2019年高考物理经典问题的妙解策略专题11交流电..doc

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1、1专题 11 交流电考点分类：考点分类见下表考点内容 考点分析与常见题型三种特殊的变压器 选择题交变电流瞬时表达式的书写问题 选择题、计算题把握三点,解决含二极管的变压器问题 选择题交变电流“四值” 选择题考点一 三种特殊的变压器模型一：自耦变压器高中物理中研究的变压器本身就是一种忽略了能 量损失的理想模型，自耦变压器(又称调压器)，它只有一个线圈，其中的一部分作为另一个线圈，当交流电源接不同的端点时，它可以升压也可以降压，变压器的基本关系对自耦变压器均适用，如图所示 模型二：互感器分为电压互感器和电流互感器，比较如下：2模型三：双副线圈变压器计算具有两个(或两个以上)副线圈的变压器问题时，应

2、注意三个关系：(1)电压关系： U1n1 U2n2 U3n3(2)电流关系： n1I1 n2I2 n3I3(3)功率关系： P1 P2 P3考点二 交变电流瞬时表达式的书写问题【书写交变电流瞬时值表达式的基本思路】1.确定正弦式交变电流的峰值，根据已知图象读出或由公式 Em nBS 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.若线圈从中性面位置开始转动，则 it 图象为正弦函数图象，函数式为 i Imsint .若线圈从垂直中性面位置开始转动，则 it 图象为余弦函数图象，函数式为 i Imcost .考点三 把握三点,解决含二极管的变压器问题1.二极管具有单向导电性:正向导通

3、,反 向截止.32.先假设二极管不存在,分析副线圈 的电流,再利用二极管的单向导电性对副线圈的电流进行修正.3.结合能量守恒定律进行分析.考点四 交变电流“四值”(1)交流电气铭牌上标示的是有效值;电表(电压表、电流表)测量的都是有效值.(2)电容器(或二极管)所能承受的电压要高于交流电压的峰值,否则电容器(或二极管)就可能被击穿.(3)交流电路中,欧姆定律、焦耳定律同样适用.功率、电热计算使用有效值. 在 t 时刻，导线 ab 和 cd 因切割磁感线而产生的感应电动势均为 E1 BL1v由图可知 v vsint则整个线圈的感应电动势为e12 E1 BL1L2 sint .(2)当线圈由图丙位

4、置开始运动时，在 t 时刻整个线圈的感应电动势为 e2 BL1L2 sin(t 0)典例二：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：4(1)感应电动势的最大值； (2)从图示位置起转过 周期的时间内负载电阻 R 上产生的热量；14(3)从图示位置起转过 周期的时间内通过负载电阻 R 的电荷量；14(4)求出电流表的示数。【答案】(1) 2Bnr2 ；(2) ； (3) ；(4) . 4B2nr48

5、R Br22R 2r2nB2R【解析】(1)线圈绕轴转动时，在电路中产生如图所示 的交变电流。此交变电流的最大值为 Em BS B 2 n 2Bnr2。 r22(4)根据电流的热效应，在一个周期内：Q I2RT (Em2)2R T2故电流表的示数为 I 。 2r2nB2R典例二：(多选)如图甲所示为一交变电压随时间变化的图像，每个周期内，前二分之一周期电压恒定，后二分之一周期电压按正弦规律变化。若将此交流电连接成如图乙所示的电路，电阻 R 阻值为 100 ，则( )5A理想电压表读数为 100 V B理想电流表读数为 0.75 AC电阻 R 消耗的电功率为 56 W D电阻 R 在 100 秒

6、内产生的热量为 5 625 J【参考答案】BD 1.(2016福建厦门高三期末)在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转动轴匀速转动，如图甲所示。产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示。则下列说法正确的是( )甲 乙A t0.01 s 时穿过线框的磁通量最小B该交变电动势的有效值为 11 V2C该交变电动势的瞬 时值表达 式为 e22 cos 100 t(V)2D电动势瞬时值为 22 V 时，线框平面与中性面的夹角为 45【参考答案】D 62(2016山东师大附中模拟)如图所示，一交流发电机的矩形线圈匝数为 n10，其电阻 r2 ，面积S0.2 m2，在磁感应强度 B T 的匀强磁场

7、中，若线圈从中性面位置开始绕垂直于磁场方向的对称轴2OO以 10 rad/s 的角速度匀速转动，向 R18 的电阻供电。则以下说法中正确的是( )A该线圈产生的是余弦式交变电流B线圈在转动过程中产生的最大感应电动势为 40 VC线圈开始转动 s 时流过电阻 R 的瞬时电流大小为 A 160 22D电阻 R 上消耗的电功率为 9 W【参考答案】D 【名师解析】若线圈从中性面开始运动，则穿过线圈的磁通量按照余弦规律变化，由法拉第电磁感应定律可知，其产生的感应电动势(感应电流)将按照正弦规律变化，选项 A 错误；由于 OO为线圈的对称轴，所以线圈产生的感应电动势的最大值应为 Em nBS 20 V，

8、选项 B 错误；线圈在转动过程中产生的感应电12动势的瞬时值表达式为 e20 sin 10 t(V)，所以其感应电流的瞬时值表达式为 isin 10 t(A)，故当t s 时，流经电阻 R 的瞬时电流大小为 isin 10 A A，选项 C 错误；流经 R 的电流的有效160 160 12值为 I A，所以电阻 R 上消耗的 电功率为 P I2R9 W，选项 D 正确。 22图乙中， I 的值不变， I21 A由 W UIt I2Rt 可以得到 W 甲 W 乙 13.5.调压变压器是一种自耦变压器，它的构造如图所示线圈 AB 绕在一个圆环形的铁芯上AB 间加上正弦交流电压 U，移动滑动触头 P

9、 的位 置，就可以调节输出电压在输出端连接了滑动变阻器 R 和理想交流电7流表，变阻器的滑动触头为 Q则（ ）A. 保持 P 的位置不动，将 Q 向下移动时，电流表的读数变大 B. 保持 P 的位置不动，将 Q 向下移动时，电流表的读数变小C. 保持 Q 的位置不动，将 P 沿逆时针方向移动时，电流表的读数变大D. 保持 Q 的位置不动，将 P 沿逆时针方向移动时，电流表的读数变小【参考答案】B,C 6(多选)(2017广东适应性考试)如图 甲所示为一理想自耦变压器， A、 B 端输入电压如图乙所示，A1、V 1和 A2、V 2分别是接入原线圈和副线圈中的理想交流电流表和电压表，其示数 分别用

10、 I1、 U1、 I2、 U2表示， R 为定值电阻，现将滑片 P 从图示位置逆时针匀速转动，在 P 转动过程中，电流表和电压表示数均未超过其量程，下列选项中能正确反映 I1、 I2、 U1、 U2变化规律的是( )【参考答案】AC87.(2017开封模拟)如图所示，理想变压器有两个副线圈，匝数分别为 n1和 n2，所接负载 4R1 R2，当只闭合 S1时，电流表示数为 1 A，当 S1和 S2都闭合时，电流表示数为 2 A，则 n1 n2为( )A11 B12C13 D14【参考答案】BAC【名师解析】变压器原副线圈的磁通量变化率相同，所以 U U1 U2 n n1 n2，根据能量守恒 ，输

11、出功率等于输入功率，所以只闭合 S1时 UI ，当 S1和 S2都闭合时， UI ，代入数U12R1 U12R1 U22R2 4U12 U224R1据 I1 A、 I2 A 可得 U224 U12，即 U1 U212，所以 n1 n212，选项 B 正确。8.如图所示，理想变压器有两个副线圈，L 1、L 2是两盏规格为“8 V 10 W”的灯泡，L 3、L 4是两盏规格为“6 V 12 W”的灯泡，当变压器的输入电压为 U1220 V 时，四盏灯泡恰好都能正常发光如果原线圈的匝数 n11 100 匝，求：图(1)副线圈 n2、 n3的匝数；(2)电流表的读数【参考答案】(1)40 匝 60 匝 (2)0.2 A 9(2)由输入功率等于输出功率知I1U1 P1 P2 P3 P4得 I1 A0.2 A 2P2 2P3U1 210 212220