五年高考分析之——交变电流.ppt

1、五年高考分析之交变电流,1,交变电流,考纲及真题初步统计与分析 考点知识及真题解析 其他细节知识：出现较少却可能以后会出现的内容,2,考纲要求,3,统计五年中出现的概率,4,统计题型分析,总共46题 考查形式： 选择题：44题 95.7% 4-6分 计算题：2题 （均为江苏） 4.3% 15分 考点分类： 交变电的产生及描述：17 37.0% 理想变压器：21题 45.6% 远距离输电：8题 17.4%,5,统计：新课标中的题型考点,6,5年高考，其中4年以选择题形式出现，且均考查了理想变压器这一考点，估计。估计2015年仍以中等-偏难的难度的选择题出现的概率很大。考点上，在交变电的产生、理想

2、变压器及远距离输电均有可能，且将结合电路知识、电磁感应等知识出现。,分析地位,交变电出现的概率：新课标的概率仍然很大；作为选择题（6分）考察的可能非常大 交变电知识的特点：交变电流本身知识内容并不复杂，掌握起来比较容易。常与电磁感应、电路知识相结合考 因此，所以花点精力去掌握核心考点争取拿分，是值得的,7,考点解析,一、交变电的产生及描述基础：电磁感应之杆切割的知识核心：电动势瞬时表达式、图像和中性面的识别、及区分四值概念相关知识：电容、电感对交流电的影响 二、理想变压器基础：电磁感应之互感核心：电压比与匝数比成正比、输入功率=输出功率相关知识：电路知识、二极管、容抗感抗、传感器 三、远距离输

3、电基础：理想变压器+电路知识（闭合电路欧姆定律） 核心：用户负载的多少与输电导线损失电压及损失功率的关系,8,考点一 交变电的产生及描述,9,交变电相关概念,、交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流电压和电流随时间按正弦规律变化的交流电叫正弦交流电 、正弦交流电的产生：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴匀速旋转时，线圈中就会产生感应电流 、中性面：当线圈平面垂直于磁感线时，线圈各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这样的位置叫做中性面线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，因此线圈转动一周，感应电流方向改变两次,10,图像,11,中性面,中性面,中性面

4、,垂面,垂面,T,交流电的峰值（最大值）和瞬时值公式 （中性面开始）：,Em,瞬时值,Em,峰值=nBS,e=Emsint 电动势峰值Em=nBS i=Imsint 电流峰值Im=Em/(R+r) u=Umsint 路端电压峰值Um=ImR,12,可计算周期和频率,可计算角速度、频率,图像和表达式可互推,问题：从中性面的垂面开始，表达式是怎样的呢？,交流电的有效值概念,I,有效值概念：让交流电流和直流电流通过相同的电阻，在相等时间(交变电的)内产生的热量Q相等，就把这个直流电流的数值I（或电压U）叫做这一交流电的有效值。,电流的热效应等效,13,正弦交流电的有效值公式：,说明：如果不是正弦（或

5、余弦）交流电，不能按照这样计算，只能按照热等效定义计算（常取1个周期发热量计算） 例,平均值：,14,四值应用的相关说明,瞬时值： 有效值：交流用电器的额定电压和额定电流；交流电流表和交流电压表、功率表的读数；保险丝的熔断值；对于交流电若没有特殊说明的均指有效值。 峰值（最大值）（）电容器的击穿电压 平均值：求电量q用平均值,15,考点一 真题展示,16,典型例题：,例1（2012 广东19.）某小型发电机产生的交变电动势为e=50sin100t（V），对此电动势，下列表述正确的有 A.最大值是 V B.频率是100Hz C有效值是 V D.周期是0.02s,17,CD,典型例题：,例2、20

6、14天津卷 如图1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2中曲线a、b所示，则() A两次t0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23 C曲线a表示的交变电动势频率为25 Hz D曲线b表示的交变电动势有效值为10 V,18,AC,典型例题：+非中性面开始,例3、（2011年高考四川理综卷）如图 所示，在匀强磁场中匀速转动的 矩形线圈的周期为T，转轴O1O2垂直于磁场方向，线圈电阻为2。从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60时的感应电流为1A。那么（ ） A线圈消耗的电功率为4W B线圈中感应

7、电流的有效值为2A C任意时刻线圈中的感应电动势为e=4cos D任意时刻穿过线圈的磁通量为= sin,19,AC,例4、（2013高考福建理综第15题）如图,实验室一台手摇交流发电机,内阻r=1.0,外接R=9.0的电阻。闭合开关S，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产 生的电动势e=10 sin10t（V），则 A.该交变电流的频率为10Hz B.该电动势的有 效值为10 V C.外接电阻R所消耗的电功率为10W D.电路中理想交流电流表A的示数为1.0A,20,典型例题：+电路,D,典型例题：+电磁感应,21,例5、,C,典型例题：+电磁感应+有效值计算,例6、（2011年高考安徽理综卷

8、）如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B。电阻为R、半径为L、圆心角为45的扇形闭合 导线框 绕垂 直于纸面的O轴以角速度匀速转动（O轴位于磁场边界）。则线框内产生的感应电流的有效值为,22,D,典型例题：+电磁感应,例7、(2012四川）16.如图所示，在铁芯P上绕着两个线圈a和b，则（ ） A线圈a输入正弦交变电流，线圈b可输出恒定电流 B线圈a输入恒定电流，穿过线圈b的磁通量一定为零 C线圈b输出的交变电流不对线圈a的磁场造成影响 D线圈a的磁场变化时，线圈b中一定有电场,23,D,典型例题：+有效值,例8、（2012 北京）15. 一个小型电热器若接在愉出电压为10V的

9、直流电源上.消耗电功率为P;若把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为P/2 。如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为 （） A .5V B.5 V C .10V D.10 V,24,C,典型例题：+双线绕法,例9、（2012 江苏）7某同学设计的家庭电路保护装置如图所示，铁芯左侧线圈L1由火线和零线并行绕成，当右侧线圈L2中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K，从而切断家庭电路，仅考虑L1在铁芯中产生的磁场，下列说法正确的有（ ） A家庭电路正常工作时，L2中磁通量为零 B家庭电路中使用的电器增多时，L2中的磁通量不变 C家庭电路发生短路时，开关K将被电磁铁

10、吸起 D地面上的人接触火线发生触电时，开关K将被电磁铁吸起。,25,ABD,典型例题：电磁感应+有效值+大题,例10、（2012 江苏13）（15分）某兴趣小组设计一种发电装置，如图所示，在磁极与圆柱状铁 芯之间形成的两磁场区域的圆心角均为 ，磁场均沿半径方向，匝数为N的矩形线圈abcd边长ab=cd=l、bc=ad=2l，线圈以角速度 绕中心轴匀速转动，bc 与ad边同时进入磁场，在磁场中，两 条边的经过处的磁感应强度大小均为 B，方向始终与两条边的运动方向垂直， 线圈的总电阻为r，外接电阻为R，求 （1）线圈切割磁感线时，感应电动势的大 小Em （2）线圈切割磁感线时，bc边所受安培力的大

11、小F （3）外接电阻上电流的有效值I,26,BACK,考点二 理想变压器,27,利用互感：原线圈加上的交变电压可让副线圈产生交流电，副线圈相当一新的电源.,基本构造,工作原理,闭合铁芯上绕两组线圈就构成变压器. 理想变压器：1、铁芯不漏磁、2、原副线圈不计电阻。 .,能量转化,原线圈电能 磁场能 副线圈电能,28,理想变压器的基本关系:,一、原副线圈的电压关系： 原理： E=U（无内阻） 对于多个副线圈： 对于一个副线圈： 二、原副线圈的功率关系： 对于多个副线圈： 对于一个副线圈： 三、原副线圈的电流关系： 只有一个副线圈：,29,规律与因果关系,由U1决定U2，计算公式： U2和负载电阻决

12、定I2，计算I2 由P1=P2，计算I1 负载电阻变化，不会影响输出电压，但会影响电流和功率,30,考点二 真题展示,31,例1、2014山东卷 如图所示，将额定电压为60 V的用电器通过一理想变压器接在正弦交变电源上闭合开关S后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220 V和2.2 A以下判断正确的 A变压器输入功率为484 W B通过原线圈的电流的有效值为0.6 A C通过副线圈的电流的最大值为2.2 A D变压器原、副线圈匝数比n1n2113,32,典型例题：,BD,例2、2014广东卷 如图11所示的电路中，P为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压

13、U1不变，闭合开关S，下列说法正确的是() AP向下滑动时，灯L变亮 BP向下滑动时，变压器的输出电压不变 CP向上滑动时，变压器的输入电流变小 DP向上滑动时，变压器的输出功率变大,33,典型例题：+动态电路,BD,例3、（2010全国卷2）19. 图中为一理想变压器，其原线圈与一电压有效值不变的交流电源相连：P为滑动头。现令P从均匀密绕的副线圈最底端开始，沿副线圈匀速上滑，直至白炽灯L两端的电压等于其额定电压为止。用 I1流过原线圈的电流， I2表示流过灯泡的电流， U2表示灯泡两端的电压， N2表示灯泡消耗的电功率（这里的电流、电压均指有效值：电功率指平均值）。下列4个图中，能够正确反映

14、相应物理量的变化趋势的是（ ）,34,典型例题：+电路+小灯泡的伏安特性曲线,BC,典型例题：+滑片+图像,例4、（2011年高考山东理综卷）为保证用户电压稳定在220V，变电所需适时进行调压，图甲 为调压变压器示意图。保持输入电压u1不变，当滑动接头P上下移动时可改变输出电压。某次检测得到用户电压u2随时间t变化的曲线如图乙所示。以下正确的是 Au2=190 sin(50t)V Bu2=190 sin(100t)V C为使用户电压稳定在220V，应将P适当下移 D为使用户电压稳定在220V，应将P适当上移,35,BD,典型例题：+二极管+动态电路+有效值的计算,例5、2014新课标卷 如图所

15、示，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2.原线圈通过一理想电流表A接正弦交流电源，一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为Uab和Ucd，则( ) AUabUcdn1n2 B增大负载电阻的阻值R，电流表的读数变小 C负载电阻的阻值越小，c、d间的电压Ucd越大 D将二极管短路，电流表的读数加倍,36,BD,例6、(2013高考江苏物理第8题)如图所示，理想变压器原线圈接有交流电源，当副线圈上的滑片P处于图示位置时，灯泡L能发光。 要 使灯泡变亮，可以采取的方法有 （A）向下滑动P （B

16、）增大交流电源的电压 （C）增大交流电源的频率 （D）减小电容器C的电容,37,典型例题：+滑片+电容,BC,BACK,38,考点三 远距离输电,高压输电原理,功率关系：P1=P2= P入 P2=P3+P损 P3=P4=P出 电压关系：U1/U2=n1/n2 U2=U3+U损 U3/U4=n3/n4 电流关系：I1/I2=n2/n1 I2=I3 I3/I4=n4/n3 U损=Ir=(P入/U2)r=(P出/U3)r P损=I2r=(P入/U2)2r=(P出/U3) 2r 输电效率： =P出/P入=(P入-P损)/P入 R用对P损和输电效率的影响：R用减小（并联更多用户电阻），所有I增大，所有P

17、增大，包括P出，P损 怎样变化呢？U4怎样变化呢？,39,减小,考点三 真题展示,40,例1、2014四川卷 如图所示，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图像，则() A用户用电器上交流电的频率是100 Hz B发电机输出交流电的电压有效值是500 V C输出线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定 D当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小,41,典型例题：,D,例2、2014江苏卷 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n1、n2，电压分别为U1、U2，电流分别为I1、I2，输电线上的电阻为R.变压器为理想变压器，则下列关系式中正确

18、的是(),42,典型例题：,D,例3、（2010福建卷13）中国已投产运行的1000kV特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程。假设甲、乙两地原采用500kV的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P。在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1000kV特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为 AP/4 BP/2 C2P D4P,43,典型例题：,A,例4、(2012 天津4.）通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率P，原线圈的电压U保持不变，输电线路的总电阻为R。当副线圈与原线圈的匝数之比为k时，线路损耗的电功率为P1，若将副线圈与原线圈的匝数之比提高到nk，线路损耗的电功率为P2，则P1和P2/P1分别为 ( ) APR/kU,1/n B(P/kU)2R, 1/n C. PR/kU, 1/n2 D (P/kU