1、专题十一 交变电流 传感器,高考物理(江苏专用),考点一 交变电流的产生及描述1.(2017江苏单科,7,4分)(多选)某音响电路的简化电路图如图所示,输入信号既有高频成分,也 有低频成分,则 ( )A.电感线圈L1的作用是通高频 B.电容器C2的作用是通高频,五年高考,A组 自主命题江苏卷题组,C.扬声器甲用于输出高频成分 D.扬声器乙用于输出高频成分,答案 BD 电感线圈具有“阻高频通低频”的特性,电容器具有“通交流隔直流”“通高频 阻低频”的特性,当输入端既有高频成分,也有低频成分时,低频成分通过电感L1,到达扬声器 甲,高频成分通过电容C2,到达扬声器乙,选项B、D正确。,规律总结 分
2、析电路,识记电感、电容的特性。,2.(2012江苏单科,13,15分)某兴趣小组设计了一种发电装置,如图所示。在磁极和圆柱状铁芯 之间形成的两磁场区域的圆心角均为 ,磁场均沿半径方向。匝数为N的矩形线圈abcd的 边长ab=cd=l、bc=ad=2l。线圈以角速度绕中心轴匀速转动,bc和ad边同时进入磁场。在磁 场中,两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直。线圈的 总电阻为r,外接电阻为R。求: (1)线圈切割磁感线时,感应电动势的大小Em; (2)线圈切割磁感线时,bc边所受安培力的大小F; (3)外接电阻上电流的有效值I。,解析 (1)bc、ad边的运动速度v=
3、 感应电动势Em=4NBlv 解得Em=2NBl2 (2)电流Im= ,安培力F=2NBIml 解得F= (3)一个周期内,通电时间t= T R上消耗的电能W= Rt且W=I2RT 解得I=,答案 (1)2NBl2 (2) (3),1.(2018课标,16,6分)一电阻接到方波交流电源上,在一个周期内产生的热量为Q方;若该电阻 接到正弦交流电源上,在一个周期内产生的热量为Q正。该电阻上电压的峰值均为u0,周期均为 T,如图所示。则Q方Q正等于 ( )A.1 B. 1 C.12 D.21,B组 统一命题、省(区、市)卷题组,答案 D 本题考查交变电流的有效值及焦耳定律。根据交变电流有效值的定义及
4、焦耳定律 可得,Q方= + = T,Q正= T= T,故 = ,选项D正确。,易错点拨 正弦式交变电流的有效值是其峰值的 ,其他交流电的有效值和峰值间一般不存 在该关系。,2.(2015四川理综,4,6分)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e0,不计线圈电阻,则发电机输出电压 ( )A.峰值是e0 B.峰值是2e0 C.有效值是 Ne0 D.有效值是 Ne0,答案 D 发电机输出电压峰值是2Ne0,A、B错误;有效值是 2Ne0= Ne0
5、,C错误,D正确。,3.(2017天津理综,6,6分)(多选)在匀强磁场中,一个100匝的闭合矩形金属线圈,绕与磁感线垂直 的固定轴匀速转动,穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。设线圈总电阻为2 , 则 ( )A.t=0时,线圈平面平行于磁感线 B.t=1 s时,线圈中的电流改变方向 C.t=1.5 s时,线圈中的感应电动势最大 D.一个周期内,线圈产生的热量为82 J,答案 AD 本题考查正弦交流电的产生、有效值,焦耳热。由-t图可知,t=0时,=0,则线圈 平面平行于磁感线,选项A正确;t=1 s时=0,此时电动势最大,t=0.5 s和t=1.5 s时,最大,此时电 动势为0,电流
6、改变方向,选项B、C错误;交流电电动势的最大值Em=nBS=nm =4 V,有效 值E= Em=2 V,一个周期内线圈产生的热量Q= T=82 J,D正确。,疑难突破 由E=n 知随时间按正弦规律变化,则E随时间按余弦规律变化。电流改 变方向的时刻在E=0时刻,即最大时刻。计算电流产生的焦耳热应使用电动势的有效值。,4.(2016课标,21,6分)(多选)如图,M为半圆形导线框,圆心为OM;N是圆心角为直角的扇形导线 框,圆心为ON;两导线框在同一竖直面(纸面)内;两圆弧半径相等;过直线OMON的水平面上方有 一匀强磁场,磁场方向垂直于纸面。现使线框M、N在t=0时从图示位置开始,分别绕垂直于
7、纸 面且过OM和ON的轴,以相同的周期T逆时针匀速转动,则 ( )A.两导线框中均会产生正弦交流电 B.两导线框中感应电流的周期都等于T C.在t= 时,两导线框中产生的感应电动势相等,D.两导线框的电阻相等时,两导线框中感应电流的有效值也相 等,答案 BC 本题中导线框的半径旋转切割磁感线时产生大小不变的感应电流,故A项错误;两 导线框产生的感应电流的周期与线框转动周期相同,B项正确;在t= 时,两导线框切割磁感线 的导线长度相同,且切割速度大小相等,故产生的感应电动势相等,均为E= BR2,C项正确;两 导线框中感应电流随时间变化的图像如图所示,故两导线框中感应电流的有效值不相等,D项 错
8、误。,疑难突破 设M导线框中的电流有效值为IM,则 rT=2 r ,得IM= ;设N导线框中 电流有效值为IN,则 rT=2 r ,得IN= ,故IM= IN。,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23 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,C组 教师专用题组 (2014天津理综,7,6分)(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像如图2中曲线a、b所示,则 ( ),答案 AC 由题图2知t=0时两次转动产生的瞬时电动势都等于零
9、,故A正确。由图2知两次转 动所产生的交变电动势的周期之比TaTb=23,再由周期与转速的关系n= 得nanb=32,故 B错误。因Ta=410-2 s,故fa= =25 Hz,C正确。因Ema=15 V,而Em=NBS= ,故Emb= Ema=1 0 V,Eb= =5 V,D错误。,评析 本题考查了交变电动势的产生及描述,涉及交变电动势的四值及其图像。条件设置较 为隐蔽,陷阱设置比较巧妙,对考生的分析能力要求较高,试题难度中等。,考点二 变压器 远距离输电 传感器 A组 自主命题江苏卷题组 1.(2018江苏单科,2,3分)采用220 kV高压向远方的城市输电。当输送功率一定时,为使输电线
10、上损耗的功率减小为原来的 ,输电电压应变为 ( ) A.55 kV B.110 kV C.440 kV D.880 kV,答案 C 本题考查电能的输送。由P送=U送I线和P损= R线得,P损= R线。因为P送和R线一 定,要使P损= P损,结合上式得,U送=2U送=440 kV,C项正确。,规律总结 输电线路功率损失的计算方法 (1)P损=P送-P,P送为输送的功率,P为用户得到的功率。 (2)P损= R线,I线为输电线路上的电流,R线为输电线电阻。 (3)P损= ,U为输电线路上损失的电压,R线为输电线电阻。 (4)P损=UI线,U为输电线路上损失的电压,I线为输电线路上的电流。,2.(20
11、16江苏单科,4,3分)一自耦变压器如图所示,环形铁芯上只绕有一个线圈,将其接在a、b间 作为原线圈。通过滑动触头取该线圈的一部分,接在c、d间作为副线圈。在a、b间输入电压 为U1的交变电流时,c、d间的输出电压为U2。在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中 ( )A.U2U1,U2降低 B.U2U1,U2升高 C.U2U1,U2降低 D.U2U1,U2升高,答案 C 由图可知变压器的原线圈匝数n1大于副线圈匝数n2,因 = ,则U2U1;在将滑动触 头从M点顺时针转到N点的过程中,n2减小,U2降低,选项C正确,选项A、B、D错误。,考查点 本题考查变压器变压的规律和变压器动态变化的分
12、析,情景简单,考查的是最基础的 知识,属于中等难度题。,友情提醒 自耦变压器的原理与我们熟悉的“回”字形铁芯的变压器的原理相同。,3.(2015江苏单科,1,3分)一电器中的变压器可视为理想变压器,它将220 V交变电流改变为110 V。已知变压器原线圈匝数为800,则副线圈匝数为 ( ) A.200 B.400 C.1 600 D.3 200,答案 B 由理想变压器的变压比等于匝数比,即 = ,解得n2= n1=400,选项B正确。,考查点 本题考查考生对理想变压器电压与匝数关系的理解与应用,属于中等难度题。,易错警示 有少数考生把 = 的比例关系记反了,从而错选C,真是遗憾啊!,4.(20
13、14江苏单科,3,3分)远距离输电的原理图如图所示,升压变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n2,电压分别为U1、U2,电流分别为I1、I2,输电线上的电阻为R。变压器为理想变压器,则下列 关系式中正确的是 ( )A. = B.I2= C.I1U1= R D.I1U1=I2U2,考查点 本题考查考生对远距离输电、理想变压器的理解,以及对欧姆定律、电功率等知识 的应用,属于中等难度题。,答案 D 由理想变压器可知 = ,选项A错;I2= ,而U2=UR+U3,故I2 ,B错;P入=P出,即U1I1= U2I2,而U2I2R,C项错,D项正确。,错解分析 易错选B和C,原因是没有真正理解远距离输电
14、的过程、原理,而将升压变压器的 副线圈后面的电路当成了纯电阻电路。,5.(2011江苏单科,6,4分)(多选)美国科学家Willard S.Boyle与George E.Smith因电荷耦合器件 (CCD)的重要发明荣获2009年度诺贝尔物理学奖。CCD是将光学量转变成电学量的传感器。 下列器件可作为传感器的有 ( ) A.发光二极管 B.热敏电阻 C.霍尔元件 D.干电池,答案 BC 传感器是能够把一些非电学量转换成电学量的元件。发光二极管是通电能够发 光的元件,A错误;热敏电阻是温度变化引起电阻变化的元件,B正确;霍尔元件是磁场能够引起 电压变化的元件,C正确;干电池是把化学能转化成电能的
15、器件,D错误。,评析 本题属于简单题,考查传感器的定义。这就要求同学们在复习的时候不能忽视任何一 个知识点,对课本的复习要全面细致。,6.(2013江苏单科,8,4分)(多选)如图所示,理想变压器原线圈接有交流电源,当副线圈上的滑片P 处于图示位置时,灯泡L能发光。要使灯泡变亮,可以采取的方法有 ( )A.向下滑动P B.增大交流电源的电压 C.增大交流电源的频率 D.减小电容器C的电容,答案 BC 向下滑动P,变压器副线圈电压降低,灯泡变暗,A错误;增大交流电源电压,副线圈 电压升高,灯泡变亮,B正确;增大交流电源频率,电容器容抗减小,电流变大,灯泡变亮,C正确;减 小电容器的电容,容抗增大
16、,电流减小,灯泡变暗,D错误。,考查点 本题考查变压器的原理、电容器对交变电流的影响、闭合电路欧姆定律等知识,属 于中等难度题。,易错警示 易漏选C,原因是不知道交变电流的频率越高,电容器对电流的阻碍作用越小。,7.(2012江苏单科,7,4分)(多选)某同学设计的家庭电路保护装置如图所示,铁芯左侧线圈L1由火 线和零线并行绕成。当右侧线圈L2中产生电流时,电流经放大器放大后,使电磁铁吸起铁质开 关K,从而切断家庭电路。仅考虑L1在铁芯中产生的磁场,下列说法正确的有 ( ),A.家庭电路正常工作时,L2中的磁通量为零 B.家庭电路中使用的电器增多时,L2中的磁通量不变 C.家庭电路发生短路时,
17、开关K将被电磁铁吸起 D.地面上的人接触火线发生触电时,开关K将被电磁铁吸起,答案 ABD 电路正常或短路时,火线和零线中通过的电流大小相等、方向相反,故L1中火线 与零线中电流产生的磁场相抵消,铁芯中的磁通量为零,L2中无感应电流产生,电磁铁中也就无 电流,开关K不会被吸起。由上述分析可知,A、B项正确,C项错误。当地面上的人接触火线发 生触电时,火线与零线中的电流大小不再相等,则L2中产生感应电流,电磁铁也就能把开关K吸 起,即D正确。,8.(2011江苏单科,13,15分)图甲为一理想变压器,ab为原线圈,ce为副线圈,d为副线圈引出的一 个接头,原线圈输入正弦式交变电压的uab-t图像
18、如图乙所示。若只在ce间接一只Rce=400 的 电阻,或只在de间接一只Rde=225 的电阻,两种情况下电阻消耗的功率均为80 W。甲乙,(1)请写出原线圈输入电压瞬时值uab的表达式; (2)求只在ce间接400 电阻时,原线圈中的电流I1; (3)求ce和de间线圈的匝数比 。,答案 (1)uab=400 sin 200t (V) (2)0.28 A(或 A) (3),解析 (1)由题图乙知=200 rad/s 电压瞬时值uab=400 sin 200t (V) (2)电压有效值U1=200 V 理想变压器P1=P2 原线圈中的电流I1= 解得I10.28 A(或 A) (3)设ab间
19、匝数为n1= 同理 = 由题意知 = 解得 =,代入 数据得 =,评析 本题综合考了交流电与变压器问题,抓住 = 、P1=P2及P=UI等重要关系是解题的 关键。,1.(2018天津理综,4,6分)教学用发电机能够产生正弦式交变电流。利用该发电机(内阻可忽略) 通过理想变压器向定值电阻R供电,电路如图所示,理想交流电流表A、理想交流电压表V的读 数分别为I、U,R消耗的功率为P。若发电机线圈的转速变为原来的 ,则 ( )A.R消耗的功率变为 P B.电压表V的读数变为 U C.电流表A的读数变为2I D.通过R的交变电流频率不变,B组 统一命题、省(区、市)卷题组,答案 B 本题考查正弦交流电
20、的产生原理、理想变压器。由正弦交流电的产生原理可知, 其电动势的最大值Em=NBS,而=2n,有效值E= Em,线圈转速变为原来的 ,则U1=E变为原 来的 。由 = 知U2变为原来的 ,电压表读数变为原来的 ,选项B正确;R消耗的功率P=,故R消耗的功率变为原来的 ,选项A错误;由P入=P出得,U1I1= ,故I1变为原来的 ,即电流表 读数变为原来的 ,选项C错误;变压器不改变交变电流的频率,故通过R的交变电流频率变为 原来的 ,选项D错误。,解题关键 正弦交流电的最大值与转速的关系,理想变压器的电流、电压及功率的决定关系, 是解答此题的关键。,2.(2017北京理综,16,6分)如图所示
21、,理想变压器的原线圈接在u=220 sin 100t(V)的交流电 源上,副线圈接有R=55 的负载电阻,原、副线圈匝数之比为21,电流表、电压表均为理想 电表。下列说法正确的是 ( )A.原线圈的输入功率为220 W B.电流表的读数为1 A C.电压表的读数为110 V D.副线圈输出交流电的周期为50 s,答案 B 本题考查交变电流、变压器。由题知,变压器的输入电压U1= V=220 V,所以 U2= U1=110 V;副线圈电流I2= =2 A,原线圈电流I1= I2=1 A。本题中电压表、电流表的读 数为有效值,故B项正确,C项错误;原线圈输入功率P1=U1I1=220 W,A项错误
22、;交流电的周期T= = s=0.02 s,D项错误。,易错点拨 交流电的最大值与有效值,1.在正弦交流 电中,U= 。,2.在交流电路中,电表的读数为有效值。,3.(2016课标,16,6分)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 、1 和4 , 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,误区警示 变压器原线圈上串联电阻之后,属于非纯电阻电路,不能在含有线圈的电路中应用 欧姆定律。要计算原线圈上消耗的功率,只要计
23、算出副线圈电阻上消耗的功率即可。,答案 B 设原、副线圈匝数比为n,根据能量守恒,当S断开时,UI=I2R1+(nI)2(R2+R3);当S闭合 时,4UI=(4I)2R1+(4nI)2R2,联立解得n=3,所以B正确。,1.(2016四川理综,2,6分)如图所示,接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L供电,如果将 原、副线圈减少相同匝数,其他条件不变,则 ( )A.小灯泡变亮 B.小灯泡变暗 C.原、副线圈两端电压的比值不变 D.通过原、副线圈电流的比值不变,C组 教师专用题组,答案 B 由 = 得U2= U1 由 = 得 U2= U1 由/得: = = ,因为n2n1,所以 1,即U2U
24、2,故小灯泡变暗,B正确,A 错。由以上分析过程可以看出,C错。由 = 和 = 可见,D错。,疑难突破 审题要细心。原、副线圈减少相同匝数,不是减少相同的倍数。 比较两个代数式的大小,有“做差”和“做商”两种思路,要视代数式的特征而定。,2.(2016课标,19,6分)(多选)如图,理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a 和b。当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时,两灯均能正常发光,下列说法正确的是 ( )A.原、副线圈匝数比为91 B.原、副线圈匝数比为19 C.此时a和b的电功率之比为91 D.此时a和b的电功率之比为19,答案 AD 由题意知U=10U灯,a、b均正常发光,则变
25、压器输入电压U1=9U灯,而输出电压U2=U 灯,所以原、副线圈匝数比n1n2=U1U2=91;而I1I2=n2n1=19,所以两灯功率之比PaPb =U灯I1U灯I2=19,选项A、D正确。,审题指导 两灯均正常发光,Ua=Ub=U灯,U=Ua+U1=10U灯,则U1=9U灯。,3.(2015福建理综,15,6分)图为远距离输电示意图,两变压器均为理想变压器,升压变压器T的 原、副线圈匝数分别为n1、n2,在T的原线圈两端接入一电压u=Um sin t的交流电源,若输送电 功率为P,输电线的总电阻为2r,不考虑其他因素的影响,则输电线上损失的电功率为 ( )A.( ) B.( ) C.4(
26、)2( )2r D.4( )2( )2r,答案 C T的输入电压U1= ,则P=U1I1,I1= = ,又因为 = ,所以I2= I1= ,则 输电线上损失的电功率P损= 2r=4( )2( )2r,C项正确。,4.(2014广东理综,19,6分)(多选)如图所示的电路中,P为滑动变阻器的滑片,保持理想变压器的 输入电压U1不变,闭合电键S,下列说法正确的是 ( )A.P向下滑动时,灯L变亮 B.P向下滑动时,变压器的输出电压不变 C.P向上滑动时,变压器的输入电流变小 D.P向上滑动时,变压器的输出功率变大,答案 BD 对于理想变压器U2= U1,U1不变则U2不变,与调节P无关,故B正确。
27、又UL=U2,所以 灯的亮度不变,A错。P向上滑动时RP减小,则R总减小,P出= 增大,P入=P出=U1I1,所以I1增大,可知 C错误,D正确。,5.(2014山东理综,17,6分)(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2.2 A。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n1n2=113,答案 BD 对于理想变压器,P入=P出,所以
28、输入功率P入=602.2 W=132 W,A错。I1= = A =0.6 A,B正确。通过副线圈的电流的最大值I2m= I2=2.2 A,C错误。变压器原、副线圈匝 数比n1n2=U1U2=113,D正确。,6.(2015天津理综,6,6分)(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R0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
29、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,答案 BC 保持Q位置不动,则副线圈两端电压U2不变,P向上滑动,则R增大,副线圈电流I2减 小,由P1=UI1=U2I2,可知I1减小,电流表读数减小,A错误,B正确。保持P位置不动,则R不变,Q向上 滑动,n2变大,根据 = 得,U2= U,则U2增大,由I2= ,知I2增大,由UI1=U2I2,U不变,知I1增大, 电流表读数变大,所以C正确,D错误。故选B、C。,评析 本题考查变压器的工作原理,难度较小。,考点一 交变电流的产生及描述1.(2018江苏徐州摸底,6)图中甲、乙分别表示两种电压的波形,其中图甲所示
30、电压按正弦规律 变化。下列说法正确的是 ( ),三年模拟,A组 20162018年高考模拟基础题组,A.图甲表示交流电,图乙表示直流电 B.两种电压的有效值相等 C.图甲所示电压的瞬时值表达式为u=311 sin (100t) V D.图甲所示电压经匝数比为101的变压器变压后,频率为原来的,答案 C 图甲、图乙均表示交流电,故A错;图甲是正弦交流电,周期为21 s,则= =100 rad/s,所以电压的瞬时值表达式为u=311 sin (100t) V,故C选项对;图甲和图乙电压的有效值 并不相同,B错;变压器只能改变交流电的电压,不能改变交流电的频率,故D错。,2.(2018江苏徐州期中,
31、4)如图所示,矩形线圈abcd与可变电容器C、理想电流表 组成闭合电 路。线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动,转动的角速度=100 rad/s。线圈 的匝数N=100,边长ab=0.2 m、ad=0.4 m,电阻不计。磁场只分布在bc边的左侧,磁感应强度大 小B= T。电容器放电时间不计。下列说法正确的是 ( )A.该线圈产生的交流电动势的峰值为50 V B.该线圈产生的交流电动势的有效值为25 V C.电容器的耐压值至少为50 V D.电容器的电容C变大时,电流表的示数变小,答案 B 峰值Em=NBS=100 0.20.4100 V=50 V,故A错。因为在一个周期内,线 圈只
32、在半个周期内产生感应电动势,设有效值为E,则有 T= ,解得E=25 V,故B正 确。电容器的耐压值至少为50 V,故C错。C变大时容抗减小,电流表的示数应变大,故D 错。,3.(2018江苏扬州摸底,7)(多选)图甲为一台小型发电机构造示意图,内阻r=5 ,外电路电阻R=9 5 ,电路中其余电阻不计。发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度绕垂直于磁 场方向的固定轴转动,线圈匝数N=100。转动过程中穿过每匝线圈的磁通量随时间t按正弦 规律变化,如图乙所示,则 ( )A.t=3.141 s时,该小型发电机的电动势为零 B.该小型发电机电动势的最大值为200 V C.电路中电流最大值为2
33、A D.串联在外电路中的交流电流表的读数为2 A,答案 BC t=3.1410-2 s时,磁通量的变化率最大,该小型发电机的电动势有最大值,选项A错 误;从-t图像可以看出,max=1.010-2 Wb,T=3.1410-2 s,= ,感应电动势的最大值Emax=N max=200 V,选项B正确;电路中电流最大值Imax= =2 A,选项C正确;交流电流表读数是交变电 流的有效值,即I= =1.4 A,选项D错误。,4.(2017江苏四市一模,7)(多选)如图甲所示,为一台小型交流发电机构造示意图,线圈逆时针转 动,产生的电动势随时间按余弦规律变化,其e-t图像如图乙所示。发电机线圈内阻为2
34、 ,匝数 为1 000,外接灯泡的电阻为18 ,则 ( )A.在2.010-2 s时刻,电流表的示数为0.3 A B.发电机的输出功率为3.24 W C.在1 s内,回路中电流方向改变25次,D.在4.010-2 s时刻,穿过线圈的磁通量变化率为 Wb/s,答案 AD 由乙图得电动势E=6 V,则电流I= = A=0.3 A,故A项正确。由P=I2R=1. 62 W可知B项错。每个周期内电流方向改变两次,故1 s内电流方向改变50次,C项错。由e=n 可知, = Wb/s= Wb/s,故D正确。,5.(2016江苏扬州二模,7)(多选)如图甲所示电路中,电阻R的阻值为484 ,C为电容器,L为
35、自感 线圈,开关S断开,现通以如图乙所示的电压u,下列说法正确的是 ( )A.R两端的电压等于110 V B.电压表的示数为220 V C.电阻R消耗的功率小于50 W D.为保证闭合开关S后电容器不被击穿,该电容器的耐压值不得小于311 V,答案 CD 设电压的有效值为U,则 T= +0得U=110 V,由于线圈的感抗作用, R两端的电压小于110 V,故A、B均错。电阻R消耗的功率P =50 W,故C正确。闭合开 关S后,电容器的耐压值不得小于最大电压,故D正确。,考查点 本题考查了电压有效值的求解、自感线圈对交变电流的阻碍、电容器的工作条件 等知识,属于中等难度题。,知识链接 求有效值的
36、方法: T=Q实际。感抗XL=2fL。电容器的耐压值应大于或等 于电压的最大值。,6.(2018江苏南京、盐城一模联考,13)旋转磁极式发电机通过磁极的旋转使不动的线圈切割磁 感线而产生感应电流,其原理示意图如图所示,固定不动的单匝矩形线圈abcd的电阻为r,外电 阻为R,磁场绕转轴OO匀速转动,角速度为。图中的电压表为理想电表,示数为U。求:(1)发电机线圈内阻消耗的功率; (2)从图示位置开始计时,t=0时,通过外电阻R的电流及方向; (3)从图示位置开始计时,t=T/4时,穿过矩形线圈abcd的磁通量。,解析 (1)Pr= r (2)t=0时R两端电压为Umax= U I= 方向自左向右
37、 (3)Emax=BS,Umax= t= 时,穿过矩形线圈的磁通量=BS =,答案 (1) r (2) 自左向右 (3),考点二 变压器 远距离输电 传感器 1.(2018江苏连云港期中,7)如图所示,T为理想变压器,副线圈回路中的输电线ab和cd的电阻不 可忽略,其余输电线电阻可不计,则当开关S闭合时 ( )A.交流电压表V1和V2的示数一定都变小 B.交流电压表只有V2的示数变小 C.交流电流表A1、A2和A3的示数都变大 D.交流电流表A1、A2和A3的示数都变小,答案 B 副线圈的电压由原线圈的电压及匝数比决定,故当S闭合时,电压表V1的示数不变,A 错误;当S闭合时,负载增加一个并联
38、支路,负载的总电阻减小,副线圈电流增大,即电流表A2的示 数增大,由 = 知A1示数增大,由于输电线两端的电压增大,故电压表V2的示数减小,根据欧姆 定律可得R1中的电流减小,即A3示数减小,所以B正确,C、D错误。,2.(2018江苏泰州月考,6)如图甲所示为远距离输电示意图,升压变压器原、副线圈匝数比为 110,降压变压器副线圈接有负载电路,升压变压器和降压变压器之间的长距离输电线路的 电阻不能忽略,变压器视为理想变压器,升压变压器左侧输入端输入如图乙所示交变电压,下列 说法中正确的有 ( ),A.升压变压器副线圈输出电压的频率为500 Hz B.升压变压器副线圈输出电压的有效值为31 V
39、 C.滑片P向右移动时,整个输电系统的效率降低 D.滑片P向右移动时,降压变压器的输出电压不变,答案 C 根据题图乙知,交变电流的周期为0.02 s,则频率f= =50 Hz,经过变压器,交流电的频 率不变,故选项A错误;升压变压器输入电压的有效值U1= V,根据 = ,得U2= V,故 选项B错误;滑片P向右移动时,负载电路电阻减小,则降压变压器副线圈的电流I2增大,输电线 上的电流增大,根据= = = 知,电流增大,则输电效率降低,故选项C正 确;滑片P向右移动时,输电线上的电流增大,则输电线上的电压损失增大,因为降压变压器的输 入电压等于升压变压器的输出电压和电压损失之差,可知降压变压器
40、的输入电压减小,则输出 电压减小,故选项D错误。,3.(2017安徽屯溪一中月考,7)有一理想变压器,副线圈所接电路如图所示,灯L1、L2为规格相同 的两只小灯泡。当S断开时,灯L1正常发光,S闭合后,下列说法正确的是 ( )A.电阻R消耗的电功率增大 B.灯L1、L2都能正常发光 C.原线圈的输入功率减小 D.原、副线圈的电流比减小,答案 A 副线圈两端电压不变,S闭合后,总电阻减小,副线圈中电流增大,由P=I2R可知,R上消 耗的功率增大,故A项正确。S闭合后,L1、L2并联,电阻减小,两灯分压减小,低于额定电压,都不 能正常发光,故B项错误。副线圈中电流增大,由P=UI可知,功率变大,输
41、入功率等于输出功率, 故C项错误。 = ,线圈匝数比不变,因此原、副线圈的电流比不变,故D项错误。,考查点 本题考查理想变压器的动态分析。为中等难度题。,温馨提示 原线圈两端的电压不变是分析本题的基本依据,当线圈匝数不变时,副线圈两端的 电压也不变。,4.(2018江苏苏州调研,8)(多选)如图所示的电路中,理想变压器原、副线圈的匝数比n1n2=4 1,电阻R=25 ,C为电容器。原线圈接u1=200 sin 100t V的交流电。则 ( )A.该交流电的频率为50 Hz B.交流电流表的读数为0 C.电阻R的功率为200 W D.电容器的耐压值应大于50 V,答案 AD 由2f=100 ra
42、d/s得f=50 Hz,故A正确。电容器通交流,故B错。原线圈电压的有效 值U1=200 V,由 = 得U2=50 V,则R的功率P= =100 W,故C错。电容器两极间电压的最大 值为50 V,则其耐压值应大于50 V,故D正确。,5.(2017苏北三市三模,7)(多选)如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为21,原线圈接 入图乙所示的正弦交变电流,电表均为理想电表。下列说法正确的有 ( )A.电压表的示数为110 V B.交变电流的频率为50 Hz C.滑动变阻器滑片向下滑动时,电压表示数变大 D.滑动变阻器滑片向上滑动时,电流表示数变小,答案 BD 由乙图可知,T=0.02 s,则f
43、=50 Hz,故B正确;U1= V=220 V,由 = 可得U2=11 0 V,由甲图可知,电压表示数小于110 V,故A错。滑片下滑时,R减小,电流I2增大,则R0分压增大, 电压表示数变小,故C错。滑片上滑时,I2减小,由 = 可知,I2减小时,I1也减小,故D正确。,考查点 本题考查交变电流的u-t图像、周期与频率、最大值与有效值及电路动态变化分析, 对考生的理解能力和分析推理能力均有较高要求,为中等难度题。,友情提醒 电压表示数不等于副线圈两端的电压。,6.(2017江苏三市二模,7)(多选)如图甲所示是家用台灯亮度调节原理图,理想自耦变压器的a、 b间接入如图乙所示正弦交流电压。交流
44、电流表A为理想电表,灯泡额定电压为15 V、额定功 率为30 W(设灯泡的电阻值保持不变),当P在c处时灯泡正常发光。下列描述正确的有 ( )A.灯泡正常发光时变压器线圈的总匝数与c点下方的匝数之比为443 B.当灯泡正常发光时电流表的读数为2 A C.将调压端的滑动触头P向下移动时,变压器的输入功率变小 D.将调压端的滑动触头P向下移动时,变压器的输入电压变小,答案 AC 由乙图可知U1=220 V,根据 = = = ,可见A正确。灯泡的额定电流I= = A=2 A,可见B错。P下移时,n2减小,则U2减小,灯泡消耗的功率变小,U1始终等于220 V不变, 故D错,C正确。,考查点 本题考查
45、变压器的原理和对交变电流u-t图像的理解,以及变压器动态变化中物理量 大小变化的分析。为中等难度题。,友情提醒 注意u-t图像的横坐标单位。 变压器的输入电压决定于电源的输出电压,与线圈的匝数无关。,1.(2018江苏扬州期中,7)如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为41,电压表和电流表 均为理想电表,原线圈接如图乙所示的正弦交流电,图中R为热敏电阻(温度升高时其电阻减 小),R为定值电阻。下列说法正确的是 ( )A.电压表V2的示数为9 V B.原线圈两端电压的瞬时值表达式为u=36 sin 50t V C.R处温度升高时,电流表的示数变大,电压表V2的示数变大 D.变压器原线圈的输入
46、功率和副线圈的输出功率之比为14,B组 20162018年高考模拟综合题组 (时间：35分钟 分值：35分),一、选择题（每题3分，共9分）,答案 A 由题图乙可知,电源电压的有效值为36 V,根据 = ,得U2=9 V,A项正确。= = 100 rad/s,因此u=36 sin 100t V,B项错。当R处温度升高时,其电阻变小,而U2不变,由I2=知I2变大,C项错。由P入=P出知,D项错。,解题思路 电压表的示数为有效值,U2= U1,故R改变时,电压表V2的示数不会改变。,2.(2018江苏泰州二模,5)被弯成正弦函数图像形状的导体棒a和直导体棒b放置在如图所示的 坐标系中,a、b的右
47、端通过导线与阻值R=5 的电阻连接,导体棒c与y轴重合,整个装置处在方 向垂直坐标系向里、磁感应强度B=1 T的匀强磁场中(图中未画出),除R外不计一切电阻,现使 导体棒c在水平力F作用下从图示位置以v=5 m/s的速度匀速运动至a、b右端,整个过程中导体 棒a、b和c保持良好接触,不计一切摩擦,则 ( )A.流过电阻R的电流方向如图中箭头所示 B.水平力F的最小值为0.32 N C.水平力F的最大功率为7.2 W,D.电阻R产生的总热量为2.56 J,答案 C 导体棒c向右运动时,穿过回路的磁通量减小,根据楞次定律“减同”知,流过电阻R 的电流方向与图中箭头的方向相反,故A错误。c棒有效切割
48、长度的最小值为Lmin=0.4 m,产生 的感应电动势最小值为Emin=BLminv=10.45 V=2 V,感应电流最小值为Imin=0.4 A,c棒所受安培 力的最小值为F安min=BIminLmin=10.40.4 N=0.16 N,金属棒匀速运动,由平衡条件可得,水平力F 的最小值为Fmin=F安min=0.16 N,故B错误。c棒有效切割长度的最大值为Lmax=1.2 m,产生的感应 电动势最大值为Emax=BLmaxv=11.25 V=6 V,感应电流最大值为Imax=1.2 A,c棒所受安培力的最 大值为F安max=BImaxLmax=11.21.2 N=1.44 N,由平衡条件
49、得,水平力F的最大值为Fmax=F安max=1.44 N,则水平力F的最大功率为Pmax=Fmaxv=1.445 W=7.2 W,故C正确。在回路中c棒产生的瞬时电 动势为e=BLv=B(0.4 sin vt+0.8)v(V)=1(0.4 sin 5t+0.8)5 (V)=2 sin 5t+4 (V),可看成正弦式 电动势和恒定电动势叠加而成,正弦式电动势的最大值为Em=2 V,有效值为E1= V,恒定电动 势为E2=4 V,所以电阻R产生的总热量Q= t=2.88 J,故D错误。,温馨提示 求R产生的总热量时,可把回路等效为一个直流电源和一个交流电源串联,同时向R 供电,电能为标量,故R上消耗的电能为每个电源提供电能的代数和。,
