专题12 交变电流(必考部分)-巧学高考物理热点快速突破 Word版含解析

【高考命题热点】主要考查以理想变压器相关计算为核心的选择题。 【知识清单】

一、交变电流的产生与描述

1. 交变电流：大小和方向都做周期性变化的电流即为交变电流，简称交流电。

2. 产生和规律

（1）产生：在匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈中产生正弦式交变电流。 （2）规律：

①中性面特点：B S ⊥且φ最大，感应电动势为零，感应电流为零，线圈经过中性面时，电流方向发生改变；B S //（或垂直于中性面）时，0=φ且有最大感应电动势和感应电流。 ②变化规律（交变电流瞬时值表达式）

从中性面开始计时（B S ⊥），则t E e m ωsin = t U u m ωsin = t I i m ωsin = 从垂直中性面开始计时（B S //），则则t E e m ωcos = t U u m ωcos = t I i m ωcos = 其中f n T πππω222===

（n ：转速；f ：频率，T

f 1

=） 感应电动势最大值ωNBS E m =

说明：①交变电流的最大值与线圈形状、转动轴位置无关，但转动轴应与磁感线垂直； ②某些电学元件（电容器、晶体管）的击穿电压指的是交变电压最大值。 3.交变电流的有效值

（1）定义：相同时间内交流电通过一电阻产生的热量与直流电通过该电阻产生的热量相等，则直流电数值就称为交流电的有效值。 （2）正（余）弦交变电流有效值

2

最大值

有效值=

即m m E E E 707.02== m m U U U 707

.02== m m I I I 707.02== 扩展：我国民用家庭电路交变电流周期s T 02.0=，频率Hz 50=f ，角频率πω100=。 二、变压器 1.构造

原线圈 副线圈 ⇒ 原线圈 副线圈

闭合铁芯 简化图 （实物图）

2.工作原理：在原、副线圈上由于有交变电流而发生的互相感应现象，叫做互感现象，是变压器工作的基础。

3.理想变压器

磁通量全部集中在闭合铁芯内，无能量损失，输入功率等于输出功率的变压器。 电压跟匝数关系：

2

1

21n n U U =（线圈匝数之比一定，2U 由1U 决定） 功率关系：21P P =（1P 由2P 决定，要多少供多少，要多少给多少，功率按需分配） 电流跟匝数关系：

1

2

21n n I I =（线圈匝数之比一定，1I 由2I 决定） 4.远距离输电

I Q 2=减少I ⎪⎭⎫ ⎝⎛=R U P P 2出损减少电能损耗 所以采用高压输电是减少输电线上电能损耗有效的方法。远距离输电示意图如下：

热点突破提升练十二

1．(多选)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象如

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

2、如图所示，图（a）中的变压器是一理想变压器，其输出端输出电压信号如图（b）所示（图线为正弦曲线），电路中电阻R = 55 Ω，图中交流电流表、交流电压表为理想电表，其中电流表A1与电流表A2的读数之比为1∶4，下列说法中正确的是（）

A．电压表V1的示数为880 V

B．电压表V2的示数为220 2 V

C．原线圈输入功率为220 W

D．原线圈中交变电压的频率为100 Hz

3．一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，

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、副线圈匝数比为( )

A．2 B．3 C．4 D．5

4. 一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3∶1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220 V的正弦交流电源上，如图所示．设副线圈回路中电阻两端的电压为U，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k，则

( )

A ．U ＝66 V ，k ＝19

B ．U ＝22 V ，k ＝19

C ．U ＝66 V ，k ＝13

D ．U ＝22 V ，k ＝1

3

5．(多选)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

6．(多选)如图，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2.2A ．以下判断正确的是( )

A ．变压器输入功率为484 W

B ．通过原线圈的电流的有效值为0.6 A

C ．通过副线圈的电流的最大值为2.2 A

D ．变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝11∶3

7．如图所示，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图象，则( )

A ．用户用电器上交流电的频率是100 Hz

B ．发电机输出交流电的电压有效值是500 V

C ．输电线的电流只由降压变压器原、副线圈的匝数比决定

D ．当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小

8．(多选)如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为1∶10，原线圈接通正弦交流电源，理想电压表V 示数为22 V ，理想电流表A 1示数为5 A ，副线圈串联了电阻可忽略的熔断器、理想电流表A 2以及虚线框内的某用电器，电路处于正常工作状态，

则下列说法正确的是( )

A ．熔断器的熔断电流应该大于0.5 A