高考物理复习专题七电磁感应交变电流时交变电流变压器
2024年高考物理总复习第一部分知识点梳理第十二章交变电流、电磁振荡与电磁波第2讲变压器、远距离输电
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第2讲变压器远距离输电整合教材·夯实必备知识一、理想变压器(选二第三章第3节)1.构造:如图所示,变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。
2.原理:电磁感应的互感现象,如图所示。
3.分类:升压变压器和降压变压器。
4.能量转化:原线圈的电场能→磁场能→副线圈的电场能。
5.基本关系式6.理想变压器的特点无漏磁 磁场全部集中在铁芯内,穿过每匝原、副线圈的磁通量相等 无铜损 线圈的电阻不计,不产生热量,不引起电能损失无铁损 铁损中的涡电流忽略不计,不发热,不计电能损失二、远距离输电 (选二第三章第4节) 1.输电过程发电站→升压变压器→高压输电线路→降压变压器→用户2.输电电路图(1)输送电流:I2=P2。
U2(2)功率损失:输电线上的功率损耗ΔP=I22r。
3.减少输电电能损失的两种方法(1)减小输电导线的电阻:根据电阻定律R=ρl,可采用减小材料的电阻率、增大导线的横截面S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,必须提高输电电压。
【质疑辨析】角度1变压器(1)变压器对恒定直流电没有变压作用。
(√)(2)变压器能改变交变电流的频率。
(×)(3)变压器原线圈中的电流决定副线圈中的电流。
(×)(4)理想变压器的基本关系式中,电压和电流均为有效值。
(√)角度2远距离输电(5)高压输电的目的是增大输电的电流。
(×)(6)变压器副线圈接入的用电器越多,输电线上损失的功率越大。
(√)精研考点·提升关键能力考点一理想变压器的原理及应用(核心共研)【核心要点】1.原理2.结论【典例剖析】[典例1](2022·北京等级考)某理想变压器的原线圈接在220 V的正弦交流电源上,副线圈输出电压为22 000V,输出电流为300 mA。
该变压器()A.原、副线圈的匝数之比为100∶1B.输入电流为30 AC.输入电流的最大值为15√2 AD.原、副线圈交流电的频率之比为1∶100【解析】选B。
2024年高考物理电磁交变电流知识点总结
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2024年高考物理电磁交变电流知识点总结1. 交流电和直流电的区别- 交流电是指电流方向和大小都随时间发生变化的电流,而直流电是指电流方向和大小保持恒定的电流。
- 交流电的电流方向在正负半周之间交替变换,而直流电的电流方向始终保持不变。
- 交流电的电压和电流随时间的变化呈正弦曲线,而直流电的电压和电流保持不变。
2. 交流电的表示方法- 交流电可以用正弦函数表示,即:I = I0sin(ωt + φ),其中I表示电流的大小,I0表示最大电流值,ω表示角频率,t 表示时间,φ表示初相位。
- 交流电的有效值Irms等于最大值的一半,即:Irms = I0 / √2。
- 交流电的频率表示单位时间内周期的个数,单位是赫兹(Hz)。
3. 电阻、电感和电容对交流电的影响- 电阻对交流电的影响是产生电流和电压的相位差,使电流滞后于电压,导致功率损耗和热量产生。
- 电感对交流电的影响是导致电流滞后于电压,使电流大小和方向发生变化,产生感抗。
- 电容对交流电的影响是导致电压滞后于电流,使电流大小和方向发生变化,产生容抗。
4. 交流电路中的有功功率和无功功率- 交流电路中的有功功率是指电能转化为其他形式的功率,可以做功或产生热量。
- 交流电路中的无功功率是指电能在电路中循环流动而不进行能量转换的功率,不做功也不产生热量。
- 总功率等于有功功率和无功功率的矢量和,即:P =√(P^2 + Q^2),其中P表示有功功率,Q表示无功功率。
5. 电感和电容的串联和并联- 电感的串联时,总电感为各个电感的代数和,即L = L1 + L2 + L3 + ...- 电感的并联时,总电感的倒数等于各个电感倒数的代数和的倒数,即1/L = 1/L1 + 1/L2 + 1/L3 + ...- 电容的串联时,总电容的倒数等于各个电容倒数的代数和的倒数,即1/C = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + ...- 电容的并联时,总电容为各个电容的代数和,即C = C1 + C2 + C3 + ...6. 电感和电容的共振- 电路中的电感和电容可以形成共振电路,当电感和电容达到共振频率时,电压和电流的幅值达到极大值,相位差为零。
(7)交变电流——2023届高考物理一轮复习揭秘高考原题
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B.闭合开关 ,电灯L变暗
C.将滑动变阻器 的滑片向右移动,电灯L变暗
D.将滑动变阻器 的滑片向右移动,电灯L变亮
答案以及解析
1.答案:B
解析:本题考查理想变压器的工作原理、闭合电路欧姆定律的应用。设原、副线圈匝数比为 ,电源电压为 ,变压器电路等效为电源与滑动变阻器 及阻值为 的电阻串联。当保持 的位置不变, 向左缓慢滑动的过程中,滑动变阻器接入电路的电阻减小,电路中的电流增大,电压表的读数减小,A项错误;当保持 的位置不变, 向左缓慢滑动的过程中,由于原线圈中的电流增大,根据理想变压器的变流规律可知,副线圈上电流增大,根据 可知, 消耗的功率增大,B项正确;保持 位置不变, 向下缓慢滑动的过程中,副线圈匝数 减小,k增大,回路的总电阻增大,电路中电流I减小,电阻 上电压减小,C项错误;由于电阻 上电压减小,原线圈上电压 增大,副线圈上电压 ,无法确定 是增大还是减小,电阻 消耗的功率的变化也无法确定,D项错误。
A.保持 位置不变, 向左缓慢滑动的过程中,I减小,U不变
B.保持 位置不变, 向左缓滑动的过程中, 消耗的功率增大
C.保持 位置不变, 向下缓慢滑动的过程中,I减小,U增大
D.保持 位置不变, 向下缓慢滑动的过程中, 消耗的功率减小
2.【2022年山东卷】如图所示的变压器,输入电压为220V,可输出12V、18V、30V电压,匝数为 的原线圈中电随时间变化为 。单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表,电压表的示数为0.1V。将阻值为12Ω的电阻R接在 两端时,功率为12W。下列说法正确的是()
(三)变式训练
5.某同学设计了一个充电装置,如图所示。假设永磁铁的往复运动在螺线管中产生近似正弦式交流电,周期为0.2s,电压最大值为0.05V。理想变压器原线圈接螺线管,副线圈接充电电路,原、副线圈匝数比为1:60。下列说法正确的是()
浙江选考高考物理二轮复习专题七电磁感应交变电流第5课时交变电流变压器
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第25课时交变电流变压器选择题(在每题给出四个选项中,至少有一项为哪一项符合题目要求) 1.关于线圈在匀强磁场中转动产生交变电流,以下说法中正确是( )A.线圈平面每经过中性面一次,感应电流方向就改变一次,感应电动势方向不变B.线圈每转动一周,感应电流方向就改变一次C.线圈平面每经过中性面一次,感应电动势与感应电流方向都要改变一次D.线圈转动一周,感应电动势与感应电流方向都要改变一次解析根据交流电变化规律可得,如果从中性面开场计时有e=E m sin ωt与i=I m sin ωt;如果从垂直于中性面位置开场计时有e=E m cos ωt与i=I m cos ωt,不难看出:线圈平面每经过中性面一次,感应电流方向就改变一次,感应电动势方向也改变一次;线圈每转动一周,感应电流与感应电动势方向都改变两次。
C正确。
答案C2.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1所示。
矩形线圈ab边与cd边产生感应电动势最大值都为e0,不计线圈电阻,那么发电机输出电压( )图1A .峰值是e 0B .峰值是2e 0C .有效值是22Ne 0D .有效值是2Ne 0 解析 矩形线圈ab 边与cd 边产生感应电动势最大值都为e 0,所以发电机电动势峰值为2Ne 0,A 、B 错误;由于不计线圈电阻,所以电机输出电压峰值为2Ne 0,故有效值为2Ne 02=2Ne 0,故D 正确。
答案 D3.一正弦交流电源u -t 图象如图2甲所示,将它接在图乙所示电路e 、f 两端,假设电阻阻值为110 Ω,电源内阻不计,交流电压表是量程为250 V 理想电表,那么以下说法中正确是( )图2A .通过电阻电流方向1秒钟改变50次B .交流电压表示数为220 VC .产生该交变电流线圈在磁场中匀速转动角速度为100π rad/sD .在1分钟内电阻R 上产生热量为5.28×104 J 解析 由题图甲知交变电流周期为T =0.02 s ,频率f =1T=50 Hz ,而一个周期内电流方向改变两次,即通过电阻电流方向1秒钟改变100次,A 错;交流电压峰值为220 2 V ,有效值为220V ,B 对;由ω=2πT =100π rad/s 可知,C 对;由Q =U 2Rt 得在1分钟内电阻R 上产生热量为2.64×104 J ,D 错。
高考物理电磁交变电流知识点总结
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高考物理电磁交变电流知识点总结高考物理中,电磁交变电流是一个重要的知识点。
下面将对电磁交变电流的相关知识点进行总结。
1. 交变电流和直流电流的区别:交变电流和直流电流是相对而言的。
直流电流是指电流方向不变的电流,电流大小保持不变;而交变电流是指电流的方向和大小都随时间不断变化的电流。
2. 电磁感应定律:电磁感应定律是描述磁场变化对电路中感应电动势产生的作用的定律。
根据电磁感应定律,当磁场发生变化时,会在电路中产生感应电动势,从而产生感应电流。
3. 交流电路中的电感、电容和电阻:在交流电路中,电感、电容和电阻的相互作用对电路中的电流和电压起着重要影响。
- 电感对交流电流的作用:电感(线圈)对高频交流电有较大的阻碍作用,在电路中产生感抗(XL)。
- 电容对交流电流的作用:电容对低频交流电有较大的阻碍作用,在电路中产生容抗(XC)。
- 电阻对交流电流的作用:电阻对交流电流的阻碍作用不变,产生的阻抗(R)是常数。
4. 交流电压的表示方式:交流电压的大小可用有效值(也称为RMS值)表示,即将交流电压的平方值取平均后开根号。
有效值与直流电压相等时,二者具有相同的功率传输能力。
5. 交流电路中的频率:交流电路中,频率(f)是指单位时间内交流电流或电压的变化次数。
频率的单位是赫兹(Hz)。
交流电路中的频率对电路中元件的选择和性能有重要影响。
6. 交流电路中的有功功率和无功功率:- 有功功率:在交流电路中,电阻所消耗的功率称为有功功率,用来产生有用的功效。
- 无功功率:在交流电路中,电感和电容所消耗的功率称为无功功率,没有直接做功用。
7. 交流电路中的复数表示法和相量图表示法:- 复数表示法:利用复数表示交流电压和电流的大小和相位关系。
例如,电压U和电流I可以用复数U=U'+jU''和I=I'+jI''表示,其中U'、I'表示电压和电流的幅值,U''和I''表示电压和电流的相位差。
2024年高考物理电磁交变电流知识点总结
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2024年高考物理电磁交变电流知识点总结一、电磁感应1. 法拉第电磁感应定律:当导电线圈中的磁通量发生变化时,导线中将会产生感应电动势。
2. 感应电动势与磁通量的关系:感应电动势的大小与磁场变化率有关,可以表示为ξ = -dΦ/dt,其中ξ为感应电动势,Φ为磁通量,dt为时间变化的微元。
3. 洛伦兹力:导体中的电子在磁场作用下会受到洛伦兹力的作用,导致导体中的电荷分布发生改变,产生感应电流。
二、交流电路基本概念1. 交流电流:交流电是指方向和大小都随时间变化的电流,常用正弦函数表示。
交流电流的频率、振幅和相位差是重要的参数。
2. 交流电压:交流电压也是随时间变化的电压,其形式与交流电流相似。
交流电压的频率、振幅和相位差与交流电流有着一定的关系。
3. 交流电路中的元件:交流电路中常见的元件有电阻、电容和电感。
4. 交流电的平均值和有效值:由于交流电的方向和大小都随时间变化,所以交流电的平均值和有效值与直流电有所不同。
如平均值为0,有效值即为交流电的大小。
5. 交流电路中的功率:交流电路中的功率由有功功率和无功功率组成,总功率等于有功功率和无功功率的代数和。
三、交流电路中的电阻、电感和电容1. 交流电阻:交流电阻与直流电阻一样,是指电阻对交流电流的阻碍程度,只是其阻碍程度会随着频率的变化而发生变化。
2. 交流电感:交流电感是指电感对交流电流的阻抗,其阻抗与频率成正比。
交流电感会产生滞后相位,导致电流滞后电压一定的角度。
3. 交流电容:交流电容是指电容对交流电流的阻抗,其阻抗与频率成反比。
交流电容会产生超前相位,导致电流超前电压一定的角度。
4. 交流电路中的功率因数和功率三角形:功率因数是交流电路中有功功率和视在功率的比值,功率三角形是一种用于计算交流电路中各种功率的图形表示方法。
四、电磁波和电磁谱1. 电磁波的产生:电磁波是由振荡的电场和磁场组成的,通常由加速带电粒子产生,如天线、电瓶等。
2. 电磁波的基本性质:电磁波是一种横波,能够在真空中传播,速度为光速。
2019届新课标高考物理大一轮复习第10章交变电流传感器第2节变压器远距离输电讲义
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C.U=66 V,k=13
D.U=22 V,k=13
解析:选 A.设原、副线圈中的电流分别为 I1、I2,则II12=nn21=
13,故 k=II1222RR=19.设原线圈两端的电压为 U1,则UU1=nn12=31,故 U1
=3U,而原线圈上电阻分担的电压为13U,故U3 +3U=220 V,解
4.(2016·河南“五校”二联)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1 900匝;原线圈为1 100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
2.0 kW.设此时原线圈中电流有效值为I1,负载两端电
1.如图所示是一种理想自耦变压器示意图,线圈绕在一个圆 环形的铁芯上,P是可移动的滑动触头.A、B间接交流电压U, 输出端连接了两个相同的灯泡L1和L2,Q为滑动变阻器的滑动触 头.当开关S闭合,P处于如图所在的位置时,两灯均能发光.下 列说法正确的是( )
A.将P沿逆时针方向移动,两灯均变暗 B.P不动,将Q向左移动,两灯均变亮 C.P不动,将Q向右移动,输入功率变大 D.断开开关S,L1将变暗
解决理想变压器中有关物理量的动态分析问题的方法 (1)分清不变量和变量,弄清理想变压器中电压、电流、功率 之间的联系和相互制约关系,利用闭合电路欧姆定律,串、并联 电路特点进行分析判定. (2)分析该类问题的一般思维流程是:
考点三 远距离输电问题 1.远距离输电的处理思路 对高压输电问题,应按“发电机→升压变压器→远距离输电 线→降压变压器→用电器”,或按从“用电器”倒推到“发电 机”的顺序一步一步进行分析.
高考物理电磁学知识点之交变电流知识点总复习附解析
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高考物理电磁学知识点之交变电流知识点总复习附解析一、选择题1.如图甲所示,理想变压器原、副线圈匝数分别为1n 、2n ,原线圈回路接有内阻不计的交流电流表A ,副线圈回路接有定值电阻R =2Ω,现在a 、b 间,c 、d 间分别接上示波器,同时监测得a 、b 间,c 、d 间电压随时间变化的图象分别如图乙、丙所示,下列说法正确的是( )A .T =0.01sB .1n :2n ≈55:2C .电流表A 的示数I ≈36.4mAD .当原线圈电压瞬时值最大时,副线圈两端电压瞬时值为02.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.产生的感应电动势如图乙所示,则( )A .线框产生的交变电动势有效值为311VB .线框产生的交变电动势频率为100HzC .0.01s t =时线框平面与中性面重合D .0.015s t =时线框的磁通量变化率为零3.如图所示,单匝闭合金属线框abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO'匀速转动,设穿过线框的最大磁通量为Φm ,线框中产生的最大感应电动势为E m ,从线框平面与磁场平行时刻(图示位置)开始计时,下面说法正确的是A .线框转动的角速度为mmE ΦB .线框中的电流方向在图示位置发生变化C .当穿过线框的磁通量为Φm 的时刻,线框中的感应电动势为E mD .若转动周期减小一半,线框中的感应电动势也减小一半4.如图甲所示电路,已知电阻21R R R ==,和1R 并联的D 是理想二极管(正向电阻可视为零,反向电阻为无穷大),在A 、B 之间加一个如图乙所示的交变电压(0AB U >时电压为正值)。
则R 2两端电压的有效值为( )A .510VB .10 VC .55VD .102V5.某研究小组成员设计了一个如图所示的电路,已知定值电阻R 并联的是一个理想交流电压表,D 是理想二极管(正向电阻为零,反向电阻为无穷大).在A 、B 间加一交流电压,瞬时值的表达式为u=20sin100xt (v ),则交流电压表示数为( )A .10VB .20VC .15VD .14.1V6.如图是交流发电机的示意图,匀强磁场方向水平向右,磁感应强度为B ,线圈ABCD 从图示位置(中性面)开始计时,绕垂直于磁场方向的轴OO ′逆时针匀速转动。
备战2024年高考物理一轮重难点复习 第十二章 交变电流
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第十二章交变电流1、理解远距离输电线上的能量损失与哪些因素有关2、分析交变电流的产生过程,推导交变电流电动势的表达式3、理解正弦式交变电流的公式和图像4、了解变压器的构造以及几种常见的变压器,理解变压器的工作原理一、交变电流、交变电流的图像1.交变电流大小和方向均随时间做周期性变化的电流叫作交变电流。
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:与磁感线垂直的平面称为中性面。
①中性面的特点以及与峰值面(中性面的垂面)的比较(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)正弦式交流电的图像:如果从线圈位于中性面位置时开始计时,其图像为正弦曲线。
如图甲、乙所示。
(5)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 随时间变化的规律:e =Emsinωt ,其中ω表示线圈转动的角速度,Em =NBSω。
①负载两端的电压u 随时间变化的规律:u =Umsinωt 。
①电流i 随时间变化的规律:i =Imsinωt 。
二、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):交变电流在单位时间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,是时间的函数。
(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:让交变电流与恒定电流分别通过大小相同的电阻,如果在交变电流的一个周期内它们产生的热量相等,就把这个恒定电流的电流I 、电压U 叫作这一交变电流的有效值。
新教材适用2024版高考物理一轮总复习第12章交变电流传感器第1讲交变电流的产生及描述课件
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学在人类生活和社会发展中的作用。
器的基本原
4.知道非电学量转化成电学量的技术意义。
理及动态分
5.通过实验,了解常见传感器的工作原理。会利用传感器 析。
设计并制作简单的自动控制装置。 6.列举传感器在生产生活中的应用。
(3)远距离输 电问题。
课程标准
命题热点
复习时要重点关注:交变电流的产生过程,交变电流的图像和
知该电压的最大值为 Um=220 2 V,有效值为 U=U2m=220 V,A 错误,
B 正确;根据交流电压随时间变化的表达式可知,ω=100π rad/s,可得
周期为 T=2ωπ=0.02 s,频率为 f=T1=50 Hz,CD 错误。
3.(2023·浙江高三专题练习)教学用交流发电机示意图如图所示。 矩形线圈ABCD在匀强磁场中绕其中心轴OO′匀速转动,某时刻线圈平 面与磁感线垂直。下列说法正确的是( B )
核心考点·重点突破
考点一 交变电流的产生及变化规律 1.正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)
物理量
规律
函数表达式
图像
磁通量
Φ=Φmcos ωt=BScos ωt
电动势
e=E msin ωt=nBSωsin ωt
规律 物理量
函数表达式
电压
u=U msin ωt=RRE+mr sin ωt
一、堵点疏通 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。
【名师讲解】高三物理一轮复习:十 交变电流、传感器(36张PPT)
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所以在本章的复习中要注意理解图象的意义,善于运用图
象分析解决有关的问题。高考也有把本章知识与其他章的
知识相联系的综合考查,如带电粒子在加有交变电压的平
行金属板间的运动问题就是高考的一个热点。
四、高考命题趋向
1.交变电流的知识在高考题中常以选择题的形式出现。 2.命题可能性较大的知识点有交变电流的规律,有效 值的定义和应用,变压器的电压比和电流比及输入功率 和输出功率的求解,和与交变电流的图象有关的题目。
B.e=220cos 100πt(V) C.e=314sin 100πt(V) D.e=314cos 100πt(V)
【练习3】如图a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′以角速度逆时针匀速 转动。若以线圈平面与磁场夹角为450 时(如图b)为计时起点,并规定当电 流自a流向b时电流方向为正。则下列 四幅图中正确的是( D )
3.交变电流与电学其他知识、力学知识相联系的考查,
特别应注意带电粒子在交变电场中的运动问题。
第一节 一、知识要点
交变电流
1.交变电流的产生 (1)交变电流:大小和方向均随时间作周期性变化的电 流. 其中, 方向随时间变化是交变电流的最主要特征. (2)交变电流的产生 ①矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时, 线圈中就会产生按正弦规律变化的交变电流,这种交变电 流叫正弦式交变电流. ②中性面:垂直于磁场的平面叫中性面。线圈位于中性面 位置时,穿过线圈平面的磁通量最大,但磁通量的变化率 为零,此位置线圈中的感应电动势为零,且线圈每经过中 性面位置一次,感应电流的方向就改变一次.线圈每转一 周,两次经过中性面位置,感应电流的方向改变两次.
第十章
交变电流、传感器
2022届高考物理一轮复习第十一章交变电流第二节变压器
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第二节 变压器1.变压器的构造: 变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。
一个线圈跟电源连接,叫原线圈(也叫初级线圈);另一个线圈跟负载连接,叫副线圈(也叫次级线圈),两个线圈都是用绝缘导线绕制成的,铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成。
2.原理:电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场,由于电流大小方向在不断的变化,铁芯中的磁场也在不断变化。
变化的磁场在副线圈中产生感应电动势,所以尽管两个线圈之间没有导线相连,副线圈也能够输出电流。
互感现象是变压器工作的基础3.不考虑一切耗损(如能耗磁耗)问题的变压器叫做理想变压器。
4.在理想变压器中,如果原线圈和副线圈的匝数分别为n 1和n 2,电压分别为U 1和U 2,电流分别为I 1和I 2,则 U 1U 2=n 1n 2=I 2I 1。
5.理想变压器的输入功率与输出功率相等,且变压器不改变交流电的频率。
例1 如下图所示,理想变压器的原、副线圈匝数比为1∶5,原线圈两端的交变电压为u =20 2 sin100πtV 。
氖泡在两端电压达到100V 时开始发光,下列说法中正确的有( )A .开关接通后,氖泡的发光频率为100HzB .开关接通后,电压表的示数为100 VC .开关断开后,电压表的示数变大D .开关断开后,变压器的输出功率不变【解析】 A 选项:交变电压的频率为f =100π2π=50Hz ,一个周期内电压两次大于100V ,即一个周期内氖泡能两次发光,所以其发光频率为100Hz ,A 选项正确。
B 选项:由交变电压的瞬时值表达式知,原线圈两端电压的有效值为U1=2022V=20V,由n1n2=U1U2得副线圈两端的电压为U2=100V,电压表的示数为交流电的有效值,B选项正确。
C选项:开关断开前后,输入电压不变,变压器的电压比不变,故输出电压不变,C选项错误。
D选项:断开后,电路消耗的功率减小,输出功率决定输入功率,D选项错误,选AB。
例2 (多选)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。
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第25课时 交变电流 变压器选择题(在每小题给出的四个选项中,至少有一项是符合题目要求的) 1.关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流,以下说法中正确的是( ) A .线圈平面每经过中性面一次,感应电流方向就改变一次,感应电动势方向不变 B .线圈每转动一周,感应电流方向就改变一次C .线圈平面每经过中性面一次,感应电动势和感应电流的方向都要改变一次D .线圈转动一周,感应电动势和感应电流方向都要改变一次解析 根据交流电的变化规律可得,如果从中性面开始计时有e =E m sin ωt 和i =I m sin ωt ;如果从垂直于中性面的位置开始计时有e =E m cos ωt 和i =I m cos ωt ,不难看出:线圈平面每经过中性面一次,感应电流方向就改变一次,感应电动势方向也改变一次;线圈每转动一周,感应电流和感应电动势方向都改变两次。
C 正确。
答案 C2.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1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( )图1A .峰值是e 0B .峰值是2e 0C .有效值是22Ne 0D .有效值是2Ne 0 解析 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,所以发电机的电动势峰值为2Ne 0,A 、B 错误;由于不计线圈的电阻,所以电机的输出电压峰值为2Ne 0,故有效值为2Ne 02=2Ne 0,故D 正确。
答案 D3.一正弦交流电源的u -t 图象如图2甲所示,将它接在图乙所示电路的e 、f 两端,若电阻的阻值为110 Ω,电源的内阻不计,交流电压表是量程为250 V 的理想电表,则下列说法中正确的是( )图2A .通过电阻的电流方向1秒钟改变50次B .交流电压表示数为220 VC .产生该交变电流的线圈在磁场中匀速转动的角速度为100π rad/sD .在1分钟内电阻R 上产生的热量为5.28×104J解析 由题图甲知交变电流的周期为T =0.02 s ,频率f =1T=50 Hz ,而一个周期内电流方向改变两次,即通过电阻的电流方向1秒钟改变100次,A 错;交流电压的峰值为220 2 V ,有效值为220 V ,B 对;由ω=2πT =100π rad/s 可知,C 对;由Q =U 2Rt 得在1分钟内电阻R 上产生的热量为2.64×104J ,D 错。
答案 BC4.(2016·9月绍兴适应性考试)图3甲为风力发电的简易模型。
在风力作用下,风叶带动与杆固连的永磁铁转动,磁铁下方的线圈与电压传感器相连。
在某一风速时,传感器显示如图乙所示,则( )图3A .磁铁的转速为10 r/sB .线圈两端电压的有效值为62VC .交流的电压表达式为u =12 sin5πt VD .该交流电可以直接加在击穿电压为9V 的电容器上 解析 由图乙知:T =0.4 s ,u m =12 V 所以有效值u =u m2=62V ,B 正确;n =1T=2.5 r/s ,A 错误;u =u m sin ωt =12 sin(5πt )V ,C 正确;击穿电压为9 V 的电容器所加电压最大值不得超过9 V ,D 错误。
故选B 、C 。
答案 BC5.如图4甲所示,标有“220 V 40 W”的灯泡和标有“20 μF 300 V”的电容器并联到交流电源上,为交流电压表,交流电源的输出电压如图乙所示,闭合开关。
下列判断正确的是( )图4A .t =T2时刻,的示数为零B .灯泡恰好正常发光C .电容器可能被击穿 D.的示数保持110 2 V 不变 解析的示数应是电压的有效值220 V ,故A 、D 错误;电压的有效值恰好等于灯泡的额定电压,灯泡正常发光,B 正确;电压的峰值U m =220 2 V≈311 V,大于电容器的额定电压,故有可能被击穿,C 正确。
答案 BC6.如图5为气流加热装置的示意图,使用电阻丝加热导气管,视变压器为理想变压器。
原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变,调节触头P ,使输出电压有效值由220 V 降至110 V ,调节前后( )图5A .副线圈中的电流比为2∶1B .副线圈输出功率比为2∶1C .副线圈的接入匝数比为2∶1D .原线圈输入功率比为1∶2解析 在输入电压U 1和原线圈匝数n 1不变的情况下,使输出电压U 2有效值由220 V 降至110 V ,由U 2U 1=n 2n 1知,副线圈接入匝数应该减为原来的一半,故副线圈的接入匝数之比为2∶1,故C 正确;副线圈电压减半,电阻不变,电流也随之减半,所以电流之比为2∶1,故A 正确;由P =UI 知,输出功率之比为4∶1,故B 错误;副线圈输出功率等于原线圈输入功率,所以原线圈输入功率之比为4∶1,故D 错误。
答案 AC7.如图6所示是霓虹灯的供电电路,电路中的变压器可视为理想变压器。
已知变压器原线圈与副线圈匝数比n 1n 2=120,加在原线圈的电压为u 1=311sin 100πt V ,霓虹灯正常工作的电阻R =440 kΩ,I 1、I 2表示原、副线圈中的电流。
下列判断正确的是( )图6A .副线圈两端电压6 220 V ,副线圈中的电流14.1 mAB .副线圈两端电压4 400 V ,副线圈中的电流10 mAC .I 1<I 2D .I 1>I 2解析 原线圈电压有效值U 1=U m2=3112V≈220 V,由U 1U 2=n 1n 2,可得U 2=4 400 V ,由欧姆定律可知I 2=U 2R =4 400440 000 A =0.01 A =10 mA ,由I 1I 2=n 2n 1可得:I 1>I 2,所以选项B 、D 正确。
答案 BD8.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7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 ( )图7A .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 ,I ab <I cdD .ab 接PQ 、cd 接MN ,I ab >I cd解析 在测量高压线路上电流时,电流互感器的作用是减小测量支路的电流。
根据变压器原理,I 1I 2=n 2n 1,I 大n 小,故ab 端应接MN ,cd 端应接PQ ,I ab >I cd ,选项B 正确。
答案 B9.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8所示,其副线圈匝数可调。
已知变压器线圈总匝数为1 900匝;原线圈为1 100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2.0 kW ,设此时原线圈中电流有效值为I 1,负载两端电压的有效值为U 2,且变压器是理想的,则U 2和I 1分别约为( )图8A .380 V 和5.3 AB .380 V 和9.1 AC .240 V 和5.3 AD .240 V 和9.1 A解析 对理想变压器有U 2=n 2n 1U 1=380 V ,由P 2=I 2U 2得I 2=P 2U 2=2 000380 A≈5.3 A。
依据I 1I 2=n 2n 1得I 1=n 2n 1I 2=1 9001 100×5.3 A≈9.1 A,故只有选项B 正确。
答案 B10.如图9所示,一理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶2;副线圈电路中接有灯泡,灯泡的额定电压为220 V ,额定功率为22 W ;原线圈电路中接有电压表和电流表。
现闭合开关,灯泡正常发光。
若用U 和I 分别表示此时电压表和电流表的读数,则( )图9A .U =110 V ,I =0.2 AB .U =110 V ,I =0.05 AC .U =110 2 V ,I =0.2 AD .U =110 2 V ,I =0.2 2 A解析 由变压原理n 1n 2=U 1U 2可得U 1=110 V ,即电压表示数为110 V ;由P 入=P 出和灯泡正常发光可得P 入=U 1I 1=P 出=22 W ,I 1=22110 A =0.2 A ,故A 正确。
答案 A11.如图10甲所示,将阻值为R =5 Ω的电阻接到内阻不计的正弦交变电源上,电流随时间变化的规律如图乙所示,电流表串联在电路中测量电流的大小。
对此,下列说法正确的是 ( )图10A .电阻R 两端电压变化规律的函数表达式为u =2.5sin 200πt (V)B .电阻R 消耗的电功率为1.25 WC .如图丙所示,若此交变电流由一矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生,当线圈的转速提升一倍时,电流表的示数为1 AD .这一交变电流与图丁所示电流比较,其有效值之比为12解析 图乙所示电流的最大值为I m =0.5 A ,周期为T =0.01 s ,其角速度为ω=2πT=200πrad/s ,由欧姆定律得U m =I m R =2.5 V 。
所以R 两端电压瞬时值的表达式为u =2.5sin 200πt (V),选项A 正确;该电流的有效值为I =I m2,电阻R 消耗的电功率为P =I 2R ,解得P =0.625 W ,选项B 错误;电流表的示数为有效值,该交变电流由图丙所示矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生,当转速提升一倍时,电动势的最大值E m =nBSω为原来的2倍,电路中电流的有效值也是原来的2倍,为2×0.52A≠1 A,选项C 错误;图乙中的正弦交变电流的有效值为0.52 A 。
图丁所示的交变电流虽然方向发生变化,但大小恒为0.5 A ,故有效值之比为12,选项D 正确。
答案 AD12.如图11所示,在某一输电线路的起始端接入两个互感器,原、副线圈的匝数比分别为100∶1和1∶100,图中a 、b 表示电压表或电流表,已知电压表的示数为22 V ,电流表的示数为1 A 则( )图11A .a 为电流表,b 为电压表B .a 为电压表,b 为电流表C .线路输送电功率是220 kWD .输电线路总电阻为22 Ω解析 左侧的互感器原线圈并联在输电线路上,测量的是输电电压,所以a 为电压表;右侧的互感器原线圈串联在输电线路上,测量的是输电电流,b 为电流表,选项B 正确,A 错误;电压表的示数为22 V ,根据变压公式,U 1U 2=100,输电电压为U 1=100×22 V=2 200 V ;电流表的示数为1 A ,根据变流公式,I 1I 2=n 2n 1=100,输电电流I 1=100×1 A=100 A ,线路输送电功率为P =U 1I 1=220 kW ,选项C 正确;根据题述条件,不能求出输电线路总电阻,选项D 错误。