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1、第1节交变电流的产生与描述要点一交变电流的产生和描述1.正弦式交变电流的产生(1)线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。(2)两个特别位置的特点：线圈平面与中性面重合时，SB,最大，=0,e=0,i=0,电流方向将发生变更。线圈平面与中性面垂直时，SB,=0,最大，e最大，i最大，电流方向不变更。电流方向的变更：线圈通过中性面时，电流方向发生变更，一个周期内线圈两次通过中性面，因此电流的方向变更两次。(4)交变电动势的最大值=3,与转轴位置无关，与线圈形态无关。2.正弦式交变电流的变更规律(线圈在中性面位置起先计时)规律物理量函数表达式图像磁通量=t=t战电动势e=t=tI电压u=t=t亡电流i=
2、t=ti1. 一边长为L的正方形单匝线框绕垂直于匀强磁场的固定e；大轴转动，线框中产生的感应电动势e随时间t的变更状况如图“尸10-1-1所示。已知匀强磁场的磁感应强度为B,则结合图中所给信息可判定()Atl时刻穿过线框的磁通量为2B.t2时刻穿过线框的磁通量为零C.t3时刻穿过线框的磁通量变更率为零D.线框转动的角速度为2. （2016连云港摸底）如图10-1-3甲所示为一台小型发电机的示意图，单匝线圈逆时I针转动。若从中性面起先计时，产生的电动势随时间的变更规律如图乙所示。已知发电机线圈内阻为LOQ,外接灯泡的电阻为9.0Qo求：（1）写出流经灯泡的瞬时电流的表达式；（2）转动过程中穿过线
3、圈的最大磁通量；（3）线圈匀速转动一周的过程中，外力所做的功。要点二有效值的理解与计算1.公式法利用E=、U=、I=计算，只适用于正（余）弦式交变电流。2.利用有效值的定义计算（非正弦式电流）计算时“相同时间”至少取一个周期或为周期的整数倍。3.利用能量关系当有电能和其他形式的能转化时，可利用能的转化和守恒定律来求有效值。1、电阻RKR2与沟通电源依据图10-1-4甲所示方式连接，Rl=Io,R2=20（-）眦位帙7o合上开关S后，通过电阻R2的正弦式交VTW变电流i随时间t变更的状况如图乙所示。则通过Rl的电流有效值是1.2AB.Rl两端的电压有效值是6VC.通过R2的电流有效值是L2AD.
4、5AC.3.5A4如图4所示为一交变电流的电压随时间变更的图象，正半必轴是正弦曲线的一个部分，则此交变电流的电压的有效值是GIG。（）_4!i-5V B.5VV D.3V要点三交变电流“四值”的应用对交变电流“四值”的比较和理解物理量物理意义适用状况与说明瞬时值e=tu=ti=t计算线圈某时刻的受力状况峰值（最大值）=探讨电容器的击穿电压对正（余）弦沟通电有：E=有效值计算与电流的热效应有关的量（如电功、电功率、U=I=电热等）（2）电气设备“铭牌”上所标的一般是有效值（3）保险丝的熔断电流为有效值（4）电表的读数为有效值平均值=计算通过电路截面的电荷量1（多选）（2014天津高考）如图10-
5、1-11甲所示，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乙中曲线a、b所示，则（）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2：3C.曲线a表示的交变电动势频率为25D.曲线b表示的交变电动势有效值为IOVx2.（多选）（2016沧州五校高三联考）如图12所示，一个0JI单匝矩形导线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，转动JxL周期为TOo线圈产生的电动势的最大值为，则（）,A.线圈产生的电动势的有效值为B.线圈转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为C.线圈转动过程中磁通量变更率的最大值为D.经过
6、2T0的时间，通过线圈电流的方向变更2次实力提升1.（2015北京丰台期末）在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图4甲所示，产生的交变电动势的图像如图乙所示，贝J（）A. t=0.005S时线圈平面与磁场方向平行B. t=0.010S时线圈的磁通量变更率最大C.线圈产生的交变电动势频率为100D.线圈产生的交变电动势有效值为311V“V1007z2.一正弦交变电流的电压随时间变更的规律如图5所。公加7o%示，由图可知（）.该交变电流的电压的瞬时值表达式为U=10025t（V）B.该交变电流的频率为4C.该交变电流的电压的有效值为100VD.若将该交变电压加在阻值为R=1
7、00的电阻两端，则电阻消耗的功率是50W3 .先后用不同的沟通电源给同一盏灯泡供电，第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变更（如图6甲所示）；其次次灯泡两端的电压变更规律如图乙所示。若甲、乙图中的UO、T所表示的电压、周期值是相同的，则以下说法正确的是（A.第一次，灯泡两端的电压有效值是B.其次次，灯泡两端的电压有效值是C.第一、其次次，灯泡的电功率之比是2：9D.第一、其次次，灯泡的电功率之比是1：54 .（多选）（2013山东高考）图7甲是小型沟通发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为沟通电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向匀速转动，从图示位置起先计时，产
8、生的交变电流随时间变更的图像如图乙所示。以下推断正确的是（）.电流表的示数为10AB.线圈转动的角速度为50nC. 0.0IS时线圈平面与磁场方向平行D. 0.02S时电阻R中电流的方向自右向左5.（2013福建高考）如图10,试验室一台手摇沟通发电Q机，内阻r=L0Q,外接R=9.0Q的电阻。闭合开关S,当e发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e=10Yr,10t（V）,则（）A.该交变电流的频率为10B.该电动势的有效值为10VC.外接电阻R所消耗的电功率为IOWD.电路中志向沟通电流表）的示数为LOA第2节变压器电能的输送要点一志向变压器1 .变压器的工作原理2 .志向变压器的基
9、本关系基功本率P入=P出关关系系电压关系原、副线圈的电压比等于匝数比：=电流只有一个副线圈时，电流和匝数成关反比：=系频率原、副线圈中电流的频率相等关系电原线圈电压Ul和匝数比确定副线圈制压电压U2约功副线圈的输出功率P出确定原线圈关率的输入功率P入系电副线圈电流12和匝数比确定原线圈流电流Il1.（2015江苏高考）一电器中的变压器可视为志向变压器，它将220V交变电流变更为110V。已知变压器原线圈匝数为800,则副线圈匝数为（）A.200B.400C.1600D.32002.（多选）（2014山东高考）如图1022,将额定电压为TOln60V的用电器，通过一志向变压器接在正弦交变电源上。
10、闭合开关S后，用电器正常工作，沟通电压表和沟通电流表（均为志向电表）的示数分别为220V和2.2Ao以下推断正确的是（）.变压器输入功率为484WB.通过原线圈的电流的有效值为0.6AC.通过副线圈的电流的最大值为2.2AD.变压器原、副线圈匝数比nl：n2=ll：33、如图3甲所示，志向变压器的原线圈匝数nl=350匝，副线圈匝数n2=70匝，电阻r（v。/小R=20,是沟通电压表，原线圈加上如5ClXJ-2072I图乙所示的沟通电，则下列说法正确的A.加在原线圈上沟通电压瞬时值的表达式为u=205tVB.原线圈电流的有效值为0.04AC.在t=0.01S时，电压表的示数为0D.电阻R上消耗
11、的电功率为0.8W4、 （2015全国卷I）一志向变压器的原、副线圈的匝数比为3：1,在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的J1电阻，原线圈一侧接在电压为220V的正弦沟通电源上，如MI图所示。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（）A.U=66V,k=B.U=22V,k=C.U=66V,k=D.U=22V,k=要点二志向变压器的动态分析常见的志向变压器的动态分析问题一般有两种：匝数比不变的状况和负载电阻不变的状况。1 .匝数比不变的状况（如图1023所示）图 10-2-3Ul不变，依据=,输入电压Ul确定输出电压U2,可以得出不论负载电阻R如何变更,
12、U2不变。当负载电阻发生变更时，12变更，依据输出电流12确定输入电流11,可以推断11的变更。12变更引起P2变更，依据P1=P2,可以推断更。11p的变载电阻不变的状况（如图10-24所示）1H!I2.负亮变化，负载不变（DUl不变，发生变更，U2变更。（2）R不变，U2变更，12发生变更。依据P2=和P1=P2,可以推断P2变更时，Pl发生变更，Ul不变时，11发生变更。I1、如图4所示，一志向变压器原、副线圈匝数之比为4：1,j和力中原线圈两端接入一正弦沟通电源，副线圈电路中R为负载电阻，沟通电压表和沟通电流表都是志向电表.下列结论正确的是（）A.若电压表读数为6V,则输入电压的最大值
13、为24VB.若输入电压不变，副线圈匝数增加到原来的2倍，则电流表的读数减小到原来的一半C.若输入电压不变，负载电阻的阻值增加到原来的2倍，则输入功率也增加到原来的2倍D.若保持负载电阻的阻值不变，输入电压增加到原来的2倍，则输出功率增加到原来的4倍2、火警报警系统原理如图7甲所示，M是一个小型志向变乙压器，原、副线圈匝数之比nl：n2=10：1,接线柱a、b接上一个正弦交变电源，电压随时间变更规律如图乙所示，在变压器右侧部分，R2为用半导体热敏材料（电阻率随温度上升而减小）制成的传感器，Rl为肯定值电阻.下列说法中正确的是（）A.电压表示数为22VB.此交变电源的频率为50C.当传感器R2所在
14、处出现火警时，电流表的示数减小D.当传感器R2所在处出现火警时，电压表的示数减小3、如图8所示的电路中，有一自耦变压器，左侧并联一只志向电压表Vl后接在稳定的沟通电源上；右侧串联灯泡L和滑动变阻器R,R上并联一只志向电压表V2.下列说法中正确的是A.若F不动，滑片P向下滑动时，Vl示数变大，V2示数变小B.若F不动，滑片P向下滑动时，灯泡消耗的功率变小C.若P不动，滑片F向下移动时，VI、V2的示数均变小D.若P不动，滑片F向下移动时，灯泡消耗的功率变大4、图9甲为志向变压器的示意图，其原、副线圈的匝数之比为4：1,电压表和电流表均为志向电表.若发电机向原线圈输入图乙所示的正弦沟通电，图中为型
15、热敏电阻（阻值随温度上升而变小），Rl为定值电阻.下列说法中正确的是（）B.t=0.01s时，发电机线圈中穿过的磁通量最大C.温度上升时，变压器的输入功率变小D.温度上升时，电压表的示数不变、电流表的示数变大5.（多选）（2015天津高考）如图考-27所示,志向变压器的原线圈连接一只志向沟通电流表，副线圈匝数可以通卜于京1过滑动触头Q来调整，在副线圈两端连接了定值电阻RO和滑j彳IC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的正弦沟通电,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
16、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，电流表读数变小要点三远距离输电远距离输电问题的“三二一”在回路2中，U2=U+U3,12=1线=13。2 .抓住两个联系（1）志向的升压变压器联系着回路1和回路2,由变压器原理可得：线圈1（匝数为nl）和线圈2（匝数为n2）中各个量间的关系是=,=,P1=P20志向的降压变压器联系着回路2和回路3,由变压器原理可得：线圈3（匝数为n3）和线圈4（匝数为n4）中各个量间的关系是=,=,P3=P403 .驾驭一个守恒能量守恒关系式PI=P损+P4。发电厂1.（2014浙江高考）如图10210所示为远距离沟通输电的简化电路图。发电厂的输出电
17、压是U,用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是II,其末端间的电压为Ulo在输电线与用户间连有一志向变压器，流入用户端的电流为12。则（）A.用户端的电压为B.输电线上的电压降为U-l用户IC.志向变压器的输入功率为I12rD.输电线路上损失的电功率为IlU2.（2014江苏高考）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nl、112,电压分别为UI、U2,电流分别为口、12,输电线上的电阻为R。变压器为志向变压器，则下列关系式中正确的是（）8. 12=D.I1U1=I2U2C.I1U1=I22R3、某村在距村庄较远的地方修建了一座小型水电站，发电机输出功率为9
18、,输出电压为500V,输电线的总电阻为10Q,允许线路损耗的功率为输出功率的4%,求：（D村民和村办小企业须要220V电压时，求所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比各为多少；（不计变压器的损耗）（2）若不用变压器而由发电机干脆输送，村民和村办小企业得到的电压和功率各是多少要点四实力提升1 .（多选）在如图2所示的电路中，志向变压器原、副线圈的匝数比为2：1,四个灯泡完全相同。其额定电压为U,若已1沮=Ss25t知灯泡L3和L4恰能正常工作，那么（）.Ll和L2都能正常工作B.Ll和L2都不能正常工作C.沟通电源电压为2UD.沟通电源电压为4U2.（多选）（2016焦作联考）如图4所示
19、，志向变不、予3压器原线圈的匝数nl=l100匝，副线圈的匝数n2=”110匝，RO、RKR2均为定值电阻，且RO=Rl=R2,电流表、电压表均为志向电表。原线圈接u=220（314t）V的沟通电源。起初开关S处于断开状态。下列说法中正确的是（）A.电压表示数为22VB.当开关S闭合后，电压表示数变小C.当开关S闭合后，电流表示数变大D.当开关S闭合后，变压器的输出功率增大6.如图6所示，志向变压器的原线圈接高电压，降压后通过一段电阻不行忽视的线路接用电器，其中灯L1、灯L2的规格完全相同，R为一滑动变阻器。现将R的滑动触头P向下滑动，则沟通电压表V、沟通电流表A的示数变更与灯Ll、灯L2的明
20、暗变更状况为（）A.V增大，A增大，灯L1、灯L2都变亮B. V增大，A减小，灯Ll变亮，灯L2变暗C. V减小，A减小，灯Ll变暗，灯L2变亮D. V不变，A减小，灯Ll不变，灯L2变暗升乐变乐器降Jk变质器8 .（多选）在如图8所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为志向变压器,发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有（）.升压变压器的输出电压增大B.降压变压器的输出电压增大C.输电线上损耗的功率增大D.输电线上损耗的功率占总功率的比例增大9 .如图9所示，某小型发电站发电机输出的沟通电压为500V,输出的电功率为50,用电阻为3的输电线向远处送电，要求输电线上损失功率为输电功率的o.6%,则发电站要安装一升压变压器，射&R90到达用户再用降压变压器变为220V供用户运用（两个变压器均为志向变压器）。对整个送电过程，下列说法正确的是（）A.输电线上的损失功率为300WB.升压变压器的匝数比为1：100C.输电线上的电流为100AD.降压变压器的输入电压为4700V
