物理交变电流

1、题型一 交变电流的产生和变化规律考图像的理解运用、中性面的理解【典型例题】1、一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的感应电动势e随时间t的变化规律如图所示，下列说法正确的有（ ）At1 时刻线圈位于中性面Bt2 时刻通过线圈的磁通量最大C电动势的有效值为D一个周期内交变电流的方向改变一次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。线圈绕垂直于磁场方向的水平轴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像如图乙所示，正确的是A电流表的示数为10AB0.01s时线圈平面与磁场方向平行C线圈转动的角速度

2、为50 rad/s D0.02s时电阻R中电流的方向自右向左【举一反三】1、如图所示，图线a和图线b分别表示线圈A和线圈B在同一匀强磁场中匀速转动时，通过线圈的磁通量随时间的变化规律已知线圈A的匝数与线圈B的匝数分别为10和30，以下说法正确的是（）A线圈A与线圈B转速之比为2：3B线圈A与线圈B产生的最大电动势之比为1：1C线圈A的感应电动势的瞬时值表达式为e=500cos 5t（V）D线圈B在t=0.3 s时刻时，感应电流为零2、如图所示，为一台发电机结构示意图，其中N、S是永久磁铁的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状M是圆柱形铁芯，它与磁极的柱面共轴，铁芯上有一矩形线框，可绕与铁芯M共轴

3、的固定转轴旋转磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径、大小相等的磁场若从图示位置开始计时，当线框绕固定转动轴匀速转动时，下列说法中正确的是( )A. 绕圈中将产生正弦交变电流B. 绕圈中将产生恒定电流C.穿过绕圈的磁通量的变化率始终为零D.绕圈中产生的电流大小不变，方向每转一周改变两次3、如图所示，闭合的矩形导体线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO匀速转动，沿着OO方向观察，线圈沿顺时针方向转动已知匀强磁场的磁感强度为B，线圈匝数为n，ab边的边长为l1，ad边的边长为l2，线圈电阻为R，转动的角速度为，则当线圈转至图示位置时（）A线圈中感应电流的方向为abcdaB线圈中的感应电动

4、势为2nBl2C穿过线圈磁通量随时间的变化率最大D线圈ad边所受安培力的大小为 题型二 交变电流四值的理解运用【概念知识】 1. 瞬时值：交流电流、电压、电动势在某一时刻所对应的值称为它们的瞬时值。瞬时值随时间的变化而变化。不同时刻，瞬时值的大小和方向均不同。交流电的瞬时值取决于它的周期、幅值和初相位。以正弦交流电为例（从中性面开始计时）。则有： 其瞬时值为：e=Emsint i=Imsint u=Umsint (适用范围：计算线圈某时刻即瞬间的受力情况) 2最大值：交变电流的最大值是指交变电流在一个周期内所能达到的最大值，它可以用来表示交变电流的强弱或电压的高低。以正弦交流电为例。则有： E

5、m=nBS，此时电路中的电流强度及用电器两端的电压都具有最大值，即 ，（适用范围：计算电容器的击穿电阻、某白炽灯闪亮次数）3有效值：交变电流的有效值是根据电流的热效应来定义的，让交变电流和恒定电流通过相同阻值的电阻，如果在相同的时间内产生的热量相等，我们就把这一恒定电流的数值叫做这一交变电流的有效值。 （适用范围：计算与电流的热效应有关的量，如电功、电热、电功率等电气设备铭牌上所标的一般是指有效值保险丝的熔断电流为有效值） 4平均值：交变电流的平均值是指在某一段时间内产生的交变电流对时间的平均值。对于某一段时间或某一过程，其平均感应电动势（适用范围：计算通过电路截面的电荷量）【典型例题】1、如

6、图所示电路中，电源电压u=311sin100t（V），A、B间接有“220V，440W”的电暖宝、“220V，220W”的抽油烟机、交流电压表及保险丝下列说法正确的是（）A交流电压表的示数为311VB电路要正常工作，保险丝的熔断电流不能小于3 AC电暖宝的发热功率是抽油烟机的2倍D1min抽油烟机消耗的电能为220J2、将电阻R、理想电压表V、开关S和交流电源按照图甲所示方式连接，其中R=30，合上开关S后，交流电源输出的正弦交变电压u随时间t变化的关系如图乙所示则（）A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i=1.2sin100t（A）D通过R的电

7、流最大值为【举一反三】1、如图所示，有一矩形线圈，面积为S，匝数为N，整个线圈的电阻为r，在磁感应强度为B的磁场中，线OO轴以角速度匀速转动，外电阻为R，当线圈由图示位置转过90°的过程中，下列说法中正确的是（）A磁通量的变化量为=NBSB平均感应电动势为 E= C电阻R所产生的焦耳热为Q= D通过电阻R的电量为2、如图所示，先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化，如图3甲所示；第二次灯泡两端的电压变化规律如图3乙所示若图甲、乙中的U 0 、T所表示的电压、周期值是相同的，则以下说法正确的是（ ） A第一次灯泡两端的电压有效值是B第二次灯泡两端的

8、电压有效值是C第一次和第二次灯泡的电功率之比是29D第一次和第二次灯泡的电功率之比是15题型三 理想变压器的综合问题【概念知识】1、 几种常见变压器2、理想变压器的规律及应用理想变压器 没有能量损失没有磁通量损失基本关系功率关系原线圈的输入功率=副线圈的输出功率，即P入=P出电压关系原、副线圈的电压比=匝数比，即 与负载情况、副线圈个数的多少无关电流关系 只有一个副线圈：电流和匝数成反比，即 多个副线圈：由输入功率的输出功率相等确定电流关系，即：U1I1=U2I2+U3I3+UnIn频率关系原、副线圈中电流的频率相等制约关系电 压副线圈的电压由原线圈和匝数比决定（原决定副）功 率副线圈中的规律

9、由用户负载决定，原线圈的输入功率由副线圈的输出功率决定（副决定原）电 流原线圈的电流由副线圈的电流和匝数比决定（副决定原）【典型例题】求变压器的基本物理量1、（多选）如图，将额定电压为60 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 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220V和2. 2A。以下判断正确的是（）A.变压器输入功率为484 wB.通过原线圈的电流的有效值为0.6 C.通过副线圈的电流的最大值为2.2 D.变压器原、副线圈匝数比2、（2016全国I卷高考题）一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R1，R2和R3的阻值分别为3 

10、;，1 ，4 ，A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（ ）A.2 B.3 C.4 D.5【举一反三】与电容器、二极管、生活用电器结合1、（多选）如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为5：1，原线圈接交流电源和交流电压表，副线圈与热水器、抽油烟机连接已知副线圈上的电压按图乙所示规律变化，现闭开关S接通抽油烟机，下列说法正确的是（）A. 电压表示数为44 VB. 副线圈上电压的瞬时值表达式为u=2202sin（100t）VC. 热水器消耗的功率变大D. 变压

11、器的输入功率增大变式 如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为5：1，原线圈接交流电源和交流电压表，副线圈接有“220V，440W”的热水器、“220V，220W”的抽油烟机如果副线圈电压按图乙所示规律变化，则下列说法正确的是（）A副线圈两端电压的瞬时值表达式为B电压表示数为1100 VC热水器的发热功率是抽油烟机发热功率的2倍D1min内抽油烟机消耗的电能为1.32×l04J2、（多选）如图，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

12、电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为Uab和Ucd，则()AUabUcdn1n2B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，cd间的电压Ucd越大D将二极管短路，电流表的读数加倍3、如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，R1=20，R2=30，C为电容器已知通过R1的正弦交流电如图乙所示，则（）A交流电的频率为0.02 HzB原线圈输入电压的最大值为200VC电阻R2的电功率约为6.67 WD通过R3的电流始终为零4、（多选）图甲中的变压器为理想变压器，原线圈匝数n1与副线圈匝数n2之比为10：1，变压器的原线圈接如图乙所示的正弦式交流电

13、，三个阻值均为20的电阻R1、R2、R3和电容器C构成的电路与副线圈相接，其中，电容器的击穿电压为8V，电压表V为理想交流电表，开关S处于断开状态，则（）A电压表V的读数约为7.07 VB电流表A的读数为0.05 AC电阻R2上消耗的功率为2.5 wD若闭合开关S，电容器会被击穿5、如图所示，理想变压器原副线圈匝数之比为n1：n2=22：1，原线圈接在电压为U0=220V的正弦式交流电源上，副线圈连接理想电压表V、交流电流表A、理想二极管D和电容器C则（）A电压表的示数为10VB电容器不断地充电和放电，电量不断变化C稳定后电流表的读数为零D稳定后电容器两极板间电势

14、差始终为10 V【典型例题】理想变压器的动态分析u 思维流程【典型例题】1、如图所示，a、b间接入电压u=311sin314t（V）的正弦交流电，变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器，所有电表均为理想电表，电流表A2为值班室的显示器，显示通过R1的电流，电压表V2显示加在报警器上的电压（报警器未画出），R3为一定值电阻当传感器R2所在处出现火情时，以下说法中正确的是（）AA1的示数增大，A2的示数增大BV1的示数不变，V2的示数减少CV1的示数减小，V2的示数减小DA1的示数增大，A2的示数减小2、如图所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比一定，电源电压不

15、变，原线圈的输入电压为U1时，副线圈的输出电压为U2，L1、L2、L3为三只完全相同的电灯，开始时，电键K闭合，当电键K断开时（）A电压U1不变，U2变大 B电灯L1变亮，L2变暗C电灯L1变暗，L2变亮 D原线圈中的电流变小3、如图所示为一自耦变压器保持电阻R´和输入电压不变，以下说法正确的是（ ）A滑键P向b方向移动，滑键Q不动，电流表示数减小B滑键P不动，滑键 Q上移，电流表示数不变C滑键P向b方向移动、滑键Q不动，电压表示数减小D滑键P不动，滑键Q上移，电压表示数增大【举一反三】1、如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为5：1，原线圈接入图乙所示的电压，副线圈接火灾

16、报警系统 （报警器未画出），电压表和电流表均为理想电表，R0为定值电阻，R为半导体热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小下列说法中正确的是（）A.图乙中电压的有效值为220VB.电压表的示数为44VC.R处出现火警时电流表示数增大D.R处出现火警时电阻R0消耗的电功率增大2、调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图乙所示线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，CD之间输入交变电压，转动滑动触头P就可以调节输出电压图乙中两电表均为理想交流电表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器现在CD两端输入图甲所示正弦式交流电，变压器视为理想变压器，那么（）A由甲图可知CD两端输入交流电压u的表达式为B当

17、动触头P逆时针转动时，MN之间输出交流电压的频率变大C当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电流表读数变大，电压表读数也变大D当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电阻R2消耗的电功率变小3、如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数均可调节，原线圈两端接一正弦式交变电流，为了使变压器输入功率增大，可以采取的措施有（）A只增加原线圈的匝数n1B只减少副线圈的匝数n2C只减小负载电阻R的阻值D只增大负载电阻尺的阻值题型四 远距离输电问题【概念知识】1远距离输电关注的是输电线上功率损失的问题。输电过程中由于输电线本身电阻引起电流的热效应，导致一部分电能转化为内能而损失，。2减少输电线上功率损失的方法：由知，选用电

18、阻率低的材料制成的输电线、增加输电线的截面积和增加输电线的电压都可减少输电线上功率损失，其中采用高压输电是最有效方法。远距离输电的示意图，如图13-5-1所示：图13-5-1 电压之间的关系是：，。功率之间的关系是：P1=P1/，P2=P2/，。电流之间的关系是：，。其中电流之间的关系较简单，因此求输电线上的电流往往是这类问题的突破口。3远距离输电中，研究对象多、关系复杂，分析时要特别注意I、U和R对应性。如分析和计算输电线上的功率损失和电压损失时，要特别注意，最好用，而如果用求损失功率，U必须是。【典型例题】1、随着社会经济的发展，人们对能源的需求也日益扩大，节能变得越来越重要某发电厂采用升压变压器向某一特定用户供电，用户通过降压变压器用电，若发电厂输出电压为U1，输电导线总电阻为R，在某一时段用户需求的电功率为P0，用户的用电器正常工作的电压为U2。在满足用户正常用电的情况下，下列说法正确的是( )A输电线上损耗的功率为B输电线上损耗的功率为C若要减少输电线上损耗的功率可以采用更高的电压输电D采用更高的电压输电会降低输电效率2、