专题十五 交变电流-高中物理解题技巧点拨(学审题,理思路)

学审题，理思路

专题十二、交变电流

1. (多选)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.若线圈从图示位置开始以角速度ω绕轴O'O匀速转动,则以下判断正确的是

A.线圈位于图示位置时产生的感应电动势最大,为E m=BL2ω

B.闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为e=BL2ωsin ωt

C.线圈从图示位置转过180°的过程中,流过电阻R的电荷量为q=

D.线圈转动一周的过程中,电阻R上产生的热量为Q=

【学审题理思路】

.

线圈从图示位置开始以角速度ω绕轴O'O匀速转动,

↓↓↓↓

图示位置为中性面.感应电动势最大值为E m=BL2ω电荷量应利用平均值求解产生热量应利用有效值求解

↓↓↓↓

磁通量最大，感应电动势为零瞬时值表达式为e=BL2ωsin ωt q==Q=I2Rt

【参考答案】BD

【名师解析】题图所示位置为中性面(Φ最大,=0,e=0,i=0,交变电流方向发生改变),线圈中通过的磁通量最大,但感应电动势为零,A项错误.闭合电路中产生的感应电动势最大

值为E m=BL2ω,故对应的瞬时值表达式为e=BL2ωsin ωt,B项正确.电荷量应利用平均值求解,由q=可得线圈从图示位置转过180°的过程中,流过电阻R的电荷量q=,C项错误.产生的热量应利用有效值求解,即线圈转动一周的过程中,电阻R上产生的热量Q=[]2R×,D项正确.

2.如图所示电路,电阻R1与电阻R2阻值相同,都为R,和R1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间加一正弦交流电u=20sin 100πt V,则加在R2上的电压有效值为

A.10 V

B. 20 V

C. 15 V

D. 5V

【学审题理思路】

.

A、B间接正弦交流电←分两种情况考虑

↓↓

当A点电势高于B点电势时当B点电势高于A点电势时

二极管导通二极管截止

R1被短路, R1、R2串联,

↓↓

R2两端电压为电源电压R2两端的电压为10 V.

↓↓

根据有效值定义列方程得出加在R2上的电压有效值

【参考答案】D

【名师解析】因为A、B间接正弦交流电,所以分两种情况考虑:(1)当A点电势高于B点电势时,二极管导通,即R1被短路,R2两端电压为电源电压V=20 V;(2)当B点电势高于A点电势时,二极管截止, R1、R2串联,R2两端的电压为10 V.由有效值定义可得T=·+·,解得U=5V,故D正确,ABC错误.

3. (多选)如图甲所示,变压器原、副线圈上有L1、L2、L3、L4四只灯泡,它们的规格都是“9

V12 W”.该变压器cd端的交变电压为u(u-t图像如图乙所示)时,四只灯泡都正常发光,

各电表均为理想交流电表.以下说法正确的是

A.ab端输入电压的瞬时值表达式为u ab=27sin 100πt(V)

B.原、副线圈匝数比为3∶1

C.流过灯泡L2的电流方向每秒钟改变50次

D.电流表的示数为4 A,ab端输入的功率P ab=48 W

【学审题理思路】

u-t图像信息理想变压器四只灯泡都正常发光, ↓↓↓↓

最大值→有效值变压器变流公式输入功率等于输出功率电压为额定电压，通过的电流为额定电流

交流电周期→频率↓↓

↓↓原、副线圈匝数比ab端输入的功率

瞬时值表达式↓

电流方向每秒改变次数

【参考答案】BD

【名师解析】由图乙可知,cd端输入电压的最大值为27V,周期为T=0.02 s,cd端输入电压的瞬时值表达式为u=27sin 100πt(V),由于串联了灯泡L1,所以ab端输入电压的最大值一定大于27V,选项A错误;根据题述四只灯泡都正常发光,可知四只灯泡中电流相等,原、副线圈电流之比为1∶3,可知原、副线圈匝数比为3∶1,选项B正确;交变电流的周期为0.02 s,频率为50 Hz,流过灯泡L2的电流方向每秒钟改变100次,选项C错误;灯泡正常发光,每个灯泡中的电流为A,电流表的示数为 4 A,每个灯泡的电功率为12 W,ab端输入功率等于四个灯泡的正常发光功率之和,即P ab=48 W,选项D正确.

4.如图甲所示,理想变压器原、副线圈匝数比为2∶1,R t为热敏电阻(温度升高时,其阻值减小),R为定值电阻,电压表均为理想电表.把如图乙所示的交流电接在变压器的a、b两端,下列说法正确的是

A.该交流电电压的瞬时值表达式为u=22sin 50πt V

B.电压表V1与V2的示数之比为2∶1

C.温度升高时,原线圈输入功率减小

D.温度降低时,定值电阻R消耗的功率减小

【学审题理思路】

u-t图像信息理想变压器→动态电路←R t为热敏电阻

最大值→有效值变压公式温度升高热敏电阻阻值减小温度降低热敏电阻阻值增大

周期↓↓

↓电压表V1与V2的示数之比变压器输出电流增大变压器输出电流减小

交流电瞬时值表达式↓↓

原线圈输入功率增大定值电阻R消耗的功率减小

【参考答案】D

【名师解析】由题图乙可知,该交流电电压的最大值为u max=22V,周期为0.02 s,ω==100π rad/s,所以该交流电电压的瞬时值表达式为u=22sin 100πt V,选项A错误;根据理想变压器的变压规律可知,原、副线圈两端的电压之比为2∶1,而电压表V2测量的是热敏电阻两端电压,小于副线圈两端的电压,所以电压表V1与V2的示数之比大于2∶1,选项B错误;温度升高时,热敏电阻阻值减小,变压器的输出功率增大,根据变压器输出功率决定输入功率可知,原线圈输入功率增大,选项C错误;温度降低时,热敏电阻阻值增大,副线圈的电流减小,定值电阻R中电流减小,消耗的功率减小,选项D正确.

【易错警示】解答此题常见的错误主要有:一是没有根据题图乙得出ω==100π rad/s,导致错选A;二是把电压表V2的示数误认为是变压器的输出电压,导致错选B;三是没有认真分析温度升高时,副线圈的电流变化,导致错选C.

5. (多选)如图所示为某小型电站高压输电示意图,变压器均为理想变压器,发电机输出功率为20 kW.在输电线路上接入一个电流互感器,其原、副线圈的匝数比为1∶10,电流表的示数为1 A,输电线的总电阻为10 Ω,则下列说法正确的是