1、考点考点1 1 交变电流的产生和描述交变电流的产生和描述 1.(2018海南单科,7,5分)(多选)如图,在磁感应强度大小为B的匀强磁场中,有一面积为S的矩形单匝 闭合导线框abcd,ab边与磁场方向垂直,线框的电阻为R。使线框以恒定角速度绕过ad、bc中点 的轴旋转。下列说法正确的是( ) A.线框abcd中感应电动势的最大值是BS B.线框abcd中感应电动势的有效值是BS C.线框平面与磁场方向平行时,流经线框的电流最大 D.线框平面与磁场方向垂直时,流经线框的电流最大 答案答案 AC 一个单匝线框在匀强磁场中旋转,当从中性面开始计时时,产生正弦式交变电流,电动 势的瞬时值表达式为e=E
2、m sin t=BS sin t,故感应电动势的最大值Em=BS,有效值E=,故A正 确,B错误;当线框平面与磁场方向平行时,流经线框的电流最大,故C正确,D错误。 m 2 E 温馨提示温馨提示 绕垂直于磁场的轴匀速转动的线圈,当从中性面开始计时时,其电动势瞬时值表达式为 e=nBS sin t。 2.(2018课标,16,6分)一电阻接到方波交流电源上,在一个周期内产生的热量为Q方;若该电阻接到 正弦交流电源上,在一个周期内产生的热量为Q正。该电阻上电压的峰值均为u0,周期均为T,如图所 示。则Q方Q正等于( ) A.1 B.1 C.12 D.21 22 答案答案 D 根据交变电流有效值的定
3、义及焦耳定律可得,Q方=+=T,Q正=T= T,故=,选项D正确。 2 0 u R2 T 2 0 u R2 T 2 0 u R 2 0 (/ 2)u R 1 2 2 0 u R Q Q 方 正 2 1 易错点拨易错点拨 方波交流电的有效值不是其峰值的。 1 2 3.(2016课标,21,6分)(多选)如图,M为半圆形导线框,圆心为OM;N是圆心角为直角的扇形导线框, 圆心为ON;两导线框在同一竖直面(纸面)内;两圆弧半径相等;过直线OMON的水平面上方有一匀强 磁场,磁场方向垂直于纸面。现使线框M、N在t=0时从图示位置开始,分别绕垂直于纸面且过OM和 ON的轴,以相同的周期T逆时针匀速转动,
4、则( ) A.两导线框中均会产生正弦交流电 B.两导线框中感应电流的周期都等于T C.在t=时,两导线框中产生的感应电动势相等 D.两导线框的电阻相等时,两导线框中感应电流的有效值也相等 8 T 答案答案 BC 本题考查交变电流的产生。通过对线框感应电动势、感应电流的周期、有效值的分 析,考查学生的理解能力与推理能力,同时也渗透了“科学思维”素养中的“模型建构”及“科学 推理”要素。 导线框的半径旋转切割磁感线时产生大小不变的感应电流,故A项错误;两导线框产生的感应电流 的周期与线框转动周期相同,B项正确;在t=时,两导线框切割磁感线的导线长度相同,且切割速度 大小相等,故产生的感应电动势相等
5、,均为E=BR2,C项正确;两导线框中感应电流随时间变化的 图像如图所示,故两导线框中感应电流的有效值不相等,D项错误。 8 T 1 2 疑难突破疑难突破 设M导线框中的电流有效值为IM,则rT=2 r,得IM=;设N导线框中电流 有效值为IN,则rT=2 r,得IN=,故IM=IN。 2 M I 2 2 2 BR r 2 T 2 2 BR r 2 N I 2 2 2 BR r 4 T 2 2 4 BR r 2 4.(2017江苏单科,7,4分)(多选)某音响电路的简化电路图如图所示,输入信号既有高频成分,也有低 频成分,则( ) A.电感L1的作用是通高频 B.电容C2的作用是通高频 C.扬
6、声器甲用于输出高频成分 D.扬声器乙用于输出高频成分 答案答案 BD 电感线圈具有“阻高频通低频”的特性,电容器具有“通交流隔直流”“通高频阻 低频”的特性,当输入端既有高频成分,也有低频成分时,低频成分通过电感L1,到达扬声器甲,高频 成分通过电容C2,到达扬声器乙,选项B、D正确。 温馨提示温馨提示 电感线圈的特性:“通直流,阻交流;通低频,阻高频”。电容的特性:“通交流,隔直流; 通高频,阻低频”。 5.(2019天津理综,8,6分)(多选)单匝闭合矩形线框电阻为R,在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速 转动,穿过线框的磁通量与时间t的关系图像如图所示。下列说法正确的是( ) A.时刻线框
7、平面与中性面垂直 B.线框的感应电动势有效值为 C.线框转一周外力所做的功为 D.从t=0到t=过程中线框的平均感应电动势为 2 T m 2 T 22 m 2 RT 4 T m T 答案答案 BC 本题考查了交变电流的产生和描述。通过对交变电流产生过程、有效值、平均感应 电动势及安培力做功的分析和判断,考查学生的理解能力、分析综合能力,体现了“能量观念”和 “科学推理”要素。 由-t图像可知,在时刻穿过线框的磁通量最大,线框处于中性面位置,选项A错误;交变电流感应 电动势的最大值为Em=BS=,有效值E=Em=,选项B正确;线框匀速转一周时外力所 做的功等于克服安培力所做的功,W=T=,选项C
8、正确;从t=0到t=的过程中平均感应电动 势=,选项D错误。 2 T m 2 T 2 2 m 2 T 2 E R 22 m 2 RT4 T E t m-0 4 T m 4 T 审题指导审题指导 感应电动势最大值表达式中的BS即磁通量的最大值,虽然题中没有给出B、S,但可 以从图像中获取相关的数据信息m,从而求得感应电动势的最大值;线框匀速转动是确定外力 做功的关键。 以下为教师用书专用 1.(2015山东理综,19,6分)如图甲,R0为定值电阻,两金属圆环固定在同一绝缘平面内。左端连接在 一周期为T0的正弦交流电源上,经二极管整流后,通过R0的电流i始终向左,其大小按图乙所示规律 变化。规定内
9、圆环a端电势高于b端时,a、b间的电压uab为正,下列uab-t图像可能正确的是( ) 图甲 图乙 答案答案 C 圆环内磁场的变化周期为0.5T0,则产生的感应电动势的变化周期也一定是0.5T0,四个图 像中,只有C的变化周期是0.5T0,根据排除法可知,C正确。 一题多解一题多解 由题图乙知,00.25T0,外圈环电流逐渐增大且逐渐减小,根据安培定则,外圆环内部 磁场方向垂直纸面向里,磁场逐渐增强且逐渐减小,根据楞次定律知内圆环a端电势高,所以uab 0,根据法拉第电磁感应定律uab=知,uab逐渐减小;t=0.25T0时,=0,所以=0,uab=0;同理可 知,0.25T0t0.5T0时,
10、uab0,且|uab|逐渐增大;0.5T0T0内重复00.5T0的变化规律。故选项C正确。 i t B t t BS t i t B t 2.(2015四川理综,4,6分)小型手摇发电机线圈共N匝,每匝可简化为矩形线圈abcd,磁极间的磁场视为匀 强磁场,方向垂直于线圈中心轴OO,线圈绕OO匀速转动,如图所示。矩形线圈ab边和cd边产生的感应 电动势的最大值都为e0,不计线圈电阻,则发电机输出电压( ) A.峰值是e0 B.峰值是2e0 C.有效值是 Ne0 D.有效值是 Ne0 2 2 2 答案答案 D 发电机输出电压峰值是2Ne0,A、B错误;有效值是 2Ne0=Ne0,C错误,D正确。
11、2 2 2 3.(2017天津理综,6,6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( ) A.t=0时,线圈平面平行于磁感线 B.t=1 s时,线圈中的电流改变方向 C.t=1.5 s时,线圈中的感应电动势最大 D.一个周期内,线圈产生的热量为82 J 答案答案 AD 本题考查交变电流的产生与描述。通过-t图像来分析线圈中的感应电流、感应电 动势、焦耳热等,考查了学生的理解能力,也渗透了“科学思维”素养中“模型建构”要素。 由-t图可知,t=0时,=0,则线圈平面平行于磁感线
12、,选项A正确;t=1 s时=0,此时电动势最大,t=0.5 s和t=1.5 s时,最大,此时电动势为0,电流改变方向,选项B、C错误;交流电电动势的最大值Em=nBS =nm=4 V,有效值E=Em=2 V,一个周期内线圈产生的热量Q= T=82 J,D正确。 2 T 2 2 2 2 E R 疑难突破疑难突破 由E=n知随时间按正弦规律变化,则E随时间按余弦规律变化。在感应电流 改变方向的时刻,感应电动势E=0,此时线圈处于中性面,通过线圈的磁通量最大。计算交变电 流产生的热量时应使用有效值。 t 考点考点2 2 变压器、电能的输送变压器、电能的输送 1.(2020山东,5,3分)图甲中的理想
13、变压器原、副线圈匝数比n1n2=223,输入端a、b所接电压u随 时间t的变化关系如图乙所示。灯泡L的电阻恒为15 ,额定电压为24 V。定值电阻R1=10 、R2=5 ,滑动变阻器R的最大阻值为10 。为使灯泡正常工作,滑动变阻器接入电路的电阻应调节为 ( ) A.1 B.5 C.6 D.8 答案答案 A 由题意可知,输入端a、b所接电压的有效值U1=220 V,由=知变压器输出端电 压U2=30 V。为使灯L正常发光,UL=24 V,IL= A=1.6 A,由电路可知UR1=U2-UL=6 V,IR1=0.6 A, 则R2和R串联支路电流IR2=IL-IR1=1 A,R串=R2+R=6 ,
14、故R=6 -5 =1 ,选项A正确。 m 2 U 1 2 U U 1 2 n n L L U R 24 15 1 1 R U R 1 2 R R U I 2.(2020江苏单科,2,3分)电流互感器是一种测量电路中电流的变压器,工作原理如图所示。其原线圈匝 数较少,串联在电路中,副线圈匝数较多,两端接在电流表上。 则电流互感器( ) A.是一种降压变压器 B.能测量直流电路的电流 C.原、副线圈电流的频率不同 D.副线圈的电流小于原线圈的电流 答案答案 D 本题借用电流互感器考查了理想变压器的特点。 由题设条件可知变压器的原线圈匝数较少,副线圈匝数较多,由=可知,电流互感器是一种升 压变压器,
15、A错误;由n1I1=n2I2可知,原线圈的电流大于副线圈的电流,D正确;变压器的工作原理是电 磁感应,不能测量直流电路的电流,B错误;变压器不改变交流电的频率,即原、副线圈电流的频率 相同,C错误。 1 2 U U 1 2 n n 3.(2020浙江7月选考,11,3分)如图所示,某小型水电站发电机的输出功率P=100 kW,发电机的电压U1= 250 V,经变压器升压后向远处输电,输电线总电阻R线=8 ,在用户端用降压变压器把电压降为U4 =220 V。已知输电线上损失的功率P线=5 kW,假设两个变压器均是理想变压器,下列说法正确的是 ( ) A.发电机输出的电流I1=40 A B.输电线
16、上的电流I线=625 A C.降压变压器的匝数比n3n4=19011 D.用户得到的电流I4=455 A 答案答案 C 对发电机,由P=IU可知发电机的输出电流I1=400 A,A项错误。对输电线,由P线=R线 可得I线=25 A,B项错误。由能量守恒可知用户获得的功率为P用=P-P线=95 kW,故对用户,由 P用=I4U4得I4= A,故降压变压器的匝数比为=,C项正确,D项错误。 1 P U 2 I线 P R 线 线 4 P U 4 750 11 3 4 n n 4 I I线 190 11 4.(2020课标,19,6分)(多选)特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低。我国已成
17、 功掌握并实际应用了特高压输电技术。假设从A处采用550 kV的超高压向B处输电,输电线上损耗 的电功率为P,到达B处时电压下降了U。在保持A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件 下,改用1 100 kV特高压输电,输电线上损耗的电功率变为P,到达B处时电压下降了U。不考虑 其他因素的影响,则( ) A.P=P B.P=P C.U=U D.U=U 1 4 1 2 1 4 1 2 答案答案 AD 设输送功率为P,输电线电阻为R,则采用超高压输电时输电线上损失电压为U=R ,损失的电功率P=R,而=2,所以U=U,P=P,故A、D选项正 确。 P U 1 U 2 P U 2 1 U U U 1
18、100kV 550kV 1 2 1 4 5.(2020课标,20,6分)(多选)在图(a)所示的交流电路中,电源电压的有效值为220 V,理想变压器 原、副线圈的匝数比为101,R1、R2、R3均为固定电阻,R2=10 ,R3=20 , 各电表均为理想电表。 已知电阻R2中电流i2随时间t变化的正弦曲线如图(b)所示。下列说法正确的是( ) A.所用交流电的频率为50 Hz B.电压表的示数为100 V C.电流表的示数为1.0 A D.变压器传输的电功率为15.0 W 答案答案 AD 本题借助图形和图像考查了理想变压器的特点及交流电的描述物理量特点。 由图(b)可知变压器输出端交流电的周期T
19、=0.02 s,变压器不改变交流电的频率和周期,故所用交流 电的频率f=50 Hz,A正确;由图(b)可知流经电阻R2的电流有效值I2=1 A,电阻R2两端电压U2= I2R2=10 V,根据串并联电路特点及欧姆定律可得,电流表的示数I3=0.5 A,C错误;根据理想变压 器的特点可得变压器原线圈两端电压U1=U2=100 V,则电压表的示数U=U-U1=120 V,B错误;变 压器传输的电功率P=U2(I2+I3)=15.0 W,D正确。 1 T m 2 I 2 3 U R 1 2 n n 6.(2017北京理综,16,6分)如图所示,理想变压器的原线圈接在u=220 sin 100t(V)
20、的交流电源上, 副线圈接有R=55 的负载电阻,原、副线圈匝数之比为21,电流表、电压表均为理想电表。下 列说法正确的是( ) A.原线圈的输入功率为220 W B.电流表的读数为1 A C.电压表的读数为110 V D.副线圈输出交流电的周期为50 s 2 2 2 答案答案 B 由题知,变压器的输入电压U1= V=220 V,所以U2=U1=110 V;副线圈中电流I2= =2 A,原线圈中电流I1=I2=1 A。本题中电压表、电流表的读数为有效值,故B项正确,C项错 误;原线圈输入功率P1=U1I1=220 W,A项错误;交流电的周期T= s=0.02 s,D项错误。 220 2 2 2
21、1 n n 2 U R 2 1 n n 2 2 100 易错点拨易错点拨 交流电的最大值与有效值 1.在正弦交流电中,U=。 m 2 U 2.在交流电路中,电表的读数为有效值。 7.(2016课标,19,6分)(多选)如图,理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b。当 输入电压U为灯泡额定电压的10倍时,两灯均能正常发光,下列说法正确的是( ) A.原、副线圈匝数比为91 B.原、副线圈匝数比为19 C.此时a和b的电功率之比为91 D.此时a和b的电功率之比为19 答案答案 AD 本题考查变压器的基本原理。通过对原、副线圈电压、电流关系的分析,考查了学 生的理解能力及分析综合能力
22、,体现了“科学思维”素养中“模型建构”和“科学推理”要素。 由题意知U=10U灯,a、b均正常发光,则变压器输入电压U1=9U灯,而输出电压U2=U灯,所以原、副线 圈匝数比n1n2=U1U2=91;而I1I2=n2n1=19,所以两灯功率之比PaPb=U灯I1U灯I2=19, 选项A、D正确。 温馨提示温馨提示 两灯均正常发光,Ua=Ub=U灯,U=Ua+U1=10U灯,则U1=9U灯。 8.(2016课标,16,6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
23、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( ) A.2 B.3 C.4 D.5 答案答案 B 设原、副线圈匝数比为n,根据能量守恒,当S断开时,UI=I2R1+(nI)2(R2+R3);当S闭合时,4UI =(4I)2R1+(4nI)2R2,联立解得n=3,所以B正确。 温馨提示温馨提示 要计算原线圈上消耗的功率,只要计算出副线圈电阻上消耗的功率即可。 9.(2019海南单科,8,5分)(多选)如图,一理想变压器输入端接交流恒压源,输出端电路由R1、R2和R3三个 电阻构成。将该变压器原、副线圈的匝数比由51改为101后( ) A.流经R1的电流减小到原来的 B.R2
24、两端的电压增加到原来的2倍 C.R3两端的电压减小到原来的 D.电阻上总的热功率减小到原来的 1 4 1 2 1 4 答案答案 CD 本题考查变压器的基本原理。通过对电压、电流、功率的动态变化分析,考查学生 的理解能力,渗透了科学思维中的科学推理要素。 将该变压器原、副线圈的匝数比由51改为101后,输入电压不变,根据=可知,输出电压变 为原来的,可知R1两端的电压变为原来的,则流经R1的电流减小到原来的,选项A错误;R2两端 的电压为=U输出,则R2两端的电压减小到原来的,选项B错误;同理,R3两端的电压减小到 原来的,选项C正确;因输出电压变为原来的,根据P=可知,电阻上总的热功率减小到原
25、来的 ,选项D正确。 1 2 U U 1 2 n n 1 2 1 2 1 2 2 R U 2 23 R RR 1 2 1 2 1 2 2 U R 1 4 解答思路解答思路 U1U2I、P的变化情况。 10.(2018江苏单科,2,3分)采用220 kV高压向远方的城市输电。当输送功率一定时,为使输电线上 损耗的功率减小为原来的,输电电压应变为( ) A.55 kV B.110 kV C.440 kV D.880 kV 1 4 答案答案 C 本题考查远距离输电。通过对输电线上损耗功率的计算,考查学生的理解能力及推理 能力,同时体现了“科学思维”素养中的“科学推理”要素。 由P送=U送 I线和P损
26、= R线得,P损= R线。因为P送和R线一定,要使P损=P损,结合上式得,U送=2U送= 440 kV,C项正确。 2 I线 2 P U 送 送 1 4 规律总结规律总结 输电线路功率损失的计算方法 (1)P损=P送-P,P送为输送的功率,P为用户得到的功率。 (2)P损=R线,I线为输电线路上的电流,R线为输电线电阻。 (3)P损=,U为输电线路上损失的电压,R线为输电线电阻。 (4)P损=UI线,U为输电线路上损失的电压,I线为输电线路上的电流。 2 I线 2 ()U R线 1.(2015课标,16,6分)一理想变压器的原、副线圈的匝数比为31,在原、副线圈的回路中分别 接有阻值相同的电阻
27、,原线圈一侧接在电压为220 V的正弦交流电源上,如图所示。设副线圈回路 中电阻两端的电压为U,原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k,则( ) A.U=66 V,k= B.U=22 V,k= C.U=66 V,k= D.U=22 V,k= 1 9 1 9 1 3 1 3 以下为教师用书专用 答案答案 A 设原线圈中电流为I,由=知副线圈中的电流I2=3I,由题意知副线圈中电阻两端的电 压U=3IR,则原线圈回路中R两端的电压UR=IR=,原线圈两端的电压U1=3U,由闭合电路中电压关 系可知U1+UR=220 V,即+3U=220 V,U=66 V,原线圈回路中电阻消耗的功率P1=I2R,
28、副线圈回路中 电阻消耗的功率P2=(3I)2R,=k=,选项A正确。 1 2 I I 2 1 n n 3 U 3 U 1 2 P P 2 2 (3 ) I R IR 1 9 解题指导解题指导 理想变压器:U1U2=n1n2,I1I2=n2n1。原线圈回路UR+U1=220 V。 评析评析 此题为常见题型,但原线圈回路加一电阻,使试题难度大为增加。 2.(2018天津理综,4,6分)教学用发电机能够产生正弦式交变电流。利用该发电机(内阻可忽略)通 过理想变压器向定值电阻R供电,电路如图所示,理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分 别为I、U,R消耗的功率为P。若发电机线圈的转速变为原来的,则
29、( ) 1 2 A.R消耗的功率变为P B.电压表V的读数变为U C.电流表A的读数变为2I D.通过R的交变电流频率不变 1 2 1 2 答案答案 B 本题考查正弦交流电的产生原理、理想变压器。由正弦交流电的产生原理可知,其电 动势的最大值Em=NBS,而=2n,有效值E=Em,线圈转速变为原来的,则U1=E变为原来的。 由=知U2变为原来的,电压表读数变为原来的,选项B正确;R消耗的功率P=,故R消耗的 功率变为原来的,选项A错误;由P入=P出得,U1I1=,故I1变为原来的,即电流表读数变为原来的 ,选项C错误;变压器不改变交变电流的频率,故通过R的交变电流频率变为原来的,选项D错误。
30、2 2 1 2 1 2 1 2 U U 1 2 n n 1 2 1 2 2 2 U R 1 4 2 2 U R 1 2 1 2 1 2 解题关键解题关键 正弦交流电的最大值与转速的关系,理想变压器的电流、电压及功率的决定关系,是解 答此题的关键。 3.(2016四川理综,2,6分)如图所示,接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L供电,如果将原、 副线圈减少相同匝数,其他条件不变,则( ) A.小灯泡变亮 B.小灯泡变暗 C.原、副线圈两端电压的比值不变 D.通过原、副线圈电流的比值不变 答案答案 B 由=得U2=U1 由=得 U2=U1 由/得:=,因为n2n1,所以1,即U2U1,U2降低
31、 B.U2U1,U2升高 C.U2U1,U2降低 D.U2U1,U2升高 答案答案 C 由图可知变压器的原线圈匝数n1大于副线圈匝数n2,因=,则U2U1;在将滑动触头 从M点顺时针转到N点的过程中,n2减小,U2降低,选项C正确,选项A、B、D错误。 1 1 U n 2 2 U n 5.(2015海南单科,10,5分)(多选)如图,一理想变压器原、副线圈匝数之比为41,原线圈与一可变 电阻串联后,接入一正弦交流电源;副线圈电路中固定电阻的阻值为R0,负载电阻的阻值R=11R0, 是理想电压表。现将负载电阻的阻值减小为R=5R0,保持变压器输入电流不变,此时电压表的读数 为5.0 V,则( )
32、 A.此时原线圈两端电压的最大值约为34 V B.此时原线圈两端电压的最大值约为24 V C.原线圈两端原来的电压有效值约为68 V D.原线圈两端原来的电压有效值约为48 V 答案答案 AD 当R=5R0时,示数为5.0 V,所以输出电流I出=,UR0=I出R0=1 V,则变压器输出电压为 6 V,由=得到输入电压的有效值为24 V,所以原线圈两端电压最大值约为U134 V,A正 确,B错误。因I入I出=n2n1不变,故输入电流不变时输出电流也不变,当负载由R=11R0变为R=5R0 时,由U=IR知副线圈两端电压由I(R0+11R0)降到I(R0+5R0)=6 V,则副线圈两端原来的电压有
33、效值为 12 V,原线圈两端原来的电压有效值为48 V,C错误,D正确。 0 5.0V 5R 1 2 n n 1 2 U U 2 6.(2019江苏单科,1,3分)某理想变压器原、副线圈的匝数之比为110,当输入电压增加20 V时,输 出电压( ) A.降低2 V B.增加2 V C.降低200 V D.增加200 V 答案答案 D 本题考查变压器原理内容,有利于培养学生理解能力,体现了核心素养中的科学态度要 素。 依据理想变压器原、副线圈的电压比与匝数比关系公式可知,=,则U2=U1,得U2=200 V,故选项D正确。 1 2 U U 1 2 n n 2 1 n n 温馨提示温馨提示 理想变
34、压器原、副线圈的电压比与匝数比关系公式=。U1=U1+U1,U2=U2+U2, 则有=,即=,可得=。 1 2 U U 1 2 n n 1 2 U U 1 2 n n 1 2 n n 11 22 UU UU 1 2 U U 1 2 n n 7.(2016天津理综,5,6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 答
35、案答案 B 本题考查理想变压器的动态变化问题。通过对变压器电路的动态分析,考查了学生的 分析综合能力,渗透了“科学思维”素养中的“科学推理”要素。 由于原、副线圈两端电压不变,当滑动变阻器滑动触头P向上滑动时,连入电路的电阻变大,所在电 路总电阻变大,副线圈中电流减小,R1中电流减小,R1消耗的功率减小,A项错误;R1中电流减小,则R1 两端电压减小,而副线圈两端电压不变,所以滑动变阻器两端电压增大,电压表示数变大,B项正确; 副线圈中电流减小,原线圈中电流随之减小,故C项错误;若闭合开关S,负载电路的总电阻减小,副线 圈中电流增大,R1中电流增大,则R1两端电压升高,R2两端电压减小,A2示
36、数变小,D项错误。 反思总结反思总结 此题是变压器工作电路中的动态问题,要注意其中的因果关系:原线圈电压决定副线 圈输出电压,副线圈的输出电压和负载电阻共同决定副线圈中的电流,副线圈中的电流决定原线圈 中的电流。 考点考点1 1 交变电流的产生和描述交变电流的产生和描述 A A组组 考点基础题组考点基础题组 1.(2020东北三省四市教研联合体模拟,5)(多选)如图所示,是小型交流发电机的示意图,正对的异名 磁极间的磁场可视为水平方向的匀强磁场,磁感应强度大小为B,A为理想交流电流表。匝数为n、 面积为S、阻值为r的线圈绕垂直于磁场的水平轴OO以角速度匀速转动,定值电阻阻值为R,从图 示位置开
37、始计时。下列说法正确的是( ) A.线圈每转动一周,电流方向改变2次 B.图示位置时交流电流表的示数为I= C.t=时,线圈中的磁通量最大,瞬时感应电动势最大 D.电阻R消耗的热功率为P= nBS Rr 2 2 R 2 nBS Rr 答案答案 AD 线圈每转动一周,电流方向改变2次,故A正确; 交流电流表的示数为电流的有效值,为 I= 故B错误; t=时,线圈转到中性面位置,磁通量最大,瞬时感应电动势为零,故C错误; 电阻R消耗的热功率为P=I2R= 故D正确。 m 2 E Rr2() nBS Rr 24 T 2 R 2 nBS Rr 解题方法解题方法 求功、能用交变电流的有效值,求电荷量用交
38、变电流的平均值。 2.(2020辽宁葫芦岛一模,3)如图所示,一交流发电机的线圈通过滑环与理想变压器相连,理想变压 器原线圈接有理想电压表和电流表,副线圈接有定值电阻和灯泡,它们的阻值相等(设灯泡阻值不 变),且均为R,当线圈由图示位置(磁场恰好与线圈平面垂直)以转速n匀速转动时,灯泡恰能正常发 光,电流表示数为I,理想变压器原、副线圈的匝数比为k。下列选项中正确的是( ) A.线圈在图示位置磁通量的变化率最大 B.电压表示数为IR C.灯泡的额定功率为k2I2R D.从图示位置开始计时,变压器输入电压的瞬时值表达式u=2k2IR sin 2nt 答案答案 C 本题考查交变电流的描述,体现能量
39、观念要素。 线圈在图示位置时的磁通量最大,此时感应电动势为0,由法拉第电磁感应定律可知,此时磁通量的 变化率为0,故A错误; 由理想变压器原、副线圈中电流关系可知,副线圈中的电流为kI,副线圈两端电压为kI 2R,则电压 表示数为k2I 2R,故B错误; 副线圈中的电流为kI,灯泡的额定功率为 P=(kI)2R=k2I2R 故C正确; 理想变压器输入电压的最大值为 Um=k2I 2R=2k2IR 线圈转动的角速度为=2n,则从图示位置开始计时,变压器输入电压的瞬时值表达式 u=Um sin t=2k2IR sin 2nt 故D错误。 22 2 3.(2019辽宁省实验中学、东北师大附中、哈师大
40、附中二联,15)甲图是小型交流发电机的示意图, 两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场,为理想交流电流表。线圈绕垂直于磁场的 水平轴OO沿逆时针方向匀速转动,产生的电动势随时间变化的图像如图乙所示。已知发电机线 圈电阻为10 ,外接一只阻值为90 的电阻,不计电路的其他电阻,则( ) A.电流表的示数为0.31 A B.线圈转动的角速度为50 rad/s C.0.01 s时线圈平面与磁场方向平行 D.在线圈转动一周过程中,外电阻发热约为0.087 J 答案答案 D 在交流电路中电流表的示数为有效值,E有效=22 V,电流表的示数I= A=0.22 A, A错误;从图像可知线圈转动的周期为
41、0.02 s,则线圈转动的角速度=100 rad/s,B错误;0.01 s 时线圈的电动势为0,因此线圈在中性面处,C错误;发热量应用电流的有效值进行计算,则发热量 Q=I2Rt=(0.22)2900.020.087 J,D正确。 m 2 EE R 有效 总 22 100 2 T 温馨提示温馨提示 交流电在一个周期内的发热量可以用交流电有效值进行计算。 4.(2018甘肃兰州一诊,19)(多选)理想电压表和理想电流表与两个相同的灯泡连成如图甲所示的电 路,接在正弦交变电源上,每个灯泡的电阻R=110 。图乙是交变电源输出电压u随时间t变化的图 像,则下列选项正确的是( ) A.电流表读数是1
42、A B.电压表读数是311 V C.每个灯泡两端的电压随时间变化的规律是UR=311 cos 100t(V) D.通过每个灯泡的电流随时间变化的规律是i= cos 100t(A) 2 答案答案 AD 本题考查交变电流的产生与描述,考查学生的理解能力。由题图乙知输出电压最大 值为311 V,则有效值为220 V,故电压表示数应为220 V,电流I= A=1 A,即电流表示数为 1 A,故A正确,B错误;灯泡电阻相同,故其两端电压相等,每个灯泡两端电压为输出电压的一半,而每 个灯泡两端电压的变化周期与输出电压相同,所以灯泡两端电压随时间变化的规律为UR=155.5 cos 100t (V),故C错
43、误;根据欧姆定律得,电路最大电流为imax= A= A,故电流i= cos 100t (A),故D正确。故选A、D。 2 U R 220 2 110 311 110 110 22 温馨提示温馨提示 电压表与电流表所测得的电压值和电流值都为有效值,有效值=,串联电路中电 流处处相等,电压之比等于各电阻的阻值之比。 2 最大值 考点考点2 2 变压器、电能的输送变压器、电能的输送 5.(2020广西柳州4月联考,4)如图所示的理想变压器,两个副线圈匝数分别为n1和n2,当把电热器接 在ab,使cd空载时,电流表示数为I1,当把同一电热器接在cd,而使ab空载时,电流表的示数为I2,则I1I 2等于
44、( ) A.n1n2 B. C.n2n1 D. 2 1 n 2 2 n 2 2 n 2 1 n 答案答案 B 本题考查变压器,体现能量观念要素。 设副线圈中的电压分别为U2、U3,根据输入功率等于输出功率和电压与匝数成正比,可知 UI1=,UI2= 联立解得= 故B正确,A、C、D错误。 2 2 U R 2 3 U R 1 2 I I 2 2 2 3 U U 2 1 2 2 n n 思路分析思路分析 根据理想变压器原副线圈匝数比与电压比、电流比之间的关系即可求解,理想变压器 的输入功率与输出功率相等。 6.(2020百校二联,6)(多选)如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为51,b是原线
45、圈的中心 抽头,图中电表均为理想交流电表,定值电阻R=10 ,其余电阻均不计,从某时刻开始在原线圈c、d 两端加上如图乙所示的交流电压,下列说法正确的是( ) A.当单刀双掷开关与a连接,在t=0.01 s时,电流表的示数为零 B.当单刀双掷开关与a连接时,电压表示数为44.0 V C.当单刀双掷开关由a拨到b时,原线圈的输入功率变为原来的4倍 D.当单刀双掷开关由a拨到b时,副线圈输出电压的频率变为100 Hz 答案答案 BC 由乙图知,原线圈所加的交流电压的最大值为311 V,其有效值为 U1= V=220 V 由题意知,理想变压器原、副线圈的匝数比为51,则有 = 所以电压表示数为U2=
46、44.0 V,电流表的示数为 I2=4.4 A 故A错误,B正确; 当单刀双掷开关由a拨到b时,根据= 可知n1变为原来的一半,则副线圈电压U2加倍,根据P= 可知电阻R上消耗的功率变为原来的4倍,因理想变压器原线圈输入功率与副线圈输出功率相等, 所以原线圈的输入功率变为原来的4倍,故C正确; 由乙图知,原线圈所加交流电的频率为50 Hz,理想变压器不改变交流电的频率,副线圈输出的频率 仍为50 Hz,故D错误。 311 2 1 2 U U 1 2 n n 5 1 2 U R 1 2 U U 1 2 n n 2 2 U R 7.(2019甘肃、青海、宁夏联考,2)变压器线圈中的电流越大,所用的
47、导线应当越粗。街头见到的变 压器是降压变压器,假设它只有一个原线圈和一个副线圈,则( ) A.副线圈的导线应当粗些,且副线圈的匝数少 B.副线圈的导线应当粗些,且副线圈的匝数多 C.原线圈的导线应当粗些,且原线圈的匝数少 D.原线圈的导线应当粗些,且原线圈的匝数多 答案答案 A 本题考查变压器,考查学生的理解能力,属于“四翼”考查要求的基础性。街头见到的 变压器是降压变压器,可知原线圈的匝数比副线圈的匝数多,由于功率相同,而副线圈中电压小,所 以副线圈中的电流比原线圈中的电流要大,副线圈中的电流大,导线应当粗些。故A正确,B、C、 D错误。 思路指导思路指导 理想变压器的电压与匝数成正比,当只有一个副线圈的时候,电流与匝数成反比,街头 见到的变压器是降压变压器,可知原线圈的匝数比副线圈的匝数多,再根据电流的大小判断导线的 粗细。 8.(2018辽宁丹东一模,18)如图所示的电路中,理想变压器原、副线圈的匝数比n1
