(B,新课标专用)高考物理 专题十一 交变电流
高中物理高考 新课标2020高考物理一轮复习11 1交变电流课件新人教版201908021194
考点二 有效值的理解与计算
1．正弦交变电流的有效值的计算
利用 I＝ Im ，U＝Um，E＝Em计算．
2
2
2
2．非正弦交变电流的有效值的计算
根据电流的热效应计算，注意“三同”：即“相同电阻”，
“相同时间”内产生“相同热量”，利用公式 Q＝I2Rt 或 Q＝UR2
t 列式求解，“相同时间”一般取一个周期．
如图所示，匀强磁场的磁感应强 度 B＝0.5 T，边长 L＝10 cm 的正方形线 圈共 100 匝，线圈总电阻 r＝1 Ω，线圈 绕垂直于磁感线的对称轴 OO′匀速转动， 角速度 ω＝2π rad/s，外电路中的电阻 R ＝4 Ω，不计摩擦，求：
(1)由图示位置计时感应电动势瞬时表达式； (2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过 60°时的瞬时感 应电动势；
以恒定的角速度 ω 沿逆时针方向做匀速圆周运动，则线框中的电
流有效值为( )
BωR2 A. 2r
2BωR2 C. r
3BωR2 B. 2r
5BωR2 D. 2r
【答案】 D 【解析】 设电流逆时针方向为正方向； 在 0－t 时间内，线框从图示位置开始(t＝0)转过 90°的过程 中，产生的感应电动势为：E1＝12Bω·R2；回路电流为：I1＝Er1 ＝Bω2rR2.线框中感应电流方向沿逆时针． 在 t－2t 时间内，线框进入第 3 象限的过程中，回路电流方 向为顺时针．感应电动势为：E2＝12Bω·R2＋12×2Bω·R2＝32B ω·R2＝3E1；感应电流为：I2＝3I1＝3B2ωrR2；
A．转到图甲位置时，通过线圈的磁通量变化率最大 B．转到图乙位置时，线圈中产生的感应电动势为零 C．转到图丙位置时，线圈中产生的感应电流最大 D．转到图丁位置时，AB 边感应电流方向为 A→B
2022高三统考物理人教版：第十一章 第一节 交变电流及其变化规律
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2．如图所示，面积均为 S 的单匝线圈绕其对称轴或中心轴在匀强磁场 B 中 以角速度 ω 匀速转动，能产生正弦交变电动势 e＝BSω sin ωt 的图是( )
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2．电流随时间按正弦函数曲线变化的交流电叫做正弦交流电。电流随时间 按余弦函数曲线变化的交流电叫做余弦交流电。如下图所示的交流电是正弦交流 电。
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Байду номын сангаас
3．在发电机中，线圈与磁场垂直的平面叫做中性面，当线圈转到中性面时 磁通量最大，产生的感应电动势为零；转到与磁场平行的位置时磁通量最小，产 生的感应电动势最大，最大的感应电动势 Em＝BSω(ω 为角速度，B 为磁场强度， S 为线圈面积)。
8．电感对交变电流均有阻碍作用。交变电流通过电感线圈时，线圈中产生 自感电动势，阻碍电流的变化，形成了对电流的阻碍作用，这种阻碍作用叫感抗。 电感线圈在交流电路中有“通直流、阻交流、通低频、阻高频”的特性。
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例 1 一个闭合矩形线圈的长为 a，宽为 b，电阻为 R，处在竖直向下的匀 强磁场中，磁场强度为 B，线圈从中性面开始转动，当转到与中性面成 θ 角时， 所用时间为 t，求：
abBθ 2Rt
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例 2 如图所示，单匝矩形闭合导线框 abcd 全部处于磁感应强度为 B 的水
【精准解析】新高考物理：第11章 第1讲 交变电流的产生和描述
-5-
为 r＝0.1 m、匝数 n＝20 的线圈位于辐向分布的磁场中，磁场的磁感线均沿半径方
向均匀分布(其右视图如图乙所示)，线圈所在位置的磁感应强度的大小均为 B＝
0.20 π
T，线圈电阻为 R1＝0.5 Ω，它的引出线接有 R2＝9.5 Ω的小电珠 L，外力推动
线圈框架的 P 端，使线圈沿轴线做往复运动，线圈运动速度 v 随时间 t 变化的规律
7．如图所示，一半径为 L 的导体圆环位于纸面内，O 为圆心。环内两个圆心 角为 90°且关于 O 中心对称的扇形区域内分布有匀强磁场，两磁场的磁感应强度大 小均为 B、方向相反且均与纸面垂直。导体杆 OM 可绕 O 转动，M 端通过滑动触 点与圆环良好接触，在圆心和圆环间连有电阻 R，不计圆环和导体杆的电阻，当杆 OM 以恒定角速度ω逆时针转动时，理想电流表 A 的示数为( )
2π
-2-
压最大值为 Um＝110 2 V。电压表读数等于电压的有效值，为 U＝Um＝110 V，故 2
A 错误；一个周期内电流方向改变 2 次，故 1 s 内改变的次数为 60×2＝120 次，B 错误；当 t＝0.1 s 时 u＝0，C 错误；将该电压加在 110 Ω的电阻两端，该电阻消耗 的功率为 P＝U2＝110 W，故 D 正确。
广州拉开帷幕，家电展上有些国家家用电器的额定电压和我国是不同的，例如美
国 家 用 电 器 不 能 直 接 接 到 220 V 的 照 明 电 路 上 ， 可 以 接 到 交 变 电 压 是 u ＝
110 2sin120πt(V)的电源上使用，交变电压是由矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产ຫໍສະໝຸດ 生的，下列说法正确的是( )
A. 2BL2ω 4R
C. 2BL2ω 2R
高三物理各类考试分类汇编专题十一交变电流
专题十一交变电流1.（2013·天津红桥二模，2题）如图甲所示为一台小型发电机构造的示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图乙所示。
发电机线圈内电阻为l．0Ω，外接灯泡的电阻为9．0Ω。
则A．在t=O．Ols的时刻，穿过线圈磁通量为零B．瞬时电动势的表达式为62sin50()e t Vπ=C．电压表的示数为6VD．通过灯泡的电流为0．6A【答案】D【解析】在t=0.01s的时刻，电动势为0，则线圈位置为中性面，穿过线圈磁通量最大，故A 错误；电动势的最大值为E m=62V，周期为0.02S，则瞬时电动势的表达式为e=E m sin(2tTπ)（V），即e=62sin100πt(V)，故B错误；电压表的示数为外电阻的电压：ERR r+=6×910=5.4V，故C错误；通过灯泡的电流为I=ER r+=0.6A，故D正确。
2.（2013·天津宝坻高三模拟，7题）一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶5，原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u随时间t的变化规律如图所示，副线圈仅接入一个10 Ω的电阻，则A．流过电阻的最大电流是20AB．与电阻并联的电压表的示数是100VC．变压器的输入功率是2.2×103WD．变压器的输入功率是1×103 W【答案】BD【解析】由图象可知，原线圈中电压的最大值为2，所以电压的有效值为220V，根据O 1 2U/Vt/×10-2s2-2202变压器原副线圈电压与匝数成正比可知，副线圈的电压有效值为100V ，副线圈的电阻为10Ω，所以电流的为10A ，所以A 错误；电压表测量的是电压的有效值，所以电压表的读数为100V ，所以B 正确；原副线圈的功率是相同的，由于P= 2U R =2100100010=W ，所以变压器的输入功率是1×103W ，所以C 错误D 正确．故选BD ．3.（2013·天津第三次六校联考，3题）在图甲所示的电路中，理想变压器原线圈两端的正弦交变电压变化规律如图乙所示。
高三物理 专题十一 交变电流 变压器
专题十一 交变电流 传感器 第一讲 交变电流的产生及描述知识清单:一、交变电流1．定义：________随时间做周期性变化的电流．2．图像：如图11281(a)、(b)、(c)、(d)所示都属于交变电流．其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流，如图(a)所示．图11281二、描述交变电流的物理量1．峰值：E m ＝________(N ：线圈的匝数；S ：线圈处于磁场中的有效面积；ω：线圈转动的角速度；B ：磁场的磁感应强度)．2．瞬时值：反映某一时刻交变电流的________和________．3．有效值：跟交变电流的热效应等效的恒定电流值，即让交流电和直流电通过相同阻值的电阻，如果在相同时间内产生的________相等，则直流电的数值就是交流电的有效值． 4．平均值：用法拉第电磁感应定律E ＝________求解． 5．周期和频率(1)周期：完成一次周期性变化所需要的________； (2)频率：每秒钟完成周期性变化的________； (3)周期、角速度和频率的关系：T ＝1f ，ω＝2πT＝2πf .考点一 交变电流的产生及规律 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 ＝nBS ω，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)考点二交变电流“四值”的理解和应用■方法技巧书写交变电流瞬时值表达式的基本思路(1)确定正弦式交变电流的峰值，根据已知图像读出或由公式E m＝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若线圈从中性面位置开始转动，则it图像为正弦函数图像，函数式为i＝I m sin ωt.②若线圈从垂直中性面位置开始转动，则it图像为余弦函数图像，函数式为i＝I m cos ωt.■注意事项(1)明确交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的意义，有效值是与交变电流的热效应等效的恒定电流值，一般情况下交流电的电压、电流及电功率指的都是有效值，电容器的击穿电压应大于交流电的峰值；(2)计算线圈某时刻的受力情况时应使用电流的瞬时值；计算电功、电功率、电热等与电流的热效应有关的量时应使用有效值，保险丝的熔断电流为有效值；计算通过导线横截面的电荷量时应使用电流在一段时间内的平均值． 考点三 特殊交变电流的有效值计算■ 题根分析此题为矩形波交变电流，可以根据定义计算，在一个周期内交变电流产热等于恒定电流产热． 常见的交变电流的有效值计算方法 1．公式法利用E ＝E m 2、U ＝U m 2、I ＝I m2计算，只适用于正(余)弦式交变电流．2．利用有效值的定义计算(非正弦式电流)计算时“相同时间”取一个周期或周期的整数倍． 3．利用能量关系当有电能和其他形式的能转化时，可利用能量守恒定律求有效值． ■ 变式网络基础闯关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( )A ．t1时刻穿过线框的磁通量为BL 2B ．t 2时刻穿过线框的磁通量为零C ．t 3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 m BL22．一不动的矩形线圈abcd 处于范围足够大的可转动的匀强磁场中，如图所示．该匀强磁场是由一对磁极N 、S 产生，磁极以OO ′为轴匀速转动．在t ＝0时刻，磁场的方向与线圈平行，磁极N 开始离开纸面向外转动，规定a →b →c →d →a 方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流i 随时间t 变化的图像是( )3．图甲是交流发电机模型示意图．在磁感应强度为B 的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd 可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO ′转动，由线圈引出的导线ae 和df 分别与两个跟线圈一起绕OO ′转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R 形成闭合电路．图乙是线圈的主视图，导线ab 和cd 分别用它们的横截面来表示．已知ab 长度为L 1，bc 长度为L 2，线圈以恒定角速度ω逆时针转动．(只考虑单匝线圈)(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t 时刻整个线圈中的感应电动势e 1的表达式；(2)线圈平面处于与中性面成φ0角位置时开始计时，如图丙所示，试写出t 时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式．4．如图所示，实验室一台手摇交流发电机内阻r ＝1 Ω，外接R ＝9 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 ＝102sin 10πt(V)，则( )A ．该交变电流的频率为10 HzB ．该电动势的有效值为10 2 VC ．外接电阻R 所消耗的电功率为10 WD ．电路中理想交流电流表的示数为1 A5．如图所示，一矩形线圈面积为S ，匝数为N ，内阻为r ，绕其垂直于磁感线的对称轴OO ′以角速度ω匀速转动，匀强磁场的磁感应强度为B ，从图示位置转90°的过程中，下列说法正确的是( )A ．通过电阻R 的电荷量q ＝πNBS22（R ＋r ）B ．通过电阻R 的电荷量q ＝NBSR ＋rC ．外力做功平均功率P ＝N 2B 2S 2ω22（R ＋r ）D ．从图示位置开始计时，则感应电动势随时间变化的规律为e ＝NBS ωsin ωt6．图为交变电流随时间变化的图像，则交变电流有效值为( ) A ．5 2 AB ．5 A C.722 AD．3.5 A7．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变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．电压经电子调光灯调整后波形如图所示，求灯泡两端的电压的有效值．8．图为某一交变电流图像，在第1个周期内，0～1×10－2 s电流恒为1 A，1×10－2～2×10－2 s的电流波形为正弦式交变电流的后半周期波形，求该交变电流的有效值．9．某研究小组成员设计了一个如图所示的电路，与定值电阻R并联的电表是一个理想交流电压表， D是理想二极管(它的导电特点是正向电阻为零，反向电阻为无穷大)．在A、B间加一交流电压，其瞬时值的表达式为u＝202sin 100πt(V)，则交流电压表示数为( ) A．10 V B．20 VC．15 V D．14.1 V拓展提升1．如图所示，矩形线框置于磁场中，该磁场可视为匀强磁场．线框通过导线与电阻构成闭合电路，线框在磁场中绕垂直于磁场方向的转轴逆时针匀速转动，下列说法正确的是( ) A．线框通过图中位置瞬间，线框中的电流方向由A到BB．线框通过图中位置瞬间，穿过线框的磁通量最大C．线框通过图中位置瞬间，通过电阻的电流瞬时值最大D．若使线框转动的角速度增大一倍，那么通过电阻电流的有效值变为原来的2/2倍2．图甲是小型交流发电机的示意图，在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁感线垂直的转轴逆时针匀速转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图K282乙所示．发电机线圈的内阻为10 Ω，外接一只电阻为90 Ω的灯泡，不计电路的其他电阻，则( )A ．灯泡两端的电压为198 VB ．每秒钟内电流方向改变50次C ．灯泡实际消耗的功率为537.8 WD ．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为48.4 J 3．图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B 的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO ′(OO ′沿水平方向)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 ，线圈内阻不计．图乙是矩形线圈中磁通量Φ随时间t 变化的图像．则( )A ．此交流发电机的电动势平均值为10 2 VB ．t ＝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 ＝102cos 100πt (V)D ．当ab 边速度方向向上时，它所受安培力的方向也向上 4．一只电阻分别通过四种不同形式的电流，选项中的图像分别表示这四种电流随时间变化的情况，在T ＝0.02 s 内电阻产生热量最大的是( )5．如图甲所示，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乙中曲线a 、b 所示，则( )A ．两次t ＝0时刻线圈平面均与中性面垂直B ．曲线a 、b 对应的线圈角速度之比为3∶2C ．曲线a 表示的交变电动势频率为50 HzD ．曲线b 表示的交变电动势有效值为10 2 V6．先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电，第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化(如图甲所示)；第二次灯泡两端的电压变化规律如图乙所示．若甲、乙图中的U 0、T 所表示的电压、周期值是相同的，则以下说法正确的是( )A ．第一次，灯泡两端的电压有效值是U 02B ．第二次，灯泡两端的电压有效值是3U 02C ．第一、第二次，灯泡的电功率之比是2∶9D ．第一、第二次，灯泡的电功率之比是1∶57．在如图所示电路中，电源电压U ＝311sin 100πt (V)，A 、B 间接有“220 V 440 W ”的电暖宝、“220 V 220 W ”的抽油烟机、交流电压表及保险丝．下列说法错误的是( ) A ．交流电压表的示数为311 VB ．电路要正常工作，保险丝的额定电流不能小于3 2 AC ．电暖宝发热功率是抽油烟机发热功率的2倍D ．抽油烟机1分钟内消耗的电能为1.32×104J8．如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd 一半处于磁感应强度为B 的有界匀强磁场中，线框面积为S ，电阻为R .线框绕与其中心线重合的竖直固定转轴OO ′以角速度ω匀速转动，固定转轴恰好位于匀强磁场的右边界．则线框中感应电流的有效值为( )A.2BS ω4RB.2BS ω2RC.BS ω4RD.BS ω2R9．图甲为风力发电的简易模型，在风力的作用下，风叶带动与其固定在一起的永磁铁转动，转速与风速成正比．某一风速时，线圈中产生的正弦式电流如图乙所示，则( )A ．电流的表达式为i ＝0.6sin 10πt (A)B ．磁铁的转速为10 r/sC ．风速加倍时电流的表达式为i ＝1.2sin 10πt (A)D ．风速加倍时线圈中电流的有效值为0.6 2 A10．某兴趣小组设计了一种发电装置，如图所示．在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为49π，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，两条边所经过处的磁感应强度大小均为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.求：(1)线圈切割磁感线时，感应电动势的大小E m；(2)线圈切割磁感线时，bc边所受安培力的大小F；(3)外接电阻上电流的有效值I.第二讲变压器远距离输电知识清单:一、变压器1．变压器的构造：变压器由原线圈、副线圈和闭合________组成．2．理想变压器：不考虑铜损(线圈电阻产生的热量)、铁损(涡流产生的热量)和漏磁的变压器，即理想变压器原、副线圈的电阻均为________，变压器的输入功率和________相等．3．基本关系(1)功率关系：________；(2)电压关系：________；(3)电流关系：________．二、远距离输电1．输电导线上的能量损失：输电线的电阻R发热产生热量，表达式为________．2．减小输电线电能损失的主要途径：(1)减小输电线的________；(2)采用________输电．3．高压输电过程：如图11291所示．图11291(1)输电线电压损失：ΔU＝________＝________；(2)输电线功率损失：ΔP＝________＝________．考点一理想变压器1.变压器的工作原理2．理想变压器的基本关系如图11296所示．图11296(1)U 1不变，根据U 1U 2＝n 1n 2，输入电压U 1决定输出电压U 2，可以得出不论负载电阻R 如何变化，U 2不变．(2)当负载电阻发生变化时，副线圈的电流I 2变化，根据输出电流I 2决定输入电流I 1，可以判断I 1的变化．(3)I 2变化引起输出功率P 2变化，输出功率决定输入功率，可以判断输入功率P 1的变化． ■ 规律总结如图11298所示．图11298(1)U 1不变，n 1n 2发生变化，U 2变化． (2)R 不变，U 2变化，I 2发生变化．(3)根据P 2＝U 22R和P 1＝P 2，可以判断P 2变化时，P 1发生变化，U 1不变时，I 1发生变化．考点三 1.输电线路与物理量基本关系 输电线路如图11299所示：图112992．基本关系(1)功率关系：P 1＝P 2，P 3＝P 4，P 2＝P 损＋P 3； (2)电压关系：U 1U 2＝n 1n 2，U 3U 4＝n 3n 4，U 2＝ΔU ＋U 3； (3)电流关系：I 2I 1＝n 1n 2，I 4I 3＝n 3n 4，I 2＝I 3＝I 线； (4)输电电流：I 线＝P 2U 2；(5)输电线上损失：P 损＝I 线ΔU ＝I 2线R 线． ■ 建模点拨(1)正确画出输电过程示意图并在图上标出各物理量；(2)理清三个回路：输电过程的电路被划分为三个独立的回路(如图112911所示)，电源回路、输送回路和用户回路．在每个回路中，变压器的原线圈相当于电源回路的用电器，而相应的副线圈相当于下一个回路的电源，每个回路均可应用闭合电路欧姆定律、串并联电路的规律，而变压器的电压、电流、功率关系则是联系不同回路的桥梁．图112911(3)抓住两个联系：①理想的升压变压器联系了电源回路和输送回路，由理想变压器原理，升压变压器原、副线圈中各个量间的关系是：U 1U 2＝n 1n 2，I 1n 1＝I 2n 2，P 1＝P 2；②理想的降压变压器联系了输送回路和用户回路，由理想变压器原理，降压变压器原、副线圈中各个量间的关系是： U 3U 4＝n 3n 4，I 3n 3＝I 4n 4，P 3＝P 4.(4)掌握能量关系：原线圈的功率就是输电的总功率，在输送过程中，部分电能被输电线损耗，大部分电能通过降压变压器和用户回路被用户消耗，能量关系为P 总＝P 线损＋P 用户． 注意：输电线损失的电能和输电电流一般是解题的突破点． 考点四 特殊变压器的问题 ■ 规律总结自耦变压器(又称调压器)，它只有一个线圈，其中的一部分作为另一个线圈，当交流电源接不同的端点时，它可以升压也可以降压，变压器的基本关系对自耦变压器均适用，如图112913所示．图112913■规律总结基础闯关1．如图所示，将额定电压为60 V的用电器，通过一理想变压器接在正弦交变电源上．闭合开关S后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220 V 和2.2 A．以下判断正确的是( )A．变压器输入功率为484 WB．通过原线圈的电流的有效值为0.6 AC．通过副线圈的电流的最大值为2.2 AD．变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶32．如图所示，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( )A．原、副线圈匝数比为9∶1B．原、副线圈匝数比为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∶93．如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2.原线圈通过一理想电流表A接正弦交流电源，一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端．假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大．用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为U ab 和U cd，则( )A．U ab∶U cd＝n1∶n2B．增大负载电阻的阻值R，电流表的读数变小C．负载电阻的阻值越小，c、d间的电压U cd越大D．将二极管短路，电流表的读数加倍4．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( )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5．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为4∶1，b是原线圈的中心抽头，图中电表均为理想的交流电表，定值电阻R＝10 Ω，其余电阻均不计，从某时刻开始在原线圈c、d 两端加上如图乙所示的交变电压，则下列说法正确的是( )A．当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为55 VB．当单刀双掷开关与a连接且t＝0.01 s时，电流表示数为零C．当单刀双掷开关由a拨向b时，原线圈的输入功率增大D．当单刀双掷开关由a拨向b时，副线圈输出电压的频率为25 Hz6．图为某小型水电站的电能输送示意图．已知输电线的总电阻R＝10 Ω，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4∶1，电阻R0＝11 Ω.若T1、T2均为理想变压器，T2的副线圈两端电压表达式为u＝2202sin 100πt (V)，下列说法正确的是( )A．发电机中的电流变化频率为100 HzB．通过R0的电流的有效值为20 AC．升压变压器T1的输入功率为4650 WD．若R0的电阻减小，发电机的输出功率也减小7．自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分．一升压式自耦调压变压器的电路如图所示，其副线圈匝数可调．已知变压器线圈总匝数为1900匝；原线圈为1100匝，接在有效值为220 V的交流电源上．当变压器输出电压调至最大时，负载R上的功率为2 kW.设此时原线圈中电流有效值为I1，负载两端电压的有效值为U2，且变压器是理想I1分别约为( )的，则UA．380 V和5.3 AB．380 V和9.1 AC．240 V和5.3 AD．240 V和9.1 A8．普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，图中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少，工作时电流为I ab，cd一侧线圈的匝数较多，工作时电流为I cd，为了使电流表能正常工作，则( )A．ab接MN、cd接PQ，I ab＜I cdB．ab接MN、cd接PQ，I ab＞I cdC．ab接PQ、cd接MN，Iab＜I cdD．ab接PQ、cd接MN，I ab＞I cd9．如图所示，接在理想变压器回路中的四个规格相同的灯泡都正常发光，那么，理想变压器n2∶n3为( )的匝数比nA．1∶1∶1B．3∶2∶1C．6∶2∶1D．2∶2∶110．某一火警报警系统原理图如图所示，报警器未画出，a、b接在电压u＝311sin 314t(V)的正弦交流电源上，R t为半导体热敏材料制成的传感器，其电阻值随温度升高而减小，下列说法正确的是( )A．电压表V的示数为311 VB．电容器C电容增大，灯L变暗C．R t所在处出现火警时，电流表A的示数增大D．R t所在处出现火警时，变压器输入功率减小拓展提升1．如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比n1∶n2＝1∶2，副线圈与阻值R＝10 Ω的电阻相连，原线圈两端所加的电压u＝102sin 100πt(V)，下列说法正确的是( )A．交流电压表的示数为14.1 VB．原线圈中的电流为4 AC．电阻R消耗的电功率为400 WD．副线圈中交流电的频率为100 Hz2．如图所示，用理想变压器为一个“6 V 12 W”的小灯泡供电，变压器原线圈中的输入电压为220 V．闭合开关S，小灯泡恰好正常发光．则下列说法中错误的是( )A．变压器原、副线圈的匝数之比为110∶3B．变压器原线圈中的输入电流为2 AC．变压器原线圈中的输入功率为12 WD．变压器副线圈中的输出功率为12 W3．如图所示为一个原、副线圈分别是200匝和100匝的理想变压器．副线圈的两端连接两个阻值均为20 Ω的电阻，原线圈接频率为50 Hz的正弦交流电源，电压表的示数为5 V．电流表、电压表均为理想交流电表，则下列说法正确的是(A．电流表的读数为0.5 AB．流过电阻的交流电频率为100 HzC．交流电源的输出电压的最大值为20 2 VD．交流电源的输出功率为5 W4．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，与副线圈相连的两个灯泡完全相同、电表都为理想电表．原线圈接上如图乙所示的正弦交流电，电路正常工作．闭合开关后，( )A ．电压表示数增大B ．电流表示数增大C ．变压器的输入功率增大D ．经过灯泡的电流频率为25 Hz5．如图所示，理想变压器的原线圈通过保险丝接在一个交变电源上，交变电压瞬时值随时间变化的规律为u ＝311sin 100πt (V)，副线圈所在电路中接有灯泡、电动机、理想交流电压表和理想交流电流表．已知理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，灯泡额定功率为44 W ，电动机内电阻为1 Ω，电流表示数为3 A ，各用电器均正常工作．则( )A ．电压表示数为31.1 VB ．电动机的输出功率为21 WC ．变压器的输入功率为44 WD ．通过保险丝的电流为30 A6．L 1和L 2是高压输电的两条输电线，现要通过变压器测量L 1和L 2之间的电压，下列四种电路连接正确的是( )7．如图所示，理想变压器原线圈接入电压有效值恒定的正弦交流电，副线圈接一定值电阻R .调节触头P ，使副线圈匝数变为原来的一半，则调节前后( )A ．原线圈中的电流之比为4∶1B ．副线圈中的电流之比为2∶1C ．变压器的输入功率之比为4∶1D ．变压器的输出功率之比为1∶28．如图所示，一台理想变压器的原、副线圈的匝数之比为5∶1，原线圈接入最大值一定的正弦交流电，副线圈电路中有一个定值电阻与电容器并联，电压表和电流表均为理想交流电表，电流表A 1、A 2及电压表V 的示数分别为I 1、I 2、U 2，定值电阻的阻值为R ，其消耗的功率为P ，电容器的电容为C ，所带的电荷量为Q ，则它们的关系为( )A ．Q ＝CU 2B ．I 2＝U 2RC ．P ＝U 22RD.I1I2＝159．通过理想变压器给用电器供电，电路如右图甲所示，变压器原线圈匝数n1＝1000匝，两副线圈的匝数分别为n2＝50匝、n3＝100匝．在原线圈a、b端接如图乙所示的交变电压，下列选项正确的是( )A．交流电的频率为100 HzB．U2＝50 V，U3＝100 VC．I1∶I2＝1∶20D．闭合开关S，则I1增大10．如图所示为某发电站电能输送示意图．已知发电机的输出电压、输电线的电阻及理想升压、降压变压器匝数均不变．若用户电阻R0减小，下列说法正确的是( )A．发电机的输出功率减小B．输电线上的功率损失减小C．用户得到的电压减小D．输电线上的输电电压减小11．用等效思想分析变压器电路．如图甲中的变压器为理想变压器，原、副线圈的匝数之比为n1∶n2，副线圈与阻值为R1的电阻接成闭合电路，虚线框内部分可等效看成一个电阻R2，如图乙所示．这里的等效指当变压器原线圈、电阻R2两端都接到电压为U＝220 V的交流电源上时，R1与R2消耗的电功率相等，则R2与R1的比值为( )A.n2 n1B.n1 n2C.n21n22D.n1 n212．如图所示，理想变压器副线圈1、2之间的匝数是总匝数的一半，二极管D具有单向导电性(正向电阻为零，反向电阻为无穷大)，R是可变电阻，K是单刀双掷开关，原线圈接在电压有效值不变的正弦交流电源上．下列说法正确的是( )A．若R阻值不变，当K分别接1和2时，电压表读数之比为2∶1B．若R阻值不变，当K分别接1和2时，电压表读数之比为2∶1C．若K分别接1和2时，R消耗功率相等，则R阻值之比为2∶1D．若K分别接1和2时，R消耗功率相等，则R阻值之比为2∶1。
专题十一 第1讲 交变电流的产生和描述
(2)交变电流的有效值． ①有效值是根据电流的热效应来规定的，如果交变电流与
某恒定电流在相同时间内通过相同电阻时其产生的热效应相
同，则将该恒定电流的数值叫做该交变电流的有效值．注意： 这是在“三个相同”，即“相同电阻”、“相同时间”内产生 “相同热量”下的等效．计算时“相同时间”要取周期的整数 倍，一般取一个周期． ②注意：在交流电路中，电压表、电流表等电工仪表的示 数均为交变电流的有效值，一般用电器铭牌上直接标出的是交 变电流的有效值，在没有具体说明的情况下，所给出的交变电
A．流过电阻的电流方向每秒改
变 50 次
B．该交流电压的瞬时值表达式
为 u＝110 2sin100πt V
图 11－1－7
C．并联在该电阻两端的交流电压表的示数为 110 V D．该电阻消耗的功率为 1100 W
解析：由图可知，T＝0.02 s，ω＝100π,电流在一个周期内 方向改变两次，故每秒改变 100 次，A 错误．由交变电流的电 动势瞬时值表达式 e＝Emsinωt 可知，B 正确．电压表的示数为
(4)线圈每经过中性面一次电流方向就改变一次，线圈转动 一周，两次经过中性面，所以电流的方向改变两次．
5．确定交变电流瞬时值表达式的基本思路 (1)确定正弦交变电流的峰值，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．
如：①线圈从中性面开始转动，则 i－t 图象为正弦函数图 象，函数式为 i＝Imsinωt.
错误． 答案：B
备考策略：要将图象上的点与线圈的实际位置对应起来， 牢记线圈经过两个特殊位置时的特点是处理图象问题的关键． 此外，由图象直接可以看出周期与峰值，进而可求得频率和有
2024版高考物理一轮总复习专题十一交变电流实验十一传感器的简单使用课件
驾驶员状态 酒精气体浓度标准(mg/mL) 检测器状态
非酒驾 小于0.2 只有绿灯亮
酒驾 大于或者等于0.2 绿灯红灯都亮
(2)另一位同学查阅酒精检测仪说明书时看到表格中的参数，他根据自己 的理解将酒精检测仪的内部电路简化为图丁.只有绿灯亮表示被测试者非 酒驾，红绿灯一起亮表示被测试者酒驾.图丁中电源电动势为6 V，内阻 不计，R2为定值电阻，R1为酒精气体传感器，L1、L2是彩色小灯泡，颜 色一红一绿，小灯泡电压达到0.7 V才会发光，则L1为________(填“红” 或“绿”)灯，当红灯刚亮时通过红灯的电流为________A(保留2位有效数 字). 【答案】(1)1.5 不能 (2)红 0.18
(1)实验中随着压力F的增大，电压表的示数__________(填“变大”“不变” 或“变小”). (2)为使改装后仪表的量程为0~160 N，且压力160 N对应电压表3 V刻度， 则定值电阻阻值R0＝________Ω，压力0 N对应电压表__________V刻度. (3)他发现这样改装后的仪表压力刻度分布不均匀，想进一步把(2)中的压 力刻度改成均匀分布，应选用另一压敏电阻，其阻值Rx随压力F变化的 关系式为_________高时，该热敏电阻阻值减小，分得电压减少.而温度高时要求输
出电压升高，以触发报警，所以R1为热敏电阻. 由图线可知，温度为50 ℃时，R1＝0.8 kΩ，由欧姆定律可得E＝I(R1＋ R2)，U＝IR2，代入数据解得R2＝1.2 kΩ.
变式2 (2022年西安模拟)酒驾严重危害了公共交通安全，打击酒驾现象 已成为日常.如图甲为交警使用的某种酒精检测仪，核心部件为酒精气体 传感器，其电阻R1与酒精气体浓度x的关系如图乙所示.
(0 N，1.5 V)，(160 N，3 V)代入解得F＝3320U－160.又因为U＝R0R＋0RxE ＝224400＋×R4x，代入前面式子解得Rx＝1F0＋2 146000－240.
高考物理一轮教学案：专题十一考点一 交变电流的产生及描述 含解析
专题十一交变电流考点一交变电流的产生及描述基础点知识点1交变电流、交变电流的图象1．交变电流(1)定义：大小和方向都随时间做周期性变化的电流。
(2)常见类型如图甲、乙、丙、丁所示都属于交变电流。
其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流，简称正弦交流电，如图甲所示。
2．正弦交流电的产生和图象(1)产生：如图所示，在匀强磁场里，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，可产生正弦式交变电流。
(2)中性面及其特点①定义：与磁场方向垂直的平面。
②特点：a．线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零。
b．线圈转动一周，两次经过中性面，线圈每经过中性面一次，电流的方向就改变一次。
(3)图象：用以描述交流电随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，其图象为正弦函数曲线，如图所示。
知识点2描述交变电流的物理量1．周期和频率(1)周期T：交变电流完成一次周期性变化(线圈转动一周)所需的时间，单位是秒(s)。
公式：T＝2πω。
(2)频率f：交变电流在1 s内完成周期性变化的次数，单位是赫兹(Hz)。
(3)周期和频率的关系：T＝1f或f＝1T。
2．正弦交变电流的函数表达式(线圈从中性面位置开始计时)(1)电动势e随时间变化的规律：e＝E m sinωt。
(2)负载两端的电压u随时间变化的规律：u＝U m sinωt。
(3)电流i随时间变化的规律：i＝I m sinωt。
其中ω等于线圈转动的角速度，E m＝nBSω。
3．正弦交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值(1)瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数。
(2)峰值：交变电流的电流或电压所能达到的最大值。
(3)有效值①定义：让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫作这一交流的有效值。
②有效值和峰值的关系：E ＝E m 2，U ＝U m 2，I ＝I m 2。
(4)平均值：交变电流图象中波形与横轴所围面积跟时间的比值。
高考物理复习考点知识与命题趋势专题讲解11---交变电流(解析版)
【例 1】(2020·江苏南京、盐城模拟)图甲是小型交流发电机的示意图，在匀强磁场中， 一矩形金属线圈绕与磁场方向垂直的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的正弦规 律图象如图乙所示．发电机线圈内阻为 10 Ω，外接一只电阻为 90 Ω 的灯泡，不计电 路的其他电阻，则( )
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A．t＝0 时刻线圈平面与中性面垂直
＝2π＝ 2π Hz＝50 Hz，A 错误；在 t＝0 时，电动势瞬时值为 0，线圈平面恰好在中
1 性面处，B 错误；当 t＝200 s 时，e 达到峰值 Em＝200 2 V，C 正确；该交变电流的电
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动势的有效值 E＝Em2＝200 V，D 错误． 【例 3】(2020·贵州贵阳高三适应性考试)有一种自行车，它有能向自行车车头灯泡供 电的小型发电机，其原理示意图如图甲所示；图中 N、S 是一对固定的磁极，磁极间 有一固定在绝缘转轴上的矩形线圈，转轴的一端有一个与自行车后轮边缘接触的摩擦 轮．如图乙所示，当车轮转动时，因摩擦而带动摩擦轮转动，从而使线圈在磁场中转 动而产生电流给车头灯泡供电．关于此装置，下列说法正确的是 ( )
秒钟内电流方向改变 100 次，B 正确；由图象可知：电动势的有效值为 22 V，所以灯 90
泡两端的电压为 U＝100×22 V＝19.8 V，C 错误；0～0.01 s 时间内通过灯泡的电流均
为正方向，所以电荷量不为 0，D 错误．
【例 2】(2020·陕西渭南教学质量检测)一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生的电动势
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断是否应用了等效法，并不能真正考查是否理解并能应用等效法，而交流电有效值的
计算则可以结合不同类型的交流电，检测考生是否理解其等效的含义。
【要点概述】求解交变电流有效值的三种方法