1、2020年高考物理一轮总复习2022年11月12日星期六第12章 交变电流l 考点33变压器电能的输送l 考点32交流电的产生与描述考点32交流电的产生与描述 必备知识 全面把握 核心方法 重点突破 方法1交变电流的图像问题 方法2有效值和平均值的求解 考法例析 成就能力 考法1交流电的产生及变化规律 考法2交变电流的“四值”及应用 考法3用有效值的定义求解非正弦交流电的有效值必备知识全面把握u 1交变电流的产生和规律(1)交变电流定义：大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫交变电流，简称交流电方向随时间做周期性变化是交流电的重要特征如图所示的电流都是交变电流正弦式交变电流：随时间按正弦规律变
2、化的交变电流叫正弦式交变电流正弦式交变电流的图像是正弦曲线(2)正弦交流电产生方法：如图所示，将一个平面线圈置于匀强磁场中，并使它绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈中就会产生正弦式交变电流中性面a定义：平面线圈在匀强磁场中旋转，当线圈平面垂直磁感线时，线圈所在平面叫中性面b中性面的特点i穿过线圈的磁通量最大，即BS.ii.线圈中磁通量的变化率最小，感应电动势最小，为零，即E0.iii.每经过一次中性面，闭合回路中的电流方向就改变一次(3)正弦交流电的变化规律u 2描述交变电流的物理量(1)周期和频率周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间，单位是秒(s)；周期越大，交变电流变化越慢；在一个周期
3、内，交变电流的方向变化2次频率f：交变电流在1 s内完成周期性变化的次数，单位是赫兹，符号为Hz.频率越大，交变电流变化越快(2)交变电流的“四值”瞬时值：交变电流的瞬时值反映的是不同时刻交变电流的大小和方向，瞬时值表达式为eEmsin t.最大值：交变电流的最大值反映的是交变电流大小的变化范围，当线圈平面与磁感线平行时，电动势最大，EmnBS.注意，此最大值与线圈的形状无关平均值：交变电流的平均值是交变电流图像的波形与横轴(t轴)所围面积跟时间的比值其数值可用E 计算有效值：交变电流的有效值是根据电流的热效应规定的，即在交流电的一个周期内，跟某一交变电流使同一电阻产生相等热量的直流电的数值，
4、叫该交变电流的有效值正弦式交变电流的有效值和最大值之间的关系：核心方法重点突破u 方法1交变电流的图像问题(多选)如图1所示，单匝矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直磁场的轴转动改变线圈的转速，穿过该线圈的磁通量随时间分别按图2中图线甲、乙的正弦规律变化设线圈的电阻为1.0，则()A图线甲对应线圈在t0时产生的感应电动势最大B图线甲、乙对应的线圈在t0.2 s时，线圈平面均平行于磁感线C图线甲、乙对应的线圈转速之比为54D图线甲对应的线圈中交变电流的最大值为2.5 A例例1【解析】【答案】BC例例1u方法2交流电有效值的求解天津理综20147，6分(多选)如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈
5、两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图像如图乙中图线a、b所示，则()A两次t0时刻线圈平面均与中性面重合B图线a、b对应的线圈转速之比为23C图线a表示的交变电动势频率为25 HzD图线b表示的交变电动势有效值为10 V例例2【解析】【答案】AC例例2考法例析成就能力u 考法1交流电的产生及变化规律天津理综20176，6分(多选)在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化设线圈总电阻为2，则()At0时，线圈平面平行于磁感线Bt1 s时，线圈中的电流改变方向Ct1.5 s时，线圈中的感
6、应电动势最大D一个周期内，线圈产生的热量为82 J例例1【解析】【答案】AD例例1u 考法2交变电流的“四值”及应用如图所示，一半径为r的半圆形单匝线圈垂直放在具有理想边界的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B.以直径ab为轴匀速转动，转速为n，ab与磁场边界重合，M和N是两个滑环，负载电阻为R.线圈、电流表和连接导线的电阻不计，下列说法中正确的是()例例2【解析】【答案】A例例2u考法3非正弦交流电的有效值的计算(多选)如图所示，甲、乙为两种电压的波形，其中图甲所示的电压按正弦规律变化，图乙所示的电压波形是正弦函数图像的一部分下列说法正确的是()A图甲、图乙均表示交变电流B图甲所示电压的瞬时值表
7、达式为u20sin 100t(V)C图乙所示电压的有效值为20 VD图乙所示电压的有效值为10 V例例3【解析】【答案】ABD例例3考点33变压器电能的输送 必备知识 全面把握 核心方法 重点突破 方法3理想变压器基本关系的问题 方法4理想变压器的动态分析问题 方法5远距离输电的应用 考法例析 成就能力 考法4理想变压器的应用 考法5理想变压器的动态分析 考法6远距离输电的应用 考法7自耦变压器与多副线圈变压器必备知识全面把握u 1变压器(1)变压器定义：用来改变交流电的电压和电流的装置构造：变压器是由闭合铁芯(由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成)和绕在铁芯上的两个线圈(用绝缘导线绕制)组成的，如图
8、所示原线圈：和交流电源相连接的线圈(匝数为n1)副线圈：和负载相连接的线圈(匝数为n2)，副线圈可能不止一个(2)理想变压器概念：没有能量损失的变压器叫作理想变压器特点：a.变压器铁芯内无漏磁，即无“磁损”；b.原、副线圈不计内阻，电流通过时不产生焦耳热，即无“铜损”；c.闭合铁芯中的涡流为零，即无“铁损”(3)变压器的工作原理原理：互感现象是变压器工作的基础，电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场，由于电流的大小、方向在不断变化，铁芯中磁场也在不断变化，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势，使副线圈能够输出电流能量转换方式变压器的作用：改变交流电的电压，不改变交流电的周期和频率(4)理想变压器的基本
9、关系式u 2远距离输电(1)为什么要采用高压输电由P损I2R线知，要减小电能在输电线上的损耗，可以有两种方法：减小输电导线的电阻，如采用电阻率低的材料，加大导线的横截面积；提高输电电压，减小输电电流第一种方法的作用十分有限，代价较高，所以实际中一般采用第二种方法(2)远距离高压输电的电路模式升压变压器建在离发电厂较近处，降压变压器建在离用户较近处(如图所示)(3)远距离高压输电的基本关系(4)损失电功率、电压的计算方法核心方法重点突破u 方法3理想变压器基本关系的问题课标全国201616，6分一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3、1 和4，为理想交流电流表，U
10、为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I.该变压器原、副线圈匝数比为()A2 B3 C4 D5例例1【解析】【答案】B例例1u 方法4理想变压器的动态分析问题天津理综20165，6分如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表下列说法正确的是()A当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R1消耗的功率变大B当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表V示数变大C当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电流表A1示数变大D若闭合开关S，则电流表A1示数变大，A2示数变大例例2【解析】滑动变阻器的触头向上滑动时，滑动变阻器接入
11、电路中的电阻变大，R1中的电流变小，R1消耗的功率变小，选项A错误；滑动变阻器的触头向上滑动时，R1两端的电压变小，电压表V示数变大，选项B正确；滑动变阻器的触头向上滑动时，副线圈电路的总电阻变大，总功率变小，原线圈的功率也变小，电流表A1的示数变小，选项C错误；闭合开关S，R1两端的电压变大，电压表V两端电压变小，A2示数变小，选项D错误【答案】B例例2u 方法5远距离输电的应用)安徽马鞍山2018二模(多选)图甲为远距离输电示意图，升压变压器原、副线圈匝数比为1100，降压变压器原、副线圈匝数比为1001，远距离输电线的总电阻为100，若升压变压器的输入电压如图乙所示，输入功率为750 k
12、W.下列说法正确的是()A用户端交流电的频率为50 HzB用户端电压为250 VC输电线中的电流为30 AD输电线路损耗的功率为180 kW例例3【解析】【答案】AC例例3考法例析成就能力u 考法4理想变压器的应用普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，图中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少，工作时电流为Iab，cd一侧线圈的匝数较多，工作时电流为Icd，为了使电流表能正常工作，则()Aab接MN、cd接PQ，IabIcdBab接MN、cd接PQ，IabIcdCab接PQ、cd接MN，IabIcdDab接PQ、cd接MN，IabIcd例例1【解析】根据单一
13、副线圈的理想变压器原理知电流比等于匝数比的倒数，可得ab接MN、cd接PQ，IabIcd，故B正确【答案】B例例1u考法5理想变压器的动态分析安徽理综201516，6分图示电路中，变压器为理想变压器，a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，R0为定值电阻，R为滑动变阻器现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置，观察到电流表A1的示数增大了0.2 A，电流表A2的示数增大了0.8 A，则下列说法正确的是()A电压表V1示数增大B电压表V2、V3示数均增大C该变压器起升压作用D变阻器滑片是沿cd的方向滑动例例2【解析】由于原、副线圈两端电压不变，电流表A2的示数增大，根据欧姆定律可知负载的总电阻减
14、小，所以滑动变阻器的阻值变小，变阻器的滑片应沿cd的方向滑动，选项D正确；由于变压器原线圈两端的电压不变，因此电压表V1、V2的示数均不变，选项A、B错误；因理想变压器I1n1I2n2，可得I1n1I2n2，代入数据得n14n2，即变压器是降压变压器，起降压作用，选项C错误【答案】D例例2u 考法6远距离输电如图所示为远距离输电的简化电路图发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1.在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为I2.则()例例3【解析】【答案】A例例3u 考法7特殊的变压器模型有一种调压变压器的构造如图所示线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，C、D之间加上输入电压，转动滑动触头P就可以调节输出电压图中A为理想交流电流表，V为理想交流电压表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，C、D两端接正弦交流电源，变压器可视为理想变压器，则下列说法正确的是()A当R3不变，滑动触头P顺时针转动时，电流表读数变小，电压表读数变小B当R3不变，滑动触头P逆时针转动时，电流表读数变小，电压表读数变小C当P不动，滑动变阻器R3滑动触头向上滑动时，电流表读数变小，电压表读数变小D当P不动，滑动变阻器R3滑动触头向下滑动时，电流表读数变大，电压表读数变大例例4【解析】【答案】A例例4
