江蘇2019高考物理第十章交變電流傳感器學(xué)案.docx

第十章 交變電流傳感器第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(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，一定會(huì)產(chǎn)生正弦式交變電流。()(2)線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中穿過(guò)線圈的磁通量最大時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也最大。()(3)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過(guò)中性面時(shí)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(cè)量的是交流電的峰值。()(6)交變電流的峰值總是有效值的倍。()突破點(diǎn)(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(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。(2)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，e0，i0，電流方向?qū)l(fā)生改變。線圈平面與中性面垂直時(shí)，SB，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(guò)中性面時(shí)，電流方向發(fā)生改變，一個(gè)周期內(nèi)線圈兩次通過(guò)中性面，因此電流的方向改變兩次。(4)交變電動(dòng)勢(shì)的最大值EmnBS，與轉(zhuǎn)軸位置無(wú)關(guān)，與線圈形狀無(wú)關(guān)。2正弦式交變電流的變化規(guī)律(線圈在中性面位置開始計(jì)時(shí))函數(shù)表達(dá)式圖像磁通量mcos tBScos t電動(dòng)勢(shì)eEmsin tnBSsin t電流iImsin tsin t電壓uUmsin tsin t題點(diǎn)全練1(2018蘇州模擬)如圖甲所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一矩形單匝線圈，其面積為S，總電阻為r，線圈兩端外接一電阻R和一個(gè)理想交流電流表。若線圈繞對(duì)稱軸OO以角速度做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，圖乙是線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t變化的圖像，下列說(shuō)法正確的是()A在t1t3時(shí)間內(nèi)，穿過(guò)線圈平面的磁通量的變化量為BSB在t3t4時(shí)間內(nèi)，通過(guò)電阻R的電荷量為C在t3時(shí)刻穿過(guò)線圈平面的磁通量的變化率為2BSD在t3時(shí)刻電流表的示數(shù)為解析：選D由題圖可知，在t1和t3時(shí)刻穿過(guò)線圈平面的磁通量大小為BS，方向相反，則在t1t3時(shí)間內(nèi)穿過(guò)線圈平面的磁通量的變化量為2BS，A錯(cuò)誤；在t3t4時(shí)間內(nèi)，磁通量的變化量為BS，則平均電動(dòng)勢(shì)，因此通過(guò)電阻R的電荷量為qtt，故B錯(cuò)誤；在t3時(shí)刻電動(dòng)勢(shì)EBS，則由法拉第電磁感應(yīng)定律，E可知，則穿過(guò)線圈的磁通量變化率為BS，故C錯(cuò)誤；在t3時(shí)刻電流表的示數(shù)為交變電流的有效值，則有I，故D正確。2.一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形單匝線框繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t的變化情況如圖所示。已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則結(jié)合圖中所給信息可判定()At1時(shí)刻穿過(guò)線框的磁通量為BL2Bt2時(shí)刻穿過(guò)線框的磁通量為零Ct3時(shí)刻穿過(guò)線框的磁通量變化率為零D線框轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為解析：選Dt1時(shí)刻，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，穿過(guò)線框的磁通量應(yīng)為零，A錯(cuò)誤；t2時(shí)刻，穿過(guò)線框的磁通量最大為mBL2，B錯(cuò)誤；t3時(shí)刻，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，則磁通量變化率也最大，C錯(cuò)誤；交變電流的最大值為EmBL2，則，D正確。突破點(diǎn)(二)有效值的理解與計(jì)算有效值的求解(1)計(jì)算有效值的根據(jù)是電流的熱效應(yīng)，抓住“三同”：“相同時(shí)間”內(nèi)“相同電阻”上產(chǎn)生“相同熱量”列式求解。(2)利用公式QI2Rt和Qt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?qǐng)D甲所示方式連接，R110 ，R220 。合上開關(guān)S后，通過(guò)電阻R2的正弦式交變電流i隨時(shí)間t變化的情況如圖乙所示。則()A通過(guò)R1的電流有效值是1.2 ABR1兩端的電壓有效值是6 VC通過(guò)R2的電流有效值是1.2 ADR2兩端的電壓最大值是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(guò)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ImI可知其有效值為0.6 A，由于R1與R2串聯(lián)，所以通過(guò)R1的電流有效值也是0.6 A，選項(xiàng) A、C錯(cuò)；R1兩端電壓有效值為U1IR16 V，選項(xiàng)B對(duì)；R2兩端電壓最大值為U2mImR20.620 V12 V，選項(xiàng)D錯(cuò)。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(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的。線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示，則此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值為_ V。解析：由有效值的定義式得：2T，得：U220 V。答案：220 V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(lái)實(shí)現(xiàn)的，由截去部分的多少來(lái)調(diào)節(jié)電壓，從而實(shí)現(xiàn)燈光的可調(diào)，比過(guò)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ut圖像看出，每個(gè)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，T0，解得U。答案：變式3僅余周期的波形如圖所示為一個(gè)經(jīng)雙可控硅調(diào)節(jié)后加在電燈上的電壓，正弦交流電的每一個(gè)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()AUmB.C. D.解析：選D從Ut圖像上看，每個(gè)周期正弦波形的有效值U1，根據(jù)有效值的定義：T20，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(shí)間而變化的圖像，此交流電的有效值是()A5 A B3.5 AC3.5 A D5 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，令該交變電流通過(guò)一阻值為R的純電阻，在一個(gè)周期內(nèi)有：I2RTI12RI22R。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(shí)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：U55 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(wú)窮大)，在A、B間加一正弦交流電u20 sin 100t V，則加在R2上的電壓有效值為()A10 V B20 VC15 V D5 V解析：選D電壓值取正值時(shí)，即在前半個(gè)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(shí)，即在后半周期內(nèi)，二極管電阻無(wú)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(gè)周期內(nèi)滿足T，可求出U5 V。故選項(xiàng)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(dòng)電流I Im非對(duì)稱性交變電流I 突破點(diǎn)(三)交變電流“四值”的理解和應(yīng)用對(duì)交變電流“四值”的比較和理解物理量表達(dá)式適用情況及說(shuō)明瞬時(shí)值eEmsin t uUmsin t iImsin t計(jì)算線圈某時(shí)刻的受力情況最大值(峰值)EmnBSIm討論電容器的擊穿電壓有效值對(duì)正(余)弦交流電有：E UI(1)計(jì)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(xiǎn)絲的熔斷電流為有效值(4)電表的讀數(shù)為有效值平均值BLn計(jì)算通過(guò)電路截面的電荷量題點(diǎn)全練1如圖，實(shí)驗(yàn)室一臺(tái)手搖交流發(fā)電機(jī)，內(nèi)阻r1.0 ，外接R9.0 的電阻。閉合開關(guān)S，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以某一轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)e10sin 10t(V)，則()A該交變電流的頻率為10 HzB該電動(dòng)勢(shì)的有效值為10 VC外接電阻R所消耗的電功率為10 WD電路中理想交流電流表的示數(shù)為1.0 A解析：選D由產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)可知，該交流電的頻率為5 Hz，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；該電動(dòng)勢(shì)的有效值為10 V，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；外接電阻R所消耗的電功率為9 W，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電路中交流電流表的示數(shù)為電流的有效值，為1.0 A，選項(xiàng)D正確。2多選(2018江蘇四市一模)如圖甲所示為風(fēng)力發(fā)電的簡(jiǎn)易模型圖，在風(fēng)力的作用下，風(fēng)葉帶動(dòng)與其固定在一起的永磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速與風(fēng)速成正比。某一風(fēng)速時(shí)，線圈中產(chǎn)生的正弦式電流如圖乙所示，則()A電流的表達(dá)式i0.6sin 10t(A)B磁鐵的轉(zhuǎn)速為10 r/sC風(fēng)速加倍時(shí)電流的表達(dá)式i1.2sin 10t(A)D風(fēng)速加倍時(shí)線圈中電流的有效值為 A解析：選AD通過(guò)乙圖可知Im0.6 A，T0.2 s，10 rad/s，故電流的表達(dá)式為：i0.6sin 10t(A)，A正確；磁體的轉(zhuǎn)速為n5 r/s，B錯(cuò)誤；風(fēng)速加倍時(shí)，根據(jù)EmnBS可知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)加倍，形成的電流加倍，故電流表達(dá)式變?yōu)閕1.2sin 20t(A)，C錯(cuò)誤；風(fēng)速加倍時(shí)，Im1.2 A，有效值I A，D正確。3.(2018南通一模)如圖所示，把一根長(zhǎng)L20.0 m的均勻電線與R4.8 的電阻連成閉合回路，兩位同學(xué)在赤道處沿東西方向站立，勻速搖動(dòng)這根電線，搖動(dòng)部分的電線可簡(jiǎn)化為長(zhǎng)L16.0 m、寬L21.0 m矩形的三條邊，長(zhǎng)邊的線速度大小v2.0 m/s。已知此處地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B5.0105 T，方向水平向北，電線的電阻率2.0108 m，橫截面積S2.0 mm2，求：(1)這根電線的總電阻R0；(2)勻速搖動(dòng)電線產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的最大值Em；(3)電路消耗的總功率P。解析：(1)由電阻定律有R0得電線的總電阻為：R0 0.2 。(2)根據(jù)題意知，當(dāng)電線的速度方向與磁感線方向垂直時(shí)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的值最大，所以最大值為：EmBL1v5.010562 V6.0104 V。(3)搖繩發(fā)電類似于線框在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，電路中產(chǎn)生交變電流，由交流電知識(shí)可知電動(dòng)勢(shì)的有效值為：E電路中產(chǎn)生的總功率為：P W3.6108 W。答案：(1)0.2 (2)6.0104 V(3)3.6108 W交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式的書寫問(wèn)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(chǎng)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(dòng)，由線圈引出的導(dǎo)線ae和df分別與兩個(gè)跟線圈一起繞OO轉(zhuǎn)動(dòng)的金屬圓環(huán)相連接，金屬圓環(huán)又分別與兩個(gè)固定的電刷保持滑動(dòng)接觸，這樣矩形線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)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(lái)表示。已知ab長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，bc長(zhǎng)度為L(zhǎng)2，線圈以恒定角速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。(只考慮單匝線圈)(1)線圈平面處于中性面位置時(shí)開始計(jì)時(shí)，試推導(dǎo)t時(shí)刻整個(gè)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e1的表達(dá)式；(2)線圈平面處于與中性面成0夾角位置時(shí)開始計(jì)時(shí)，如圖丙所示，試寫出t時(shí)刻整個(gè)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e2的表達(dá)式；(3)若線圈電阻為r，求線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱。(其他電阻均不計(jì))解析：(1)矩形線圈abcd在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，只有ab和cd切割磁感線，且轉(zhuǎn)動(dòng)的半徑為r，設(shè)ab和cd的轉(zhuǎn)動(dòng)速度為v，則v在t時(shí)刻，導(dǎo)線ab和cd因切割磁感線而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)均為E1BL1v由圖可知vvsin t則整個(gè)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e12E1BL1L2sin t。(2)當(dāng)線圈由圖丙位置開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，在t時(shí)刻整個(gè)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e2BL1L2sin(t0)。(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(dòng)勢(shì)的有效值E則線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周在R上產(chǎn)生的焦耳熱為QRI2RT其中T于是QRR2。答案：(1)e1BL1L2sin t(2)e2BL1L2sin(t0)(3)R2 書寫交變電流瞬時(shí)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EmnBS求出相應(yīng)峰值。(2)明確線圈的初始位置，找出對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式。若線圈從中性面位置開始轉(zhuǎn)動(dòng)，則it圖像為正弦函數(shù)圖像，函數(shù)式為iImsin t。若線圈從垂直中性面位置開始轉(zhuǎn)動(dòng)，則it圖像為余弦函數(shù)圖像，函數(shù)式為iImcos t。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：交變電流的產(chǎn)生和描述1如圖，各圖面積均為S的線圈均繞其對(duì)稱軸或中心軸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，能產(chǎn)生正弦交變電動(dòng)勢(shì)eBSsin t的圖是()解析：選A由題意可知，只有A、C圖在切割磁感線，導(dǎo)致磁通量在變化，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，A中從中性面開始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為eBSsin t，C中從峰值面開始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為eBScos t，故A正確。2(2018如皋月考)小型交流發(fā)電機(jī)的原理圖如圖所示：?jiǎn)卧丫匦尉€圈ABCD置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞過(guò)BC、AD中點(diǎn)的軸OO以恒定角速度旋轉(zhuǎn)，軸OO與磁場(chǎng)垂直，矩形線圈通過(guò)滑環(huán)與理想交流電流表A、定值電阻R串聯(lián)，下列說(shuō)法中不正確的是()A線圈平面與磁場(chǎng)垂直時(shí)，交流電流表A的示數(shù)最小B線圈平面與磁場(chǎng)平行時(shí)，流經(jīng)定值電阻R的電流最大C線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，感應(yīng)電流方向改變2次D線圈平面與磁場(chǎng)平行時(shí)，通過(guò)線圈的磁通量變化率最大解析：選A交流電流表顯示的是交流電的有效值，不隨線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)而變化，故A錯(cuò)誤；線圈與磁場(chǎng)平行時(shí)，磁通量最小，磁通量的變化率最大，此時(shí)電動(dòng)勢(shì)最大，電流最大，故B、D正確；線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，經(jīng)過(guò)兩次中性面，感應(yīng)電流方向改變2次，故C正確。3.(2018廣安期末)如圖所示，面積為S的N匝矩形線圈，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直磁場(chǎng)的軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，就可在線圈中產(chǎn)生正弦交流電。已知閉合回路總電阻為R，圖示位置線圈平面與磁場(chǎng)平行，下列說(shuō)法正確的是()A線圈從圖示位置轉(zhuǎn)90的過(guò)程中磁通量的變化量為NBSB線圈在圖示位置磁通量的變化率為零C線圈從圖示位置轉(zhuǎn)90的過(guò)程中通過(guò)燈泡的電量為D線圈從圖示位置開始計(jì)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t變化的函數(shù)為eNBSsin t解析：選C線圈從圖示位置轉(zhuǎn)90的過(guò)程磁通量的變化為BS，故A錯(cuò)誤；線圈在圖示位置產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，磁通量的變化率最大，故B錯(cuò)誤；線圈從圖示位置轉(zhuǎn)90的過(guò)程中通過(guò)燈泡的電量為q，故C正確；線圈從圖示位置開始計(jì)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t變化的函數(shù)為eNBScos t，故D錯(cuò)誤。4某線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交變電流的圖像如圖所示，由圖中信息可以判斷()A在A、C時(shí)刻線圈處于中性面位置B在B、D時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量為零C從AD線圈轉(zhuǎn)過(guò)的角度為2D若從OD歷時(shí)0.02 s，則在1 s內(nèi)交變電流的方向改變了100次解析：選D由題中交變電流的圖像可知，在A、C時(shí)刻產(chǎn)生的感應(yīng)電流最大，對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，線圈處于峰值面的位置，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在B、D時(shí)刻感應(yīng)電流為零，對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，即磁通量的變化率為零，此時(shí)磁通量最大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；從AD，經(jīng)歷的時(shí)間為周期，線圈轉(zhuǎn)過(guò)的角度為，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若從OD歷時(shí)0.02 s，則交變電流的周期為0.02 s，而一個(gè)周期內(nèi)電流的方向改變兩次，所以1 s內(nèi)交變電流的方向改變了100次，選項(xiàng)D正確。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：有效值的理解與計(jì)算5關(guān)于圖甲、乙、丙、丁，下列說(shuō)法正確的是()A圖甲中電流的峰值為2 A，有效值為 A，周期為5 sB圖乙中電流的峰值為5 A，有效值為2.5 AC圖丙中電流的峰值為2 A，有效值為 AD圖丁中電流的最大值為4 A，有效值為 A，周期為2 s解析：選B題圖甲是正弦式交變電流圖線，峰值(最大值)為2 A，有效值是峰值的，即 A，周期為4 s，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤；題圖乙電流大小改變但方向不變，所以不是交變電流，計(jì)算有效值時(shí)因?yàn)闊嵝?yīng)與電流方向無(wú)關(guān)，所以仍是峰值的，即2.5 A，所以選項(xiàng)B正確；題圖丙是圖甲減半的脈沖電流，有效值不可能為峰值的，所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤；題圖丁是交變電流圖線，周期為2 s，根據(jù)有效值定義則有42R32RI2RT，解得電流有效值I2.5 A，所以選項(xiàng)D錯(cuò)誤。6(2018冀州中學(xué)月考)甲、乙圖分別表示兩種電壓的波形，其中甲圖所示的電壓按正弦規(guī)律變化。下列說(shuō)法正確的是()A甲圖表示交流電，乙圖表示直流電B甲圖電壓的有效值為220 V，乙圖電壓的有效值小于220 VC乙圖電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u220 sin 100t VD甲圖電壓經(jīng)過(guò)匝數(shù)比為110的變壓器變壓后，頻率變?yōu)樵瓉?lái)的10倍解析：選B由于兩圖中表示的電流方向都隨時(shí)間做周期性變化，因此都為交流電，A錯(cuò)誤；由于對(duì)應(yīng)相同時(shí)刻，圖甲電壓比圖乙電壓大，根據(jù)有效值的定義可知，圖甲有效值要比圖乙有效值大，故B正確；圖乙電壓隨時(shí)間不是按正弦規(guī)律變化，C錯(cuò)誤；理想變壓器變壓后，改變是電壓，而頻率不發(fā)生變化，D錯(cuò)誤。7多選如圖甲所示為一交變電壓隨時(shí)間變化的圖像，每個(gè)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 ，則()A理想電壓表讀數(shù)為100 VB理想電流表讀數(shù)為0.75 AC電阻R消耗的電功率為56 WD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(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量：QT，解得U75 V，A錯(cuò)誤；電流表讀數(shù)I0.75 A，B正確；電阻R消耗的電功率PI2R56.25 W，C錯(cuò)誤；在100秒內(nèi)產(chǎn)生的熱量QPt5 625 J，D正確。8(2018昆山模擬)一個(gè)U形金屬線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞OO軸以相同的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)導(dǎo)線給同一電阻R供電，如圖甲、乙所示。其中甲圖中OO軸右側(cè)有磁場(chǎng)，乙圖中整個(gè)空間均有磁場(chǎng)，兩磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度相同。則甲、乙兩圖中交流電流表的示數(shù)之比為()A1B12C14 D11解析：選A題圖甲中的磁場(chǎng)只在OO軸的右側(cè)，所以線框只在半周期內(nèi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生，如圖甲，電流表測(cè)得是有效值，所以I。題圖乙中的磁場(chǎng)布滿整個(gè)空間，線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流如圖乙，所以I，則II1，即A正確。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：交變電流“四值”的理解和應(yīng)用9多選(2018淮安八校聯(lián)考)如圖所示，甲為一臺(tái)小型交流發(fā)電機(jī)構(gòu)造示意圖，線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間按余弦規(guī)律變化，其圖像如圖乙所示，電機(jī)線圈內(nèi)阻為2 ，匝數(shù)為1 000匝，外接燈泡的電阻為18 ，則()A在2.0102 s時(shí)刻，電流表的示數(shù)為0.3 AB發(fā)電機(jī)的輸出功率為3.24 WC在1 s內(nèi)，回路中電流方向改變25次D在4.0102 s時(shí)刻，穿過(guò)線圈的磁通量變化率為 Wb/s解析：選AD線圈相當(dāng)于電源，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為E V6 V，內(nèi)阻r2 ，電表顯示的是有效值，根據(jù)閉合回路歐姆定律可得電路中的電流為I A0.3 A，A正確；發(fā)電機(jī)的輸出功率為P輸出EII2r60.3 W0.322 W1.62 W，B錯(cuò)誤；從圖乙中可知交流電周期為T4102 s，故在1 s內(nèi)，回路中電流方向改變n2250次，C錯(cuò)誤；在4.0102 s時(shí)刻，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，磁通量變化率最大，根據(jù)En可得 Wb/s，D正確。10.如圖所示為一個(gè)小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)的原理圖，其矩形線圈的長(zhǎng)度ab0.25 m，寬度bc0.20 m，共有n100匝，總電阻r1.0 ，可繞與磁場(chǎng)方向垂直的對(duì)稱軸OO轉(zhuǎn)動(dòng)。線圈處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.40 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，與線圈兩端相連的金屬滑環(huán)上接一個(gè)“3.0 V,1.8 W”的燈泡，當(dāng)線圈以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，小燈泡消耗的功率恰好為1.8 W。(不計(jì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸與電刷的摩擦)(1)推導(dǎo)發(fā)電機(jī)線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值的表達(dá)式EmnBS(其中S表示線圈的面積)。(2)求線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。(3)線圈以上述角速度轉(zhuǎn)動(dòng)100周過(guò)程中發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能。解析：(1)線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，設(shè)ab邊的線速度為v，該邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E1BLabv。與此同時(shí)，線圈的cd邊也在切割磁感線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E2BLcdv。線圈產(chǎn)生的總感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：Emn(E1E2)因?yàn)長(zhǎng)abLcd，所以，Em2nBLabv。線速度vLbc，所以EmnBLabLbc，而SLabLbc(S表示線圈的面積)。所以EmnBS。(2)設(shè)小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流為I，則I0.60 A，設(shè)燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻為R，R5.0 。根據(jù)閉合電路歐姆定律得：EI(Rr)3.6 V。發(fā)電機(jī)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值為EmE，EmnBS。解得1.8 rad/s2.55 rad/s。(3)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能為QIEt，t100T100 。解得Q5.33102 J。答案：(1)見解析(2)2.55 rad/s(3)Q5.33102 J考點(diǎn)綜合訓(xùn)練11.(2018泰州模擬)某研究性學(xué)習(xí)小組進(jìn)行地磁發(fā)電實(shí)驗(yàn)，匝數(shù)為n、面積為S的矩形金屬線框可繞東西方向的水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)，金屬線框與微電流傳感器組成一個(gè)回路，回路的總電阻為R。使線框繞軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，數(shù)字實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)時(shí)顯示回路中的電流i隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖所示。當(dāng)線圈平面和豎直方向的夾角為時(shí)，電流達(dá)到最大值Im。求：(1)該處地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B及地磁場(chǎng)方向與水平面間的夾角；(2)線框轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)間內(nèi)回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q；(3)線框轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)穿過(guò)線框的磁通量變化率的最大值m；線框從磁通量變化率最大位置開始轉(zhuǎn)過(guò)60的過(guò)程中，通過(guò)導(dǎo)線的電荷量q。解析：(1)根據(jù)歐姆定律：Im交流電電動(dòng)勢(shì)的最大值表達(dá)式為：EmnBS則：B線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，感應(yīng)電流最大，所以地磁場(chǎng)方向與水平面夾角為。(2)根據(jù)焦耳定律：QI2RTIT聯(lián)立得：Q。(3)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律：Enm根據(jù)：En，I ，qIt，msin ，m 聯(lián)立得線框從磁通量變化率最大位置開始轉(zhuǎn)過(guò)60的過(guò)程中，通過(guò)導(dǎo)線的電荷量：qn。答案：(1) B；地磁場(chǎng)方向與水平面夾角為(2)Q(3)mq12(2018蘇錫常鎮(zhèn)一模)一個(gè)圓形線圈，共有n10匝，其總電阻r4.0 ，線圈與阻值R016 的外電阻連成閉合回路，如圖甲所示。線圈內(nèi)部存在著一個(gè)邊長(zhǎng)l0.20 m的正方形區(qū)域，其中有分布均勻但強(qiáng)弱隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)，圖乙顯示了一個(gè)周期內(nèi)磁場(chǎng)的變化情況，周期T1.0102 s，磁場(chǎng)方向以垂直線圈平面向外為正方向。求：(1)tT時(shí)刻，電阻R0上的電流大小和方向； (2)0時(shí)間內(nèi)，流過(guò)電阻R0的電量；(3)一個(gè)周期內(nèi)電阻R0的發(fā)熱量。解析：(1)0 內(nèi)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小E1n，可得E18 V電流大小I1，可得I10.4 A電流方向b到a。(2)同(1)可得內(nèi)，感應(yīng)電流大小I20.2 A流過(guò)電路的電量qI1I2得q1.5103 C。(3)QI12R0I22R0得Q1.6102 J。答案：(1)0.4 A；電流方向b到a(2)1.5103 C(3)1.6102 J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。()(3)正常工作的變壓器當(dāng)副線圈與用電器斷開時(shí)，副線圈兩端無(wú)電壓。()(4)變壓器副線圈并聯(lián)更多的用電器時(shí)，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(guò)程中的電能損失。 ()(6)高壓輸電是通過(guò)減小輸電電流來(lái)減少電路的發(fā)熱損耗。()(7)在輸送電壓一定時(shí)，輸送的電功率越大，輸電過(guò)程中的電能損失越大。()突破點(diǎn)(一)理想變壓器1變壓器的工作原理2理想變壓器的基本關(guān)系基本關(guān)系功率關(guān)系P入P出電壓關(guān)系原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比：電流關(guān)系只有一個(gè)副線圈時(shí)，電流和匝數(shù)成反比：頻率關(guān)系原、副線圈中電流的頻率相等制約關(guān)系電壓原線圈電壓U1和匝數(shù)比決定副線圈電壓U2功率副線圈的輸出功率P出決定原線圈的輸入功率P入電流副線圈電流I2和匝數(shù)比決定原線圈電流I1題點(diǎn)全練1.(2017北京高考)如圖所示，理想變壓器的原線圈接在u220sin 100t(V)的交流電源上，副線圈接有R55 的負(fù)載電阻，原、副線圈匝數(shù)之比為21，電流表、電壓表均為理想電表。下列說(shuō)法正確的是()A原線圈的輸入功率為220 WB電流表的讀數(shù)為1 AC電壓表的讀數(shù)為110 VD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U1220 V，由，故副線圈電壓的有效值為U2110 V，故輸出功率P2220 W，再由輸入功率等于輸出功率知，P1P2220 W，A項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)歐姆定律知，I22 A，由，得I11 A，故電流表讀數(shù)為1 A，所以B項(xiàng)正確；電壓表的讀數(shù)為有效值，即U2110 V，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由交流電壓的表達(dá)式可知，100(rad/s)，又T，解得T0.02 s，所以D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.多選如圖，將額定電壓為60 V的用電器，通過(guò)一理想變壓器接在正弦交變電源上。閉合開關(guān)S后，用電器正常工作，交流電壓表和交流電流表(均為理想電表)的示數(shù)分別為220 V和2.2 A。以下判斷正確的是()A變壓器輸入功率為484 WB通過(guò)原線圈的電流的有效值為0.6 AC通過(guò)副線圈的電流的最大值為2.2 AD變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1n2113解析：選BD將額定電壓為60 V的用電器接在理想變壓器的輸出端，在閉合開關(guān)后，用電器正常工作，已知交流電壓表和交流電流表(均為理想電表)讀數(shù)分別為220 V和2.2 A，根據(jù)功率公式可以求出用電器消耗的功率為132 W，因此A選項(xiàng)不正確；再根據(jù)變壓器變壓公式和變流公式可知，和，聯(lián)立可求得通過(guò)原線圈的電流的有效值為0.6 A，所以選項(xiàng)B正確；由于電流表顯示的是有效值，因此通過(guò)副線圈電流的最大值為2.2 A，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)變壓器的變壓公式可知，變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為n1n2113，所以D選項(xiàng)正確。突破點(diǎn)(二)理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析常見的理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析問(wèn)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(shí)，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。(3)I2變化引起P2變化，根據(jù)P1P2，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P1P2，可以判斷P2變化時(shí)，P1發(fā)生變化，U1不變時(shí)，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(shuō)法正確的是()A當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，R1消耗的功率變大B當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，電壓表V示數(shù)變大C當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，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，A2示數(shù)變大思路點(diǎn)撥解答本題時(shí)應(yīng)從以下三點(diǎn)進(jìn)行分析：(1)變壓器中次級(jí)線圈電流決定初級(jí)線圈電流。(2)變壓器中次級(jí)線圈功率決定初級(jí)線圈功率。(3)變壓器中初級(jí)線圈電壓決定次級(jí)線圈電壓。解析當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)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(guò)R1的電流I2變小，R1消耗的功率PR1I22R1變小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；R1兩端的電壓UR1I2R1變小，則電壓表V的示數(shù)UVU2UR1變大，選項(xiàng)B正確；因通過(guò)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，選項(xiàng)C錯(cuò)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(guò)副線圈的電流I2變大，則通過(guò)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UR1I2R1變大，則R2兩端的電壓UR2U2UR1變小，電流表A2的示數(shù)變小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案B集訓(xùn)沖關(guān)1多選為保證用戶電壓穩(wěn)定在220 V，變電所需適時(shí)進(jìn)行調(diào)壓，如圖甲所示為調(diào)壓變壓器示意圖。保持輸入電壓u1不變，當(dāng)滑動(dòng)觸頭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變化的圖線如圖乙所示，則以下說(shuō)法正確的是()Au2190sin 50t(V)Bu2190sin 100t(V)C為使用戶電壓穩(wěn)定在220 V，應(yīng)將P適當(dāng)下移D為使用戶電壓穩(wěn)定在220 V，應(yīng)將P適當(dāng)上移解析：選BD根據(jù)題圖乙可知用戶電壓的最大值U2m190 V，周期T0.02 s，則角速度100 rad/s，用戶電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式u2U2msin t190sin 100t (V)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；根據(jù)變壓器的電壓關(guān)系，可知U2U1，由于U1、n2不變，要提高U2，只能減小n1，所以P應(yīng)上移，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。2多選(2016海南高考)圖(a)所示，理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為41，RT為阻值隨溫度升高而減小的熱敏電阻，R1為定值電阻，電壓表和電流表均為理想交流電表。原線圈所接電壓u隨時(shí)間t按正弦規(guī)律變化，如圖(b)所示。下列說(shuō)法正確的是()A變壓器輸入、輸出功率之比為41B變壓器原、副線圈中的電流強(qiáng)度之比為14Cu隨t變化的規(guī)律為u51sin(50t)(國(guó)際單位制)D若熱敏電阻RT的溫度升高，則電壓表的示數(shù)不變，電流表的示數(shù)變大解析：選BD由題意，理想變壓器輸入、輸出功率之比為11，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；變壓器原、副線圈中的電流強(qiáng)度與匝數(shù)成反比，即，故選項(xiàng)B正確；由題圖(b)可知交流電壓最大值Um51 V，周期T0.02 s，角速度100 rad/s，則可得u51sin(100t)(V)，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；RT的溫度升高時(shí)，阻值減小，電流表的示數(shù)變大，電壓表示數(shù)不變，故選項(xiàng)D正確。3多選(2018定州月考)理想變壓器的原線圈連接一只電流表，副線圈接入電路的匝數(shù)可以通過(guò)滑動(dòng)觸頭Q調(diào)節(jié)，如圖，在副線圈上連接了定值電阻R0和滑動(dòng)變阻器R，P為滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭。原線圈兩端接在電壓為U的交流電源上。則()A保持Q的位置不動(dòng)，將P向上滑動(dòng)時(shí)，電流表的讀數(shù)變大B保持Q的位置不動(dòng)，將P向上滑動(dòng)時(shí)，電流表的讀數(shù)變小C保持P的位置不動(dòng)，將Q向上滑動(dòng)時(shí)，電流表的讀數(shù)變大D保持P的位置不動(dòng)，將Q向上滑動(dòng)時(shí)，電流表的讀數(shù)變小解析：選BC在原、副線圈匝數(shù)比一定的情況下，變壓器的輸出電壓由輸入電壓決定。因此，當(dāng)Q位置不變時(shí)，輸出電壓U不變，此時(shí)P向上滑動(dòng)，負(fù)載電阻值R增大，則輸出電流I減小。根據(jù)輸入功率P入等于輸出功率P出，電流表的讀數(shù)I變小，故A錯(cuò)誤，B正確；P位置不變，將Q向上滑動(dòng)，則輸出電壓U變大，I變大，電流表的讀數(shù)變大，變壓器的輸入功率變大。因此選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。突破點(diǎn)(三)遠(yuǎn)距離輸電遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題的“三 二 一”1理清三個(gè)回路在回路2中，U2UU3，I2I線I3。2抓住兩個(gè)聯(lián)系(1)理想的升壓變壓器聯(lián)系著回路1和回路2，由變壓器原理可得：線圈1(匝數(shù)為n1)和線圈2(匝數(shù)為n2)中各個(gè)量間的關(guān)系是，P1P2。(2)理想的降壓變壓器聯(lián)系著回路2和回路3，由變壓器原理可得：線圈3(匝數(shù)為n3)和線圈4(匝數(shù)為n4)中各個(gè)量間的關(guān)系是，P3P4。3掌握一個(gè)守恒能量守恒關(guān)系式P1P損P4。典例(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uUmsin 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()A.B.C422r D422r解析升壓變壓器T的原線圈兩端電壓的有效值為U1；由變壓關(guān)系可得，則U2；因?yàn)檩斔碗姽β蕿镻，輸電線中的電流為I2，則輸電線上損失的電功率為PI22(2r)，故選項(xiàng)C正確。答案C方法規(guī)律輸電線路功率損失的計(jì)算方法P損P1P4P1為輸送的功率，P4為用戶得到的功率P損I線2R線I線為輸電線路上的電流，R線為線路電阻P損U為輸電線路上損失的電壓，不要與U2、U3相混P損UI線注意：U不要錯(cuò)代入U(xiǎn)2或U3集訓(xùn)沖關(guān)1某水電站，用總電阻為2.5 的輸電線輸電給500 km外的用戶，其輸出電功率是3106 kW?，F(xiàn)用500 kV電壓輸電，則下列說(shuō)法正確的是()A輸電線上損失的功率為P，U為輸電電壓，r為輸電線的電阻B輸電線上輸送的電流大小為2.0105 AC輸電線上由電阻造成的損失電壓為15 kVD若改用5 kV電壓輸電，則輸電線上損失的功率為9108 kW解析：選C輸電電路可以視為導(dǎo)線與變壓器串聯(lián)，所以輸電線上損失的功率為P，U應(yīng)為輸電線路上損失的電壓，r為輸電線的電阻，故A錯(cuò)誤；由PUI可得，用500 kV電壓輸電時(shí)輸電線上的電流：I A6 000 A，故B錯(cuò)誤；由I可得，輸電線上由電阻造成的損失電壓：UIR6 000 A2.5 15 000 V15 kV，故C正確；改用5 kV電壓輸電時(shí)，線路中的電流：I6105 A，輸電線上損失的功率：P(I)2R(6105)22.5 W91011W9108 kW，損失的功率不可能大于輸送的電功率，故D錯(cuò)誤。2多選(2018蘇州模擬)如圖甲所示為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，變壓器均為理想變壓器。升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1100，其輸入電壓變化規(guī)律如圖乙所示，遠(yuǎn)距離輸電線的總電阻為100 。降壓變壓器副線圈電路部分為一火警報(bào)警系統(tǒng)原理圖，其中R1為一定值電阻，R2為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器，當(dāng)溫度升高時(shí)其阻值變小。電壓表V顯示加在報(bào)警器上的電壓(報(bào)警器未畫出)。未出現(xiàn)火警時(shí)，升壓變壓器的輸入功率為750 kW。下列說(shuō)法中正確的有()A降壓變壓器副線圈輸出的交流電頻率為50 HzB遠(yuǎn)距離輸電線路損耗的功率為180 kWC當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時(shí)，電壓表V的示數(shù)變大D當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時(shí)，輸電線上的電流變大解析：選AD由題圖乙知交流電的周期0.02 s，所以頻率為50 Hz，A正確；由題圖乙知升壓變壓器輸入端電壓有效值為250 V，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比知副線圈電壓為25 000 V，所以輸電線中的電流I30 A，輸電線損失的電壓UIR30100 V3 000 V，輸電線路損耗功率PUI90 kW，B錯(cuò)誤；當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時(shí)，其阻值減小，副線圈兩端電壓不變，副線圈中電流增大，定值電阻所分電壓增大，所以電壓表V的示數(shù)變小，C錯(cuò)誤；副線圈電流增大，根據(jù)電流與匝數(shù)成反比知，輸電線上的電流變大，D正確。突破點(diǎn)(四)三種特殊的變壓器模型一自耦變壓器高中物理中研究的變壓器本身就是一種忽略了能量損失的理想模型，自耦變壓器(又稱調(diào)壓器)，它只有一個(gè)線圈，其中的一部分作為另一個(gè)線圈，當(dāng)交流電源接不同的端點(diǎn)時(shí)，它可以升壓也可以降壓，變壓器的基本關(guān)系對(duì)自耦變壓器均適用，如圖所示。例1(2016江蘇高考)一自耦變壓器如圖所示，環(huán)形鐵芯上只繞有一個(gè)線圈，將其接在a、b間作為原線圈。通過(guò)滑動(dòng)觸頭取該線圈的一部分，接在c、d間作為副線圈。在a、b間輸入電壓為U1的交變電流時(shí)，c、d間的輸出電壓為U2。在將滑動(dòng)觸頭從M點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到N點(diǎn)的過(guò)程中()AU2U1，U2降低BU2U1，U2升高CU2U1，U2降低 DU2U1，U2升高解析a、b間原線圈的匝數(shù)大于c、d間副線圈的匝數(shù)，在滑動(dòng)觸頭由M點(diǎn)移動(dòng)到N點(diǎn)的過(guò)程中，副線圈的匝數(shù)進(jìn)一步減小，由變壓器工作原理知，U2U1，且U2降低，選項(xiàng)C正確。答案C模型二互感器分為電壓互感器和電流互感器，比較如下：電壓互感器電流互感器原理圖原線圈的連接并聯(lián)在高壓電路中串聯(lián)在交流電路中副線圈的連接連接電壓表連接電流表互感器的作用將高電壓變?yōu)榈碗妷簩⒋箅娏髯兂尚‰娏骼玫墓絀1n1I2n2例2(2018蘇錫常模擬)鉗形電流測(cè)量?jī)x的結(jié)構(gòu)圖如圖所示，其鐵芯在捏緊扳手時(shí)會(huì)張開，可以在不切斷被測(cè)載流導(dǎo)線的情況下，通過(guò)內(nèi)置線圈中的電流值I和匝數(shù)n獲知載流導(dǎo)線中的電流大小I0，則關(guān)于該鉗形電流測(cè)量?jī)x的說(shuō)法正確的是()A該測(cè)量?jī)x可測(cè)量直流電的電流B載流導(dǎo)線中電流大小I0C若鉗形部分鐵芯沒(méi)有完全閉合，測(cè)量出的電流將小于實(shí)際電流D若將載流導(dǎo)線在鐵芯上多繞幾匝，鉗形電流測(cè)量?jī)x的示數(shù)將變小解析鉗形電流測(cè)量?jī)x實(shí)質(zhì)上是一個(gè)升壓變壓器，只能測(cè)量交流電的電流，故A錯(cuò)誤；根據(jù)，得載流導(dǎo)線中電流大小I0nI，故B錯(cuò)誤；若鉗形部分鐵芯沒(méi)有完全閉合，載流導(dǎo)線中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)減弱，磁通量變化率減小，在內(nèi)置線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)減小，感應(yīng)電流減小，則測(cè)量出的電流將小于實(shí)際電流，故C正確；根據(jù)n1I1n2I2，知若將載流導(dǎo)線在鐵芯上多繞幾匝，即n1變大，I1、n2不變，I2I1，I2變大，D錯(cuò)誤。答案C模型三雙副線圈變壓器計(jì)算具有兩個(gè)(或兩個(gè)以上)副線圈的變壓器問(wèn)題時(shí)，應(yīng)注意三個(gè)關(guān)系：(1)電壓關(guān)系：(2)電流關(guān)系：n1I1n2I2n3I3(3)功率關(guān)系：P1P2P3例3(2018蘇州調(diào)研)如圖所示，電路中變壓器原線圈匝數(shù)n11 000，兩個(gè)副線圈匝數(shù)分別為n2500、n3200，分別接一個(gè)R55 的電阻，在原線圈上接入U(xiǎn)1220 V的交流電源。則兩副線圈輸出電功率之比和原線圈中的電流I1分別是()A.，I12.8 AB.，I12.8 AC.，I11.16 A D.，I11.16 A解析對(duì)兩個(gè)副線圈有，所以U2110 V，U344 V，又P，所以；由歐姆定律I22 A，I30.8 A，對(duì)有兩個(gè)副線圈的變壓器有：n1I1n2I2n3I3，得I11.16 A，C正確。答案C含二極管的變壓器問(wèn)題在理想變壓器問(wèn)題中，偶爾在副線圈的電路中存在二極管，該類問(wèn)題在高考中也時(shí)有出現(xiàn)，應(yīng)加以重視。1(2018淮安八校聯(lián)考)如圖所示的電路中，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1n2225，電阻R1R225 ，D為理想二極管，原線圈接u220sin 100t(V)的交流電，則()A交流電的頻率為100 HzB通過(guò)R2的電流為1 AC通過(guò)R2的電流為 AD變壓器的輸入功率為200 W解析：選C由原線圈交流電瞬時(shí)值表達(dá)式可知，交變電流的頻率f50 Hz，A項(xiàng)錯(cuò)；由理想變壓器變壓規(guī)律可知，輸出電壓U250 V，由理想二極管單向?qū)щ娦钥芍蛔冸娏髅總€(gè)周期只有一半時(shí)間有電流通過(guò)R2，由交變電流的熱效應(yīng)可知，TUU225 V，由歐姆定律可知，通過(guò)R2的電流為 A，B項(xiàng)錯(cuò)，C項(xiàng)正確；其功率P2UI50 W，而電阻R1的電功率P1100 W，由理想變壓器輸入功率等于輸出功率可知，變壓器的輸入功率為PP1P2150 W，D項(xiàng)錯(cuò)。2多選(2018江陰模擬)一臺(tái)理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比是51，原線圈接入電壓為220 V的正弦交流電，一只理想二極管和一個(gè)滑動(dòng)變阻器R串聯(lián)接在副線圈上，如圖所示。電壓表和電流表均為理想交流電表，則下列說(shuō)法正確的是()A原、副線圈電流之比為15B電壓表的讀數(shù)小于44 VC若滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為20 ，則1 min內(nèi)產(chǎn)生的熱量為2 904 JD若將滑動(dòng)變阻器滑片向上滑動(dòng)，兩電表讀數(shù)均減小解析：選ABC原線圈接入電壓為220 V的正弦交流電，原、副線圈的匝數(shù)比是51，則副線圈電壓為44 V，原、副線圈中的電流與匝數(shù)成反比，所以電流之比為15，由于副線圈接著二極管，它具有單向?qū)щ娦?，而電表均是交流電的有效值，電壓表的讀數(shù)小于44 V，故A、B正確；原、副線圈的電壓與匝數(shù)成正比，所以副線圈兩端電壓為44 V，但二極管具有單向?qū)щ娦裕鶕?jù)有效值的定義有T，從而求得電壓表兩端電壓有效