高考物理一轮总复习第十章交变电流传感器第30讲课时达标

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高考物理一轮复习第10章交变电流传感器1第一节交变电流的产生和描述课后达标能力提升新人教版 (2)

1 第一节交变电流的产生和描述(建议用时：60分钟)一、单项选择题1．(2018·南通模拟)一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动．在转动过程中，线框中的最大磁通量为Φm ，最大感应电动势为E m ，下列说法中正确的是( )A ．当磁通量为零时，感应电动势也为零B ．当磁通量减小时，感应电动势也减小C ．当磁通量等于0．5Φm 时，感应电动势等于0．5E mD ．角速度ω等于E m Φm 解析：选D ．根据正弦式交变电流的产生及其变化规律，当磁通量最大时，感应电动势为零；当磁通量减小时，感应电动势在增大，磁通量减为零时，感应电动势最大，由此可知A 、B 项错误；设从线框位于中性面开始计时，则有e ＝E m sin ωt ，式中E m ＝BSω，因Φm ＝BS ，故角速度ω＝E m Φm ，D 项正确；设e ＝0．5E m ，则解出ωt ＝π6，此时Φ＝B ·S cos π6＝32BS ＝32Φm ，所以C 项错误． 2．如图甲所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴OO ′匀速转动，从图示位置开始计时，产生的感应电动势e 随时间t 的变化曲线如图乙所示．若线圈的转速变为原来的2倍，而其他条件保持不变，从图示位置转过90°开始计时，则能正确反映线圈中产生的电动势e 随时间t 的变化规律的图象是( )解析：选A ．由题图乙知，周期T ＝4 s ，感应电动势的最大值E m ＝1 V ，而感应电动势的最大值的表达式E m ＝NBSω＝NBS ·2πT．若仅把线圈的转速变为原来的2倍，则周期T ′变为原来的12，即T ′＝2 s ，而感应电动势的最大值E ′m 变为原来的2倍，即E ′m ＝2 V ，所以选项B 、C 错误；从图示位置转过90°开始计时，也就是t ＝0时线圈中产生的感应电动势应为0，所以选项A 正确，D 错误．3．小型手摇发电机线圈共N 匝，每匝可简化为矩形线圈abcd ，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO ′，线圈绕OO ′匀速转动，如图所示．矩形线圈ab 边和cd 边产生的感应电动势的最大值都为e 0，不计线圈电阻，则发电机输出电压( )A ．峰值是e 0B ．峰值是2e 0C ．有效值是22Ne 0D ．有效值是2Ne 0解析：选D ．因每匝矩形线圈ab 边和cd 边产生的电动势的最大值都是e 0，每匝中ab 和cd 串联，故每匝线圈产生的电动势的最大值为2e 0．N 匝线圈串联，整个线圈中感应电动势的最大值为2Ne 0，因线圈中产生的是正弦交流电，则发电机输出电压的有效值E ＝2Ne 0，故选项D 正确．4．如图甲所示，一矩形线圈abcd 放置在匀强磁场中，并绕过ab 、cd 中点的轴OO ′以角速度ω逆时针匀速转动．若以线圈平面与磁场夹角θ＝45°时(如图乙)为计时起点，并规定当电流自a 流向b 时电流方向为正．则如图所示的四个选项图中正确的是( )解析：选D ．矩形线圈绕垂直于匀强磁场的转轴匀速转动产生正弦式交变电流，在开始计时(t ＝0)时线圈为题图乙所示的位置，据右手定则判断电流为负方向，首先排除A 、B 选。

2021-2022年高考物理第一轮复习第十章交变电流传感器(备考指南)

2021-2022年高考物理第一轮复习第十章交变电流传感器（备考指南）电流i＝I m sin ωt＝E mR＋rsin ωt变式1 把图像下半部分翻到t轴的上面正弦交流电是由闭合线圈在匀强磁场中匀速转动产生的。

线圈中感应电动势随时间变化的规律如图1018所示，则此感应电动势的有效值为________ V。

图1018解析：由有效值的定义式得：⎝⎛⎭⎪⎫31122R×T2×2＝U2RT，得：U＝220 V。

答案：220 V变式2 上下波形的最大值不一致电压u随时间t的变化情况如图1019所示，求电压的有效值？图1019解析：由有效值的定义式得：⎝⎛⎭⎪⎫15622R×T2＋⎝⎛⎭⎪⎫31122R×T2＝U2RT，得：U＝5510 V答案：5510 V变式3 把波形的后半周期去掉家用电子调光灯的调光功能是用电子线路将输入的正弦交流电压的波形截去一部分来实现的，由截去部分的多少来调节电压，从而实现灯光的可调，比过去用变压器调压方便且体积小。

某电子调光灯经调整后电压波形如图10110所示，求灯泡两端的电压的有效值。

图10110解析：从u t 图像看出，每个周期的前半周期是正弦图形，其有效值为U 1＝U m2；后半周期电压为零。

根据有效值的定义，U 2R T ＝()U m /22R ·T 2＋0，解得U ＝U m2。

答案：U m2变式4 把正余弦波形变成矩形波形如图10111所示，表示一交流电的电流随时间而变化的图像，此交流电的有效值是( )图10111A ．5 2 AB ．3.5 2 AC ．3.5 AD ．5 A解析：选D 交流电的有效值是根据其热效应定义的，它是从电流产生焦耳热相等的角度出发，使交流电与恒定电流等效。

高三物理一轮复习第十章交变电流传感器 30 理想变压器远距离输电课时达标(2021年整理)

2017届高三物理一轮复习第十章交变电流传感器30 理想变压器远距离输电课时达标编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（2017届高三物理一轮复习第十章交变电流传感器30 理想变压器远距离输电课时达标）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

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理想变压器远距离输电1．（多选）(2015·天津卷）如图所示,理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节,在副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑动触头．在原线圈上加一电压为U的正弦交流电，则（）A．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变大B．保持Q的位置不动,将P向上滑动时，电流表读数变小C．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变大D．保持P的位置不动,将Q向上滑动时，电流表读数变小答案：BC．解析：保持Q的位置不动，则副线圈的输出电压不变，当P向上滑动时，副线圈电路中的电阻变大，由I2＝错误!可知，副线圈中的电流减小，根据变流比可知,原线圈中的电流减小,因此电流表的示数变小，A项错误，B项正确；保持P的位置不动，副线圈电路中的电阻不变,当Q向上移时，副线圈的匝数增多，由变压比可知,副线圈的输出电压增大,由I2＝U2R＋R0可知，副线圈中的电流增大，由电流比可知，原线圈中的电流增大，电流表示数变大,C项正确,D项错误．2．在变电站里，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，所用的器材叫电流互感器．如图所示的A、B、C、D四个图中,（）答案:A解析:电流互感器要把大电流变为小电流，因此原线圈的匝数少，副线圈的匝数多,且原线圈必须串联在火线中,A项正确．3．通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率P，原线圈的电压U保持不变，输电线路的总电阻为R.当副线圈与原线圈的匝数比为k时，线路损耗的电功率为P1，若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk，线路损耗的电功率为P2,则P1和错误!分别为 ( ）A。

高考物理一轮复习第十章交变电流传感器课时作业变压器电能的输送

权掇市安稳阳光实验学校课时作业（三十三）变压器电能的输送[基础小题练]1．如图为一种变压器的实物图，根据其铭牌上所提供的信息，以下判断正确的是( )A．这是一个升压变压器B．原线圈的匝数比副线圈的匝数多C．当原线圈输入交流电压220 V时，副线圈输出直流电压12 VD．当原线圈输入交流电压220 V、副线圈接负载时，副线圈中电流比原线圈中电流小【解析】根据铭牌上所提供的信息可知：变压器的输入电压为220 V，输出电压为12 V，该变压器为降压变压器，故选项A错误、选项B正确；变压器的工作原理是电磁感应，故变压器的原、副线圈上的电压都为交流电压，选项C错误；由理想变压器的输出功率等于输入功率，且原线圈的电压大于副线圈的电压，故副线圈接负载时，副线圈中电流比原线圈中电流大，选项D错误．【答案】B2．如图所示，半径为L＝1 m的金属圆环，其半径Oa是铜棒，两者电阻均不计且接触良好．今让Oa以圆心O为轴，以角速度ω＝10 rad/s匀速转动，圆环处于垂直于环面，磁感应强度为B＝2 T的匀强磁场中．从圆心O引出导线，从圆环上接出导线，并接到匝数比为n1∶n2＝1∶4的理想变压器原线圈两端．则接在副线圈两端的理想电压表的示数为( )A．40 V B．20 VC.80 V D．0 V【解析】由于Oa以圆心O为轴，以角速度ω＝10 rad/s匀速转动，产生恒定的感应电动势，变压器原线圈两端的电压恒定不变，因此变压器铁芯中磁通量不变，接在副线圈两端的理想电压表的示数为零，选项D正确．【答案】D3．如图，理想变压器原线圈输入电压u＝U m sin ωt，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器．V1和V2是理想交流电压表，示数分别用U1和U2表示；A1和A2是理想交流电流表，示数分别用I1和I2表示．下列说法正确的是( )A．I1和I2表示电流的瞬时值B．U1和U2表示电压的最大值C．滑片P向下滑动过程中，U2不变、I1变大D．滑片P向下滑动过程中，U2变小、I1变小【解析】交流电表的示数表示交流电的有效值，A、B两项错误；滑片P 向下滑动过程中，原、副线圈的匝数n1、n2不变，U1不变，则U2＝U1n2n1不变；R连入电路的电阻变小，则流过副线圈的电流I 2＝U 2R ＋R 0变大，根据U 1I 1＝U 2I 2，可知I 1变大，C 项正确，D 项错误．【答案】 C4．如图所示，理想变压器原副线圈的匝数比n 1∶n 2＝3∶1，在原副线圈中电路分别接有阻值相同的电阻R 1，R 2.交变电压的大小为U ，则下列说法正确的是( )A ．电阻R 1，R 2两端的电压之比为3∶1B ．电阻R 1，R 2上消耗的电功率之比为1∶1C ．电阻R 1，R 2两端的电压均为U3D ．电阻R 1，R 2上消耗的电功率之比为1∶9【解析】由变压器电压、电流、功率的比例关系可知：通过R 1、R 2的电流之比I 1∶I 2＝n 2∶n 1＝1∶3，故两电阻上电压之比U 1∶U 2＝I 1R ∶I 2R ＝1∶3；两电阻消耗的电功率之比P 1∶P 2＝I 21R ∶I 22R ＝1∶9.选项D 正确．【答案】 D5.如图，一理想变压器的原线圈接在电压为220 V 的正弦交流电源上，两副线圈匝数分别为n 2＝16、n 3＝144，通过理想二极管(具有单向导电性)、单刀双掷开关与一只“36 V,18 W”的灯泡相连(灯泡电阻不变)，当开关接1时，灯泡正常发光，则下列说法中正确的是( )A ．原线圈的匝数为880B ．当开关接2时，灯泡两端电压的有效值为20 2 VC ．当开关接2时，原线圈的输入功率约为18 WD ．当开关接2时，原线圈的输入功率约为11 W【解析】由n 1n 3＝U 1U L 得n 1＝880，选项A 正确；当开关接2时，有n 1n 2＋n 3＝U 1U ，解得U ＝40 V ，设交流电周期为T ，U 2R ·T 2＝U ′2RT ，U ′＝20 2 V ，选项B 正确；灯泡电阻为R ＝U 2LP L ＝72 Ω，灯泡消耗的实际功率为P ＝U ′2R ＝1009W≈11 W，选项C 错误，D 正确．【答案】 ABD6．如图甲所示的远距离输电示意图中，变压器均为理想变压器．升压变压器原、副线圈匝数比为1∶100，其输入电压如图乙所示，远距离输电线的总电阻为100 Ω.降压变压器右侧部分为一火警系统原理图，其中R 1为一定值电阻，R 2为用半导体热敏材料制成的传感器，当温度升高时其阻值变小．电压表V 显示加在器上的电压(器未画出)．未出现火情时，升压变压器的输入功率为750 kW.下列说法正确的是( )A ．降压变压器副线圈输出的交变电流频率为50 HzB ．输电线中的电流为60 AC ．输电线路损耗功率为90 kWD ．当传感器R 2所在处出现火情时，电压表V 的示数变大【解析】由图乙知交变电流的周期T ＝0.02 s ，所以降压变压器副线圈输出的交变电流频率为f ＝50 Hz ，选项A 正确；由图乙知升压变压器输入端电压有效值为250 V ，根据电压与匝数成正比知，副线圈电压为25 000 V ，所以输电线中的电流为I ＝PU＝30 A ，选项B 错误；输电线损失的电压为ΔU ＝IR ＝30×100 V＝3 000 V ，输电线路损耗功率为ΔP ＝ΔUI ＝90 kW ，选项C 正确；当出现火情时，传感器R 2阻值减小，降压变压器副线圈两端电压看作不变，副线圈中电流增大，定值电阻的分压增大，所以电压表V 的示数变小，选项D 错误．【答案】 AC [创新导向练]7．科技应用——变压器原理在医疗器械中及应用心电图仪是将心肌收缩产生的脉动转化为电压脉冲的仪器，其部分电路可简化为大电阻R 1与交流电源串联，该电源输出的电压恒为U 0，如图所示．心电图仪与一个理想变压器的初级线圈相连，一个扬声器(可等效为一个定值电阻R 2)与该变压器的次级线圈相连．若R 2从变压器得到的功率此时最大，下列说法错误的是( )A ．大电阻R 1两端电压为U 02B ．理想变压器初级线圈与次级线圈的匝数比值为R 1R 2C ．交流电源的输出功率为U 202R 1D ．通过扬声器的电流为U 021R 1R 2【解析】设理想变压器初级线圈和次级线圈的匝数分别为n 1、n 2，初级线圈和次级线圈中的电流分别为I 1、I 2，根据理想变压器的初级和次级线圈的电流和电压关系可得I 1n 1＝I 2n 2，U 0－I 1R 1n 1＝I 2R 2n 2，设R 2的功率为P ，联立则有P＝I 22R 2＝－I 21R 1＋I 1U 0，由于扬声器有最大功率，则I 1＝U 02R 1、I 2＝U 021R 1R 2，选项D 正确；大电阻R 1两端电压I 1R 1＝U 02，选项A 正确；理想变压器的初级和次级线圈的匝数比值为n 1n 2＝I 2I 1＝R 1R 2，选项B 错误；交流电源的输出功率为I 1U 0＝U 202R 1，选项C 正确．故本题选B.【答案】 B8．负载电阻含热敏(光敏)电阻元件的理想变压器的动态分析问题如图甲所示的电路中，S 为单刀双掷开关，电表为理想电表，R t 为热敏电阻(阻值随温度的升高而减小)，理想变压器原线圈接图乙所示的正弦交流电．则( )A ．变压器原线圈中交流电压u 的表达式u ＝1102sin 100πt (V)B ．S 接在a 端，R t 温度升高时，变压器的输入功率变小C ．S 接在a 端，R t 温度升高时，电压表和电流表的示数均变大D ．S 由a 切换到b ，R t 消耗的功率变大【解析】由题图乙可知，电压的最大值为110 2 V ，周期为0.02 s ，所以ω＝100π rad/s ，A 项正确；副线圈的输出电压由变压器的变压比和输入电压决定，故电压表的示数不变，C 项错误；温度升高时，R t 的阻值减小，由P＝U 2R 可知，变压器的输出功率增大，故其输入功率也随之增大，B 项错误；S 由a 切换到b ，副线圈匝数减少，故输出电压减小，R t 电阻不变，由P ＝U 2R知，R t消耗的功率减小，D 项错误．【答案】 A9．变压器的实际应用——电子灭虫器的工作原理电子灭虫器由两种主要部件组成：诱虫的黑光灯和杀虫的电网．黑光灯发出的紫外线能够引诱害虫飞近黑光灯，然后再利用黑光灯周围的交流高压电网将其“击毙”．如图所示是电网的工作电路示意图，理想变压器将有效值为220 V 的交变电压变压，输送到电网，电网相邻两平行板电极间距为0.5 cm ，空气在常温下被击穿的临界电场强度为6 220 V/cm.为防止两极间空气击穿而造成短路，理想变压器的原、副线圈的匝数应满足一定条件，则下列说法正确的是( )A ．变压器的原、副线圈的匝数比：n 1n 2＞10B ．变压器的副、原线圈的匝数比：n 2n 1<10C ．此变压器为降压变压器D ．此变压器为升压变压器【解析】电网相邻两电极间的最高电压为：U 2＝Ed ＝6 220×0.5 V＝3 110V ．理想变压器输入电压的最大值为：U 1＝220× 2 V ＝311 V ，故n 2n 1应满足的条件是：n 2n 1<U 2U 1＝3 110311＝101，此变压器为升压器，选项B 、D 正确．【答案】 BD10．综合应用——考查交变电路中含电容器的问题如图所示，矩形线圈abcd 与理想变压器原线圈组成闭合电路．线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc 边匀速转动，磁场只分布在bc 边的左侧，磁感应强度大小为B ，线圈面积为S ，转动角速度为ω，匝数为N ，线圈电阻不计．下列说法正确的是( )A ．将原线圈抽头P 向上滑动时，灯泡变暗B ．电容器的电容C 变大时，灯泡变暗C ．图示位置时，矩形线圈中瞬时感应电动势最大D ．若线圈abcd 转动的角速度变为2ω，则变压器原线圈电压的有效值为NBSω【解析】矩形线圈abcd 中产生交变电流，将原线圈抽头P 向上滑动时，原线圈匝数变大，根据变压比公式U 1U 2＝n 1n 2，输出电压减小，故灯泡变暗，A 正确；电容器电容变大时，容抗减小电流变大，灯泡变亮，B 错误；图示位置时，线圈中的瞬时感应电动势为零，C 错误；若线圈转动角速度加倍，则变压器原线圈电压有效值也加倍，E m ＝NBS ·2ω＝1R 2·⎝⎛⎭⎪⎪⎫E m 22×T 2＝E 2R2×T ，得E ＝NBSω，故D 正确．【答案】 AD [综合提升练]11．如图所示的理想变压器原线圈Ⅰ接到220 V 的交流电源上，副线圈有两个，副线圈Ⅱ的匝数n 2＝30匝，与一个标有“12 V,12 W”的灯泡L 组成闭合电路，且灯L 正常发光，副线圈Ⅲ的输出电压U 3＝110 V ，与电阻R 组成闭合回路，通过电阻R 的电流强度为0.4 A ，则副线圈Ⅲ的匝数n 3是多少？原线圈Ⅰ中的电流强度I 1是多大？【解析】由于n 2的匝数是30匝，电压为12 V ，n 3的电压是110 V ，根据电压与匝数成正比可得U 2U 3＝n 2n 3，所以匝数n 3＝n 2U 3U 2＝275匝；根据变压器的输入的功率和输出的功率相等可得，U 1I 1＝P 2＋P 3，即220I 1＝12＋100×0.4，所以I 1＝0.26 A.【答案】 275 0.2612．1897年，举世闻名的“尼亚加拉”水电站在美丽的尼亚加拉瀑布(如右图)建成，现已使用100多年．当时世界各地都在使用着费用高昂的直流电(因为使用直流电时必须每隔一公里建设一套发电机组)．而尼亚加拉水电站采用了特斯拉发明的交流电供、输电技术，用高压电实现了远距离供电．若其中某一发电机组设计为：发电机最大输出功率为P ＝100 kW ，输出电压为U 1＝250 V ，用户需要的电压为U 2＝220 V ，输电线电阻为R ＝10 Ω，若输电线中因生热而损失的功率为输送功率的4%.(1)画出此输电线路的示意图；(2)求在输电线路中设置的升压变压器的原、副线圈的匝数比； (3)求降压变压器的最大输出电流I 2.(保留整数) 【解析】 (1)电路示意图如图所示． (2)输电过程中损失的功率：P 损＝ηP 通过R 的电流：I 2＝P 损R发电机的输出电流：I 1＝PU 1升压变压器的原、副线圈匝数比：n 1n 2＝I 2I 1＝ηP R ·U 1P ＝250100×103× 100×103×0.0410＝120.(3)用户得到的最大功率：P 用＝P (1－η)，降压变压器的输出最大电流I 2′＝P 用U 2＝P 1－ηU 2＝100×103×1－0.04220A≈436 A.【答案】 (1)见解析 (2)1∶20 (3)436 A。

高三物理一轮复习配套文档：第十章交变电流传感器

第十章⎪⎪⎪交变电流传感器[备考指南]第1节交变电流的产生及描述(1)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，一定会产生正弦式交变电流。

(×)(2)线圈在磁场中转动的过程中穿过线圈的磁通量最大时，产生的感应电动势也最大。

(×)(3)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动经过中性面时，线圈中的感应电动势为零，电流方向发生改变。

(√)(4)交流电气设备上所标的电压和电流值是交变电流的有效值。

(√)(5)交流电压表和电流表测量的是交流电的峰值。

(×)(6)交变电流的峰值总是有效值的2倍。

(×)要点一交变电流的产生和描述1．正弦式交变电流的产生(1)线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。

(2)两个特殊位置的特点：①线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ最大，ΔΦΔt＝0，e＝0，i＝0，电流方向将发生改变。

②线圈平面与中性面垂直时，S∥B，Φ＝0，ΔΦΔt最大，e最大，i最大，电流方向不改变。

(3)电流方向的改变：线圈通过中性面时，电流方向发生改变，一个周期内线圈两次通过中性面，因此电流的方向改变两次。

(4)交变电动势的最大值E m＝nBSω，与转轴位置无关，与线圈形状无关。

2．正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)[多角练通]1．一边长为L的正方形单匝线框绕垂直于匀强磁场的固定轴转动，线框中产生的感应电动势e随时间t的变化情况如图10-1-1所示。

已知匀强磁场的磁感应强度为B，则结合图中所给信息可判定()图10-1-1A．t1时刻穿过线框的磁通量为BL2B．t2时刻穿过线框的磁通量为零C．t3时刻穿过线框的磁通量变化率为零D．线框转动的角速度为E mBL2解析：选D t1时刻，感应电动势最大，穿过线框的磁通量应为零，A错误；t2时刻，穿过线框的磁通量最大为Φm＝BL2，B错误；t3时刻，感应电动势最大，则磁通量变化率也最大，C错误；交变电流的最大值为E m＝BL2ω，则ω＝E mBL2，D正确。

高考物理大一轮复习第十章交变电流传感器本章小结完美正规版

解析由图乙可读出交流电的最大值为U V,周期 =2 =220 T ×10 s,所例VB若定、将值21C滑电8间W动阻输如出”变R图字0的阻的所样电器阻功示,R当值率的,一为滑为滑1零理动动9 想Ω触变头变阻向压器下器R滑的原动滑、,则动副灯触泡线L头圈的处的亮在度匝变某数暗位比置为时n1,电∶n流2表=4示∶数1,原为线0.圈a、b间接一电压为u=220
D.B、C间输出的电功率为零滑例2动触如头图处所在示,某一位理想置变时压,电器流原表、示副数线圈为的0.匝数比为n1∶n2=4∶1,原线圈a、b间接一电压为u=220 sin 100πt(V)的电源,灯泡L标有“36 V 18W”字样,当滑动变阻器R的滑动触头处在某位
5置时A,,电R上流表消示耗数的为0功. 率P=IRU=0.
一该交、流交电变的交电频流率流图为象1电0与0 H变压z压器的组合有效值,不能读出T 瞬时值,所以读数为220 V,C错误;由于B、C间
接理想电压表,其阻值RV无穷大,则P=
答案 AD
≈0,D正确。
U2 RV
二、交变电流瞬时值与变压器组合此类题目利用瞬时值包含的信息确定最大值、角速度,结合“四值”关系和变压器的原理、规律分析判断。
高考物理大一轮复习第十章交变电流传感器本章小结课件
专题十交变电流与变压器组合问题一、交变电流图象与变压器组合
根据交变电流图象信息确定交变电流的最大值及周期,利用变压器的基本量的关系分析问题。例1 如图甲所示为一种可调压自耦变压器的结构示意图,线圈均匀绕
在圆环形铁芯上,若A、B间输入如图乙所示的交变电压,转动滑动触头P
以sinω1=002 T π=t(1V0)0,Aπ正rad确/s;,由则交f=流电1 的电压瞬时值表达式为u=U ωt 2 =50 Hz知,B错误;因电压表测交流s电in压时=,2读20数为 V此例滑以t例置流AA2一滑此=5BB1时经动类2动类ω1间、A×间1,灯变,=题触题电输灯81交如输泡阻W0流目头目入泡如-图L变器入=2表的 L”利处利的图1字刚R所s示的交电0用在用交消时好甲示样0数流交变瞬某瞬流耗电正π,为电所,电一的时位时流常当压图0的r流理功示a.值置值发电表滑电象d的率想光包时包为/的的压s频动与为变,含含,,则读瞬电一电则率3变压变的的6时数流为压交种器W(阻信信值压为1表瞬流可0原表息息器零器0示时电、达调确确H)数R组z式值的副定定压的为为合线表电最最0自滑u.圈达压大大=耦2动的值值式瞬20变匝触、、为时数压角角头s值ui比=n速速器处表21为度度20的在达00n,,结结 1π结式某∶t(合合V为构sn位)i““2nu=示置四四=14U∶0意时值值0m1””图,,π原电s关关t,i(线n线流V系系ω圈)圈表和和ta=均、变变示22b压压匀数0间器器绕为接的的一0原原.电理理压、、为规规u律律=2分分20析析判判s断断in。。100πt(Vm)的电源,灯泡L标有“36 V 18W”字样,当滑动变阻器R的

高三物理一轮复习必考第10章交变电流传感器章末高效整合教师用书

峙对市爱惜阳光实验学校第10章交变电流传感器物理模型1|电动机、发电机模型模型特点两种模型电动机发电机工作原理通电线圈在磁场中受到安培力而转动闭合线圈在磁场中受外力转动，产生感电动势能量转化电能转化为机械能机械能转化为电能解题要点(1)受力方向由左手那么来判断；(2)能量关系：P总＝P输出＋P热；(1)产生的感电动势方向由右手那么判断；(2)感电动势大小由法拉第电磁感律计算；解题要点(3)实际功率：P实际≤P额；(4)电压、电流关系：U>IR(3)注意感电流的最大值、瞬时值、有效值均值的计算；(4)能量转化中满足能量守恒律形象比喻左手抓着电动机右手抓着发电机某兴趣小组设计了一种发电装置，如图101所示．在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角均为80°，磁场均沿半径方向．匝数为N 的矩形线圈abcd的边长ab＝cd＝L、bc＝ad＝2L.线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动，bc和ad边同时进入磁场．在磁场中，这两条边所经过处的磁感强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直．线圈的总电阻为r，外接电阻为R.图101(1)求出感电动势的最大值；(2)假设产生的交流电周期为T，感电动势的最大值为E m，画出感电动势随时间变化的图象；(3)求线圈切割磁感线时，bc边所受安培力的大小F；(4)计算外接电阻上电流的有效值I.【标准解答】(1)bc、ad边的运动速度v＝ωL2感电动势的最大值E m＝2NB·2Lv＝2NBL2ω.(2)产生的交流电周期为T＝2πω，感电动势随时间变化的图象如下图．(3)电流I m＝E mr＋R安培力F＝2NBI m L解得F＝4N2B2L3ωR＋r.(4)在一个周期内，电阻R中有电流的时间为t＝4T9.根据有效值的义，R上消耗的电能I2m Rt＝I2RT，联立解得I＝4NBL2ω3R＋r.【答案】(1)2NBL2ω(2)见解析(3)4N2B2L3ωR＋r(4)4NBL2ω3R＋r[突破训练]1．如图102所示为电动机的简化模型，线圈abcd可绕轴O1O2自由转动．当线圈中通入如下图的电流时，顺着O1O2的方向看去，线圈将( ) 【导学号：96622183】图102A．顺时针转动B．逆时针转动C．仍然保持静止D．既可能顺时针转动，也可能逆时针转动A 在题示位置，由左手那么可以判断，ab边受到的安培力向上，cd边受到的安培力向下，那么线圈顺时针转动，故A项正确．物理模型2|三种特殊的变压器模型1．自耦变压器高中物理中研究的变压器本身就是一种忽略了能量损失的理想模型，自耦变压器(又称调压器)，它只有一个线圈，其中的一作为另一个线圈，当交流电源接不同的端点时，它可以升压也可以降压，变压器的根本关系对自耦变压器均适用，如图103所示．图1032．互感器分为电压互感器和电流互感器，比拟如下：类型电压互感器电流互感器原理图原线圈的连接并联在高压电路中串联在待测交流电路中副线圈的连接连接电压表连接电流表互感器的作用将高电压变为低电压将大电流变成小电流利用的公式U1U2＝n1n2I1n1＝I2n23.双副线圈变压器计算具有两个(或两个以上)副线圈的变压器问题时，注意三个联系：(1)电压关系：U1n1＝U2n2＝U3n3＝…(2)电流关系：n1I1＝n2I2＋n3I3＋…(3)功率关系：P1＝P2＋P3＋…(多项选择)一自耦调压变压器(可看做理想变压器)的电路如图104甲所示，移动滑动触头P可改变副线圈匝数．变压器线圈总匝数为1 900匝；原线圈为1 100匝，接在如图10214乙所示的交流电源上，电压表为理想电表．那么( )甲乙图104A ．交流电源电压瞬时值的表达式为u ＝220sin 100πt (V)B ．P 向上移动时，电压表的最大示数为380 VC ．P 向下移动时，原、副线圈的电流之比减小D ．P 向下移动时，变压器的输入功率变大【标准解答】由图乙结合交流电瞬时值表达式u ＝U m ·sin ωt 可得交流电源电压瞬时值的表达式为u ＝2202·sin 100πt (V)，A 错误；P 向上移动时，电压表的示数为有效值，当副线圈匝数到达1 900时，副线圈输出的电压最大，由变压器原、副线圈电压比跟线圈匝数成正比的关系可知副线圈最大输出电压为380 V ，即电压表的最大示数为380 V ，B 正确；P 向下移动时，副线圈匝数减少，由变压器原副线圈电流比跟线圈匝数成反比的关系可知C 正确；由P ＝U 2R可知副线圈的输出功率减小，故原线圈的输入功率也减小，D 错误．【答案】 BC [突破训练]2．(2021·模拟)为了测量高电压和强电流的大小，常用到变压器的有关原理．如图105所示，L 1和L 2是输电线，甲是电压互感器，乙是电流互感器，电压表和电流表为理想交流电表．假设电压互感器上下线圈的匝数比为1 000∶1，电流互感器上下线圈的匝数比为1∶100，电压表示数为220 V ，电流表示数为10 A ，那么以下说法正确的选项是( )图105A ．两输电线间的电压为220 VB ．L 2中的电流为10 AC ．输电线中输送的功率为×108W D ．两输电线间的电阻为22 ΩC 根据变压器的工作原理有U 1U 2＝1 0001和I 1I 2＝1001，解得U 1＝×105V ，I 1＝1000 A ，所以A 、B 错误；输电线中输送的功率P ＝U 1I 1＝×108W ，C 正确；由于输电线路不能视为简单的纯电阻电路，不能用欧姆律求出电阻，D 错误．3．如图106所示，接于理想变压器中的四个规格相同的灯泡都正常发光，那么，理想变压器的匝数比n 1：n 2：n 3为( ) 【导学号：96622184】图106A ．1∶1∶1B ．3∶2∶1C ．6∶2∶1D ．2∶2∶1B 灯泡正常发光，可得U A ＝U B ＝UC ＝UD ，所以U 2＝2U 3.由变压器的电压比公式n 2n 3＝U 2U 3＝2U 3U 3＝21，所以n 2＝2n 3，同理，灯泡正常发光，功率相，即P A ＝P B ＝P C＝P D .由P ＝I 2R ，得I A ＝I B ＝I C ＝I D ，即I 1＝I 2＝I 3.由U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3得n 1I 1＝n 2I 2＋n3I3，即n1＝n2＋n3＝2n3＋n3＝3n3，所以n1∶n2∶n3＝3∶2∶1.高考热点1|交变电流“四值〞的用1．正弦式交变电流的重要公式瞬时值峰值有效值平均值e＝E m sin ωt i＝I m sin ωt u＝U m sin ωt E m＝NBSωI m＝E mR＋rU m＝I m RE＝E m2U＝U m2I＝I m2E－＝nΔΦΔtI－＝E－R＋r2.对交变电流有效值的理解交变电流的有效值是根据电流的热效(电流通过电阻生热)进行义的，所以进行有效值计算时，要紧扣电流通过电阻生热(或热功率)进行计算．注意“三同〞，即“相同电阻〞上“相同时间〞内产生“相同热量〞．计算时，“相同时间〞至少要取一个周期的时间．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107甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，那么( )甲乙图107A．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 VD．线框产生的交变电动势频率为100 Hz【标准解答】线框中感电动势与磁通量的变化率成正比，而t＝0.005 s 时e最大，应选项A错误；t＝0.01 s时，e＝0，应选项B正确；电动势有效值为311×22V≈220 V，应选项C错误；周期T＝0.02 s，频率f＝1T＝50 Hz，应选项D错误．【答案】B[突破训练]4．如图108甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固轴OO′匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与电阻R＝10 Ω连接，与电阻R并联的交流电压表为理想电压表，示数是10 V．图乙是矩形线圈中磁通量Φ随时间t变化的图象．那么( )甲乙图108A．电阻R上的电功率为20 WB．0.02 s时R两端的电压瞬时值为零C．R两端的电压u随时间t变化的规律是u＝1cos 100πt(V)D ．通过R 的电流i 随时间t 变化的规律是i ＝1cos 50πt (A)C R 上电功率P ＝U 2R ＝10 W ，A 错；0.02 s 时，Φ＝0，ΔΦΔt最大，此时R两端的电压瞬时值最大，B 错；R 两端电压的最大值为10 2 V ，ω＝2πT＝100πrad/s ，因此R 两端电压u ＝1cos 100πt (V)，C 正确；i ＝1cos 100πt (A)，D错．高考热点2|与变压器相关的综合问题1．远距离高压输电的几个根本关系2．理想变压器中相关物理量间的制约关系的分析程序可表示为：(多项选择)如图109所示，某理想变压器的原线圈接一交流电，副线圈接如下图电路，开关S 原来闭合，且R 1＝R 2，再将S 断开，那么交流电压表的示数U 、交流电流表的示数I 、电阻R 1上的功率P 1及该变压器原线圈的输入功率P 的变化情况正确的选项是( )图109A ．U 增大B ．I 增大C ．P 1减小D ．P 减小【标准解答】开关S 由闭合到断开时，负载的总电阻变大，变压器的输出电压U 2不变，那么输出电流I 2变小，R 上的电压变小，R 1上的电压变大，电阻R 1上的功率P 1＝U 2R 1R 1＝U 2R 1，R 1不变，U 变大，那么P 1增大，故A 正确，C 错误．由电流与匝数的关系可知电流表的示数I 减小，B 错误．输出电功率P 出＝I 2U 2，U 2不变，I 2减小，那么P 出减小，输入功率于输出功率，所以D 正确．【答案】 AD [突破训练]5．如图1010甲所示为远距离输电示意图，升压变压器原、副线圈匝数比为1∶100，降压变压器原、副线圈匝数比为100∶1，远距离输电线的总电阻为100 Ω.假设升压变压器的输入电压如图乙所示，输入功率为750 kW.以下说法正确的选项是( ) 【导学号：96622185】图1010A ．用户端交流电的频率为100 HzB ．输电线中电流为30 AC ．用户端电压为250 VD ．输电线路损耗功率为180 kWB 变压器不改变交变电流的频率，故用户端交变电流的周期为T ＝0.02 s ，频率为50 Hz ，选项A 错误；升压变压器输入电压为U 1＝250 V ，那么输出电压为U 2＝25 000 V ，由P 2＝P 1＝750 kW 及P 2＝I 2U 2得，输电线中的电流为I 2＝30 A ，选项B 正确；输电线路损耗功率为ΔP ＝I 22r ＝302×100 W＝90 kW ，选项D 错误；线路损失电压为ΔU＝I2r＝3 000 V，那么降压变压器输入电压为U3＝U2－ΔU ＝22 000 V，那么用户端电压为220 V，选项C错误．。

(新课标)高考物理一轮复习第十章交变电流传感器教参

Im (3) 有效值公式 I ＝适用于任何交变电流。 ( ×）
2
(4) 交流电气设备上所标的电压和电流值是交变电流的有效值。 (5) 交流电压表和电流表测量的是交流电的平均值。 ( ×）
( √）
(6) 我国使用的交变电流周期是 0.02 s，电流方向每秒改变 50 次。 ( ×） [ 对中性面的理解 ]
应电动势的最大值都为 e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压 (
)
A．峰值是 e0
B．峰值是 2e0
4 / 22
2 C．有效值是 Ne0 D ．有效值是 2Ne0
2
解析：选 D 因每匝矩形线圈 ab 边和 cd 边产生的电动势的最大值都是 e0，每匝中 ab 和 cd 串联，故每
匝线圈产生的电动势的最大值为 2e0。 N 匝线圈串联，整个线圈中感应电动势的最大值为
解析：选 AC 中性面是线圈平面与磁感线垂直的位置，线圈经过该位置时，穿过线圈的磁通量最大，
各边都不切割磁感线，不产生感应电动势，所以磁通量的变化率为零，
A 项正确， B 项错误；线圈每经过一
次中性面，感应电流的方向改变一次，但线圈每转一周时要经过中性面两次，所以每转一周，感应电流方向
就改变两次， C 项正确， D 项错误。
计算交变电流有效值的方法
1. 要取一个周期的时间计算电热。 2. 分段处理：曲线为正弦的部分用
I
＝
Im 2
U＝
Um 2 代替，不随时间变化的恒定的部分，有效值即为
瞬时值。
3．如图所示，表示一交流电的电流随时间而变化的图象，此交流电的有效值是
()
A． 5 2 A B ． 3.5 2 A C ．3.5 A D ． 5 A 解析：选 D 设交流电的有效值为 I ，令该交变电流通过一阻值为

2019-2020年高三物理一轮复习第十章交变电流传感器29交变电流的产生和描述课时达标

2019-2020年高三物理一轮复习第十章交变电流传感器29交变电流的产生和描述课时达标1．(xx·山东卷)如图甲，R0为定值电阻，两金属圆环固定在同一绝缘平面内．左端连接在一周期为T0的正弦交流电源上，经二极管整流后，通过R0的电流i始终向左，其大小按图乙所示规律变化．规定内圆环a端电势高于b端时，a、b间的电压为u ab为正，下列u ab t图象可能正确的是( )答案：C解析：由题知通过外圆环的电流方向始终是顺时针方向，大小做周期性变化．分析0.5T0时间内，前0.25T0电流增加，由楞次定律可以判断出通过内圆环电流逆时针，此时a端电势高于b端，后0.25T0电流减少，由楞次定律可以判断出通过内圆环电流顺时针，此时a端电势低于b端．每个0.5T0时间内都是同样的变化规律，故C项正确．2．交流发电机在工作时产生的电压的表达式为u＝U m sin ωt，保持其他条件不变，使该线圈的转速和匝数同时增加一倍，则此时电压的变化规律变为导学号36280349( )A．4U m sin ωt B．4U m sin 2ωtC．2U m sin ωt D．U m sin ωt．答案：B解析：线圈的转速和匝数同时增加一倍，则U m增加到原来的4倍，线圈的转速增加一倍，则ω为原来的两倍，故电压的变化规律变为4U m sin 2ωt，选项B正确．3．一个边长为6 cm 的正方形金属线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，电阻为0.36 Ω.磁感应强度B 随时间t 的变化关系如图所示，则线框中感应电流的有效值为 ( )A.2×l0－5A B.6×10－5AC.22×10－5AD.322×10－5A答案：B解析：由法拉第电磁感应定律和欧姆定律可得0～3 s 内产生的感应电流I 1＝2×10－5A ，3～5 s 内产生的感应电流I 2＝3×10－5A ，且与0～3 s 内方向相反，于是可作出i 随时间t 变化的图象如图所示．由有效值的定义得I 21Rt 1＋I 22Rt 2＝I 2Rt ，代入数据可得I ＝6×10－5A ，故B 选项正确．4．(多选)某小型发电机产生的交变电动势为e ＝50sin 100πt (V)．对此电动势，下列表述正确的有 ( )A ．最大值是50 2 VB ．频率是100 HzC ．有效值是25 2 VD ．周期是0.02 s答案：CD解析：交变电动势e ＝E m sin ωt ＝50sin 100πt(V )，故电动势最大值是50 V ，有效值是25 2 V ，又ω＝2πf ＝2πT ＝100π，故频率是50 Hz ，周期是0.02 s ，选项C 、D 正确．5．如图所示电路，电阻R 1与电阻R 2阻值相同，都为R ，和R 1并联的D 为理想二极管(正向电阻可看做零，反向电阻可看做无穷大)，在A 、B 间加一正弦交变电压u ＝202sin 100πt (V)，则加在R 2上的电压的有效值为( )A ．10 VB ．20 VC ．15 VD ．510 V答案：D解析：根据有效值的定义可得（20 V ）2R ×T 2＋（10 V ）2R ×T2＝U2R×T, 解得加在R 2上的电压的有效值U ＝510 V ，D 项正确．6．每边长为l ，它在磁感应强度为B 、方向如图所示的匀强磁场中匀速转动，转速为n ，导线在a 、b 两处通过电刷与外电路连接，外电路接有额定功率为P 的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，灯泡的电阻应为( )A.（2πl 2nB ）2PB.2（πl 2nB ）2PC.（l 2nB ）22PD.（l 2nB ）2P答案：B解析：导线转动过程中产生正弦交流电，其最大值为E m ＝2πnBl 2，根据小灯泡正常发光，有P ＝(E m2)21R，解得R ＝2（πl 2nB ）2P ，B 项正确．7．实验室里的交流发电机可简化为如图所示的模型，正方形线圈在水平匀强磁场中，绕垂直于磁感线的OO ′轴匀速转动．今在发电机的输出端接一个电阻R 和理想电压表，并让线圈每秒转25圈，读出电压表的示数为10 V ．已知R ＝10 Ω，线圈电阻忽略不计，下列说法正确的是导学号36280351( )A ．线圈平面与磁场平行时，线圈中的瞬时电流为零B ．从线圈平面与磁场平行开始计时，线圈中感应电流瞬时值表达式为i ＝2sin 50πt AC ．流过电阻R 的电流每秒钟方向改变25次D ．电阻R 上的热功率等于10 W答案：D解析：线圈平面与磁场平行时，线框切割磁场的两边正好垂直切割，瞬时感应电流最大，A 项错．由题意得E m ＝10 2 V ，f ＝25 Hz ，i ＝2cos 50πt A ，B 项错；电流方向每秒改变50次，C 项错；P R ＝U 2R ＝E2R＝10 W ，D 项正确．8．如图所示，图线a 是线圈在磁场中匀速转动时产生的正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生的正弦交流电的图象如图线b 所示．以下关于这两个正弦交流电的说法中正确的是 ( )A ．线圈先后两次转速之比为1∶2B ．交流电a 的电压瞬时值u ＝10sin 0.4πt (V)C ．交流电b 电压的最大值为203VD ．在图中t ＝0时刻穿过线圈的磁通量为零答案：C解析：由题图可知，周期T a ＝0.4 s ，T b ＝0.6 s ，则线圈先后两次转速之比n a ∶n b ＝T b ∶T a ＝3∶2，故选项A 错误；由题图知交流电a 的电压最大值U m a ＝10 V ，周期T a ＝0.4 s ，ωa ＝2πT a＝5πrad /s ，交流电压的瞬时值表达式为u ＝U m a sin ωt ＝10sin 5πt(V )，故选项B 错误；由电动势的最大值E m ＝NBS ω，知两个电压最大值之比U m a ∶U m b ＝ωa ∶ωb ＝3∶2，则交流电b 电压的最大值为203V ，故选项C 正确；t ＝0时刻u ＝0，根据法拉第电磁感应定律，磁通量变化率为零，而磁通量最大，故选项D 错误．9．如图所示，线圈abcd 的面积是0.05 m 2，共100匝，线圈电阻为1 Ω，外接电阻R ＝9 Ω，匀强磁场的磁感应强度B ＝1πT ，当线圈以300 r/min 的转速匀速旋转时．问：(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；(2)线圈转过130s 时电动势的瞬时值多大？(3)电路中，电压表和电流表的示数各是多少？(4)从中性面开始计时，经130s 通过电阻R 的电荷量是多少？答案：(1)e ＝50sin 10πt V (2)43.3 V(3)31.86 V 3.54 A (4)14πC解析：(1)e ＝E m sin ωt＝nBS·2πf sin (2πft)＝100×1π×0.05×2π×30060 sin (2π×30060t) V＝50sin 10πt V (2)当t ＝130s 时，e ＝50sin (10π×130) V ≈43.3 V .(3)电动势的有效值为E ＝E m 2＝502V ≈35.4 V ，电流表示数I ＝E R ＋r ＝35.49＋1A ＝3.54 A ，电压表示数U ＝IR ＝3.54×9 V ＝31.86 V . (4)130 s 内线圈转过的角度 θ＝ωt ＝30060×2π×130＝π3.该过程中，ΔΦ＝BS －BS cos θ＝12BS ，由I －＝q Δt ，I －＝E －R ＋r ，E －＝n ΔΦΔt得q ＝n ΔΦR ＋r ＝nBS 2（R ＋r ）＝100×1π×0.052×（9＋1） C ＝14π C .10．如图甲所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场．已知线圈的匝数n ＝100匝，电阻r ＝1.0 Ω，所围成矩形的面积S ＝0.040 m 2，小灯泡的电阻R ＝9.0 Ω.磁场的磁感应强度按如图乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式为e ＝nB m S 2πT cos 2πTt ，其中B m 为磁感应强度的最大值，T为磁场变化的周期．不计灯丝电阻随温度的变化，求：(1)线圈中产生的感应电动势的最大值； (2)小灯泡消耗的电功率；(3)在磁感应强度变化的0～T4的时间内，通过小灯泡的电荷量.答案：(1)8.0 V (2)2.88 W(3)4.0×10－3C解析：(1)由题图乙知，线圈中产生的交变电流的周期T ＝3.14×10－2s ，所以E m ＝nB m S ω＝2πnB m S T＝8.0 V .(2)电流的最大值I m ＝E mR ＋r ＝0.80 A ，有效值I ＝I m2＝225 A ，小灯泡消耗的电功率P ＝I 2R ＝2.88 W . (3)在0～T4时间内，电动势的平均值E ＝nS ΔBΔt平均电流I ＝E R ＋r ＝nS ΔB（R ＋r ）Δt流过灯泡的电荷量为q ＝I Δt ＝nS ΔB（R ＋r ）＝4.0×10－3C2019-2020年高三物理一轮复习第十章交变电流传感器30理想变压器远距离输电课时达标1．(多选)(xx·天津卷)如图所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q 来调节，在副线圈两端连接了定值电阻R 0和滑动变阻器R ，P 为滑动变阻器的滑动触头．在原线圈上加一电压为U 的正弦交流电，则 ( )A ．保持Q 的位置不动，将P 向上滑动时，电流表读数变大B ．保持Q 的位置不动，将P 向上滑动时，电流表读数变小C ．保持P 的位置不动，将Q 向上滑动时，电流表读数变大D ．保持P 的位置不动，将Q 向上滑动时，电流表读数变小答案：BC．解析：保持Q 的位置不动，则副线圈的输出电压不变，当P 向上滑动时，副线圈电路中的电阻变大，由I 2＝U 2R ＋R 0可知，副线圈中的电流减小，根据变流比可知，原线圈中的电流减小，因此电流表的示数变小，A 项错误，B 项正确；保持P 的位置不动，副线圈电路中的电阻不变，当Q 向上移时，副线圈的匝数增多，由变压比可知，副线圈的输出电压增大，由I 2＝U 2R ＋R 0可知，副线圈中的电流增大，由电流比可知，原线圈中的电流增大，电流表示数变大，C 项正确，D 项错误．2．在变电站里，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，所用的器材叫电流互感器．如图所示的A 、B 、C 、D 四个图中，能答案：A解析：电流互感器要把大电流变为小电流，因此原线圈的匝数少，副线圈的匝数多，且原线圈必须串联在火线中，A 项正确．3．通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率P ，原线圈的电压U 保持不变，输电线路的总电阻为R .当副线圈与原线圈的匝数比为k 时，线路损耗的电功率为P 1，若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk ，线路损耗的电功率为P 2，则P 1和P 2P 1分别为 ( )A.PR kU ，1n B ．(P kU )2R ，1n C.PR kU ，1n 2D ．(P kU )2R ，1n 2答案：D解析：根据理想变压器的变压比有 k ＝U 1U ，nk ＝U 2U线路的输送功率不变有P ＝U 1I 1＝U 2I 2 根据焦耳定律有P 1＝I 21R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 12R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P kU 2R P 2＝I 22R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 22R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P nkU 2R ＝P 1n 2 故有P 2P 1＝I 22I 21＝U 21U 22＝1n2.4．(xx·江苏卷) 远距离输电的原理图如图所示，升压变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2，电压分别为U 1、U 2，电流分别为I 1、I 2，输电线上的电阻为R .变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是()A.I 1I 2＝n 1n 2B ．I 2＝U 2RC ．I 1U 1＝I 22R D ．I 1U 1＝I 2U 2答案：D解析：对理想变压器来说，输出功率决定输入功率，两者总相等，故选项D 正确；对只有一组副线圈的理想变压器来说，通过原、副线圈的电流之比等于原、副线圈的匝数之比的倒数，因此选项A 错误；输出电流决定输入电流，I 2是由用户的电流决定的，I 1是由I 2决定的，与输电线上的电阻无关，选项B 错误；输出功率决定输入功率，升压变压器的输入功率应等于用户的功率与输电线上消耗的功率之和，故选项C 错误．5．(多选)如图所示是街头变压器给用户供电的示意图．变压器的输入电压是市电网的电压，不会有很大的波动，输出电压通过输电线输送给用户．输电线的电阻用R 0表示，变阻器R 表示用户用电器的总电阻，当滑动变阻器触头P 向下移动时，下列说法中正确的是 ( )A ．与增加用电器的数目达到的效果相同B ．A 1表的示数随A 2表的示数的增大而增大C ．V 1表的示数随V 2表的示数的增大而增大D ．变压器的输入功率增大答案：ABD解析：当滑动变阻器触头P向下移动时，用电器的总电阻减小，相当于并联的用电器数目增加，同时变压器的输入功率增大，A、D 两项对；电网供电是“用多少供多少”，输出电流增大则输入电流增大，B项对；但变压器的输出电压则由输入电压决定，当输入电压和变压器的匝数比一定时，输出电压一定，C项错．6．(多选)调压变压器是一种自耦变压器，它的构造如图所示．线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上．AB间加上正弦交流电压U，移动滑动触头P的位置，就可以调节输出电压．在输出端连接了滑动变阻器R和理想交流电流表，变阻器的滑动触头为Q.则 ( )A．保持PB．保持P的位置不动，将Q向下移动时，电流表的读数变小C．保持Q的位置不动，将P沿逆时针方向移动时，电流表的计数变大D．保持Q的位置不动，将P沿逆时针方向移动时，电流表的读数变小答案：BC解析：保持P的位置不动，副线圈两端电压不变，将Q向下移动时，滑动变阻器阻值变大，所以电流表的读数变小，B项正确；保持Q的位置不动，将P沿逆时针方向移动时，副线圈匝数变多，所以副线圈两端电压变大，因此电流表的读数变大．7．(多选)(xx·广东卷) 如图所示的电路中，P为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压U1不变，闭合电键S，下列说法正确的是( )A．P向下滑动时，灯L变亮B．P向下滑动时，变压器的输出电压不变C．P向上滑动时，变压器的输入电流变小D．P向上滑动时，变压器的输出功率变大答案：BD解析：由于理想变压器输入电压不变，则副线圈电压U 2不变，滑片P 滑动时，对灯泡两端的电压没有影响，故灯泡亮度不变，则选项A 错误；滑片P 下滑，电阻变大，但副线圈电压由原线圈电压决定，则副线圈电压不变，故选项B 正确；滑片P 上滑，电阻减小，副线圈输出电流I 2增大，则原线圈输入电流I 1也增大，故选项C 错误；此时变压器输出功率P 2＝U 2I 2将变大，故选项D 正确．8．如图所示，接于理想变压器中的四个规格相同的灯泡都正常发光，那么，理想变压器的匝数比n 1∶n 2∶n 3为 ( )A ．1∶1∶1B ．3∶2∶1C ．6∶2∶1D ．2∶2∶1答案：B．解析：灯泡正常发光，可得U A ＝U B ＝U C ＝U D ，所以U 2＝2U 3.由变压器的电压比公式n 2n 3＝U 2U 3＝2U 3U 3＝21，所以n 2＝2n 3.同理，灯泡正常发光，功率相等，即P A ＝P B ＝P C ＝P D .由P ＝I 2R ，得I A ＝I B ＝I C ＝I D ，即I 1＝I 2＝I 3.由U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3得n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3，即n 1＝n 2＋n 3＝2n 3＋n 3＝3n 3，所以n 1∶n 2∶n 3＝3∶2∶1.9．如图所示，理想变压器B 的原线圈跟副线圈的匝数比n 1∶n 2＝2∶1，交流电源电压u 1＝311sin100πt V ，F 是熔断电流为I 0＝1.0A 的保险丝，负载为一可变电阻．(1)当电阻R ＝100Ω时，保险丝能否被熔断？(2)要使保险丝不被熔断，电阻R 的阻值应不小于多少？变压器输出的电功率不能超过多少？答案：(1)不会 (2)55 Ω 220 W解析：原线圈电压的有效值为U 1＝3112V ＝220V 由U 1U 2＝n 1n 2得副线圈两端的电压 U 2＝n 2n 1U 1＝12×220V ＝110V (1)当R ＝100Ω时，副线圈中电流I 2＝U 2R ＝110100A ＝1.10A 由U 1I 1＝U 2I 2得原线圈中的电流为I 1＝U 2U 1I 2＝110220×1.10A ＝0.55A 由于I 1<I 0(熔断电流)，故保险丝不会熔断．(2)设电阻R 取某一值R 0时，原线圈中的电流I 1刚好达到熔断电流I 0，即I 1＝1.0A ，则副线圈中的电流为I 2＝U 1U 2I 1＝2×1.0A ＝2.0A 电阻R 的阻值为：R 0＝U 2I 2＝1102.0Ω＝55Ω 此时变压器的输出功率为P 2＝I 2·U 2＝2.0×110W ＝220W可见，要使保险丝F 不被熔断，电阻R 的阻值不能小于55Ω，变压器输出的电功率不能超过220W .10．发电机输出功率为100kW ，输出电压是250V ，用户需要的电压是220V ，输电线电阻为10Ω.若输电线中因发热而损失的功率为输送功率的4%.(1)在虚线框中画出此输电线路的示意图；(2)求在输电线路中设置的升压变压器和降压变压器的原、副线圈匝数比.答案：(1)如解析图所示(2)1∶20 240∶11解析：(1)输电线路的示意图如图所示，(2)输电线损耗功率P 线＝100×4%kW ＝4kW ，又P 线＝I 22R 线，输电线电流I 2＝I 3＝20A .原线圈中输入电流I 1＝P U 1＝400A ，所以n 1n 2＝I 2I 1＝20400＝120. U 2＝U 1n 2n 1＝250×20V ＝5000V ， U 3＝U 2－U 线＝5000－20×10V ＝4800V ，所以n 3n 4＝U 3U 4＝4800220＝24011.。

高考物理一轮总复习第十章交变电流传感器第30讲实战演练

第十章第30讲1．(2016·全国卷Ⅰ)一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 Ω、1 Ω和4 Ω，○A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、副线圈匝数比值为( B )A．2 B．3C．4 D．5解析：设理想变压器原、副线圈匝数比值为k，根据题述，当开关S断开时，电流表示数为I，则由闭合电路欧姆定律得，U＝IR1＋U1.由变压公式U1/U2＝k及功率关系U1I＝U2I2，可得I2/I＝k，即副线圈输出电流为I2＝kI，U2＝I2(R2＋R3)＝kI(R2＋R3)．当开关S闭合时，电流表示数为4I，则有U＝4IR1＋U′1.由变压器公式U′1/U′2＝k及功率关系U′1·4I＝U′2I′2，可得I′2/(4I)＝k，即副线圈输出电流为I′2＝4kI，U′2＝I′2R2＝4kIR2；联立解得k＝3，选项B正确．2．(多选)(2016·全国卷Ⅲ)如图，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b，当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光．下列说法正确的是( AD )A．原、副线圈的匝数比为9∶1B．原、副线圈的匝数比为1∶9C．此时a和b的电功率之比为9∶1D．此时a和b的电功率之比为1∶9解析：因为两灯泡额定电压相同且均正常发光，且输入电压为灯泡额定电压的10倍，所以理想变压器的输入、输出电压比为9∶1，由理想变压器变压规律可知，原、副线圈的匝数比为9∶1，A项正确，B项错误；由理想变压器变流规律可知，原、副线圈的电流比为1∶9，由电功率P＝UI可知，a和b的电功率之比为1∶9，C项错误，D项正确．3．(2016·四川卷)如图所示，接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L供电，如果将原、副线圈减少相同匝数，其他条件不变，则( B )A ．小灯泡变亮B ．小灯泡变暗C ．原、副线圈两端电压的比值不变D ．通过原、副线圈电流的比值不变解析：设原、副线圈减少的匝数均为n ，则根据变压比有，U 1U 2＝n 1n 2，U 1U 2′＝n 1－n n 2－n，由于U 2′＝n 2－n n 1－n U 1，U 2＝n 2n 1U 1，因此U ′2小于U 2，即副线圈两端的电压变小，小灯泡变暗，A 项错误，B 项正确；由于匝数比变化，因此原、副线圈两端电压的比值和通过原、副线圈电流的比值均发生变化，C 、D 项错误．4．(2016·天津卷)如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表．下列说法正确的是( B )A ．当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，R 1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A 1示数变大D ．若闭合开关S ，则电流表A 1示数变大、A 2示数变大解析：当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻增大，变压器副线圈的总负载的等效电阻增大，R 1中电流减小，R 1两端电压减小，电压表示数变大，R 1消耗的电功率变小，选项A 错误，B 正确．当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，变压器副线圈输出电流减小，输出功率减小，根据变压器输入功率等于输出功率，变压器输入功率减小，电流表A 1示数变小，选项C 错误．若闭合开关S ，变压器副线圈的总负载的等效电阻减小，则R 1中电流增大，R 1两端电压增大，电压表示数减小，电流表A 2示数减小，电流表A 1示数变大，选项D 错误．。

高三物理一轮复习第10章交变电流传感器精品课件新人教

第1节交变电流的产生和描述
正弦式电流的变化规律
1．正弦式交流电的变化规律(注意图与图的对应关系)
2．交变电流瞬时值表达式的基本书写思路 (1)确定正弦式交变电流的峰值，根据已知图象或由公式 Em＝nBSω求出相应峰值． (2)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式． ①线圈从中性面开始转动，则it图象为正弦函数图象，函数式为i＝Imsin ωt. ②线圈从垂直中性面开始转动，则it图象为余弦函数图象．函数式为i＝Imcos ωt. ③线圈不是从以上两位置开始转动，先通过三角函数变换到以上两种形式，再写出函数表达式．
对交变电流的“四值”的理解和应用
如图所示，一个边长L＝10 cm，匝数n＝100匝的正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速运动，磁感应强度B＝0.50 T，角速度ω＝10π rad/s，外电路电阻R＝4.0 Ω，线圈内阻r＝1.0 Ω. (1)求线圈转动的周期和感应电动势的最大值． (2)写出线圈由图中所示位置开始计时时，感应电动势的瞬时值表达式． (3)求交流电压表的示数．【点拨】由磁场情况和线圈转动情况可以确定瞬时值表达式，电压表和电流表的示数均为电路中电压和电流的有效值．
【解析】物体在重力、推力、斜面的支持力和摩擦力四个力的作用下做匀速直线运动，所以受力平衡．但这四个力不在同一平面内，不容易看出它们之间的关系．我们把这些力分解在两个平面内，就可以将空间问题变为平面问题，使问题得到解决．将重力沿斜面、垂直于斜面分解．我们从上面、侧面观察，如图甲、图乙所示．
(b)
(2010·全国卷Ⅱ)如图所示，一热敏电阻RT放在控温容器M内：为毫安表，量程6 mA，内阻为数十欧姆；E为直流电源，电动势约为3 V，内阻很小；R为电阻箱，最大阻值为999.9 Ω；S为开关. 已知RT在95℃时阻值为150 Ω，在20 ℃时的阻值约为550 Ω. 现要求在降温过程中测量在95～20 ℃之间的多个温度下RT的阻值. (1)在图中画出连线，完成实验原理电路图． (2)完成下列实验步骤中的填空． ①依照实验原理电路图连线． ②调节控温容器M内的温度，使得RT温度为95 ℃. ③将电阻箱调到适当的初值，以保证仪器安全． ④闭合开关. 调节电阻箱，记录电流表的示数I0 ，并记录________. ⑤将RT的温度降为T1 (20 ℃＜T1＜95 ℃)；调节电阻箱，使得电流表的读数________，记录________________. ⑥温度为T1时热敏电阻的电阻值RT1＝________. ⑦逐步降低T1的数值，直至20 ℃为止；在每一温度下重复步骤⑤⑥

高考物理一轮总复习第十章交变电流传感器第30讲课时达标

高考物理一轮复习第10章交变电流传感器1第一节交变电流的产生和描述课后达标能力提升新人教版 (2)

2021-2022年高考物理第一轮复习 第十章 交变电流 传感器(备考指南)

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