1、第9讲恒定电流与交变电流【必备知识建体系】【必备知识建体系】(1)遵循“局部整体局部”的思路,按以下步骤分析:题意;根据 以及 得U1=8 V,C符合题意;由 、E=U1+I1r以(2020南开区三模)如图所示，电阻为r的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以某一角速度匀速转动。专题能力提升练(九)恒定电流与交变电流(45分钟100分)1 s内电路中的电流方向改变了 次专题能力提升练(九)恒定电流与交变电流(45分钟100分)如图为远距离输电示意图,两变压器均为理想变压器。变压器不工作,所以副线圈中只有前半个周期,经过变压器后,电流的最大值是可知正常发光时灯泡B电阻R=15,D错误。电压频率为
2、50 Hz,变压器不改变交流电的频率,所以副线圈输出电压的频率为增大,总功率变大,D正确。转换规则是:交流电压数值小于 时输出为0 V,交流电压数值大于等于 时从 到 时刻的平均感应电动势为(2020德州一模)如图所示,磁极N、S间的磁场看作匀强磁场,磁感应强度为B0,矩形线圈ABCD的面积为S,共n匝,内阻为r,线圈通过滑环与理想电压表V和阻值为R的定值电阻相连,AB边与滑环E相连;CD边与滑环F相连。第9讲恒定电流与交变电流磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动,穿过线框的磁通量与时间t的关系图象时刻线框平面与中性面垂直电压表的示数为()由原线圈的电压变化规律及有效值的概念可知,原线圈中数为U=
3、IR=R,故D错误。【解题思维明方法】【解题思维明方法】方法方法1 1等效替代法等效替代法计算交变电流的有效值计算交变电流的有效值,利用等效替代法利用等效替代法:直流电和交流电相同时间内在相同电直流电和交流电相同时间内在相同电阻上产生相同的焦耳热。阻上产生相同的焦耳热。方法方法2 2排除法排除法定性地分析电磁感应的每一个过程中物理量的变化定性地分析电磁感应的每一个过程中物理量的变化(增大还是减小增大还是减小)、变化快慢、变化快慢(均匀变化还是非均匀变化均匀变化还是非均匀变化),),特别是物理量的正负特别是物理量的正负,排除错误的选项。排除错误的选项。方法方法3 3函数法函数法根据题目所给条件定
4、量地写出两个物理量之间的函数关系根据题目所给条件定量地写出两个物理量之间的函数关系,然后由函数关系对电然后由函数关系对电磁感应的图象作出分析和判断。磁感应的图象作出分析和判断。方法方法4 4守恒法守恒法根据能量守恒来求解运动过程中产生的热量。根据能量守恒来求解运动过程中产生的热量。方法方法5 5图象转化法图象转化法将不太熟悉的电磁感应的图象转化为熟悉的图象。将不太熟悉的电磁感应的图象转化为熟悉的图象。专题五电路与电磁感应 考向一直流电路的分析与计算考向一直流电路的分析与计算(基础保分基础保分)【建模型】通规律【建模型】通规律【模型】【模型】1 1闭合电路的图象问题闭合电路的图象问题1.1.模型
5、图解模型图解:2.2.应用规律应用规律:解决闭合电路图象问题的基本思想解决闭合电路图象问题的基本思想“数形结合数形结合”【模型】【模型】2 2 直流电路的动态分析直流电路的动态分析1.1.模型图解模型图解:2.2.应用规律应用规律:闭合电路动态分析的方法闭合电路动态分析的方法(1)(1)遵循遵循“局部局部整体整体局部局部”的思路的思路,按以下步骤分析按以下步骤分析:(2)(2)含容电路的特点含容电路的特点:【练类题】重拓展【练类题】重拓展1.(1.(电路图象电路图象)()(多选多选)(2020)(2020长沙一模长沙一模)如图所示如图所示,甲、乙分别表示两个电源的路甲、乙分别表示两个电源的路端
6、电压与通过它们的电流端电压与通过它们的电流I I的关系的关系,下列说法中正确的是下列说法中正确的是()A.A.电源甲的电动势大于乙的电动势电源甲的电动势大于乙的电动势B.B.电源甲的内阻小于乙的内阻电源甲的内阻小于乙的内阻C.C.电流都是电流都是I I0 0时时,两电源的内电压相等两电源的内电压相等D.D.路端电压都为路端电压都为U U0 0时时,它们所在电路的外电阻相等它们所在电路的外电阻相等【解析】【解析】选选A A、D D。图线与纵轴的交点表示电源的电动势。图线与纵轴的交点表示电源的电动势,图线斜率的大小表示电图线斜率的大小表示电源的内阻源的内阻,由题图可知由题图可知E E甲甲EE乙乙,
7、r,r甲甲rr乙乙,A,A正确正确,B,B错误错误;当电流都为当电流都为I I0 0时时,两电源的路两电源的路端电压相等端电压相等,内电压不相等内电压不相等,C,C错误错误;当路端电压为当路端电压为U U0 0时时,电流为电流为I I0 0,外电阻均为外电阻均为 ,D,D正确。正确。00UR=I2.(2.(电路故障电路故障)如图所示的电路中如图所示的电路中,开关闭合开关闭合,灯灯L L1 1、L L2 2正常发光正常发光,由于电路出现故由于电路出现故障障,L,L1 1突然变亮突然变亮,灯灯L L2 2变暗变暗,电流表的读数变小电流表的读数变小,则发生的故障可能是则发生的故障可能是()A.RA.
8、R1 1断路断路B.RB.R2 2断路断路C.RC.R3 3短路短路D.RD.R4 4短路短路【解析】【解析】选选A A。简化电路如图所示。简化电路如图所示,若若R R1 1断路断路,则电路中总电阻增大则电路中总电阻增大,则总电流减小则总电流减小,由于右侧部分总电阻没有变由于右侧部分总电阻没有变,则右则右侧分压将减小侧分压将减小,则电流表则电流表A A示数变小而示数变小而L L2 2应变暗应变暗,L,L1 1两端的电压将增大两端的电压将增大,则灯泡则灯泡L L1 1将将变亮变亮,故符合条件故符合条件,选项选项A A正确正确;若若R R2 2断路断路,则电路中电阻增大则电路中电阻增大;则电路中的
9、电流减小则电路中的电流减小,则可知则可知L L1 1应变暗应变暗,故不符合题意故不符合题意,选项选项B B错误错误;若若R R3 3短路短路,则则R R2 2被短路被短路,则电路中总电则电路中总电阻将减小阻将减小,则电路中电流增大则电路中电流增大,则则L L1 1变亮变亮,两端的电压增大两端的电压增大;则则L L2 2两端电压减小两端电压减小,则则L L2 2变暗变暗;同时同时R R4 4电路中电阻减小电路中电阻减小,则电流表示数也将增大则电流表示数也将增大,故不符合题意故不符合题意,选项选项C C错错误误;若若R R4 4短路短路,则电路中总电阻减小则电路中总电阻减小,电路中电流增大电路中电
10、流增大;L;L1 1变亮变亮;L;L2 2两端的电压减小两端的电压减小,故故L L2 2变暗变暗;而电流表所在支路电流增大而电流表所在支路电流增大,故故A A的示数增大的示数增大,选项选项D D错误。错误。3.(3.(含容电路含容电路)如图电源的内阻、电动势及灯泡的电阻均不变。现闭合开关如图电源的内阻、电动势及灯泡的电阻均不变。现闭合开关S,S,将将滑片滑片P P向右移动向右移动,下列结论正确的是下列结论正确的是()A.A.灯泡灯泡L L变暗变暗B.B.电压表读数变大电压表读数变大C.C.电流表读数变小电流表读数变小D.D.电容器电容器C C上的电荷量减少上的电荷量减少【解析】【解析】选选D
11、D。电容器在恒稳电路中视为断路。电容器在恒稳电路中视为断路,故电路为灯泡故电路为灯泡L L与滑动变阻器与滑动变阻器R R、内阻内阻r r的串联电路的串联电路,电流表电流表A A测干路电流测干路电流,电压表测电源的路端电压。滑片电压表测电源的路端电压。滑片P P向右滑向右滑动动,接入电路的有效电阻接入电路的有效电阻R R变小变小,可知串联电路的总电阻变小可知串联电路的总电阻变小,由闭合电路的欧姆由闭合电路的欧姆定律定律,有有 ,可知干路电流变大。由灯泡的功率为可知干路电流变大。由灯泡的功率为P PL L=I=I2 2R RL L知知,干路电流变干路电流变大大,而灯泡的阻值不变而灯泡的阻值不变,则
12、功率变大则功率变大,灯泡变亮灯泡变亮,故故A A错误错误;电源的路端电压为电源的路端电压为U UV V=E=E-Ir,-Ir,可知内电压增大可知内电压增大,则路端电压变小则路端电压变小,即电压表的示数变小即电压表的示数变小,故故B B错误错误;电流表测电流表测干路电流干路电流,因干路电流变大因干路电流变大,则电流表的读数变大则电流表的读数变大,故故C C错误错误;滑动变阻器的电压为滑动变阻器的电压为U UR R=E-I(r+R=E-I(r+RL L),),由干路电流变大可知滑动变阻器的电压变小由干路电流变大可知滑动变阻器的电压变小,而电容器并联在滑动而电容器并联在滑动变阻器的两端变阻器的两端,
13、则由则由Q=CUQ=CUC C=CU=CUR R,可知电容器可知电容器C C上的电荷量减少上的电荷量减少,故故D D正确。正确。LEIRrR【加固训练】【加固训练】1.(1.(纯电阻电路纯电阻电路)(2019)(2019江苏高考江苏高考)如图所示的电路中如图所示的电路中,电阻电阻R=2 R=2。断开。断开S S后后,电电压表的读数为压表的读数为3 V;3 V;闭合闭合S S后后,电压表的读数为电压表的读数为2 V,2 V,则电源的内阻则电源的内阻r r为为()A.1 A.1 B.2 B.2 C.3 C.3 D.4 D.4【解析】【解析】选选A A。根据闭合电路欧姆定律。根据闭合电路欧姆定律U
14、U外外=E-Ir=E-Ir和和 ,可得可得E=3 V,r=1,E=3 V,r=1,故故选项选项A A正确正确,B,B、C C、D D错误。错误。EI=rR2.(2.(闭合电路的图象问题闭合电路的图象问题)硅光电池是一种太阳能电池硅光电池是一种太阳能电池,具有具有低碳环保的优点。如图所示低碳环保的优点。如图所示,图线图线a a是该电池在某光照强度是该电池在某光照强度下路端电压下路端电压U U和电流和电流I I的关系图线的关系图线(电池内阻不是常数电池内阻不是常数),),图线图线b b是某电阻是某电阻R R的的U-IU-I图线。在该光照强度下将他们组成闭合图线。在该光照强度下将他们组成闭合回路时回
15、路时,硅光电池的内阻硅光电池的内阻()A.8.0 A.8.0 B.10 B.10 C.12 C.12 D.12.5 D.12.5【解析】【解析】选选A A。由闭合电路欧姆定律得。由闭合电路欧姆定律得U=E-Ir,U=E-Ir,当当I=0I=0时时,U=E,U=E,由图线由图线a a与纵轴的交与纵轴的交点读出电动势为点读出电动势为E=3.6 VE=3.6 V。根据两图线交点可知。根据两图线交点可知,电阻电阻R R两端的电压为两端的电压为2 V,2 V,则内阻则内阻 ,故故A A正确。正确。3.62r=8.00.2 器的原线圈电压U3=U2-U=3 800 V,故降压变压器的匝数比C错误;当P向左
16、移动,滑动变阻器接入电路的电阻减小,副线圈中电流增大,副线专题能力提升练(九)恒定电流与交变电流(45分钟100分)转换规则是:交流电压数值小于 时输出为0 V,交流电压数值大于等于 时(3)P损=U为输电线路上损失的电压,不要与U2、U3相混。穿过线框的磁通量最大为电流互感器的工作原理是电磁感应中的互感现象,只可以测量交变电流,B选项错误。R3的电流增大,故电流表的示数减小;根据P1=R1,电阻R1消耗的功率减小,故A(远距离输电)(多选)(2020全国卷)特高压输电可使输送中的电能损耗和t=0时，线圈中的感应电动势最大P线=5 kW,假设两个变压器均是理想变压器,下列说法正确的是()电容器
17、C上的电荷量减少选项A正确,B、C、D错误。根据交变电流产生的规律、中性面与磁通量的关系,A不符合题意;根据题目所给条件定量地写出两个物理量之间的函数关系,然后由函数关系对电磁感应的图象作出分析和判断。电流互感器不会改变电流的频率,只改变电流的大小,故原、副线圈电流的频率相同,C选项错误。(变压器计算)(2020山东等级考)图甲中的理想变压器原、副线圈匝数比故A错误;通过乙图可知电压的最大值为12 V,故线圈两端的电压有效值U=P向左移动时,原、副线圈的电流比减小63 V,故B正确,A、C、D错误。考向二交变电流的分析与计算考向二交变电流的分析与计算(综合提能综合提能)【建模型】研典题【建模型
18、】研典题【模型】【模型】1 1 交变电流的产生与描述交变电流的产生与描述1.1.模型图解模型图解:2.2.应用规律应用规律:有效值计算的两点注意有效值计算的两点注意:(1)(1)利用等效替代的方法利用等效替代的方法,把握好交流电和直流电在把握好交流电和直流电在“相同时间相同时间”内在内在“相同电相同电阻阻”上产生上产生“相同的热量相同的热量”。(2)(2)先分段计算先分段计算,后求和得到电阻在一个周期内产生的焦耳热。后求和得到电阻在一个周期内产生的焦耳热。【典例【典例1 1】(综合性综合性)()(多选多选)(2019)(2019天津高考天津高考)单匝闭合矩形线框电阻为单匝闭合矩形线框电阻为R,
19、R,在匀强在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动,穿过线框的磁通量穿过线框的磁通量与时间与时间t t的关系图象的关系图象如图所示。下列说法正确的是如图所示。下列说法正确的是()A.A.时刻线框平面与中性面垂直时刻线框平面与中性面垂直B.B.线框的感应电动势有效值为线框的感应电动势有效值为 C.C.线框转一周外力所做的功为线框转一周外力所做的功为 D.D.从从t=0t=0到到 过程中线框的平均感应电动势为过程中线框的平均感应电动势为 T2m2T22m2RT Tt4mT【解析】【解析】选选B B、C C。由图象可知。由图象可知 时刻线圈的磁通量最大时刻线圈的磁通量最
20、大,因此此时线圈处于中性因此此时线圈处于中性面位置面位置,因此因此A A错误错误;由图可知交流电的周期为由图可知交流电的周期为T,T,则则 ,交流电的电动势的最大交流电的电动势的最大值为值为E Em m=nBS=,=nBS=,则有效值为则有效值为 ,故故B B正确正确;线圈转一周所做的线圈转一周所做的功为转动一周的发热量功为转动一周的发热量,故故C C正确正确;从从t=0t=0时刻到时刻到 时刻的时刻的平均感应电动势为平均感应电动势为 ,D,D错误。错误。T22Tm2TmmE2ET2有222mE2WTRRT 有Tt4mm4ETtT4【名师点睛】【名师点睛】求解交变电流有效值的两种方法求解交变电
21、流有效值的两种方法注意注意:对于非正弦式交变电流的有效值对于非正弦式交变电流的有效值,应按有效值的定义计算应按有效值的定义计算,计算时要紧扣电计算时要紧扣电流通过电阻生热相等进行计算流通过电阻生热相等进行计算,计算时一般取一个周期计算时一般取一个周期,半周期对称的可取半个半周期对称的可取半个周期。周期。【模型】【模型】2 2 理想变压器理想变压器1.1.模型图解模型图解:2.2.应用规律应用规律:理想变压器各物理量间的制约关系理想变压器各物理量间的制约关系:【典例【典例2 2】(2020(2020浙江浙江7 7月选考月选考)如图所示如图所示,某小型水电站发电机的输出功率某小型水电站发电机的输出
22、功率P=100 kW,P=100 kW,发电机的电压发电机的电压U U1 1=250 V,=250 V,经变压器升压后向远处输电经变压器升压后向远处输电,输电线总电阻输电线总电阻R R线线=8,=8,在用户端用降压变压器把电压降为在用户端用降压变压器把电压降为U U4 4=220 V=220 V。已知输电线上损失的功率。已知输电线上损失的功率P P线线=5 kW,=5 kW,假设两个变压器均是理想变压器假设两个变压器均是理想变压器,下列说法正确的是下列说法正确的是()A.A.发电机输出的电流发电机输出的电流I I1 1=40 A=40 AB.B.输电线上的电流输电线上的电流I I线线=625
23、A=625 AC.C.降压变压器的匝数比降压变压器的匝数比n n3 3nn4 4=19011=19011D.D.用户得到的电流用户得到的电流I I4 4=455 A=455 A【解析】【解析】选选C C。发电机的输出电流。发电机的输出电流 选项选项A A错误。输电线错误。输电线上的电流上的电流 选项选项B B错误。升压变压器的副线圈输出电压错误。升压变压器的副线圈输出电压 输电线损耗电压输电线损耗电压U=IU=I线线R=25R=258 V=200 V,8 V=200 V,降压变压降压变压器的原线圈电压器的原线圈电压U U3 3=U=U2 2-U=3 800 V,-U=3 800 V,故降压变压
24、器的匝数比故降压变压器的匝数比 选项选项C C正确。降压变压器的功率正确。降压变压器的功率P P4 4=P=P3 3=P-P=P-P线线=95 kW,=95 kW,故用户得到的电流故用户得到的电流 选项选项D D错误。错误。311P100 10I A400 AU250，3P5 10I A25 AR8线线线，332P100 10U V4 10 VI25线，3344nU3 800190nU22011，3444P95 10I A431.8 AU220，【名师点睛】【名师点睛】解决远距离输电问题牢牢把握三点解决远距离输电问题牢牢把握三点 1.1.理清三个回路理清三个回路2.2.抓住两个联系抓住两个联系
25、(1)(1)理想的升压变压器联系了电源回路和输送回路理想的升压变压器联系了电源回路和输送回路:P P1 1=P=P2 2,I,I1 1n n1 1=I=I2 2n n2 2。(2)(2)理想的降压变压器联系了输送回路和用户回路理想的降压变压器联系了输送回路和用户回路:P P3 3=P=P4 4,I,I3 3n n3 3=I=I4 4n n4 4。3.3.掌握一个能量守恒定律掌握一个能量守恒定律:P:P1 1=P=P线损线损+P+P用户用户;其中其中 1122Un=,Un3344Un=Un，22222PPI r()rU线损。【练类题】重拓展【练类题】重拓展1.(1.(有效值计算有效值计算)(20
26、20)(2020石家庄一模石家庄一模)现代社会是数字化社会现代社会是数字化社会,需要把模拟信号需要把模拟信号转换为数字信号。如甲图中的正弦交流电通过乙图的数字触发器后会输出丙图转换为数字信号。如甲图中的正弦交流电通过乙图的数字触发器后会输出丙图的数字信号的数字信号,丙图中的数字信号对应两种电压状态丙图中的数字信号对应两种电压状态,分别为分别为0 V0 V和和2 V,2 V,触发器的触发器的转换规则是转换规则是:交流电压数值小于交流电压数值小于 时输出为时输出为0 V,0 V,交流电压数值大于等于交流电压数值大于等于 时时输出为输出为2 V2 V。丙图中电压的有效值约为。丙图中电压的有效值约为(
27、)A.2.0 VA.2.0 VB.1.6 VB.1.6 VC.1.4 VC.1.4 VD.1.3 VD.1.3 VmU2mU2【解析】【解析】选选B B。半个周期内。半个周期内,交流电压数值为交流电压数值为 时时,对应甲图中正弦交流电的时对应甲图中正弦交流电的时刻为刻为 ,如图如图a:a:画出转换后的画出转换后的U-tU-t图图,如图如图b,b,一个周期对应电压为一个周期对应电压为2 V2 V的时间为的时间为 ,根据有效值根据有效值定义有定义有:U:U1 1=2 V,=2 V,代入数据得代入数据得U1.63 V,U1.63 V,故故B B正确正确,A,A、C C、D D错误。错误。mU2T5T
28、1212和2T3221U2UT=TR3R，2.(2.(变压器计算变压器计算)(2020)(2020山东等级考山东等级考)图甲中的理想变压器原、副线圈匝数比图甲中的理想变压器原、副线圈匝数比n n1 1nn2 2=223,=223,输入端输入端a a、b b所接电压所接电压u u随时间随时间t t的变化关系如图乙所示。灯泡的变化关系如图乙所示。灯泡L L的电的电阻恒为阻恒为15,15,额定电压为额定电压为24 V24 V。定值电阻。定值电阻R R1 1=10=10、R R2 2=5,=5,滑动变阻器滑动变阻器R R的最的最大阻值为大阻值为10 10。为使灯泡正常工作。为使灯泡正常工作,滑动变阻器
29、接入电路的电阻应调节为滑动变阻器接入电路的电阻应调节为()A.1 A.1 B.5 B.5 C.6 C.6 D.8 D.8【解析】【解析】选选A A。输电电压的有效值为。输电电压的有效值为(即原线圈电压的有效值即原线圈电压的有效值)根据理想变压器电压规律根据理想变压器电压规律 可知副线圈电压有效值为可知副线圈电压有效值为 灯泡正常工作时电压为灯泡正常工作时电压为24 V,24 V,则通过灯泡的电流即副则通过灯泡的电流即副线圈部分的干路电流为线圈部分的干路电流为 ,根据串联分压规律可知根据串联分压规律可知,R,R1 1和和R R2 2、R R构构成的并联电路部分的分压为成的并联电路部分的分压为U=
30、UU=U2 2-U-UL L=30 V-24 V=6 V,=30 V-24 V=6 V,则通过则通过R R1 1的电流为的电流为 通过通过R R2 2、R R的电流为的电流为I I2 2=I=IL L-I-I1 1=1.6 A-0.6 A=1 A,R=1.6 A-0.6 A=1 A,R2 2、R R串联的串联的总电阻总电阻R R2 2+R=,+R=,解得滑动变阻器的阻值为解得滑动变阻器的阻值为 A A正确正确,B,B、C C、D D均错误。故选均错误。故选A A。1220 2U V220 V2，1122UnUn2211n3UU220 V30 Vn22，LLLU24I A1.6 AR1511U6
31、I A0.6 AR10，2UI22U6RR51I1 ，3.(3.(远距离输电远距离输电)()(多选多选)(2020)(2020全国全国卷卷)特高压输电可使输送中的电能损耗和特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低。我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术。假设从电压损失大幅降低。我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术。假设从A A处采用处采用550 kV550 kV的超高压向的超高压向B B处输电处输电,输电线上损耗的电功率为输电线上损耗的电功率为P,P,到达到达B B处时电处时电压下降了压下降了UU。在保持。在保持A A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下处输送的电功率和输电线
32、电阻都不变的条件下,改用改用1 1 100 kV100 kV特高压输电特高压输电,输电线上损耗的电功率变为输电线上损耗的电功率变为P,P,到达到达B B处时电压下降了处时电压下降了UU。不考虑其他因素的影响。不考虑其他因素的影响,则则()A.P=A.P=PPB.P=B.P=PPC.U=C.U=UUD.U=D.U=UU14121412【解析】【解析】选选A A、D D。由电功率公式得。由电功率公式得P=IP=I2 2R,R,输电线上电压下降输电线上电压下降U=IR,U=IR,输电电流输电电流为为 ,在输送的电功率和输电线电阻都不变时在输送的电功率和输电线电阻都不变时,U,U变为原来的变为原来的2
33、 2倍倍,电流变为原来电流变为原来的的 ,则则P=P,U=U,P=P,U=U,选项选项A A、D D正确正确,B,B、C C错误。错误。PIU1412124.(4.(变压器和交流电的综合变压器和交流电的综合)如图所示如图所示,图甲是旋转磁极式交流发电机简化图图甲是旋转磁极式交流发电机简化图,其其矩形线圈在匀强磁场中不动矩形线圈在匀强磁场中不动,线圈匝数为线圈匝数为1010匝匝,内阻不可忽略。产生匀强磁场的内阻不可忽略。产生匀强磁场的磁极绕垂直于磁场方向的固定轴磁极绕垂直于磁场方向的固定轴OO(OOOO(OO沿水平方向沿水平方向)匀速转动匀速转动,线圈中的磁线圈中的磁通量随时间按如图乙所示的正弦
34、规律变化。线圈的两端连接理想变压器通量随时间按如图乙所示的正弦规律变化。线圈的两端连接理想变压器,理想变理想变压器原、副线圈的匝数比压器原、副线圈的匝数比n n1 1nn2 2=21,=21,电阻电阻R R1 1=R=R2 2=8=8。电流表示数为。电流表示数为1 A1 A。则。则下列说法不正确的是下列说法不正确的是()A.A.图甲中线圈图甲中线圈abcdabcd所处的面不是中性面所处的面不是中性面B.B.发电机产生的电动势的最大值为发电机产生的电动势的最大值为 V VC.C.电压表的示数为电压表的示数为10 V10 VD.D.发电机线圈的电阻为发电机线圈的电阻为4 4 10 2【解析】【解析
35、】选选C C。根据交变电流产生的规律、中性面与磁通量的关系。根据交变电流产生的规律、中性面与磁通量的关系,A,A不符合题意不符合题意;由交变电流的表达式由交变电流的表达式,即即e=nBSsint,e=nBSsint,得电动势峰值得电动势峰值E Em m=n=V,B=n=V,B不符合不符合题意题意;根据根据 以及以及 得得U U1 1=8 V,C=8 V,C符合题意符合题意;由由 、E=UE=U1 1+I+I1 1r r以以及及 得得r=4,Dr=4,D不符合题意。不符合题意。10 2122212R RUIRR2211UnUnmEE21221InIn5.(5.(变压器的综合应用变压器的综合应用)
36、()(多选多选)一理想变压器原、副线圈的匝数比为一理想变压器原、副线圈的匝数比为51,51,原线原线圈输入电压的变化规律如图甲所示圈输入电压的变化规律如图甲所示,副线圈所接电路如图乙所示副线圈所接电路如图乙所示,P,P为滑动变阻为滑动变阻器的触头器的触头,下列说法正确的是下列说法正确的是()A.A.副线圈输出电压的频率为副线圈输出电压的频率为50 Hz50 HzB.B.副线圈输出电压的有效值为副线圈输出电压的有效值为44 V44 VC.PC.P向左移动时向左移动时,原、副线圈的电流比减小原、副线圈的电流比减小D.PD.P向左移动时向左移动时,变压器的输出功率增加变压器的输出功率增加【解析】【解
37、析】选选A A、B B、D D。由原线圈的电压变化规律及有效值的概念可知。由原线圈的电压变化规律及有效值的概念可知,原线圈中原线圈中电压频率为电压频率为50 Hz,50 Hz,变压器不改变交流电的频率变压器不改变交流电的频率,所以副线圈输出电压的频率为所以副线圈输出电压的频率为50Hz,50Hz,选项选项A A正确正确;原线圈电压有效值为原线圈电压有效值为 由原、副线圈中电压之比由原、副线圈中电压之比等于匝数之比可知等于匝数之比可知,副线圈中电压的有效值为副线圈中电压的有效值为44 V,44 V,选项选项B B正确正确;P;P向左移动时向左移动时,原、原、副线圈的电流比等于匝数的反比副线圈的电
38、流比等于匝数的反比,匝数比不变匝数比不变,则原、副线圈的电流比不变则原、副线圈的电流比不变,选项选项C C错误错误;当当P P向左移动向左移动,滑动变阻器接入电路的电阻减小滑动变阻器接入电路的电阻减小,副线圈中电流增大副线圈中电流增大,副线副线圈的电压不变圈的电压不变,变压器输出功率增加变压器输出功率增加,选项选项D D正确。正确。220 2 V220 V2，专题能力提升练专题能力提升练专题能力提升练专题能力提升练(九九)恒定电流与交变电流恒定电流与交变电流(45(45分钟分钟100100分分)选择题选择题(本题共本题共1010小题，每小题小题，每小题8 8分，共分，共8080分，其中分，其中
39、1 16 6题为单选，题为单选，7 71010题为题为多选多选)1.(20201.(2020海淀区三模海淀区三模)电阻为电阻为R R的单匝闭合金属线框，在匀强磁场中绕着与磁的单匝闭合金属线框，在匀强磁场中绕着与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势的图象如图所示。下列判断正确感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势的图象如图所示。下列判断正确的是的是()A.A.时刻线框平面与中性面平行时刻线框平面与中性面平行B.B.穿过线框的磁通量最大为穿过线框的磁通量最大为 T20E T2C.C.线框转动一周做的功为线框转动一周做的功为 D.D.从从t=t=到到t=t=过程中，线框的平均感应电动势为过程中，
40、线框的平均感应电动势为 【解析】【解析】选选B B。由图可知。由图可知t=t=时刻感应电动势最大，此时线框所在平面与中性面时刻感应电动势最大，此时线框所在平面与中性面垂直，垂直，A A错误；当感应电动势等于零时，穿过线框回路的磁通量最大，且由错误；当感应电动势等于零时，穿过线框回路的磁通量最大，且由E Em m=NBSNBS得得m m=B=B正确；线框转一周所做的功为转动一周的发热量正确；线框转一周所做的功为转动一周的发热量Q=CQ=C错误；从错误；从 到到 时刻的平均感应电动势为时刻的平均感应电动势为 D D错误。故选错误。故选B B。20E TRT43T4T200mEE TE2N21T，2
41、m220E)EE2TTTRR2R（，T43T40m2E2ETT22，0E22.(20202.(2020聊城一模聊城一模)如图所示如图所示,理想变压器原线圈连接灯理想变压器原线圈连接灯C C后与后与120 V120 V的交流电的交流电源相连源相连,副线圈并联两个灯泡副线圈并联两个灯泡A A和和B,B,灯泡灯泡A A、C C的额定功率皆为的额定功率皆为30 W,30 W,正常发光时正常发光时电阻皆为电阻皆为30,30,已知三个灯泡均正常发光已知三个灯泡均正常发光,流过原线圈的电流为流过原线圈的电流为1.0 A,1.0 A,则下列则下列说法中正确的是说法中正确的是()A.A.原、副线圈匝数比为原、副
42、线圈匝数比为2121B.B.原、副线圈匝数比为原、副线圈匝数比为4141C.C.流过灯泡流过灯泡B B的电流为的电流为2 A2 AD.D.正常发光时正常发光时B B灯电阻为灯电阻为30 30 【解析】【解析】选选C C。根据。根据P=P=可知可知,A,A、C C灯泡正常发光时的电压灯泡正常发光时的电压U U0 0=V=30 V,V=30 V,根据理想变压器的电压规律可知根据理想变压器的电压规律可知 A A、B B错误错误;根据理想根据理想变压器电流的规律变压器电流的规律 可知副线圈电流可知副线圈电流I I2 2=I I1 1=3=31 A=3 A,1 A=3 A,流过灯泡流过灯泡A A的电的电
43、流为流为I IA A=1 A,=1 A,所以流过灯泡所以流过灯泡B B的电流为的电流为I IB B=I=I2 2-I-IA A=2 A,C=2 A,C正确正确;根据欧姆定律根据欧姆定律I=I=可知正常发光时灯泡可知正常发光时灯泡B B电阻电阻R=15,DR=15,D错误。错误。2UR30 300120UUn120 303nU301，1221InIn12nn0AURUR30 V2 A3.(20203.(2020南开区三模南开区三模)如图所示，电阻为如图所示，电阻为r r的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以某一角速度磁场的轴以某一角速度匀速转动。匀速转动。t=0t
44、=0时线圈平面与磁场垂直，各电表均为时线圈平面与磁场垂直，各电表均为理想交流电表，则理想交流电表，则()A.t=0A.t=0时，线圈中的感应电动势最大时，线圈中的感应电动势最大B.1 sB.1 s内电路中的电流方向改变了内电路中的电流方向改变了 次次C.C.滑片滑片P P向下滑时，电压表的读数变大向下滑时，电压表的读数变大D.D.线圈匀速转动的角速度线圈匀速转动的角速度变为变为2 2倍时，倍时，电阻电阻R R的电功率也变为的电功率也变为2 2倍倍2【解析】【解析】选选C C。t=0t=0时线圈位于中性面，此时感应电动势为零，时线圈位于中性面，此时感应电动势为零，A A错误；交流电的错误；交流电
45、的频率为频率为f=f=，1 s1 s内电流方向改变了内电流方向改变了2f(2f(次次)，即，即1 s1 s内电路中的电流方向改变了内电路中的电流方向改变了 次，次，B B错误；滑片错误；滑片P P向下滑时，电阻增大，电流减小，电源内阻分压减小，所向下滑时，电阻增大，电流减小，电源内阻分压减小，所以电压表读数变大，以电压表读数变大，C C正确；根据正确；根据E Em m=NBS=NBS以及电压有效值以及电压有效值U=EU=Em m可知，若可知，若增增大为原来的大为原来的2 2倍，电阻倍，电阻R R两端的电压变为原来的两端的电压变为原来的2 2倍，故倍，故R R的电功率变为原来的的电功率变为原来的
46、4 4倍，倍，D D错误。错误。2224.(20204.(2020全国全国卷改编卷改编)在图在图(a)(a)所示的交流电路中所示的交流电路中,电源电压的有效值为电源电压的有效值为220 V,220 V,理想变压器原、副线圈的匝数比为理想变压器原、副线圈的匝数比为101,R101,R1 1、R R2 2、R R3 3均为固定电阻均为固定电阻,R,R2 2=10,R10,R3 3=20,=20,各电表均为理想电表。已知电阻各电表均为理想电表。已知电阻R R2 2中电流中电流i i2 2随时间随时间t t变化的正变化的正弦曲线如图弦曲线如图(b)(b)所示。下列说法正确的是所示。下列说法正确的是()
47、A.A.所用交流电的频率为所用交流电的频率为100 Hz100 HzB.B.电压表的示数为电压表的示数为100 V100 VC.C.电流表的示数为电流表的示数为1.0 A1.0 AD.D.变压器传输的电功率为变压器传输的电功率为15.0 W15.0 W【解析】【解析】选选D D。由图。由图(b)(b)可知可知,T=0.02 s,T=0.02 s,所以所以f=50 Hz,Af=50 Hz,A错误错误;由图由图(b)(b)可知电流可知电流i i2 2的最大值为的最大值为I Im m=A,=A,故有效值故有效值I I2 2=1 A,R=1 A,R2 2两端的电压两端的电压U U2 2=I=I2 2R
48、 R2 2=10 V,=10 V,由理由理想变压器的电压特点想变压器的电压特点 可得原线圈的两端电压可得原线圈的两端电压U U1 1=100 V,=100 V,所以电压表的所以电压表的示数为示数为U UV V=220 V-100 V=120 V,B=220 V-100 V=120 V,B错误错误;由欧姆定律得由欧姆定律得I IA A=A=0.5 A,=A=0.5 A,C C错误错误;变压器副线圈的电流变压器副线圈的电流I=1 A+0.5 A=1.5 A,I=1 A+0.5 A=1.5 A,变压器传输的电功率变压器传输的电功率P=UP=U2 2I=I=10 V10 V1.5 A=15.0 W,D
49、1.5 A=15.0 W,D正确。正确。2mI21122UnUn3233UU10RR205.(20205.(2020江苏高考江苏高考)电流互感器是一种测量电路中电流的变压器电流互感器是一种测量电路中电流的变压器,工作原理如图工作原理如图所示。其原线圈匝数较少所示。其原线圈匝数较少,串联在电路中串联在电路中,副线圈匝数较多副线圈匝数较多,两端接在电流表上。两端接在电流表上。则电流互感器则电流互感器()A.A.是一种降压变压器是一种降压变压器B.B.能测量直流电路的电流能测量直流电路的电流C.C.原、副线圈电流的频率不同原、副线圈电流的频率不同D.D.副线圈的电流小于原线圈的电流副线圈的电流小于原
50、线圈的电流【解析】【解析】选选D D。原线圈匝数较少。原线圈匝数较少,电流互感器是一种升压变压器电流互感器是一种升压变压器,A,A选项错误。电选项错误。电流互感器的工作原理是电磁感应中的互感现象流互感器的工作原理是电磁感应中的互感现象,只可以测量交变电流只可以测量交变电流,B,B选项错选项错误。电流互感器不会改变电流的频率误。电流互感器不会改变电流的频率,只改变电流的大小只改变电流的大小,故原、副线圈电流的故原、副线圈电流的频率相同频率相同,C,C选项错误。原线圈匝数较少选项错误。原线圈匝数较少,根据根据I I1 1n n1 1=I=I2 2n n2 2,电流互感器是一种降电电流互感器是一种降
