1、1章末分层突破自我校对垂直匀强磁场 正弦 E msin t NBS Em2 无关 增大 减小Im2 Um2 1f2 电流U2n2 U3n3 n2n1_交流电的“四值”1.最大值最大值是指交流电在变化过程中电动势、电压、电流所能达到的最大值，它反映的是交变电流大小的变化范围，常用大写字母加下标 m 或 max 来表示，如 Emax、U max、I max.当线圈平面与磁感应强度 B 的方向平行时，交变电流的电动势最大设线圈的匝数为 N，面积为 S，绕垂直于磁场的转轴转动的角速度为 ，则 EmaxNBS ，E max 的大小与线圈的形状、旋转的转轴位置无关，在考虑电容器的耐压程度时，应注意交变电流
2、的最大值2有效值交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的，即在同一时间内，能使同一电阻产生相等热量的直流电的数值，叫做该交变电流的有效值，它反映的是交变电流通过用电器把电能转化为其他形式能的本领强弱，常用一大写字母来表示，如 E、U、I .正弦交流电的有效值与最大值之间的关系是 E 、U Em23、I .Um2 Im2各种交变电流电气设备上铭牌标注的，交变电表所测的，以及在叙述中没有特别说明的交变电流的值，都是指有效值在计算交变电流通过导体产生的热量、电功率以及确定电阻丝的熔断电流时，只能用交变电流的有效值总之，在研究交变电流做功、电功率及产生的热量时，只能用有效值，交变电路中电流表、电压表
3、的读数也都是有效值3瞬时值瞬时值是指交流电在变化过程中某一时刻电动势、电压、电流的值，它反映的是某一时刻交变电流某物理量的大小，常用小写字母来表示，如 e、u、i.在求发电机某一时刻的电动势、电流、输出功率，用电器某一时刻电压、电流、消耗功率时常用瞬时值4平均值交变电流的平均值是交变电流图像中波形与横轴所围的面积跟时间的比值，常用大写字母上加一横线来表示，如 、 、 .求一段时间内通过导体横截面的电EU I量时要用平均值 q t，平均电动势 N ，平均电流 .I Et I ER(多选)如图 21 所示，单匝矩形线圈放置在磁感应强度为 B的匀强磁场中，以恒定的角速度 绕 ab 边转动，磁场方向垂
4、直于纸面向里，线圈所围面积为 S，线圈导线的总电阻为 R.t0 时刻线圈平面与纸面重合，且cd 边正在向纸面外转动则( )图 21At 时刻线圈中电流瞬时值表达式 i cos tBSRB线圈中电流的有效值 IBSR4C线圈中电流的有效值 I2BS2RD线圈中消耗的电功率 PB2S222R【解析】 回路中感应电动势的最大值 EmBS ，电流的最大值 Im EmR，t0 时线 圈处于中性面位置，故瞬 时值表达式 i sin t.电流有效值BSR BSRI ，PI 2R ，故 A、B 错误，C、D 正确Im2 2BS2R B22S22R【答案】 CD理想变压器的分析1.两个基本公式(1) ，即对同一
5、变压器的任意两个线圈，都有电压和匝数成正比U1U2 n1n2(2)P 入 P 出 ，即无论有几个副线圈在工作，变压器的输入功率总等于所有输出功率之和2需要特别引起注意的问题(1)只有当变压器只有一个副线圈工作时，才有 U1I1U 2I2， .I1I2 n2n1(2)变压器的输入功率由输出功率决定，往往用到：P 1U 1I1 2/R，(n2U1n1)即在输入电压确定以后，输入功率和原线圈电压与副线圈匝数的平方成正比，与原线圈匝数的平方成反比，与副线圈电路的电阻值成反比式中的 R 表示负载电阻的阻值，而不是“负载” “负载”表示副线圈所接的用电器的实际功率实际上，R 越大，负载越小；R 越小，负载
6、越大这一点在审题时要特别注意(3)当副线圈中有两个以上线圈同时工作时，U 1U 2U 3n 1n 2n 3，但电流不可有 ，此情况必须用原、副线圈功率相等来求电流I1I2 n2n13变压器动态问题5(1)电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比(n 1/n2)一定时，输出电压 U2 由输入电压 U1 决定，即 U2n 2U1/n1，可简述为“原制约副” (2)电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比(n 1/n2)一定，且输入电压 U1 确定时，原线圈中的电流 I1 由副线圈中的输出电流 I2 决定，即 I1n 2I2/n1，可简述为“副制约原” (3)负载制约：变压器副线圈中的功率 P2 由用户负载
7、决定， P2P 负 1P负 2；变压器副线圈中的电流 I2 由用户负载及电压 U2 决定，即 I2P 2/U2；总功率 P 总 P 线 P 2.动态分析问题的思路程序可表示为：(多选)如图 22 所示，理想变压器原线圈的匝数 n11 100匝，副线圈的匝数 n2110 匝，R 0、R 1、R 2 均为定值电阻，且 R0R 1R 2，电流表、电压表均为理想电表原线圈接 u220sin 314t(V)的交流电源，起初开关 S 处于断开状态下列说法中正确的是( )图 22A电压表的示数为 22 VB当开关 S 闭合后，电压表的示数变小C当开关 S 闭合后，电流表的示数变大D当开关 S 闭合后，变压器
8、的输出功率增大【解析】 变压器的输入电压的有效值为 V，则副线圈两端的电压为 2202 2226V，根据串 联 分压原理， 电压表的示数为 V，A 错；当开关 S 闭合后，输出功率112增大，电压表的示数变小，原线圈输入功率增大， 电 流表的示数变大，故 B、C、D对【答案】 BCD理想变压器的两个关系1基本关系：(1)P 入 P 出(2) ，有多个副线圈时，仍然成立U1U2 n1n2(3) ，电流与匝数成反比，只对一个副线圈的变压器适用有多个副线I1I2 n2n1圈时，由 输入功率和输出功率相等确定电流关系(4)原、副线圈的每一匝的磁通量都相同，磁通量变化率也相同，频率也就相同2制约关系：(
9、1)电压制约：副 线圈电压 U2 由原线圈电压 U1 和匝数比决定(2)功率制约：原 线圈的输入功率 P1 由副线圈的输出功率 P2 决定(3)电流制约：原 线圈电流 I1 由副线圈电流 I2 和匝数比决定高压输电1.解题思路在远距离输送电能的过程中，由能量的转化和守恒可知，发电机的总功率应等于线路上损失的热功率和用户得到的功率之和(不考虑变压器上的能量损失)2远距离高压输电的几个基本关系(1)功率关系Error!(2)电流、电压关系Error!某小型水电站发电机输出的电功率为 100 kW，输出电压为7250 V，现准备向远处输电，所用输电线的总电阻为 8 ，要求输电时在输电线上损失的电功率
10、不超过输送电功率的 5%，用户获得 220 V 的电压求应选用匝数比为多大的升压变压器和降压变压器？(理想变压器)【解析】 画出高压输电线路图如图所示设升压变压器原线圈电流为 I1，电压为 U1，有 U1250 VI1 A400 APU1 100103250升压变压器副线圈电流为 I2，当输电线上损失功率为输送功率的 5%时，有PI r 线 5%P2I2 A25 A5%Pr线 0.051001038因此升压变压器的匝数比 n1n2 I2I1 25400 116降压变压器副线圈中的电流为 I4，用户得到的功率 PPP95%P又 PU 4I4所以 I4 A431.8 A95%PU4 0.95100
11、103220而降压变压器原线圈电流 I3I 225 A所以，降压变压器匝数比 .n3n4 I4I3 431.825 17310【答案】 116 17310求解远距离输电问题的一般思路(1)求解远距离 输电的关键是熟悉输电线路图，并画出示意图，把需要的物理量都标在图中的相应位置上(2)分别在“三个回路 ”以及“两个变压器”上找各物理量的关系，特别注意以升压变压器的副线圈、 输电线、降 压变压器的原 线圈组成的回路，在此回路8中利用电路知识分析电压关系和功率关系(3)在远距离输电问题 中，也要时刻注意能量守恒这一线索，即发电机的总功率应等于线路上损失的热功率和用户得到的功率之和(在不考虑变压器自身
12、的能量损失的条件下) 1.(2015全国卷 )一理想变压器的原、副线圈的匝数比为 31 ，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 23 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( )AU66 V，k BU22 V，k19 19CU66 V，k DU22 V，k13 13图 23【解析】 设原、副线圈中的电流分别为 I1，I2，则 ，故 k .I1I2 n2n1 13 I21RI2R 19设原线圈两端的电压为 U1，则 ，故 U13U ，而原 线圈上电阻分担的电U1U n1n2 31压为
13、U，故 3U220 V，解得 U66 V选项 A 正确13 U3【答案】 A2(2015四川高考 )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 24 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( )9图 24【导学号：31310134】A峰值是 e0 B峰值是 2e0C有效值是 Ne0 22D有效值是 Ne02【解析】 因每匝矩形线圈 ab 边和 cd 边产生的电动势的最大值都是 e0，每匝中 ab 和 cd 串联，故每匝线圈产生的电动势的最
14、大 值为 2e0.N 匝线圈串联，整个线圈中感应电动势的最大值为 2Ne0，因线圈中 产生的是正弦交流电，则发电机输出电压的有效值 E Ne0，故选项 D 正确2【答案】 D图 253(2015安徽高考 )如图 25 所示电路中，变压器为理想变压器，a、b 接在电压有效值不变的交流电源两端，R 0 为定值电阻， R 为滑动变阻器现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置，观察到电流表 A1 的示数增大了 0.2 A，电流表 A2 的示数增大了 0.8 A，则下列说法正确的是( )A电压表 V1 示数增大B电压表 V2、V 3 示数均增大C该变压器起升压作用D变阻器滑片是沿 cd 的方向滑动【解析
15、】 电压表 V1 的示数和 a、b 间电压的有效值相同，滑片滑动时 V110示数不变，选项 A 错误；电压 表 V2测量的电压为副线圈两端的电压，原、副 线圈匝数不变，输入电压不变，故 V2 示数不变，V 3 示数为 V2 示数减去 R0 两端电压，两线圈中电流增大，易知 R0 两端电压升高，故 V3 示数减小，选项 B 错误；理想变压器 U1I1U 2I2，则 U1I1U 2I2，I2I 1，故 U2U 1，变压器为降压变压器，选项 C 错误；因 I2 增大，故知 R 减小， 变阻器滑片是沿 cd 的方向滑动，选项 D正确【答案】 D4(2015福建高考 )图 26 为远距离输电示意图，两变
16、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、n 2，在 T 的原线圈两端接入一电压uU msin 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( )【导学号：31310135】图 26A. B.(n1n2)U2m4r (n2n1)U2m4rC4 2 2r D4 2 2r(n1n2)(PUm) (n2n1)(PUm)【解析】 升压变压器 T 的原线圈两端电压的有效 值为 U1 ；由变压关Um2系可得 ，则 U2 ；因为输送电功率为 P，输电线中的电流为U1U2 n1n2 n2Um2n1I2 ，则输电线上损失的电功
17、率为 PI (2r) ，故选项 C 正PU2 2n1Pn2Um 2 4n21P2rn2U2m确【答案】 C5(多选 )(2015天津高考 )如图 27 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11压为 U 的正弦交流电，则( )图 27A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【解析】 保持 Q 的位置不动，则 U2 不变，将 P 向上滑动时，R 接入电路的电阻变大，根据 I2 知，I 2变小，由 得 I1 也变小，即电流表读数变U2R0 R I1I2 n2n1小，选项 A 错误 ，选项 B 正确；保持 P 的位置不动，将 Q 向上滑动时，U 2变大，则根据 P2 知副线 圈输出功率变大，由 P1P 2 知， 变压器原线圈输入功U2R0 R率 P1变 大，而 P1I 1U，输 入电压 U 一定， I1变大，即 电流表读数变大， 选项 C 正确，选项 D 错误 【答案】 BC我还有这些不足：(1)_(2)_我的课下提升方案：(1)_(2)_
