自耦變壓器鐵芯上只繞有一個(gè)線圈，原、副線圈都只取該線圈的某部分一升壓式自耦調(diào)壓變壓器的電路如圖所示，其副線圈匝數(shù)可調(diào)已知變壓器線圈總匝數(shù)為1 900匝；原線圈為1 100匝，接在有效值為220 V的交流電源上當(dāng)變壓器輸出電壓調(diào)至最大時(shí)，負(fù)載R上的功率為2.0 kW.設(shè)此時(shí)原線圈中電流有效值為I1，負(fù)載兩端電壓的有效值為U2，且變壓器是理想的，則U2和I1分別約為()A380 V和5.3 AB380 V和9.1 AC240 V和5.3 A D240 V和9.1 A解析：選B.當(dāng)變壓器輸出電壓調(diào)至最大時(shí)，由得U2U1220 V380 V，由P1P2，P1U1I1，P2U2I2，得I1 A9.1 A，選項(xiàng)B正確2一理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為31，在原、副線圈的回路中分別接有阻值相同的電阻，原線圈一側(cè)接在電壓為220 V的正弦交流電源上，如圖所示，設(shè)副線圈回路中電阻兩端的電壓為U，原、副線圈回路中電阻消耗的功率的比值為k，則()AU66 V，kBU22 V，kCU66 V，k DU22 V，k解析：選A.設(shè)原、副線圈中的電流分別為I1、I2，則，故k.設(shè)原線圈兩端的電壓為U1，則，故U13U，而原線圈上電阻分擔(dān)的電壓為U，故3U220 V，解得U66 V選項(xiàng)A正確3(xx湖南五市十校聯(lián)考)(多選)如圖所示，將額定電壓為60 V的用電器，通過一理想變壓器接在正弦交變電源上閉合開關(guān)S后，用電器正常工作，交流電壓表和交流電流表(均為理想電表)的示數(shù)分別為220 V和2.2 A以下判斷正確的是()A變壓器輸入功率為484 WB通過原線圈的電流的有效值為0.6 AC通過副線圈的電流的最大值為2.2 AD變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1n2113解析：選BD.輸入功率P1P2I2U22.260 W132 W，A錯(cuò)誤原線圈的電流I10.6 A，B正確副線圈的電流最大值I2mI22.2 A，C錯(cuò)誤變壓器原、副線圈匝數(shù)比，D正確考點(diǎn)二理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析常見的理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析一般分匝數(shù)比不變和負(fù)載電阻不變兩種情況1匝數(shù)比不變的情況(如圖甲所示)(1)U1不變，根據(jù)，輸入電壓U1決定輸出電壓U2，不論負(fù)載電阻R如何變化，U2不變(2)當(dāng)負(fù)載電阻發(fā)生變化時(shí)，I2變化，輸出電流I2決定輸入電流I1，故I1發(fā)生變化(3)I2變化引起P2變化，P1P2，故P1發(fā)生變化不變，負(fù)載R變化改變，負(fù)載R不變圖甲圖乙2負(fù)載電阻不變的情況(如圖乙所示)(1)U1不變，發(fā)生變化，故U2變化(2)R不變，U2變化，故I2發(fā)生變化(3)根據(jù)P2，P2發(fā)生變化，再根據(jù)P1P2，故P1變化，P1U1I1，U1不變，故I1發(fā)生變化1(xx高考全國乙卷)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)開關(guān)S斷開時(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解析：選B.設(shè)原、副線圈的匝數(shù)比為k，根據(jù)變壓器匝數(shù)比與電流成反比的關(guān)系，則原線圈電流為I時(shí)，副線圈電流為kI；原線圈電流為4I時(shí)，副線圈電流為4kI.根據(jù)變壓器的輸入功率等于輸出功率得UII2R1(kI)2(R2R3)4UI(4I)2R1(4kI)2R2聯(lián)立兩式代入數(shù)據(jù)解得k3選項(xiàng)B正確2(xx陜西西安二模)(多選)如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1n2101，b是原線圈的中心抽頭，S為單刀雙擲開關(guān)，定值電阻R10 .從某時(shí)刻開始在原線圈c、d兩端加上如圖乙所示的交變電壓，則下列說法中正確的是()A當(dāng)S與a連接后，理想電流表的示數(shù)為2.2 AB當(dāng)S與a連接后，t0.01 s時(shí)理想電流表示數(shù)為零C當(dāng)S由a撥到b后，原線圈的輸入功率變?yōu)樵瓉淼?倍D由S由a撥到b后，副線圈輸出電壓的頻率變?yōu)?5 Hz解析：選AC.S與a連接后，由，又知U1 V220 V，得U222 V，則理想電壓表的示數(shù)為22 V，又知定值電阻R10 ，可得理想電流表示數(shù)為I2.2 A，A正確，B錯(cuò)誤S由a撥到b后，n1n251，則U1U251，得U22U2，據(jù)P得功率變?yōu)樵瓉淼?倍，C正確變壓器輸出電壓頻率不變，仍為50 Hz，D錯(cuò)誤3(多選)如圖所示，理想變壓器的原線圈連接一只理想交流電流表，副線圈匝數(shù)可以通過滑動(dòng)觸頭Q來調(diào)節(jié)，在副線圈兩端連接了定值電阻R0和滑動(dòng)變阻器R，P為滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭，在原線圈上加一電壓為U的正弦交流電，則()A保持Q的位置不動(dòng)，將P向上滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變大B保持Q的位置不動(dòng)，將P向上滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變小C保持P的位置不動(dòng)，將Q向上滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變大D保持P的位置不動(dòng)，將Q向上滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變小解析：選BC.保持Q的位置不動(dòng)，則U2不變，將P向上滑動(dòng)時(shí)，R接入電路的電阻變大，根據(jù)I2知，I2變小，由得I1也變小，即電流表讀數(shù)變小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤、選項(xiàng)B正確；保持P的位置不動(dòng)，將Q向上滑動(dòng)時(shí)，U2變大，則根據(jù)P2知副線圈輸出功率變大，由P1P2知，變壓器原線圈輸入功率P1變大，而P1I1U，輸入電壓U一定，I1變大，即電流表讀數(shù)變大，選項(xiàng)C正確、選項(xiàng)D錯(cuò)誤4(xx湖北襄陽二聯(lián))(多選)如圖所示，理想變壓器原線圈a、b兩端接正弦交變電壓u，u220sin 100t(V)，電壓表V接在副線圈c、d兩端(不計(jì)導(dǎo)線電阻)，則當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片向右滑動(dòng)時(shí)()A電壓表示數(shù)不變B電流表A2的示數(shù)始終為0C若滑動(dòng)變阻器的滑片不動(dòng)，僅改變u，使u220 sin 200t(V)，則電流表A1的示數(shù)增大D若滑動(dòng)變阻器的滑片不動(dòng)，僅改變u，使u220 sin 200t(V)，則電流表A1的示數(shù)減小解析：選AC.電壓表示數(shù)為副線圈兩端電壓，副線圈兩端電壓只與原線圈兩端電壓及原副線圈匝數(shù)比有關(guān)，故A正確；因電容器“通交流、隔直流”，則電流表A2始終有示數(shù)，B錯(cuò)誤；改變u后，交變電流的頻率變大，電容器的容抗減小，故A1示數(shù)增大，C正確、D錯(cuò)誤解決理想變壓器中有關(guān)物理量的動(dòng)態(tài)分析問題的方法(1)分清不變量和變量，弄清理想變壓器中電壓、電流、功率之間的聯(lián)系和相互制約關(guān)系，利用閉合電路歐姆定律，串、并聯(lián)電路特點(diǎn)進(jìn)行分析判定(2)分析該類問題的一般思維流程是：考點(diǎn)三遠(yuǎn)距離輸電問題1遠(yuǎn)距離輸電的處理思路對(duì)高壓輸電問題，應(yīng)按“發(fā)電機(jī)升壓變壓器遠(yuǎn)距離輸電線降壓變壓器用電器”，或按從“用電器”倒推到“發(fā)電機(jī)”的順序一步一步進(jìn)行分析2遠(yuǎn)距離高壓輸電的幾個(gè)基本關(guān)系(以下圖為例)(1)功率關(guān)系：P1P2，P3P4，P2P損P3.(2)電壓、電流關(guān)系：，U2UU3，I2I3I線(3)輸電電流：I線.(4)輸電線上損耗的電功率：P損I線UIR線2R線當(dāng)輸送功率一定時(shí)，輸電電壓增大到原來的n倍，輸電線上損耗的功率就減小到原來的.1(xx河北邢臺(tái)質(zhì)檢)如圖甲是遠(yuǎn)距離輸電線路示意圖，圖乙是用戶端電壓隨時(shí)間變化的圖象，則()A發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交流電的頻率是100 HzB降壓變壓器輸出的電壓有效值是340 VC輸電線的電流僅由輸送功率決定D僅增加升壓變壓器的副線圈匝數(shù)，其他條件不變，輸電線上損失的功率減小解析：選D.由乙圖可知交流電的周期T0.02 s，則頻率f50 Hz，變壓器不改變交流電的周期與頻率，則A錯(cuò)由乙圖可知Um340 V，有效值U340 V，則B錯(cuò)輸電線的電流由輸送功率和輸送電壓共同決定，則C錯(cuò)當(dāng)僅增加升壓變壓器的副線圈匝數(shù)時(shí)，則輸電電壓增大，由PUI可知，輸電電流減小，再由PI2R可知輸電線上損失的功率減小，則D正確2(xx山東濰坊高三質(zhì)檢)通過一理想變壓器，經(jīng)同一線路輸送相同的電功率P，原線圈的電壓U保持不變，輸電線路的總電阻為R.當(dāng)副線圈與原線圈的匝數(shù)比為k時(shí)，線路損耗的電功率為P1，若將副線圈與原線圈的匝數(shù)比提高到nk，線路損耗的電功率為P2，則P1和分別為()A.，B2R，C.， D.2R，解析：選D.由理想變壓器得：副線圈電壓UkU，而理想變壓器P入P出，副線圈電流I，線路損耗的電功率P1I2R2R.同理可知P2I2R2R，得，D正確3如圖所示，某發(fā)電機(jī)輸出功率是100 kW，輸出電壓是250 V，從發(fā)電機(jī)到用戶間的輸電線總電阻為8 ，要使輸電線上的功率損失為5%，而用戶得到的電壓正好為220 V，則升壓變壓器和降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比分別是()A16119011 B11611190C11619011 D16111190解析：選C.輸電線損失功率P損1001035% W5103 W，所以，輸電線電流I225 A，升壓變壓器原線圈電流I1400 A，故升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為.升壓變壓器副線圈兩端電壓U2U14 000 V，輸電線損失電壓U損I2R線200 V，降壓變壓器原線圈兩端電壓U3U2U損3 800 V，故降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為.故C正確輸電過程電壓和功率的辨析(1)輸電線上電壓損失和輸送電壓不能混用，如P損UIIU線(U或U線指輸電線電阻上的電壓降)，P損2R(U指輸送總電壓)(2)輸電過程的電壓關(guān)系：(3)輸電過程功率的關(guān)系：課時(shí)規(guī)范訓(xùn)練基礎(chǔ)鞏固題組1如圖所示，半徑為L(zhǎng)1 m的金屬圓環(huán)，其半徑Oa是銅棒，兩者電阻均不計(jì)且接觸良好今讓Oa以圓心O為軸，以角速度10 rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，圓環(huán)處于垂直于環(huán)面、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中從圓心O引出導(dǎo)線，從圓環(huán)上接出導(dǎo)線，并接到匝數(shù)比為n1n214的理想變壓器原線圈兩端則接在副線圈兩端的理想電壓表的示數(shù)為()A40 VB20 VC80 V D0解析：選D.由于Oa以圓心O為軸，以角速度10 rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，變壓器鐵芯中磁通量不變，接在副線圈兩端的理想電壓表的示數(shù)為0，選項(xiàng)D正確2有一理想變壓器，副線圈所接電路如圖所示，燈L1、L2為規(guī)格相同的兩只小燈泡當(dāng)S斷開時(shí)，燈L1正常發(fā)光S閉合后，下列說法正確的是()A燈L1、L2都能正常發(fā)光B原線圈的輸入功率減小C原、副線圈的電流比增大D電阻R消耗的功率增大解析：選D.斷開S時(shí)，L1正常發(fā)光，當(dāng)閉合S后，總電阻減小，回路中總電流增大，R兩端電壓變大，燈泡兩端電壓減小，兩燈不能正常發(fā)光，A項(xiàng)錯(cuò)誤由P入P出，且R總減小，U2不變，則P入變大，B項(xiàng)錯(cuò)誤由可知，因線圈匝數(shù)比不變，則原、副線圈的電流比不變，C項(xiàng)錯(cuò)誤電阻R的功率PI2R，因I變大，R不變，則P變大，D項(xiàng)正確3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通過原、副線圈電流的比值不變解析：選B.變壓器接在家庭電路上，可知U1220 V，因是降壓變壓器，則n1n2，當(dāng)減少相同匝數(shù)時(shí)有.對(duì)理想變壓器有，所以U2減小，小燈泡變暗，A錯(cuò)誤，B正確對(duì)于理想變壓器，電壓之比為匝數(shù)之比，所以原、副線圈兩端電壓之比變大，C錯(cuò)誤理想變壓器原、副線圈電流之比與匝數(shù)之比成反比，所以原、副線圈電流的比值變小，D錯(cuò)誤4一自耦變壓器如圖所示，環(huán)形鐵芯上只繞有一個(gè)線圈，將其接在a、b間作為原線圈通過滑動(dòng)觸頭取該線圈的一部分，接在c、d間作為副線圈在a、b間輸入電壓為U1的交變電流時(shí)，c、d間的輸出電壓為U2，在將滑動(dòng)觸頭從M點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到N點(diǎn)的過程中()AU2U1，U2降低 BU2U1，U2升高CU2U1，U2降低 DU2U1，U2升高解析：選C.由圖可知，cd間的線圈為整個(gè)線圈的一部分，故其匝數(shù)比作為原線圈的整個(gè)線圈的匝數(shù)少，根據(jù)變壓器的電壓與匝數(shù)的關(guān)系可知，U2U1，當(dāng)觸頭由M點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到N點(diǎn)的過程中，cd間的線圈的匝數(shù)減少，所以輸出電壓降低，選項(xiàng)C正確5如圖所示，變壓器輸入有效值恒定的電壓，副線圈匝數(shù)可調(diào)，輸出電壓通過輸電線輸送給用戶(電燈等用電器)，R表示輸電線的電阻，則()A用電器增加時(shí)，變壓器輸出電壓增大B要提高用戶的電壓，滑動(dòng)觸頭P應(yīng)向上滑C用電器增加時(shí)，輸電線的熱損耗減小D用電器增加時(shí)，變壓器的輸入功率減小解析：選B.由于變壓器原、副線圈的匝數(shù)不變，而且輸入電壓不變，因此增加負(fù)載不會(huì)影響輸出電壓，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)變壓器原理可知輸出電壓U2U1，當(dāng)滑動(dòng)觸頭P向上滑時(shí)，n2增大，所以輸出電壓增大，用戶的電壓增大，選項(xiàng)B正確；由于用電器是并聯(lián)的，因此用電器增加時(shí)總電阻變小，輸出電壓不變，總電流增大，故輸電線的熱損耗增大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；用電器增加時(shí)總電阻變小，總電流增大，輸出功率增大，所以輸入功率增