全国2017年高二物理暑期作业复习第16讲“交变电流”高考考什么怎么考.docx

第16讲“交变电流”高考考什么，怎么考高考热点1交变电流的图象及“四值”2理想变压器3远距离输电一、交变电流的图象及“四值”的理解与应用1描述交变电流可以用图象的方法，也可以用函数表达式的方法，从中学会读取描述交变电流的物理量2区别交变电流的四值，学会求交变电流有效值的方法，只有正(余)弦式交流电最大值才是有效值的倍例1(多选)图1甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为交流电流表线圈绕垂直于磁场的水平轴OO沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示以下判断正确的是()图1A电流表的示数为10 AB线圈转动的角速度为50 rad/sC0.01 s时线圈平面与磁场方向平行D0.02 s时电阻R中电流的方向自右向左变式1(多选)将电阻R、理想电压表V、开关S和交流电源按照图2所示的方式连接起来，其中R30 ，合上开关S后，交流电源输出的正弦交变电压u随时间t变化的关系如图3所示则()图2图3A电压表V的示数是36 VBR消耗的电功率是21.6 WC通过R的电流瞬时值表达式为i1.2sin 100t AD通过R的电流最大值为1.2 A规律总结交变电流的“四值”的比较与理解物理量重要关系适用情况瞬时值eEmsin tiImsin t计算线圈某时刻的受力情况峰值EmnBSIm讨论电容器的击穿电压有效值E、U、I 适用于正(余)弦式交变电流计算与电流热效应有关的量(如电功、电功率、电热等)；电气设备“铭牌”上所标的一般是有效值；保险丝的熔断电流为有效值平均值EBlv，En，I计算通过电路横截面的电荷量二、变压器的工作原理和制约关系1掌握变压器的几个关系：输入功率与输出功率相等、电压与匝数的关系、电流与匝数的关系；输出功率决定输入功率、输入电压决定输出电压、输出电流决定输入电流2对于动态分析问题分清不变量和变量，一般输入电压是不变的，弄清制约关系，利用闭合电路欧姆定律，串、并联电路特点进行分析判定例2 (2016全国卷16)(多选)一含有理想变压器的电路如图4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()图4A2 B3 C4 D5变式2(2016天津理综5)如图5所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表下列说法正确的是()图5A当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R1消耗的功率变大B当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表V示数变大C当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电流表A1示数变大D若闭合开关S，则电流表A1示数变大，A2示数变大规律总结分析理想变压器动态问题的思路程序可表示为：三、远距离输电中的损耗问题1熟悉远距离输电的流程图，如图所示2掌握两种损耗(1)电压损耗：输电线的电阻导致的电压损耗，URU2U3IRR.(2)功率损耗：输电线发热导致的功率损耗，PRP2P3IR.输电线上的能量损耗是热损耗，计算时只能用PRIR或PR.例3(多选)某小型水电站的电能输送示意图如图6所示，发电机的输出电压为200 V，输电线总电阻为r，升压变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2.降压变压器原、副线圈匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器)要使额定电压为220 V的用电器正常工作，则()图6A.B.U1，U2降低 BU2U1，U2升高CU2U1，U2降低 DU2U1，U2升高7. (2016四川理综2)如图12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，其它条件不变，则()图12A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8(多选)如图13是一个理想变压器的示意图，S为单刀双掷开关，P是滑动变阻器的滑动触头，R0是定值电阻，保持交变电压U1不变下列说法正确的是()图13A若P的位置不变，S由a合到b处，则电流表示数减小B若P的位置不变，S由a合到b处，则电压表示数增大C若S置于b处，将P向上滑动，则电流表示数增大D若S置于b处，将P向上滑动，则电压表示数增大9(多选)如图14所示，理想变压器原线圈匝数n11 210匝，副线圈匝数n2121匝，原线圈电压u311sin 100t V，负载电阻R44 ，不计电表对电路的影响，各电表的读数应为()图14A.的示数约为0.05 AB. 的示数约为311 VC. 的示数约为0.5 AD. 的示数约为31.1 V10如图15甲所示的电路中，S为单刀双掷开关，电表为理想电表，Rt为热敏电阻(阻值随温度的升高而减小)，理想变压器原线圈接图乙所示的正弦交流电则() 图15A变压器原线圈中交流电压u的表达式u110sin 100t(V)BS接在a端，Rt温度升高时，变压器的输入功率变小CS接在a端，Rt温度升高时，电压表和电流表的示数均变大DS由a切换到b，Rt消耗的功率变大题组3远距离输电问题分析11利用超导材料零电阻的性质，可实现无损耗输电现有一直流电路，输电线的总电阻为0.4 ，它提供给用电器的电动率为40 kW，电压为800 V如果用临界温度以下的超导电缆替代原来的输电线，保持供给用电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为()A1 kW B1.6103 kWC1.6 kW D10 kW12(多选)在如图16所示的远距离输电电路中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，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()图16A升压变压器的输出电压增大B输入用户的电压增大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13(多选)如图17为某小型水电站的电能输送示意图，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电，已知输电线的总电阻R10 ，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为41，副线圈与用电器R0组成闭合电路若T1、T2均为理想变压器，T2的副线圈两端电压u220sin 100t(V)，当用电器电阻R011 时()图17A通过用电器R0的电流有效值是20 AB升压变压器的输入功率为4 650 WC发电机中的电流变化频率为100 HzD当用电器的电阻R0减小时，发电机的输出功率减小14(多选)一台发电机最大输出功率为4 000 kW，电压为4 000 V，经变压器T1升压后向远方输电输电线路总电阻R1 k.到目的地经变压器T2降压，负载为多个正常发光的灯泡(220 V、60 W)若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%，变压器T1和T2的损耗可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则()AT1原、副线圈电流分别为103 A和20 ABT2原、副线圈电压分别为1.8105 V和220 VCT1和T2的变压比分别为150和401D有6104盏灯泡(220 V、60 W)正常发光第16讲“交变电流”高考考什么，怎么考备考指导例1AC电流表测量的是电路中电流的有效值I10 A，选项A正确由图象可知，T0.02 s，所以100 rad/s，选项B错误t0.01 s时，电流最大，线圈平面与磁场方向平行，选项C正确t0.02 s时，线圈所处的状态就是图示状况，此时R中电流的方向自左向右，选项D错误变式1BCD电压表的示数为有效值，U18 V，A项错误；P21.6 W，B项正确；isin 100t A1.2sin 100t A，C项正确；Im1.2 A，D项正确例2B开关断开时，电路如图甲所示，原、副线圈的电流比，通过R2的电流I2，副线圈的输出电压U2I2(R2R3)，由可得原线圈两端的电压U15I2，则UU1IR15I23I；开关闭合时，电路如图乙所示，原、副线圈的电流比，通过R2的电流I2，副线圈的输出电压U2I2R2，由可得原线圈两端的电压U14I2，则UU14IR14I212I，联立解得3，选项B正确甲乙变式2B当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，接入电路的阻值变大，变压器副线圈两端电压不变，副线圈中的电流减小，则R1消耗的功率及其两端电压均变小，故电压表的示数变大，选项A错误，B正确；当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，副线圈中的电流减小，则原线圈中的电流也减小，电流表A1示数变小，选项C错误；若闭合开关S，副线圈电路中总电阻减小，副线圈中的电流变大，R1两端电压变大，R2两端电压减小，电流表A2示数减小；原线圈中的电流也变大，电流表A1示数变大，选项D错误例3AD由于输电线上的功率损耗，故升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率P出P损P入，故D正确.，因为U1200 VU3U2U线，故，A正确变式3B输电线上输送的电流I6 000 A，A项错误；输电线上损失的电压为U损IR61032.5 V1.5104 V15 kV，B项正确；当用5 kV的电压输电时，输电线上损失的功率不会超过3106 kW，故C项错误；当用公式P计算损失的功率时，U为输电线上损失的电压而不是输电电压，D项错误考点突破1C我国居民日常生活所用交流电压的有效值为U有效220 V，交流电的频率为f50 Hz，所以交流电压的最大值为UmU有效220 V311 V，周期为T0.02 s2102 s，可见，只有选项C正确本题答案为C.2BCt0时刻穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，故电压为零，A错读图得两次周期之比为23，由转速n得转速与周期成反比，故B正确读图得a的最大值为10 V，5 rad/s，由交流电感应电动势的瞬时值表达式eEmsin t (V)(从线圈在中性面位置开始计时)得，u10sin 5t (V)，故C正确交流电的最大值EmnBS，所以根据两次转速的比值可得，交流电b的最大值为10 V V，故D错3D该交变电流通过定值电阻R后，在一个周期内产生的热量为Q()2RTI2RT，解得I1 A，选项D正确4CD根据右手定则，线圈中感应电流的方向为adcba，A错；当线圈转至图示位置时，线圈中感应电动势应为最大值EmnBl1l2，此时，穿过线圈磁通量随时间的变化率最大，B错，C对；线圈ad边所受安培力的大小FnBIl2nBl2，D对5BC当线框进入磁场过程中，根据EBR2可得，感应电动势恒定，感应电流恒定，不是正弦式交流电，A错误，C正确；当线框进入磁场时，根据楞次定律可得，两线框中的感应电流方向为逆时针，当线框穿出磁场时，根据楞次定律可得，线框中产生的感应电流为顺时针，所以感应电流的周期和线框运动周期相等，B正确；线框N在完全进入磁场后有时间内穿过线框的磁通量不变化，没有感应电动势产生，即线框N在0和T内有感应电动势，其余时间内没有；而线框M在整个过程中都有感应电动势，即便两导线框电阻相等，两者的电流有效值不会相同，D错误6C由，n1n2知U2U1；滑动触头从M点顺时针旋转至N点过程，n2减小，则U2降低，C项正确7B原、副线圈减去相同的匝数n后，有，可以得出，0，则说明的比值变大，由知，选项C、D错误；由和知，U2U2，再由P知，灯泡变暗，选项A错误，B正确8BD本题考查变压器的基本规律和电路的动态分析若P的位置不变，S由a合到b处时，原线圈的匝数减小，由知副线圈的电压U2增大，所以副线圈的电流I2增大，故电压表的示数增大，由U2I2U1I1知原线圈电流增大，选项A错误，B正确；若S置于b处，将P向上滑动，滑动变阻器的有效阻值变大，所以副线圈的电流I2减小，所以R0分担的电压减小，故电压表的示数增大，由U2I2U1I1知原线圈电流减小，选项C错误，D正确9AC本题考查的是理想变压器电压比、电流比及交流电表读数交流电表示数均为有效值，则U1 V220 V，即电表V1的读数为220 V，选项B错误；由，解得U2U122 V，即电表V2的读数为22 V，选项D错误；通过电阻R的电流大小为I20.5 A，即电表A2的读数为0.5 A，选项C正确；由，解得I1I20.05 A，即电表A1的读数为0.05 A，选项A正确10A由图乙易知交流电压的瞬时值表达式，A项正确；S接a端，电压表示数不变，温度升高Rt阻值减小，故电流表示数增大，由PUI知输出功率增大，输入功率也增大，B、C项均错误；S由a切换到b，电压表示数减小，由P，Rt消耗的功率减小，D项错误，故选A.11A输电线上的电流为：I A50 A，输电线上消耗的功率P线I2R5020.4 W1 000 W1 kW，所以若采用超导电缆代替原来的输电线，线路上节约的电功率为1 kW.12CD根据题意，发电厂的输出电压保持不变，那么升压变压器的输入电压就不变，输出电压也不变，A错误；由于发电厂输出功率增大时，通过输电线的电流增大，输电线上损失的电压和损失的功率均增大，降压变压器的输入电压减小，输出电压也减小，输入用户的电压减小，选项B错误，C正确；设升压变压器的输出电压为U(恒定不变)，通过输电线的电流为I(逐渐增大)，则输电线上损耗的功率占总功率的比例增大，选项D正确13AB由T2的副线圈两端电压的表达式知，副线圈两端的电压有效值为220 V，电流为I A20 A，A对；由于输电线电流I A5 A，所以升压变压器