2019屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十一章 交變電流 傳感器學(xué)案

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1、 第十一章 交變電流　傳感器 [全國卷5年考情分析] 基礎(chǔ)考點 ?？伎键c(2013～2017考情統(tǒng)計) 命題概率 ?？冀嵌? 正弦交變電流的函數(shù)表達(dá)式、峰值和有效值(Ⅰ) 遠(yuǎn)距離輸電(Ⅰ) 以上2個考點未曾獨立命題 交變電流、交變電流的圖像(Ⅰ) '16Ⅲ卷T21(6分) 獨立命題概率20% (1)根據(jù)線框在磁場中的轉(zhuǎn)動求解描述交變電流的物理量 (2)根據(jù)交變電流的圖像或表達(dá)式求解描述交變電流的物理量 (3)變壓器的基本原理和動態(tài)分析 (4)遠(yuǎn)距離輸電問題 理想變壓器(Ⅱ) '16Ⅰ卷T16(6分) '16Ⅲ卷T19(6分) '15Ⅰ卷T16

2、(6分) '14Ⅱ卷T21(6分) 獨立命題概率70% 綜合命題概率80% 實驗十二　傳感器的簡單使用 '16Ⅰ卷T23(10分) 綜合命題概率30% 第1節(jié)交變電流的產(chǎn)生及描述 (1)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動時，一定會產(chǎn)生正弦式交變電流。(×) (2)線圈在磁場中轉(zhuǎn)動的過程中穿過線圈的磁通量最大時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢也最大。(×) (3)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動經(jīng)過中性面時，線圈中的感應(yīng)電動勢為零，電流方向發(fā)生改變。(√) (4)交流電氣設(shè)備上所標(biāo)的電壓和電流值是交變電流的有效值。(√) (5)交流電壓表和電流表測量的是交流電的峰值。(×)

3、(6)交變電流的峰值總是有效值的倍。(×) 解題中常用到的二級結(jié)論： (1)正弦交流電的產(chǎn)生：中性面垂直于磁場方向，線圈平面平行于磁場方向時電動勢最大：Em＝nBSω。 ①線圈從中性面開始轉(zhuǎn)動：e＝Emsin ωt。 ②線圈從平行于磁場方向開始轉(zhuǎn)動：e＝Emcos ωt。 (2)正弦交變電流的有效值與最大值的關(guān)系，對整個波形、半個波形、甚至個波形都成立。 (3)非正弦交流電的有效值的求法：I2RT＝一個周期內(nèi)產(chǎn)生的總熱量?！　? 突破點(一)　交變電流的產(chǎn)生和描述 1．正弦式交變電流的產(chǎn)生 (1)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

4、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。 (4)交變電動勢的最大值Em＝nBSω，與轉(zhuǎn)軸位置無關(guān)，與線圈形狀無關(guān)。 2．正弦式交變電流的圖像(線圈在中性面位置開始計時) 函數(shù)表達(dá)式 圖像 磁通量 Φ＝Φmcos ωt＝BScos ωt 電動勢 e＝Emsin ωt＝nBSωsin ωt 電流 i＝Imsin ωt＝sin ωt

5、 電壓 u＝Umsin ωt＝sin ωt [題點全練] 1．(2015·山東高考)如圖甲，R0為定值電阻，兩金屬圓環(huán)固定在同一絕緣平面內(nèi)。左端連接在一周期為T0的正弦交流電源上，經(jīng)二極管整流后，通過R0的電流i始終向左，其大小按圖乙所示規(guī)律變化。規(guī)定內(nèi)圓環(huán)a端電勢高于b端時，a、b間的電壓uab為正，下列uab-t圖像可能正確的是(　　) 解析：選C　由題圖乙知，0～0.25T0，外圓環(huán)電流逐漸增大且逐漸減小，根據(jù)安培定則，外圓環(huán)內(nèi)部磁場方向垂直紙面向里，磁場逐漸增強(qiáng)且逐漸減小，根據(jù)楞次定律知內(nèi)圓環(huán)a端電勢高，所以uab＞0，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律uab＝＝知，ua

6、b逐漸減??；t＝0.25T0時，＝0，所以＝0，uab＝0；同理可知0.25T0～0.5T0時間內(nèi)，uab＜0，且|uab|逐漸增大；0.5T0～T0內(nèi)重復(fù)0～0.5T0的變化規(guī)律。故選項C正確。 2．[多選](2018·湖南石門一中模擬)如圖所示，圖線a是線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動時所產(chǎn)生正弦交流電的圖像，當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，其在同一磁場中勻速轉(zhuǎn)動過程中所產(chǎn)生正弦交流電的圖像如圖線b所示。 以下關(guān)于這兩個正弦交流電的說法正確的是(　　) A．在圖中t＝0時刻穿過線圈的磁通量均為零 B．線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為3∶2 C．交流電a的瞬時值為u＝10sin 5πt(V) D．交流電b電壓的最

7、大值為 V 解析：選BCD　由題圖可知，t＝0時刻線圈均在中性面，穿過線圈的磁通量最大，所以A錯誤；由圖像可知TA∶TB＝2∶3，故nA∶nB＝3∶2，所以B正確；由圖像可知，交流電a的最大值為10 V，角速度為ω＝＝ rad/s＝5π rad/s，所以交流電a的瞬時值為u＝10sin 5πt (V)，所以C正確；交流電最大值Um＝NBSω，故Uma∶Umb＝3∶2，故Umb＝Uma＝ V，D正確。 3．[多選](2016·全國卷Ⅲ)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

8、強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于紙面。現(xiàn)使線框M、N在t＝0時從圖示位置開始，分別繞垂直于紙面、且過OM和ON的軸，以相同的周期T逆時針勻速轉(zhuǎn)動，則(　　) A．兩導(dǎo)線框中均會產(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T C．在t＝時，兩導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相等 D．兩導(dǎo)線框的電阻相等時，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)動切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的大小不變，選項A錯誤；導(dǎo)線框的轉(zhuǎn)動周期為T，則感應(yīng)電流的周期也為T，選項B正確；在t＝時，切割磁感線的有效長度相同，兩導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相等，選項C正確；M導(dǎo)線框中一直有感應(yīng)電流，N導(dǎo)線框中只有一半時間

9、內(nèi)有感應(yīng)電流，所以兩導(dǎo)線框的電阻相等時，感應(yīng)電流的有效值不相等，選項D錯誤。 突破點(二)　有效值的理解與計算 有效值的求解 (1)計算有效值的根據(jù)是電流的熱效應(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)利用公式Q＝I2Rt和Q＝t可分別求得電流有效值和電壓有效值。 [典例]　電阻R1、R2與交流電源按照圖甲所示方式連接，R1＝10 Ω，R2＝20 Ω。合上開關(guān)S后，通過電阻R2的正弦式交變電流i隨時間t變化的情況如圖乙所示。則(　　) A．通過R1的電流有效值是1.2 A B．R1兩端的電壓有效值是6 V C．通過R2的電流有效值是

10、1.2 A D．R2兩端的電壓最大值是6 V [解析]　首先從交流電圖像中找出交變電流的最大值即通過R2的電流最大值為0.6 A，由正弦式交變電流最大值與有效值的關(guān)系Im＝I可知其有效值為0.6 A，由于R1與R2串聯(lián)，所以通過R1的電流有效值也是0.6 A，選項 A、C錯；R1兩端電壓有效值為U1＝IR1＝6 V，選項B對；R2兩端電壓最大值為U2m＝ImR2＝0.6×20 V＝12 V，選項D錯。 [答案]　B [多維探究] [變式1]　把圖像下半部分翻到t軸的上面 正弦交流電是由閉合線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的。線圈中感應(yīng)電動勢隨時間變化的規(guī)律如圖所示，則此感應(yīng)電動勢的有效

11、值為________ V。 解析：由有效值的定義式得：××2＝T，得：U＝220 V。 答案：220 [變式2]　僅余周期的波形 家用電子調(diào)光燈的調(diào)光功能是用電子線路將輸入的正弦交流電壓的波形截去一部分來實現(xiàn)的，由截去部分的多少來調(diào)節(jié)電壓，從而實現(xiàn)燈光的可調(diào)，比過去用變壓器調(diào)壓方便且體積小。某電子調(diào)光燈經(jīng)調(diào)整后電壓波形如圖所示，求燈泡兩端的電壓的有效值。 解析：從u-t圖像看出，每個周期的前半周期是正弦圖形，其有效值為U1＝；后半周期電壓為零。根據(jù)有效值的定義，T＝·＋0，解得U＝。 答案： [變式3]　僅余周期的波形 如圖所示為一個經(jīng)雙可控硅調(diào)節(jié)后加在電燈上的電壓，正

12、弦交流電的每一個二分之一周期中，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(　　) A．Um　　　　　　　　　　 B. C. D. 解析：選D　從U-t圖像上看，每個周期正弦波形的有效值U1＝，根據(jù)有效值的定義：T＝××2＋0，解得：U＝，D正確。 [變式4]　把正余弦波形變成矩形波形 如圖所示，表示一交流電的電流隨時間而變化的圖像，此交流電的有效值是(　　) A．5 A B．3.5 A C．3.5 A D．5 A 解析：選D　交流電的有效值是根據(jù)其熱效應(yīng)定義的，它是從電流產(chǎn)生焦耳熱相等的角度出發(fā)，使交流電與恒定電流等效。設(shè)交流電的有效值為I，令該交變

13、電流通過一阻值為R的純電阻，在一個周期內(nèi)有：I2RT＝I12R＋I(xiàn)22R。所以該交流電的有效值為I＝ ＝5 A。 [變式5]　上下波形的最大值不一致 電壓u隨時間t的變化情況如圖所示，求電壓的有效值？ 解析：由有效值的定義式得：×＋×＝T，得：U＝55 V。 答案：55 V [變式6]　在電阻兩端并聯(lián)二極管如圖所示電路，電阻R1與電阻R2阻值相同，都為R，和R1并聯(lián)的D為理想二極管(正向電阻可看作零，反向電阻可看作無窮大)，在A、B間加一正弦交流電u＝20 sin 100πt V，則加在R2上的電壓有效值為(　　) A．10 V　　B．20 V　　　C．15 V　　　D．5 V

14、 解析：選D　電壓值取正值時，即在前半個周期內(nèi)，二極管電阻為零，R2上的電壓等于輸入電壓值，電壓值取負(fù)值時，即在后半周期內(nèi)，二極管電阻無窮大可看作斷路，R2上的電壓等于輸入電壓值的一半，據(jù)此可設(shè)加在R2的電壓有效值為U，根據(jù)電流的熱效應(yīng)，在一個周期內(nèi)滿足T＝·＋·，可求出U＝5 V。故選項D正確。 [方法規(guī)律]　幾種典型交變電流的有效值 電流名稱 電流圖像 有效值 正弦式交變電流 I＝ 正弦半波電流 I＝ 矩形脈動電流 I＝ Im 非對稱性交變電流 I＝ 突破點(三)　交變電流“四值”的理解和應(yīng)用 對交變電流“四值”的比較和理解 物理量 表達(dá)

15、式 適用情況及說明 瞬時值 e＝Emsin ωt u＝Umsin ωt i＝Imsin ωt 計算線圈某時刻的受力情況 最大值(峰值) Em＝nBSω Im＝ 討論電容器的擊穿電壓 有效值 對正(余)弦交流 電有：E＝ U＝　I＝ (1)計算與電流的熱效應(yīng)有關(guān)的量(如電功、電功率、電熱等) (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)電表的讀數(shù)為有效值 平均值 ＝BL ＝n ＝ 計算通過電路截面的電荷量 [題點全練] 1.(2015·四川高考)小型手搖發(fā)電機(jī)線圈共N匝，每匝可簡化為矩形線圈abcd，磁極間的

16、磁場視為勻強(qiáng)磁場，方向垂直于線圈中心軸OO′，線圈繞OO′勻速轉(zhuǎn)動，如圖所示。矩形線圈ab邊和cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值都為e0，不計線圈電阻，則發(fā)電機(jī)輸出電壓(　　) A．峰值是e0　　　　　　　 B．峰值是2e0 C．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)生的電動勢的最大值都是e0，每匝中ab和cd串聯(lián)，故每匝線圈產(chǎn)生的電動勢的最大值為2e0。N匝線圈串聯(lián)，整個線圈中感應(yīng)電動勢的最大值為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E＝Ne0，故選項D正確。 2．[多選](2017·天津高考)在勻強(qiáng)磁場中，一個100匝的

17、閉合矩形金屬線圈，繞與磁感線垂直的固定軸勻速轉(zhuǎn)動，穿過該線圈的磁通量隨時間按圖示正弦規(guī)律變化。設(shè)線圈總電阻為2 Ω，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(yīng)電動勢最大 D．一個周期內(nèi)，線圈產(chǎn)生的熱量為8π2 J 解析：選AD　t＝0時，磁通量為零，磁感線與線圈平面平行，A正確；當(dāng)磁感線與線圈平面平行時，磁通量變化率最大，感應(yīng)電動勢最大，畫出感應(yīng)電動勢隨時間變化的圖像如圖，由圖可知，t＝1 s時，感應(yīng)電流沒有改變方向，B錯誤；t＝1.5 s時，感應(yīng)電動勢為0，C錯誤；感應(yīng)電動勢最大值Em＝NBSω＝NΦm

18、＝100×0.04×(V)＝4π(V)，有效值E＝×4π(V)＝2π(V)，Q＝T＝8π2(J)，D正確。 3．(2018·四川省涼山州診斷)圖甲為一臺小型發(fā)電機(jī)示意圖，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢隨時間變化如圖乙所示。已知發(fā)電機(jī)線圈的匝數(shù)為100匝，電阻r＝2 Ω，外電路的小燈泡電阻恒為R＝6 Ω，電壓表、電流表均為理想電表。下列說法正確的是(　　) A．電壓表的讀數(shù)為4 V B．電流表的讀數(shù)為0.5 A C．1秒內(nèi)流過小燈泡的電流方向改變25次 D．線圈在轉(zhuǎn)動過程中，磁通量最大為 Wb 解析：選B　由乙圖可知，交流電的最大值為Em＝4 V，有效值為：E＝＝4 V，根據(jù)閉合電路的歐姆定律

19、可知：U＝R＝×6 V＝3 V，A錯誤；電流表的示數(shù)為：I＝＝ A＝0.5 A，B正確；由乙圖可知，T＝4×10－2 s，f＝＝25 Hz，一個周期內(nèi)電流方向改變兩次，所以1秒內(nèi)流過小燈泡的電流方向改變50次，C錯誤；根據(jù)Em＝nBSω可知Φm＝BS＝＝ Wb＝ Wb，D錯誤。 易錯問題——練縝密思維 交變電流瞬時值表達(dá)式的書寫問題 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，由線圈引出的導(dǎo)線ae和df分別與兩個跟線圈一起繞OO′轉(zhuǎn)動的金屬圓環(huán)相連接，金屬圓環(huán)又分別與兩個固定的電刷保持滑動接觸，這樣矩形線圈在

20、轉(zhuǎn)動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長度為L1，bc長度為L2，線圈以恒定角速度ω逆時針轉(zhuǎn)動。(只考慮單匝線圈) (1)線圈平面處于中性面位置時開始計時，試推導(dǎo)t時刻整個線圈中的感應(yīng)電動勢e1的表達(dá)式； (2)線圈平面處于與中性面成φ0夾角位置時開始計時，如圖丙所示，試寫出t時刻整個線圈中的感應(yīng)電動勢e2的表達(dá)式； (3)若線圈電阻為r，求線圈每轉(zhuǎn)動一周電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱。(其他電阻均不計) 解析：(1)矩形線圈abcd在磁場中轉(zhuǎn)動時，只有ab和cd切割磁感線，且轉(zhuǎn)動的半徑為r＝，設(shè)ab和cd的轉(zhuǎn)動速度為

21、v，則v＝ω· 在t時刻，導(dǎo)線ab和cd因切割磁感線而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢均為E1＝BL1v⊥ 由圖可知v⊥＝vsin ωt 則整個線圈的感應(yīng)電動勢為 e1＝2E1＝BL1L2ωsin ωt。 (2)當(dāng)線圈由圖丙位置開始運動時，在t時刻整個線圈的感應(yīng)電動勢為e2＝BL1L2ωsin(ωt＋φ0)。 (3)由閉合電路歐姆定律可知I＝ 這里E為線圈產(chǎn)生的電動勢的有效值E＝＝ 則線圈轉(zhuǎn)動一周在R上產(chǎn)生的焦耳熱為QR＝I2RT 其中T＝ 解得QR＝πRω2。 答案：(1)e1＝BL1L2ωsin ωt (2)e2＝BL1L2ωsin(ωt＋φ0) (3)πRω2 書寫交

22、變電流瞬時值表達(dá)式的基本思路 (1)確定正弦式交變電流的峰值，根據(jù)已知圖像讀出或由公式Em＝nBSω求出相應(yīng)峰值。 (2)明確線圈的初始位置，找出對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式。 ①若線圈從中性面位置開始轉(zhuǎn)動，則i-t圖像為正弦函數(shù)圖像，函數(shù)式為i＝Imsin ωt。 ②若線圈從垂直中性面位置開始轉(zhuǎn)動，則i-t圖像為余弦函數(shù)圖像，函數(shù)式為i＝Imcos ωt?！　? (一)普通高中適用作業(yè) [A級——基礎(chǔ)小題練熟練快] ★1．(2018·湖北恩施一中模擬)一電阻接在10 V直流電源上，電熱功率為P；當(dāng)它接到電壓u＝10sin ωt(V)上時功率為(　　) A．0.25P　　　　　　　　

23、B．0.5P C．P D．2P 解析：選B　電阻接在10 V直流電源上，電熱功率為P，則P＝；當(dāng)它接到電壓u＝10sin ωt(V)上時功率為P′＝＝＝0.5P，故B正確。 ★2.一邊長為L的正方形單匝線框繞垂直于勻強(qiáng)磁場的固定軸轉(zhuǎn)動，線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢e隨時間t的變化情況如圖所示。已知勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則結(jié)合圖中所給信息可判定(　　) A．t1時刻穿過線框的磁通量為BL2 B．t2時刻穿過線框的磁通量為零 C．t3時刻穿過線框的磁通量變化率為零 D．線框轉(zhuǎn)動的角速度為 解析：選D　t1時刻，感應(yīng)電動勢最大，穿過線框的磁通量應(yīng)為零，A錯誤；t2時刻，穿過線框的磁通

24、量最大為Φm＝BL2，B錯誤；t3時刻，感應(yīng)電動勢最大，則磁通量變化率也最大，C錯誤；交變電流的最大值為Em＝BL2ω，則ω＝，D正確。 3.如圖所示的區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。電阻為R、半徑為L、圓心角為45°的扇形閉合導(dǎo)線框繞垂直于紙面的O軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(O軸位于磁場邊界)。則線框內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值為(　　) A.　　　　　　　　　 B. C. D. 解析：選D　線框的轉(zhuǎn)動周期為T，而線框轉(zhuǎn)動一周只有的時間內(nèi)有感應(yīng)電流，此時感應(yīng)電流的大小為：I＝＝，根據(jù)電流的熱效應(yīng)有：2R·＝I有2RT，解得I有＝，故D正確。 4．先后用不同的交流電源給同一盞

25、燈泡供電，第一次燈泡兩端的電壓隨時間按正弦規(guī)律變化(如圖甲所示)；第二次燈泡兩端的電壓變化規(guī)律如圖乙所示。若甲、乙圖中的U0、T所表示的電壓、周期值是相同的，則以下說法正確的是(　　) A．第一次，燈泡兩端的電壓有效值是 B．第二次，燈泡兩端的電壓有效值是 C．第一、第二次，燈泡的電功率之比是2∶9 D．第一、第二次，燈泡的電功率之比是1∶5 解析：選D　第一次，燈泡兩端電壓的有效值為U1＝，功率P1＝＝。第二次，設(shè)燈泡兩端電壓的有效值為U2，則·＋·＝T，解得U2＝ U0，功率P2＝＝，則P1∶P2＝1∶5，故A、B、C錯誤，D正確。 ★5．[多選]如圖甲所示為一交變電壓隨時

26、間變化的圖像，每個周期內(nèi)，前二分之一周期電壓恒定，后二分之一周期電壓按正弦規(guī)律變化。若將此交流電連接成如圖乙所示的電路，電阻R阻值為100 Ω，則(　　) A．理想電壓表讀數(shù)為100 V B．理想電流表讀數(shù)為0.75 A C．電阻R消耗的電功率為56 W D．電阻R在100秒內(nèi)產(chǎn)生的熱量為5 625 J 解析：選BD　根據(jù)電流的熱效應(yīng)，一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量：Q＝T＝·＋·，解得U＝75 V，A錯誤；電流表讀數(shù)I＝＝0.75 A，B正確；電阻R消耗的電功率P＝I2R＝56.25 W，C錯誤；在100秒內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q＝Pt＝5 625 J，D正確。 6.[多選](2018·廣西桂林

27、中學(xué)模擬)如圖所示，電路中的電阻的阻值為R＝100 Ω，電流表為理想電流表，在a、b之間接入電壓U＝220sin 100πt(V)的交流電源，則(　　) A．電流表的示數(shù)為2.2 A B．t＝0.01 s時，電流表的示數(shù)為零 C．若產(chǎn)生該交流電的發(fā)電機(jī)的線框轉(zhuǎn)速提高一倍，其他條件不變，則電流表的示數(shù)也增大一倍 D．若將電阻換成200 Ω，則電源的輸出功率變?yōu)樵瓉淼膬杀? 解析：選AC　根據(jù)U＝220sin 100 πt(V)可知，電壓的最大值為Um＝220 V，有效值為U＝＝220 V，電流的有效值為I＝＝ A＝2.2 A，電流表測量電流的有效值，即電流表的示數(shù)為2.2 A，故A正確；

28、因為電流表顯示的是有效值，不隨時間變化，所以t＝0.01 s時，電流表的示數(shù)為2.2 A，故B錯誤；若產(chǎn)生該交流電的發(fā)電機(jī)的線框轉(zhuǎn)速提高一倍，其他條件不變，由Em＝nBSω知，電動勢的最大值增大一倍，由閉合電路歐姆定律知，電路中電流增大一倍，則電流表的示數(shù)也增大一倍，故C正確；若將電阻換成200 Ω，由P＝可知，U不變，電源的輸出功率變?yōu)樵瓉淼囊话耄蔇錯誤。 7．[多選](2018·大慶檢測)如圖所示，N匝矩形導(dǎo)線框在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中繞軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，線框面積為S，線框的電阻、電感均不計，外電路接有電阻R、理想電流表A和二極管D。電流表的示數(shù)為I，二極管D具有單向?qū)щ娦?，即正?/p>

29、電阻為零，反向電阻無窮大。下列說法正確的是(　　) A．導(dǎo)線框轉(zhuǎn)動的角速度為 B．導(dǎo)線框轉(zhuǎn)動的角速度為 C．導(dǎo)線框轉(zhuǎn)到圖示位置時，線框中的磁通量最大，瞬時電動勢為零 D．導(dǎo)線框轉(zhuǎn)到圖示位置時，線框中的磁通量最大，瞬時電動勢最大 解析：選AC　導(dǎo)線框產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動勢Em＝NBSω；根據(jù)二極管的特點可知，在一個周期內(nèi)有半個周期回路中有電流，根據(jù)交流電電流的熱效應(yīng)可知2R·＝I2RT，解得ω＝，故A正確，B錯誤；導(dǎo)線框轉(zhuǎn)到圖示位置時，導(dǎo)線框位于中性面處，導(dǎo)線框中的磁通量最大，瞬時電動勢為零，故C正確，D錯誤。 8．(2018·福建廈門一中模擬)如圖甲所示電路，已知電阻R1＝R2＝R，

30、和R1并聯(lián)的D是理想二極管(正向電阻可視為零，反向電阻為無窮大)，在A、B之間加一個如圖乙所示的交變電壓(電壓為正值時，UAB>0)。由此可知(　　) A．在A、B之間所加的交變電壓的周期為2 s B．在A、B之間所加的交變電壓的瞬時值表達(dá)式為u＝20sin 50πt(V) C．加在R1上電壓的有效值為10 V D．加在R2上電壓的有效值為5 V 解析：選D　由圖像可得交流電的周期T＝0.02 s，故A錯誤；電壓最大值為Um＝20 V，交變電壓的瞬時值表達(dá)式為u＝Umsin ωt＝20sint＝20sin 100πt(V)，故B錯誤；因為是交流電所以應(yīng)該分兩種情況考慮：當(dāng)A點電位

31、高于B點電位時二極管導(dǎo)通即R1被短路，R2電壓為電源電壓 V＝20 V；當(dāng)B點電位高于A點電位時二極管截止，R1、R2串聯(lián)分壓，即對R1有T＝·，解得U1＝5 V，對R2有：T＝·＋·，解得U2＝5 V，故C錯誤D正確。 [B級——中檔題目練通抓牢] 9.(2018·山東濰坊實驗中學(xué)模擬)如圖所示為某小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，其矩形線圈abcd的面積為S＝0.03 m2，共有10匝，線圈總電阻為r＝1 Ω，線圈處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 T的勻強(qiáng)磁場中，可繞與磁場方向垂直的固定對稱軸OO′轉(zhuǎn)動，線圈在轉(zhuǎn)動時可以通過滑環(huán)和電刷保持與外電路電阻R＝9 Ω的連接。在外力作用下線圈以10π rad/s繞軸

32、OO′勻速轉(zhuǎn)動時，下列說法中正確的是(　　) A．電阻R的發(fā)熱功率是3.6 W B．交流電流表的示數(shù)是0.6 A C．用該交流發(fā)電機(jī)給電磁打點計時器供電時，打點的時間間隔一定為0.02 s D．如果將電阻R換成標(biāo)有“6 V　3 W”字樣的小燈泡，小燈泡能正常工作 解析：選B　感應(yīng)電動勢最大值：Em＝nBωS＝10××10π×0.03 V＝6 V，電動勢有效值：E＝＝6 V；電路中的電流：I＝＝ A＝0.6 A，則交流電流表的示數(shù)是0.6 A，選項B正確；電阻R的發(fā)熱功率是PR＝I2R＝3.24 W，選項A錯誤；交流電的周期：T＝＝ s＝0.2 s，則用該交流發(fā)電機(jī)給電磁打點計時器供電

33、時，打點的時間間隔一定為0.2 s，選項C錯誤；如果將電阻R換成標(biāo)有“6 V　3 W”字樣的小燈泡，燈泡的電阻RL＝＝ Ω＝12 Ω，燈泡兩端的電壓UL＝RL＝×12 V＝5.54 V，故小燈泡不能正常工作，選項D錯誤。 10．(2018·湖北大冶一中模擬)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子是匝數(shù)n＝100，邊長L＝20 cm的正方形線圈，其置于磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5 T的勻強(qiáng)磁場中，繞著垂直磁場方向的軸以ω＝100π rad/s的角速度轉(zhuǎn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)到線圈平面與磁場方向垂直時開始計時。線圈的電阻r＝1 Ω，外電路電阻R＝99 Ω。試求： (1)寫出交變電流瞬時值表達(dá)式； (2)外電阻上消耗的功率； (3)從計時開

34、始，線圈轉(zhuǎn)過過程中，通過外電阻的電荷量是多少？ 解析：(1)電動勢的最大值：Em＝nBωL2＝628 V 根據(jù)閉合電路歐姆定律得Im＝＝6.28 A 故交變電流瞬時值表達(dá)式：i＝6.28sin 100πt(A)。 (2)電流的有效值I＝Im 由P＝I2R得外電阻上的消耗功率： P＝2R＝1.95×103 W。 (3)從計時開始到線圈轉(zhuǎn)過過程中，平均感應(yīng)電動勢由E＝n得 ＝n＝n· 平均電流：＝＝ 通過外電阻的電荷量：q＝·Δt＝＝1×10－2 C。 答案：(1) i＝6.28sin 100πt(A)　(2)1.95×103 W (3)1×10－2C [C級——難度題目自

35、主選做] 11．[多選]如圖所示為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)的原理圖，匝數(shù)N＝100匝，電阻為r＝1 Ω的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中，繞垂直于磁場方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，線圈兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與電路連接，定值電阻R1＝6 Ω，R2＝3 Ω，其他電阻不計，線圈勻速轉(zhuǎn)動的周期T＝0.2 s。從線圈與磁場方向平行位置開始計時，線圈轉(zhuǎn)動的過程中，理想電壓表的示數(shù)為2 V。下列說法中正確的是(　　) A．電阻R1上的電功率為 W B．t＝0.4 s時，電阻R2兩端的電壓瞬時值為零 C．從開始計時到 s通過電阻R2的電荷量為 C D．若線圈轉(zhuǎn)速增大為原來的2倍，線圈中產(chǎn)生的電動勢隨時間變化規(guī)律為e＝

36、6cos 20πt(V) 解析：選AD　電阻R1上的電功率為P＝＝ W＝ W，故A正確；線圈勻速轉(zhuǎn)動的周期T＝0.2 s，t＝0.4 s時，正好又轉(zhuǎn)到了與磁場方向平行位置，故此時線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大，故電阻R2兩端的電壓瞬時值最大，故B錯誤；根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的有效值E＝U＝×2 V＝3 V，最大值Em＝E＝3 V，有Em＝NBSω，故Φ＝BS＝＝＝，故Φ＝BSsin ωt＝sin 10πt，從開始計時到 s，磁通量的變化量ΔΦ＝，故通過電阻R2的電荷量為q＝×＝ C，故C錯誤；轉(zhuǎn)速增大2倍，故產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢Em＝NBSω變?yōu)樵瓉淼?倍，故最大值為Em′＝6 V

37、，線圈中產(chǎn)生的電動勢隨時間變化規(guī)律為e＝6cos 20πt(V)，故D正確。 12.(2018·開封模擬)如圖所示，一個半徑為r的半圓形線圈，以直徑ab為軸勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速為n，ab的左側(cè)有垂直于紙面向里(與ab垂直)的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。M和N是兩個集流環(huán)，負(fù)載電阻為R，線圈、電流表和連接導(dǎo)線的電阻不計，求： (1)感應(yīng)電動勢的最大值。 (2)從圖示位置起轉(zhuǎn)過周期的時間內(nèi)負(fù)載電阻R上產(chǎn)生的熱量。 (3)從圖示位置起轉(zhuǎn)過周期的時間內(nèi)通過負(fù)載電阻R的電荷量。 (4)求出電流表的示數(shù)。 解析： (1)線圈繞軸轉(zhuǎn)動時，在電路中產(chǎn)生如圖所示的交變電流。 此交變電流的最大值為

38、Em＝BSω＝B2πn＝π2Bnr2。 (2)在轉(zhuǎn)過周期的時間內(nèi)，線圈一直切割磁感線，則產(chǎn)生的熱量Q＝·＝。 (3)在轉(zhuǎn)過周期的時間內(nèi)，電動勢的平均值＝ 通過R的電荷量q＝Δt＝Δt＝＝。 (4)根據(jù)電流的熱效應(yīng)，在一個周期內(nèi)： Q＝I2RT＝· 故電流表的示數(shù)為I＝。 答案：(1)π2Bnr2　(2)　(3)　(4) (二)重點高中適用作業(yè) [A級——保分題目巧做快做] 1．先后用不同的交流電源給同一盞燈泡供電，第一次燈泡兩端的電壓隨時間按正弦規(guī)律變化(如圖甲所示)；第二次燈泡兩端的電壓變化規(guī)律如圖乙所示。若甲、乙圖中的U0、T所表示的電壓、周期值是相同的，則以下說法正確

39、的是(　　) A．第一次，燈泡兩端的電壓有效值是 B．第二次，燈泡兩端的電壓有效值是 C．第一、第二次，燈泡的電功率之比是2∶9 D．第一、第二次，燈泡的電功率之比是1∶5 解析：選D　第一次，燈泡兩端電壓的有效值為U1＝，功率P1＝＝。第二次，設(shè)燈泡兩端電壓的有效值為U2，則·＋·＝T，解得U2＝ U0，功率P2＝＝，則P1∶P2＝1∶5，故A、B、C錯誤，D正確。 ★2.[多選]理想變壓器原線圈與正弦交變電源連接， 輸入電壓u 隨時間 t 變化的規(guī)律如圖所示， 原、 副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝100, 副線圈只接入一個R＝10 Ω的電阻， 則(　　) A．與電阻R并聯(lián)的

40、電壓表示數(shù)為3.11 V B．流過電阻R的電流最大值為0.311 A C．變壓器的輸入功率為0.484 W D．一個周期內(nèi)，電阻R上產(chǎn)生的熱量為9.68×10－3 J 解析：選BCD　由題圖知，變壓器原線圈兩端電壓的有效值為220 V，由＝知，電壓表的示數(shù)為2.2 V，A錯誤；流過R的最大電流Im＝≈0.311 A，B正確；電流有效值為0.22 A，R消耗的功率P＝U2I＝2.2×0.22 W＝0.484 W，C正確；一個周期內(nèi)R產(chǎn)生的熱量Q＝I2RT＝9.68×10－3 J，D正確。 3．[多選](2018·廣西桂林中學(xué)模擬)如圖所示，電路中的電阻的阻值為R＝100 Ω，電流表為理

41、想電流表，在a、b之間接入電壓U＝220sin 100πt(V)的交流電源，則(　　) A．電流表的示數(shù)為2.2 A B．t＝0.01 s時，電流表的示數(shù)為零 C．若產(chǎn)生該交流電的發(fā)電機(jī)的線框轉(zhuǎn)速提高一倍，其他條件不變，則電流表的示數(shù)也增大一倍 D．若將電阻換成200 Ω，則電源的輸出功率變?yōu)樵瓉淼膬杀? 解析：選AC　根據(jù)U＝220sin 100 πt(V)可知，電壓的最大值為Um＝220 V，有效值為U＝＝220 V，電流的有效值為I＝＝ A＝2.2 A，電流表測量電流的有效值，即電流表的示數(shù)為2.2 A，故A正確；因為電流表顯示的是有效值，不隨時間變化，所以t＝0.01 s時，電

42、流表的示數(shù)為2.2 A，故B錯誤；若產(chǎn)生該交流電的發(fā)電機(jī)的線框轉(zhuǎn)速提高一倍，其他條件不變，由Em＝nBSω知，電動勢的最大值增大一倍，由閉合電路歐姆定律知，電路中電流增大一倍，則電流表的示數(shù)也增大一倍，故C正確；若將電阻換成200 Ω，由P＝可知，U不變，電源的輸出功率變?yōu)樵瓉淼囊话?，故D錯誤。 4．[多選](2018·大慶檢測)如圖所示，N匝矩形導(dǎo)線框在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中繞軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，線框面積為S，線框的電阻、電感均不計，外電路接有電阻R、理想電流表A和二極管D。電流表的示數(shù)為I，二極管D具有單向?qū)щ娦?，即正向電阻為零，反向電阻無窮大。下列說法正確的是(　　) A．導(dǎo)線框轉(zhuǎn)

43、動的角速度為 B．導(dǎo)線框轉(zhuǎn)動的角速度為 C．導(dǎo)線框轉(zhuǎn)到圖示位置時，線框中的磁通量最大，瞬時電動勢為零 D．導(dǎo)線框轉(zhuǎn)到圖示位置時，線框中的磁通量最大，瞬時電動勢最大 解析：選AC　導(dǎo)線框產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動勢Em＝NBSω；根據(jù)二極管的特點可知，在一個周期內(nèi)有半個周期回路中有電流，根據(jù)交流電電流的熱效應(yīng)可知2R·＝I2RT，解得ω＝，故A正確，B錯誤；導(dǎo)線框轉(zhuǎn)到圖示位置時，導(dǎo)線框位于中性面處，導(dǎo)線框中的磁通量最大，瞬時電動勢為零，故C正確，D錯誤。 5．(2018·福建廈門一中模擬)如圖甲所示電路，已知電阻R1＝R2＝R，和R1并聯(lián)的D是理想二極管(正向電阻可視為零，反向電阻為無窮大)，

44、在A、B之間加一個如圖乙所示的交變電壓(電壓為正值時，UAB>0)。由此可知(　　) A．在A、B之間所加的交變電壓的周期為2 s B．在A、B之間所加的交變電壓的瞬時值表達(dá)式為u＝20sin 50πt(V) C．加在R1上電壓的有效值為10 V D．加在R2上電壓的有效值為5 V 解析：選D　由圖像可得交流電的周期T＝0.02 s，故A錯誤；電壓最大值為Um＝20 V，交變電壓的瞬時值表達(dá)式為u＝Umsin ωt＝20sint＝20sin 100πt(V)，故B錯誤；因為是交流電所以應(yīng)該分兩種情況考慮：當(dāng)A點電位高于B點電位時二極管導(dǎo)通即R1被短路，R2電壓為電源電壓 V＝20

45、 V；當(dāng)B點電位高于A點電位時二極管截止，R1、R2串聯(lián)分壓，即對R1有T＝·，解得U1＝5 V，對R2有：T＝·＋·，解得U2＝5 V，故C錯誤D正確。 ★6.(2018·湖北省部分重點中學(xué)模擬)如圖甲所示，在勻強(qiáng)磁場中，兩個匝數(shù)相同的正方形金屬線圈分別以不同的轉(zhuǎn)速，繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交變電動勢e隨時間t變化的圖像如圖乙中曲線 a、b所示，則(　　) A．t＝0時刻，兩線圈均處于垂直于中性面的位置 B．a(chǎn)、b對應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為2∶3 C．a(chǎn)、b對應(yīng)的兩線圈面積之比為1∶1 D．若只改變兩線圈的形狀(匝數(shù)不變)，則兩線圈電動勢的有效值之比一定不變 解析：選C　

46、t＝0時刻，兩線圈感應(yīng)電動勢均為零，故兩線圈均處于中性面的位置，選項A錯誤；由圖線可知，兩線圈的周期之比Ta∶Tb＝2∶3；故根據(jù)n＝可知a、b對應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為3∶2，選項B錯誤；根據(jù)Em＝NBωS，＝＝；＝＝；則＝＝，選項C正確；若只改變兩線圈的形狀(匝數(shù)不變)，則兩線圈的面積要變化，故感應(yīng)電動勢的最大值要變化，電動勢的有效值之比可能變化，選項D錯誤。 7.(2018·山東濰坊實驗中學(xué)模擬)如圖所示為某小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，其矩形線圈abcd的面積為S＝0.03 m2，共有10匝，線圈總電阻為r＝1 Ω，線圈處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 T的勻強(qiáng)磁場中，可繞與磁場方向垂直的固定對稱軸OO′轉(zhuǎn)

47、動，線圈在轉(zhuǎn)動時可以通過滑環(huán)和電刷保持與外電路電阻R＝9 Ω的連接。在外力作用下線圈以10π rad/s繞軸OO′勻速轉(zhuǎn)動時，下列說法中正確的是(　　) A．電阻R的發(fā)熱功率是3.6 W B．交流電流表的示數(shù)是0.6 A C．用該交流發(fā)電機(jī)給電磁打點計時器供電時，打點的時間間隔一定為0.02 s D．如果將電阻R換成標(biāo)有“6 V　3 W”字樣的小燈泡，小燈泡能正常工作 解析：選B　感應(yīng)電動勢最大值：Em＝nBωS＝10××10π×0.03 V＝6 V，電動勢有效值：E＝＝6 V；電路中的電流：I＝＝ A＝0.6 A，則交流電流表的示數(shù)是0.6 A，選項B正確；電阻R的發(fā)熱功率是PR＝

48、I2R＝3.24 W，選項A錯誤；交流電的周期：T＝＝ s＝0.2 s，則用該交流發(fā)電機(jī)給電磁打點計時器供電時，打點的時間間隔一定為0.2 s，選項C錯誤；如果將電阻R換成標(biāo)有“6 V　3 W”字樣的小燈泡，燈泡的電阻RL＝＝ Ω＝12 Ω，燈泡兩端的電壓UL＝RL＝×12 V＝5.54 V，故小燈泡不能正常工作，選項D錯誤。 8．[多選]如圖所示為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)的原理圖，匝數(shù)N＝100匝，電阻為r＝1 Ω的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中，繞垂直于磁場方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，線圈兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與電路連接，定值電阻R1＝6 Ω，R2＝3 Ω，其他電阻不計，線圈勻速轉(zhuǎn)動的周期T＝0.2

49、s。從線框與磁場方向平行位置開始計時，線圈轉(zhuǎn)動的過程中，理想電壓表的示數(shù)為2 V。下列說法中正確的是(　　) A．電阻R1上的電功率為 W B．t＝0.4 s時，電阻R2兩端的電壓瞬時值為零 C．從開始計時到 s通過電阻R2的電荷量為 C D．若線圈轉(zhuǎn)速增大為原來的2倍，線圈中產(chǎn)生的電動勢隨時間變化規(guī)律為e＝6cos 20πt(V) 解析：選AD　電阻R1上的電功率為P＝＝ W＝ W，故A正確；線圈勻速轉(zhuǎn)動的周期T＝0.2 s，t＝0.4 s時，正好又轉(zhuǎn)到了與磁場方向平行位置，故此時線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大，故電阻R2兩端的電壓瞬時值最大，故B錯誤；根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知產(chǎn)生的感

50、應(yīng)電動勢的有效值E＝U＝×2 V＝3 V，最大值Em＝E＝3 V，有Em＝NBSω，故Φ＝BS＝＝＝，故Φ＝BSsin ωt＝sin 10πt，從開始計時到 s，磁通量的變化量ΔΦ＝，故通過電阻R2的電荷量為q＝×＝ C，故C錯誤；轉(zhuǎn)速增大2倍，故產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢Em＝NBSω變?yōu)樵瓉淼?倍，故最大值為Em′＝6 V，線圈中產(chǎn)生的電動勢隨時間變化規(guī)律為e＝6cos 20πt(V)，故D正確。 [B級——拔高題目穩(wěn)做準(zhǔn)做] 9.如圖所示的區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。電阻為R、半徑為L、圓心角為45°的扇形閉合導(dǎo)線框繞垂直于紙面的O軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(O軸位于磁場邊界)。則

51、線框內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值為(　　) A.　　　　　　　　　 B. C. D. 解析：選D　線框的轉(zhuǎn)動周期為T，而線框轉(zhuǎn)動一周只有的時間內(nèi)有感應(yīng)電流，此時感應(yīng)電流的大小為：I＝＝，根據(jù)電流的熱效應(yīng)有：2R·＝I有2RT，解得I有＝，故D正確。 ★10.[多選](2018·紹興模擬)圖甲為風(fēng)力發(fā)電的簡易模型，在風(fēng)力作用下，風(fēng)葉帶動與桿固連的永磁鐵轉(zhuǎn)動，磁鐵下方的線圈與電壓傳感器相連，在某一風(fēng)速時，傳感器顯示如圖乙所示，則(　　) A．磁鐵的轉(zhuǎn)速為10 r/s B．線圈兩端電壓的有效值為6 V C．交流的電壓表達(dá)式為u＝12sin 5πt V D．該交流電可以直接加在擊穿

52、電壓為9 V的電容器上 解析：選BC　電流的周期為T＝0.4 s，故磁體的轉(zhuǎn)速為n＝＝2.5 r/s，故A錯誤；通過題圖乙可知電壓的最大值為12 V，故有效值U＝＝ V＝6 V，故B正確；周期T＝0.4 s，故ω＝＝ rad/s＝5π rad/s，故電壓的表達(dá)式為u＝12sin 5πt V，故C正確；電容器的擊穿電壓為交流電的最大值，而交流電的最大值大于電容器的擊穿電壓，故不能加在該電容器上，故D錯誤。 11．(2018·湖北大冶一中模擬)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子是匝數(shù)n＝100，邊長L＝20 cm的正方形線圈，其置于磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5 T的勻強(qiáng)磁場中，繞著垂直磁場方向的軸以ω＝100π rad/s的

53、角速度轉(zhuǎn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)到線圈平面與磁場方向垂直時開始計時。線圈的電阻r＝1 Ω，外電路電阻R＝99 Ω。試求： (1)寫出交變電流瞬時值表達(dá)式； (2)外電阻上消耗的功率； (3)從計時開始，線圈轉(zhuǎn)過過程中，通過外電阻的電荷量是多少？ 解析：(1)電動勢的最大值：Em＝nBωL2＝628 V 根據(jù)閉合電路歐姆定律得Im＝＝6.28 A 故交變電流瞬時值表達(dá)式：i＝6.28sin 100πt(A)。 (2)電流的有效值I＝Im 由P＝I2R得外電阻上的消耗功率： P＝2R＝1.95×103 W。 (3)從計時開始到線圈轉(zhuǎn)過過程中，平均感應(yīng)電動勢由E＝n得 ＝n＝n· 平均電流：＝

54、＝ 通過外電阻的電荷量：q＝·Δt＝＝1×10－2 C。 答案：(1) i＝6.28sin 100πt(A)　(2)1.95×103 W (3)1×10－2C 12.(2018·開封模擬)如圖所示，一個半徑為r的半圓形線圈，以直徑ab為軸勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速為n，ab的左側(cè)有垂直于紙面向里(與ab垂直)的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。M和N是兩個集流環(huán)，負(fù)載電阻為R，線圈、電流表和連接導(dǎo)線的電阻不計，求： (1)感應(yīng)電動勢的最大值。 (2)從圖示位置起轉(zhuǎn)過周期的時間內(nèi)負(fù)載電阻R上產(chǎn)生的熱量。 (3)從圖示位置起轉(zhuǎn)過周期的時間內(nèi)通過負(fù)載電阻R的電荷量。 (4)求出電流表的示數(shù)。 解析：(

55、1)線圈繞軸轉(zhuǎn)動時，在電路中產(chǎn)生如圖所示的交變電流。 此交變電流的最大值為 Em＝BSω＝B2πn＝π2Bnr2。 (2)在轉(zhuǎn)過周期的時間內(nèi)，線圈一直切割磁感線，則產(chǎn)生的熱量Q＝·＝。 (3)在轉(zhuǎn)過周期的時間內(nèi)，電動勢的平均值＝ 通過R的電荷量q＝Δt＝Δt＝＝。 (4)根據(jù)電流的熱效應(yīng)，在一個周期內(nèi)： Q＝I2RT＝· 故電流表的示數(shù)為I＝。 答案：(1)π2Bnr2　(2)　(3)　(4) 第2節(jié)變壓器__電能的輸送 (1)理想變壓器的基本關(guān)系式中，電壓和電流均為有效值。(√) (2)變壓器不但能改變交變電流的電壓，還能改變交變電流的頻率。(×)

56、(3)正常工作的變壓器當(dāng)副線圈與用電器斷開時，副線圈兩端無電壓。(×) (4)變壓器副線圈并聯(lián)更多的用電器時，原線圈輸入的電流隨之減小。(×) (5)增大輸電導(dǎo)線的橫截面積有利于減少輸電過程中的電能損失。 (√) (6)高壓輸電是通過減小輸電電流來減少電路的發(fā)熱損耗。(√) (7)在輸送電壓一定時，輸送的電功率越大，輸電過程中的電能損失越大。(√) 1．在分析變壓器問題時，一定要注意原副線圈中各量的決定關(guān)系：U1決定U2，I2決定I1，P2決定P1。 2．分析和計算輸電線上的電壓損失和功率損失時要用Ur＝Irr，Pr＝Ir2r＝，注意Pr≠。 3．解題中常用到的二級結(jié)論：

57、①理想變壓器原、副線圈的電壓之比為＝，當(dāng)變壓器有多個副線圈時＝＝＝…… ②理想變壓器的輸入、輸出功率相等P1＝P2，當(dāng)變壓器有多個副線圈時P1＝P2＋P3＋…… ③由I＝知，對只有一個副線圈的理想變壓器有＝，當(dāng)變壓器有多個副線圈時n1I1＝n2I2＋n3I3＋……　　 突破點(一)　理想變壓器基本規(guī)律的應(yīng)用 理想變壓器以及原、副線圈基本量的關(guān)系 理想變壓器 沒有能量損失(銅損、鐵損)，沒有磁通量損失(磁通量全部集中在鐵芯中) 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，P入＝P出 電壓關(guān)系 原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比，U1∶U2＝n1∶n2，與

58、負(fù)載的多少無關(guān) 電流關(guān)系 只有一個副線圈時，I1∶I2＝n2∶n1；有多個副線圈時，由P入＝P出即I1U1＝I2U2＋I(xiàn)3U3＋…＋I(xiàn)nUn得I1n1＝I2n2＋I(xiàn)3n3＋…＋I(xiàn)nnn 頻率關(guān)系 f1＝f2(變壓器不改變交流電的頻率) [題點全練] 1.[多選](2016·全國卷Ⅲ)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，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9∶1 B．原、副線圈匝數(shù)比為1∶9 C．此時a和b的電功率之比為9∶1 D．此時a和b的電功率之比為1∶9 解析：選AD　

59、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9∶1，選項A正確，選項B錯誤；由9U0Ia＝U0Ib得，流過b燈泡的電流是流過a燈泡電流的9倍，根據(jù)P＝UI，a、b燈泡的電功率之比為1∶9，選項C錯誤，選項D正確。 2．(2017·北京高考)如圖所示，理想變壓器的原線圈接在u＝220sin 100πt(V)的交流電源上，副線圈接有R＝55 Ω的負(fù)載電阻，原、副線圈匝數(shù)之比為2∶1，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

60、數(shù)為110 V D．副線圈輸出交流電的周期為50 s 解析：選B　由交流電壓的表達(dá)式可知，原線圈兩端所加的電壓最大值為220 V，故有效值為U1＝220 V，由＝，故副線圈電壓的有效值為U2＝110 V，故輸出功率P2＝＝220 W，再由輸入功率等于輸出功率知，P1＝P2＝220 W，A項錯誤；根據(jù)歐姆定律知，I2＝＝2 A，由＝，得I1＝1 A，故電流表讀數(shù)為1 A，所以B項正確；電壓表的讀數(shù)為有效值，即U2＝110 V，C項錯誤；由交流電壓的表達(dá)式可知，ω＝100π(rad/s)，又T＝，解得T＝0.02 s，所以D項錯誤。 3．[多選](2018·湖北武漢部分重點高中聯(lián)考)如圖甲所

61、示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為3∶1，L1、L2、L3為三只規(guī)格均為“9 V,6 W”的相同燈泡，各電表均為理想交流電表，輸入端接入如圖乙所示的交變電壓，則以下說法中正確的是(　　) A．電流表的示數(shù)為2 A B．電壓表的示數(shù)為27 V C．副線圈兩端接入耐壓值為8 V的電容器能正常工作 D．變壓器副線圈中交變電流的頻率為50 Hz 解析：選AD　由輸入端交變電壓u-t圖像知，輸入電壓的有效值為 V＝27 V，由原、副線圈匝數(shù)之比為3∶1，可得原、副線圈的電壓之比為3∶1，電流之比為1∶3，設(shè)燈泡兩端電壓為U，所以U＝9 V，副線圈兩端電壓的有效值為9 V，三只燈泡均能正常發(fā)

62、光，電流表的讀數(shù)I＝3× A＝2 A，A正確；電壓表的示數(shù)為有效值27 V，B錯誤；副線圈兩端電壓的最大值為9 V，C錯誤；變壓器副線圈兩端交變電流的頻率為50 Hz，D正確。 4.(2016·全國卷Ⅰ)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 Ω、1 Ω和4 Ω，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，電流表的示數(shù)為I；當(dāng)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．2　　B．3　　　C．4　　　D．5 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，

63、副線圈電流為kI；原線圈電流為4I時，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 UI－I2R1＝(kI)2(R2＋R3) 4UI－(4I)2R1＝(4kI)2R2 聯(lián)立兩式代入數(shù)據(jù)解得k＝3 選項B正確。 突破點(二)　理想變壓器的動態(tài)分析 常見的理想變壓器的動態(tài)分析問題一般有兩種：匝數(shù)比不變的情況和負(fù)載電阻不變的情況。 匝數(shù)比不變的情況 負(fù)載電阻不變的情況 (1)U1不變，根據(jù)＝，輸入電壓U1決定輸出電壓U2，可以得出不論負(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，I2變化，根據(jù)輸出電流I2決定輸入電流I1，可以判斷I1的變化。

64、 (3)I2變化引起P2變化，根據(jù)P1＝P2，可以判斷P1的變化。 (1)U1不變，發(fā)生變化，U2變化。 (2)R不變，U2變化，I2發(fā)生變化。 (3)根據(jù)P2＝和P1＝P2，可以判斷P2變化時，P1發(fā)生變化，U1不變時，I1發(fā)生變化。 [典例]　(2016·天津高考)如圖所示，理想變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(dāng)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(dāng)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(dāng)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(guān)S，則電流表A1示數(shù)變大，

65、A2示數(shù)變大 [思路點撥]　解答本題時應(yīng)從以下三點進(jìn)行分析： (1)變壓器中次級線圈電流決定初級線圈電流。 (2)變壓器中次級線圈功率決定初級線圈功率。 (3)變壓器中初級線圈電壓決定次級線圈電壓。 [解析]　當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時，滑動變阻器連入電路的電阻R變大，則副線圈所在電路的總電阻R總變大，因原、副線圈兩端的電壓U1、U2不變，則通過R1的電流I2＝變小，R1消耗的功率PR1＝I22R1變小，選項A錯誤；R1兩端的電壓UR1＝I2R1變小，則電壓表V的示數(shù)UV＝U2－UR1變大，選項B正確；因通過原、副線圈的電流關(guān)系＝，I2變小，則I1變小，即電流表A1的示數(shù)變小

66、，選項C錯誤；若閉合開關(guān)S，則副線圈所在電路的總電阻R總′變小，通過副線圈的電流I2′＝變大，則通過原線圈的電流I1′變大，電流表A1的示數(shù)變大，R1兩端的電壓UR1′＝I2′R1變大，則R2兩端的電壓UR2′＝U2－UR1′變小，電流表A2的示數(shù)變小，選項D錯誤。 [答案]　B [方法規(guī)律]　變壓器動態(tài)問題的分析流程 [集訓(xùn)沖關(guān)] 1. (2018·唐山統(tǒng)考)如圖所示，理想變壓器的原、副線圈分別接理想電流表A、理想電壓表V，副線圈上通過輸電線接有一個燈泡L、一個電吹風(fēng)M，輸電線的等效電阻為R，副線圈匝數(shù)可以通過調(diào)節(jié)滑片P改變。S斷開時，燈泡L正常發(fā)光，滑片P位置不動，當(dāng)S閉合時，以下說法正確的是（ ） A.電壓表讀數(shù)增大 B.電流表讀數(shù)減小 C.等效電阻R兩端電壓增大 D.為使燈泡L正常發(fā)光，滑片P應(yīng)向下滑動 解析：選C S閉合時，變壓器副線圈電路電流增大，兩端電壓不變，電壓表讀數(shù)不變，選項A錯誤。由于變壓器輸出功率增大，輸入電流增大，電流表讀數(shù)增大，選項B錯誤。由于輸電線中電流增大，所以輸電線等效電阻R兩端電壓增大，選項C正確。為