高二下學(xué)期物理期末復(fù)習(xí)沖刺訓(xùn)練02交變電流（基本概念典型題型）2

期末復(fù)習(xí)講義二交變電流(精選各地最新試題，老師們可根據(jù)學(xué)情靈活選取)知識梳理知識點(diǎn)一交變電流、交變電流的圖象1．交變電流(1)定義：都隨時間做周期性變化的電流．(2)按正弦規(guī)律變化的交變電流叫正弦式交變電流．2．正弦式交變電流的產(chǎn)生和圖象(1)產(chǎn)生：在勻強(qiáng)磁場里，線圈繞方向的軸勻速轉(zhuǎn)動．(2)圖象：用以描述交變電流隨時間變化的規(guī)律，如果線圈從中性面位置開始計時，其圖象為正弦曲線．如圖甲、乙、丙所示．知識點(diǎn)二正弦式交變電流的函數(shù)表達(dá)式、峰值和有效值1．周期和頻率(1)周期(T)：交變電流完成變化(線圈轉(zhuǎn)一周)所需的時間，公式T＝eq\f(2π,ω).(2)頻率(f)：交變電流在1s內(nèi)完成周期性變化的．單位是赫茲(Hz)．(3)周期和頻率的關(guān)系：T＝eq\f(1,f)或f＝eq\f(1,T).2．正弦式交變電流的函數(shù)表達(dá)式(線圈在中性面位置開始計時)(1)電動勢e隨時間變化的規(guī)律：e＝.(2)負(fù)載兩端的電壓u隨時間變化的規(guī)律：u＝t.(3)電流i隨時間變化的規(guī)律：i＝.其中ω等于線圈轉(zhuǎn)動的，Em＝.3．交變電流的瞬時值、峰值、有效值(1)瞬時值：交變電流某一時刻的值，是時間的函數(shù)．(2)峰值：交變電流(電流、電壓或電動勢)所能達(dá)到的最大的值，也叫最大值．(3)有效值：跟交變電流的熱效應(yīng)等效的恒定電流的值叫做交變電流的有效值．對正弦式交變電流，其有效值和峰值的關(guān)系為：E＝eq\f(Em,\r(2))，U＝eq\f(Um,\r(2))，I＝eq\f(Im,\r(2)).4．有效值的計算(1)計算有效值時要注意根據(jù)電流的熱效應(yīng)，抓住“三同”：“相同時間”內(nèi)“相同電阻”上產(chǎn)生“相同熱量”列式求解．(2)利用兩類公式Q＝I2Rt和Q＝eq\f(U2,R)t可分別求得電流有效值和電壓有效值．(3)若圖象部分是正弦(或余弦)交流電，其中的從零(或最大值)開始的eq\f(1,4)周期整數(shù)倍的部分可直接應(yīng)用正弦式交變電流有效值與最大值間的關(guān)系Im＝eq\r(2)I、Um＝eq\r(2)U求解．知識點(diǎn)二理想變壓器1．構(gòu)造和原理(1)構(gòu)造：如圖所示，變壓器是由和繞在鐵芯上的組成的．(2)原理：電磁感應(yīng)的互感現(xiàn)象．2．基本關(guān)系式(1)功率關(guān)系：(2)電壓關(guān)系：eq\f(U1,n1)＝eq\f(U2,n2).有多個副線圈時eq\f(U1,n1)＝eq\f(U2,n2)＝eq\f(U3,n3)＝….(3)電流關(guān)系：只有一個副線圈時eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1).由P入＝P出及P＝UI推出有多個副線圈時，U1I1＝知識點(diǎn)三遠(yuǎn)距離輸電1．輸電過程(如圖所示)：2．電壓損失(1)ΔU＝U－U′.(2)ΔU＝.3．功率損失(1)ΔP＝P－P′.(2)ΔP＝＝eq\f(ΔU2,R).4．輸送電流(1)I＝eq\f(P,U).(2)I＝eq\f(U－U′,R).難點(diǎn)突破一、常見的理想變壓器的動態(tài)分析1．匝數(shù)比不變的情況(如圖所示)(1)U1不變，根據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，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，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)P1＝P2，可以判斷P1的變化．2．負(fù)載電阻不變的情況(如圖所示)(1)U1不變，eq\f(n1,n2)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＝eq\f(U\o\al(2,2),R)和P1＝P2，可以判斷P2變化時，P1發(fā)生變化，U1不變時，I1發(fā)生變化．二、遠(yuǎn)距離輸電問題1．理清三個回路回路1：發(fā)電機(jī)回路．該回路中，通過線圈1的電流I1等于發(fā)電機(jī)中的電流I機(jī)；線圈1兩端的電壓U1等于發(fā)電機(jī)的路端電壓U機(jī)；線圈1輸入的電功率P1等于發(fā)電機(jī)輸出的電功率P機(jī)．回路2：輸送電路．I2＝I3＝IR，U2＝U3＋ΔU，P2＝ΔP＋P3.回路3：輸出電路．I4＝I用，U4＝U用，P4＝P用．2．抓住兩個聯(lián)系(1)理想的升壓變壓器聯(lián)系著回路1和回路2，由變壓器原理可得：線圈1(匝數(shù)為n1)和線圈2(匝數(shù)為n2)中各個量間的關(guān)系是eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，P1＝P2.(2)理想的降壓變壓器聯(lián)系著回路2和回路3，由變壓器原理可得：線圈3(匝數(shù)為n3)和線圈4(匝數(shù)為n4)中各個量間的關(guān)系是eq\f(U3,U4)＝eq\f(n3,n4)，eq\f(I3,I4)＝eq\f(n4,n3)，P3＝P4.3．掌握兩種損耗(1)電壓損耗：輸電線上的電阻導(dǎo)致的電壓損耗，ΔU＝U2－U3＝IRR線．(2)功率損耗：輸電線上的電阻發(fā)熱的功率損耗，ΔP＝P2－P3＝Ieq\o\al(2,R)R線．輸電線上能量損耗是熱損耗，計算功率損耗時用公式ΔP＝Ieq\o\al(2,R)R線或ΔP＝eq\f(ΔU2,R線).一、單選題1．如圖甲所示，無線充電是近年來發(fā)展起來的新技術(shù)，具有使用方便、不易老化磨損等優(yōu)點(diǎn)，同時也存在著傳輸距離短、能量損耗大等不足。圖乙為其工作原理圖，其送電線圈與受電線圈匝數(shù)比為20:1，若在ab端輸入U1=2202sin100πtVA．10V B．11V C．22V D．44V2．如圖甲和圖乙為兩個發(fā)電機(jī)設(shè)備與外接電路，兩者僅電刷樣式不同，其它部件均完全相同，線圈以相同的角速度在勻強(qiáng)磁場中旋轉(zhuǎn)，從圖示位置（該位置線圈平面與中性面垂直）開始計時，在一個周期T的時間內(nèi)，下列說法錯誤的是（）A．兩圖中，R兩端的電壓有效值、流過R的電流有效值大小相等B．在0-T4時間內(nèi)，兩者流過C．在T4-TD．在0-T時間內(nèi)，兩者電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱相等3．能源問題是全球面臨的重大問題，遠(yuǎn)距離輸電在兼顧經(jīng)濟(jì)效益的同時，應(yīng)盡可能減少輸電過程中的能量損失?，F(xiàn)通過一個理想變壓器進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電，原線圈接在有效值恒定的正弦交流電源上，不計電源內(nèi)阻。原線圈接有合適的燈泡L1，副線圈接有合適的燈泡L2（設(shè)兩燈泡的電阻都不隨溫度變化）、定值保護(hù)電阻R0及滑動變阻器R，電流表和電壓表均為理想交流電表，如圖所示，此時兩燈泡都發(fā)光且亮度合適?，F(xiàn)將滑動變阻器A．電壓表V的示數(shù)減小B．燈泡L1C．定值保護(hù)電阻R0D．燈泡L24．為保證自行車夜間騎行安全，在自行車上安裝了尾燈，其電源為固定在后輪的交流發(fā)電機(jī)，如圖甲所示。交流發(fā)電機(jī)的原理圖如圖乙所示，線圈在車輪的帶動下繞OO'軸轉(zhuǎn)動，通過滑環(huán)和電刷保持與尾燈連接，矩形線圈ABCD的面積為10cm2，共有100匝，線圈總電阻為1Ω，線圈處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為10T的勻強(qiáng)磁場中，尾燈燈泡電阻為A．線圈從圖乙所示位置開始計時，其轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生的電動勢為e=8B．線圈每轉(zhuǎn)一圈，尾燈產(chǎn)生的焦耳熱為3πJC．線圈從圖乙所示位置轉(zhuǎn)過90°過程中產(chǎn)生的電動勢的平均值為16D．線圈從圖乙所示位置轉(zhuǎn)過90°過程中流過尾燈電流的平均值為25．如圖甲、乙所示為某家庭應(yīng)急式手動發(fā)電機(jī)的兩個截面示意圖。推動手柄使半徑為r的圓形線圈a沿軸線往復(fù)運(yùn)動，其運(yùn)動的v-t圖像為如圖丙所示的正弦曲線，最大速度為v0。已知線圈匝數(shù)為n，電阻不計，所在位置磁感應(yīng)強(qiáng)度大小恒為B，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為k，兩燈泡電阻均為R，A為理想交流電流表，閉合開關(guān)S，下列說法正確的是（

A．L1兩端電壓最大值為B．電流表A的讀數(shù)為nπBrC．線圈a的輸出功率為4D．若斷開開關(guān)S，L16．2023年6月底投運(yùn)的杭州柔性低頻交流輸電示范工程實(shí)現(xiàn)了杭州市富陽區(qū)、蕭山區(qū)兩大負(fù)荷中心互聯(lián)互通，為杭州亞運(yùn)會主場館所在區(qū)域提供了最大功率為30.8萬千瓦的靈活電能支撐。如圖所示是該輸電工程的原理簡圖，海上風(fēng)力發(fā)電站輸出電壓U=880V，經(jīng)升壓變壓器轉(zhuǎn)換為220kV的高壓后送入遠(yuǎn)距離輸電線路，到達(dá)杭州電力中心通過降壓變壓器將電能分別輸送給富陽和蕭山負(fù)荷中心，降壓變壓器原副線圈的匝數(shù)比為nA．升壓變壓器原副線圈的匝數(shù)之比為nB．通過R的電流與通過富陽負(fù)荷中心的電流之比1:200C．僅當(dāng)富陽負(fù)荷中心負(fù)載增加時，蕭山負(fù)荷中心獲得的電壓增大D．當(dāng)換用傳統(tǒng)電網(wǎng)輸電時，遠(yuǎn)距離輸電線路等效電阻R增大。若蕭山和富陽負(fù)荷中心負(fù)載不變，則海上風(fēng)力發(fā)電站輸出功率減小7．自耦變壓器是一種初、次級間無需絕緣的特種變壓器，其輸出和輸入共用同一組線圈。如圖甲所示的自耦變壓器，環(huán)形鐵芯上只繞有一個匝數(shù)n0=200的線圈，通過滑動觸頭P可以改變負(fù)載端線圈的匝數(shù)。已知輸入端a與線圈觸點(diǎn)M間的線圈匝數(shù)為50匝，定值電阻R0=16Ω，R1=27A．通過定值電阻R0的電流方向每秒改變50B．當(dāng)P滑至M、K旋至c時，電壓表的示數(shù)為208VC．當(dāng)P滑至M、K旋至c時，定值電阻R0消耗的功率為D．若P滑至M、K旋至d，當(dāng)滑動變阻器R2消耗的功率最大時，R28．如圖所示，在光滑絕緣水平桌面上建立一個直角坐標(biāo)系，在坐標(biāo)系的第一、四象限的兩塊區(qū)域內(nèi)分別存在垂直桌面向下、向上的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為1.0T，磁場邊界線的方程為y=0.5sin2πx(m)(0?x?1.0m)。在水平桌面上靜置一個長1m、寬0.5m的矩形單匝導(dǎo)線框abcd，其電阻R=1Ω，ab，dc邊與x軸平行，在拉力F的作用下，線框從圖示位置開始沿xA．bc邊到達(dá)x=0.25m時，線框中的感應(yīng)電流最大B．拉力F的最大功率為0.5WC．整個過程中拉力F所做的功為3D．整個過程中線框產(chǎn)生的焦耳熱為3二、多選題9．如圖LC電路中，平行板電容器已充電，上極板帶正電，電容C為0.6μF，電感L為1.5mH。閉合S并開始計時，則（）A．t=0時，線圈中電流為零B．t=3π×10C．t=3π×10D．t=1.5π×10-5s10．如圖是差動變壓器式位移傳感器的簡化模型。兩組匝數(shù)相等的副線圈上下對稱分布，在ab端輸入穩(wěn)定的正弦式交流電，電壓有效值為Uab，cd間輸出電壓有效值為Ucd。初始時，鐵芯兩端與副線圈平齊，鐵芯上下移動過程中始終有一端留在副線圈內(nèi)，則鐵芯（

A．向上移動，Ucd減小 B．向下移動，UC．靜止不動，增大Uab則UcdD．向上移動一段距離后，增大Uab則U11．小明同學(xué)設(shè)計了一個手動發(fā)電式電筒，裝置簡化如圖。裝置左側(cè)是一個半徑為R=0.5m的水平圓盤，當(dāng)圓盤繞軸心勻速轉(zhuǎn)動時，固定在圓盤邊緣處的小圓柱帶動T形絕緣支架在水平方向往復(fù)運(yùn)動，T形支架進(jìn)而驅(qū)動導(dǎo)體棒在光滑的水平導(dǎo)軌上運(yùn)動，導(dǎo)體棒運(yùn)動的速度隨時間變化的關(guān)系為v=22sin(2t)A．當(dāng)T形支架運(yùn)動到圓盤最左端時，電壓表的示數(shù)為0B．理想變壓器的匝數(shù)比為1:2C．變壓器輸出電流的頻率為2HzD．圓盤轉(zhuǎn)動的角速度為212．如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.5T的勻強(qiáng)磁場中，等腰直角三角形導(dǎo)線框abc以直角邊ac為軸按圖示方向以20πrad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動，ab邊的邊長為30cm，閉合導(dǎo)線框的總電阻為2ΩA．t=0時，通過ab邊的電流方向從a到bB．回路中感應(yīng)電動勢的最大值為9πC．100s內(nèi)，導(dǎo)線框產(chǎn)生的焦耳熱為D．t=0時，bc邊受到的安培力大小為27π三、實(shí)驗(yàn)題13．由半導(dǎo)體材料制成的熱敏電阻阻值是溫度的函數(shù)?；跓崦綦娮鑼囟让舾性碇谱饕粋€火災(zāi)報警系統(tǒng)，要求熱敏電阻溫度升高至50°直流電源E（36V，內(nèi)阻不計）

電流表（量程100mA，內(nèi)阻約0.1電壓表（量程50V，內(nèi)阻約為106Ω）滑動變阻器R1（最大阻值4000Ω）

電阻箱（最大阻值報警器（內(nèi)阻很小，流過的電流超過10mA單刀單擲開關(guān)S1、單刀雙擲開關(guān)S2(1)用圖（a）所示電路測量熱敏電阻RT的阻值。當(dāng)溫度為27°C時，電壓表讀數(shù)為30.0V，電流表讀數(shù)為15mA；當(dāng)溫度為50°C時，調(diào)節(jié)R1，使電壓表讀數(shù)仍為30.0V，電流表指針位置如圖（b）所示。溫度為50°C時，熱敏電阻的阻值為Ω(2)如果熱敏電阻阻值隨溫度升高而變大，則其為正溫度系數(shù)熱敏電阻，反之為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻。基于以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，該熱敏電阻RT為（填“正”或“負(fù)”(3)某同學(xué)搭建一套基于該熱敏電阻的火災(zāi)報警系統(tǒng)，實(shí)物圖連線如圖（c）所示，正確連接后，先使用電阻箱R2進(jìn)行調(diào)試，其阻值設(shè)置為Ω，滑動變阻器R1阻值從最大逐漸減小，直至報警器開始報警，此時滑動變阻器R1連入電路的阻值為Ω。調(diào)試完畢后，再利用單刀雙擲開關(guān)S214．在“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)室采用了如圖甲所示的可拆式變壓器進(jìn)行研究。(1)對于實(shí)驗(yàn)過程，下列說法正確的是；A．變壓器工作時鐵芯是導(dǎo)電的B．變壓器副線圈不接負(fù)載時，副線圈兩端仍有電壓C．實(shí)驗(yàn)中測電壓的儀器是多用電表，且選擇開關(guān)置于直流電壓檔(2)小明同學(xué)正確組裝變壓器后，把36V的學(xué)生交流電源接到原線圈“2”、“8”接線柱，副線圈接線“0”、“1”接線柱，如圖乙所示，原、副線圈的匝數(shù)比為，在確認(rèn)電路連接無誤的情況下，接在副線圈兩端的交流電壓表的實(shí)際讀數(shù)可能是；A．8VB．6VC．5.6VD．0VU1.802.803.804.90U4.006.018.029.98(3)該同學(xué)正確組裝變壓器后，用匝數(shù)Na=400和根據(jù)測量數(shù)據(jù)可判斷連接交流電源的原線圈是（填Na或N(4)實(shí)驗(yàn)時，同學(xué)們聽到了變壓器發(fā)出輕微的“嗡嗡”聲，用手壓緊鐵芯或者去掉鐵芯，“嗡嗡”聲馬上消失，請你分析“嗡嗡”聲產(chǎn)生的原因。四、解答題15．如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T的水平勻強(qiáng)磁場中，有一邊長為L=10cm，匝數(shù)N=100市，總電阻r=1Ω的正方形線圈繞垂直于磁感線的OO軸勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速100πr/s，有一電阻R=9（1）若從線圈通過中性面時開始計時，寫出電動勢的瞬時表達(dá)式；（2）電壓表的示數(shù)；（3）轉(zhuǎn)動一周外力驅(qū)動線圈轉(zhuǎn)動所做的功（不計摩擦）；（4）從圖中所示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中通過電阻R16．如圖所示，兩根間距為202cm的