第十章交變電流傳感器

1、第十章交變電流傳感器(1)從近三年高考試題考點(diǎn)分布可以看出，高考對(duì)本章內(nèi)容的考查重點(diǎn)有變壓器的原理及應(yīng)用、交變電流的有效值、交變電流的平均值以及遠(yuǎn)距離輸電等知識(shí)的理解和應(yīng)用。其中針對(duì)變壓器的原理及應(yīng)用的題目出現(xiàn)的頻率非常高，另外交流電的最大值、瞬時(shí)值、平均值、有效值的計(jì)算和應(yīng)用也是考查頻率較高的知識(shí)點(diǎn)。(2)高考對(duì)本章內(nèi)容的考查主要以選擇題的形式出現(xiàn)，多和電路相結(jié)合進(jìn)行命題。試題難度一般在中等及中等偏下的層次。 2015高考考向前瞻預(yù)計(jì)在2015年高考中，對(duì)交流電的考查仍會(huì)集中在上述知識(shí)點(diǎn)上，仍將通過(guò)交變電流的圖像考查交變電流的四值、變壓器等問(wèn)題，以分值不超過(guò)6分的選擇題為主。第1節(jié)交變電流的

2、產(chǎn)生及描述交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律想一想線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生正弦交流電，對(duì)轉(zhuǎn)軸方位有何要求？電動(dòng)勢(shì)的最大值(峰值)跟線圈角速度成正比，跟轉(zhuǎn)軸的位置有關(guān)嗎？跟線圈的面積成正比，跟線圈的形狀有關(guān)嗎？提示：轉(zhuǎn)軸必須與磁場(chǎng)垂直，電動(dòng)勢(shì)的最大值與線圈轉(zhuǎn)軸的位置和線圈的形狀無(wú)關(guān)。記一記1交變電流(1)定義：大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化的電流。(2)圖像：如圖1011(a)、(b)、(c)、(d)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1011(a)所示。圖10112正弦式電流的產(chǎn)生和圖像(1)產(chǎn)生：在勻強(qiáng)磁場(chǎng)里，線圈繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。(2)圖像：用以描述

3、交流電隨時(shí)間變化的規(guī)律，如果線圈從中性面位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，其圖像為正弦曲線。如圖1011(a)所示。3正弦式電流的函數(shù)表達(dá)式若n匝面積為S的線圈以角速度繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，其函數(shù)形式為enBSsin_t，用EmnBS表示電動(dòng)勢(shì)最大值，則有eEmsin t。其電流大小為isin tImsin t。試一試1一只矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過(guò)線圈的磁通量隨時(shí)間變化的圖像如圖1012甲所示，則下列說(shuō)法正確的是()圖1012At0時(shí)刻，線圈平面與中性面垂直Bt0.01 s時(shí)刻，的變化率最大Ct0.02 s時(shí)刻，交流電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大D該線圈產(chǎn)生的交流電動(dòng)勢(shì)的圖

4、像如圖乙所示解析：選B由­t圖知，t0時(shí)，最大，即線圈處于中性面位置，此時(shí)e0，故A、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤；由圖知T0.04 s，在t0.01 s時(shí)，0，最大，e最大，則B項(xiàng)正確；在t0.02 s時(shí)，最大，0，e0，則C項(xiàng)錯(cuò)誤。描述正弦交流電的物理量記一記1周期和頻率(1)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(shí)間，單位是秒(s)，公式T。(2)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)。(3)周期和頻率的關(guān)系：T 或f。2有效值交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)規(guī)定的：讓交流和恒定電流分別通過(guò)相同阻值的電阻，如果在交流的一個(gè)周期內(nèi)它們產(chǎn)生的熱量

5、相等，而這個(gè)恒定電流是I、電壓是U，我們就把I、U叫做這個(gè)交流的有效值。正弦式電流的有效值跟最大值之間的關(guān)系是：E Em、I Im，U Um。試一試2.小型交流發(fā)電機(jī)中，矩形金屬線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與時(shí)間呈正弦函數(shù)關(guān)系，如圖1013所示。此線圈與一個(gè)R10 的電阻構(gòu)成閉合電路，不計(jì)電路的其他電阻，下列說(shuō)法正確的是()圖1013A交變電流的周期為0.125 sB交變電流的頻率為8 HzC交變電流的有效值為 AD交變電流的最大值為4 A解析：選C由圖像可知交變電流的周期T0.250 s，頻率f4 Hz，故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；交變電流的有效值IA A，故選項(xiàng)C正確；交變電流的最大值

6、Im A2 A，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤?？键c(diǎn)一正弦式交變電流的變化規(guī)律例1(多選)(2014·廣東名校質(zhì)檢)如圖1014所示為交流發(fā)電機(jī)示意圖，線圈的AB邊連在金屬滑環(huán)K上，CD邊連在滑環(huán)L上，導(dǎo)體制作的兩個(gè)電刷E、F分別壓在兩個(gè)滑環(huán)上，線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以通過(guò)滑環(huán)和電刷保持與外電路的連接。關(guān)于其工作原理，下列分析正確的是()圖1014A當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到中性面的瞬間，穿過(guò)線圈的磁通量最大B當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到中性面的瞬間，線圈中的感應(yīng)電流最大C當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到跟中性面垂直的瞬間，穿過(guò)線圈的磁通量最小D當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到跟中性面垂直的瞬間，線圈中的感應(yīng)電流最小解析選AC當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到中性面的瞬間，穿過(guò)線圈的磁通量

7、最大，磁通量變化率為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，線圈中的感應(yīng)電流為零，選項(xiàng)A正確B錯(cuò)誤；當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到跟中性面垂直的瞬間，穿過(guò)線圈的磁通量最小，磁通量變化率最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，感應(yīng)電流最大，選項(xiàng)C正確D錯(cuò)誤。例2(2014·連云港摸底)如圖1015甲所示為一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)的示意圖，單匝線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。若從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示。已知發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻為1.0 ，外接燈泡的電阻為9.0 。求：圖1015(1)寫出流經(jīng)燈泡的瞬時(shí)電流的表達(dá)式；(2)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中穿過(guò)線圈的最大磁通量；(3)線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中，外力所做的功。解析(1)由圖得 eEmsin t6sin

8、100t(V)則電流 i0.6sin 100t(A)(2)EmBSEm6 V100mBS 2.7×102Wb(3)E6 V，外力所做的功WQT7.2×102J。答案(1)i 0.6sin 100t(A)(2)2.7×102Wb(3)7.2×102 J1兩個(gè)特殊位置的特點(diǎn)(1)線圈平面與中性面重合時(shí)，SB，最大，0，e0，i0，電流方向?qū)l(fā)生改變。(2)線圈平面與中性面垂直時(shí)，SB，0，最大，e最大，i最大，電流方向不改變。2書寫交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式的基本思路(1)確定正弦式交變電流的峰值，根據(jù)已知圖像讀出或由公式EmnBS求出相應(yīng)峰值。(2)明確線圈的初

9、始位置，找出對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式若線圈從中性面位置開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，則i­t圖像為正弦函數(shù)圖像，函數(shù)式為iImsin t。若線圈從垂直中性面位置開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，則i­t圖像為余弦函數(shù)圖像，函數(shù)式為iImcos t。考點(diǎn)二交流電四值的理解和應(yīng)用例3(多選)(2013·山東高考)圖1016甲是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，兩磁極N、S間的磁場(chǎng)可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，為交流電流表。線圈繞垂直于磁場(chǎng)的水平軸OO沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的交變電流隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示。以下判斷正確的是()圖1016A電流表的示數(shù)為10 AB線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為50 rad/sC0.01

10、s時(shí)線圈平面與磁場(chǎng)方向平行D0.02 s時(shí)電阻R中電流的方向自右向左解析選AC根據(jù)i­t圖像可知，交流電的最大值為10 A，所以電流表的示數(shù)(有效值)為10 A，A正確。交流電的周期T0.02 s，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度100 rad/s，B錯(cuò)誤。0.01 s時(shí)，感應(yīng)電流達(dá)到峰值，線圈平面與磁場(chǎng)方向平行，C正確。0.02 s時(shí)，線圈又回到題圖所示位置，根據(jù)右手定則可以判斷，電阻R中電流的方向自左向右，D錯(cuò)誤。例4(2013·福建高考)如圖1017，實(shí)驗(yàn)室一臺(tái)手搖交流發(fā)電機(jī)，內(nèi)阻r1.0 ，外接R9.0 的電阻。閉合開(kāi)關(guān)S，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以某一轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)e10sin

11、 10t(V)，則()圖1017A該交變電流的頻率為10 HzB該電動(dòng)勢(shì)的有效值為10 VC外接電阻R所消耗的電功率為10 WD電路中理想交流電流表的示數(shù)為1.0 A解析選D由交流電的表達(dá)式可知10 rad/s，Em10 V，得f5 Hz，E10 V，A、B錯(cuò)誤。I1 A，D正確。PRI2R9 W，C錯(cuò)誤。交變電流的瞬時(shí)值、峰值、有效值和平均值的比較物理含義重要關(guān)系適用情況瞬時(shí)值交變電流某一時(shí)刻的值eEmsin t iImsin t計(jì)算線圈某時(shí)刻的受力最大值最大的瞬時(shí)值EmnBSIm確定用電器的耐壓值，如電容器、晶體管等的擊穿電壓有效值跟交變電流的熱效應(yīng)等效的恒定電流值對(duì)正弦式交流電：E U

12、I計(jì)算與電流熱效應(yīng)相關(guān)的量，如功、功率、熱量等；交流電表的測(cè)量值；電氣設(shè)備所標(biāo)注的額定電壓、額定電流；保險(xiǎn)絲的熔斷電流平均值交變電流圖像中圖線與時(shí)間軸圍成面積與時(shí)間的比值n計(jì)算通過(guò)電路某一截面的電荷量q·t“電動(dòng)機(jī)”模型和“發(fā)電機(jī)”模型是高考題中時(shí)常出現(xiàn)的兩種物理模型，凡在安培力作用下在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的通電導(dǎo)體均可看做電動(dòng)機(jī)模型，在外力作用下在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體均可看做發(fā)電機(jī)模型，此模型綜合考查了磁場(chǎng)力的作用、電磁感應(yīng)、恒定電流、交流電、能量轉(zhuǎn)化與守恒等知識(shí)。電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)工作原理通電線圈在磁場(chǎng)中受到安培力而轉(zhuǎn)動(dòng)閉合線圈在磁場(chǎng)中受外力轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)能量轉(zhuǎn)化電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能機(jī)

13、械能轉(zhuǎn)化為電能解題要點(diǎn)(1)受力由左手定則來(lái)判斷(2)能量關(guān)系：P總P輸出P熱(3)實(shí)際功率：P實(shí)際P額定(4)電壓、電流關(guān)系：U>IR(1)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向由右手定則判定(2)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小由法拉第電磁感應(yīng)定律計(jì)算(3)注意感應(yīng)電流的最大值、瞬時(shí)值、有效值和平均值的計(jì)算(4)能量轉(zhuǎn)化中滿足守恒形象比喻左手抓著電動(dòng)機(jī)右手抓著發(fā)電機(jī)典例如圖1018甲所示是某同學(xué)設(shè)計(jì)的一種振動(dòng)發(fā)電裝置的示意圖，一個(gè)半徑r0.10 m、匝數(shù)n20的線圈套在永久磁鐵槽中，磁場(chǎng)的磁感線均沿半徑方向均勻分布(其右視圖如圖乙所示)。在線圈所在位置磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小均為B0.20 T，線圈的電阻為R10.50 ，它

14、的引出線接有R29.5 的小電珠L(zhǎng)。外力推動(dòng)線圈框架的P端，使線圈沿軸線做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，便有電流通過(guò)電珠。當(dāng)線圈向右的位移x隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖丙所示時(shí)(x取向右為正)。求：圖1018(1)線圈運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E的大??；(2)線圈運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流I的大小；(3)每一次推動(dòng)線圈運(yùn)動(dòng)過(guò)程中作用力F的大??；(4)該發(fā)電機(jī)的輸出功率P。解析(1)由xt圖，可得線圈的切割速度v0.8 m/s。線圈做切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)En·2rBv20×2×3.14×0.1×0.2×0.8 V2 V。(2)由閉合電路的歐姆定律，感應(yīng)電流I A

15、0.2 A(3)由于線圈每次運(yùn)動(dòng)都是勻速直線運(yùn)動(dòng)，由平衡條件F推F安，即F推nBI2r20×0.2×0.2×2×3.14×0.1 N0.5 N。(4)發(fā)電機(jī)的輸出功率即小電珠的電功率PI2R20.22×9.5 W0.38 W。答案(1)2 V(2)0.2 A(3)0.5 N(4)0.38 W題后悟道(1)線圈在輻射形磁場(chǎng)中切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)等于每匝線圈產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的和。(2)線圈所受的安培力等于各匝線圈所受安培力的和。(3)線圈是電源，燈泡是負(fù)載，其能量來(lái)源是推力做的功。如圖1019所示為電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)化模型，線圈abcd可繞軸O1O2

16、自由轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)線圈中通入如圖所示的電流時(shí)，順著O1O2的方向看去，線圈將()圖1019A順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)B逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)C仍然保持靜止D既可能順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，也可能逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)解析：選A在題中圖示位置，由左手定則可以判斷，ab邊受到的安培力向上，cd邊受到的安培力向下，則線圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，故A項(xiàng)正確。隨堂對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1(多選)(2014·北京東城期末)北京市東城區(qū)民用電網(wǎng)改造完成后，某居民小區(qū)變壓器輸出端的交變電壓瞬時(shí)值表達(dá)式為u220sin 100t(V)，對(duì)此交變電壓，下列表述正確的是()A最大值是220 VB頻率是50 HzC有效值是220 V D周期是0.01 s解析：選BC此交變電壓最大值是220

17、 V，有效值是220 V，頻率是50 Hz，周期是0.02 s，選項(xiàng)B、C正確A、D錯(cuò)誤。2.通過(guò)某電流表的電流按如圖10110所示的規(guī)律變化，則該電流表的讀數(shù)為()圖10110A4 AB4 AC5 A D5 A解析：選C根據(jù)交變電流有效值的定義取一個(gè)周期T。有I2RT()2R·(3)2R·，得I5 A。3(2014·北京豐臺(tái)期末)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線圈繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖10111甲所示，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的圖像如圖乙所示，則()圖10111At 0.005 s時(shí)線圈平面與磁場(chǎng)方向平行 Bt 0.010 s時(shí)線圈的磁通量變化率最大C線圈產(chǎn)生的交

18、變電動(dòng)勢(shì)頻率為100 HzD線圈產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)有效值為311 V解析：選At0.005 s時(shí)線圈平面與磁場(chǎng)方向平行，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，選項(xiàng)A正確；t0.010 s時(shí)線圈的磁通量最大，變化率最小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；線圈產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)周期0.02 s，頻率為50 Hz，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；線圈產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)最大值為311 V，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。4. (2014·寶雞質(zhì)檢)如圖10112所示，圖線a是線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的正弦交流電的圖像，當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，所產(chǎn)生的正弦交流電的圖像如圖線b所示。以下關(guān)于這兩個(gè)正弦交流電的說(shuō)法中正確的是()圖10112A線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為12B交流電a的電壓瞬

19、時(shí)值u10sin 0.4t(V)C交流電b的電壓最大值為 VD在圖中t0時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量為零解析：選C產(chǎn)生的正弦交流電的周期之比為23，線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為32 ，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；交流電a的周期為0.4 s，交流電a的電壓瞬時(shí)值u10sin 5t(V)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由最大值nBS可知，二者最大值之比為32，交流電b的電壓最大值為 V，選項(xiàng)C正確；在圖中t0時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，穿過(guò)線圈的磁通量最大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。5(2014·江蘇名校質(zhì)檢)交流發(fā)電機(jī)電樞電阻為2 ，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式為e389sin 100t(V)，給電阻R8 的用電器供電，則(1)通過(guò)用電器的電流為多少？(2)電

20、源輸出功率和發(fā)電總功率為多少？(3)發(fā)電機(jī)輸出端電壓為多少？解析：(1)交變電流電動(dòng)勢(shì)的有效值為：EV275 V根據(jù)閉合電路歐姆定律：IA27.5 A(2)發(fā)電機(jī)的輸出功率即電阻消耗的電功率：P出I2R6 050 W電源消耗的總功率為：PEI275×27.5 W7 562.5 W(3)發(fā)電機(jī)路端電壓為：UIR27.5×8 V220 V答案：(1)27.5 A(2)6 050 W7 562.5 W(3)220 V課時(shí)跟蹤檢測(cè)一、單項(xiàng)選擇題1(2014·青島測(cè)試)一交流電壓為u100sin 100tV，由此表達(dá)式可知()A用電壓表測(cè)該電壓其示數(shù)為50 VB該交流電壓的

21、周期為0.02 sC將該電壓加在“100 V100 W”的燈泡兩端，燈泡的實(shí)際功率小于100 WDt1/400 s時(shí)，該交流電壓的瞬時(shí)值為50 V解析：選B電壓有效值為100 V，故用電壓表測(cè)該電壓其示數(shù)為100 V，A項(xiàng)錯(cuò)誤；100 rad/s，則周期T0.02 s，B項(xiàng)正確；該電壓加在“100 V100 W”的燈泡兩端，燈泡恰好正常工作，C項(xiàng)錯(cuò)；t1/400 s代入瞬時(shí)值表達(dá)式得電壓的瞬時(shí)值為100 V，D項(xiàng)錯(cuò)。2. (2014·北京海淀期末)將定值電阻R110 、R220 串聯(lián)接在正弦交流電路中，通過(guò)電阻R2的電流i隨時(shí)間t變化的情況如圖1所示。則()圖1A通過(guò)R1的電流有效值

22、是1.2 ABR1兩端的電壓有效值是6 VC通過(guò)R2的電流有效值是1.2 ADR2兩端的電壓有效值是6 V解析：選B通過(guò)R1的電流有效值是0.6 A，R1兩端的電壓有效值是6 V，選項(xiàng)A錯(cuò)誤B正確；通過(guò)R2的電流有效值是0.6 A ，R2兩端的電壓有效值是12 V，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。3(2014·濟(jì)寧模擬)電吉他是利用電磁感應(yīng)原理工作的一種樂(lè)器。如圖2甲所示為電吉他的拾音器的原理圖，在金屬弦的下方放置有一個(gè)連接到放大器的螺線管。一條形磁鐵固定在管內(nèi)，當(dāng)撥動(dòng)金屬弦后，螺線管內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，經(jīng)一系列轉(zhuǎn)化后可將電信號(hào)轉(zhuǎn)為聲音信號(hào)。若由于金屬弦的振動(dòng)，螺線管內(nèi)的磁通量隨時(shí)間t的變化如圖乙所

23、示，則螺線管內(nèi)感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化圖像為()圖2圖3解析：選B由法拉第電磁感應(yīng)定律，則螺線管內(nèi)感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化圖像為B。4.將硬導(dǎo)線中間一段折成不封閉的正方形，每邊長(zhǎng)為l，它在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向如圖4所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為n，導(dǎo)線在a、b兩處通過(guò)電刷與外電路連接，外電路接有額定功率為P的小燈泡并正常發(fā)光，電路中除燈泡外，其余部分的電阻不計(jì)，燈泡的電阻應(yīng)為()圖4A. B.C. D.解析：選B導(dǎo)線轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生正弦交流電，其最大值Em2nBl2，小燈泡正常發(fā)光，則P2，解得R，B項(xiàng)正確。5(2014·寧波聯(lián)考)如圖5所示電路，電阻R1與電阻R2阻值相同，都為R，和R

24、1并聯(lián)的D為理想二極管(正向電阻可看作零，反向電阻可看作無(wú)窮大)，在A、B間加一正弦交流電u20sin(100t) V，則加在R2上的電壓有效值為()圖5A10 V B20 VC15 V D5 V解析：選D由二極管的單項(xiàng)導(dǎo)電性可知，若二極管導(dǎo)通，加在R2上的電壓波形為半個(gè)周期最大值為20 V，若二極管截止，R1、R2串聯(lián)，則R2上的電壓半個(gè)周期最大值為10 V。由有效值的定義可得加在R2上的電壓有效值為5 V，選項(xiàng)D正確。6(2014·合肥模擬)傳統(tǒng)的自行車發(fā)電機(jī)內(nèi)部電路如圖6甲所示，驅(qū)動(dòng)軸一端與自行車車輪相連，另一端連接條形永磁鐵，車輪轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，驅(qū)動(dòng)軸帶動(dòng)磁鐵在鐵芯之間勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，

25、發(fā)電機(jī)線圈兩端產(chǎn)生的交變電壓波形如圖乙所示。已知波形圖中正負(fù)尖峰電壓分別為Um和Um。兩個(gè)相鄰正負(fù)尖峰電壓所對(duì)應(yīng)的時(shí)間差為t，發(fā)電機(jī)線圈匝數(shù)為n。以下判斷正確的是()圖6A驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度2/tB線圈電壓的有效值UUm/2C穿過(guò)線圈磁通量變化率的最大值kmUm/nD相鄰兩個(gè)向上尖峰時(shí)間內(nèi)，線圈電壓的平均值UUm/2解析：選C根據(jù)題述兩個(gè)相鄰正負(fù)尖峰電壓所對(duì)應(yīng)的時(shí)間差為t，可得交變電流周期T2t，驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度2/2t/t，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。由于產(chǎn)生的交變電流不是按照正弦規(guī)律變化，線圈電壓的有效值不是UUm/2，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與磁通量變化率成正比，Umnkm，穿過(guò)

26、線圈磁通量變化率的最大值kmUm/n，選項(xiàng)C正確。相鄰兩個(gè)向上尖峰時(shí)間內(nèi)，線圈電壓的平均值Un，因?yàn)榫€圈轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)完整的周期，磁通量變化量0，所以電壓平均值等于零，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。二、多項(xiàng)選擇題7(2014·茂名期末)交流發(fā)電機(jī)電樞中產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)為eEmsin t，如果要將交變電動(dòng)勢(shì)的有效值提高一倍，而交流電的周期不變，可采取的方法是()A將電樞轉(zhuǎn)速提高一倍，其他條件不變B將磁感應(yīng)強(qiáng)度增加一倍，其他條件不變C將線圈的面積增加一倍，其他條件不變D將磁感應(yīng)強(qiáng)度增加一倍，線圈的面積縮小一半，其它條件不變解析：選BC將磁感應(yīng)強(qiáng)度增加一倍，其他條件不變，或?qū)⒕€圈的面積增加一倍，其他條件不變，選項(xiàng)

27、B、C正確。8. (2014·青島測(cè)試)一交變電流的圖像如圖7所示，由圖可知()圖7A用電流表測(cè)該電流其示數(shù)為14.1 AB該交變電流的頻率為50 HzC該交變電流通過(guò)10 電阻時(shí)，電阻消耗的電功率為1 000 WD該交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式為i14.1sin 628t A解析：選CD根據(jù)圖像知交流電的有效值為10 A，則電流表示數(shù)為有效值10 A，A項(xiàng)錯(cuò)；周期T0.01 s，頻率為100 Hz，B項(xiàng)錯(cuò)；通過(guò)10 的電阻，電功率PI2R1 000 W，C項(xiàng)正確；瞬時(shí)值表達(dá)式為iImsin t14.1sin 200t A14.1sin 628t A，D項(xiàng)正確。9.一矩形線圈，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞

28、垂直磁感線的對(duì)稱軸轉(zhuǎn)動(dòng)，形成如圖8所示的交變電動(dòng)勢(shì)圖像，根據(jù)圖像提供的信息，以下說(shuō)法正確的是()圖8A線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為 rad/sB電動(dòng)勢(shì)的有效值為14.1 VCt 1.0×102s時(shí)，線圈平面和磁場(chǎng)方向的夾角為30°Dt1.5×102s時(shí)，穿過(guò)線圈平面的磁通量最大解析：選ABC角速度 rad/s，A項(xiàng)正確；電動(dòng)勢(shì)的有效值E14.1 V，B項(xiàng)正確；電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值e20sint(V)，將t1.0×102s代入該式，解得，這是線圈從中性面開(kāi)始轉(zhuǎn)過(guò)的夾角，故線圈平面和磁場(chǎng)方向的夾角30°，C項(xiàng)正確；t1.5×102s時(shí)，線圈平面與磁場(chǎng)平行

29、，磁通量最小，D項(xiàng)錯(cuò)。10(2014·貴州六校聯(lián)考)如圖9所示，一個(gè)單匝矩形導(dǎo)線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)周期為T0 。線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em，則()圖9A線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的有效值為EmB線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中穿過(guò)線圈的磁通量的最大值為 C線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中磁通量變化率的最大值為EmD經(jīng)過(guò)2T0的時(shí)間，通過(guò)線圈電流的方向改變2次解析：選BC由交變電流有效值和最大值的關(guān)系可知線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的有效值為Em，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由題意知線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的最大值為EmBSBS，故線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中穿過(guò)線圈的磁通量的最大值BS，選項(xiàng)B正確；線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中磁通量變化率的大小等于產(chǎn)生的感

30、應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，選項(xiàng)C正確；正弦式交變電流一個(gè)周期內(nèi)電流方向變化兩次，經(jīng)過(guò)2T0的時(shí)間，通過(guò)線圈電流的方向改變4次，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。三、非選擇題11(2014·鄭州模擬)如圖10甲所示，一固定的矩形導(dǎo)體線圈水平放置，線圈的兩端接一只小燈泡，在線圈所在空間內(nèi)存在著與線圈平面垂直的均勻分布的磁場(chǎng)。已知線圈的匝數(shù)n100 匝，總電阻r1.0 ，所圍成矩形的面積S0.040 m2，小燈泡的電阻R9.0 ，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間按如圖乙所示的規(guī)律變化，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的表達(dá)式為enBmScos t，其中Bm為磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值，T為磁場(chǎng)變化的周期，不計(jì)燈絲電阻隨溫度的變化，求：圖10(1)線

31、圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值；(2)小燈泡消耗的電功率；(3)在磁感應(yīng)強(qiáng)度變化的0時(shí)間內(nèi)，通過(guò)小燈泡的電荷量。解析：(1)由圖像知，線圈中產(chǎn)生的交變電流的周期T3.14×102 s，所以EmnBmS8.0 V。(2)電流的最大值Im0.80 A，有效值I A，小燈泡消耗的電功率PI2R2.88 W。(3)在0時(shí)間內(nèi)，電動(dòng)勢(shì)的平均值，平均電流，流過(guò)燈泡的電荷量Qt4.0×103 C。答案：(1)8.0 V(2)2.88 W(3)4.0×103 C12(2014·北京海淀期末)如圖11甲所示，長(zhǎng)、寬分別為L(zhǎng)1、L2的矩形金屬線框位于豎直平面內(nèi)，其匝數(shù)為n，總電

32、阻為r，可繞其豎直中心軸O1O2轉(zhuǎn)動(dòng)。線框的兩個(gè)末端分別與兩個(gè)彼此絕緣的銅環(huán)C、D(集流環(huán))焊接在一起，并通過(guò)電刷和定值電阻R相連。線框所在空間有水平向右均勻分布的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖11乙所示，其中B0、B1和t1均為已知。在0t1的時(shí)間內(nèi)，線框保持靜止，且線框平面和磁場(chǎng)垂直；t1時(shí)刻后線框在外力的驅(qū)動(dòng)下開(kāi)始繞其豎直中心軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。求：圖11(1)0t1時(shí)間內(nèi)通過(guò)電阻R的電流大??；(2)線框勻速轉(zhuǎn)動(dòng)后，在轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中電流通過(guò)電阻R產(chǎn)生的熱量；(3)線框勻速轉(zhuǎn)動(dòng)后，從圖甲所示位置轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中，通過(guò)電阻R的電荷量。解析：(1)0t1時(shí)間內(nèi)，線

33、框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) En根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，通過(guò)電阻R的電流I(2)線框產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值 EmnB1L1L2感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值EnB1L1L2通過(guò)電阻R的電流的有效值I線框轉(zhuǎn)動(dòng)一周所需的時(shí)間t此過(guò)程中，電阻R產(chǎn)生的熱量QI2RtR2(3)線框從圖甲所示位置轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中，平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)n平均感應(yīng)電流通過(guò)電阻R的電荷量qt答案：(1)(2)R2(3)第2節(jié)變壓器_電能的傳輸理想變壓器記一記1構(gòu)造：如圖1021所示。圖1021理想變壓器由原線圈、副線圈和閉合鐵芯組成。2原理線圈的互感現(xiàn)象。3基本關(guān)系(1)電壓關(guān)系：(2)功率關(guān)系：P入P出(3)電流關(guān)系：只有一個(gè)副線圈時(shí)：有

34、多個(gè)副線圈時(shí)：U1I1U2I2U3I3UnIn4幾種常用的變壓器(1)自耦變壓器也叫調(diào)壓變壓器。(2)互感器電壓互感器，用來(lái)把高電壓變成低電壓。電流互感器，用來(lái)把大電流變成小電流。試一試1如圖1022，一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為12；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?，F(xiàn)閉合開(kāi)關(guān)，燈泡正常發(fā)光。若用U和I分別表示此時(shí)電壓表和電流表的讀數(shù)，則()圖1022AU110 V，I0.2 ABU110 V，I0.05 ACU110 V，I0.2 ADU110 V，I0.2 A解析：選A直接求出副線圈中的電壓、電流分別為：220 V、

35、0.1 A。故原線圈中的電壓、電流分別為110 V、0.2 A。電能的輸送想一想照明供電線路的路端電壓基本上是保持不變的?？墒俏覀?cè)谕砩掀?、八點(diǎn)鐘用電高峰時(shí)開(kāi)燈，電燈比深夜時(shí)要顯得暗些。這是什么原因呢？提示：在用電高峰時(shí)，總電阻比深夜時(shí)小，供電線路上的電流大，輸電線上損失的電壓較大，因而每盞燈兩端的電壓較低。記一記1輸電過(guò)程(如圖1023所示)圖10232電壓損失(1)UUU(2)UIR3功率損失(1)PPP(2)PI2R()2R4輸送電流(1)I(2)I試一試2中國(guó)已投產(chǎn)運(yùn)行的1 000 kV特高壓輸電是目前世界上電壓最高的輸電工程。假設(shè)甲、乙兩地原來(lái)用500 kV的超高壓輸電，輸電線上損耗

36、的電功率為P。在保持輸送電功率和輸電線電阻都不變的條件下，現(xiàn)改用1 000 kV特高壓輸電，若不考慮其他因素的影響，則輸電線上損耗的電功率將變?yōu)?)A.B.C2P D4P解析：選A遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題中，若輸送電功率不變，則輸電電壓與輸電電流成反比，所以用1 000 kV特高壓輸電時(shí)，輸電電流為原來(lái)輸電電流的一半，而輸電線上損耗的電功率與輸電電流的平方成正比，所以輸電線上損耗的電功率為原來(lái)輸電線上損耗的電功率的，即，A正確?？键c(diǎn)一理想變壓器的工作原理及基本量的關(guān)系 例1(2013·廣東高考)如圖1024所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1n221，和均為理想電表，燈泡電阻RL6 ，AB端電

37、壓u112 sin 100t(V)。下列說(shuō)法正確的是()圖1024A電流頻率為100 HzB. 的讀數(shù)為24 VC. 的讀數(shù)為0.5 AD變壓器輸入功率為6 W解析選D由2f得f50 Hz，A錯(cuò)誤；原線圈電壓的有效值U112 V，由得U26 V，B錯(cuò)誤；I21 A，C錯(cuò)誤；P1P2U2I26 W，D正確。例2(2013·四川高考)用220 V的正弦交流電通過(guò)理想變壓器對(duì)一負(fù)載供電，變壓器輸出電壓是110 V，通過(guò)負(fù)載的電流圖像如圖1025所示，則()圖1025A變壓器輸入功率約為3.9 WB輸出電壓的最大值是110 VC變壓器原、副線圈匝數(shù)比是12D負(fù)載電流的函數(shù)表達(dá)式i0.05 s

38、in(100t)A解析選A由圖像可知，輸出電流的最大值為0.05 A，則I0.035 A，P入P出UI3.9 W，A正確。平時(shí)所說(shuō)的物理量為有效值，B錯(cuò)誤。由公式可知，變壓器的匝數(shù)之比為21，C錯(cuò)誤。由圖像可知，T0.02 s，角速度100 rad/s，所以電流的表達(dá)式i0.05sin 100t A，D錯(cuò)誤。1變壓器的工作原理2理想變壓器及其原、副線圈基本量的關(guān)系理想變壓器沒(méi)有能量損失(銅損、鐵損) 沒(méi)有磁通量損失(磁通量全部集中在鐵芯中)基本關(guān)系功率關(guān)系P入P出電壓關(guān)系原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比，與負(fù)載情況、副線圈個(gè)數(shù)的多少無(wú)關(guān)電流關(guān)系只有一個(gè)副線圈時(shí)，電流和匝數(shù)成反比；有多個(gè)副線圈時(shí)，由

39、輸入功率和輸出功率相等確定電流關(guān)系頻率關(guān)系原、副線圈中電流的頻率相等制約關(guān)系電壓副線圈電壓U2由原線圈電壓U1和匝數(shù)比決定功率原線圈的輸入功率P1由副線圈的輸出功率P2決定電流原線圈電流I1由副線圈電流I2和匝數(shù)比決定考點(diǎn)二變壓器的動(dòng)態(tài)分析常見(jiàn)的理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題一般有兩種：匝數(shù)比不變的情況和負(fù)載電阻不變的情況。1匝數(shù)比不變的情況(如圖1026所示)圖1026(1)U1不變，根據(jù)，輸入電壓U1決定輸出電壓U2，可以得出不論負(fù)載電阻R如何變化，U2不變。(2)當(dāng)負(fù)載電阻發(fā)生變化時(shí)，I2變化，根據(jù)輸出電流I2決定輸入電流I1，可以判斷I1的變化。(3)I2變化引起P2變化，根據(jù)P1P2，可以

40、判斷P1的變化。2負(fù)載電阻不變的情況(如圖1027所示)圖1027(1)U1不變，發(fā)生變化，U2變化。(2)R不變，U2變化，I2發(fā)生變化。(3)根據(jù)P2和P1P2，可以判斷P2變化時(shí)，P1發(fā)生變化，U1不變時(shí)，I1發(fā)生變化。例3(多選)(2014·杭州模擬)如圖1028所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為101，b是原線圈中心的抽頭，電壓表和電流表均為理想電表，從某時(shí)刻開(kāi)始在原線圈c、d兩端加上交變電壓，其瞬時(shí)值表達(dá)式為u1220sin 100t(V)，則()圖1028A當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)與a連接時(shí)，電壓表V1的示數(shù)為22 VB當(dāng)t s時(shí)，電壓表V0的讀數(shù)為220 VC單刀雙擲開(kāi)關(guān)與a

41、連接，當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片P向上移動(dòng)的過(guò)程中，電壓表V1的示數(shù)增大，電流表示數(shù)變小D當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)由a扳向b時(shí)，電壓表V1和電流表的示數(shù)均變小思路點(diǎn)撥(1)請(qǐng)分析當(dāng)開(kāi)關(guān)接a時(shí)，滑片P上移，負(fù)載電阻如何變化？原、副線圈的電壓如何變化？提示：負(fù)載電阻變大，原、副線圈電壓不變。(2)請(qǐng)分析當(dāng)開(kāi)關(guān)由a扳向b時(shí)，原、副線圈電壓的變化。提示：原線圈電壓不變，副線圈電壓變大。解析選BC當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)與a連接時(shí)，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為101，副線圈輸出電壓為U222 V，但電壓表V1的示數(shù)小于U2，故A錯(cuò)誤；當(dāng)t s時(shí)，電壓表V0的讀數(shù)為有效值220 V，故B正確；單刀雙擲開(kāi)關(guān)與a連接，在滑動(dòng)變阻器觸頭P

42、向上移動(dòng)的過(guò)程中，滑動(dòng)變阻器的電阻變大，電路的總電阻變大，由于副線圈輸出電壓U2是由變壓器決定的，所以電流表示數(shù)變小，電壓表V1示數(shù)變大，故C正確；當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)由a扳向b時(shí)，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比變?yōu)?1，副線圈輸出電壓U2變大，電流表和電壓表V1的示數(shù)均變大，故D錯(cuò)誤。變壓器動(dòng)態(tài)問(wèn)題分析的思路流程U1U2I2I1P11圖1029甲中理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比n1n251，電阻R20 ，L1、L2為規(guī)格相同的兩只小燈泡，S1為單刀雙擲開(kāi)關(guān)。原線圈接正弦交變電源，輸入電壓u隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示?，F(xiàn)將S1接1、S2閉合，此時(shí)L2正常發(fā)光。下列說(shuō)法正確的是()圖1029A輸入電壓

43、u的表達(dá)式u20sin(50t)VB只斷開(kāi)S2后，L1、L2均正常發(fā)光C只斷開(kāi)S2后，原線圈的輸入功率增大D若S1換接到2 后，R消耗的電功率為0.8 W解析：選D讀圖知周期T0.02 s，所以u(píng)20sin(100t)V。原本L2正常發(fā)光，只斷開(kāi)S2后，電壓被兩燈泡均分，不會(huì)正常發(fā)光，且兩燈泡串聯(lián)，負(fù)載電阻增大，輸出功率減小，輸入功率也減小。由變壓器的變壓比可得副線圈輸出電壓為4 V，S1換接到2后，R消耗的功率P W0.8 W，D正確?？键c(diǎn)三遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題1遠(yuǎn)距離高壓輸電的幾個(gè)基本關(guān)系(以圖10210為例)圖10210(1)功率關(guān)系P1P2，P3P4，P2P損P3。(2)電壓、電流關(guān)系，U2

44、U線U3，I2I3I線。(3)輸電電流I線。(4)輸電導(dǎo)線上損失的電功率P損U線I線Ir()2r。2關(guān)于遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題的處理思路(1)畫出輸電線路圖，將已知量和未知量標(biāo)在圖中相應(yīng)位置；(2)將輸電線路劃分為幾個(gè)獨(dú)立回路；(3)根據(jù)串并聯(lián)電路特點(diǎn)、歐姆定律、電功率公式等確定各部分回路物理量之間的關(guān)系；(4)根據(jù)升壓、降壓，原、副線圈的電壓、電流關(guān)系和功率關(guān)系列式求解。例4(多選)一臺(tái)發(fā)電機(jī)最大輸出功率為4 000 kW，電壓為4 000 V，經(jīng)變壓器T1升壓后向遠(yuǎn)方輸電。輸電線路總電阻為R1 k。到目的地經(jīng)變壓器T2降壓，負(fù)載為多個(gè)正常發(fā)光的燈泡(220 V60 W)。若在輸電線路上消耗的功率為

45、發(fā)電機(jī)輸出功率的10%，變壓器T1和T2的耗損可忽略，發(fā)電機(jī)處于滿負(fù)荷工作狀態(tài)，則()AT1原、副線圈電流分別為103 A和20 ABT2原、副線圈電壓分別為1.8×105 V和220 VCT1和T2的變壓比分別為150和401D有6×104盞燈泡(220 V60 W)正常發(fā)光思路點(diǎn)撥(1)畫出遠(yuǎn)距離輸電的模型圖，并在圖上標(biāo)出各個(gè)參量。提示：(2)分析升壓變壓器和降壓變壓器的功率和電壓關(guān)系。提示：功率關(guān)系：P2P線P3。電壓關(guān)系：U2U線U3。(3)寫出變壓器原、副線圈的電壓比和電流比。提示：電壓比：，。電流比：，。解析選ABDI1103 A，I2 20 A，故A正確；U4

46、220 V，I4，P4P1(110%)，所以U31.8×105 V，故B正確；，故C錯(cuò)誤；P4n·P燈，所以n6×104，故D正確。遠(yuǎn)距離輸電的分析思路對(duì)高壓輸電問(wèn)題，應(yīng)按“發(fā)電機(jī)升壓變壓器遠(yuǎn)距離輸電線降壓變壓器用電器”或從“用電器”倒推到“發(fā)電機(jī)”的順序一步一步進(jìn)行分析。2(2014·青島二中測(cè)試)隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)能源的需求也日益擴(kuò)大，節(jié)能變得越來(lái)越重要。某發(fā)電廠采用升壓變壓器向某一特定用戶供電，用戶通過(guò)降壓變壓器用電，若發(fā)電廠輸出電壓為U1，輸電導(dǎo)線總電阻為R，在某一時(shí)段用戶需求的電功率為P0，用戶的用電器正常工作的電壓為U2。在滿足用戶正

47、常用電的情況下，下列說(shuō)法正確的是()A輸電線上損耗的功率為B輸電線上損耗的功率為C若要減少輸電線上損耗的功率可以采用更高的電壓輸電D采用更高的電壓輸電會(huì)降低輸電的效率解析：選C設(shè)電廠輸出功率為P，則輸電線上損耗的功率PPP0，PIR，A、B項(xiàng)錯(cuò)誤；采用更高的電壓輸電，可以減小導(dǎo)線上的電流，故可以減少輸電線上損耗的功率，C項(xiàng)正確；采用更高的電壓輸電，輸電線上損耗的功率減少，則電廠輸出的總功率減少，故可提高輸電的效率，D項(xiàng)錯(cuò)誤。以“互感器”為背景考查變壓器的原理典例(2013·天津高考)普通的交流電流表不能直接接在高壓輸電線路上測(cè)量電流，通常要通過(guò)電流互感器來(lái)連接，圖10211中電流互感

48、器ab一側(cè)線圈的匝數(shù)較少，工作時(shí)電流為Iab，cd一側(cè)線圈的匝數(shù)較多，工作時(shí)電流為Icd，為了使電流表能正常工作，則()圖10211Aab接MN、cd接PQ，IabIcdBab接MN、cd接PQ，IabIcdCab接PQ、cd接MN，IabIcdDab接PQ、cd接MN，IabIcd解析根據(jù)理想變壓器的原理，線圈電流與匝數(shù)成反比，ab接MN，通過(guò)的電流較大，電流表接在cd兩端，通過(guò)的電流較小，B正確。答案B點(diǎn)悟生活中的變壓器在高考中的考查在考查變壓器的高考題中，以常見(jiàn)的生產(chǎn)生活裝置為背景材料的題目經(jīng)常出現(xiàn)。此類問(wèn)題歷年高考命題統(tǒng)計(jì)高考題試題背景考查點(diǎn)2011·山東卷T20調(diào)壓變壓器變

49、壓器動(dòng)態(tài)問(wèn)題分析2012·山東卷T18燃?xì)鉅t點(diǎn)火裝置變壓器的原理及應(yīng)用2012·江蘇卷T7家庭電路保護(hù)裝置該類問(wèn)題主要以選擇題形式考查，試題情景新，但設(shè)問(wèn)簡(jiǎn)單、落點(diǎn)較低。3(多選)(2012·江蘇高考)某同學(xué)設(shè)計(jì)的家庭電路保護(hù)裝置如圖10212所示，鐵芯左側(cè)線圈L1由火線和零線并行繞成。當(dāng)右側(cè)線圈L2中產(chǎn)生電流時(shí)，電流經(jīng)放大器放大后，使電磁鐵吸起鐵質(zhì)開(kāi)關(guān)K，從而切斷家庭電路。僅考慮L1在鐵芯中產(chǎn)生的磁場(chǎng)，下列說(shuō)法正確的有()圖10212A家庭電路正常工作時(shí)，L2中的磁通量為零B家庭電路中使用的電器增多時(shí)，L2中的磁通量不變C家庭電路發(fā)生短路時(shí)，開(kāi)關(guān)K將被電磁鐵吸起

50、D地面上的人接觸火線發(fā)生觸電時(shí)，開(kāi)關(guān)K將被電磁鐵吸起解析：選ABD當(dāng)家庭電路正常工作時(shí)，火線和零線中的電流大小始終相等，方向始終相反，由于采用雙線繞成，當(dāng)電路正常工作時(shí)，火線和零線在鐵芯內(nèi)部產(chǎn)生的磁場(chǎng)大小相等，方向相反，所以內(nèi)部的磁通量為零，A正確；當(dāng)電路中的電器增多時(shí)，火線和零線中的電流都增大了，但大小始終相等，方向始終相反，鐵芯內(nèi)部的磁通量還是零，即L2中的磁通量不變，B正確；當(dāng)電路發(fā)生短路時(shí)，電流不經(jīng)用電器，火線和零線中電流很大，但大小始終相等，方向始終相反，鐵芯內(nèi)部的磁通量還是零，L2不產(chǎn)生感應(yīng)電流，開(kāi)關(guān)K不會(huì)被電磁鐵吸起，C錯(cuò)誤；當(dāng)?shù)孛嫔系娜私佑|火線發(fā)生觸電時(shí)，電流經(jīng)人體流向地面，不

51、經(jīng)過(guò)零線，所以火線和零線中的電流大小不等，在鐵芯內(nèi)產(chǎn)生的磁通量不為零，L2中產(chǎn)生感應(yīng)電流，開(kāi)關(guān)K被電磁鐵吸起，D正確。1.自耦變壓器高中物理中研究的變壓器本身就是一種忽略了能量損失的理想模型，自耦變壓器(又稱調(diào)壓器)，它只有一個(gè)線圈，其中一部分作為另一個(gè)線圈，當(dāng)交流電源接不同的端點(diǎn)時(shí)，它可以升壓也可以降壓，變壓器的基本關(guān)系對(duì)自耦變壓器均適用。2.雙副線圈變壓器計(jì)算具有兩個(gè)(或兩個(gè)以上)副線圈的變壓器問(wèn)題時(shí)，應(yīng)注意三個(gè)關(guān)系：(1)電壓關(guān)系：(2)電流關(guān)系：n1I1n2I2n3I3(3)功率關(guān)系：P1P2P3 典例1(2012·新課標(biāo)全國(guó)卷)自耦變壓器鐵芯上只繞有一個(gè)線圈，原、副線圈都只

52、取該線圈的某部分。一升壓式自耦調(diào)壓變壓器的電路如圖10213所示，其副線圈匝數(shù)可調(diào)。已知變壓器線圈總匝數(shù)為1 900匝；原線圈為1 100匝，接在有效值為220 V的交流電源上。當(dāng)變壓器輸出電壓調(diào)至最大時(shí)，負(fù)載R上的功率為2.0 kW。設(shè)此時(shí)原線圈中電流有效值為I1，負(fù)載兩端電壓的有效值為U2，且變壓器是理想的，則U2和I1分別約為()圖10213A380 V和5.3 AB380 V和9.1 AC240 V和5.3 A D240 V和9.1 A解析對(duì)理想變壓器，原、副線圈功率相同，故通過(guò)原線圈的電流I1A9.1 A，負(fù)載兩端電壓即為副線圈電壓，由，即，可得U2380 V，故B對(duì)。答案B典例2(

53、2012·丹東摸底)如圖10214所示，兩種情況下變壓器燈泡L2、L3的功率均為P，且L1、L2、L3為相同的燈泡，匝數(shù)比為n1n231，則圖甲中L1的功率和圖乙中L1的功率分別為()圖10214AP、P B9P、C.、9P D.、P解析由題意可知，兩種情況下變壓器輸出功率均為2P，設(shè)燈泡L2、L3的電壓為U，電流為I，電阻為R，兩種情況下變壓器輸入電壓為3U，變壓器輸入電流為I；圖甲中L1的功率為P19P；圖乙中L1的功率為P2(I)2R，選項(xiàng)B正確。答案B題后悟道對(duì)于兩個(gè)以上的副線圈的理想變壓器，電壓與匝數(shù)成正比是成立的，而電流與匝數(shù)成反比的規(guī)律不成立，但在任何情況下電流關(guān)系都可以根據(jù)原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率，即P入P出求解。如圖10215所示，接于理想變壓器中的四個(gè)規(guī)格相同的燈泡都正常發(fā)光，