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1、第 1616“”讲 交变电流 高考考什么，怎么考 高考热点 1“交变电流的图象及 四值” 2理想变压器 3远距离输电 “”一、交变电流的图象及 四值 的理解与应用 1描述交变电流可以用图象的方法，也可以用函数表达式的方法，从中学会读取描述交变电 流的物理量 2区别交变电流的四值，学会求交变电流有效值的方法，只有正(余)弦式交流电最大值才是 有效值的 2 倍 例 1 (多选)图 1 甲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，从图示位 置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示以下判断
2、正确的是( ) 图 1 A电流表的示数为 10 A B线圈转动的角速度为 50 rad/s C0.01 s 时线圈平面与磁场方向平行 D0.02 s 时电阻 R 中电流的方向自右向左 变式 1 (多选)将电阻 R、理想电压表 V、开关 S 和交流电源按照图 2 所示的方式连接起来， 其中 R30 ，合上开关 S 后，交流电源输出的正弦交变电压 u 随时间 t 变化的关系如图 3 所 示则( ) 1 图 2 图 3 A电压表 V 的示数是 36 V BR消耗的电功率是 21.6 W C通过 R的电流瞬时值表达式为 i1.2sin 100t A D通过 R的电流最大值为 1.2 A “”规律总结
3、交变电流的 四值 的比较与理解 物理量 重要关系 适用情况 eEmsin t 瞬时值 计算线圈某时刻的受力情况 iImsin t EmnBS 峰值 Em Im Rr 讨论电容器的击穿电压 Em Um Im E 、U 、I 适用于 2 2 2 计算与电流热效应有关的量(如电功、 电功率、电热等)“”；电气设备 铭牌 正(余)弦式交变电流 有效值 上所标的一般是有效值；保险丝的熔 断电流为有效值 E 平均值 EBlv，En ，I t Rr 计算通过电路横截面的电荷量 二、变压器的工作原理和制约关系 1掌握变压器的几个关系：输入功率与输出功率相等、电压与匝数的关系、电流与匝数的关 系；输出功率决定输
4、入功率、输入电压决定输出电压、输出电流决定输入电流 2对于动态分析问题分清不变量和变量，一般输入电压是不变的，弄清制约关系，利用闭合 电路欧姆定律，串、并联电路特点进行分析判定 例 2 (2016全国卷 16)(多选)一含有理想变压器的电路如图 4 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( ) 2 图 4 A2 B3 C4 D5 变式 2 (2016天津理综5)如图 5 所示，理想变压器原线圈接在
5、交流电源上，图中各电表 均为理想电表下列说法正确的是( ) 图 5 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 规律总结 分析理想变压器动态问题的思路程序可表示为： 三、远距离输电中的损耗问题 1熟悉远距离输电的流程图，如图所示 2掌握两种损耗 (1)电压损耗：输电线的电阻导致的电压损耗，URU2U3IRR. (2)功率损耗：输电线发热导致的功率损耗，PRP2P3I2RR.输电线上的能量损耗是热
6、损耗， U 计算时只能用 PRI2RR 或 PR . R 3 例 3 (多选)某小型水电站的电能输送示意图如图 6 所示，发电机的输出电压为 200 V，输电 线总电阻为 r，升压变压器原、副线圈匝数分别为 n1、n2.降压变压器原、副线圈匝数分别为 n3、n4(变压器均为理想变压器)要使额定电压为 220 V 的用电器正常工作，则( ) 图 6 n2 n3 A. n1 n4 n2 n3 B. U1，U2降低 BU2U1，U2升高 CU2U3U2U 线， U1 n1 U4 n4 10 n2 n3 故 ，A 正确 n1 n4 P 3 106 kW 变式 3 B 输电线上输送的电流 I 6 000
7、 A，A 项错误；输电线上损失的电 U 500 kV 压为 U 损IR61032.5 V1.5104 V15 kV，B 项正确；当用 5kV 的电压输电时，输电 U2 线上损失的功率不会超过 3106 kW，故 C 项错误；当用公式 P 计算损失的功率时，U 为 r 输电线上损失的电压而不是输电电压，D 项错误 考点突破 1C 我国居民日常生活所用交流电压的有效值为 U 有效220 V，交流电的频率为 f50 Hz， 1 所以交流电压的最大值为 Um 2U 有效220 2 V311 V，周期为 T 0.02 s2102 s， f 可见，只有选项 C 正确本题答案为 C. 2BC t0 时刻穿过
8、线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，故电压为零，A 错读图得 1 两次周期之比为 23，由转速 n 得转速与周期成反比，故 B 正确读图得 a 的最大值 2 T 为 10 V，5 rad/s，由交流电感应电动势的瞬时值表达式 eEmsin t (V)(从线圈在中 性面位置开始计时)得，u10sin5t (V)，故 C 正确交流电的最大值 EmnBS，所以根据 2 20 两次转速的比值可得，交流电 b 的最大值为 10 V V，故 D 错 3 3 1 Im 3D 该交变电流通过定值电阻 R 后，在一个周期内产生的热量为 Q ( )2RTI2RT，解 2 2 得 I1 A，选项 D 正确 4CD
9、 根据右手定则，线圈中感应电流的方向为 adcba，A 错；当线圈转至图示位置时，线 圈中感应电动势应为最大值 EmnBl1l2，此时，穿过线圈磁通量随时间的变化率最大，B 错， nBl1l2 n2B2l1l C 对；线圈 ad 边所受安培力的大小 FnBIl2nB l2 ，D 对 R R 1 5BC 当线框进入磁场过程中，根据 E BR2 可得，感应电动势恒定，感应电流恒定，不 2 是正弦式交流电，A 错误，C 正确；当线框进入磁场时，根据楞次定律可得，两线框中的感应 电流方向为逆时针，当线框穿出磁场时，根据楞次定律可得，线框中产生的感应电流为顺时针， T 所以感应电 流的周期和线框运动周期
10、相等，B 正确；线框 N 在完全进入磁场后有 时间内穿过线 4 T 3T 框的磁通量不变化，没有感 应电动势产生，即线框 N 在 0 和 T 内有感应电动势，其余时 4 4 间内没有；而线框 M 在整个过程中都有感应电动势，即便两导线框电阻相等，两者的电流有效 值不会相同，D 错误 11 U1 n1 6C 由 ，n1n2知 U2U1；滑动触头从 M 点顺时针旋转至 N 点过程，n2减小，则 U2降低， U2 n2 C 项正确 n1 n1n n1 n1 n（n2n1） 7B 原、副线圈减去相同的匝数 n 后，有 ，可以得出， n2 n2n n2 n2 n2（n2n） n1 n1 U1 I2 n1
11、 U1 n1 U1 0，则说明 的比值变大，由 知，选项 C、D 错 误； 由 和 知， n2 n2 U2 I1 n2 U2 n2 U2 U22 U2U2，再由 P 知，灯泡变暗，选项 A 错误，B 正确 R 8BD 本题考查变压器的基本规律和电路的动态分析若 P 的位置不变，S 由 a 合到 b 处时， n1 U1 原线圈的匝数减小，由 知副线圈的电压 U2增大，所以副线圈的电流 I2增大，故电压表的 n2 U2 示数增大，由 U2I2U1I1知原线圈电流增大，选项 A 错误，B 正确；若 S 置于 b 处，将 P 向上 滑动，滑动变阻器的有效阻值变大，所以副线圈的电流 I2减小，所以 R0
12、分担的电压减小，故 电压表的示数增大，由 U2I2U1I1知原线圈电流减小，选项 C 错误，D 正确 9AC 本题考查的是理想变压器电压比、电流比及交流电表读数交流电表示数均为有效值， 311 U1 n1 n2 则 U1 V220 V，即电表 V1的读数为 220 V，选项 B 错 误；由 ，解得 U2 U122 V， 2 U2 n2 n1 U2 即电表 V2的读数为 22 V，选项 D 错误；通过电阻 R 的电流大小为 I2 0.5 A，即电表 A2的 R I1 n2 n2 读数为 0.5 A，选项 C 正确；由 ，解得 I1 I20.05 A，即电表 A1的读数为 0.05 A，选 I2
13、n1 n1 项 A 正确 10A 由图乙易知交流电压的瞬时值表达式，A 项正确；S 接 a 端，电压表示数不变，温度 升高 Rt阻值减小，故电流表示数增大，由 PUI 知输出功率增大，输入功率也增大，B、C 项 U 均错误；S 由 a 切换到 b，电压表示数减小，由 P ，Rt 消耗的功率减小，D 项错误，故选 A. R P 40 103 11A 输电线上的电流为：I A50 A，输电线上消耗的功率 P 线I2R U 800 5020.4 W1 000 W1 kW，所以若采用超导电缆代替原来的输电线，线路上节约的电功率为 1 kW. 12CD 根据题意，发电厂的输出电压保持不变，那么升压变压器
14、的输入电压就不变，输出 电压也不变，A 错误；由于发电厂输出功率增大时，通过输电线的电流增大，输电线上损失的 电压和损失的功率均增大，降压变压器的输入电压减小，输出电压也减小，输入用户的电压减 小，选项 B 错误，C 正确；设升压变压器的输出电压为 U(恒定不变)，通过输电线的电流为 I(逐 I2R IR 渐增大)，则输电线上损耗的功率占总功率的比例 增大，选项 D 正确 UI U 12 220 13AB 由 T2的副线圈两端电压的表达式知，副线圈两端的电压有效值为 220 V，电流 为 I 11 20 A20 A，A 对；由于输电线电流 I A5 A，所以升压变压器的输入功率为 PP 线PR
15、0 4 5210 W20211 W4 650 W，B 对；发电机中的电流变化频率与 T2的副线圈两端电压的频率 相同，也为 50 Hz，C 错；当用电器的电阻 R0减小时，其消耗的功率变大，发电机的输出功率 变大，D 错 P1 4 000 103 14ABD T1原线圈的电流为 I1 A1103 A，输电线上损失的功率为 P 损 U1 4 000 10%P1 4 000 103 0.1 n1 I R 10%P1，所以 I2 A20 A，选项 A 对；T1的变压比为 2 R 1 103 n2 I2 20 1 ；T1上副线圈的电压为 U250U12105 V，T2上原线圈的电压为 U3U2I2R I1 103 50 n3 U3 1.8 105 2105 V20103 V1.8105 V，选项 B 对；T2上原、副线圈的变压比为 n4 U4 220 9 103 90%P1 ，选项 C 错，能正常发光的灯泡的盏数为：N 6104，选项 D 对 11 60 13