(浙江選考)2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十章 電磁感應(yīng) 交變電流 第2講 交變電流學(xué)案
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1、第2講 交變電流 [考試標(biāo)準(zhǔn)] 知識內(nèi)容 考試要求 說明 交變電流 c 1.不要求知道交流發(fā)電機(jī)各部分的名稱. 2.不要求推導(dǎo)交流電動勢的瞬時值表達(dá)式. 3.不要求計算線圈在磁場中轉(zhuǎn)動時的電動勢. 4.不要求證明正弦式交變電流有效值與峰值之間的關(guān)系. 5.不要求計算方波等其他交變電流的有效值. 6.不要求知道感抗、容抗的概念. 7.不要求分析、計算兩個及以上副線圈和有兩個磁路的變壓器問題. 8.不要求計算同時涉及升壓、降壓的輸電問題. 描述交變電流的物理量 c 電感和電容對交變電流的影響 b 變壓器 c 電能的輸送 c 一、交變電流 1.
2、產(chǎn)生:線圈繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動. 2.兩個特殊位置的特點: (1)線圈平面與中性面重合時,S⊥B,Φ最大,=0,e=0,i=0,電流方向?qū)l(fā)生改變. (2)線圈平面與中性面垂直時,S∥B,Φ=0,最大,e最大,i最大,電流方向不改變. 3.電流方向的改變:線圈通過中性面時,電流方向發(fā)生改變,一個周期內(nèi)線圈兩次通過中性面,因此電流的方向改變兩次. 自測1 (多選)關(guān)于中性面,下列說法正確的是( ) A.線圈在轉(zhuǎn)動中經(jīng)中性面位置時,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)動中經(jīng)中性面位置時,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,
3、感應(yīng)電流的方向就改變一次 D.線圈每轉(zhuǎn)動一周經(jīng)過中性面一次,所以線圈每轉(zhuǎn)動一周,感應(yīng)電流的方向就改變一次 答案 AC 二、正弦式交變電流的描述 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)所需的時間,單位是秒(s),公式T=. (2)頻率(f):交變電流在1s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù),單位是赫茲(Hz). (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始計時) (1)電動勢e隨時間變化的規(guī)律:e=Emsinωt,其中ω為線圈轉(zhuǎn)動的角速度,Em=nBSω. (2)負(fù)載兩端的電壓u隨時間變化的規(guī)律:u=Ums
4、inωt. (3)電流i隨時間變化的規(guī)律:i=Imsinωt. 3.交變電流的瞬時值、峰值和有效值 (1)瞬時值:交變電流某一時刻的值,是時間的函數(shù). (2)峰值:交變電流(電流、電壓或電動勢)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做交變電流的有效值.對正弦交流電,其有效值和峰值的關(guān)系為:E=,U=,I=. 自測2 (多選)如圖1所示是某種正弦交變電壓的波形圖,由圖可確定該電壓的( ) 圖1 A.周期是0.01s B.最大值是311V C.有效值約是220V D.表達(dá)式為u=220sin100πt(V) 答案 BC
5、 三、電感和電容對交變電流的影響 1.電感器對交變電流的阻礙作用 (1)感抗:電感器對交變電流阻礙作用的大小. (2)影響因素:線圈的自感系數(shù)越大,交流的頻率越高,感抗越大. (3)感抗的應(yīng)用 類型 區(qū)別 低頻扼流圈 高頻扼流圈 自感系數(shù) 較大 較小 感抗大小 較大 較小 作用 通直流、阻交流 通直流、通低頻、阻高頻 2.電容器對交變電流的阻礙作用 (1)容抗:電容器對交變電流阻礙作用的大小. (2)影響因素:電容器的電容越大,交流的頻率越高,容抗越小. (3)作用:“通交流,隔直流;通高頻,阻低頻”. 自測3 如圖2所示,電
6、阻R、電容C和電感L并聯(lián)后,接入輸出電壓有效值、頻率可調(diào)的交流電源.當(dāng)電路中交流電的頻率為f時,通過R、C和L的電流有效值恰好相等.若將頻率降低為f,分別用I1、I2、I3表示此時通過R、C和L的電流有效值,則( ) 圖2 A.I1=I2=I3 B.I1>I2>I3 C.I3>I1>I2 D.I1>I2=I3 答案 C 四、變壓器 1.原理 電流磁效應(yīng)、電磁感應(yīng). 2.基本關(guān)系式 (1)功率關(guān)系:P入=P出. (2)電壓關(guān)系:=. (3)電流關(guān)系:只有一個副線圈時=. 3.幾種常用的變壓器 (1)自耦變壓器——調(diào)壓變壓器. (2)互感器 五、電能的輸送
7、 1.輸電過程(如圖3所示) 圖3 2.輸電導(dǎo)線上的能量損失:主要是由輸電線的電阻發(fā)熱產(chǎn)生的,表達(dá)式為Q=I2Rt. 3.電壓損失:(1)ΔU=U-U′;(2)ΔU=IR. 4.功率損失:(1)ΔP=P-P′;(2)ΔP=I2R=()2R. 5.輸送電流:(1)I=;(2)I=. 自測4 要減少電能輸送時的損失,下列說法中正確的是( ) A.降低輸電電壓 B.把輸電導(dǎo)線埋于地下 C.提高輸電電壓 D.增大輸電導(dǎo)線中的電流 答案 C 命題點一 交變電流的產(chǎn)生和描述 正弦式交變電流的瞬時值、峰值、有效值、平均值的比較 物理量 物理含義 重要關(guān)系 適用情況
8、及說明 瞬時值 交變電流某一時刻的值 e=Emsinωt,i=Imsinωt 計算線圈某時刻的受力情況 峰值 最大瞬時值 Em=nBSω,Em=nΦmω,Im= 討論電容器的擊穿電壓 有效值 跟交變電流的熱效應(yīng)等效的恒定電流的值 對正(余)弦交流電有:E=,U=,I= (1)計算與電流熱效應(yīng)有關(guān)的量(如功、功率、熱量等) (2)電氣設(shè)備“銘牌”上所標(biāo)的一般是有效值 (3)保險絲的熔斷電流為有效值 (4)交流電壓表和電流表的讀數(shù)為有效值 平均值 交變電流圖象中圖線與時間軸所圍的面積與時間的比值 =Bl,=n,= 計算通過電路橫截面的電荷量 例1 如圖
9、4甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)的原理圖,其單匝矩形線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,繞垂直于磁場方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動,線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與R=10Ω的電阻連接,與電阻R并聯(lián)的交流電壓表為理想電壓表,示數(shù)是10V.圖乙是矩形線圈中磁通量Φ隨時間t變化的圖象,則( ) 圖4 A.電阻R的電功率為20W B.t=0.02s時,R兩端的電壓瞬時值為零 C.R兩端的電壓u隨時間t變化的規(guī)律是u=14.1cos100πtV D.通過R的電流i隨時間t變化的規(guī)律是i=14.1cos50πtA 答案 C 解析 電阻R的電功率為P==10W,選項A錯誤;由題圖乙知t=0.02s時
10、磁通量變化率最大,R兩端的電壓瞬時值最大,選項B錯誤;R兩端的電壓u隨時間t變化的規(guī)律是u=14.1cos100πtV,選項C正確;通過R的電流i隨時間t變化的規(guī)律是i==1.41cos100πtA,選項D錯誤. 變式1 (多選)交變電動勢瞬時值表達(dá)式e=10sin4πtV,下列說法正確的是( ) A.此交變電流的頻率是4πHz B.此交變電流的周期是0.5s C.當(dāng)t=0時,產(chǎn)生此交變電流的線圈與中性面重合 D.當(dāng)t=0.5s時,此交變電動勢有最大值 答案 BC 解析 由表達(dá)式可知ω=4πrad/s=2πf,f=2Hz,故選項A錯誤;由T==0.5s,可知選項B正確;當(dāng)t=0
11、時,由e=10sin4πtV=0可知此時線圈與中性面重合,故選項C正確;當(dāng)t=0.5s時,由e=10sin4πtV=0可知交變電動勢最小,故選項D錯誤. 變式2 (多選)如圖5所示,閉合的矩形導(dǎo)體線圈abcd在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁感線的對稱軸OO′勻速轉(zhuǎn)動.沿著OO′方向觀察,線圈順時針方向轉(zhuǎn)動.則當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至圖示位置時( ) 圖5 A.線圈中感應(yīng)電流的方向為abcda B.線圈中感應(yīng)電流的方向為adcba C.穿過線圈的磁通量隨時間的變化率最大 D.線圈ad邊所受安培力的方向垂直紙面向里 答案 ACD 解析 當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至題圖所示位置時,由楞次定律可知,線圈中感應(yīng)電流的方向為
12、abcda,選項A正確,B錯誤;題圖所示位置穿過線圈的磁通量隨時間的變化率最大,感應(yīng)電動勢最大,選項C正確;由左手定則知線圈ad邊所受安培力的方向垂直紙面向里,選項D正確. 變式3 (多選)一臺小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖象如圖6所示,已知發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻為5.0Ω,現(xiàn)外接一只電阻為95.0Ω的燈泡,則( ) 圖6 A.電壓表V的示數(shù)為220V B.電路中的電流方向每秒改變100次 C.通過燈泡電流的最大值為2.2A D.發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為48.4J 答案 BC 解析 由題圖知電動勢峰值為220V,周期為2×10-2s,所以電動勢有效值為22
13、0V,角速度ω==rad/s=100π rad/s.電壓表測的是路端電壓,U=R=×95V=209V,故A錯誤;因周期T=2×10-2s,所以頻率f==Hz=50Hz,電流方向每秒鐘改變100次,故B正確;通過燈泡電流的最大值為Im=A=2.2A,故C正確;發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為Q=t=×1J=24.2J,故D錯誤. 拓展點 交流電有效值的求解 計算交變電流有效值的方法 (1)計算有效值時要根據(jù)電流的熱效應(yīng),抓住“三同”:“相同時間”內(nèi)“相同電阻”上產(chǎn)生“相同熱量”列式求解. (2)分段計算電熱求和得出一個周期內(nèi)產(chǎn)生的總熱量. (3)利用兩個公式Q=I2Rt和Q=t可分別
14、求得電流有效值和電壓有效值. (4)若圖象部分是正弦(或余弦)式交變電流,其中的周期(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. 例2 電壓u隨時間t的變化情況如圖7所示,皆為正弦函數(shù)圖象的一部分,求電壓的有效值. 圖7 答案 55V 解析 由有效值的定義式得: ·+·=T,解得U=55V. 命題點二 變壓器和電能的輸送 考向1 理想變壓器原理和基本關(guān)系 1.變壓器的工作原理 2.理想變壓器的制約關(guān)系: 制約關(guān)系 電壓 副線圈電壓U2由原線圈電壓U1和匝數(shù)比決定U2=U1 功率 原線圈的輸
15、入功率P入由副線圈的輸出功率P出決定P入=P出 電流 原線圈電流I1由副線圈電流I2和匝數(shù)比決定I1=I2(只有一個副線圈) 例3 (多選)如圖8所示,將額定電壓為60V的用電器,通過一理想變壓器接在正弦交流電源上.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220V和2.2A.以下判斷正確的是( ) 圖8 A.變壓器輸入功率為484W B.通過原線圈的電流的有效值為0.6A C.通過副線圈的電流的最大值為2.2A D.變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2=11∶3 答案 BD 解析 根據(jù)功率公式可以求出用電器消耗的功率為60×2.
16、2W=132W,此即變壓器輸出功率,再根據(jù)理想變壓器輸入功率等于輸出功率,選項A錯誤;根據(jù)變壓器的變壓公式可知,變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為n1∶n2=11∶3,再由=,可求得通過原線圈的電流的有效值為0.6A,選項B、D正確;由于電流表顯示的是有效值,因此通過副線圈的電流的最大值為2.2A,選項C錯誤. 變式4 (多選)如圖9所示為一種變壓器的實物圖,根據(jù)其銘牌上所提供的信息,以下判斷正確的是( ) 圖9 A.這是一個升壓變壓器 B.原線圈的匝數(shù)比副線圈的匝數(shù)多 C.當(dāng)原線圈輸入交流電壓220V時,副線圈輸出直流電壓12V D.當(dāng)原線圈輸入交流電壓220V、副線圈接負(fù)載時,副
17、線圈中電流比原線圈中電流大 答案 BD 解析 根據(jù)銘牌上所提供的信息可知:變壓器的輸入電壓為220V,輸出電壓為12V,該變壓器為降壓變壓器,故選項A錯誤,B正確;變壓器的工作原理是電磁感應(yīng),故變壓器的原、副線圈上的電壓都為交流電壓,選項C錯誤;由理想變壓器的輸入功率等于輸出功率,且原線圈的電壓大于副線圈的電壓,知副線圈接負(fù)載時,副線圈中電流比原線圈中電流大,選項D正確. 考向2 理想變壓器的動態(tài)分析 常見的理想變壓器的動態(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10所示) ①U1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,
18、U2不變. ②當(dāng)負(fù)載電阻發(fā)生變化時,I2變化,輸出電流I2決定輸入電流I1,故I1發(fā)生變化. ③I2變化引起P2變化,P1=P2,故P1發(fā)生變化. 圖10 圖11 (2)負(fù)載電阻不變的情況(如圖11所示) ①U1不變,發(fā)生變化,故U2變化. ②R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)P1=P2,故P1變化,P1=U1I1,U1不變,故I1發(fā)生變化. 例4 (多選)(2018·嘉興市期末)如圖12是一個理想變壓器,K為單刀雙擲開關(guān),P是滑動變阻器的滑動觸頭,U1為加在原線圈兩端的電壓,I1為通過原線圈的電流,則( ) 圖
19、12 A.K合在b處,保持U1不變,使P上滑,I1將增大 B.K合在b處,保持P的位置不變,減小U1,I1將減小 C.保持U1及P的位置不變,K由b合向a后,I1將增大D.保持U1及P的位置不變,K由b合向a后,R消耗的功率將減小 答案 BD 解析 K合在b處,保持U1不變,故U2不變,P上滑,R增大,I2減小,I1也減小,故A錯誤;K合在b處,U1減小,U2減小,P不動,R不變,故I2減小,I1也減小,故B正確;U1不變,K由b合到a,則n1增大,U2=U1減小,P2=減小,又P2=P1=U1I1,故I1減小,故C錯誤,D正確. 變式5 (多選)(2018·牌頭中學(xué)期中改編)如圖
20、13所示為一理想變壓器工作電路圖,今欲使變壓器的輸入功率增大到原來的2倍,在其他條件不變的情況下,可行的辦法是( ) 圖13 A.原線圈的匝數(shù)n1增加到原來的2倍 B.副線圈的匝數(shù)n2增加到原來的2倍 C.負(fù)載電阻的阻值R變?yōu)樵瓉淼? D.n2和R都變?yōu)樵瓉淼?倍 答案 CD 解析 原線圈匝數(shù)增加使得副線圈電壓減小,輸出功率減小,輸入功率也減小,故A錯誤;副線圈匝數(shù)增加到原來的2倍,副線圈電壓增大到原來的2倍,根據(jù)P=,故輸出功率增加到原來的4倍,故B錯誤;負(fù)載電阻的阻值變?yōu)樵瓉淼模妷翰蛔儯暂敵龉β屎洼斎牍β试黾訛樵瓉淼?倍,故C正確;副線圈匝數(shù)和負(fù)載電阻都增加到原來
21、的2倍,副線圈電壓增大到原來的2倍,根據(jù)P=,故輸出功率增加到原來的2倍,故D正確. 考向3 電能的輸送 遠(yuǎn)距離輸電的三個易錯點: (1)計算輸電線上損失的功率ΔP=,U應(yīng)為輸電線上損耗的電壓,而不是輸電電壓; (2)當(dāng)輸送功率一定時,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; (3)電網(wǎng)送電遵循“用多少送多少”的原則,而不是“送多少用多少”,說明原線圈電流由副線圈電流決定. 例5 (2018·寧波市十校聯(lián)考)某水電站,用總電阻為2.5Ω的輸電線輸電給500km外的用戶,其輸出電功率是3×106kW,現(xiàn)用500kV電壓輸電,則下列說法正確的是( ) A.輸電線
22、上輸送的電流大小為2.0×105A B.輸電線上由電阻造成的損失電壓為15kV C.若改用5kV電壓輸電,則輸電線上損失的功率為9×108kW D.輸電線上損失的功率為ΔP=,U為輸電電壓,r為輸電線的電阻 答案 B 解析 由P=IU得輸電線上輸送的電流為:I==A=6×103A,由ΔU=Ir得輸電線路上的電壓損失為:ΔU=6×103×2.5V=1.5×104V,故A錯誤,B正確;若改用5kV電壓輸電,輸電線上損失的功率為:ΔP=2×2.5W=9×108kW>3×106kW,故C錯誤;ΔP=中,U為輸電線上的電壓降,而不是輸電電壓,故D錯誤. 考向4 交變電流和變壓器的綜合問題
23、例6 (多選)手搖發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的正弦交流電經(jīng)變壓器給燈泡L供電,其電路如圖14所示,當(dāng)線圈以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動時,電壓表示數(shù)為U,燈泡正常發(fā)光.已知發(fā)電機(jī)線圈的電阻為r,燈泡正常發(fā)光時的電阻為R,其他電阻可忽略,變壓器原線圈與副線圈的匝數(shù)比為k,變壓器可視為理想變壓器.則( ) 圖14 A.燈泡的額定電壓為 B.燈泡的額定功率為 C.發(fā)電機(jī)的線圈中產(chǎn)生的電動勢最大值為U D.從中性面開始計時,原線圈輸入電壓的瞬時值表達(dá)式為u=Usinωt 答案 AD 解析 電壓表測量的是原線圈兩端電壓的有效值,因為此時燈泡正常發(fā)光,則燈泡的額定電壓等于此時副線圈的電壓,則由=k得燈泡的額定電壓
24、UL=,A正確;燈泡的額定功率PL==,B錯誤;副線圈的電流IL==,因原、副線圈的電流之比=,故原線圈的電流I1=,因此發(fā)電機(jī)的線圈中產(chǎn)生的電動勢的有效值E=U+I(xiàn)1r,最大值Em=E=U(1+),C錯誤;原線圈輸入電壓最大值為U,則從中性面開始計時,原線圈輸入電壓的瞬時值表達(dá)式為u=Usinωt,D正確. 1.(多選)下面關(guān)于交變電流的說法中正確的是( ) A.交流電器設(shè)備上所標(biāo)的電壓值和電流值是交變電流的峰值 B.用交流電流表和電壓表測定的數(shù)值是交變電流的瞬時值 C.給定的交變電流數(shù)值,在沒有特別說明的情況下都是指有效值 D.和交變電流有相同熱效應(yīng)的直流電流的數(shù)值是交
25、變電流的有效值 答案 CD 2.一個照明電燈,其兩端允許的最大電壓為311V.當(dāng)它接入220V的照明電路時,這盞燈( ) A.將不亮 B.燈絲將燒斷 C.只能暗淡發(fā)光 D.能正常發(fā)光 答案 D 解析 220V的照明電路其有效值為220V,最大值為311V,正好適合. 3.(多選)如圖1所示,在水平向右的勻強(qiáng)磁場中,一線框繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動,線框通過電刷、圓環(huán)、導(dǎo)線等與定值電阻組成閉合回路.t1、t2時刻線框分別轉(zhuǎn)到圖甲(線框水平)、圖乙(線框與磁感線垂直)所示的位置,下列說法正確的是( ) 圖1 A.t1時刻穿過線框的磁通量最大 B.t1時刻電阻
26、中的電流最大,方向從右向左 C.t2時刻穿過線框的磁通量變化率為0 D.t2時刻電阻中的電流最大,方向從右向左 答案 BC 解析 t1時刻,穿過線框的磁通量為零,線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大,電阻中的電流最大,根據(jù)楞次定律,通過電阻的電流方向從右向左,A錯誤,B正確;t2時刻,穿過線框的磁通量最大,而磁通量的變化率為零,線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為零,電阻中的電流為零,C正確,D錯誤. 4.(多選)一只閉合的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動,穿過線圈的磁通量隨時間的變化圖象如圖2所示,則下列說法正確的是( ) 圖2 A.t=0時刻線圈平面與中性面重合 B.t=0.1s
27、時刻,穿過線圈平面的磁通量的變化率最大 C.t=0.2s時刻,線圈中有最大感應(yīng)電動勢 D.若轉(zhuǎn)動周期減小一半,則電動勢也減小一半 答案 AB 解析 矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動,若以線圈通過中性面時為計時起點,感應(yīng)電動勢瞬時值表達(dá)式為e=Emsinωt,由題圖可知Φ=Φmcosωt,當(dāng)Φ最大時,=0,即e=0,線圈平面與中性面重合;當(dāng)Φ=0時,為最大,即e=Em,所以A、B正確,C錯誤;由Em=nBSω可知,周期減半時角速度增大一倍,則電動勢就增大一倍,故D錯誤. 5.處在勻強(qiáng)磁場中的矩形線圈abcd,以恒定的角速度繞ab邊轉(zhuǎn)動,磁場方向平行于紙面并與ab邊垂直.在
28、t=0時刻,線圈平面與紙面重合(如圖3所示),線圈的cd邊離開紙面向外運動.若規(guī)定a→b→c→d→a方向的感應(yīng)電流為正,則能反映線圈中感應(yīng)電流i隨時間t變化的圖線是( ) 圖3 答案 C 解析 線圈在磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動時,可以產(chǎn)生按正弦規(guī)律變化的交流電.對于題圖所示起始時刻,線圈的cd邊離開紙面向外運動,速度方向和磁場方向垂直,產(chǎn)生的感應(yīng)電流的瞬時值最大;用右手定則判斷出電流方向為逆時針方向,與規(guī)定的正方向相同,所以C對. 6.標(biāo)有“220V 100W”的一燈泡接在u=311sin314tV的正弦交變電流上,則( ) A.產(chǎn)生該交變電流的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速為每
29、分鐘50轉(zhuǎn) B.與該燈泡串聯(lián)的理想電流表讀數(shù)為0.64A C.與該燈泡并聯(lián)的理想電壓表讀數(shù)為311V D.通過該燈泡的電流i=0.64sin314tA 答案 D 解析 燈泡接在u=311sin314tV的正弦交變電流上,ω=314rad/s,由ω=2πn知產(chǎn)生該交變電流的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速為每秒50轉(zhuǎn),故A錯誤;由交變電流u=311sin314tV可知,電壓的最大值Um=311V,有效值U=Um≈220V,可以使“220V 100W”的燈泡正常發(fā)光,電流表的示數(shù)I=≈0.45A,故B錯誤;與燈泡并聯(lián)的理想電壓表讀數(shù)為220V,故C錯誤;燈泡的最大電流為Im=I≈0.64A,因此通過該燈泡的電
30、流i=0.64sin314tA,故D正確. 7.在勻強(qiáng)磁場中一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動,如圖4甲所示,產(chǎn)生的交變電動勢的圖象如圖乙所示,則( ) 圖4 A.t=0.005s時通過線框的磁通量變化率為零 B.t=0.01s時線框平面與中性面重合 C.線框產(chǎn)生的交變電動勢有效值為311V D.線框產(chǎn)生的交變電動勢頻率為100Hz 答案 B 解析 由圖象知,該交變電流電動勢峰值為311V,交變電動勢頻率為f=50Hz,C、D錯;t=0.005s時,e=311V,磁通量變化最快,t=0.01s時,e=0,磁通量最大,線框處于中性面位置,A錯,B對. 8.(多選)
31、如圖5所示,550kV句章變電站的投產(chǎn)大大填補了余姚、慈溪及杭州灣新區(qū)的用電缺口,緩解了用電緊張局面.相比原來的275千伏輸電,下列說法正確的是( ) 圖5 A.輸電線上的頻率減小一半 B.輸電線上的電流減小一半 C.輸電線上損失的電功率減小一半 D.輸電線上損失的電功率減小為原來的 答案 BD 9.(多選)如圖6所示,在遠(yuǎn)距離輸電過程中,若保持原線圈的輸入功率不變,下列說法正確的是( ) 圖6 A.升高U1會減小輸電電流I2 B.升高U1會增大線路的功率損耗 C.升高U1會增大線路的電壓損耗 D.升高U1會提高電能的利用率 答案 AD
32、 解析 輸送功率不變,升高U1,則升壓變壓器的輸出電壓變大,根據(jù)P=UI知,輸電線上的電流I2減小,故A正確;升高U1,輸電線上的電流減小,根據(jù)P損=I2R知,輸電線上的功率損耗減小,根據(jù)ΔU=IR知,輸電線上的電壓損失減小,故B、C錯誤;電能的利用率為,因為升高U1,輸電線上的電流減小,則電能的利用率提高,故D正確. 10.(多選)(2018·溫州市十五校聯(lián)合體期末)如圖7所示,理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為10∶1,原線圈接正弦交流電源,電壓u=311sin100πt(V),副線圈接入“22V 100W”的燈泡一只,則( ) 圖7 A.燈泡正常發(fā)光 B.電源輸出功率為100
33、0W C.電流表的示數(shù)為0.45A D.電流表的示數(shù)為4.5A 答案 AC 11.(多選)遠(yuǎn)距離送電,已知升壓變壓器輸出電壓為U1,功率為P,降壓變壓器的輸入電壓為U2,輸電線的電阻為R,輸電線上電壓降為U線,則線路損耗的熱功率P損可用下面哪幾種方法計算( ) A.P損= B.P損= C.P損= D.P損= 答案 BD 解析 根據(jù)P=U1I得,輸電線上的電流I=,則輸電線上損耗的功率P損=I2R=.又輸電線上電壓降U線=U1-U2,則輸電線上損耗的功率P損==,故B、D正確,A、C錯誤. 12.(多選)(2019屆余姚中學(xué)模擬)如圖8甲所示,在直鐵棒上有兩個線圈,線圈n
34、1=20匝,n2=400匝,原線圈輸入電壓u1隨時間變化的圖象如圖乙所示,則( ) 圖8 A.電壓表讀數(shù)為200V B.電壓表讀數(shù)為200V C.副線圈交流電的周期為0.02s D.滑動變阻器滑片向下滑動,則電路輸入功率變大 答案 BCD 解析 原線圈電壓的有效值U1=V=10V,根據(jù)=,得U2=U1=×10V=200V,故A錯誤,B正確;根據(jù)題圖乙知原線圈交流電的周期T=0.02s,則副線圈交流電的周期也為0.02s,故C正確;滑動變阻器滑片向下滑動,變阻器接入電路的電阻變小,根據(jù)P2=,輸出功率變大,輸入功率等于輸出功率,則電路輸入功率變大,故D正確. 13.(多選)
35、如圖9所示的電路中,理想變壓器的輸入電壓u不變,R1為定值電阻,若要使電壓表示數(shù)增大,可采用的辦法是( ) 圖9 A.保持其他不變,將滑動接頭P向上移 B.保持其他不變,將滑動接頭P向下移 C.保持其他不變,增大R2 D.保持其他不變,減小R2 答案 AC 解析 保持其他不變,將滑動接頭P向上移,則原、副線圈的匝數(shù)比減小,所以副線圈的電壓增大,則電壓表的示數(shù)UV=R2將增大,故A正確;保持其他不變,將滑動接頭P向下移,則原、副線圈的匝數(shù)比增大,所以副線圈的電壓減小,則電壓表的示數(shù)UV=R2將減小,故B錯誤;保持其他不變,增大R2,則電壓表的示數(shù)UV=U2-R1將增大,故C正
36、確;保持其他不變,減小R2,則電壓表的示數(shù)UV=U2-R1將減小,故D錯誤. 14.如圖10所示,理想變壓器的原線圈接在u=220sin100πt(V)的交流電源上,副線圈接有R=55Ω的負(fù)載電阻,原、副線圈匝數(shù)比為2∶1,電流表、電壓表均為理想電表.下列說法正確的是( ) 圖10 A.原線圈的輸入功率為220W B.電流表的讀數(shù)為1A C.電壓表的讀數(shù)為110V D.副線圈輸出交流電的周期為50s 答案 B 解析 由u=220sin100πt(V)可知,原線圈電壓最大值為220V,故原線圈電壓的有效值為U1=220V,根據(jù)=可知,U2=U1=110V,故電壓表的讀數(shù)為1
37、10V,故C錯誤;副線圈電流有效值為I2==2A,根據(jù)P=UI可知,輸出功率為220W,則原線圈的輸入功率為220W,故A錯誤;原線圈中的電流I1==1A,故B正確;因為ω==100πrad/s,所以T=0.02s,故D錯誤. 15.(多選)(2018·書生中學(xué)月考改編)如圖11所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1,電壓表和電流表均為理想交流電表,R為副線圈的負(fù)載電阻.現(xiàn)在原線圈a、b兩端加上交變電壓u,其隨時間變化的規(guī)律u=220sin100πtV,則( ) 圖11 A.副線圈中產(chǎn)生的交變電流頻率為50Hz B.電壓表的示數(shù)為22V C.若電流表示數(shù)為
38、0.1A,則原線圈中的電流為1A D.若電流表示數(shù)為0.1A,則1min內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為132J 答案 AD 解析 交變電流的周期為T==s=0.02s,頻率為50Hz,變壓器不改變交流電的頻率,故A正確.由題意知原線圈的電壓最大值為220V,則有效值為V=220V,故副線圈的電壓有效值為22V,電壓表的示數(shù)為22V,故B錯誤.若副線圈的電流是I=0.1A,則原線圈的電流是0.01A,故C錯誤.若副線圈的電流是I=0.1A,則1min內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為Q=UIt=22×0.1×60J=132J,故D正確. 16.(多選)(2018·新高考聯(lián)盟聯(lián)考)圖12甲是交流發(fā)電機(jī)的示
39、意圖,發(fā)出的電直接輸出到理想變壓器的原線圈,為理想交流電壓表.變壓器的副線圈接有三個支路,每個支路接有相同規(guī)格的小燈泡L1、L2和L3,且L2串有理想電感L、L3串有電容器C.發(fā)電機(jī)兩磁極N、S間的磁場可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場.線圈繞垂直于磁場的水平軸OO′沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動,從圖示位置開始計時,產(chǎn)生的交變電流隨時間變化的圖象如圖乙所示.以下判斷正確的是( ) 圖12 A.圖甲線圈位置叫中性面,此時所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大,由圖乙可得,此時電壓表示數(shù)為10V B.線圈轉(zhuǎn)動的角速度為100πrad/s,0.02s時線圈內(nèi)電流的流向是D→C→B→A C.如果燈泡L1恰好正常發(fā)光,那么L2、L3兩小燈泡都能發(fā)光但比L1要暗 D.增大線圈的轉(zhuǎn)動速度,L1、L2、L3三個小燈泡的亮度均不會變化 答案 BC 20
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