(江苏专用)2021版高考物理一轮复习 第11章 交变电流
江苏专用高考物理一轮复习第十一章交变电流传感器课时交变电流的产生及描述加练半小时.docx
79 交变电流的产生及描述[方法点拨] 交变电流的产生往往与交变电流图象结合出题，要能将交变电流的图象与线圈的转动过程一一对应起来，分析电流、电动势、磁通量的变化规律．1．矩形线圈abcd 在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生如图1所示的交流电，取沿a →b →c →d →a 方向为电流正方向，则对应t 1时刻线圈的位置应为下列选项中的( )图12．(2018·山东青岛二中模拟)如图2甲所示，在磁感应强度为B 的匀强磁场中，有一匝数为n ，面积为S ，总电阻为r 的矩形线圈abcd 绕轴OO ′以角速度ω匀速转动，矩形线圈在转动中可以保持和外电路电阻R 形成闭合电路，回路中接有一理想交流电流表．图乙是线圈转动过程中产生的感应电动势e 随时间t 变化的图象，则下列说法中正确的是( )图2A ．从t 1到t 3这段时间穿过线圈的磁通量的变化量为2nBSB ．从t 3到t 4这段时间通过电阻R 的电荷量为nBS RC ．t 3时刻穿过线圈的磁通量变化率为nBS ωD ．电流表的示数为2nBS ω2r ＋R3．(多选)(2017·陕西宝鸡二检)某一交流电的电压随时间变化的规律为：u ＝1002sin 100πt (V)，将其接在阻值为R ＝100 Ω的电热丝两端，则下列说法正确的是( ) A ．该交流电压的周期为0.02 s B ．该电热丝消耗的电功率为200 W C ．该交流电每秒内电流方向改变50次D ．用电压表测该用电器两端电压其示数为100 V4．(多选)(2017·河南洛阳第二次统考)如图3所示是小型交流发电机的示意图，线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO ′沿逆时针方向匀速转动，角速度为ω，线圈匝数为n ，电阻为r ，外接电阻为R ，A 为理想交流电流表，线圈从图示位置(线圈平面平行于磁场方向)转过60°时的感应电流为i ，下列说法正确的是( )图3A ．电流表的读数为2iB ．转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为2i R ＋rn ωC ．从图示位置开始转过90°的过程中，通过电阻R 的电荷量为2iωD ．线圈转动一周的过程中，电阻R 产生的热量为4πRi2ω5．(2018·广东东莞模拟)如图4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 ′匀速转动．磁场的磁感应强度B ＝2×10－2T ，线圈的面积S ＝0.02 m 2，匝数N ＝400 匝，线圈总电阻r ＝2 Ω，线圈的两端经集流环和电刷与电阻R ＝8 Ω连接，与电阻R 并联的交流电压表为理想电表，线圈的转速n ＝50πr/s.在t ＝0时刻，线圈平面与磁场方向平行，则下列说法正确的是( )图4A．交流发电机产生电动势随时间的变化关系是e＝82sin 100t(V)B．交流电压表的示数为8 VC．从t＝0时刻开始线圈平面转过30°的过程中，通过电阻的电荷量约为5.7×10－3 C D．电阻R上的热功率为6.4 W答案精析1．B [由产生的交变电流图象可知，t 1时刻，电流是正最大值，说明线圈垂直切割磁感线，即线圈处于与磁感线方向平行位置．电流方向为a →b →c →d →a ，根据右手定则可判断出对应t 1时刻线圈位置正确的是选项B.]2．D [从t 1到t 3的过程，穿过线圈的磁通量变化量为零，选项A 错误；从t 3到t 4的过程，穿过线圈的磁通量变化量为BS ，故通过电阻R 的电荷量q ＝n ΔΦR ＋r ＝nBS R ＋r ，选项B 错误；t 3时刻产生的电动势大小为E 0，由法拉第电磁感应定律可得E 0＝n ΔΦΔt ＝nBS ω，可得ΔΦΔt＝BS ω，选项C 错误；线圈产生的交流电的电动势有效值为E ＝nBS ω2，由闭合电路欧姆定律可得，电流表的示数I ＝E R ＋r ＝2nBS ω2R ＋r，选项D 正确．] 3．AD 4.BCD5．C [磁场的磁感应强度B ＝2×10－2 T ，线圈面积S ＝0.02 m 2，匝数N ＝400，线圈总电阻r ＝2 Ω，线圈的转速n ＝50π r/s ，故ω＝100 rad/s ，交流发电机产生电动势随时间的变化关系是e ＝NBS ωcos ωt ＝82cos 100t (V)，A 项错误；交流电压表显示出的是路端电压有效值，故示数为EmR 2R ＋r＝6.4 V ，B 项错误；从t ＝0时刻转过30°的过程中，通过电阻的电荷量为q ＝N ΔΦR ＋r＝400×12×2×10－2×0.0210C ＝42×10－3 C≈5.7×10－3C ，C 项正确；电阻R 上的热功率P ＝I 2R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫Em 2R ＋r 2·R ＝5.12 W ，D 项错误．]。
2021版高考物理一轮复习 第十一章 交变电流 传感器 4 章末热点集训(含解析)
章末热点集训热点1 交变电流的产生和描述(多选)如图所示，面积为S、匝数为N、电阻为r的正方形导线框与阻值为R的电阻构成闭合回路，理想交流电压表并联在电阻R的两端．线框在磁感应强度为B的匀强磁场中，以与电路连接的一边所在直线为轴垂直于磁场以角速度ω匀速转动,不计其他电阻，则下列说法正确的是( ）A．若从图示位置开始计时，线框中感应电动势的瞬时值为e ＝NBSωsin ωtB．线框通过中性面前后,流过电阻R的电流方向将发生改变,1秒钟内流过电阻R的电流方向改变错误!次C．线框从图示位置转过60°的过程中，通过电阻R的电荷量为错误!D．电压表的示数跟线框转动的角速度ω大小无关[解析］从图示位置开始计时，即从线框处于中性面位置开始计时，感应电动势瞬时值e＝NBSωsin ωt，A正确；线框通过中性面前后，流过电阻R的电流方向发生改变,每转1周电流方向改变2次，1秒钟内线框转动圈数为错误!＝错误!,故流过电阻R的电流方向改变2×错误!＝错误!次,B正确；线框从图示位置转过60°的过程中,通过电阻R的电荷量Δq＝IΔt＝ER＋rΔt＝N错误!，而ΔΦ＝BΔS⊥＝错误!BS，故Δq＝错误!，C正确；电压表的示数U＝错误!，而E＝错误!，故U∝ω，D错误．[答案］ABC为了研究交流电的产生过程，小张同学设计了如下实验构思方案:第一次将单匝矩形线圈放在匀强磁场中,线圈绕转轴OO1按图示方向匀速转动(ab 向纸外，cd向纸内），并从图甲所示位置开始计时．此时产生的交流电如图乙所示．第二次他仅将转轴移至ab边上，第三次他仅将转轴右侧的磁场去掉,关于后两次的电流图象，下列说法正确的是( )A．第二次是A图 B．第二次是C图C．第三次是B图 D．第三次是D图解析:选D.第二次将转轴移到ab边上产生的感应电流，与第一次相同,第三次将OO1右侧磁场去掉，线圈在转动过程中只有一边切割，产生感应电动势的最大值为原来的错误!,因此选D.热点2 交变电流“四值”的应用(多选）（2020·湖南十二校联考）如图所示，边长为L的正方形单匝线圈abcd，其电阻为r，外电路的电阻为R，ab的中点和cd的中点的连线O′O恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为B。
江苏省2021高考物理一轮复习 第十一章 交变电流 传感器(6+1+2)章末综合能力滚动练(含解析)
(6＋1＋2）章末综合能力滚动练一、单项选择题1．某发电站的输出功率为220kW，输电线的总电阻为0.05Ω，用110V和11kV两种电压输电．两种情况下输电线上由电阻造成的电压损失之比为( ）A．100∶1B．1∶100C．1∶10D．10∶1答案A解析由题意知输电线上的电流I＝错误!，则输电线的总电阻造成的电压损失ΔU＝Ir＝错误!，故错误!＝错误!＝错误!＝错误!，故选A。
2．（2019·江苏省四星级高中一调)采用220kV高压电向远方的城市输电，输送功率一定时,当输电电压变为110kV,输电线上损耗的功率变为原来的（)A。
错误!B。
错误!C．2倍D．4倍答案D解析由公式ΔP＝(错误!）2R可知，当输送功率一定，输电电压变为原来的一半，输电线上损耗的功率变为原来的4倍，故D正确．3．(2020·福建宁德市调研)阻值为R的电炉丝通以大小为I的恒定电流时其电功率为P，当把它接在某正弦交流电源两端时其电功率也为P.则该交流电源电压的最大值为（)A。
错误!IR B.错误!IRC．IR D．2IR答案B解析电炉丝通以大小为I的恒定电流时，t时间内产生的热量为Q，则有：Q＝Pt＝I2Rt；电炉丝接在某正弦交流电源两端时，t时间内产生的热量为Q′，则有：Q′＝Pt＝I有2Rt，又Q＝Q′，即I2Rt＝I有2Rt，解得:I有＝I，则电压的有效值为U有＝I有R＝IR，故该交流电源电压的最大值为U m＝2U有＝错误!IR，故选B. 4．(2019·东北三省三校第二次联合模拟）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，A为理想交流电流表．线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，产生的电动势随时间变化的图象如图乙所示．已知发电机线圈电阻为10Ω,外接一只阻值为90Ω的电阻,不计电路的其他电阻,则( )图1A．电流表的示数为0.31AB．线圈转动的角速度为50πrad/sC．0。
2021年高考物理一轮复习第十一章交变电流传感器第1讲交变电流的产生及描述教学案(含解析)
答案：一、 1. 方向
ΔΦ 二、 1. nBSω 2. 大小 方向 3. 热量 4. n Δ t
5． (1) 时间 (2) 次数
【思维辨析】
(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) 矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动经过中性面时，线圈中的感应电动势为零，
量最大，为 Φ m＝ BL2，选项 B 错误； t 3 时刻，感应电动势最大，则磁通量变化率也最大，选项
C 错误；交
变电流的最大值为
Em＝ BL2 ω ，则
Em ω＝ BL2，选项
D 正确．
式题 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 11-28-3 所示． 该匀强
2
电动势 电压 电流
e＝Emsin ω t ＝nBSω sin ω t REm
u＝ Umsin ωt ＝ R＋ r sin ω t Em
i ＝ I msin ωt ＝ R＋ r sin ω t
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 11-28-2 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 ( )
Um 答案：
2
图 11-28- 8
[ 解析 ] 从 u- t 图像看出， 每个周期的前半周期是正弦图形，
Um 其有效值为 U1＝ ；后半周期电压为零． 根
2
据有效值的定义，
U2 T＝
R
Um 2
2T
Um
R · 2＋ 0，解得 U＝ 2 .
式题 2 [2015 ·太原期中 ] 图 11-28-9 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．
江苏版高考物理一轮复习第11章第1节交变电流的产生及描述课件
(3)周期和频率的关系：T＝1f或 f＝T1。
2．交变电流的瞬时值、峰值和有效值
瞬时值 交变电流某一_时__刻___的值，是时间的函数。如 e＝Emsin ωt
01
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一、交变电流、交变电流的图像
1．交变电流 _大__小___和__方__向__都随时间做周期性变化的电流。
2．正弦式交变电流的产生和图像 (1) 产 生 ： 在 匀 强 磁 场 中 ， 线 圈 绕 _垂__直___ 于 磁 场 方 向 的 轴 匀 速 转 动。(如图所示)
(2)图像：线圈从中性面位置开始计时，如图甲、乙、丙所示。
3．(交流电的最大值及有效值的应用)(2022·江苏扬州中学模拟预 测)如图甲所示，单匝矩形线框在匀强磁场B中，绕与磁场B垂直的 轴OO′匀速转动。已知线框电阻R，转动周期T，穿过线框的磁通 量Φ与时间t的关系图，如图乙所示。则下列说法错误的是( )
甲
乙
A.T2时刻，线框平面与中性面垂直
B．感应电流的有效值为
峰值 交变电流的电流或电压所能达到的_最__大___值
让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在一个周期
有效值 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，对于正弦交变电流有
E＝Em2，U＝U2m，I＝
Im 2
一、易错易误辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (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绕垂直于磁场方向的轴匀速转动经过中 性面时，线圈中的感应电动势为零，电流方向发生改变。( √ )
2021届高考物理一轮复习第十一章交变电流传感器学案20210420218
2021届高考物理一轮复习第十一章交变电流传感器学案20210420218[全国卷5年考情分析]基础考点常考考点(2020～2021考情统计)命题概率常考角度正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值(Ⅰ)远距离输电(Ⅰ) 以上2个考点未曾独立命题交变电流、交变电流的图像(Ⅰ)'16Ⅲ卷T21(6分)独立命题概率20%(1)依照线框在磁场中的转动求解描述交变电流的物理量(2)依照交变电流的图像或表达式求解描述交变电流的物理量(3)变压器的差不多原理和动态分析(4)远距离输电问题理想变压器(Ⅱ)'16Ⅰ卷T16(6分)'16Ⅲ卷T19(6分)'15Ⅰ卷T16(6分)'14Ⅱ卷T21(6分)独立命题概率70%综合命题概率80%实验十二传感器的简单使用'16Ⅰ卷T23(10分)综合命题概率30%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通过中性面时，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。
(×)解题中常用到的二级结论：(1)正弦交流电的产生：中性面垂直于磁场方向，线圈平面平行于磁场方向时电动势最大：E m ＝nBSω。
①线圈从中性面开始转动：e ＝E m sin ωt 。
②线圈从平行于磁场方向开始转动：e ＝E m cos ωt 。
(2)正弦交变电流的有效值与最大值的关系，对整个波形、半个波形、甚至14个波形都成立。
(3)非正弦交流电的有效值的求法：I 2RT ＝一个周期内产生的总热量。
江苏专用2021高考物理一轮复习专题十一交变电流传感器含解析
专题十一交变电流、传感器备考篇【考情探究】课标解读考情分析备考指导考点内容交变电流的产生及描述认识交变电流。
能用公式和图像描述正弦交变电流。
由近几年的考题分析可知,本专题主要考查交变电流的四值、变压器和远距离输电的相关问题。
一般每年一考,而且多为选择题,难度中等。
主要考查考生的科学推理素养。
复习中,对于交变电流的产生要从电磁感应知识应用的角度透彻理解;交变电流的四值、变压器和远距离输电的相关问题是考试的热点,要熟练掌握;对于电感和电容在交流电路中的作用、传感器的基础知识和应用要有大概的了解,不可有知识漏洞。
变压器、远距离输电1.了解变压器原、副线圈电压与匝数的关系。
2.知道远距离输电时采用高压输电的原因。
3.了解发电机和电动机工作过程中的能量转化。
传感器1.知道非电学量转换成电学量的技术意义。
2.了解常见传感器的工作原理。
会利用传感器制作简单的自动控制装置。
【真题探秘】基础篇【基础集训】考点一交变电流的产生及描述1.下列提到的交流电,不是指交流电的有效值的是( )A.电容器的击穿电压B.保险丝的熔断电流C.交流电压表的读数D.电动机铭牌上的额定电压1.答案 A2.一矩形线圈在匀强磁场中匀速旋转,所产生的交流电电动势瞬时值的表达式e=220sin10πt(V),则下列说法正确的是( )A.该交流电的频率是10πHzB.该交流电动势的有效值是220VC.当t=0.05s时,电动势最大D.当t=0时,穿过线圈的磁通量为零2.答案 C3.(2019江苏宿迁模拟,3)(多选)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,从某时刻开始计时,产生的感应电动势e随时间t的变化曲线如图乙所示,若线圈匝数n=100,外接电阻R=70Ω,线圈电阻r=10Ω,则下列说法中不正确的是( )A.通过线圈的最大电流为1.25AB.线圈的角速度为50rad/sC.电压表的示数为50√2VWbD.穿过线圈的最大磁通量为2π3.答案BCD考点二变压器、远距离输电4.(2017江苏南通一模,6)(多选)如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为5∶1,原线圈接在频率为50Hz的正弦交变电源上,电流表A为理想电表,副线圈两端接入一只“220V40W”的灯泡,此时灯泡正常发光,则( )A.电流表的示数为0.18AB.电源的输出功率为40WC.电源的输出电压为1100VD.副线圈中交变电流的频率为10Hz4.答案BC5.(2019江苏常州月考,7)(多选)如图所示的变压器为理想变压器,副线圈连接的三个电阻的阻值大小为R1=R2=2r=2Ω,电流表为理想交流电表,原线圈输入正弦式交流电e=110√2sin100πt(V)。
2021版高考物理(基础版)一轮复习课件：第十一章 1 第一节 交变电流的产生和描述
3.书写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，根据已知图象读出或由公式 Em＝nBSω、Im＝RE＋mr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线圈从中性面位置开始转动，则 i－t 图象为正弦函数图象，函数式为 i＝Imsin ωt. ②线圈从垂直中性面位置开始转动，则 i－t 图象为余弦函数图象，函数式为 i＝Imcos ωt.
解析：选 B.t1 时刻，穿过线框的磁通量为零，线框产生的感应电动势最大，电阻中的电 流最大，根据楞次定律，通过电阻的电流方向从右向左，A 错误，B 正确；t2 时刻，穿 过线框的磁通量最大，线框产生的感应电动势为零，电阻中的电流为零，C、D 错误．
迁移 2 对交变电流的函数表达式的理解 2．一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生的电动势 e＝200 2·sin 100πt(V)，那么 ( ) A．该交变电流的频率是 100 Hz B．当 t＝0 时，线圈平面恰好与中性面垂直 C．当 t＝2100 s 时，e 达到峰值 D．该交变电流的电动势的有效值为 200 2 V
比例确定有效值的变化比例．此方法适合分析对两种状态进行对比的问题．
【典题例析】 如图所示，一个半径为 r 的半圆形线圈，以直径 ab 为轴匀速转动，转速为 n，ab 的左侧有垂直于纸面向里(与 ab 垂直)的匀强磁场，磁感应强度为 B.M 和 N 是两个集流 环，负载电阻为 R，线圈、电流表和连接导线的电阻不计，求： (1)感应电动势的最大值； (2)从图示位置起转过14周的时间内负载电阻 R 上产生的热量； (3)从图示位置起转过14周的时间内通过负载电阻 R 的电荷量； (4)电流表的示数．
(× )
(3)线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，经过中性面时产生的感应电动
江苏省2021高考物理一轮复习 第十一章 交变电流 传感器 第2讲 变压器、电能的输送教案
第2讲变压器、电能的输送一、理想变压器1．构造如图1所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的．图1（1）原线圈：与交流电源连接的线圈，也叫初级线圈．(2）副线圈：与负载连接的线圈，也叫次级线圈．2．原理电流磁效应、电磁感应．3．理想变压器原、副线圈基本量的关系理想变压器(1）没有能量损失（绕线无电阻、铁芯无涡流)（2）没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中)基本关系功率关系根据能量守恒可得：原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，即P入＝P出电压关系原、副线圈的电压之比等于其匝数之比，公式：错误!＝错误!，与负载、副线圈的个数无关电流关系只有一个副线圈时：错误!＝错误!频率关系 f 1＝f 2（变压器不改变交变电流的频率）4．几种常用的变压器(1)自耦变压器—-调压变压器，如图2甲(降压作用)、乙（升压作用）所示．图2(2)互感器错误!自测关于理想变压器，下列说法正确的是（）A．变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用B．变压器不但能改变交变电流的电压，还能改变交变电流的频率C．正常工作的变压器，当副线圈与用电器断开时，副线圈两端无电压D．变压器副线圈并联更多的用电器时，原线圈输入的电流随之减小答案A二、电能的输送如图3所示，发电站输出电功率为P，输电电压为U，用户得到的电功率为P′，用户的电压为U′，输电电流为I，输电线总电阻为R.图31．输电电流I＝错误!＝错误!＝错误!.2．电压损失(1）ΔU＝U－U′（2)ΔU＝IR3．功率损失(1）ΔP＝P－P′(2)ΔP＝I2R＝(错误!）2R4．减少输电线上电能损失的方法（1）减小输电线的电阻R。
由R＝ρ错误!知，可加大导线的横截面积、采用电阻率小的材料做导线．(2）减小输电线中的电流．在输电功率一定的情况下，根据P＝UI，要减小电流，必须提高输电电压.1．实验目的:探究变压器电压与线圈匝数的关系．2．实验原理:原线圈通过电流时,铁芯中产生磁场，由于交变电流的大小和方向都在不断变化，铁芯中的磁场也在不断的变化，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势，副线圈中就存在输出电压．本实验通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压与匝数的关系．3．实验器材：两只多用电表(或两只交直流数字电压表)、学生电源（低压交流电源)、开关、可拆变压器、导线若干．4．实验步骤(1)按如图4所示连接好电路图，将两个多用电表调到交流电压挡，并记录两个线圈的匝数．图4(2）打开学生电源，读出两个电表电压值，并记录在表格中．（3）保持匝数不变多次改变输入电压，记录下每次的两个电压值．（4)保持电压、原线圈的匝数不变，多次改变副线圈的匝数，记录下每次的副线圈匝数和对应的电压值．5．数据记录与处理次序n1(匝）n2(匝）n1∶n2U1(V)U2(V)U1∶U212346.结论：原、副线圈的电压比与原、副线圈的匝数比相等．7．误差分析（1)实际变压器存在各种损耗．（2）交流电表的读数存在误差．8．注意事项（1）在改变学生电源电压、线圈匝数前均要先断开开关，再进行操作．(2）为了人身安全,学生电源的电压不能超过12V，不能用手接触裸露的导线和接线柱．（3)为了多用电表的安全,使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测，大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量．例1在“探究变压器线圈两端电压与匝数关系"的实验中，小型可拆变压器的原、副线圈匝数分别为n1＝120匝、n2＝240匝，某实验小组在原线圈两端依次加上不同的电压，用多用电表的交流电压挡分别测量原、副线圈两端的电压，数据如表所示．实验序号原线圈两端的电压U1(V)副线圈两端的电压U2(V）错误!13。
2021年高考物理一轮复习考点归纳专题11-交变电流
2021 年高考物理一轮复习考点归纳
专题 11 交变电流
目录
第一节交变电流的产生和描述 (1)
【基本概念、规律】 (1)
【重要考点归纳】 (2)
考点一交变电流的变化规律 (2)
考点二交流电有效值的求解 (3)
考点三交变电流的“四值”的比较 (3)
第二节变压器远距离输电 (4)
【基本概念、规律】 (4)
【重要考点归纳】 (4)
考点一理想变压器原、副线圈关系的应用 (4)
考点二理想变压器的动态分析 (5)
考点三关于远距离输电问题的分析 (6)
【思想方法与技巧】 (6)
特殊变压器问题的求解 (6)
实验十一传感器的简单使用 (7)
第一节交变电流的产生和描述
【基本概念、规律】
一、交变电流的产生和变化规律
1．交变电流
大小和方向随时间做周期性变化的电流．
2．正弦交流电
(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动．
(2)中性面
①定义：与磁场方向垂直的平面．
②特点：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．线圈
每经过中性面一次，电流的方向就改变一次．
(3)图象：用以描述交变电流随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，其图象为正弦曲线．二、
描述交变电流的物理量
1。
2021版高考物理一轮复习高频考点强化练(十一)交变电流、变压器问题(含解析)
交变电流、变压器问题(45分钟100分)一、选择题(本题共9小题,每小题7分,共63分。
1～6题为单选题,7～9题为多选题)1.一只闭合的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动,穿过线圈的磁通量随时间的变化图像如图所示,则下列说法正确的是 ( )A.t=0时刻线圈平面与中性面重合B.t=0.1 s时刻,穿过线圈平面的磁通量的变化率最小C.t=0.2 s时刻,线圈中有最大感应电动势D.若转动周期减小一半,则电动势也减小一半【解析】选A。
矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动,若以线圈通过中性面时为计时起点,感应电动势瞬时值表达式为e=E m sin ωt,由题图可知Φ=Φm cos ωt,当Φ最大时,=0,即e=0,线圈平面与中性面重合;当Φ=0时,为最大,即e=E m,所以A正确,B、 C 错误;由E m=nBSω可知,周期减半时角速度增大一倍,则电动势就增大一倍,故D错误。
【补偿训练】在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁感线重直的转轴匀速转动,如图甲所示,产生的交变电动势的图像如图乙所示,则 ( )A.交变电动势的周期是50 sB.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的频率为100 Hz【解析】选B。
由图乙可知,交流电的周期T=0.02 s,故A错误;t=0.01 s时,产生的感应电动势为零,线圈位于中性面位置,故B正确;由图可知最大值为E m=311 V。
根据正弦式交变电流有效值和峰值的关系可得,该交变电流的有效值为E= V=220 V,故C错误;线框产生的交变电动势的频率为f==50 Hz,故D错误。
2.如图所示,A、B、C为三个相同的灯泡(设其电阻值保持不变),a、b、c为与之串联的三个常用元件,如:电感线圈、电容器或电阻。
E1为稳恒直流电源,E2为正弦交流电源。
当开关S接“1”时,A、B两灯均正常发光,C灯不亮;当开关S接“2”时,A灯仍正常发光,B灯变暗,C灯正常发光。
2021年高考物理一轮复习第十一章交变电流传感器第1讲交变电流的产生和描述学案
2021年高考物理一轮复习第十一章交变电流传感器第1讲交变电流的产生和描述学案板块一主干梳理·夯实基础【知识点1】交变电流、交变电流的图象Ⅰ1．交变电流(1)定义：大小和方向都随时刻做周期性变化的电流叫做交变电流。
(2)图象：图(a)、(b)、(c)、(d)所示电流都属于交变电流，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。
2．正弦式交变电流的产生和变化规律(1)产生：在匀强磁场中，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动产生的电流是正弦式交变电流。
(2)中性面①中性面：线圈平面与磁感线垂直的位置称为中性面。
②中性面的特点以及与峰值面(中性面的垂面)的比较(3)正弦式交流电的图象：用以描述交变电流随时刻变化的规律，假如从线圈位于中性面位置时开始计时，其图象为正弦曲线。
如图甲、乙所示。
(4)变化规律正弦式交变电流的函数表达式(线圈在中性面位置时开始计时)①电动势e 随时刻变化的规律：e ＝E m sin ωt ，其中ω表示线圈转动的角速度，E m ＝nBSω。
②负载两端的电压u 随时刻变化的规律：u ＝U m sin ωt 。
③电流i 随时刻变化的规律：i ＝I m sin ωt 。
【知识点2】 描述交变电流的物理量 Ⅰ 1．周期和频率(1)周期(T )：交变电流完成一次周期性变化(线圈转一周)所需的时刻，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．交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值(1)瞬时值：交变电流的电动势、电流或电压在某一时刻的值，是时刻的函数。
(2)峰值：交变电流的电动势、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，假如它们在相同的时刻内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值。
2021版高考物理一轮复习 第11章 交变电流 传感器 章末总结学案
章末总结【p218】【p218】1．正弦交变电流的产生及变化规律：要从电磁感应现象这一本质认识正弦交变电流的产生及变化规律；要从其推导过程来理解瞬时值表达式中各物理量的含义及特点．一线圈在磁场中转动切割磁感线,为方便写出瞬时值表达式．画一沿轴线方向的平面图，非常有利于解决问题．2．正弦交变电流的描述：(1）利用图象反映正弦交变电流的变化特征，既要准确认识图象,从中找出需要的物理量，又要把图象和对应的模型状态结合起来．(2）交变电流的“四值”:交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的-—等效思想，除正弦交变电流的有效值为最大值的1 2倍外，其他交变电流的有效值只能根据热效应求解．“四值”用法要区分：瞬时值——某时刻值；最大值——极值、临界问题；有效值—-电热、电功等问题；平均值-—平均电流、感应电荷量等问题．3．理想变压器:变压器的基本原理仍是电磁感应现象．要深刻理解理想变压器中的三个基本关系，并能在涉及变压器电路的有关问题中灵活应用；而对动态分析问题更要抓住原线圈参量(U1、I1、P1）与副线圈参量(U2、I2、P2）之间的约束关系,以别于一般电路的动态分析．4．在利用变压器进行远距离输电时,应抓住两个关系：(1）输电过程的电压关系：U出升压变压器副线圈电压＝U损输电线损失电压＋U用降压变压器原线圈电压（2）输电过程的功率关系:P出＝P损＋P用错误!【p218】1．（多选）(2019·天津）单匝闭合矩形线框电阻为R，在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动,穿过线框的磁通量Φ与时间t 的关系图象如图所示．下列说法正确的是（）A.错误!时刻线框平面与中性面垂直B．线框的感应电动势有效值为错误!C．线框转一周外力所做的功为错误!D．从t＝0到t＝错误!过程中线框的平均感应电动势为错误!［解析] 由Φ－t图象可知，错误!时穿过线框的磁通量最大，则线框位于中性面,A错误;线框中产生的感应电动势的最大值应为E m ＝NBSω，又ω＝错误!，N＝1，BS＝Φm，则整理得E m＝错误!，因此感应电动势的有效值为E＝错误!＝错误!，B正确；由功能关系可知线框转动一周外力所做的功等于线框中产生的焦耳热，有W＝错误!T＝错误!，C正确;0～错误!的过程中，线框中产生的平均感应电动势为错误!＝错误!＝错误!,D错误．[答案］BC2．(2019·江苏）某理想变压器原、副线圈的匝数之比为1∶10，当输入电压增加20 V时，输出电压（）A．降低2 V B．增加2 VC．降低200 V D．增加200 V[解析］假设理想变压器原线圈的输入电压为U1，则由变压器的工作原理可知错误!＝错误!，变压器副线圈的输出电压为U2＝10U1；当输入电压增加20 V时，即输出电压为U1＋20，则变压器的输出电压为U2′＝10(U1＋20），则电压的变化量为ΔU＝U2′－U2＝10U1＋200－10U1＝200 V,即输出电压增加200 V,ABC错误，D正确．［答案] D3．(2018·全国卷Ⅲ)一电阻接到方波交流电源上,在一个周期内产生的热量为Q方；若该电阻接到正弦交流电源上,在一个周期内产生的热量为Q正．该电阻上电压的峰值均为u0,周期均为T，如图所示．则Q方∶Q正等于（）A．1∶错误!B。
2021版高考物理一轮复习课件第11章交变电流传感器专题突破(12)传感器的简单使用
15
1．如图所示，一热敏电阻 RT 放在控温容器 M 内；○A 为毫安表，量程为 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 ℃时的阻值为 150 Ω，在 20 ℃时的阻值约为 550 Ω. 现要求在降温过程中测量在 20～95 ℃之间的多个温度下 RT 的阻值．
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(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： a．依照实验原理电路图连线． b．调节控温容器 M 内的温度，使得 RT 的温度为 95 ℃. c．将电阻箱调到适当的阻值，以保证仪器安全． d．闭合开关，调节电阻箱，记录电流表的示数 I0，并记录____________________． e．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__________________________________________________________． f．温度为 T1 时热敏电阻的电阻值 RT1＝______________． g．逐步降低 T1 的数值，直到 20 ℃为止；在每一温度下重复步骤 e、f.
10
实验时，先按图(a)连接好电路，再将温控室的温度 t 升至 80.0 ℃.将 S2 与 1 端接通，
闭合 S1，调节 R1 的滑片位置，使电压表读数为某一值 U0；保持 R1 的滑片位置不变，将
R2 置于最大值，将 S2 与 2 端接通，调节 R2，使电压表读数仍为 U0；断开 S1，记下此时
12
(3)由图(b)可得到 RT 在 25 ℃～80 ℃范围内的温度特性．当 t＝44.0 ℃时，可得 RT ＝________Ω；
年物理一轮复习第11章交变电流传感器第2讲变压器电能的输送学案
第2讲变压器电能的输送知识点理想变压器Ⅱ1．构造：如图所示。
变压器主要由错误!闭合铁芯和错误!绕在铁芯上的两个线圈组成.(1)原线圈：指与交流电源连接的线圈,03初级线圈。
（2）副线圈：指与负载连接的线圈，也叫错误!次级线圈。
205互感现象。
3．理想变压器的基本关系式(1)功率关系：P入＝P出。
(2)电压关系:错误!＝错误!,若n1>n2，为错误!降压变压器；若n1〈n2，为错误!升压变压器。
（3)电流关系：只有一个副线圈时，I1I2＝错误!错误!；有多个副线圈时，U1I1＝U2I2＋U3I3＋…＋U n I n. 4．几种常用的变压器(1）自耦变压器（也叫调压变压器）。
(2)互感器①电压互感器:可以把错误!高电压降为错误!低电压；②电流互感器：可以把错误!强电流降为错误!弱电流.知识点远距离输电Ⅰ1．减少输电电能损失的两种方法减少输电电能损失的理论依据：P损＝I2R。
(1）减小输电线的电阻:根据电阻定律R＝ρlS,要减小输电线的电阻R，在保证输电距离情况下，可采用减小材料的错误!电阻率、增大导线的错误!横截面积等方法。
（2）减小输电导线中的电流:在输电功率一定的情况下,根据P＝UI，要减小电流，必须提高错误!输电电压。
2．远距离高压输电的分析（1）输电过程(如图所示）(2)输送电流①I＝PU＝错误!.②I＝错误!。
(3）电压损失①ΔU＝U－U′。
②ΔU＝错误!IR。
(4）功率损失①ΔP＝P－P′.②ΔP＝错误!I2R＝错误!错误!2R＝错误!。
一堵点疏通1．变压器不但可以改变交流电压，也可以改变稳恒直流电压。
（）2．理想变压器的基本关系式中，电压和电流均为有效值。
（)3．高压输电的目的是增大输电的电流。
（)4．在输送电压一定时，输送的电功率越大，输送过程中损失的功率越小。
（)5．变压器原线圈中的电流由副线圈中的电流决定。
() 6．变压器副线圈中的电压由原线圈中的电压决定。
（）答案 1.×2。
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实验十五探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系1．实验目的探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。
2．实验原理(1)变压器是由原线圈、副线圈和铁芯组成的。
电流通过原线圈时在铁芯中产生磁场，由于电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的磁场也不断变化，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势，副线圈就存在输出电压。
(2)本实验通过与副线圈相连接的多用电表，观察原线圈电压变化时，副线圈的输出电压的变化；通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系。
(3)用控制变量法研究。
3．实验器材可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈)，多用电表，低压交流电源等。
4．实验步骤(1)保持原线圈的匝数n1和电压U1不变，改变副线圈的匝数n2，研究n2对副线圈电压U2的影响。
表格一U1＝5 V，n1＝400匝实验次数12 3n2/匝U2/V①选择n1＝400②将选择开关调至使原线圈两端电压为5 V。
③将多用电表与副线圈n2＝200匝的接线柱相连接，读出副线圈两端的电压U2。
④将n2、U2的数值记录在表格一中。
⑤保持n1＝400匝，U1＝5 V不变，将多用电表与副线圈n2＝800匝的接线柱相连接，读出副线圈两端的电压U2。
⑥将n2、U2的数值记录在表格一中。
⑦保持n1＝400匝，U1＝5 V不变。
将多用电表与副线圈n2＝1 400匝的接线柱相连接，读出副线圈两端的电压U2。
⑧将n2、U2的数值记录在表格一中。
(2)保持副线圈的匝数n2和原线圈两端的电压U1不变，研究原线圈的匝数对副线圈电压的影响。
表格二U1＝5 V，n2＝400匝实验次数12 3n1/匝U2/V①将(1)②选择n2＝400匝，用导线将变压器原线圈接在学生电源的交流输出接线柱上。
③将选择开关拨至5 V挡。
④将多用电压与副线圈n1＝200匝的接线柱相连接，读出副线圈两端的电压U2。
⑤将n1、U2的数值记录在表格二中。
⑥保持n2＝400匝，U1＝5 V不变，将连接电源的两根导线与原线圈n1＝800匝的接线柱相连接，读出副线圈两端的电压U2。
⑦将n1、U2的数值记录在表格二中。
⑧保持n2＝400匝，U1＝5 V不变，将连接电源的两根导线与原线圈n1＝1 400匝的接线柱相连接，读出副线圈两端的电压U2。
⑨将n1、U2的数值记录在表格二中。
⑩拆除实验线路，整理好实验器材。
5．注意事项(1)要事先推测副线圈两端电压的可能值。
(2)为了人身安全，只能使用低压交流电压，所用电压不要超过12 V，即使这样，通电时不要用手接触裸露的导线、接线柱。
(3)为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡测试，大致确定电压后再选择适当的挡位进行测量。
(4)连接电路后要由同组的几位同学分别独立检查，然后请老师确认，只有这时才能接通电源。
实验原理与操作1．实验采用控制变量法①保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压增大；②保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压减小。
2．变压器的原理是互感现象的应用原线圈磁场的变化引起副线圈感应电流的变化，不能用直流电源；因为需要测量电压，所以需要多用电表(交流电压挡)。
[题组训练]1．理想变压器是指在变压器变压的过程中，线圈和铁芯不损耗能量、磁场被束缚在铁芯内不外漏的变压器。
现有一个理想变压器有一个原线圈(匝数为n1)和一个副线圈(匝数为n2)。
甲、乙两位同学想探究这个理想变压器的原、副线圈两端的电压与线圈匝数的关系。
(1)甲同学的猜想是U1∶U2＝n1∶n2；乙同学的猜想是U1∶U2＝n2∶n1。
你认为猜想合理的同学是________，你做出上述判断所依据的物理规律是____________________。
(2)为了验证理论推导的正确性，可以通过实验来探究，为保证实验安全、有效地进行，应选用________电源。
(3)在实验时，若采用多用电表进行测量，应先将选择开关置于________挡，并选用________量程进行测试，大致确定被测数据后，再选用适当的量程进行测量。
[解析](1)由变压器的工作原理可知：猜想合理的同学是甲同学。
做出上述判断依据的物理规律是法拉第电磁感应定律。
(2)为了保证实验安全、有效地进行，应选用低压(一般低于12 V)交流电源。
(3)使用多用电表时，应先将选择开关置于交流电压挡，并选用较大(或最大)量程进行测试。
[答案](1)甲法拉第电磁感应定律(2)低压(一般低于12 V)交流(3)交流电压较大(或最大)2．(1)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中，实验室中备有下列可供选择的器材：A．可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈)B．条形磁铁C．直流电源D．多用电表E．开关、导线若干上述器材在本实验中不必用到的是________(填器材前的序号)，本实验中还需要用到的器材有________。
(2)做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验时，原线圈接在电源上，用多用电表测量副线圈的电压，下列操作正确的是( )A．原线圈接直流电压，电表用直流电压挡B．原线圈接直流电压，电表用交流电压挡C．原线圈接12 V以下交流电压，电表用交流电压挡D．原线圈接220 V交流电压，电表用交流电压挡流的变化，所以不需要外界的磁场，故条形磁铁B不必用到，如果原线圈中通的是直流电源，则副线圈中不会有感应电流产生，故直流电源C不必用到，需要用到低压交流电源；(2)变压器的工作原理是互感现象，故原线圈接交流电压，输出电压也是交流电压，故电表用交流电压挡，综合(1)可知，故应选C。
[答案](1)BC (2)低压交流电源 C3．在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，某同学利用“教学用的可拆变压器”进行探究。
关于实验操作，下列说法正确的是( )A．为了人身安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，所用电压不要超过12 VB．实验通电时，可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路C．使用多用电表测电压时，先用中等量程挡试测，再选用恰当的挡位进行测量A[变压器是改变电压，因此为了人身安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，所用电压不超过12 V，故A正确；实验通电时，不能用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路，故B错误；使用多用电表测电压时，先用最高量程挡试测，再选用恰当的挡位进行测量，故C错误。
故选A。
]数据处理与误差分析1．变压器的原理是互感现象的应用，是原线圈磁场的变化引起副线圈感应电流的变化，所以不需要外界的磁场；如果原线圈中通的是直流电源，则副线圈中不会有感应电流产生；原线圈接交流电压，输出电压也是交流电压。
2．实际实验中会存在漏磁现象。
[题组训练]1．(1)为完成“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验，必须要选用的是________。
A．有闭合铁芯的原、副线圈B．无铁芯的原、副线圈C．交流电源D．直流电源E．多用电表(交流电压档)F．多用电表(交流电流档)(2)用匝数n a＝60匝和n b＝120匝的变压器，实验测量数据如下表，U1/V 1.80 2.80 3.80 4.90U2/V 4.00 6.018.029.98a b)。
流的变化，如果原线圈连接的是直流电源，则副线圈中不会有感应电流产生。
题意为探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系，需要测量电压，所以需要一个测电压的仪器，所以需要的器材有A 有闭合铁芯的原、副线圈；C 交流电源；E 多用电表(交流电压档)；故选ACE 。
(2)根据题意，电压比与匝数比不相等，可知该变压器为非理想变压器，考虑到变压器有漏磁铁芯发热、导线发热等影响，判断出 U 2 为原线圈上电压大小，则判断出接电源的是n b 。
[答案] (1)ACE (2)n b2.某研究性学习小组的同学想用220 V 交流电源作为某小型电器的电源。
他先制作了一个交流变为直流的整流器，但是这个整流器需要用6 V 的交流电源，于是他又添置了一台220 V/6 V 的变压器，如图所示。
他看到这个变压器上有a 、b 、c 、d 四个引出线头，且a 、d 引线比b 、c 引线粗。
(1)他不知道如何接法，也没有相应的说明书。
你能帮他判断正确的接法是a 、d 端接________(选填“220 V”或“6 V”)。
(2)这台220 V/6 V 的理想变压器接6 V 的线圈匝数是300匝，则接220 V 的线圈匝数是________匝。
[解析] (1)因为理想变压器的输入功率等于输出功率，采用的是降压变压器，根据P ＝UI 可知，副线圈中的电流大，为了减小输电线上功率的损失，副线圈电线电阻要小，由公式R ＝ρlS知，引线要粗，故a 、d 接6 V 。
(2)根据变压器工作原理知：U a U b ＝N a N b，若理想变压器接6 V 的线圈匝数是300匝，则接220 V 的线圈匝数是11 000匝。
[答案] (1)6 V (2)11 0003．在探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系实验中，小李同学采用了如图所示的可拆式变压器(铁芯不闭合)进行研究。
(1)(多选)实验还需下列器材中的________。
A BC D(2)实验中，上图中变压器的原线圈接“0；8”接线柱，副线圈接线“0；4”接线柱，当副线圈所接电表的示数为5.0 V ，则所接电源电压档位为________。
A ．18.0 VB ．10.0 VC ．5.0 VD ．2.5 V[解析] (1)本实验中，变压器的原线圈应接在交流电源上，为了知道原、副线圈的电压比和线圈匝数比之间的关系，还需要电压表，故学生电源和电压表两个器材不能缺少，选B 、C 。
(2)①理想变压器原、副线圈电压和匝数的关系为U 1U 2＝n 1n 2；若变压器的原线圈接“0；8”接线柱，副线圈接“0；4”接线柱，则原、副线圈匝数比为n 1n 2＝84＝2，则原线圈两端电压U 1＝n 1n 2U 2＝2×5 V＝10 V 。
②本题中可拆变压器并非理想变压器，存在漏磁现象，要使副线圈所接电压表示数为5 V ，则原线圈电压必须大于10 V ，故选A 。
[答案] (1)BC (2)A。