（16）交变电流与变压器—江苏省2020高考物理考前冲A攻略复习讲义

1、江苏高考物理考前冲A攻略（16） 交变电流与变压器【考情播报】考纲要求交变电流、描述交变电流的物理量和图像（I）正弦交变电流的函数表达式（I）理想变压器（II）远距离输电（I）命题预测1考查交变电流的产生和描述、交流电有效值。2考查变压器的规律及动态分析、理想变压器与交变电流的规律综合。3考查远距离输电与理想变压器的综合。应试技巧1交变电流瞬时值表达式书写的基本思路：（1）确定正弦交变电流的峰值，根据已知图象或公式Em=nBS，求出相应峰值。（2）明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式：a线圈从中性面位置开始转动，则ut图象为正弦函数图象，u=Emsin t；b线圈从垂直中性面位置开始转动，

2、则ut图象为余弦函数图象，u=Emcos t。2交流电“四值”：（1）线圈通过中性面时的特点：穿过线圈的磁通量最大；线圈中的感应电动势为零；线圈每经过中性面一次，感应电流的方向改变一次。（2）交流电“四值”的应用：最大值分析电容器的耐压值；瞬时值计算闪光电器的闪光时间、线圈某时刻的受力情况；有效值电表的读数及计算电热、电功、电功率及保险丝的熔断电流；平均值计算通过电路截面的电荷量。3变压器各物理量间的因果关系：变压器的一定，输入电压U1决定了输出电压U2的大小，与其他无关；由输出电压U2与负载电阻R，通过欧姆定律决定了输出电流I2的大小；进而确定了输出功率P2的大小，由能量守恒决定了输入功率P

3、1的大小；最后又通过决定输入电流I1的大小。4远距离输电问题分析方法：（1）画出输电电路图，如图所示。在每个回路中变压器的原、副线圈分别是电源或用电器。（2）分析三个回路的关系：变压器关系为，电路关系为U2=U+U3，U=I2R，I2=I3能量关系为P=U1I1=U2I2=P用户+P，P=I22R，P用户=U3I3=U4I4（3）在远距离输电问题中，有时把降压变压器及其输出电路整个等效为一个电阻能够使问题简单化。由欧姆定律，等效电阻R0=【真题回顾】1（2018全国III卷）一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q方；若该电阻接到正弦交变电源上，在一个周期内产生的热量为Q正。该电阻

4、上电压的峰值为u0，周期为T，如图所示。则Q方:Q正等于ABC1:2D2:1【答案】D【考点】本题考查交变电流的图线、正弦交变电流的有效值、焦耳定律及其相关的知识点。【解析】根据题述，正弦交变电流的电压有效值为，而方波交流电的有效值为u0，根据焦耳定律和欧姆定律，Q=I2RT=T，可知在一个周期T内产生的热量与电压有效值的二次方成正比，Q方Q正= u02（）2=21，选项D正确。2（2018天津卷）教学用发电机能够产生正弦式交变电流。利用该发电机（内阻可忽略）通过理想变压器向定值电阻R供电，电路如图所示，理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、U，R消耗的功率为P。若发电机线圈的转速

5、变为原来的，则AR消耗的功率变为B电压表V的读数为C电流表A的读数变为2ID通过R的交变电流频率不变【答案】B【考点】本题考查了交流电最大值，有效值，频率，变压器等【解析】根据公式分析电动机产生的交流电的最大值以及有效值、频率的变化情况；根据判断原副线圈中电流电压的变化情况，根据副线圈中功率的变化判断原线圈中功率的变化；根据可知转速变为原来的，则角速度变为原来的，根据可知电动机产生的最大电动势为原来的，根据可知发电机的输出电压有效值变为原来的，即原线圈的输出电压变为原来的，根据可知副线圈的输入电压变为原来的，即电压表示数变为原来的，根据可知R消耗的电功率变为，A错误B正确；副线圈中的电流为，即

6、变为原来的，根据可知原线圈中的电流也变为原来的，C错误；转速减小为原来的，则频率变为原来的，D错误。3 某音响电路的简化电路图如图所示，输入信号既有高频成分，也有低频成分，则A电感L1的作用是通高频B电容C2的作用是通高频C扬声器甲用于输出高频成分D扬声器乙用于输出高频成分【答案】BD【考点】本题考查理想变压器。【解析】电感线圈对交流电的阻碍作用由感抗描述，频率越高阻碍作用越大，对输入端的高频和低频交流信号的作用是通低频阻高频，所以A错误；电容对交流电的阻碍作用，频率越高阻碍作用越小，所以是通高频阻低频，故BD正确；C错误。4 某理想变压器原、副线圈的匝数之比为1：10，当输入电压增加20V时

7、，输出电压A. 降低2V B. 增加2V C. 降低200V D. 增加200V【答案】D【解析】由理想变压器原、副线圈的电压比等于匝数比即，得：，即副线圈两端电压与原线圈两端电压成正比，所以有：，当输入电压增加20V时，输出电压增大200V，故D正确。【预测训练】1如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图象如图线b所示，以下关于这两个正弦交流电的说法不正确的是A线圈先后两次转速之比为3:2B在图中t = 0时刻穿过线圈的磁通量为零C交流电a的瞬时值为 VD交流电b的最大值为 V答案】B【考点】交流电的最大值、有效值、角速度的计

8、算，交流电的产生。【解析】A、由图读出两电流周期之比为Ta:Tb=0.4 s:0.6 s=2:3，而，故线圈先后两次转速之比为3:2；故A正确；B、t=0时刻U=0，根据法拉第定律，磁通量变化率为零，而磁通量最大；故B错误；C、正弦式电流a的瞬时值为，故C正确；D、根据电动势最大值公式，得到两电动势最大值之比为Ema：Emb=Tb:Ta=3:2，Ema=10 V，则得到正弦式电流b的最大值为；故D正确。本题选不正确的故选B。2图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，A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

9、变电流随时间变化的图象如图乙所示，以下判断正确的是A电流表的示数为20 AB交流电的频率是100 HzC0.01 s时线圈平面与磁场方向平行D0.02 s时线框平面与中性面重合3【答案】C【考点】交流发电机原理。【解析】电流表的示数为有效值：，故A错误；由图知周期T=0.02 s，根据，故B错误；0.01 s时线圈产生的感应电动势最大，说明线框与磁场平行，磁通量为零，故C正确；由图知0.02 s时线框中感应电流最大，说明线框与磁场平行，磁通量为零，故D错误。3如图所示，一圆柱形铁芯上沿轴线方向绕有矩形线圈，铁芯与磁极的缝隙间形成了辐向均匀磁场，磁场的中心与铁芯的轴线重合。当铁芯绕轴线以角速度逆

10、时针匀速转动过程中，线圈中的电流变化图象为（从图示位置开始计时，N、S极间缝隙的宽度不计，以a边的电流向里、b边的电流向外为正方向）ABCD【答案】C【考点】交流电的产生、右手定则、 电磁感应定律、欧姆定律【解析】在一个周期内，前半个周期：根据右手定则可知a边的电流向外、b边的电流向里，为负值，线圈始终垂直切割磁感线，则产生的感应电动势大小不变，感应电流大小不变；后半个周期：根据右手定则可知a边的电流向里、b边的电流向外，为正值，感应电流大小不变，C正确。4如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10:1，b是原线圈的中心接头，电压表和电流表均为理想电表。从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交变

11、电压，其瞬时值表达式为。下列说法正确的是A当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为220 VB当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为C单刀双掷开关由a扳向b时，电压表和电流表的示数均变大D当单刀双掷开关与a连接时，若滑动变阻器触头P向上移动，电压表和电流表的示数均变小【答案】C【考点】含变压器电路中电表的读数、动态电路分析【解析】根据电压与匝数成正比可知，原线圈的电压最大值为，所以副线圈的电压最大值为，电压表的示数为电压的有效值，所以示数为22 V，AB错误；单刀双掷开关由a扳向b时，理想变压器原、副线圈的匝数比由10:1变为5:1，所以输出的电压升高，电压表和电流表的示数均变大，C正确；当

12、滑动变阻器触头P向上移动时，滑动变阻器连入电路的电阻变大，电路的总电阻变大，由于电压由变压器决定，所以电流变小，电压表的示数不变，电流表的示数变小，D错误。【每日一题】【计算题训练】如图所示，一个变压器（可视为理想变压器）的原线圈接在220V的市电上，向额定电压为1.80×104V的霓虹灯供电，使它正常发光为了安全，需在原线圈回路中接入熔断器，使副线圈电路中电流超过12mA时，熔丝就熔断，氖泡与霓虹灯并联，氖泡在两端电压达到200V时开始发光求：（1）熔丝的熔断电流；（2）当副线圈电路中电流为10mA时，变压器的输入功率；（3）开关接通后氖泡的发光频率.【解析】（1）设原、副线圈上的电压、电流分别为U1、U2、I1、I2根据理想变压器的输入功率等于输出功率即P1=P2，故有I1 U1=I2U2由于U1=220V，U2=1.80×104V，当I2=12×10-3A，Il为熔断电流得I1=0.98 A（2）设副线圈中电流为I2=10 mA=10&