2020版高考山东物理专用专题十二 交变电流练习题教案
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的降压变压器降压供给用户。
( 1) 画出全过程的线路图。
( 2) 求用户得到的电压和功率。
(3)若不经过变压而直接送到用户,求用户得到的功率和电压。
解析 (1)全过程的线路图如图所示:
( 2) 升压变压器副线圈的输出电压
U2
=
n2 n1
U1
=
2
200
V
升压变压器副线圈的输出电流
I2
=
n1 n2
I1
解析 由题图 2 知 t = 0 时两次转动产生的瞬时电动势都 等于零,故 A 正确。 由图 2 知两次转动所产生的交变电动势的
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物理量
物理含义
重要关系
适用情况及说明
瞬 交 变 电 流 某 一 e = Em sin ωt
时
值 时刻的值
i = Im sin ωt
计算线圈某时刻的 受力情况
Em = NBSω
峰
最大的瞬时值
Em = NΦm ω
值
Im
=
Em R+r
讨论电容器的击穿 电压
(1) 计算与电流热
效应有关的量 ( 如
对正( 余) 弦式 电 功、功率、热量等)
( )
(3)高压输电关系
A.10 V
B.20 V
C.15 V
D.5 10 V
3. 答案 D 由二极管的单向导电性可知,加在 R2 上的电压波
形的半个周期最大值为 20 2 V,半个周期最大值为 10 2 V。
由有效值的定义可得加在 R2 上的电压有效值为 5 10 V,选项 D 正确。
由 P = U1 I1 ,得升压变压器原线圈的输入电流
I1
=
P U1
= 44×103 220
A = 200
A
所以
I2
=
n1 n2
I1
= 20
A
输电线路上的电压损失为
UR = I2R = 4 V 降压变压器原线圈上的输入电流和电压分别为
考点二 变压器、电能的输送
1.变压器及其原理
没有能量损失( 铜损、铁损),没有磁通量损失( 磁通 理想变压器
量全部集中在铁芯中)
功率关系 原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率 P入 = P出
原、副线圈的电压比等于匝数比,公式:U1 / U2 = n1 /
电压关系
基
n2 ,与负载、副线圈的多少无关
多选 中
等效法 选项并列
与扇形导线框
科学论证
两灯泡与变
多选 易
比例法 选项并列 科学推理
压器
正弦交流与
单选 中
比例法 选项冲突 科学推理
变压器
大小 改 变、 方
单选 中
图像法 选项冲突 科学推理
向不变的电流
正弦交流与
多选 中
守恒法 选项并列 科学推理
变压器
选择 中
常见考法
命题规律与趋势
01 考查内容 1.交变电流的产生及变化规律。 2.交变电流的“ 四值” 及应用。 3.理想变压器的工作原理与规律。 4.理想变压器的动态电路分析。 5. 远 距 离 输 电 的 模 式 以 及 电 压 和 功 率
表的示数是有效值的确定。
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副线圈与各物理量之间的制约关系。
2.弄清交变 电 流 的 产 生, 理 想 变 压 器 的 工 作原理,远距离输电的特点。
05 核心素养 本专题主要考查了学生模型建构、科学推 理等物理核心素养。
06 题型难度 主要以选择题形式出现,以控制变量法为 主,属于简单题,送分题。
专题十二 交变电流 1 09
1 T
得na
∶
nb = 3
∶
2,故 B 错误。
因
Ta
=
4 × 10 - 2
s,故
fa
=
1 Ta
= 25 Hz,C 正确。
因
Ema
=
15
V,而
Em
= NBSω =
2πTNBS,故
Emb
=
Ta Tb
Ema
=
10
V,Eb
=
Emb = 5 2 V,D 错误。 2
答案 AC
2.正弦式交变电流的瞬时值、峰值、有效值、平均值的 比较
电动势 有 效 值 为 311 ×
2 2
V ≈ 220
V, 故 C 错 误。
周期
T=
0.02
s,频率
f=
1 T
= 50
Hz,故 D
错误。
2.如图,实验室一台手摇交流发电机,内阻 r = 1. 0 Ω,外接 R =
9.0 Ω的电阻。 闭合开关 S,当发电机转子以某一转速匀速转
动时,产生的电动势 e = 10 2 sin 10πt( V) ,则 A.该交变电流的频率为 10 Hz
本 关
(1) 只有一个副线圈时:I1 / I2 = n2 / n1
系 电流关系 (2)有多 个 副 线 圈 时: 由 P入 = P出 得 I1 U1 = I2 U2 +
I3 U3 +…+In Un 或 I1 n1 = I2 n2 +I3 n3 +…+In nn
频率关系 f1 = f2(变压器不改变交流的频率)
=
10π 2π
Hz = 5
Hz,A
错
误。 该交变电流电动势的有效值 E = Em = 10 2 V = 10 V,B 错误。 22
电流的有效值
I
=
E R+r
=
10 9.0+1.0
A
=
1.0
A,外接电阻
R
所消耗的电
功率 PR =I2R = 1.02 ×9.0 W= 9 W,故 C 错误,D 正确。
��������������������� ���本������题������重���点������考������查������交���变������电������流������的���表������达������式������,���易���错������点������是������电������流���
考点一 交变电流的产生和描述
1.交变电流 方向随时间做周期性变化的电流叫做交变电流。 如图( a)律变化的交变 电流叫正弦式交变电流,如图( a) 所示。
对应学生用书起始页码 P176
周期之比 Ta
∶
Tb = 2
∶
3,再由周期与转速的关系 n =
( )
B.该电动势的有效值为 10 2 V C.外接电阻 R 所消耗的电功率为 10 W
D.电 路 中 理 想 交 流 电 流 表 的 示 数 为1.0 A
2. 答案 D 由交变电流电动势的表达式 e = 10 2 sin 10πt (V)=
Em
sin
ωt可知,该交变电流的频率为
f
=ω 2π
值
与时间的比值
I
=
E R+r
计算一段时间内通 过导体 横 截 面 的 电 荷量
如图 1 所示,在匀强磁场中,一矩形金属线圈两次分别
以不同的转速,绕与磁感线垂直的轴匀速转动,产生的交变电动
势图像如图 2 中曲线 a、b 所示,则
( )
A.两次 t = 0 时刻线圈平面均与中性面重合 B.曲线 a、b 对应的线圈转速之比为 2 ∶ 3 C.曲线 a 表示的交变电动势频率为 25 Hz D.曲线 b 表示的交变电动势有效值为 10 V
1 10 5 年高考 3 年模拟 B 版( 教师用书)
3.如图所示电路,电阻 R1 与电阻 R2 阻值相同,都为 R,和 R1 并联 的 D 为理想二极管(正向电阻可视为零,反向电阻可视为无穷
大) ,在 A、B 间加一正弦交流电 u = 20 2 sin 100πt( V) ,则加
在 R2上的电压有效值为
RR
( ) b.P损 =
P U
2
R 中的 U 是指输电电压,即从发电机发出经过
变压器升压后的电压。
c.注意三个式子中 U 的不同,切记不要混淆。
电压关系 电流关系 功率关系
U1 = n1 U2 n2 I1 = n2 I2 n1
P1 = P2
U2 = ΔU+U3
I2 = I3 = I线
P2 = P3 +ΔP
电压
制
约 关
功率
系
电流
副线圈电压 U2 由原线圈电压 U1 和原副线圈匝数比 决定 原线圈的输入功率 P1 由副线圈的输出功率 P2 决定
原线圈电流 I1 由副线圈电流 I2 和原副线圈匝数比 决定
2.高压输电
( 1) 为减小输电线路上的电能损失,常 采用高 压输 电,这 是
因为输电功率一定时,输电线上电流
损耗。
02 命题趋势 1.以选择题为主,重点考查交变电流的“ 四
值” ,还有理想变压器。 2.会与现代科技,实际生产、生活相联系进
行命题。
03 命题特点 本专题属于边缘章节,不是重点知识,一般 会以选择题的形式考查各个知识点。
04 备考建议 1.复习时 重 点 关 注 理 想 变 压 器 电 路 中 原、
有
跟 交 变 电 流 的 流有:E = Em / 2
(2) 电器设 备 “ 铭
效 热效应等效的
值 恒定电流值
U =Um / 2
牌” 上 所 标 的 一 般
I = Im / 2
是有效值
(3) 保险丝的熔断
电流为有效值
交 变 电 流 图 像 E = BL v
平 均
中图 线 与 时 间
E
=
n
ΔΦ Δt
轴所 围 的 面 积
专题十二
交变电流
真题多维细目表
考点
真题
涉分
题型 难度 交变 电 流 的 产 生 变 压 器、 电 能 的
和描述
输送
设题情境
思想方法 试题结构 素养要素
2018 课标Ⅲ,16
交变 电 流 的 有 6
效值
2016 课标Ⅰ,16
6
变压器
2016 课标Ⅲ,21
6 交变电流的产生
2016 课标Ⅲ,19
6
变压器
ΔP = I2线
R
=
(
ΔU) R
2
U3 = n3 U4 n4 I3 = n4 I4 n3
P3 = P4
发电机的端电压为 220 V,输出电功率为 44 kW,输电
导线的电阻为 0.2 Ω,如果用原、副线圈匝数之比为 1 ∶ 10 的升
压变压器升压,经输电线路后,再用原、副线圈匝数比为 10 ∶ 1
I=
P U
,输电线上损失的功率
P损
=I2
R
=
PU2 2R ,可知
P损
1 ∝U2
。
( ) (2) 输电线上的功率损失 P损 = UI、P损 =
P U
2
R、P损
=
U2 R
中
的“ U” 是指同一电压吗?
a.P损
=
UI
和
P损
=
U2 R
中的
U
是指输电线上损失的电压,相当
于 ΔU 或 U线 , 所 以 式 子 可 写 为 P损 = ΔUI = U线 I、 P损 = ( ΔU) 2 = U2线 。
2015 课标Ⅰ,16
6
变压器
2015 山东理综,19 6 交变电流整流
2014 山东理综,17 6
总计
卷均分
6
占比 5.45%
变压器
3 题/6 卷
4 题/6 卷
考频
方波交流与
能量观念
单选 中
等效法 选项冲突
正弦交流
科学推理
正弦交流与变
能量观念
单选 中
守恒法 选项冲突
压器
科学推理
半圆形导线框
科学推理
1.在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速 转动,如图甲所示,产生的交变电动势的图像如图乙所示,则 ( )
A.t = 0.005 s 时线框的磁通量变化率为零 B.t = 0.01 s 时线框平面与中性面重合 C.线框产生的交变电动势有效值为 311 V D.线框产生的交变电动势频率为 100 Hz 1. 答案 B 线框中感应电动势与磁通量的变化率成正比,而 t = 0.005 s 时 e 最大,故 A 错误。 t = 0.01 s 时 e = 0,故 B 正确。