《（新課標Ⅰ）2019版高考物理 專題十二 交變電流課件.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《（新課標Ⅰ）2019版高考物理 專題十二 交變電流課件.ppt（84頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、專題十二交變電流,高考物理 (新課標專用),A組統(tǒng)一命題課標卷題組 考點一交變電流的產生和描述,五年高考,1.(2018課標,16,6分)一電阻接到方波交流電源上,在一個周期內產生的熱量為Q方;若該電阻接到正弦交流電源上,在一個周期內產生的熱量為Q正。該電阻上電壓的峰值均為u0,周期均為T,如圖所示。則Q方Q正等于() A.1B.1C.12D.21,答案D本題考查交變電流的有效值及焦耳定律。根據(jù)交變電流有效值的定義及焦耳定律可得,Q方=+=T,Q正=T=T,故=,選項D正確。,易錯點撥正弦式交變電流的有效值是其峰值的,其他交流電的有效值和峰值間一般不存 在該關系。,答案BC本題中導線框的半徑旋

2、轉切割磁感線時產生大小不變的感應電流,故A項錯誤;兩導線框產生的感應電流的周期與線框轉動周期相同,B項正確;在t=時,兩導線框切割磁感線 的導線長度相同,且切割速度大小相等,故產生的感應電動勢相等,均為E=BR2,C項正確;兩 導線框中感應電流隨時間變化的圖象如圖所示,故兩導線框中感應電流的有效值不相等,D項錯誤。,疑難突破設M導線框中的電流有效值為IM,則rT=2r,得IM=;設N導線框中 電流有效值為IN,則rT=2r,得IN=,故IM=IN。,評析本題考查感應電動勢及其相關知識,通過比較的方式對交流電的產生、感應電動勢的產生及有效值等知識進行考查,難度中等,考生需要對導線框轉動過程進行細

3、致周全的分析,能力要求較高。,考點二變壓器、電能的輸送,3.(2016課標,16,6分)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 ,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。當開關S斷開時,電流表的示數(shù)為I;當S閉合時,電流表的示數(shù)為4I。該變壓器原、副線圈匝數(shù)比為() A.2B.3C.4D.5,答案B設原、副線圈匝數(shù)比為n,根據(jù)能量守恒,當S斷開時,UI=I2R1+(nI)2(R2+R3);當S閉合時,4UI=(4I)2R1+(4nI)2R2,聯(lián)立解得n=3,所以B正確。,誤區(qū)警示變壓器原線圈上串聯(lián)電阻之后,屬于非純電阻電路,不能在

4、含有線圈的電路中應用歐姆定律。要計算原線圈上消耗的功率,只要計算出副線圈電阻上消耗的功率即可。,4.(2016課標,19,6分)(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。當輸入電壓U為燈泡額定電壓的10倍時,兩燈均能正常發(fā)光,下列說法正確的是() A.原、副線圈匝數(shù)比為91 B.原、副線圈匝數(shù)比為19 C.此時a和b的電功率之比為91 D.此時a和b的電功率之比為19,答案AD由題意知U=10U燈,a、b均正常發(fā)光,則變壓器輸入電壓U1=9U燈,而輸出電壓U2=U燈,所以原、副線圈匝數(shù)比n1n2=U1U2=91;而I1I2=n2n1=19,所以兩燈功率之比PaPb=U

5、燈I1U燈I2=19,選項A、D正確。,審題指導兩燈均正常發(fā)光,Ua=Ub=U燈,U=Ua+U1=10U燈,則U1=9U燈。,評析本題考查變壓器原、副線圈的電壓關系和電流關系等知識,難度為易,弄清變壓器輸入電壓U1與U燈的關系是解決本題的關鍵。,5.(2015課標,16,6分,0.664)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,原線圈一側接在電壓為220 V的正弦交流電源上,如圖所示。設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 () A.U=66 V,k=B.U=22 V,k= C.U=66 V,k=D.U=22

6、V,k=,答案A設原線圈中電流為I,由=知副線圈中的電流I2=3I,由題意知副線圈中電阻兩端 的電壓U=3IR,則原線圈回路中R兩端的電壓UR=IR=,原線圈兩端的電壓U1=3U,由閉合電路 中電壓關系可知U1+UR=220 V,即+3U=220 V,U=66 V,原線圈回路中電阻消耗的功率P1=I2R, 副線圈回路中電阻消耗的功率P2=(3I)2R,=k==,選項A正確。,解題指導理想變壓器:U1U2=n1n2,I1I2=n2n1。原線圈回路UR+U1=220 V。,評析此題為常見題型,但原線圈回路加一電阻,使試題難度大為增加。,6.(2014課標,21,6分,0.266)(多選)如圖,一理

7、想變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2。原線圈通過一理想電流表接正弦交流電源,一個二極管和阻值為R的負載電阻串聯(lián)后接到副線 圈的兩端。假設該二極管的正向電阻為零,反向電阻為無窮大。用交流電壓表測得a、b端和c、d端的電壓分別為Uab和Ucd,則() A.UabUcd=n1n2 B.增大負載電阻的阻值R,電流表的讀數(shù)變小 C.負載電阻的阻值越小,cd間的電壓Ucd越大 D.將二極管短路,電流表的讀數(shù)加倍,答案BDa、b端的電壓為正弦式交變電壓,故電壓表測得的電壓Uab=。副線圈兩端電 壓也為正弦式交變電壓,但由于二極管的單向導電特性,從而使c、d兩端的電壓成為脈沖直流電,由有效值定義可得T=,

8、即Ucd=,故UabUcd=n1n2,A錯誤。因R增大時消 耗的功率P=減小,原線圈輸入功率減小,故U1不變時I1減小,B正確。由UabUcd=n1n2可 知Ucd與負載的阻值無關,C錯誤。將二極管短路時R兩端電壓為正弦式交變電壓,其有效值Ucd=,故此時R消耗的功率P=為原來的2倍,原線圈中的電流也變?yōu)樵瓉淼?倍,故D正確。,易錯點撥經(jīng)二極管的作用,使得c、d兩端不再是正弦交流電,其有效值與峰值的關系不再是U=。,B組自主命題省(區(qū)、市)卷題組,考點一交變電流的產生和描述,1.(2017天津理綜,6,6分)(多選)在勻強磁場中,一個100匝的閉合矩形金屬線圈,繞與磁感線垂直的固定軸勻速轉動,

9、穿過該線圈的磁通量隨時間按圖示正弦規(guī)律變化。設線圈總電阻為2 ,則() A.t=0時,線圈平面平行于磁感線 B.t=1 s時,線圈中的電流改變方向 C.t=1.5 s時,線圈中的感應電動勢最大 D.一個周期內,線圈產生的熱量為82 J,答案AD本題考查正弦交流電的產生、有效值,焦耳熱。由-t圖可知,t=0時,=0,則線圈平面平行于磁感線,選項A正確;t=1 s時=0,此時電動勢最大,t=0.5 s和t=1.5 s時,最大,此時電動勢為0,電流改變方向,選項B、C錯誤;交流電電動勢的最大值Em=nBS=nm=4 V,有效 值E=Em=2 V,一個周期內線圈產生的熱量Q=T=82 J,D正確。,疑

10、難突破由E=n知隨時間按正弦規(guī)律變化,則E隨時間按余弦規(guī)律變化。電流改 變方向的時刻在E=0時刻,即最大時刻。計算電流產生的焦耳熱應使用電動勢的有效值。,考點二變壓器、電能的輸送,2.(2018天津理綜,4,6分)教學用發(fā)電機能夠產生正弦式交變電流。利用該發(fā)電機(內阻可忽略)通過理想變壓器向定值電阻R供電,電路如圖所示,理想交流電流表A、理想交流電壓表V的讀數(shù)分別為I、U,R消耗的功率為P。若發(fā)電機線圈的轉速變?yōu)樵瓉淼?則() A.R消耗的功率變?yōu)镻B.電壓表V的讀數(shù)變?yōu)閁 C.電流表A的讀數(shù)變?yōu)?ID.通過R的交變電流頻率不變,答案B本題考查正弦交流電的產生原理、理想變壓器。由正弦交流電的產

11、生原理可知,其電動勢的最大值Em=NBS,而=2n,有效值E=Em,線圈轉速變?yōu)樵瓉淼?則U1=E變?yōu)樵?來的。由=知U2變?yōu)樵瓉淼?電壓表讀數(shù)變?yōu)樵瓉淼?選項B正確;R消耗的功率P= ,故R消耗的功率變?yōu)樵瓉淼?選項A錯誤;由P入=P出得,U1I1=,故I1變?yōu)樵瓉淼?即電流表 讀數(shù)變?yōu)樵瓉淼?選項C錯誤;變壓器不改變交變電流的頻率,故通過R的交變電流頻率變?yōu)?原來的,選項D錯誤。,解題關鍵正弦交流電的最大值與轉速的關系,理想變壓器的電流、電壓及功率的決定關系,是解答此題的關鍵。,3.(2018江蘇單科,2,3分)采用220 kV高壓向遠方的城市輸電。當輸送功率一定時,為使輸電線上損耗的功率

12、減小為原來的,輸電電壓應變?yōu)?) A.55 kVB.110 kVC.440 kVD.880 kV,答案C本題考查電能的輸送。由P送=U送I線和P損=R線得,P損=R線。因為P送和R線一 定,要使P損=P損,結合上式得,U送=2U送=440 kV,C項正確。,規(guī)律總結輸電線路功率損失的計算方法 (1)P損=P送-P,P送為輸送的功率,P為用戶得到的功率。 (2)P損=R線,I線為輸電線路上的電流,R線為輸電線電阻。 (3)P損=,U為輸電線路上損失的電壓,R線為輸電線電阻。 (4)P損=UI線,U為輸電線路上損失的電壓,I線為輸電線路上的電流。,4.(2016天津理綜,5,6分)如圖所示,理想變

13、壓器原線圈接在交流電源上,圖中各電表均為理想電表。下列說法正確的是() A.當滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時,R1消耗的功率變大 B.當滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時,電壓表V示數(shù)變大 C.當滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時,電流表A1示數(shù)變大 D.若閉合開關S,則電流表A1示數(shù)變大、A2示數(shù)變大,答案B由于原、副線圈兩端電壓不變,當滑動變阻器滑動觸頭P向上滑動時,連入電路的電阻變大,所在電路總電阻變大,副線圈中電流減小,R1中電流減小,R1消耗的功率減小,A項錯誤;R1中電流減小,則R1兩端電壓減小,而副線圈兩端電壓不變,所以滑動變阻器兩端電壓增大,電壓表示數(shù)變大,B項正確;副線圈中電流

14、減小,原線圈中電流隨之減小,故C項錯誤;若閉合開關S,負載電路的總電阻減小,副線圈中電流增大,R1中電流增大,則R1兩端電壓升高,R2兩端電壓減小,A2示數(shù)變小,D項錯誤。,反思總結此題是變壓器工作電路中的動態(tài)問題,要注意其中的因果關系:原線圈電壓決定副線圈輸出電壓,副線圈的輸出電壓和負載電阻共同決定副線圈中的電流,副線圈中的電流決定原線圈中的電流。,5.(2015安徽理綜,16,6分)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為滑動變阻器?，F(xiàn)將變阻器的滑片從一個位置滑動到另一位置,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

15、.8 A,則下列說法正確的是() 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的方向滑動,答案D變壓器輸入電壓不變,原、副線圈的匝數(shù)比不變,故原、副線圈兩端的電壓不變,即電壓表V1、V2示數(shù)不變,選項A、B均錯誤;I1、I2增加,則副線圈電路中總電阻減小,故變阻器滑片應沿cd方向滑動,選項D正確;由原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率P入=P出知,調節(jié)滑動變阻器前I1n1=I2n2,調節(jié)滑動變阻器后I1n1=I2n2,聯(lián)立得(I1-I1)n1=(I2-I2)n2,即I1n1=I2n2,= ==4,故該變壓器起降壓作用,選項C錯誤。,6.

16、(2015福建理綜,15,6分)圖為遠距離輸電示意圖,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)分別為n1、n2,在T的原線圈兩端接入一電壓u=Um sin 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.() C.4()2()2rD.4()2()2r,答案CT的輸入電壓U1=,則P=U1I1,I1==,又因為=,所以I2=I1=,則 輸電線上損失的電功率P損=2r=4r,C項正確。,7.(2015天津理綜,6,6分)(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)可以通過滑動觸頭Q來調節(jié),在

17、副線圈兩端連接了定值電阻R0和滑動變阻器R,P為滑動變阻器的滑動觸頭。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,將P向上滑動時,電流表讀數(shù)變大 B.保持Q的位置不動,將P向上滑動時,電流表讀數(shù)變小 C.保持P的位置不動,將Q向上滑動時,電流表讀數(shù)變大 D.保持P的位置不動,將Q向上滑動時,電流表讀數(shù)變小,答案BC保持Q位置不動,則副線圈兩端電壓U2不變,P向上滑動,則R增大,副線圈電流I2減小,由P1=UI1=U2I2,可知I1減小,電流表讀數(shù)減小,A錯誤,B正確。保持P位置不動,則R不變,Q向上滑動,n2變大,根據(jù)=得,U2=U,則U2增大,由I2=,知I2增大,由U

18、I1=U2I2,U不變,知I1增大, 電流表讀數(shù)變大,所以C正確,D錯誤。故選B、C。,評析本題考查變壓器的工作原理,難度較小。,8.(2015廣東理綜,15,4分)圖為氣流加熱裝置的示意圖,使用電阻絲加熱導氣管,視變壓器為理想變壓器,原線圈接入電壓有效值恒定的交流電并保持匝數(shù)不變,調節(jié)觸頭P,使輸出電壓有效值由220 V降至110 V。調節(jié)前后() A.副線圈中的電流比為12 B.副線圈輸出功率比為21 C.副線圈的接入匝數(shù)比為21 D.原線圈輸入功率比為12,答案C電阻絲的阻值R可認為不變,由歐姆定律I=可知副線圈中的電流取決于副線圈的 輸出電壓,故調節(jié)前后副線圈中電流之比為21,A錯誤;

19、再由P2=I2U2或P2=可知副線圈的輸 出功率之比應為41,B錯誤;而理想變壓器輸入功率總是等于輸出功率,故原線圈的輸入功率之比也為41,D錯誤;因原線圈的輸入電壓U1、匝數(shù)n1恒定,故由電壓關系=可知副線圈 的接入匝數(shù)比為21,C正確。,答案D解法一:由歐姆定律可知A2的讀數(shù)I2=。U2=n2,I12R=U2-U3,=,U4=I4 RL,=,聯(lián)立可得:I12R=U1-I1RL 由題意可知:I12R=U1-I1RL I1=U1 I1== 令=k,則有I1= 由于RL2R,k1,則2R+RL<+kRL I1

20、UR2=I2 故L1燈亮度比L2燈亮度大,選項B錯誤。 解法二:由題意可知為模擬遠距離輸電,先采用升壓變壓器,將輸入電壓升高,這是為了減小輸電線路中的電流I1,其目的是減小輸電線路中的電能損失和電壓降落,使用戶得到更多的電能,因此,L1的亮度大,選項A、B、C錯誤,選項D正確。,10.(2014山東理綜,17,6分)(多選)如圖,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 W B.通過原線圈的電流的有效值為0.6 A C

21、.通過副線圈的電流的最大值為2.2 A D.變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1n2=113,答案BD對于理想變壓器,P入=P出,所以輸入功率P入=602.2 W=132 W,A錯。I1== A =0.6 A,B正確。通過副線圈的電流的最大值I2m=I2=2.2 A,C錯誤。變壓器原、副線圈匝 數(shù)比n1n2=U1U2=113,D正確。,C組教師專用題組 考點一交變電流的產生和描述,1.(2015四川理綜,4,6分)小型手搖發(fā)電機線圈共N匝,每匝可簡化為矩形線圈abcd,磁極間的磁場視為勻強磁場,方向垂直于線圈中心軸OO,線圈繞OO勻速轉動,如圖所示。矩形線圈ab邊和cd邊產生的感應電動勢的最大值都為e0

22、,不計線圈電阻,則發(fā)電機輸出電壓() A.峰值是e0B.峰值是2e0 C.有效值是 Ne0D.有效值是 Ne0,答案D發(fā)電機輸出電壓峰值是2Ne0,A、B錯誤;有效值是2Ne0=Ne0,C錯誤,D正確。,考點二變壓器、電能的輸送,2.(2017江蘇單科,7,4分)(多選)某音響電路的簡化電路圖如圖所示,輸入信號既有高頻成分,也有低頻成分,則() A.電感L1的作用是通高頻 B.電容C2的作用是通高頻 C.揚聲器甲用于輸出高頻成分 D.揚聲器乙用于輸出高頻成分,答案BD電感線圈具有“阻高頻通低頻”的特性,電容器具有“通交流隔直流”“通高頻阻低頻”的特性,當輸入端既有高頻成分,也有低頻成分時,低頻

23、成分通過電感L1,到達揚聲器甲,高頻成分通過電容C2,到達揚聲器乙,選項B、D正確。,3.(2017北京理綜,16,6分)如圖所示,理想變壓器的原線圈接在u=220 sin 100t(V)的交流電 源上,副線圈接有R=55 的負載電阻,原、副線圈匝數(shù)之比為21,電流表、電壓表均為理想電表。下列說法正確的是() A.原線圈的輸入功率為220 W B.電流表的讀數(shù)為1 A C.電壓表的讀數(shù)為110 V D.副線圈輸出交流電的周期為50 s,答案B本題考查交變電流、變壓器。由題知,變壓器的輸入電壓U1= V=220 V,所以 U2=U1=110 V;副線圈電流I2==2 A,原線圈電流I1=I2=1

24、 A。本題中電壓表、電流表的讀 數(shù)為有效值,故B項正確,C項錯誤;原線圈輸入功率P1=U1I1=220 W,A項錯誤;交流電的周期T== s=0.02 s,D項錯誤。,答案B由=得U2=U1 由=得 U2=U1 由/得:==,因為n2

25、學知識解決物理問題的能力,使靠猜答案的考生很難猜對。屬于中等難度題。,5.(2016江蘇單科,4,6分)一自耦變壓器如圖所示,環(huán)形鐵芯上只繞有一個線圈,將其接在a、b間作為原線圈。通過滑動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,c、d間的輸出電壓為U2。在將滑動觸頭從M點順時針旋轉到N點的過程中() A.U2U1,U2降低B.U2U1,U2升高 C.U2

26、、B、D錯誤。,6.(2015江蘇單科,1,3分)一電器中的變壓器可視為理想變壓器,它將220 V交變電流改變?yōu)?10 V。已知變壓器原線圈匝數(shù)為800,則副線圈匝數(shù)為() A.200B.400C.1 600D.3 200,答案B由理想變壓器的變壓比等于匝數(shù)比,即=,解得n2=n1=400,選項B正確。,7.(2015海南單科,10,5分)(多選)如圖,一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為41,原線圈與一可變電阻串聯(lián)后,接入一正弦交流電源;副線圈電路中固定電阻的阻值為R0,負載電阻的阻值R=11R0,是理想電壓表?，F(xiàn)將負載電阻的阻值減小為R=5R0,保持變壓器輸入電流不變,此時電壓 表的讀數(shù)為5.

27、0 V,則() A.此時原線圈兩端電壓的最大值約為34 V B.此時原線圈兩端電壓的最大值約為24 V C.原線圈兩端原來的電壓有效值約為68 V D.原線圈兩端原來的電壓有效值約為48 V,答案AD當R=5R0時,示數(shù)為5.0 V,所以輸出電流I出=,UR0=I出R0=1 V,則變壓器輸出電 壓為6 V,由=得到輸入電壓的有效值為24 V,所以原線圈兩端電壓最大值為U134 V, A正確,B錯誤。因I入I出=n2n1不變,故輸入電流不變時輸出電流也不變,當負載由R=11R0變?yōu)镽=5R0時,由U=IR知副線圈電壓由I(R0+11R0)降到I(R0+5R0)=6 V,則副線圈兩端原來的電壓有效

28、值為12 V,原線圈兩端原來的電壓有效值為48 V,C錯誤,D正確。,8.(2014浙江理綜,15,6分)如圖所示為遠距離交流輸電的簡化電路圖。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U C.理想變壓器的輸入功率為r D.輸電線路上損失的電功率為I1U,答案A由理想變壓器輸入、輸出功率相等可知P1=P2,即U1I1=U2I2,U2=,A正確。輸電線 上的電壓降為U=U-U1,B錯。理想變壓器的輸入功率P=U1I1=UI1-r,

29、C錯。輸電線路上損失 的電功率為P=r=I1U-I1U1,D錯。,評析本題考查學生對遠距離輸電知識的掌握情況。本題側重于基礎知識、基本概念的考查,屬基礎題。,9.(2014江蘇單科,3,3分)遠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,則下列關系式中正確的是() A.=B.I2= C.I1U1=RD.I1U1=I2U2,答案D由理想變壓器可知=,選項A錯;I2=,而U2=UR+U3,故I2<,B錯;P入=P出,即U1I1= U2I2,而U2I2R,C項錯,D項正確。,A組201620

30、18年高考模擬基礎題組 考點一交變電流的產生和描述,三年模擬,1.(2018湖北八校二聯(lián))(多選)如圖所示,矩形單匝線圈abcd,放置在磁感應強度大小為B的勻強磁場中,繞OO軸勻速轉動,轉動的周期為T,ab的中點和cd的中點的連線恰好位于轉軸所在直線上,且轉軸OO位于勻強磁場的邊界線上,轉軸OO垂直于磁場方向,線圈電阻阻值為R,外電阻的阻值也為R,從圖示位置開始計時,線圈轉過30時的瞬時感應電流為I,則以下判斷正確的是() A.線圈的面積為 B.線圈消耗的電功率為4I2R C.t時刻線圈中的感應電動勢為e=2IR sin t D.t時刻穿過線圈的磁通量為= cos t,答案AD設線圈面積為S,

31、從圖示位置開始計時時感應電動勢的表達式為e=B sin t= sin ,轉過30時的瞬時電流I== sin 30=,故S=,則e=4IR sin t,A正確, C錯誤。線圈消耗的電功率為P=R=2I2R,B錯誤。t時刻穿過線圈的磁通量為=B cos t= cos t,D正確。,關鍵點撥線圈只有一半的面積在磁場中,即。 電路的內外電阻值均為R,總電阻為2R。 求電功率時應用電流的有效值I=。,答案BC在t=0時,甲最大,則產生的感應電動勢最小,故A錯誤;因為在t=0.2 s10=2.0 s時,甲=乙=0,所以線圈平面均平行于磁感線,故B正確;由圖可知甲、乙圖線對應的周期之比為45,而線圈的轉速n

32、=,所以圖線甲、乙對應的線圈轉速之比為54,故C正確;甲圖線對應的線 圈中交流電壓的峰值Em=BS=m=0.4 V=5 V,電流的峰值Im==5 A,故D項錯誤。,答案AC由圖乙可知,Ema=36 V,a== rad/s=25 rad/s,則曲線a表示的交變電動勢 瞬時值ea=Ema sin at=36 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=(810-2)(1210-2)=23,由=可知ab=TbTa=32,所以曲線a、b表示的交變 電動勢的最大值之比EmaEmb=NBSaNBSb=ab=32,又知Ema=36 V,則Emb=24 V,故B錯誤;曲

33、線a表示的交變電動勢瞬時值ea=36 sin 25t V,曲線b表示的交變電動勢瞬時值eb=24 sin t V,將t=510-2 s代入,得ea=-18 V,eb=12 V,|ea|eb=32,故C正確;由圖乙知t=610- 2 s時,a的電動勢最大,對應線框的磁通量為0,b的電動勢為0,對應線框的磁通量最大,故D錯誤。,思路點撥由乙圖可知a和b都是由中性面開始計時的正弦式交變電動勢,Ta=810-2 s,Tb=1.210-1 s。對于正弦式交變電動勢,Em=NBS,e=Em sin t,=。線框平面與磁場垂直時, 最大,=0;線框平面與磁場平行時,=0,=2BLv最大。,評析本題涉及的知識

34、點多、能力要求高、綜合性強,是難度較大的題目。主要考查學生分析綜合能力。,4.(2017山西大學附中模塊診斷)阻值為50 、匝數(shù)為311的閉合矩形線圈,在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉動,產生的感應電動勢如圖乙所示。則可以判斷() A.t=0時刻線圈應轉到圖甲所示的位置 B.線圈的角速度為50 rad/s C.穿過線圈的磁通量的最大值為 Wb D.線圈轉一周所產生的熱量為968 J,答案Ct=0時刻產生的電動勢為零,所以線圈應處于中性面位置,即線圈與磁場垂直的位置,故A錯誤;據(jù)圖像可知,T=0.02 s;由T=可得:=100 rad/s,故B錯誤;據(jù)Em=nBS可知,BS= Wb= Wb

35、,故C正確;據(jù)圖像可知,E=220 V,據(jù)焦耳定律可知,線圈轉一周產 生的熱量:Q=0.02 J=19.36 J,故D錯誤。,答案B線圈產生的感應電動勢的最大值為Em=NBS,從線圈平面與磁感線平行的位置開始計時,產生的瞬時感應電動勢e=NBS cos t,根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知uR=N cos t,故A錯誤;產生感應電動勢的有效值E==,根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知,電流I= =,故B正確;從到時間內,線圈轉過的角度為,故磁通量的變化量為2BS,故 C錯誤;若=100 rad/s,周期T==0.02 s,在一個周期內電流方向改變2次,故1 s內電流方向改 變次數(shù)n=2=100,故D錯誤。,

36、考點二變壓器、電能的輸送,6.(2018河南鄭州檢測)如圖所示的電路中,R為光敏電阻(增大照射光的強度電阻會減小)、C為電容器,燈泡L的額定電壓為50 V,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為21。閉合開關S,在a、b兩端輸入正弦式交變電流u=100 sin 10t(V),則下列說法正確的是() A.燈泡會正常發(fā)光 B.光敏電阻中的電流和燈泡中的電流相等 C.增大照射光的強度照射光敏電阻,燈泡會變亮 D.斷開開關S,燈泡會熄滅,答案C由題可知,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為21,原線圈兩端的電壓的有效值為100 V,根據(jù)=,可知副線圈兩端的電壓的有效值為50 V,由于電容器和光敏電阻都會阻 礙交

37、變電流的通過,因此燈泡兩端的電壓小于50 V,不會正常發(fā)光,A錯誤;由于電容器能通交流,因此光敏電阻R中的電流小于燈泡中的電流,B錯誤;增大照射光的強度照射光敏電阻,光敏電阻的阻值減小,因此燈泡中的電流增大,燈泡會變亮,C正確;斷開開關S,由于電容器能通交流,因此燈泡不會熄滅,D錯誤。,7.(2018江西上饒六校一聯(lián))如圖所示,一正弦交流電瞬時值表達式為e=220 sin 100t(V),通過一個理想電流表,接在一個理想變壓器兩端,變壓器起到降壓作用,開關S閉合前后,A、B兩端輸出的電功率相等,以下說法正確的是() A.流過r的電流方向每秒鐘變化50次 B.變壓器原線圈匝數(shù)小于副線圈匝數(shù) C.

38、開關從斷開到閉合時,電流表示數(shù)變小 D.R=r,答案D由正弦交流電瞬時值表達式知交流電的頻率f= Hz=50 Hz,因變壓器不改變交 流電的頻率,所以流過r的電流方向每秒鐘變化100次,A錯誤;降壓變壓器原線圈匝數(shù)大于副線圈匝數(shù),B錯誤;開關從斷開到閉合時,副線圈回路總電阻減小,副線圈兩端電壓不變,所以副線圈回路中電流增大,再根據(jù)I1U1=I2U2知原線圈電流即電流表示數(shù)變大,C錯誤;開關閉合前,A、B兩端輸出的電功率為PAB=R,開關閉合后,A、B兩端輸出的電功率為PAB== 2R,又開關閉合前后,A、B兩端輸出功率相等,則有PAB=PAB,解得R=r,D正確。,8.(2018河北石家莊質檢

39、)如圖所示,理想變壓器三個線圈的匝數(shù)之比n1n2n3=1051,其中匝數(shù)為n1的原線圈接到220 V的交流電源上,匝數(shù)為n2和n3的兩個副線圈分別與電阻R2、R3組成閉合回路。已知通過電阻R3的電流I3=2 A,電阻R2=110 ,則通過電阻R2的電流I2和通過原線圈的電流I1分別是() A.10 A,12 A B.10 A,20 A C.1 A,0.7 A D.1 A,3 A,答案C由=,得U2=U1=110 V,則I2==1 A。由=,得U3=U1=22 V。又I1U1=I2 U2+I3U3,解得I1=0.7 A。選項C正確。,易錯警示=僅適用于單個副線圈的變壓器,而本題有兩個副線圈,只能

40、根據(jù)P入=P出,計算I 1的數(shù)值。,9.(2018廣東茂名綜測)某小型水電站的電能輸送示意圖如圖所示。發(fā)電機的輸出電壓為220 V,輸電線總電阻為r,升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2,降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為n3、n4(變壓器均為理想變壓器),要使額定電壓為220 V的用電器正常工作,則() A. B.< C.升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓 D.升壓變壓器的輸出功率小于降壓變壓器的輸入功率,答案A因為輸電線分擔一部分電壓,Ur0,而且U2=Ur+U3,U1=U4,由=,=,可知 ,所以A項正確,B、C項錯誤。P2=P3+Pr,由于輸電線上有功率損耗,所以升壓變壓器的

41、輸出 功率大于降壓變壓器的輸入功率,D項錯誤。,10.(2017河北唐山一模,16)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n1n2=21,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。當開關S斷開時,理想電流表的示數(shù)為I,當S閉合時,電流表的示數(shù)為() A.IB.I C.ID.2I,答案D設S閉合時,電流表示數(shù)為I1,對理想變壓器有P入=P出,=,則開關閉合時有I1U-R 1=(2I1)2R2,開關斷開時有IU-I2R1=(2I)2(R2+R3),解得I1=2I,故D項正確。,11.(2017天津和平質量調查,4)如圖甲所示電路中,L1、L2

42、、L3為三只“6 V3 W”的燈泡,變壓器為理想變壓器。各電表均為理想電表。當ab端接如圖乙所示的交變電壓時,三只燈泡均正常發(fā)光。下列說法中正確的是() A.變壓器原副線圈的匝數(shù)比為12 B.副線圈兩端輸出的交流電頻率為50 Hz C.電流表的示數(shù)為0.5 A D.電壓表的示數(shù)為18 V,答案B燈泡正常發(fā)光時的電流I0==0.5 A,則副線圈中電流I2=2I0,而原線圈中電流I1=I0, 則變壓器原副線圈的匝數(shù)比n1n2=I2I1=21,A項錯誤。由乙圖可知交流電的周期T=0.02 s,則頻率f==50 Hz,變壓器不改變交流電的頻率,B項正確。電流表的示數(shù)IA=I2=2I0=1 A,C項錯

43、誤。因燈泡正常發(fā)光,則副線圈兩端電壓U2=6 V,則原線圈兩端電壓U1=U2=12 V,電壓表示 數(shù)為12 V,D項錯誤。,答案D當單刀雙擲開關與a連接時,由=,又n1n2=101,U1=220 V,可得副線圈的電 壓U2=22 V,則電壓表的示數(shù)為22 V,故A錯誤;當單刀雙擲開關與a連接時,在滑片P向上移動的過程中,因輸入電壓及原、副線圈匝數(shù)之比不變,則副線圈兩端電壓不變,所以電壓表的示數(shù)不變;因變阻器滑片P向上移動,變阻器接入電路的電阻變大,則副線圈電流變小,電流表示數(shù)變小,故B錯誤;當單刀雙擲開關由a扳向b時,原線圈匝數(shù)變小,根據(jù)=,可知副線圈兩端的電 壓U2變大,輸出功率P2=變大,

44、又輸入功率等于輸出功率,所以原線圈輸入功率變大,故C錯誤; 當單刀雙擲開關由a扳向b時,輸出電壓變大,調節(jié)滑動變阻器滑片到適當位置使其連入電路的電阻R變大,輸出功率P2=可能不變,又輸出功率等于輸入功率,所以有可能實現(xiàn)調節(jié)前、后 原線圈輸入功率相等,故D正確。,解題關鍵單刀雙擲開關接a與接b時,只改變變壓器原線圈匝數(shù),不改變變壓器工作特性。 明確理想變壓器電壓輸入決定輸出,電流和功率輸出決定輸入。,2.(2018山西五地市聯(lián)考)如圖所示,L1、L2、L3、L4為四只規(guī)格均為“12 V、6 W”的燈泡,分別接入理想變壓器原、副線圈回路中,a、b兩端連接交流電源,交流電流表A示數(shù)為0.5 A,已知

45、燈泡L2正常發(fā)光,以下說法正確的是() A.a、b端輸入功率為18 W B.a、b端輸入電壓為36 V C.燈泡L1的功率為6 W D.若副線圈回路再并聯(lián)一只同樣的燈泡,L2仍能正常發(fā)光,答案C燈泡的額定電流IL== A=0.5 A,因交流電流表A示數(shù)為0.5 A,所以燈泡L1正常 發(fā)光,功率為6 W,因L2正常發(fā)光,則L3、L4也正常發(fā)光,則變壓器的輸出功率為三只燈泡的總功率,變壓器的輸入功率等于輸出功率,則a、b端輸入功率等于四只燈泡的總功率,即Pab=64 W=24 W,故A錯誤、C正確;根據(jù)Pab=UabIA可得Uab= V=48 V,故B錯誤;若副線圈回路再并聯(lián)一只 同樣的燈泡,使得

46、副線圈的總電流增大,則原線圈的電流也增大,燈泡L1分擔的電壓增大,原線圈兩端電壓減小,副線圈兩端電壓減小,L2不能正常發(fā)光,故D錯誤。,解題思路先計算出燈泡的額定電流,再判斷L1是否正常發(fā)光,根據(jù)功率關系求解a、b端輸入功率,由公式P=UI求a、b端電壓;根據(jù)變壓器動態(tài)分析的方法分析D選項。,3.(2018湖北四地七校聯(lián)盟聯(lián)考)如圖所示,理想變壓器的原線圈接有頻率為f、電壓為U的交流電,副線圈接有光敏電阻R1(光照增強時,光敏電阻阻值減小)、用電器R2。下列說法正確的是() A.P位置不動,當光照增強時,變壓器的輸入功率減小 B.光照強度不變,當滑動觸頭P向上滑動時,用電器消耗的功率增大 C.

47、當f減小時,變壓器的輸入功率減小 D.P位置不動,光照強度不變,當U增大時,用電器消耗的功率增大,答案DP位置不動,當光照增強時,光敏電阻的阻值減小,變壓器的輸出功率增加,輸入功率也增加,故A錯誤;光照強度不變,光敏電阻的阻值不變,當滑動觸頭P向上滑動時,原線圈匝數(shù)增大,根據(jù)=知變壓器的輸出電壓減小,則用電器消耗的功率減小,故B錯誤;該電路中,變壓 器不改變交流電的頻率,當f減小時,變壓器的輸入功率不變,故C錯誤;P位置不動,光照強度不變,當U增大時,根據(jù)=知變壓器的輸出電壓增大,即用電器兩端電壓增大,則用電器消耗的 功率增大,故D正確。,4.(2018福建泉州質檢)如圖所示,面積為S、匝數(shù)為

48、N的矩形線框在磁感應強度為B的勻強磁場中,繞垂直于磁感線的軸OO勻速轉動,通過滑環(huán)向理想變壓器供電,燈泡L1、L2均正常發(fā)光,理想電流表的示數(shù)為I。已知L1、L2的額定功率均為P,額定電流均為I,線框及導線電阻不計,則 () A.圖示位置時穿過線框的磁通量變化率為零 B.線框轉動的角速度為 C.理想變壓器原副線圈的匝數(shù)之比為12 D.若燈L1燒斷,電流表示數(shù)將增大,答案B圖示位置時線框平面與磁場方向平行,產生的感應電動勢最大,磁通量變化率最大,故A選項錯誤;理想變壓器輸入功率等于輸出功率,又兩只燈泡都正常發(fā)光,則可知矩形線框的輸出功率為2P,則有2P=I=NBSI,可得=,故B選項正確;原線圈

49、的電流為I,因兩燈 泡并聯(lián)且均正常發(fā)光,則副線圈中電流為2I,可知原、副線圈的匝數(shù)之比n1n2=2II=21,故C選項錯誤;若L1燒斷,則副線圈電流減小,原線圈的電流也相應減小,故D選項錯誤。,命題立意本題考查交變電流的產生、變壓器的應用、電路動態(tài)變化等知識點?？疾閷W生對交變電流中一些知識概念的理解和應用能力。,5.(2018福建廈門質檢)(多選)如圖所示,電路中變壓器為理想變壓器,其原線圈接在u=20 sin 50t(V)的交流電源上,副線圈與阻值為R1=2 的電阻接成閉合電路,電流表為理想電流表。另有一阻值R2=32 的電阻與變壓器原線圈并聯(lián),電阻R1與R2消耗的電功率恰好相等。則() A

50、.電阻R1消耗的電功率為12.5 W B.通過電阻R1的交變電流的周期為0.02 s C.電流表的示數(shù)為10 A D.變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為41,答案AD加在R2兩端電壓的有效值為=U= V=20 V,R2消耗的功率為==12.5 W,又電阻R1與R2消耗的電功率恰好相等,故A項正確;由u=20 sin 50t(V),知=50 rad/s,故周 期T==0.04 s,變壓器不改變交流電的周期,故B錯誤;R1的功率==12.5 W,通過R1的電流 ==2.5 A,則電流表的示數(shù)為2.5 A,故C錯誤;副線圈兩端電壓為U2=R1=5 V,原線圈兩 端電壓U1=U=20 V,則原、副線圈匝數(shù)之比

51、n1n2=U1U2=41,故D項正確。,6.(2017河北冀州2月模擬,19)(多選)如圖所示,理想變壓器輸入端接在電動勢隨時間變化、內阻為r的交流電源上,輸出端接理想電流表及阻值為R的負載。如果要求負載上消耗的電功率最大,則下列說法正確的是() A.該交流電源電動勢的瞬時值表達式為e=Em sin(100 t) B.變壓器原、副線圈匝數(shù)的比值為 C.電流表的讀數(shù)為 D.負載上消耗的熱功率為,答案BC由e-t圖象可知交流電的周期T=410-2 s,則==50 rad/s,所以e=Em sin(50t),則 A項錯誤。對于理想變壓器,在電源輸出最大功率時,電流I1=,此時,變壓器輸入功率恰好 等

52、于電源內阻消耗的功率,又輸出功率等于輸入功率,則r=R,得出=,又=,得出 =,I2=,則B、C項正確。負載上消耗的熱功率為P=R=,則D項錯誤。,解題關鍵電源電動勢的有效值為;負載上消耗的電功率最大,意味著電源的輸出功 率最大。,7.(2017山西五校四聯(lián),19)(多選)如圖甲所示,一臺線圈內阻為2 的小型發(fā)電機外接一只電阻為10 的燈泡,發(fā)電機內勻強磁場的磁感應強度為 T,線圈的面積為0.01 m2,發(fā)電機正常工 作時燈泡的電流i隨時間t變化的正弦規(guī)律圖象如圖乙所示。下列說法正確的是() A.t=0.05 s時,穿過線圈的磁通量為零 B.t=0.05 s時,理想交流電壓表的示數(shù)為30 V

53、C.發(fā)電機內線圈的匝數(shù)為240 D.發(fā)電機線圈內阻每秒鐘產生的焦耳熱為9 J,答案AB由圖乙可知t=0.05 s時,發(fā)電機的輸出電流為最大值,此時線圈平面與中性面垂直,磁通量為零,A正確。由圖乙可知電流的有效值I=3 A,理想交流電壓表的示數(shù)U=310 V=30 V,B項正確。由圖乙可知,電流最大值為3 A,則發(fā)電機產生的感應電動勢最大值Em=nBS=(2 +10 )3 A=36 V,又B= T,S=0.01 m2,==10 rad/s,得n=360,C項錯誤。Q=322 1 J=18 J,D項錯誤。,8.(2017湖南長沙三月模擬,21)(多選)圖中理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)之比為21,電

54、阻R1=10 ,R2=20 ,兩電表均為理想交流電表。若R1兩端電壓瞬時值表達式為u1=10 sin 100t V,則下列說法正確的是() A.電流表的示數(shù)為0.5 A B.電壓表的示數(shù)為14.14 V C.R2消耗的功率為20 W D.原線圈輸入交流電頻率為100 Hz,答案ACR1兩端電壓=10 V,R1中電流= A=1 A,則副線圈中電流I2==1 A,再由I1I 2=n2n1=12,可知原線圈中電流I1=0.5 A,則A項正確。電壓表測R2兩端電壓=I2R2=20 V,B 錯誤。R2消耗的功率=R2=20 W,C正確。因變壓器不改變交流電的周期和頻率,由R1兩端 電壓瞬時值表達式u1=

55、10 sin 100t V,可知原線圈輸入交流電頻率f= Hz=50 Hz,D錯誤。,溫馨提示在交變電流電路中電壓表和電流表的示數(shù)均為有效值,I=,U=。理想變 壓器能改變交流電的電壓和電流,但不能改變交流電的周期和頻率。,9.(2017江蘇南京三模,5)如圖所示為遠距離輸電的原理圖,升壓變壓器的原副線圈匝數(shù)比為m,降壓變壓器的原副線圈匝數(shù)比為n,輸電線的電阻為R,升壓變壓器和降壓變壓器均為一理想變壓器,發(fā)電機輸出的電壓恒為U,若由于用戶的負載變化,使電壓表V2的示數(shù)減小了U,則下列判斷正確的是() A.電流表A2的示數(shù)增大了 B.電流表A1的示數(shù)增大了 C.電壓表V1的示數(shù)減小了U D.輸電

56、線損失的功率增加了R,答案B由=m得U1=,由于U、m不變,故U1不變,故C錯。設降壓變壓器的輸入電壓為U, 則U=U1-I1R,由=n得,U2=,則U=-I1,由此可見,電流表A1的示數(shù)增大了,即 B正確。由=得I2=nI1,由此可知,I2增大了,故A錯。輸電線損失的功率增加量p=(I1+ I1)2R-R=2I1I1R+RR,故D錯。,10.(2016廣東佛山二模,20)(多選)交流發(fā)電機和理想變壓器如圖連接,燈泡的額定電壓為U0,燈泡與定值電阻的阻值均為R。當該發(fā)電機以轉速n勻速轉動時,電壓表示數(shù)為U,燈泡恰能正常發(fā)光。設電表均為理想電表,圖示位置時磁場恰與線圈平面垂直,則() A.變壓器

57、原副線圈匝數(shù)比為2U0U B.電流表的示數(shù)為 C.在圖示位置時,發(fā)電機輸出電壓的瞬時值恰為零 D.從圖示位置開始計時,變壓器輸入電壓的瞬時值表達式為u=U sin 2nt,答案BC因燈泡正常發(fā)光,則其兩端電壓為額定電壓U0,又因燈泡與定值電阻的阻值相等,則定值電阻兩端電壓也為U0,故副線圈兩端電壓為2U0,因電壓表測原線圈兩端電壓,則原線圈兩端電壓為U,由=可知,變壓器原副線圈匝數(shù)比=,由=,可知=,又I2=, 所以電流表示數(shù)為I1=,A錯誤、B正確;圖中線圈正處于中性面位置,產生的電動勢瞬時值 為零,所以C正確;從圖示位置開始計時,變壓器的輸入電壓的瞬時值表達式為u=U sin 2nt, 所

58、以D錯誤。,審題指導電壓表示數(shù)為電壓的有效值,燈泡正常發(fā)光,其兩端電壓為U0,阻值為R。電阻與燈泡串聯(lián),則副線圈兩端電壓為2U0。理想變壓器:=,=。由中性面開始計時, u=Um sin t。,C組教師專用題組 1.如圖所示,勻強磁場的磁感應強度B= T,單匝矩形線圈的面積S=1 m2,電阻不計,繞垂直于 磁場的軸OO勻速轉動。線圈通過電刷與理想變壓器原線圈相接,A為交流電流表。調整副線圈的觸頭P,當變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為21時,副線圈電路中標有“6 V6 W”的燈泡正常發(fā)光,以下判斷正確的是(),A.電流表的示數(shù)為1 A B.矩形線圈產生電動勢的有效值為18 V C.從矩形線圈轉到中性面

59、開始計時,矩形線圈產生的電動勢隨時間的變化規(guī)律為e=12 sin 30t V D.若矩形線圈的轉速增大,為使燈泡仍能正常發(fā)光,應將P適當上移,答案D因燈泡正常發(fā)光,則副線圈兩端的電壓有效值為U2=6 V,通過燈泡的電流為I2= A= 1 A,電流表的示數(shù)為I1=I2=0.5 A,原線圈兩端電壓的有效值為U1=U2=12 V,矩形線圈產生 電動勢的有效值為12 V,最大值為Em=BS=12 V,得=60 rad/s,矩形線圈產生的電動勢隨 時間的變化規(guī)律為e=12 sin 60t V,矩形線圈的轉速增大,產生的感應電動勢增大,滑片P適 當上移可以保持副線圈兩端電壓不變,小燈泡仍能正常發(fā)光。,答案AB當S閉合后,根據(jù)I1n1=I2n2可知,因為是降壓變壓器,n1n2,則I1