2017版高考物理一輪復(fù)習(xí)第十章交變電流傳感器教參

1、第十章交變電流傳感器第i講V交變電流的產(chǎn)生及描述考綱下載：1.交變電流、交變電流的圖象(I)2.正弦交變電流的函數(shù)表達式、峰值和有效值(I)主干知識練中回扣憶教材夯基提能1 交變電流及其產(chǎn)生和圖象(1) 交變電流 定義：大小和方向都隨時間做周期性變化的電流。 圖象：如圖甲、乙、丙、丁所示都屬于交變電流。其中按正弦規(guī)律變化的交變電流叫 正弦式交變電流，如圖甲所示。1J JLn J041 “乙西丁(2) 正弦交變電流的產(chǎn)生和圖象 產(chǎn)生：在勻強磁場里，線圈繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動。 圖象：用以描述交變電流隨時間變化的規(guī)律，如果線圈從中性面位置開始計時，其圖象為正弦曲線。如圖甲、乙所示。(1) 周

2、期和頻率 周期(T):交變電流完成一次周期性變化(線圈轉(zhuǎn)一周)所需的時間，單位是秒(S)，公、2 n式T =。CO 頻率(f):交變電流在1 s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)。單位是赫茲(Hz)。1 1 周期和頻率的關(guān)系：T= f或f = T。(2) 正弦式交變電流的函數(shù)表達式(線圈在中性面位置開始計時 ) 電動勢e隨時間變化的規(guī)律：e= EnSin o t。其中o等于線圈轉(zhuǎn)動的角速度，nBStoo 負(fù)載兩端的電壓 u隨時間變化的規(guī)律：u = Usin o t。 電流i隨時間變化的規(guī)律：i = I msin o t。(3) 交變電流的瞬時值、峰值、有效值 瞬時值：交變電流某一時刻的值，是時間的函數(shù)。

3、峰值：交變電流(電流、電壓或電動勢)所能達到的最大的值，也叫最大值。 有效值：跟交變電流的熱效應(yīng)等效的恒定電流的值叫做交變電流的有效值。對正弦交EmUmI m流電，其有效值和峰值的關(guān)系為:E= , U= , I =：2；2.2鞏固小練1. 判斷正誤(1) 矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時，一定會產(chǎn)生正弦式交變電流。(X)(2) 線圈在磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動的過程中穿過線圈的磁通量最大時，產(chǎn)生 的感應(yīng)電動勢也最大。(X)I m一(3) 有效值公式I =適用于任何交變電流。(X)(4) 交流電氣設(shè)備上所標(biāo)的電壓和電流值是交變電流的有效值。(V)(5) 交流電壓表和電流表測量的是交流電的平均值

4、。(X)(6) 我國使用的交變電流周期是0.02 s，電流方向每秒改變 50次。(X)對中性面的理解2. 多選關(guān)于中性面，下列說法正確的是()A. 線圈在轉(zhuǎn)動中經(jīng)中性面位置時，穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零B. 線圈在轉(zhuǎn)動中經(jīng)中性面位置時，穿過線圈的磁通量為零，磁通量的變化率最大C. 線圈每經(jīng)過一次中性面，感應(yīng)電流的方向就改變一次D. 線圈每轉(zhuǎn)動一周經(jīng)過中性面一次，所以線圈每轉(zhuǎn)動一周，感應(yīng)電流的方向就改變一 次解析：選 AC中性面是線圈平面與磁感線垂直的位置，線圈經(jīng)過該位置時，穿過線圈 的磁通量最大，各邊都不切割磁感線，不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，所以磁通量的變化率為零，A項正確，B項錯誤；線

5、圈每經(jīng)過一次中性面，感應(yīng)電流的方向改變一次，但線圈每轉(zhuǎn)一周時要 經(jīng)過中性面兩次，所以每轉(zhuǎn)一周，感應(yīng)電流方向就改變兩次，C項正確，D項錯誤。交變電流的瞬時值表達式3小型交流發(fā)電機的矩形金屬線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與時間 的關(guān)系是正弦函數(shù)。將發(fā)電機與一個標(biāo)有“ 6 V 6 W的小燈泡連接形成閉合回路，不計電 路的其他電阻。當(dāng)線圈的轉(zhuǎn)速為n= 5 r/s時，小燈泡恰好正常發(fā)光，則電路中電流的瞬時表達式為()A. i = sin 5 t(A)B. i = sin 10 n t (A)C. i = 1.41sin 5 t(A) D . i = 1.41sin 10 n t (A)P解析

6、：選D因為小燈泡正常發(fā)光，所以電路中電流的有效值為1= = 1 A，則電流的最大值為 I m= .2 A 心 1.41 A。因為轉(zhuǎn)速 n= 5 r/s，且 co = 2nn,所以 co = 10 n rad/s , 故電路中電流的瞬時值表達式為 i= 1.41sin 10 n t(A)，選項D正確。交變電流的圖象4.在小型交流發(fā)電機中，矩形金屬線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與 時間呈正弦函數(shù)關(guān)系，如圖所示。此線圈與一個R= 10 Q的電阻構(gòu)成閉合電路，電路中的其他電阻不計。下列說法正確的是()A.交變電流的周期為 0.125 s B.交變電流的頻率為8 HzC.交變電流的有效值為2

7、 A D.交變電流的最大值為4 A解析：選C 由題圖可獲取的信息是：交變電流的周期T= 0.250 s，感應(yīng)電動勢的最大值Em= 20 V，交變電流的頻率 f = T= 0 Hz = 4 Hz , A、B錯誤；交變電流的最大值ImI 0.250=R10 A=2 A，D錯；交變電流的有效值1專令A(yù)訐A，C正確。核心考點分類突破析考點講透練足考點一正弦交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律i 正弦式交變電流的變化規(guī)律及對應(yīng)圖象(線圈在中性面位置開始計時)2.兩個特殊位置的特點 、,(1) 線圈平面與中性面重合時，S丄B,最大，Np = 0, e= 0, i = 0，電流方向發(fā)生改變。一 一 一(2) 線圈平面與

8、中性面垂直時，S/ B, O= 0, -p最大，e最大，i最大，電流方向不改變。典題1如圖(a)所示，一矩形線圈 abed放置在勻強磁場中，并繞過 ab、cd中點的 軸oo以角速度 宀逆時針勻速轉(zhuǎn)動。若以線圈平面與磁場夾角 e = 45。時為計時起點，如 圖(b)所示，并規(guī)定當(dāng)電流自 a流向b時電流方向為正。則下列選項中正確的是 ( )解析從圖（a）可看出線圈從垂直于中性面開始旋轉(zhuǎn)，由楞次定律可判斷，計時起點n電流方向為從b到a,瞬時電流的表達式為 i = 一 i mcos + t , D正確。答案D.解決交變電流圖象問題的三點注意1. 只有當(dāng)線圈從中性面位置開始計時，電流的瞬時值表達式才是正

9、弦形式，其變化 規(guī)律與線圈的形狀及轉(zhuǎn)動軸處于線圈平面內(nèi)的位置無關(guān)。2. 注意峰值公式 Em= nBSw中的S為有效面積。3. 在解決有關(guān)交變電流的圖象問題時，應(yīng)先把交變電流的圖象與線圈的轉(zhuǎn)動位置對 應(yīng)起來，再根據(jù)特殊位置求特征解。計對訓(xùn)練1. 矩形線圈abcd在如圖甲所示的磁場中以恒定的角速度繞ab邊轉(zhuǎn)動，磁場方向垂直紙面向里，其中 ab邊左側(cè)磁場的磁感應(yīng)強度大小是右側(cè)磁場的2倍。在t = 0時刻線圈平面與紙面重合，且 cd邊正在向紙外轉(zhuǎn)動。規(guī)定圖示箭頭方向為電流正方向，則線圈中電 流隨時間變化的關(guān)系圖線應(yīng)是（）解析：選 A 繞垂直磁場的軸轉(zhuǎn)動時，線圈能夠產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動勢Em= NBSo，

10、所以線圈在左側(cè)磁場中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大值是右側(cè)磁場中最大值的2倍，再利用楞次定律分析感應(yīng)電流方向，可知選項 A正確。2.多選（2014 天津高考）如圖甲所示，在勻強磁場中，一矩形金屬線圈兩次分別以 不同的轉(zhuǎn)速繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交變電動勢圖象如圖乙中曲線a、b所示,則（A.B.C.D.兩次 曲線 曲線 曲線甲t = 0時刻線圈平面均與中性面重合 a、b對應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為 2 ：3 a表示的交變電動勢頻率為 25 Hzb表示的交變電動勢有效值為10 V解析：選AC t = 0時刻，兩次產(chǎn)生的交流電的電動勢瞬時值均為零，因此線圈平面均與中性面重合，A正確；圖中a、b對應(yīng)的周期之比

11、為 2 : 3,因此線圈轉(zhuǎn)速之比 e : nb= T :1 1=3 : 2, B錯誤；曲線a表示的交變電動勢的頻率為 fa= lbTa 4 X 101 -2 Hz = 25 Hz, C 正確;曲線a表示的交變電動勢的最大值2 nE.m= NBS，由圖象知 Em= 15 V，曲線b表示的交變Ta電動勢的最大值m= nbs 2Tn,因此g= = 3,為=10 V,有效值呂=詁V =砸V , D錯誤?？键c二有效值的理解和計算1. 公式法利用E= 、U=、1=-計算，只適用于正（余）弦式交變電流。2利用有效值的定義計算（非正弦式電流）計算時“相同時間”至少取一個周期或為周期的整數(shù)倍。3利用能量關(guān)系正弦

12、交變電流有效值的計算R、R2與交流電源按照圖甲所示方式連接，R= 10 Q,艮=20 Q。合上開關(guān)SR的正弦式交變電流i隨時間t變化的情況如圖乙所示。貝U （）當(dāng)有電能和其他形式的能轉(zhuǎn)化時，可利用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律來求有效值。 問題一1電阻后，通過電阻A.B.C.R的電流有效值是 R兩端的電壓有效值是 通過R的電流有效值是 R2兩端的電壓最大值是通過1.2 AD.解析：選B首先從交流電圖象中找出交變電流的最大值即通過Ra的電流最大值為0.6 2 A，由正弦式交變電流最大值與有效值的關(guān)系lm= 2I可知其有效值為0.6 A，由于R與R2串聯(lián)，所以通過 R的電流有效值也是 0.6 A ,選項A、C

13、錯；R兩端電壓有效值為 U =IRi= 6 V,選項B對；R兩端電壓最大值為 llm= 1啟2= 0.6 2X 20 V= 12 .2 V，選項D錯。2. （2015 四川高考）小型手搖發(fā)電機線圈共 N匝，每匝可簡化為矩形線圈abed，磁極間的磁場視為勻強磁場，方向垂直于線圈中心軸OO，線圈繞 OO勻速轉(zhuǎn)動，如圖所示。矩形線圈ab邊和ed邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值都為e。，不計線圈電阻，則發(fā)電機輸出電壓（）A.峰值是eB.峰值是2e0C.有效值是-22Ne）D.有效值是.2Ne解析：選D因每匝矩形線圈 ab邊和ed邊產(chǎn)生的電動勢的最大值都是e，每匝中ab和ed串聯(lián)，故每匝線圈產(chǎn)生的電動勢的最大

14、值為2e0。N匝線圈串聯(lián)，整個線圈中感應(yīng)電動勢的最大值為2Ne），因線圈中產(chǎn)生的是正弦交流電，則發(fā)電機輸出電壓的有效值E= _：2Ne，故選項D正確。問題二非正弦交變電流有效值的計算典題2如圖所示為一交變電流的電壓隨時間變化的圖象，正半軸是正弦曲線的一 個部分，則此交變電流的電壓的有效值是（）A. 34 VB. 5 V C. 學(xué) V D . 3 V解析設(shè)其有效值為U,根據(jù)交變電流的有效值定義和題圖中電流特點可得，在一個，lliif3 込 v 2 i2 i2 i周期內(nèi)有t 1 + Rt2 = Rt，即 冷 x RX 0.01 s + （4 V） x RX 0.01 s = Jx RX 0.02

15、s ，解得U V，故C正確。答案C計算交變電流有效值的方法1.要取一個周期的時間計算電熱。2.分段處理：曲線為正弦的部分用I =瑩 X遺 代替，不隨時間變化的恒定的部分，有效值即為瞬時值。針對訓(xùn)練3.如圖所示，表示一交流電的電流隨時間而變化的圖象，此交流電的有效值是A. 5 2 A解析：選DA42r-3歷l:E2B . 3.5 ：2 A C . 3.5 A D . 5 A設(shè)交流電的有效值為I，令該交變電流通過一阻值為R的純電阻，在一個周期內(nèi)有：12R匸i1r- T+ i2r- T。所以該交流電的有效值為= 5 A。4.在如圖所示的電路中，電阻R與艮阻值相同，和R并聯(lián)的D為理想二極管(正向電阻可

16、看做零，反向電阻可看做無窮大 則加在R上的電壓有效值為()，在 A、B 間加一正弦交流電 u= 20 ；2 sin 100 n t(V), )A. 10 VB. 20 V C解析：選D由于R= F2,20 V,當(dāng)二極管上有反向電流時,.15 V D . 5 , 10 V當(dāng)二極管上有正向電流時，R短路，加在F2上電壓有效值為、亠U2202 TR、R串聯(lián)，R上電壓有效值為10 V,由匸 T=w ； + R22102得 U= 5 10 V ,考點三交變電流的“四值”的應(yīng)用D正確。對交變電流“四值”的比較和理解物理量物理意義適用情況及說明瞬時值e= Esin cot u= lUsin co t i =

17、 I msin co t計算線圈某時刻的受力情況峰值(最大值)EmEm= nBSoI m= _r討論電容器的擊穿電壓有效值對正(余)弦交流電有：=靈UnImU= 2飛(1) 計算與電流的熱效應(yīng)有關(guān)的量(如電功、電功率、電熱等)(2) 電氣設(shè)備“銘牌”上所標(biāo)的一般是有效值(3) 保險絲的熔斷電流為有效值(4) 電表的讀數(shù)為有效值平均值E= BLvE= n . tE I = R+ r計算通過電路截面的電荷量1電阻R= 9 Q,勻強磁場的磁感應(yīng)強度B= T，當(dāng)線圈以300 r/min 的轉(zhuǎn)速勻速旋轉(zhuǎn)時。n問:x x av. 若從線圈處于中性面開始計時，寫出線圈中感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式;1(2) 線

18、圈轉(zhuǎn)過30 s時電動勢的瞬時值多大？(3) 電路中，電壓表和電流表的示數(shù)各是多少？1(4) 從中性面開始計時，經(jīng) 30 S通過電阻R的電荷量是多少？解析(1) e= Ensin 31 = nBS- 2n fsin(2 n ft )1300300=100X X 0.05 X 2 nX 右s in 2 nX t V= 50si n 10 n t n6060(2)當(dāng) t = 30 s 時，e= 50sin 10 nX 3043.3 V3030En50 電動勢的有效值為E=產(chǎn)V衣35.4 VE 35.4I = A = 3.54 AR+ r 9+ 1U= IR = 3.54 X 9 V= 31.86 V

19、電流表示數(shù)電壓表示數(shù)30 s內(nèi)線圈轉(zhuǎn)過的角度 e = 3t= 603001 nX 2 nX 30 弋該過程中， 二 BS- BSJOS 0 = 2bs, qE n由 1 =TT，1 = RT7，e=tT1 100XX 0.05“/曰 nBS n得 q= 2 ( R+ r) = 2X( 9+ 1)C = 47 C答案(1) e = 50sin 10 n t (V)(2)43.3 V (3)31.86 V3.54 A (4) C4 n兒丄止二 書寫交變電流瞬時值表達式的基本思路2 f3,3 t 2 n f。1.求出角速度2.確定正弦式交變電流的峰值，根據(jù)已知圖象讀出或由公式時nBSw求出相應(yīng)峰值。

20、3.明確線圈的初始位置，找出對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式。(1)若線圈從中性面位置開始轉(zhuǎn)動，則i -t圖象為正弦函數(shù)圖象，函數(shù)式為i = InSin(2)若線圈從垂直中性面位置開始轉(zhuǎn)動，則i -t圖象為余弦函數(shù)圖象，函數(shù)式為iI nCOS 3 t。針對訓(xùn)練F 300 V”的電容器并聯(lián) 為交流電壓表，交流電源的輸出電壓如圖乙所示，閉合開關(guān)。下列判斷正1如圖甲所示，標(biāo)有“ 220 V 40 W的燈泡和標(biāo)有“ 20卩 到交流電源上， 確的是()OO以角速度3勻速轉(zhuǎn)動, 的過程中，下列說法正確的是磁場強度大小為B,外接( )A. t = T時刻，Li的示數(shù)為零B.燈泡恰好正常發(fā)光C.電容器不可能被擊穿D.、的示數(shù)

21、保持110 .2 V不變解析：選B .的示數(shù)應(yīng)是電壓的有效值 220 V,故A D錯；電壓的有效值恰好等于燈 泡的額定電壓，燈泡正常發(fā)光，B正確；電壓的峰值 U= 220 .2 V沁311 V,大于300 V ,故有可能被擊穿，C錯。A.通過電阻R的電荷量B.通過電阻R的電荷量C.外力做功的平均功率n NBS2 2 ( R+ r)NBSQ R+rn2b2s232PP 2 ( R+r)從圖示位置開始計時，則感應(yīng)電動勢隨時間變化的規(guī)律為 解析：選BCD.e= NB3 sin 31磁通量的變化量厶 二BS通過電阻 R的電荷量QJ= I t稱軸OO以角速度En從圖示位置轉(zhuǎn)過90的過程中，= t =R+

22、 r3勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大值為En= NBSd，感應(yīng)電流有效值2 2 2 2，外力做功的平均功率為 P= I2(R+ r) = cNBS 3、，C正確；從圖示位置弊，A錯誤，B正確；矩形線圈繞垂直磁感線的對R+ r為I =為-2(R+ r)，72 (R+ r)開始計時，則感應(yīng)電動勢隨時間變化的規(guī)律為e= NBSd cos 3 t, D錯誤。2. 多選(2016 河北聯(lián)考)如圖所示，有一矩形線圈，面積為S,匝數(shù)為N,內(nèi)阻為r, 在勻強磁場中繞垂直磁感線的對稱軸 電阻阻值為R,從圖示位置轉(zhuǎn)過 90 1.（2016 安慶模擬）一個匝數(shù)為100匝，電阻為0.5 Q的閉合線圈處于某一磁場中，

23、磁場方向垂直于線圈平面，從某時刻起穿過線圈的磁通量按圖所示規(guī)律變化。則線圈中產(chǎn)生交變電流的有效值為（）A. 5 2 AB. 2 ：5 AC. 6 AD. 5 A解析：選B 01 s內(nèi)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢Ei= 100X 0.01 V= 1 V, 11.2s內(nèi)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢Ea= n半=100X 001 V = 5 V,對一個定值電阻，在一個周 t0.2亠百E2亠、亠2期內(nèi)產(chǎn)生的熱量 Q= Q + Q = 11+ t2= 12 J，根據(jù)交變電流有效值的定義Q= I Rt= 12 JR R得I = 2 .5 A，故B正確，A C、D錯誤。2如圖所示為一個經(jīng)雙可控硅調(diào)節(jié)后加在電燈上的電壓，

24、正弦交流電的每一個二分之一周期中，前面四分之一周期被截去，則現(xiàn)在電燈上電壓的有效值為（）解析：選Dnnn C. - D.232由題給圖象可知，交流電壓的變化規(guī)律具有周期性，用電流熱效應(yīng)的等效Un=，由于一個周2法求解。設(shè)電燈的阻值為R,正弦式交流電壓的有效值與峰值的關(guān)系是期內(nèi)半個周期有交流電壓，一周期內(nèi)交流電產(chǎn)生的熱量為2 2壓的有效值為U,由電流熱效應(yīng)得 Q=齊j T=2R 2 RT,所以該交流電壓的有效值U=字D正確。3如圖甲所示為一臺發(fā)電機的結(jié)構(gòu)示意圖，其中 表面成半圓柱面形狀。M是圓柱形鐵芯，鐵芯外套有N、S是永久磁鐵的兩個磁極，它們的矩形線圈，線圈繞鐵芯M中心的固定若從圖示位置開始計

25、 e隨時間t變化規(guī)律的是（）轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動。磁極與鐵芯之間的縫隙中形成方向沿半徑的輻向磁場。 時電動勢為正值，則圖乙中能正確反映線圈中感應(yīng)電動勢解析：選D線圈轉(zhuǎn)動過程中，與磁感線方向垂直的兩條對邊切割磁感線并產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，設(shè)矩形線圈切割磁感線的邊長為a,另一邊長為b,則線圈中的感應(yīng)電動勢大小恒為En= Bab，從圖示位置轉(zhuǎn)過90后，即在t =扌時刻，感應(yīng)電動勢方向發(fā)生改變,時間內(nèi),電動勢方向保持不變，在t=時刻，感應(yīng)電動勢方向又發(fā)生了改變。選項確。4.（2016 濟南質(zhì)檢）在如圖甲所示電路中，D為理想二極管（正向電阻為零，反向電阻為無窮大）。30 Q, R2 = 60 Q, R3= 10 Q。

26、在 MN間加上如圖乙所示的交變電壓時，R3兩端電壓表的讀數(shù)大約是（）n l:|v | J j 5一*甲乙解析：選B在00.01 s內(nèi)，二極管導(dǎo)通,R、R并聯(lián)電阻Fh= 20 Q, R兩R+艮A. 3 V B . 3.5 V C . 4 V D . 5 VR兩端電壓U 3=-UnR+ R端電壓“具g 4 V，在.。1 s.2 s內(nèi)，二極管截止,=3 V。根據(jù)交流電有效值的定義得R3X T-詈X T= UX解得電壓表示數(shù)U- 3.5 V , B正確。65.臺小型發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖象如圖甲所示。已知發(fā)電機 線圈內(nèi)阻為5.0 Q,現(xiàn)外接一只電阻為95.0 Q的燈泡，如圖乙所示，貝

27、U（） e/V220婦廠ka&VI甲A. 電壓表的示數(shù)為 220 VB. 電路中的電流方向每秒鐘改變50次C. 燈泡實際消耗的功率為484 WD. 發(fā)電機線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為24.2 J解析：選D電動勢的有效值為ER- r220 2E=.2 V = 220 V，所以電流的有效值22095.0 + 5.0A = 2.2 A，所以電壓表的示數(shù)為U= IR = 2.2 X 95.0 V = 209 V , A錯誤；交流電21的周期為T= 2X 10 s，頻率為f =50 Hz，每個周期內(nèi)電流方向改變 2次，故每秒鐘內(nèi) 電流方向改變100次，B錯誤；燈泡實際消耗的功率為 P燈=I2R= 2.2

28、 2X 95.0 W = 459.8 W , C錯誤；發(fā)電機線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為Q= I2rt = 2.2 2x 5.0 x 1 J= 24.2 J, D正確。6如圖甲所示，在勻強磁場中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交變電動勢的圖象如圖乙所示，貝U()A. t = 0.005 s時線框的磁通量變化率為零B. t = 0.01 s時線框平面與中性面重合C. 線框產(chǎn)生的交變電動勢有效值為311 VD. 線框產(chǎn)生的交變電動勢頻率為100 Hz解析：選B線框中感應(yīng)電動勢與磁通量的變化率成正比，而t = 0.005 s時e最大，磁通量變化率最大，A錯誤；t = 0.01 s

29、時e = 0, 益 =0,線圈平面與中性面重合，B正確;電動勢有效值為 E=-= 311X 乂2 V衣220 V, C錯誤；周期T= 0.02 s,頻率f = = 50 Hz,V22TD錯誤。7. (2016 烏魯木齊模擬)如圖所示，閉合金屬線框曲線部分恰好是半個周期的正弦曲 線，直線部分長度為 0.4 m線框的電阻為1 Q,若線框從虛線位置開始以2 m/s的速度勻速進入足夠大的勻強磁場(線框直線部分始終與磁場右邊界垂直),這個過程中線框釋放出的焦耳熱為0.4 J ，線框中電流隨時間變化的關(guān)系式為()XXXXXXXXXXXXXXXA. i = 2sin 10 n t (A)B. i = ；2s

30、in 10 n t(A)C. i = 2sin 5 n t (A) D . i = :2sin 5 n t (A)2 l解析：選C設(shè)該正弦式交流電的電流有效值為I，由題意可得 Q= I2Rt，其中t = v =0.2 s，解得1=2 A，所以該正弦式交流電的最大值為lm= 2I = 2 A,金屬線框從圖示位l2 n置到完全進入磁場為半個周期，故T= 2。= 0.4 s , 3 =5 n rad/s ，所以正弦式交流電的表達式為i = 2sin 5 n t (A) , C 正確。& (2016 臨沂模擬)如圖甲所示是一種振動發(fā)電裝置的示意圖，一個半徑r = 0.10 m匝數(shù)n= 20匝的線圈套在

31、永久磁鐵槽中，槽中磁場的磁感線均沿半徑方向均勻分布(其右側(cè)視圖如圖乙所示)，線圈所在位置磁感應(yīng)強度B的大小均為B= 迴 T,線圈的電阻R= 0.50nQ,它的引出線接有F2= 9.50 Q的小電珠L,為理想交流電流表。當(dāng)線圈框架的P端在外（V取力作用下沿軸線做往復(fù)運動，便有電流通過電珠。若線圈往復(fù)運動的規(guī)律如圖丙所示 向右為正），則下列判斷正確的是（）A. 電流表的示數(shù)為 0.24 AB. 0.01 s時回路中的電流最大C. 回路中交流電的頻率為50 HzD. 0.015 s時電珠L中電流的方向為從DHC解析：選C由E= BLv及v -t圖可知，線圈往復(fù)運動所產(chǎn)生的感應(yīng)電流為正弦式交流電，貝U

32、 Em nBx 2 n rvm= 2.4 V，電流的有效值知 T= 0.02 s, f = 50 Hz, C正確；t = 0.01 sEm；2 (R+ R2)0.24A , A錯；由圖象可時，v = 0，所以 I = 0, B 錯；t = 0.015 s 時,由右手定則可知，電流方向 Ch Lh D, D錯。二、多項選擇題9. （2016 青島測試）一交流電壓為 U= 100 ；2sin（100 n t）V，由此表達式可知（）A. 用電壓表測該電壓其示數(shù)為100 VB. 該交流電壓的周期為0.02 sC. 將該電壓加在“100 V 100 W”的燈泡兩端，燈泡的實際功率小于 100 W1d.

33、t = 400y 時，該交流電壓的瞬時值為 100 V解析：選ABD電壓有效值為100 V,故用電壓表測該電壓其示數(shù)為100 V, A正確；32 n=100 n rad/s，則周期 T= 0.02 s , B正確；該電壓加在“100 V 100 W的燈泡兩31端，燈泡恰好正常工作C錯；t =亦 代入瞬時值表達式得電壓的瞬時值為100 V, D正 確。10. （2016 東北聯(lián)考）如圖所示，空間中有范圍足夠大的勻強磁場，磁場方向豎直向下，在其間豎直放置兩彼此正對的相同金屬圓環(huán)，兩環(huán)相距L,用導(dǎo)線將環(huán)與外電阻相連，現(xiàn)用外力使金屬桿沿兩環(huán)做勻速圓周運動。若已知磁感應(yīng)強度大小為B,圓環(huán)半徑為R,桿轉(zhuǎn)動

34、角速度為(A.當(dāng)金屬桿從圓環(huán)最高點向最低點轉(zhuǎn)動過程中，流過外電阻的電流先變大后變小B.C.D.當(dāng)金屬桿從圓環(huán)最高點向最低點轉(zhuǎn)動過程中，流過外電阻的電流先變小后變大2BL3 R4r流過外電阻電流的有效值為2n B3 R流過外電阻電流的有效值為4r解析：選BC金屬桿從圓環(huán)最高點向最低點轉(zhuǎn)動的過程中，垂直磁場方向的分速度先減小再增大，因而流過外電阻的電流先減小再增大，A錯誤，B正確；桿沿圓環(huán)的勻速率運動等效為以兩環(huán)圓心連線為轉(zhuǎn)動軸、長為L、寬為R的矩形線框的勻速轉(zhuǎn)動，因此產(chǎn)生正弦交流電，遵守1=的關(guān)系。電動勢的最大值為Em= BLoR, Im= :Em, I =羋=遲BL3 R故T），兩線圈產(chǎn)生的熱

35、量相同D. 從圖示位置時刻起，經(jīng) t時間，流過兩線圈橫截面的電荷量相同2n解析：選ACD圖甲中通過線圈的磁通量變化規(guī)律為甲=BbScos t ,圖乙中通過線2 n圈的磁通量變化規(guī)律為乙=BScos t o由于兩線圈的磁通量變化規(guī)律相同，則兩線圈中感應(yīng)電動勢的變化規(guī)律相同，達到最大值的時刻也相同，有效值E也相同。又因兩線圈電2阻相同，所以Q= Rt也相同。經(jīng)過扌時間，流過兩線圈橫截面的電荷量q= I T也相同，故A C、D正確。14. （2016 忻州聯(lián)考）如圖所示，一個“形線框處在磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場中，OO為磁場的邊界?，F(xiàn)使線框以角速度3繞軸OO勻速轉(zhuǎn)動，線框通過金屬轉(zhuǎn)軸和電刷與阻值

36、為R的外電阻相連。已知線框各邊的長均為L,總電阻為r，不計轉(zhuǎn)軸與電刷的電阻，則（）A. 圖示時刻線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為B. 線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值為D.電路中電流的有效值為Bw L2 ( R+ r)C. 電路中電阻 R兩端電壓的有效值為解析：選BD由法拉第電磁感應(yīng)定律知，圖示時刻，磁通量最大，感應(yīng)電動勢為零，項錯；由交變電流電動勢最大值表達式E產(chǎn)NBSd可知B項正確；根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，C項中表達式為 R兩端電壓的最大值， C項錯；由圖可知，線框轉(zhuǎn)動一圈的過程中，只En 2E2T有半個周期為正弦交變電流，另半個周期電流為零，由有效值定義有T=,R十r R十r 2得E= E，由歐姆定

37、律可知，D項正確。第2講 變壓器電能的傳輸考綱下載：1.理想變壓器(n)2.遠(yuǎn)距離輸電(I)主干知識練中回扣憶教材夯基提能1. 理想變壓器 構(gòu)造：如圖所示，變壓器是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個線圈組成的。一譽曙線扶芯 原線圈：與交流電源連接的線圈，也叫初級線圈; 副線圈：與負(fù)載連接的線圈，也叫次級線圈。 原理：電流磁效應(yīng)、電磁感應(yīng)。(3) 基本關(guān)系式功率關(guān)系：P入=P出;電壓關(guān)系：只有一個副線圈時,u_ 2ni 比有多個副線圈時學(xué)=羋=n3電流關(guān)系：只有一個副線圈時,11 乜12 ni由p入=P出及p= UI推出有多個副線圈時，UI i= U2I 2+ 十十LMn。(4) 常用的變壓器自耦變壓

38、器一一調(diào)壓變壓器；電壓互感器：用來把高電壓變成低電壓。電流互感器：用來把大電流變成小電流。2. 遠(yuǎn)距離輸電輸電過程(如圖所示)Q= l2Rt。(2)輸電導(dǎo)線上的能量損失：主要是由輸電線的電阻發(fā)熱產(chǎn)生的，表達式為 電壓損失 A o U- U; A U= IR。(4)功率損失 A P= P- P; A P=雖 P2R(5) 輸送電流|= U；|=U UR鞏固小練1. 判斷正誤(1) 變壓器不但能改變交變電流的電壓，還能改變交變電流的頻率。(X)(2) 變壓器只對變化的電流起作用，對恒定電流不起作用。(V)(3) 理想變壓器能改變交變電壓、交變電流，但不改變功率，即輸入功率總等于輸出功 率。(V)

39、變壓器副線圈并聯(lián)更多的用電器時，原線圈輸入的電流隨之減小。(X)(5) 正常工作的變壓器當(dāng)副線圈與用電器斷開時，畐U線圈兩端無電壓。(X)(6) 增大輸電導(dǎo)線的橫截面積有利于減少輸電過程中的電能損失。(V)(7) 高壓輸電是通過減小輸電電流來減少電路的發(fā)熱損耗。(V)(8) 在輸送電壓一定時，輸送的電功率越大，輸電過程中的電能損失越大。(V)變壓器的基本規(guī)律2. 如圖所示，一理想變壓器原、畐U線圈的匝數(shù)比為1 : 2;副線圈電路中接有燈泡，燈泡的額定電壓為 220 V額定功率為22 W原線圈電路中接有電壓表和電流表。現(xiàn)閉合開 關(guān)，燈泡正常發(fā)光。若用U和I分別表示此時電壓表和電流表的讀數(shù)，則()

40、A. U= 110V,I = 0.2 AB.U= 110V, I = 0.05 AC.U= 1102V, I = 0.2A D.U= 1102 V, I = 0.22A解析：選A由題意可直接求出副線圈中的電壓、電流分別為：220 V 0.1 A,根據(jù) =U2n = ，可得原線圈中的電壓、電流分別為110 V、0.2 A。n2 I 1遠(yuǎn)距離輸電的原理3如圖所示為遠(yuǎn)距離輸電的電路原理圖，下列判斷正確的是解析：選D在遠(yuǎn)距離輸電的過程中，第一級為升壓過程，故U|2, A錯誤，D正確；由部分電路歐姆定律可得U3=U2 I 2R線，B錯誤；由于第二級為降壓過程，故UU,由Usl 2= U414，可知I 2

41、 n2 I 1 解得n1 : n2 = 11 : 3, I 1 = 0.6 A, F = 132 W B D正確，A錯誤；由于電流表顯示的是有效 值，因此通過副線圈電流的最大值為2.2 .2 A , C錯誤。答案BD變壓器不能改變恒定的直流電壓。變壓器只能改變交變電流的電壓和電流，不能改變交變電流的頻率。 理想變壓器本身不消耗能量。當(dāng)原線圈中串聯(lián)電阻（或燈泡）時，U為加在原線圈兩端的電壓，并不是電源的電-關(guān)于理想變壓器的 4點說明1.2.3.4.針對訓(xùn)練1.（2015 全國新課標(biāo)I ） 一理想變壓器的原、畐U線圈的匝數(shù)比為 的回路中分別接有阻值相同的電阻，原線圈一側(cè)接在電壓在 圖所示。則（壓。

42、3 ： 1,在原、副線圈220 V 的正弦交流電源上，如 設(shè)副線圈回路中電阻兩端的電壓為U,原、畐U線回路中電阻消耗的功率的比值為k,）A.U= 66 V ,C.U= 66 V ,解析：選AB. U= 22 V ,.U= 22 V ,設(shè)原、副線圈中的電流分別I1、k= 92J1壓 1 亠11R 1I2，則T = n =1 故 k = f2R=12n1312R9；設(shè)原線U rn 31圈兩端的電壓為 U，則石=一=才，故U= 3U,而原線圈上電阻分擔(dān)的電壓為U,u n2 13220 V，解得U= 66 V，選項A正確。2.用220 V的正弦交流電通過理想變壓器對一負(fù)載供電，變壓器輸出電壓是過負(fù)載的

43、電流圖象如圖所示，則故 U+ 3U=110 V，通A.B.C.變壓器輸入功率約為 輸出電壓的最大值是 變壓器原、畐U線圈匝數(shù)比是3.9 W110 VD.7t負(fù)載電流的函數(shù)表達式i = 0.05sin 100 n t + y A解析：選A由題圖知，負(fù)載電流12=。皐 A，變壓器的輸出功率 F= 12U2= 005x 110 W3.9 W,輸入功率 F= P2= 3.9 W A正確；輸出電壓的最大值為 Um= 110邊V , B錯誤；變壓器原、副線圈的匝數(shù)比是ni=2 : 1, C錯誤；由圖象知，負(fù)載電流的函數(shù)表達式門2 U2=0.05sin 100 n t （A） , D錯誤?？键c二理想變壓器的

44、動態(tài)分析問題一匝數(shù)比不變的情況（如圖所示）0E是取bit亶祀（1）U不變，根據(jù)Ul =巴，輸入電壓U決定輸出電壓12,可以得出不論負(fù)載電阻R如何U2圧變化，12不變。（2）當(dāng)負(fù)載電阻發(fā)生變化時，I 2變化，根據(jù)輸出電流I 2決定輸入電流I 1，可以判斷I 1的 變化。（3）|2變化引起P2變化，根據(jù)P1 = P2,可以判斷P的變化。典題2 （2015 安徽高考）如圖所示電路中，變壓器為理想變壓器，a、b接在電壓有 效值不變的交流電源兩端，R）為定值電阻，R為滑動變阻器。現(xiàn)將變阻器的滑片從一個位置滑動到另一位置，觀察到電流表A的示數(shù)增大了 0.2 A，電流表A的示數(shù)增大了 0.8 A，則下列說法

45、正確的是（）A. 電壓表V示數(shù)增大B. 電壓表V2、V3示數(shù)均增大C. 該變壓器起升壓作用D. 變阻器滑片是沿 Cid的方向滑動解析電壓表M的示數(shù)和a、b間電壓的有效值相同，滑片滑動時V1示數(shù)不變，選項A錯誤；電壓表 V2測量的電壓為副線圈兩端的電壓，原、副線圈匝數(shù)不變，輸入電壓不變， 故V2示數(shù)不變，V?示數(shù)為V2示數(shù)減去R）兩端電壓，兩線圈中電流增大，易知R）兩端電壓升高，故V?示數(shù)減小，選項 B錯誤；理想變壓器 UI1 = UI2，貝U UA I 1= U2A I2，A I1， 故U2 v U，變壓器為降壓變壓器，選項C錯誤；因I2增大，故知R減小，變阻器滑片是沿c i d 的方向滑動，

46、選項 D正確。答案D針對訓(xùn)練1. 多選（2014 廣東高考）如圖所示的電路中，P為滑動變阻器的滑片，保持理想變壓器的輸入電壓 U不變，閉合電鍵 S,下列說法正確的是（）A. P向下滑動時，燈 L變亮B. P向下滑動時，變壓器的輸出電壓不變C. P向上滑動時，變壓器的輸入電流變小D. P向上滑動時，變壓器的輸出功率變大解析：選BD由于U保持不變，根據(jù)變壓器的變壓比可知，副線圈的輸出電壓 U不變,B正確；P向下滑動時，燈泡 L兩端的電壓不變，燈泡的亮度不變，A錯誤；P向上滑動時，U2滑動變阻器接入電路的電阻變小，畐U線圈電路的總電阻R總變小，根據(jù)F2=-可知，變壓器的輸出功率變大，D正確；由Pi= UI 1= P-可知，變壓器的輸入電流變大，C錯誤。2. 多選火警報警系統(tǒng)原理如圖甲所示，M是一個小型理想變壓器，原、副線圈匝數(shù)之比ni : n- = 10 ： 1,接線柱a、b接上一個正弦交變電源， 電壓隨時間變化規(guī)律如圖乙所示， 在變壓器右側(cè)部分，R為用半導(dǎo)體熱敏材料（電阻率隨溫度