高三物理二輪復(fù)習(xí) 第一篇 專題通關(guān)五 電路與電磁感應(yīng) 11 恒定電流與交變電流課件.ppt

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專題五電路與電磁感應(yīng)第11講恒定電流與交變電流 高考這樣考 1 多選 2015 海南高考 如圖 一理想變壓器原 副線圈匝數(shù)之比為4 1 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(fù)載電阻的阻值R 11R0 是理想電壓表 現(xiàn)將負(fù)載電阻的阻值減小為R 5R0 保持變壓器輸入電流不變 此時(shí)電壓表的讀數(shù)為5 0V 則 A 此時(shí)原線圈兩端電壓的最大值約為34VB 此時(shí)原線圈兩端電壓的最大值約為24VC 原線圈兩端原來(lái)的電壓有效值約為68VD 原線圈兩端原來(lái)的電壓有效值約為48V 解析 選A D 電壓表測(cè)的是電阻R兩端的電壓 根據(jù)U2 I2 R0 R 得U2 6 0V 由得U1 24V 由于電壓表的讀數(shù)為有效值 故變壓器原線圈兩端的電壓的有效值為24V 其最大值A(chǔ)正確 B錯(cuò)誤 由于變壓器輸入電流不變 所以副線圈電流也不變 負(fù)載電阻總阻值原為12R0 現(xiàn)為6R0 因此原電壓應(yīng)是現(xiàn)在的兩倍 故原線圈兩端原來(lái)的電壓有效值約為48V D正確 C錯(cuò)誤 所以選A D 2 2015 四川高考 小型手搖發(fā)電機(jī)線圈共N匝 每匝可簡(jiǎn)化為矩形線圈abcd 磁極間的磁場(chǎng)視為勻強(qiáng)磁場(chǎng) 方向垂直于線圈中心軸OO 線圈繞OO 勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 如圖所示 矩形線圈ab邊和cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值都為e0 不計(jì)線圈電阻 則發(fā)電機(jī)輸出電壓 A 峰值是e0B 峰值是2e0C 有效值是Ne0D 有效值是Ne0 解析 選D 由題意可知 線圈ab邊和cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值都為e0 因此對(duì)單匝矩形線圈總電動(dòng)勢(shì)最大值為2e0 又因?yàn)榘l(fā)電機(jī)線圈共N匝 所以發(fā)電機(jī)線圈中總電動(dòng)勢(shì)最大值為2Ne0 根據(jù)閉合電路歐姆定律可知 在不計(jì)線圈內(nèi)阻時(shí) 輸出電壓等于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小 即其峰值為2Ne0 故A B錯(cuò)誤 又由題意可知 若從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí) 發(fā)電機(jī)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為正弦式交變電流 由其有效值與峰值的關(guān)系可知 即故C錯(cuò)誤 D正確 3 2015 福建高考 如圖為遠(yuǎn)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 Umsin 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 解析 選C 由得Ir I2 則輸電線上損失的功率故選C 4 2014 天津高考 如圖所示 電路中R1 R2均為可變電阻 電源內(nèi)阻不能忽略 平行板電容器C的極板水平放置 閉合電鍵S 電路達(dá)到穩(wěn)定時(shí) 帶電油滴懸浮在兩板之間靜止不動(dòng) 如果僅改變下列某一個(gè)條件 油滴仍能靜止不動(dòng)的是 A 增大R1的阻值B 增大R2的阻值C 增大兩板間的距離D 斷開(kāi)電鍵S 解析 選B 在電路中 電容器相當(dāng)于斷路 電容器兩端的電壓等于R1兩端的電壓 當(dāng)增大R1的阻值時(shí) R1兩端的電壓增大 電容器兩端的電壓增大 電容器內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度增大 帶電油滴所受的電場(chǎng)力大于重力 做勻加速直線運(yùn)動(dòng) A錯(cuò)誤 增大R2的阻值 電容器兩端的電壓不變 電容器內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度不變 帶電油滴所受的電場(chǎng)力等于重力 帶電油滴懸浮在兩板之間靜止不動(dòng) 故B正確 若增大兩板間的距離 由可知 電場(chǎng)強(qiáng)度減小 帶電油滴所受的電場(chǎng)力小于重力 做勻加速直線運(yùn)動(dòng) C錯(cuò)誤 斷開(kāi)電鍵S 電容器放電 電場(chǎng)強(qiáng)度為零 帶電油滴只受重力 做自由落體運(yùn)動(dòng) D錯(cuò)誤 5 多選 2014 新課標(biāo)全國(guó)卷 如圖 一理想變壓器原 副線圈的匝數(shù)分別為n1 n2 原線圈通過(guò)一理想電流表接正弦交流電源 一個(gè)二極管和阻值為R的負(fù)載電阻串聯(lián)后接到副線圈的兩端 假設(shè)該二極管的正向電阻為零 反向電阻為無(wú)窮大 用交流電壓表測(cè)得a b端和c d端的電壓分別為Uab和Ucd 則 A Uab Ucd n1 n2B 增大負(fù)載電阻的阻值R 電流表的讀數(shù)變小C 負(fù)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 解析 選B D 若變壓器原線圈電壓為Uab 則副線圈電壓為由于二極管的單向?qū)щ娦允沟霉蔬x項(xiàng)A錯(cuò)誤 增大負(fù)載電阻的阻值R 則變壓器副線圈電流減小 原線圈電流也減小 即電流表的讀數(shù)變小 選項(xiàng)B正確 cd間的電壓由變壓器的原線圈電壓決定 與負(fù)載電阻無(wú)關(guān) 選項(xiàng)C錯(cuò)誤 將二極管短路時(shí) Ucd U2 副線圈功率加倍 所以原線圈功率加倍 電流加倍 故選項(xiàng)D正確 考情分析 主要題型 選擇題 計(jì)算題命題特點(diǎn) 1 結(jié)合閉合電路的歐姆定律 利用程序法對(duì)電路的動(dòng)態(tài)問(wèn)題進(jìn)行定性分析 2 結(jié)合理想變壓器的規(guī)律 解決遠(yuǎn)距離輸電的能量 效率問(wèn)題 3 結(jié)合圖像 應(yīng)用電磁感應(yīng)定律 閉合電路的歐姆定律 電功率等知識(shí) 綜合解決交變電流的產(chǎn)生與描述等問(wèn)題 主干回顧 要素掃描 1 閉合電路的歐姆定律 電流 路端電壓 2 交變電流的 四值 最大值 瞬時(shí)值 從中性面計(jì)時(shí) 有效值 由電流的熱效應(yīng)定義 平均值 U路 E Ir Em nBS e Emsin t 3 理想變壓器的四個(gè)基本關(guān)系 功率關(guān)系 電壓關(guān)系 電流關(guān)系 頻率關(guān)系 P入 P出 f1 f2 熱點(diǎn)考向1直流電路的動(dòng)態(tài)分析 典例1 多選 如圖所示 電動(dòng)勢(shì)為E 內(nèi)阻為r的電源與滑動(dòng)變阻器R1 定值電阻R2 定值電阻R3 平行板電容器及理想電流表組成閉合電路 圖中電壓表為理想電壓表 當(dāng)滑動(dòng)變阻器R1的觸頭向左移動(dòng)一小段時(shí) 則 A 電流表讀數(shù)增大B 電容器帶電荷量增加C R2消耗的功率減小D 電壓表與電流表示數(shù)變化量之比不變 解題探究 1 分析電路圖中各電阻的連接方式為 2 電壓表的作用 R1 R2并聯(lián)再與R3串聯(lián) 測(cè)量電源的路端電壓 解析 選A C D 由電路圖可知R1 R2并聯(lián)再與R3串聯(lián) 當(dāng)滑動(dòng)觸頭向左移動(dòng)一小段時(shí) R1連入電路的電阻減小 電路總電阻減小 根據(jù)閉合電路歐姆定律 電路總電流增大 所以內(nèi)電壓增大 路端電壓減小 并聯(lián)部分電壓減小 電容器的帶電荷量Q CU減小 R2消耗的功率減小 選項(xiàng)A C正確 B錯(cuò)誤 由U E Ir 可得故選項(xiàng)D正確 典例2 2015 湖州一模 如圖所示電路中 由于某處出現(xiàn)了故障 導(dǎo)致電路中的A B兩燈變亮 C D兩燈變暗 故障的原因可能是 A R1短路B R2斷路C R2短路D R3短路 名師解讀 1 命題立意 考查閉合電路的歐姆定律和電路的故障分析 2 關(guān)鍵信息 A B兩燈變亮 C D兩燈變暗 3 答題必備 閉合電路的歐姆定律 短路即該部分電路電阻為零 斷路即該部分電路電阻無(wú)窮大 4 易錯(cuò)警示 誤認(rèn)為斷路時(shí)電阻為零 解析 選D A燈在干路上 A燈變亮 說(shuō)明電路中總電流變大 由閉合電路歐姆定律可知電路的外電阻減小 這就說(shuō)明電路中只會(huì)出現(xiàn)短路而不會(huì)出現(xiàn)斷路 選項(xiàng)B被排除 因?yàn)槎搪凡糠值碾娮枳冃?分壓作用減小 與其并聯(lián)的用電器上的電壓降低 C D兩燈變暗 A B兩燈變亮 這說(shuō)明發(fā)生短路的電阻與C D兩燈是并聯(lián)的 而與A B兩燈是串聯(lián)的 觀察電路中電阻的連接形式 只有R3短路符合條件 故應(yīng)選D 規(guī)律總結(jié) 閉合電路動(dòng)態(tài)分析的兩種常用方法 1 程序分析法 流程如下 2 利用結(jié)論法 即 串反并同 法 串反 即某一電阻增大 減小 時(shí) 與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流 兩端電壓 消耗的電功率都減小 增大 并同 即某一電阻增大 減小 時(shí) 與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流 兩端電壓 消耗的電功率都增大 減小 題組過(guò)關(guān) 1 多選 2015 中山二模 巨磁電阻 GMR 電流傳感器可用來(lái)準(zhǔn)確檢測(cè)大容量遠(yuǎn)距離直流輸電線路中的強(qiáng)電流 其原理利用了巨磁電阻效應(yīng) 巨磁電阻效應(yīng)是指某些磁性材料的電阻R在一定磁場(chǎng)作用下隨磁感應(yīng)強(qiáng)度B的增加而急劇減小的特性 如圖所示檢測(cè)電路 設(shè)輸電線路電流為I 不是GMR中的電流 GMR為巨磁電阻 R1 R2為定值電阻 已知輸電線路電流I在巨磁電阻GMR處產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小與I成正比 下列有關(guān)說(shuō)法正確的是 A 如果I增大 電壓表V1示數(shù)減小 電壓表V2示數(shù)增大B 如果I增大 電流表A示數(shù)減小 電壓表V1示數(shù)增大C 如果I減小 電壓表V1示數(shù)增大 電壓表V2示數(shù)增大D 如果I減小 電流表A示數(shù)減小 電壓表V2示數(shù)減小 解析 選A D 巨磁電阻的電阻值隨著外電流的增加而減小 如果I增大 巨磁電阻的電阻值減小 根據(jù)閉合電路歐姆定律 電流I增加 路端電壓U1 E Ir減小 電阻R2的電壓U2 IR2增加 即電壓表V1示數(shù)減小 電壓表V2示數(shù)增大 電流表A示數(shù)增加 故A正確 B錯(cuò)誤 如果I減小 巨磁電阻的電阻值增加 根據(jù)閉合電路歐姆定律 電流I減小 路端電壓U1 E Ir增加 電阻R2的電壓U2 IR2減小 即電壓表V1示數(shù)增加 電壓表V2示數(shù)減小 電流表A示數(shù)減小 故C錯(cuò)誤 D正確 2 在如圖所示的電路中 電源的負(fù)極接地 其電動(dòng)勢(shì)為E 內(nèi)電阻為r R1 R2為定值電阻 R3為滑動(dòng)變阻器 C為電容器 為理想電流表和電壓表 在滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)頭P自a端向b端滑動(dòng)的過(guò)程中 下列說(shuō)法中正確的是 A 電壓表示數(shù)減小B 電流表示數(shù)減小C 電容器C所帶電荷量增多D a點(diǎn)的電勢(shì)降低 解析 選D 滑動(dòng)頭P自a端向b端滑動(dòng)的過(guò)程中 滑動(dòng)變阻器的電阻減小 電路總電阻減小 由閉合電路的歐姆定律可得 干路電流增大 由可知R1兩端電壓即電壓表的示數(shù)變大 選項(xiàng)A錯(cuò)誤 由U E Ir可知路端電壓U減小 由可得R2兩端的電壓減小 又由可得流過(guò)R2的電流變小 在干路電流增大的情況下 電流表的示數(shù)將變大 選項(xiàng)B錯(cuò)誤 電容器兩端的電壓變小 根據(jù) 電容器所帶電荷量將變少 選項(xiàng)C錯(cuò)誤 由于R2兩端的電壓變小 所以a點(diǎn)的電勢(shì)變低 選項(xiàng)D正確 加固訓(xùn)練 如圖所示的電路中 電源電動(dòng)勢(shì)為E 內(nèi)電阻為r 開(kāi)關(guān)S閉合后 電燈L1 L2均能發(fā)光 現(xiàn)將滑動(dòng)變阻器R的滑片P稍向上移動(dòng) 下列說(shuō)法正確的是 A 電燈L1 L2均變亮B 電燈L1變亮 L2變暗C 電流表的示數(shù)變小D 電源的總功率變小 解析 選B 將滑動(dòng)變阻器R的滑片P稍向上移動(dòng) 電流表的示數(shù)變大 電燈L1變亮 L2變暗 電源的總功率變大 選項(xiàng)B正確 A C D錯(cuò)誤 熱點(diǎn)考向2交變電流的產(chǎn)生和描述 典例3 如圖所示 圖線a是線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的正弦交流電的圖像 當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后 所產(chǎn)生的正弦交流電的圖像如圖線b所示 以下關(guān)于這兩個(gè)正弦交流電的說(shuō)法中正確的是 A 線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為1 2B 交流電a的電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式為u 10sin0 4 t V C 交流電b的電動(dòng)勢(shì)最大值為VD 在圖中t 0時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量為零 解題探究 1 圖線對(duì)應(yīng)的初始位置為 2 圖線a和b的周期關(guān)系為 中性面 Ta Tb 2 3 解析 選C 線圈先后兩次產(chǎn)生的正弦交流電的周期之比為2 3 轉(zhuǎn)速之比為3 2 選項(xiàng)A錯(cuò)誤 交流電a的周期為0 4s 交流電a的電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式為u 10sin5 t V 選項(xiàng)B錯(cuò)誤 由電動(dòng)勢(shì)最大值Em nBS 可知 二者最大值之比為3 2 交流電b的電動(dòng)勢(shì)最大值為V 選項(xiàng)C正確 在圖中t 0時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零 穿過(guò)線圈的磁通量最大 選項(xiàng)D錯(cuò)誤 典例4 多選 2015 臨沂二模 如圖甲所示是一種振動(dòng)發(fā)電裝置的示意圖 一個(gè)半徑r 0 10m 匝數(shù)n 20匝的線圈套在永久磁鐵槽中 槽中磁場(chǎng)的磁感線均沿半徑方向均勻分布 其右側(cè)視圖如圖乙所示 線圈所在位置磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小均為線圈的電阻R1 0 50 它的引出線接有R2 9 50 的小電珠L(zhǎng) A為理想交流電流表 當(dāng)線圈框架的P端在外力作用下沿軸線做往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí) 便有電流通過(guò)電珠 若線圈往復(fù)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律如圖丙所示 v取向右為正 則下列判斷正確的是 A 電流表的示數(shù)為0 24AB 0 01s時(shí)回路中的電流最大C 回路中交流電的頻率為50HzD 0 015s時(shí)電珠L(zhǎng)中電流的方向?yàn)閺腃 L D 解題探究 1 分析線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的性質(zhì) 2 用 判定t 0 015s時(shí)的感應(yīng)電流的方向 v t圖像為正弦式 由法拉 第電磁感應(yīng)定律E BLv 可知線圈往復(fù)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的感應(yīng)電流為正弦 式交流電 右手定則 解析 選C D 由E BLv及v t圖像可知 線圈往復(fù)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的感應(yīng)電流為正弦式交流電 則Em nB 2 rvm 2 4V 電流的有效值選項(xiàng)A錯(cuò)誤 由圖像可知T 0 02s f 50Hz 選項(xiàng)C正確 t 0 01s時(shí) v 0 所以I 0 選項(xiàng)B錯(cuò)誤 t 0 015s時(shí) 由右手定則可知 電流方向?yàn)镃 L D 選項(xiàng)D正確 規(guī)律總結(jié) 解決交變電流的產(chǎn)生和描述的基本思路 1 兩個(gè)特殊位置的特點(diǎn) 線圈平面與中性面重合時(shí) S B 最大 0 e 0 i 0 電流方向?qū)l(fā)生改變 線圈平面與中性面垂直時(shí) S B 0 最大 e最大 i最大 電流方向不改變 2 書(shū)寫(xiě)交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式的基本思路 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 nBS 求出相應(yīng)峰值 明確線圈的初始位置 找出對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式 a 若線圈從中性面位置開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng) 則i t圖像為正弦函數(shù)圖像 函數(shù)式為i Imsin t b 若線圈從垂直中性面位置開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng) 則i t圖像為余弦函數(shù)圖像 函數(shù)式為i Imcos t 題組過(guò)關(guān) 1 如圖所示 N匝矩形導(dǎo)線框以角速度 繞對(duì)稱軸OO 勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 線框面積為S 線框電阻 電感均不計(jì) 在OO 左側(cè)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 外電路接有電阻R 理想電流表A 那么可以確定的是 A 從圖示時(shí)刻起 線框產(chǎn)生的瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)為e NB Ssin tB 交流電流表的示數(shù)C R兩端電壓的有效值D 一個(gè)周期內(nèi)R的發(fā)熱量 解析 選B 線框始終只有一半面積在磁場(chǎng)中 故瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)為電壓有效值為交流電流表示數(shù)A C錯(cuò)誤 B正確 一周期內(nèi)R的發(fā)熱量D錯(cuò)誤 2 某家用電路如圖所示 A B間接有保險(xiǎn)絲 交流電壓表 220V 880W 的電飯鍋及 220V 220W 的抽油煙機(jī) 現(xiàn)接入電壓u 311sin100 t V 的交流電 以下說(shuō)法正確的是 A 交流電壓表的示數(shù)為311VB 電飯鍋發(fā)熱功率是抽油煙機(jī)發(fā)熱功率的4倍C 電路要正常工作 保險(xiǎn)絲的額定電流不能小于5AD 1min內(nèi)抽油煙機(jī)和電飯鍋消耗的電能共為6 6 103J 解析 選C 交流電壓表的示數(shù)為有效值 若不考慮保險(xiǎn)絲的電阻 交流電壓表的示數(shù)為V 220V A錯(cuò)誤 由公式P UI知電路要正常工作 干路中電流為5A 所以保險(xiǎn)絲的額定電流不能小于5A C正確 電飯鍋是純電阻元件 抽油煙機(jī)是非純電阻元件 B錯(cuò)誤 1min內(nèi)抽油煙機(jī)和電飯鍋消耗的電能為W Pt 6 6 104J D錯(cuò)誤 3 將硬導(dǎo)線中間一段折成半圓形 使其半徑為R 讓它在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 方向如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞軸MN勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 導(dǎo)線在a b兩處通過(guò)電刷與外電路連接 外電路接有額定功率為P的小燈泡并正常發(fā)光 其電阻為r 電路中其余部分的電阻不計(jì) 則半圓形硬導(dǎo)線的轉(zhuǎn)速為 解析 選B 小燈泡正常發(fā)光 電壓等于額定電壓 等于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值 即半圓形線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞軸MN勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 產(chǎn)生正弦式交變電流 根據(jù)Em BS 求出轉(zhuǎn)速 設(shè)燈泡的額定電壓為U 則得到由于線框無(wú)電阻 則解得故選B 4 多選 2013 山東高考 圖甲是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖 兩磁極N S間的磁場(chǎng)可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 為交流電流表 線圈繞垂直于磁場(chǎng)的水平軸OO 沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng) 從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí) 產(chǎn)生的交變電流隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示 以下判斷正確的是 A 電流表的示數(shù)為10AB 線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為50 rad sC 0 01s時(shí)線圈平面與磁場(chǎng)方向平行D 0 02s時(shí)電阻R中電流的方向自右向左 解析 選A C 電流表示數(shù)顯示的是交流電的有效值 正弦交流電的電流有效值等于最大值的倍 電流表的示數(shù)為10A 選項(xiàng)A正確 因?yàn)榻涣麟姷乃矔r(shí)值為i 10cos t 根據(jù)圖乙可知 交流電的周期為T 2 10 2s 則線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為 100 rad s 選項(xiàng)B錯(cuò)誤 0時(shí)刻線圈平面與磁場(chǎng)平行 t 0 01s t時(shí)間內(nèi)線圈轉(zhuǎn)過(guò) 弧度 線圈平面與磁場(chǎng)方向平行 選項(xiàng)C正確 0 02s時(shí)的情況與0時(shí)刻的情況相同 根據(jù)右手定則可以判定 此時(shí)通過(guò)電阻R的電流方向自左向右 選項(xiàng)D錯(cuò)誤 熱點(diǎn)考向3理想變壓器和遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題 典例5 2015 成都一模 某小型水電站的電能輸送示意圖如圖甲 發(fā)電機(jī)的輸出電壓變化規(guī)律如圖乙 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220V的用電器正常工作 則下列說(shuō)法正確的是 A 乙圖中電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為 B C 當(dāng)用戶用電器的負(fù)載增加時(shí) 輸電線上損耗的功率增大D 升壓變壓器的輸出功率等于降壓變壓器的輸入功率 名師解讀 1 命題立意 理想變壓器的原理 遠(yuǎn)距離輸電及正弦式交變電流的理解 2 關(guān)鍵信息 額定電壓為220V的用電器正常工作 3 答題必備 P入 P出 P I2r 4 易錯(cuò)警示 誤認(rèn)為U2 U3 P2 P3 解析 選C 根據(jù)乙圖可知 電壓的最大值Um 220V 周期T 0 02s 所以則乙圖中電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為 A錯(cuò)誤 由變壓器的電壓與匝數(shù)之比的關(guān)系得 因升壓變壓器 所以U1U4 所以B錯(cuò)誤 當(dāng)用戶用電器的負(fù)載增加時(shí) 輸電線上電流增大 則損耗的功率增大 C正確 理想變壓器的輸入功率與輸出功率相等 但由于輸電線電阻功率損失 所以升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功率 故D錯(cuò)誤 典例6 2015 全國(guó)卷 一理想變壓器的原 副線圈的匝數(shù)比為3 1 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(cè)接在電壓為220V的正弦交流電源上 如圖所示 設(shè)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 66V k B U 22V k C U 66V k D U 22V k 名師解讀 1 命題立意 理想變壓器的原理 變壓器的功率 電壓 電流關(guān)系 2 關(guān)鍵信息 原 副線圈回路中電阻消耗的功率的比值為k 3 答題必備 4 易錯(cuò)提醒 誤認(rèn)為電源電壓與原線圈電壓相等 解析 選A 由于變壓器的匝數(shù)比為3 1 可得原 副線圈的電流比為1 3 根據(jù)P I2R可知原 副線圈中電阻R的功率之比k 由其中U2 U 則U1 3U 結(jié)合原 副線圈的電流比為1 3 可得原線圈中電阻R上的電壓為 所以有得U 66V 故選項(xiàng)A正確 遷移訓(xùn)練 遷移1 匝數(shù)比不變 負(fù)載變化 多選 為探究理想變壓器原 副線圈電壓 電流的關(guān)系 將原線圈接到電壓有效值不變的正弦交流電源上 副線圈連接相同的燈泡L1 L2 電路中分別接了理想交流電壓表V1 V2和理想交流電流表A1 A2 導(dǎo)線電阻不計(jì) 如圖所示 當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合后 A A1示數(shù)變大 A1與A2示數(shù)的比值不變B A1示數(shù)變大 A1與A2示數(shù)的比值變大C V2示數(shù)變小 V1與V2示數(shù)的比值變大D V2示數(shù)不變 V1與V2示數(shù)的比值不變 解析 選A D 當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合后 接入理想變壓器副線圈中的燈泡數(shù)目增加 副線圈輸出電流增大 理想交流電流表A2示數(shù)增大 根據(jù)變壓器輸入功率與輸出功率的關(guān)系可知 輸入功率增大 理想交流電流表A1示數(shù)增大 由于輸入電壓不變 變壓器輸出電壓不變 理想交流電壓表V2示數(shù)不變 V1與V2示數(shù)的比值不變 選項(xiàng)D正確 C錯(cuò)誤 由U1I1 U2I2可知 A1與A2示數(shù)的比值不變 選項(xiàng)A正確 B錯(cuò)誤 遷移2 改變副線圈的匝數(shù) 多選 圖中為一理想變壓器 其原線圈與一電壓有效值不變的交流電源相連 P為滑動(dòng)接頭 現(xiàn)令P從均勻密繞的副線圈最底端開(kāi)始 沿副線圈勻速上滑 直至白熾燈L兩端的電壓等于其額定電壓為止 用I1表示流過(guò)原線圈的電流 I2表示流過(guò)燈泡的電流 U2表示燈泡兩端的電壓 P2表示燈泡消耗的電功率 這里的電流 電壓均指有效值 電功率指平均值 下列4個(gè)圖中 能夠正確反映相應(yīng)物理量的變化趨勢(shì)的是 解析 選B C 副線圈是均勻密繞的 且滑動(dòng)接頭勻速上滑 說(shuō)明副線圈的匝數(shù)n2 kt 由變壓器的變壓公式得 即U2隨時(shí)間t均勻增大 選項(xiàng)C正確 燈泡兩端的電壓由零逐漸增大時(shí) 其電阻增大 流過(guò)燈泡的電流I2隨時(shí)間變化趨勢(shì)圖像B正確 燈泡消耗的電功率P2 U2I2 隨著時(shí)間增大 但一定不是均勻增大 選項(xiàng)D錯(cuò)誤 根據(jù)理想變壓器輸入功率等于輸出功率 流過(guò)原線圈的電流增大 選項(xiàng)A錯(cuò)誤 遷移3 負(fù)載電阻不變 匝數(shù)比變化 多選 為保證用戶電壓穩(wěn)定在220V 變電所需適時(shí)進(jìn)行調(diào)壓 圖甲為調(diào)壓變壓器示意圖 保持輸入電壓u1不變 當(dāng)滑動(dòng)接頭P上下移動(dòng)時(shí)可改變輸出電壓 某次檢測(cè)得到用戶電壓u2隨時(shí)間t變化的曲線如圖乙所示 以下說(shuō)法中正確的是 A B C 為使用戶電壓穩(wěn)定在220V 應(yīng)將P適當(dāng)下移D 為使用戶電壓穩(wěn)定在220V 應(yīng)將P適當(dāng)上移 解析 選B D 由于用戶電壓u2隨時(shí)間t變化的周期為T 0 02s 所以u(píng)2 190sin 100 t V 選項(xiàng)A錯(cuò)誤 B正確 為使用戶電壓穩(wěn)定在220V 由變壓器公式可知應(yīng)減小變壓器原線圈匝數(shù) 應(yīng)將P適當(dāng)上移 選項(xiàng)C錯(cuò)誤 D正確 規(guī)律總結(jié) 解決遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題的一般思路 1 電路分析 遠(yuǎn)距離輸電線路由升壓變壓器 輸電線 降壓變壓器和負(fù)載四部分組成 2 電壓關(guān)系 升壓變壓器輸入電壓U1是不變的 根據(jù)可以確定升壓變壓器的輸出電壓U2 輸電線上有一定的電壓損失 U IR 降壓變壓器輸入端電壓U3 U2 U 降壓變壓器輸出電壓由確定 3 功率關(guān)系 升壓變壓器輸入功率為P1 輸電線上損失功率為 P I2R 降壓變壓器輸出功率為P2 則P1 P2 P P2 I2R 4 電流關(guān)系 升壓變壓器輸入電流由確定 輸出電流I2由確定 I2通過(guò)輸電線傳到降壓變壓器 即I3 I2 而 加固訓(xùn)練 多選 2015 濰坊二模 如圖所示 10匝矩形線框在磁感應(yīng)強(qiáng)度B T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 繞垂直磁場(chǎng)的軸OO 以角速度 100rad s勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 線框電阻不計(jì) 面積為S 0 3m2 線框通過(guò)滑環(huán)與一理想變壓器的原線圈相連 副線圈接有兩只燈泡L1 0 3W 30 和L2 開(kāi)關(guān)閉合時(shí)兩燈泡均正常發(fā)光 且原線圈中電流表示數(shù)為0 04A 則下列判斷正確的是 A 若從圖示線框位置開(kāi)始計(jì)時(shí) 線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為u 30cos100t V B 理想變壓器原 副線圈匝數(shù)比為10 1C 燈泡L2的額定功率為0 9WD 若開(kāi)關(guān)S斷開(kāi) 電流表示數(shù)將增大 解析 選A B C 變壓器的輸入電壓的最大值為 Um NBS 10 0 3 100V 30V 從垂直中性面位置開(kāi)始計(jì)時(shí) 故線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為 u Umcos t 30cos100t V 故A正確 變壓器輸入電壓的有效值為 開(kāi)關(guān)閉合時(shí)兩燈泡均正常發(fā)光 所以所以 故B正確 原線圈的輸入功率 P1 U1I1 30 0 04W 1 2W 由于原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率 所以 PL2 P1 PL1 1 2 0 3 W 0 9W 故C正確 若開(kāi)關(guān)S斷開(kāi) 輸出電壓不變 輸出端電阻增大 故輸出電流減小 輸入電流也減小 電流表的示數(shù)減小 故D錯(cuò)誤 交變電流的 四值 問(wèn)題 典例 2015 德州一模 一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的正弦規(guī)律圖像如圖甲所示 已知發(fā)電機(jī)線圈匝數(shù)為100匝 其內(nèi)阻為5 0 現(xiàn)外接一只電阻為95 0 的燈泡 如圖乙所示 則 A t 0 01s時(shí) 電壓表的讀數(shù)為0B 電路中的電流方向每秒鐘改變50次C 從t 0到t 0 01s流過(guò)燈泡的電荷量為1 4 10 2CD 燈泡實(shí)際消耗的功率為459 8W 閱卷說(shuō)明 本題抽樣統(tǒng)計(jì)難度為0 42 區(qū)分度為0 55 有28 6 的學(xué)生錯(cuò)選A 有25 1 的學(xué)生錯(cuò)選C 有4 3 的學(xué)生錯(cuò)選B 試卷評(píng)析 錯(cuò)誤角度 1 有效值與瞬時(shí)值的概念及應(yīng)用不清楚錯(cuò)因分析 認(rèn)為由圖像可得t 0 01s時(shí) 電壓表的示數(shù)為零 實(shí)際上t 0 01s時(shí) 電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值為0 而交流電路中電壓表表示的是有效值 錯(cuò)誤角度 2 錯(cuò)用平均值求功率錯(cuò)因剖析 認(rèn)為求電功率對(duì)應(yīng)一段時(shí)間 所以用平均值 實(shí)際上電流產(chǎn)生的焦耳熱是從交變電流的有效值的角度來(lái)定義的 錯(cuò)誤角度 3 錯(cuò)用有效值求電荷量錯(cuò)因剖析 誤認(rèn)為電流流過(guò)某一橫截面的電荷量相等 所以用有效值求解 實(shí)際上電流流過(guò)導(dǎo)線橫截面的電荷量對(duì)應(yīng)一段時(shí)間 故要從交變電流的平均值的角度出發(fā) 糾偏措施 1 要準(zhǔn)確判斷交變電流的產(chǎn)生特點(diǎn)與規(guī)律 2 要正確理解交變電流的有效值 平均值和瞬時(shí)值 3 若為正弦式交變電流 則其有效值直接用公式求解 若為非正弦式交變電流 則要根據(jù)有效值的定義求解 4 求電荷量的思路 先求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值 再計(jì)算通過(guò)電路某一橫截面的電荷量q It 規(guī)范解答 選D 電壓表的示數(shù)為燈泡兩端電壓的有效值 由圖像知電動(dòng)勢(shì)的最大值Em 220V 有效值E 220V 燈泡兩端電壓A錯(cuò)誤 由圖像知T 0 02s 一個(gè)周期內(nèi)電流方向變化兩次 可知1s內(nèi)電流方向變化100次 B錯(cuò)誤 從t 0到t 0 01s線圈轉(zhuǎn)過(guò)180 經(jīng)歷時(shí)間半個(gè)周期 由公式聯(lián)立可得又有Em nBS 可得BS 9 9 10 3Wb 而 2BS 故流過(guò)燈泡的電荷量為1 98 10 2C C錯(cuò)誤 燈泡的實(shí)際功率D正確 類題試做 面積均為S的兩個(gè)電阻相同的線圈 分別放在如圖甲 乙所示的磁場(chǎng)中 甲圖中是磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 線圈在磁場(chǎng)中以周期T繞OO 軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 乙圖中磁場(chǎng)變化規(guī)律為B B0cost 從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí) 則 A 兩線圈的磁通量變化規(guī)律相同B 兩線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大值的時(shí)刻不同C 經(jīng)相同的時(shí)間t t T 兩線圈產(chǎn)生的熱量不同D 從此時(shí)刻起 經(jīng)時(shí)間 通過(guò)兩線圈橫截面的電荷量不同 解析 選A 甲圖中的磁通量變化規(guī)律為 甲 B0Scost 乙圖中磁通量的變化規(guī)律為 乙 B0Scost 由于兩線圈的磁通量變化規(guī)律相同 則兩線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的變化規(guī)律相同 達(dá)到最大值的時(shí)刻也相同 有效值E也相同 又因兩線圈電阻相同 所以也相同 經(jīng)過(guò)時(shí)間 通過(guò)兩線圈橫截面的電荷量也相同 故A正確 B C D錯(cuò)誤