2025版《新亮劍》高中物理：第十三章 交變電流 電磁振蕩 電磁波 傳感器含答案

2025版《新亮劍》高中物理：第十三章交變電流電磁振蕩電磁波傳感器第十三章交變電流電磁振蕩電磁波傳感器核心素養(yǎng)考點(diǎn)內(nèi)容高考真題備考建議物理觀念交流電的產(chǎn)生、變壓器的原理、遠(yuǎn)距離輸電、電磁波2023遼寧T4(交變電流的描述)2023湖南T9(交變電流的描述)2023北京T7(理想變壓器)2023廣東T6(理想變壓器)2023海南T11(理想變壓器)2023浙江6月選考T7(遠(yuǎn)距離輸電)2023天津T6(遠(yuǎn)距離輸電)2023山東T7(遠(yuǎn)距離輸電)2023浙江1月選考T14(傳感器)2022河北T3(交變電流的描述、理想變壓器)2022湖南T6(理想變壓器)2022湖北T9(變壓器)2022山東T4(理想變壓器)2022廣東T4(交變電流的產(chǎn)生)2022海南T5(交變電流的圖像)2021廣東T7(理想變壓器)2021湖南T6(理想變壓器)2021河北T8(交變電流的描述、理想變壓器)2021浙江6月選考T5(有效值)本章高考考查內(nèi)容主要有:交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律、交變電流的四值及應(yīng)用、理想變壓器的工作原理與規(guī)律、理想變壓器的動(dòng)態(tài)電路分析、遠(yuǎn)距離輸電的模式以及電壓和功率的損耗、LC振蕩電路的分析,題型主要為選擇題。物理核心素養(yǎng)主要考查學(xué)生的“模型構(gòu)建和科學(xué)推理”要素。能力主要考查理解與推理能力。整體難度中等偏易。復(fù)習(xí)時(shí)要重點(diǎn)關(guān)注:理解交變電流的產(chǎn)生過(guò)程,理解交變電流的圖像和交變電流的四值,掌握理想變壓器電路中原、副線圈與各物理量之間的制約關(guān)系,能夠利用閉合電路歐姆定律及理想變壓器知識(shí)分析遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題,其中變壓器的動(dòng)態(tài)變化問(wèn)題應(yīng)作為本章的重點(diǎn)和難點(diǎn)科學(xué)思維交流發(fā)電機(jī)、理想變壓器、遠(yuǎn)距離輸電、LC振蕩電路科學(xué)探究探究變壓器原、副線圈與匝數(shù)的關(guān)系,變壓器的工作原理科學(xué)態(tài)度與責(zé)任電能的產(chǎn)生和傳輸對(duì)人類(lèi)進(jìn)步的巨大貢獻(xiàn),傳感器改變?nèi)祟?lèi)的生活第1講交變電流的產(chǎn)生和描述對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)P298考點(diǎn)一交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律1.產(chǎn)生:線圈繞①勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。

2.描述交變電流的物理量(1)最大值Em=②,與轉(zhuǎn)軸位置③(選填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”),與線圈形狀④(選填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”)。

(2)周期和頻率a.周期(T):交變電流完成⑤變化所需的時(shí)間,單位是秒(s),公式T=⑥。

b.頻率(f):交變電流在單位時(shí)間內(nèi)完成周期性變化的⑦,單位是赫茲(Hz)。

c.周期和頻率的關(guān)系:T=⑧或f=⑨。

答案①垂直于②nBSω③無(wú)關(guān)④無(wú)關(guān)⑤一次周期性⑥2πω⑦次數(shù)⑧11.正弦式交變電流產(chǎn)生過(guò)程中的兩個(gè)特殊位置圖示概念中性面位置與中性面垂直的位置特點(diǎn)B⊥SB∥SΦ=BS,最大Φ=0,最小e=nΔΦΔt=e=nΔΦΔt電流為零,方向改變電流最大,方向不變2.正弦式交變電流的變化規(guī)律(線圈從中性面位置開(kāi)始計(jì)時(shí))函數(shù)表達(dá)式圖像磁通量Φ=Φmcosωt=BScosωt電動(dòng)勢(shì)e=Emsinωt=nBSωsinωt電流i=Imsinωt=EmR+rsin電壓u=Umsinωt=REmR+rsin3.解決交變電流圖像問(wèn)題的四點(diǎn)注意(1)只有當(dāng)線圈從中性面位置開(kāi)始計(jì)時(shí),電流的瞬時(shí)值表達(dá)式才是正弦函數(shù)形式,其變化規(guī)律與線圈的形狀及轉(zhuǎn)動(dòng)軸在線圈平面內(nèi)的位置無(wú)關(guān)。(2)注意峰值公式Em=nBSω中的S為線圈在磁場(chǎng)中的有效面積。(3)在解決有關(guān)交變電流的圖像問(wèn)題時(shí),應(yīng)先把交變電流的圖像與線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)位置對(duì)應(yīng)起來(lái),再根據(jù)特殊位置求特殊解。(4)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E=nΔΦΔt,若Φ按余弦規(guī)律變化,則e必按正弦規(guī)律變化;Φ按正弦規(guī)律變化,e必按余弦規(guī)律變化。故Φ增大時(shí),e必減小;Φ最大時(shí)角度1交變電流的常規(guī)產(chǎn)生情況(2024屆廣州三模)在以下四種情境中,線圈中產(chǎn)生的電流與其正下方所示的i-t圖線相對(duì)應(yīng)的是()。A.圖1 B.圖2 C.圖3 D.圖4答案A解析圖1中的線圈從垂直中性面開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生的交流電是余弦交變電流,A項(xiàng)符合題意;圖2中線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)仍產(chǎn)生不間斷的正弦交流電,B項(xiàng)不符合題意;圖3中線圈處于輻射狀的磁場(chǎng)中,線圈的兩邊所處位置的磁場(chǎng)大小不變,則產(chǎn)生大小恒定不變的電動(dòng)勢(shì),C項(xiàng)不符合題意;圖4中線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生正弦交變電流,D項(xiàng)不符合題意。角度2正弦式交變電流產(chǎn)生的三種非常規(guī)情況下面三種情況也能產(chǎn)生正弦式交變電流。方式與說(shuō)明圖示磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中處于非平行于磁場(chǎng)的位置不動(dòng),勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化有效切割速度隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化導(dǎo)體棒在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的速度隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化有效切割長(zhǎng)度隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化線圈做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的一邊的有效長(zhǎng)度隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化(2024屆寧德模擬)(多選)如圖1所示,電阻不計(jì)的光滑矩形金屬框ABCD固定于水平地面上,其中AD、BC兩邊足夠長(zhǎng),AB、CD兩邊的長(zhǎng)度均為1.0m,且都接有R=0.2Ω的電阻,空間存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=1T。一質(zhì)量m=1.0kg、阻值r=0.1Ω、長(zhǎng)度l=1.0m的導(dǎo)體棒ab放置在金屬框上。t=0時(shí)刻,導(dǎo)體棒ab在水平外力F作用下從x=-0.2m位置由靜止開(kāi)始做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力系數(shù)k=100N/m,平衡位置在坐標(biāo)原點(diǎn)O處。導(dǎo)體棒ab的速度隨時(shí)間變化的圖像是如圖2所示的正弦曲線。下列說(shuō)法正確的是()。A.導(dǎo)體棒在x=0位置時(shí)的水平外力F=10NB.導(dǎo)體棒在x=0.1m位置時(shí)的動(dòng)能Ek=1.5JC.0至0.05πs時(shí)間內(nèi),通過(guò)導(dǎo)體棒ab的電荷量q=2CD.0至0.05πs時(shí)間內(nèi),導(dǎo)體棒ab產(chǎn)生的焦耳熱Q=0.25J答案AB解析x=0是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的平衡位置,此時(shí)水平外力F與導(dǎo)體棒受到的安培力大小相等,即F=B2l2vmR總,其中R總=R2+r=0.2Ω,解得F=10N,A項(xiàng)正確;由題圖2可得v=2sin10t(m/s),由題意可知位移與時(shí)間的關(guān)系式為x=-0.2cos10t(m),當(dāng)x=0.1m時(shí),得10t=23π或10t=43π,代入v=2sin10t(m/s)可得v=3m/s或v=-3m/s,故導(dǎo)體棒在x=0.1m位置的動(dòng)能Ek=12mv2=1.5J,B項(xiàng)正確;0至0.05πs時(shí)間內(nèi),通過(guò)導(dǎo)體棒ab的電荷量q=BΔSR總=1×0.20.2C=1C,C項(xiàng)錯(cuò)誤;導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式為e=Blv=2sin10t(V),0至0.(2024屆焦作質(zhì)檢)如圖1所示,一固定的矩形導(dǎo)體線圈水平放置,線圈的兩端接一只小燈泡,在線圈所在空間內(nèi)存在著與線圈平面垂直的均勻分布的磁場(chǎng)。已知線圈的匝數(shù)n=100匝,總電阻r=1.0Ω,所圍成矩形的面積S=0.04m2,小燈泡的電阻R=9.0Ω,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間按如圖2所示的規(guī)律變化,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的表達(dá)式為e=nBmS2πTcos2πTt,其中Bm為磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值,T為磁場(chǎng)變化的周期,不計(jì)燈絲電阻隨溫度的變化(1)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值。(2)小燈泡消耗的電功率。(3)在磁感應(yīng)強(qiáng)度變化的0~T4時(shí)間內(nèi),答案(1)8.0V(2)2.88W(3)4.0×10-3C解析(1)由圖2知,線圈中產(chǎn)生的交變電流的周期T=3.14×10-2s,所以Em=nBmSω=2πnBmST=(2)電流的最大值Im=EmR+r=0.80A,有效值I=Im2=225A,小燈泡消耗的電功率P=I(3)在0~T4時(shí)間內(nèi),電動(dòng)勢(shì)的平均值E-=nSΔBΔt,平均電流I-=E-R+r=nSΔB(R+r)(2024屆楊浦區(qū)二模)如圖所示,OACO為固定在水平面上的光滑閉合金屬導(dǎo)軌,O、C兩處分別接有阻值R1=4Ω、R2=8Ω的長(zhǎng)度可忽略的短電阻絲(圖中用粗線表示),導(dǎo)軌其他部分電阻不計(jì)。導(dǎo)軌OAC的形狀滿足y=2sinπ3x(單位:m),勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T。一足夠長(zhǎng)、阻值不計(jì)的金屬棒ab在水平外力F作用下,以水平向右的恒定速度v=5.0m/s從導(dǎo)軌上O點(diǎn)滑動(dòng)到C點(diǎn),棒與導(dǎo)軌接觸良好且始終保持與OC導(dǎo)軌垂直。求:(1)外力F的最大值。(2)在滑動(dòng)過(guò)程中通過(guò)金屬棒的電流i與時(shí)間t的關(guān)系式。答案(1)0.3N(2)i=34sin5π3t解析(1)回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Byv由閉合電路歐姆定律可得I=ER總,其中R總金屬棒勻速運(yùn)動(dòng),可得F外=F安=BIy又ymax=2sinπ2=2則Fmax=F安max=B2ymax2vR總(2)y=2sinπ3又x=vt,e=Byv,i=e聯(lián)立可得i=34sin5π3t(考點(diǎn)二交變電流“四值”的理解和應(yīng)用1.“四值”的比較物理量物理含義重要關(guān)系適用情況及說(shuō)明瞬時(shí)值交變電流某一時(shí)刻的值e=①

i=②計(jì)算線圈某時(shí)刻的受力情況

峰值最大的瞬時(shí)值Em=③

Im=④討論電容器的⑤電壓

有效值跟交變電流的熱效應(yīng)等效的恒定電流的值E=Em2、U=Um2適用于正(余)弦式交變電流(1)交流電流表、交流電壓表的示數(shù)(2)電氣設(shè)備“銘牌”上所標(biāo)的值(如額定電壓、額定電流等)(3)計(jì)算與電流的熱效應(yīng)有關(guān)的量(如電功、電功率、電熱、保險(xiǎn)絲的熔斷電流等)(4)沒(méi)有特別加以說(shuō)明的指有效值平均值交變電流圖像中圖線與時(shí)間軸所圍的面積與時(shí)間的比值E?=⑥I?=⑦計(jì)算通過(guò)導(dǎo)線橫截面的⑧

2.幾種典型的電流及其有效值電流名稱(chēng)電流圖像有效值正弦式交變電流I=I正弦式半波脈沖電流I=I矩形脈沖電流非對(duì)稱(chēng)性交變電流I=1答案①Emsinωt②Imsinωt③NBSω④EmR+r⑤擊穿⑥nΔ如圖所示,電流的有效值I=A。

答案14解析由于I2Rt=I12Rt1+I22Rt2,其中t=1s,t1=0.4s,t2=0.6s,I1=1A,I2=2A,解得I=角度1交變電流“四值”的理解和應(yīng)用(2024屆丹東一模)如圖所示,圓形閉合金屬線圈在水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)動(dòng)周期為T(mén),豎直轉(zhuǎn)軸OO'過(guò)圓心且垂直于磁場(chǎng)方向。從線圈平面與磁場(chǎng)方向平行開(kāi)始計(jì)時(shí),當(dāng)t=T6時(shí),線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為4V,則線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值為()。A.43V B.436C.24V D.42答案D解析由題可知,從線圈平面與磁場(chǎng)方向平行開(kāi)始計(jì)時(shí),線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)表達(dá)式為e=Emcosωt,當(dāng)t=T6時(shí),線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為4V,即Emcosπ3=4V,解得Em=8V,故線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值E=Em2=42(2023年湖南卷)(多選)某同學(xué)自制了一個(gè)手搖交流發(fā)電機(jī),如圖所示。大輪與小輪通過(guò)皮帶傳動(dòng)(皮帶不打滑),半徑之比為4∶1,小輪與線圈固定在同一轉(zhuǎn)軸上。線圈是由漆包線繞制而成的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形,共n匝,總阻值為R。磁體間磁場(chǎng)可視為磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。大輪以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),帶動(dòng)小輪及線圈繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)軸與磁場(chǎng)方向垂直。線圈通過(guò)導(dǎo)線、滑環(huán)和電刷連接一個(gè)阻值恒為R的燈泡。假設(shè)發(fā)電時(shí)燈泡能發(fā)光且工作在額定電壓以?xún)?nèi),下列說(shuō)法正確的是()。A.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為4ωB.燈泡兩端電壓有效值為32nBL2ωC.若用總長(zhǎng)為原來(lái)兩倍的相同漆包線重新繞制成邊長(zhǎng)仍為L(zhǎng)的多匝正方形線圈,則燈泡兩端電壓有效值為4D.若僅將小輪半徑變?yōu)樵瓉?lái)的兩倍,則燈泡變得更亮答案AC解析大輪和小輪通過(guò)皮帶傳動(dòng),線速度相等,小輪和線圈同軸轉(zhuǎn)動(dòng),角速度相等,根據(jù)v=ωr,由題意可知大輪與小輪半徑之比為4∶1,則小輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為4ω,線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為4ω,A項(xiàng)正確;線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值Emax=nBS·4ω,又S=L2,聯(lián)立可得Emax=4nBL2ω,則線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值E=Emax2=22nBL2ω,根據(jù)串聯(lián)電路分壓原理可知燈泡兩端電壓有效值U=RER+R=2nBL2ω,B項(xiàng)錯(cuò)誤;若用總長(zhǎng)為原來(lái)兩倍的相同漆包線重新繞制成邊長(zhǎng)仍為L(zhǎng)的多匝正方形線圈,則線圈的匝數(shù)變?yōu)樵瓉?lái)的2倍,線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值Emax'=8nBL2ω,此時(shí)線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值E'=Emax'2=42nBL2ω,根據(jù)電阻定律R=ρlS,可知線圈電阻變?yōu)樵瓉?lái)的2倍,即為2R,根據(jù)串聯(lián)電路分壓原理可得燈泡兩端電壓有效值U'=RE'R+2R=42nBL2ω3,C角度2交變電流有效值的計(jì)算(2024屆衡陽(yáng)二模)某電流i隨時(shí)間t變化的關(guān)系如下圖,它的有效值是()。A.10AB.103AC.27AD.20A答案AC解析根據(jù)有效值的定義,可得Q=I12Rt1+I22Rt2+I32Rt3=I有2Rt,可知一個(gè)周期3s內(nèi)Q=300R=3I有2R,(2024屆珠海期中)某一線圈通過(guò)的交流電的電流—時(shí)間關(guān)系圖像(前半個(gè)周期為正弦波形的12)如圖所示(圖中只畫(huà)出了一個(gè)周期),則該電流的有效值為()。A.32I0 B.52I0 C.32I0 D.答案B解析設(shè)該電流的有效值為I,由I2RT=I022R×T2+(2I0)2R×T4,解得I=5計(jì)算交變電流有效值的方法1.設(shè)阻值、定時(shí)間:設(shè)將交變電流加在阻值為R的電阻上,時(shí)間取t=T。2.求熱量:Q=Q1+Q2+…。(分段法)3.求解有效值:根據(jù)Q=I2Rt=U2Rt注意:若圖像部分是正弦(或余弦)式交變電流,其中的14(必須是從零至最大值或從最大值至零)和12周期部分可直接應(yīng)用正弦式交變電流有效值與最大值間的關(guān)系I=Im21.(多選)如圖1,R為定值電阻,面積為S的線圈置于磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)垂直穿過(guò)線圈。磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t按正弦規(guī)律變化,如圖2所示(垂直紙面向里為正),下列說(shuō)法正確的是()。A.t1、t3時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量的變化率為零B.t1、t3時(shí)刻線圈中感應(yīng)電流方向改變C.0~t1與t3~t4時(shí)間內(nèi)通過(guò)R的電流的方向相同D.t1時(shí)刻線圈中的電流大于t4時(shí)刻線圈中的電流答案ABC解析由題圖2可知t1、t3時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量最大,磁通量變化率為零,A項(xiàng)正確;t1、t3時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量最大,感應(yīng)電流為0,感應(yīng)電流方向改變,B項(xiàng)正確;根據(jù)楞次定律可知,0~t1與t3~t4時(shí)間內(nèi)通過(guò)R的電流的方向相同,C項(xiàng)正確;t1時(shí)刻線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零,電流為零,t4時(shí)刻線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,電流最大,t1時(shí)刻線圈中的電流小于t4時(shí)刻線圈中的電流,D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.(改編)將一匝閉合線圈依次放在兩個(gè)變化的磁場(chǎng)中,磁感線垂直線圈平面,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖1、2所示,其中圖1按正弦規(guī)律變化,圖2周期性線性變化,下列說(shuō)法正確的是()。A.線圈中均能產(chǎn)生正弦交流電B.線圈置于如圖1所示的磁場(chǎng)中產(chǎn)生交流電,置于如圖2所示的磁場(chǎng)中產(chǎn)生直流電C.置于兩個(gè)磁場(chǎng)的線圈中的電流均在1s和5s時(shí)方向發(fā)生改變D.線圈在兩個(gè)磁場(chǎng)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值相等答案C解析線圈置于如圖1所示的磁場(chǎng)中產(chǎn)生正弦交流電,線圈置于如圖2所示的磁場(chǎng)中時(shí),圖線斜率有兩個(gè)確定值,產(chǎn)生的是交流電,但不是正弦交流電,A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤;在1s和5s時(shí),磁場(chǎng)變化由增大變?yōu)闇p小,根據(jù)楞次定律可以判斷電流方向發(fā)生改變,C項(xiàng)正確;設(shè)線圈的面積為S,線圈在如圖1所示的磁場(chǎng)中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值E1=BSω=2πS(V),線圈在如圖2所示的磁場(chǎng)中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值E2=ΔBmSΔt=8S(V),則E23.(改編)一臺(tái)教學(xué)用手搖式交流發(fā)電機(jī)如圖所示,當(dāng)緩慢搖動(dòng)大皮帶輪上的手柄時(shí),連接在發(fā)電機(jī)上的小燈泡就會(huì)一閃一閃地發(fā)光。已知大皮帶輪半徑為R,小皮帶輪半徑為r,搖動(dòng)手柄的角速度為ω,且搖動(dòng)過(guò)程中皮帶不打滑,下列說(shuō)法正確的是()。A.發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電流頻率為ωB.小燈泡閃爍的頻率為ωRC.小燈泡瞬時(shí)功率等于通過(guò)小燈泡的電流、電壓二者有效值的乘積D.發(fā)電機(jī)啟動(dòng)階段,當(dāng)手搖轉(zhuǎn)速加倍后,小燈泡的功率變?yōu)樵瓉?lái)的2倍答案B解析大皮帶輪與小皮帶輪線速度大小相等,則有ω'r=ωR,解得小皮帶輪的角速度ω'=ωRr,再由ω'=2πf,可知發(fā)電機(jī)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率f=ωR2πr,此即為發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電流的頻率,A項(xiàng)錯(cuò)誤;小燈泡發(fā)光頻率只與電流頻率有關(guān),它在一個(gè)周期內(nèi)會(huì)閃爍兩次,所以閃爍的頻率f'=2f=ωRπr,B項(xiàng)正確;小燈泡閃爍,也就是小燈泡亮度時(shí)刻變化,說(shuō)明小燈泡的瞬時(shí)功率是時(shí)刻變化的,而電流、電壓二者有效值的乘積是定值,C項(xiàng)錯(cuò)誤;由題意知ω'加倍,則由Em=nBSω',可知電壓最大值加倍,由P=Em22見(jiàn)《高效訓(xùn)練》P1011.(2024屆汕頭一模)交流發(fā)電機(jī)的模型圖如圖所示,下列說(shuō)法正確的是()。A.僅對(duì)調(diào)磁極N和S,發(fā)電機(jī)將輸出直流電B.僅增加線圈匝數(shù),產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)將增大C.僅提高線圈轉(zhuǎn)速,輸出的電流頻率不變D.僅采用更粗的導(dǎo)線制作的線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)更大答案B解析磁極的對(duì)調(diào)只是實(shí)現(xiàn)了電流的方向改變,產(chǎn)生的仍是交流電,A項(xiàng)錯(cuò)誤;旋轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的峰值E=NBSω,增加匝數(shù)N,產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)自然會(huì)增大,B項(xiàng)正確;由ω=2πf可知,提高線圈的轉(zhuǎn)速產(chǎn)生的交變電流頻率增大,C項(xiàng)錯(cuò)誤;用更粗的導(dǎo)線制作的線圈能夠減小線圈內(nèi)阻,可以提高輸出電壓,但不影響電動(dòng)勢(shì),D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.(2024屆莆田二模)某家庭電路兩端的電壓u隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖所示,下列說(shuō)法正確的是()。A.該交流電的頻率為100HzB.該交流電的電壓有效值為311VC.用交流電壓表測(cè)量該電壓時(shí)示數(shù)為220VD.該交流電的電壓表達(dá)式為u=220sin100πt(V)答案C解析該交流電的周期T=2×10-2s,則該交流電的頻率f=1T=50Hz,A項(xiàng)錯(cuò)誤;該交流電的電壓最大值為311V,則該交流電的電壓有效值U=3112V≈220V,即用交流電壓表測(cè)量該電壓時(shí)示數(shù)為220V,B項(xiàng)錯(cuò)誤,C項(xiàng)正確;該交流電的電壓表達(dá)式為u=311sin100πt(V),3.(2024屆廣州一模)某小組用圖1所示的風(fēng)速儀研究交流電,風(fēng)杯在風(fēng)力作用下帶動(dòng)與其連在一起的永磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)。某一風(fēng)速時(shí),線圈中產(chǎn)生的交變電流如圖2所示,已知風(fēng)杯轉(zhuǎn)速與風(fēng)速成正比,則()。A.該交變電流的周期為t0B.該交變電流的峰值為2ImC.風(fēng)速增大,產(chǎn)生的交變電流周期增大D.風(fēng)速增大,產(chǎn)生的交變電流峰值增大答案D解析從圖像可以看出該交變電流的周期為2t0,峰值為Im,A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤;已知風(fēng)杯轉(zhuǎn)速與風(fēng)速成正比,風(fēng)速增大,風(fēng)杯轉(zhuǎn)速就增大,由T=1f=1n知產(chǎn)生的交變電流周期減小,由Im=EmR=NBSωR=2NBSπn4.(2024屆紹興一模)老師采用手搖式發(fā)電機(jī)演示交變電流的產(chǎn)生,并聯(lián)的兩個(gè)發(fā)光二極管連接方式如圖所示,二極管兩端正向電壓大于0.7V時(shí)才能發(fā)光,反向電壓超過(guò)20V時(shí)將損壞。勻速轉(zhuǎn)動(dòng)手柄,1min內(nèi)二極管閃爍100次。已知發(fā)電機(jī)中正方形線框的邊長(zhǎng)為10cm,匝數(shù)為1000,內(nèi)阻不計(jì)。假設(shè)線圈所在處的磁場(chǎng)可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng),下列判斷正確的是()。A.線框的轉(zhuǎn)速為100r/minB.線框的電動(dòng)勢(shì)有效值可能是20VC.磁感應(yīng)強(qiáng)度B不會(huì)超過(guò)0.4TD.若轉(zhuǎn)速減半,1min內(nèi)閃爍次數(shù)一定會(huì)變?yōu)?0次答案C解析正弦式交變電流一個(gè)周期內(nèi)電流方向改變2次,二極管1min內(nèi)閃爍100次,所以1min內(nèi)有50個(gè)周期,線框的轉(zhuǎn)速為50r/min,A項(xiàng)錯(cuò)誤;若線框的電動(dòng)勢(shì)有效值是20V,則最大值為202V≈28.2V,二極管將被擊穿,B項(xiàng)錯(cuò)誤;由最大值Em=nBSω=nBS·2πf=1000×B×0.12×2×3.14×5060V<20V,解得B<0.4T,C項(xiàng)正確;若轉(zhuǎn)速減半,交流電的最大值減半,如果這時(shí)的最大值小于0.7V,二極管將不會(huì)閃爍,1min內(nèi)閃爍次數(shù)將變?yōu)?次,D5.(2024屆安慶聯(lián)考)一交變電流大小的二次方隨時(shí)間變化的關(guān)系的圖像(i2-t圖像)如圖所示,則該交變電流的有效值為()。A.23IB.62IC.63ID答案C解析根據(jù)題意,設(shè)交流電有效值為I有,根據(jù)交流電有效值的定義與圖中的條件有I有2RT=I2R·T3+12I2R·2T3,解得I有6.(2024屆鐘祥期末)(多選)如圖所示,面積為S1的圓形磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的關(guān)系為B=Bmcosπt。在紙面內(nèi)有一金屬導(dǎo)線圍成面積為S2的單匝圓形線圈,圓心與磁場(chǎng)圓心重合,導(dǎo)線上串有理想二極管、阻值為r的標(biāo)準(zhǔn)電阻和理想交流電流表,導(dǎo)線電阻不計(jì),下列說(shuō)法正確的是()。A.電流表的示數(shù)為BB.電流表的示數(shù)為BC.在0~2s內(nèi)流過(guò)電阻的電荷量為BD.在0~2s內(nèi)流過(guò)電阻的電荷量為2答案BD解析圓形線圈中電動(dòng)勢(shì)的最大值Em=NBSω=BmS1π,可知無(wú)二極管時(shí)U有=Em2=BmS1π2,有二極管時(shí)U有2r·T2=U有'2rT,解得U有'=πBmS12,所以I=U有'r=πBmS12r,A項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)正確;因存在二極管,且周期T=2πω=2s,所以只有17.(2024屆杭州期中)一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生正弦式交變電流,其電動(dòng)勢(shì)的變化規(guī)律如圖線a所示。在調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后,電動(dòng)勢(shì)的變化規(guī)律如圖線b所示。以下關(guān)于這兩個(gè)正弦式交變電流的說(shuō)法正確的是()。A.圖線a電動(dòng)勢(shì)的有效值為1502VB.線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為2∶3C.兩次轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中,t=0.06s時(shí),穿過(guò)線圈的磁通量均為零D.圖線b電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e=100sin1003πt(V答案D解析由圖像可知,交流電a的最大值為150V,則有效值E=1502V=752V,A項(xiàng)錯(cuò)誤;圖線a對(duì)應(yīng)的周期Ta=0.04s,圖線b對(duì)應(yīng)的周期Tb=0.06s,根據(jù)轉(zhuǎn)速n=1T,可知轉(zhuǎn)速之比nanb=TbTa=32,B項(xiàng)錯(cuò)誤;在t=0.06s時(shí)刻,兩種情況下電動(dòng)勢(shì)均為0,所以此時(shí)穿過(guò)線圈的磁通量為最大值,C項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)Em=NBSω=NBS·2πn,可知EmaEmb=32,所以圖線b電動(dòng)勢(shì)的最大值Emb=100V,角速度ωb=2πTb=2π0.06rad/s=8.(2024屆四川月考)(多選)如圖所示,面積為S、電阻為R的單匝矩形閉合導(dǎo)線框abcd處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中(cd邊右側(cè)沒(méi)有磁場(chǎng))。若線框從圖示位置開(kāi)始繞與cd邊重合的豎直固定軸以角速度ω開(kāi)始勻速轉(zhuǎn)動(dòng),則線框旋轉(zhuǎn)一周的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是()。A.線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為BSωB.線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值為BSωC.線框中感應(yīng)電流的有效值為BSωD.從圖示位置開(kāi)始轉(zhuǎn)過(guò)π6的過(guò)程中,通過(guò)導(dǎo)線某橫截面的電荷量為答案BD解析根據(jù)題意可知,線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值Em=BSω,A項(xiàng)錯(cuò)誤;設(shè)電動(dòng)勢(shì)的有效值為E,由電流的熱效應(yīng)有Em22R·T2=E2R·T,解得E=Em2=BSω2,線框中感應(yīng)電流的有效值I=BSω2R,B項(xiàng)正確,C項(xiàng)錯(cuò)誤;線框轉(zhuǎn)過(guò)π6后,此時(shí)線框在磁場(chǎng)中的有效面積S有=Scosπ6=32S,根據(jù)E-=ΔΦΔ9.如圖所示,空間有一有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,半徑為R、圓心角為60°的扇形導(dǎo)線框電阻為r,現(xiàn)令導(dǎo)線框以圓心O為軸從圖示位置開(kāi)始勻速轉(zhuǎn)動(dòng),角速度為ω,下列說(shuō)法正確的是()。A.導(dǎo)線框中產(chǎn)生交流電,半個(gè)周期有電流半個(gè)周期無(wú)電流B.導(dǎo)線框從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)30°時(shí)的電動(dòng)勢(shì)大小為12BRωC.導(dǎo)線框轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的電流的有效值為3D.導(dǎo)線框從開(kāi)始到轉(zhuǎn)過(guò)半圈的過(guò)程中,通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量為零答案C解析導(dǎo)線框中產(chǎn)生交流電,但僅第一個(gè)、第四個(gè)六分之一周期內(nèi)(線框進(jìn)、出磁場(chǎng))有電流,A項(xiàng)錯(cuò)誤;導(dǎo)線框從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)30°時(shí)的電動(dòng)勢(shì)大小為12BR2ω,B項(xiàng)錯(cuò)誤;一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q=12BR2ω1r2r·T6·2,設(shè)電流的有效值為I,有Q=I2rT,聯(lián)立解得I=3BR2ω10.(改編)(多選)圖1是一種振動(dòng)發(fā)電裝置的示意圖,半徑r=0.1m、匝數(shù)n=20的線圈位于輻向分布的磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)的磁感線均沿半徑方向均勻分布(其右視圖如圖2所示),線圈所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為B=0.20πT,線圈電阻R1=0.5Ω,它的引出線接有R2=9.5Ω的小電珠L(zhǎng)。外力推拉線圈框架的P端,使線圈沿軸線做往復(fù)運(yùn)動(dòng),線圈運(yùn)動(dòng)速度v隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖3所示(摩擦等損耗不計(jì)),則()A.小電珠中電流的峰值為0.16AB.小電珠中電流的有效值為0.16AC.電壓表的示數(shù)約為1.5VD.t=0.1s時(shí)外力的大小為0.128N答案AD解析由題意及法拉第電磁感應(yīng)定律知,線圈在磁場(chǎng)中做往復(fù)運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小符合正弦曲線變化規(guī)律,線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值Em=nBlv=nB·2πrvm,故小電珠中電流的峰值Im=EmR1+R2=20×0.20π×2π×0.1×20.5+9.5A=0.16A,A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤;電壓表示數(shù)U=Im2R2≈1.07V,C項(xiàng)錯(cuò)誤;當(dāng)t=0.1s也就是T4時(shí),由圖3可知此時(shí)加速度為零,則此時(shí)外力的大小等于線圈受到的安培力,第2講理想變壓器遠(yuǎn)距離輸電對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)P303考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn):探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理用表格的形式把原、副線圈的匝數(shù)與電壓進(jìn)行比較,得到理想變壓器原、副線圈兩端電壓與兩個(gè)線圈的匝數(shù)之比的關(guān)系為U1U2誤差分析1.實(shí)際變壓器存在多種損耗(漏磁、銅損、鐵損)。2.交流電表的讀數(shù)存在誤差。(2024屆漳州三模)某物理小組欲探究變壓器線圈兩端電壓與匝數(shù)關(guān)系,提供的實(shí)驗(yàn)器材有:學(xué)生電源、可拆變壓器、交流電壓表、導(dǎo)線若干。圖1為實(shí)驗(yàn)原理圖,在原線圈A、B兩端加上電壓,用電壓表分別測(cè)量原、副線圈兩端的電壓,測(cè)量數(shù)據(jù)如表:實(shí)驗(yàn)序號(hào)原線圈匝數(shù)n1=400原線圈兩端電壓U1/V副線圈匝數(shù)n2=200副線圈兩端電壓U2/V副線圈匝數(shù)n3=1400副線圈兩端電壓U3/V15.82.920.328.04.027.9312.66.244.0請(qǐng)回答下列問(wèn)題:(1)在圖2中,應(yīng)將A、B分別與(選填“a、b”或“c、d”)連接。

(2)根據(jù)上表數(shù)據(jù)得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是:在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi),變壓器原、副線圈的電壓之比等于。

(3)在實(shí)驗(yàn)序號(hào)為2的測(cè)量中,若把圖3中的可移動(dòng)鐵芯取走,副線圈匝數(shù)n2=200,則副線圈兩端電壓(選填正確答案標(biāo)號(hào))。

A.一定小于4.0VB.一定等于4.0VC.一定大于4.0V答案(1)c、d(2)原、副線圈的匝數(shù)之比(3)A解析(1)在探究變壓器線圈兩端電壓與匝數(shù)關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中,原線圈兩端應(yīng)接入交流電,故應(yīng)將A、B分別與c、d連接。(2)根據(jù)題表中數(shù)據(jù)可得,在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi),U1U2=n1n2、U1(3)若把題圖3中的可移動(dòng)鐵芯取走,磁損耗變大,原線圈中磁通量變化率比副線圈磁通量變化率大,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律知,副線圈兩端電壓一定小于4.0V,A項(xiàng)正確?？键c(diǎn)二理想變壓器1.構(gòu)造:如圖所示,變壓器是由閉合①和繞在鐵芯上的兩個(gè)②組成的。

(1)原線圈:與③連接的線圈,也叫④線圈。

(2)副線圈:與⑤連接的線圈,也叫⑥線圈。

2.原理:線圈的⑦。

3.理想變壓器的基本關(guān)系(1)電壓關(guān)系:U1U2(2)電流關(guān)系:I1I2(3)功率關(guān)系:P入=⑩。

答案①鐵芯②線圈③交流電源④初級(jí)⑤負(fù)載⑥次級(jí)⑦互感現(xiàn)象⑧n1n2⑨1.分析原線圈有串聯(lián)負(fù)載的變壓器電路問(wèn)題時(shí)要注意:變壓器的輸入電壓不等于電源的電壓,而是等于電源電壓減去串聯(lián)負(fù)載的電壓,即U1=U源-U串。2.含有多個(gè)副線圈的變壓器的電路分析有兩個(gè)或兩個(gè)以上副線圈時(shí),一般從原、副線圈的功率相等入手。利用P1=P2+P3+…,結(jié)合電壓比與匝數(shù)比關(guān)系、歐姆定律等分析。角度1變壓器的原理及其規(guī)律的應(yīng)用(2023年海南卷)(多選)工廠利用u=2202sin100πt(V)的交流電給36V照明燈供電的電路如圖所示,變壓器原線圈匝數(shù)為1100匝,下列說(shuō)法正確的是()。A.電源電壓有效值為2202VB.交變電流的周期為0.02sC.副線圈匝數(shù)為180匝D.副線圈匝數(shù)為240匝答案BC解析電源電壓的有效值U=22022V=220V,A項(xiàng)錯(cuò)誤;交流電的周期T=2πω=2π100πs=0.02s,B項(xiàng)正確;根據(jù)n1n2=U1U2,可得副線圈匝數(shù)n2=U2U(2024屆黔東南模擬)(多選)如圖,電阻R1與R2連接在理想變壓器副線圈的兩端,且阻值相等。變壓器原線圈兩端接入恒定的正弦式交變電壓,原、副線圈匝數(shù)比n0∶n1∶n2=2∶2∶1,下列說(shuō)法正確的是()。A.原線圈n0與副線圈n1中的電流有效值滿足I0IB.兩個(gè)副線圈中電流有效值之比I1∶I2=2∶1C.若電阻R2功率為P,則該交流電源輸出功率為5PD.若僅減小R1的阻值,可使原線圈中電流I0減小答案BC解析根據(jù)理想變壓器輸入功率等于輸出功率有U0I0=U1I1+U2I2,結(jié)合電壓比等于匝數(shù)比,即U0U1=n0n1、U0U2=n0n2,聯(lián)立可得I0I1=n1n0+n2n0·I2I1,A項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)I1=U1R1,I2=U2R2,R1=R2,可得I1I2=U1U2=n1n2=21,B項(xiàng)正確;若電阻R2功率為P,由P=I2R、I1I2=21,則電阻R1功率為4P,根據(jù)理想變壓器輸入功率等于輸出功率,則該交流電源輸出功率為5P,C項(xiàng)正確;若僅減小R1的阻值,由于(2024屆廈門(mén)四模)如圖所示,電流互感器是一種測(cè)量大電流的儀器,將待測(cè)通電導(dǎo)線繞過(guò)鐵芯作為原線圈,副線圈兩端接在電流表上,則該電流互感器()。A.電流表示數(shù)為電流的瞬時(shí)值B.能測(cè)量直流輸電電路的電流C.原、副線圈電流的頻率不同D.副線圈的電流小于原線圈的電流答案D解析電流表示數(shù)為電流的有效值,A項(xiàng)錯(cuò)誤;電流互感器不能測(cè)量直流輸電電路的電流,B項(xiàng)錯(cuò)誤;原、副線圈電流的頻率相同,C項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)變壓器原、副線圈電流與匝數(shù)關(guān)系可得I2I1=n1n2,兩類(lèi)互感器電壓互感器電流互感器原理圖原線圈的連接并聯(lián)在交流電路中串聯(lián)在交流電路中副線圈的連接連接電壓表連接電流表互感器的作用將高電壓變?yōu)榈碗妷簩⒋箅娏髯優(yōu)樾‰娏骼玫墓経1UI1I角度2含變壓器的電路分析問(wèn)題1.理想變壓器的制約關(guān)系制約關(guān)系電壓(1)輸入電壓U1由電源決定(2)U2=n2n1U1?輸出電壓U2由輸入電壓功率P入=P出?輸入功率P入由輸出功率P出決定電流I1=n2n1I2?輸入電流I1由輸出電流2.匝數(shù)比不變的分析思路(1)U1不變,根據(jù)U1U2=n1n2可知,輸入電壓U1決定輸出電壓U2,不論負(fù)載電阻(2)當(dāng)負(fù)載電阻發(fā)生變化時(shí),I2變化,輸出電流I2決定輸入電流I1,故I1發(fā)生變化。(3)I2變化引起P2變化,又P1=P2,故P1發(fā)生變化。3.負(fù)載電阻不變的分析思路(1)U1不變,n1n2發(fā)生變化時(shí),(2)R不變,U2變化時(shí),I2發(fā)生變化。(3)根據(jù)P2=U22R,P2發(fā)生變化,再根據(jù)P1=P2,故P1變化,又P1=U1I1,U1不變,故(2024屆邵陽(yáng)三模)如圖1所示,調(diào)壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為3∶1,L1、L2、L3、L4為四只規(guī)格均為“9V6W”的相同燈泡。各電表均為理想交流電表,輸入端交變電壓u的圖像如圖2所示,則下列說(shuō)法中正確的是()。A.電壓表的示數(shù)為36VB.電流表的示數(shù)為22AC.四只燈泡均能正常發(fā)光D.順時(shí)針旋轉(zhuǎn)P,則燈泡L1變亮答案C解析輸入端電壓有效值為36V,設(shè)輸出端每個(gè)燈泡電流為I,輸出電壓為U,則輸出電流為3I,根據(jù)原、副線圈電流、電壓與匝數(shù)的關(guān)系可得,輸入電流為I,輸入電壓為3U,則36V=IR+3U,而U=IR、R=UL2PL,解得U=9V=UL,I=23A,C項(xiàng)正確;電壓表的示數(shù)UV=3U=27V,A項(xiàng)錯(cuò)誤;電流表的示數(shù)IA=3I=2A,B項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)題意,有36V=I1R+U1,而U1U2=n1n2、U2=I2·R3、I1I2=n2n1,所以36V=I1R+13n1n2含有變壓器的動(dòng)態(tài)電路問(wèn)題的解題思路等效思維在變壓器問(wèn)題中的應(yīng)用角度1變壓器等效負(fù)載電阻設(shè)理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2,電壓分別為U1、U2,電流分別為I1、I2,負(fù)載電阻為R。我們可以將變壓器與負(fù)載看作一個(gè)整體,等效為一個(gè)新的電阻R',即為a、b間的等效電阻。先畫(huà)出等效電路圖如圖2所示,設(shè)變壓器等效負(fù)載電阻為R',在圖1中由變壓器的電壓規(guī)律U1U2=n1n2,解得U2=n2U1n1,所以負(fù)載電阻R消耗的功率P=U22R=n22U12(2024屆湖南聯(lián)考)某理想變壓器如圖所示,其原、副線圈匝數(shù)比為k,所接電源為有效值恒定的正弦交變電流,且不計(jì)電源內(nèi)阻。原線圈接有定值電阻R0,副線圈接有定值電阻R1、R3,以及滑動(dòng)變阻器R2,四個(gè)理想交流電表的連接如圖所示?，F(xiàn)將R2的滑片向下滑動(dòng)少許,電表的示數(shù)變化量的絕對(duì)值分別為ΔU1、ΔU2、ΔI1、ΔI2,則下列說(shuō)法正確的是()。A.電壓表的示數(shù)減小,電流表的示數(shù)減小B.電壓表的示數(shù)增大,電流表的示數(shù)增大C.ΔU1ΔID.ΔU1ΔI答案D解析滑動(dòng)變阻器的滑片向下滑動(dòng),則副線圈電路電阻增大,作出該變壓器的等效電路如圖所示,可知等效電阻k2R增大,則電流表示數(shù)減小,從而示數(shù)也減小,又因?yàn)镽0分壓減小,示數(shù)增大,由變壓器的電壓關(guān)系可知示數(shù)增大,A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤;由原、副線圈電壓比與匝數(shù)比的關(guān)系,可得U1U2=n1n2=k,可知U2=U1k,由原、副線圈電流比與匝數(shù)比的關(guān)系,可得I1I2=n2n1=1k,可知I2=kI1,則有ΔU1ΔU2=k,ΔI2ΔI1=k,則有ΔU1ΔU2∶ΔI2ΔI1=角度2變壓器等效電源令變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2,電壓分別為U1、U2,電流分別為I1、I2,原線圈交流電源輸出電壓有效值恒為E0,且原線圈中串聯(lián)有一個(gè)定值電阻r。自副線圈輸出端向左看過(guò)來(lái),我們可以將變壓器、定值電阻與原交流電源看作一個(gè)整體,等效為一個(gè)新的電源。令新電源的電動(dòng)勢(shì)有效值為E1,新電源等效內(nèi)阻為rx。作出前、后電路圖如圖所示。當(dāng)負(fù)載R斷路時(shí),副線圈兩端電壓即為新電源電動(dòng)勢(shì)的有效值E1,且空載時(shí),對(duì)理想變壓器而言,原線圈中的電流I1=0,則原線圈輸入電壓U1即為交流電源輸出電壓E0,則由電壓比關(guān)系有E0E1=n1n2,即新電源電動(dòng)勢(shì)E1=n2E0n1。當(dāng)原線圈接入電阻r時(shí),在原線圈電路中有E0=I1r+U1,此時(shí),副線圈輸出電壓為U2,在等效電源電路中,相當(dāng)于該新電源的路端電壓,則E1=I2rx+U2,又U1U2=n1n2(2024屆臺(tái)州期中)心電圖儀是將心肌收縮產(chǎn)生的脈動(dòng)轉(zhuǎn)化為電壓脈沖的儀器,其輸出部分可以等效為虛線框內(nèi)的交流電源和定值電阻R0串聯(lián),如圖所示。心電圖儀與一理想變壓器的原線圈連接,一可變電阻R與該變壓器的副線圈連接,原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2。在交流電源的電壓有效值U0不變的情況下,將可變電阻R的阻值調(diào)大的過(guò)程中,()。A.原線圈兩端的電壓不變,副線圈兩端的電壓不變B.通過(guò)原線圈的電流不變,通過(guò)副線圈的電流變小C.當(dāng)R=R0時(shí),R獲得的功率最大D.當(dāng)R=n2n12R0答案D解析將交流電源、R0、變壓器等效成一個(gè)電動(dòng)勢(shì)為n2U0n1、內(nèi)阻為n2n12R0的新電源。R串聯(lián)在電路中,則當(dāng)R增大時(shí),R兩端電壓增大,即副線圈兩端電壓增大,原線圈兩端電壓增大;通過(guò)R的電流減小,即副線圈電流變小,原線圈電流變小,A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤。當(dāng)R等于內(nèi)阻時(shí),即R=n2n12R0,R考點(diǎn)三電能的輸送如圖所示,若發(fā)電站輸出電功率為P,輸出電壓為U,用戶(hù)得到的電功率為P',用戶(hù)的電壓為U',輸電電流為I,輸電線總電阻為R。1.輸電電流:I=PU=①2.電壓損失:(1)ΔU=②。

(2)ΔU=IR。3.功率損失:(1)ΔP=③=(ΔU)I。

(2)ΔP=④=PU2R。

4.降低輸電損耗的兩個(gè)途徑(1)減小輸電線的電阻R。由R=ρlS知,可加大導(dǎo)線的⑤、采用⑥(2)減小輸電導(dǎo)線中的電流。在輸電功率一定的情況下,根據(jù)P=UI可知,要減小電流,必須⑦。

答案①U-U'R②U-U'③P-P'④I2R⑤橫截面積遠(yuǎn)距離輸電的模式圖如圖所示。(1)為什么要高壓送電?(2)結(jié)合閉合電路的知識(shí),分別分析三個(gè)回路中各物理量之間的關(guān)系。(發(fā)電機(jī)內(nèi)阻、n1、n2、n3、n4線圈的電阻均忽略不計(jì))(3)若兩個(gè)變壓器均為理想變壓器,則每個(gè)變壓器中的電流、電壓、功率有什么關(guān)系?答案(1)因遠(yuǎn)距離的輸電導(dǎo)線有電阻,存在電壓損失和電能損失;損失的電壓ΔU=IR線=PU·R線(P為輸送總功率、U為輸送的電壓),損失的電功率ΔP=I2R線=PU2·R(2)電源回路:P1=U1I1,輸送回路:U2=ΔU+U3,P2=ΔP+P3=I線2R+P3,用戶(hù)回路:P4=U4I(3)每個(gè)變壓器中的電流、電壓、功率的關(guān)系:U1U2=n1n2、I1I2=n2n1、P1=P2;U分析遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題的三個(gè)“關(guān)鍵”1.理清三個(gè)回路2.抓住兩個(gè)聯(lián)系(1)回路1和回路2的聯(lián)系——升壓變壓器基本關(guān)系:U1U2=n1n2,I1I(2)回路2和回路3的聯(lián)系——降壓變壓器基本關(guān)系:U3U4=n3n4,I3I3.明確三個(gè)重要關(guān)聯(lián)式(聯(lián)系兩個(gè)變壓器的紐帶)(1)功率關(guān)聯(lián)式:P2=ΔP+P3,其中ΔP=(ΔU)I線=I線2R線=(2)電壓關(guān)聯(lián)式:U2=ΔU+U3。(3)電流關(guān)聯(lián)式:I2=I線=I3。角度1負(fù)載電阻變化的影響問(wèn)題(2024屆徐州一模)某遠(yuǎn)距離輸電的原理圖如圖所示,假設(shè)發(fā)電廠輸出電壓恒定不變,兩個(gè)變壓器均為理想變壓器。當(dāng)用戶(hù)用電器(假設(shè)所有用電器均可視為純電阻)增加時(shí),電網(wǎng)中數(shù)據(jù)發(fā)生變化,下列說(shuō)法正確的是()。A.降壓變壓器的輸出電流I4減小B.輸電線上損失的功率減小C.升壓變壓器的輸出電壓U2增大D.發(fā)電廠輸出的總功率增大答案D解析根據(jù)原、副線圈電壓比等于匝數(shù)比可得U1U2=n1n2,可得升壓變壓器的輸出電壓U2=n2n1U1,由于匝數(shù)不變,發(fā)電廠輸出電壓恒定不變,可知升壓變壓器的輸出電壓U2不變,C項(xiàng)錯(cuò)誤;設(shè)輸電線電阻為R線,用戶(hù)端總電阻為R,I2=I3,在高壓傳輸電路上,有U2=U3+I2R線,又U3U4=n3n4,I3I4=n4n3,I4=U4R,聯(lián)立可得U2=n3n4R+n4n3R線I4,當(dāng)用戶(hù)用電器增加時(shí),可知R減小,則降壓變壓器的輸出電流I4增大,A項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)I3I4=n4n3,I2=I3,由于I4增大,可知I2增大角度2電能損耗的計(jì)算問(wèn)題(2023年山東卷)某節(jié)能儲(chǔ)能輸電網(wǎng)絡(luò)如圖所示,發(fā)電機(jī)的輸出電壓U1=250V,輸出功率500kW。降壓變壓器的匝數(shù)比n3∶n4=50∶1,輸電線總電阻R=62.5Ω。其余線路電阻不計(jì),用戶(hù)端電壓U4=220V,功率88kW,所有變壓器均為理想變壓器。下列說(shuō)法正確的是()。A.發(fā)電機(jī)的輸出電流為368AB.輸電線上損失的功率為4.8kWC.輸送給儲(chǔ)能站的功率為408kWD.升壓變壓器的匝數(shù)比n1∶n2=1∶44答案C解析由題可知,發(fā)電機(jī)的輸出電壓U1=250V,輸出功率500kW,則有I1=PU1=2×103A,A項(xiàng)錯(cuò)誤;由題可知,用戶(hù)端電壓U4=220V,功率為88kW,則有U3U4=I4I3=n3n4、P'=U4I4,聯(lián)立解得I4=400A,I3=8A,U3=11000V,則輸電線上損失的功率P損=I32R=4kW,且U2=U3+I3R=11500V,再根據(jù)U1U2=n1n2,解得n1n2=146,1.(改編)如圖所示,理想變壓器原、副線圈總匝數(shù)相同,滑動(dòng)觸頭P初始位置在副線圈正中間,輸入端接入電壓有效值恒定的交變電源,原、副線圈分別接可變電阻R1、R2,理想電壓表、的示數(shù)為U1、U2,理想電流表、的示數(shù)為I1、I2。下列說(shuō)法正確的是()。A.在保持P位置不變,R1增大、R2不變的情況下,I1減小,U1不變B.在保持P位置不變,R1不變、R2增大的情況下,I2減小,U2減小C.保持P位置不變,R1不變,使R2=R14時(shí),RD.在R1不變、R2減小的情況下,P向下移,R1消耗的功率減小答案C解析設(shè)原、副線圈的匝數(shù)比為k,根據(jù)等效電阻原理,把變壓器的原、副線圈和負(fù)載R2整體看作一個(gè)等效電阻,其阻值R'=k2R2,設(shè)輸入交流電的電壓有效值為U,則I1=Uk2R2+R1。保持P位置不變,R1增大、R2不變,則I1減小,等效電阻R'兩端電壓減小,則U1增大,A項(xiàng)錯(cuò)誤。保持P位置不變,R1不變、R2增大,則I1減小,易知I2減小,則U1減小,U2增大,B項(xiàng)錯(cuò)誤。由電源輸出功率的規(guī)律可知,當(dāng)R'=R1時(shí),即R1=k2R2=4R2時(shí),R2消耗的功率有最大值,C項(xiàng)正確。在R1不變、R2減小的情況下,P向下移,k減小,等效電阻R'減小,I1增大,U1也增大,2.(改編)某物理興趣小組設(shè)計(jì)了一個(gè)如圖所示的發(fā)電裝置,永磁鐵在螺線管中做簡(jiǎn)諧振動(dòng)時(shí)能產(chǎn)生周期為0.02s的正弦式交流電,電壓最大值為2V。理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為1∶10,燈泡L的電阻恒為5Ω,額定電壓為2.5V,定值電阻R1=30Ω、R2=10Ω,滑動(dòng)變阻器R的最大阻值為30Ω。下列說(shuō)法正確的是()。A.通過(guò)燈泡L的交流電的頻率為500HzB.滑動(dòng)變阻器滑片向下移動(dòng),燈泡變亮C.為使燈泡正常工作,滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻應(yīng)調(diào)為20ΩD.燈泡正常工作時(shí),原線圈輸入功率為52W答案C解析變壓器不改變交流電的頻率,則通過(guò)燈泡L的交流電的頻率f=1T=50Hz,A項(xiàng)錯(cuò)誤;滑動(dòng)變阻器滑片向下移動(dòng),負(fù)載電路中總電阻變大,而副線圈的電壓不變,則副線圈中電流減小,即流過(guò)燈泡的電流減小,燈泡變暗,B項(xiàng)錯(cuò)誤;由題意知,變壓器原線圈中電壓有效值U1=1V,則U2=n2n1U1=10V,燈泡正常工作,則流過(guò)R1的電流IR1=U2-ULR1=10-2.530A=0.25A,則通過(guò)滑動(dòng)變阻器的電流IR=ULRL-IR1=2.55A-0.25A=0.25A,滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻R=U2-ULIR-R2=20Ω,C項(xiàng)正確;燈泡正常工作時(shí),副線圈中的電流I2=IL=ULRL=0.5A,根據(jù)I13.如圖1所示,所圍面積為1m2、總電阻為R的100匝矩形線圈固定在磁場(chǎng)中,用導(dǎo)線與理想變壓器原線圈構(gòu)成閉合電路,磁感應(yīng)強(qiáng)度B垂直于線圈所在平面。磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的圖像如圖2所示。已知原、副線圈的匝數(shù)比為1∶2,變壓器輸出端有兩個(gè)定值電阻,R1=R2=R。若電路其他部分的電阻及矩形導(dǎo)線框的自感系數(shù)均可忽略不計(jì),則下列說(shuō)法正確的是()。圖1圖2A.矩形線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值E=100πVB.從t=0開(kāi)始計(jì)時(shí),矩形線圈中電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值e=50πcos100πt(V)C.變壓器原線圈的輸入電壓U1=502πD.僅減小R1的阻值,R2不變,則變壓器副線圈的輸出電壓增大答案C解析ω=2πT=100πrad/s,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值Em=nΦmω=100πV,從t=0開(kāi)始計(jì)時(shí),電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值e=100πcos100πt(V),有效值E=100π2V=502πV,A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤;變壓器原線圈的輸入電壓為U1,輸出電壓為2U1,輸出功率P2=(2U1)22R=2U12R,輸入功率P1=I1U1=E-U1RU1,因P1=P2,解得U1=E3=502π3V,C項(xiàng)正確;減小R1的阻值,不妨設(shè)R1=kR,0<k<1,4.(多選)如圖1、圖2所示,在兩個(gè)完全相同的理想變壓器右側(cè)副線圈中接有兩個(gè)相同的燈泡S1、S2和相同的兩個(gè)理想交流電流表、,假設(shè)兩個(gè)燈泡的電阻均為R且不變,左側(cè)原線圈通過(guò)輸電線(總電阻等效為圖中的電阻R)、兩個(gè)理想交流電流表、與發(fā)電機(jī)連接,已知n1n2=12。圖1中,一根長(zhǎng)為L(zhǎng)、電阻為r的導(dǎo)體棒繞一端點(diǎn)在垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向上以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B;圖2中,長(zhǎng)為L(zhǎng)、電阻為r的導(dǎo)體棒兩端分別與兩個(gè)半徑也為L(zhǎng)的電阻不計(jì)的豎直金屬環(huán)良好接觸,并以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),且整個(gè)空間存在方向水平、與金屬環(huán)平行、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。關(guān)于圖1、2中四個(gè)電流表的示數(shù),下列說(shuō)法正確的是()。A.的示數(shù)I1=BLB.的示數(shù)I2=BLC.的示數(shù)I3=22D.的示數(shù)I4=2B答案AC解析圖1中電源產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E1=12BL2ω,理想交流電流表的示數(shù)I1=E1r+R=BL2ω2(r+R),因?yàn)镋1是直流電,所以理想交流電流表的示數(shù)I2=0,A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤;圖2中電源產(chǎn)生正弦式交流電,電動(dòng)勢(shì)最大值E2m=BL2ω,有效值E2=BL2ω2,理想交流電流表的示數(shù)I3=E2r+R+R',變壓器及其右側(cè)電路的等效電阻R'=n1n22見(jiàn)《高效訓(xùn)練》P1031.(2024屆韶關(guān)三模)一小型水電站通過(guò)升壓變壓器和降壓變壓器給某生活區(qū)供電,發(fā)電機(jī)組輸出電壓恒定,輸電線總電阻R線保持不變。該生活區(qū)夜晚用電量大于白天用電量,則夜晚與白天比較()。A.發(fā)電機(jī)的輸出功率不變B.用戶(hù)獲得的電壓升高C.輸電線上損失的功率減小D.降壓變壓器輸出電壓降低答案D解析生活區(qū)夜晚用電量大于白天用電量,所以對(duì)應(yīng)的發(fā)電機(jī)的輸出功率夜晚大于白天,A項(xiàng)錯(cuò)誤;夜晚輸電線上電流比較大,輸電線上的電壓損失比較大,所以到達(dá)用戶(hù)時(shí),用戶(hù)獲得的電壓變低,B項(xiàng)錯(cuò)誤;夜晚輸電線上電流比較大,根據(jù)P損=I2R線,輸電線上損失的功率變大,C項(xiàng)錯(cuò)誤;夜晚輸電線上電流比較大,輸電線上的電壓損失比較大,所以到達(dá)降壓變壓器時(shí),降壓變壓器的輸入電壓降低,對(duì)應(yīng)的降壓變壓器的輸出電壓也降低,D項(xiàng)正確。2.(2024屆廣州三模)用降壓變壓器給用戶(hù)供電的電路示意圖如圖所示,R0表示輸電線的總電阻,假設(shè)用戶(hù)端的用電器(并聯(lián))均為純電阻器件,總電阻為R(用圖中滑動(dòng)變阻器表示),若將變壓器視為理想變壓器,輸入電壓恒定,電表可視為理想電表,當(dāng)用戶(hù)使用的用電器減少時(shí),則()。A.電壓表示數(shù)增大B.電流表示數(shù)保持不變C.用電器R兩端電壓升高D.電流表示數(shù)保持不變答案C解析輸出電壓由輸入電壓和匝數(shù)比決定,輸入電壓恒定,則電壓表示數(shù)不變,A項(xiàng)錯(cuò)誤;當(dāng)用戶(hù)使用的用電器減少時(shí),輸出端總電阻增大,根據(jù)I2=U2R總,電流表示數(shù)減小,B項(xiàng)錯(cuò)誤;用電器R兩端電壓U=U2-I2R0,用電器R兩端電壓升高,C項(xiàng)正確;根據(jù)I1I2=n2n1可知3.(2024屆福州檢測(cè))(多選)如圖所示,某高鐵的供電流程為將電網(wǎng)高壓U1經(jīng)過(guò)牽引變電所變壓(可視作理想變壓器)降至U2,通過(guò)接觸網(wǎng)上的電線與車(chē)頂上的受電器進(jìn)行接觸完成受電,機(jī)車(chē)最終獲得U3的電壓,此電壓可使高鐵機(jī)車(chē)運(yùn)行,牽引變電所到機(jī)車(chē)之間線路的電阻不可忽略。根據(jù)上述信息可知()。A.牽引變電所變壓器的原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2=U1∶U2B.機(jī)車(chē)獲得的電壓U3與牽引變電所輸出的電壓U2相等C.若高鐵機(jī)車(chē)消耗的電功率為P,則牽引變電所到機(jī)車(chē)之間線路的等效電阻為(D.若高鐵機(jī)車(chē)消耗的電功率為P,牽引變電所到機(jī)車(chē)之間線路損耗的電功率為P答案AD解析根據(jù)U1U2=n1n2,可得n1n2=U1U2,A項(xiàng)正確;由于牽引變電所到機(jī)車(chē)之間線路有電阻,故電壓有損失,則機(jī)車(chē)獲得的電壓U3小于牽引變電所輸出的電壓U2,B項(xiàng)錯(cuò)誤;如果高鐵機(jī)車(chē)消耗的電功率為P,根據(jù)P=U3I,則I=PU3,牽引變電所到機(jī)車(chē)之間線路的等效電阻R=U2-U3I=U2-U4.(多選)如圖所示,矩形線框的匝數(shù)為N、面積為S,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞OO'以恒定的角速度ω沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng),燈泡L正常發(fā)光。已知理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2=3∶1,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,線圈電阻為r,燈泡L的電阻為R(視為不變)。下列說(shuō)法正確的是()。A.燈泡L的額定電流I=3B.若減小轉(zhuǎn)速,則燈泡L也能正常發(fā)光C.矩形線圈由圖示位置轉(zhuǎn)動(dòng)半個(gè)周期內(nèi)通過(guò)線圈的電荷量為2D.若在燈泡L兩端并聯(lián)一個(gè)定值電阻,副線圈輸出電壓減小答案AD解析線框轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程電源的電動(dòng)勢(shì)有效值E=22NBSω,設(shè)副線圈電流為I,則原線圈電流為I3,U1=E-Ir3,U2=IR,且U1=3U2,聯(lián)立解得I=32NBSω2(9R+r),A項(xiàng)正確;若減小轉(zhuǎn)速,即ω減小,由A項(xiàng)分析知通過(guò)燈泡的電流減小,燈泡不能正常發(fā)光,B項(xiàng)錯(cuò)誤;由q=I-Δt,I-=E-R總,E-=NΔΦΔt,可得q=NΔΦR總,其中R總為變壓器的等效電阻,有R總>r,半個(gè)周期內(nèi)ΔΦ=2BS,所以q<2NBSr,C5.(2024屆華南師大附中三模)某小型發(fā)電站高壓輸電示意圖如圖所示。發(fā)電站輸出的電壓U1不變,升壓變壓器輸出電壓為U2,降壓變壓器原、副線圈兩端的電壓分別為U3和U4。為了測(cè)高壓電路的電壓和電流,在輸電線路的起始端接入電壓互感器和電流互感器,若不考慮變壓器和互感器自身的能量損耗,所有的電表均為理想電表,則()。A.①為電流表,②為電壓表B.U2>U3C.僅將滑動(dòng)觸頭P下移,U2升高D.凌晨時(shí)分用電減少,用戶(hù)家的燈將變得更暗答案B解析由題圖可知①接在火線和零線之間,為電壓表,②接在同一條線上,測(cè)的是電流,為電流表,A項(xiàng)錯(cuò)誤;由于輸電線上有電壓降,所以U2>U3,B項(xiàng)正確;因?yàn)閁1不變,只要Q位置不變,U2就不變,調(diào)節(jié)P的位置,不影響U2,C項(xiàng)錯(cuò)誤;凌晨時(shí)分,降壓變壓器的輸出功率減少,電路中的電流減小,則輸電線上的電壓降減小,降壓變壓器的輸入電壓增大,用戶(hù)得到的電壓變大,用戶(hù)家的燈將變得更亮,D項(xiàng)錯(cuò)誤。6.(2024屆溫州一模)我國(guó)已投產(chǎn)運(yùn)行的1100kV特高壓直流輸電工程送電功率最大可達(dá)1200萬(wàn)千瓦。輸電線路流程和數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)化圖如圖所示,若直流線路的輸電線總電阻為10Ω,變壓與整流等造成的能量損失均不計(jì),直流和交流逆變時(shí)有效值不發(fā)生改變。當(dāng)直流線路輸電電流為4×103A時(shí),下列說(shuō)法正確的是()。送端換流站接入550kV交流電升壓變壓器整流成1100kV直流電輸送逆變成交流電降壓變壓器受端換流站接入500kV交流系統(tǒng)A.輸送電功率為1.2×1010WB.降壓變壓器匝數(shù)比為11∶5C.直流輸電線上損失的功率為1.6×107W,損失的電壓為40kVD.若保持輸送電功率不變,改用550kV輸電,直流輸電線上損失的功率為6.4×108W答案D解析輸送電功率P2=U2I2=1100×103×4×103W=4.4×109W,A項(xiàng)錯(cuò)誤;輸電導(dǎo)線末端電壓U3=U2-I2r線=(1100-40)kV=1060kV,則降壓變壓器的匝數(shù)之比n3n4=U3U4=1060500<115,B項(xiàng)錯(cuò)誤;輸電導(dǎo)線上損失的功率ΔP=I22r線=(4×103)2×10W=1.6×108W,損失的電壓ΔU=I2r線=4×103×10V=40kV,C項(xiàng)錯(cuò)誤;保持輸送功率不變,用550kV輸電,輸電導(dǎo)線上損失的功率ΔP=P2U2'2r線=4.4×107.(2024屆大連二模)交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓為U,采用圖示理想變壓器輸電,升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為m,降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為n。現(xiàn)輸電距離增大,輸電線電阻r隨之增大,若要保證負(fù)載仍能正常工作,下列做法可行的是()。A.增大m B.減小mC.增大n D.減小U答案B解析若要保證負(fù)載仍能正常工作,即負(fù)載兩端電壓U4、通過(guò)負(fù)載的電流I4均不變,根據(jù)U3U4=n,I3I4=1n,在升壓變壓器處有UU2=m,在輸電過(guò)程有U2=U3+I3r,解得U4=Umn-I4rn2,輸電線電阻r增大,若要U4、I4不變,可以減小m或增大U,A、D兩項(xiàng)不符合題意,B項(xiàng)符合題意;根據(jù)上述函數(shù)關(guān)系,設(shè)負(fù)載消耗的電功率為P,則I4=PU4,代入上面公式可得U4=UPm(Pn+rn),當(dāng)8.(改編)(多選)一理想變壓器如圖所示,其原線圈和可變電阻相連,副線圈接一阻值恒為RL的白熾燈。原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2。保持交流電源輸出電壓的有效值U0不變,調(diào)節(jié)可變電阻R的阻值,當(dāng)R的值增大時(shí),則(設(shè)題中所涉及的所有情形都沒(méi)有超過(guò)燈泡的額定電壓)()。A.副線圈兩端的電壓不變B.原線圈中電流減小C.R兩端電壓增大D.燈將變暗答案BCD解析由題意可知,原、副線圈的匝數(shù)一定,交流電源輸出電壓的有效值U0不變,對(duì)原線圈則有U0=I1R+U1,由原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比,電流與匝數(shù)成反比,可得U0=n2n1I2R+n1n2U2,又有I2=U2RL,則U0=U2n2Rn1RL+n1n2,當(dāng)R增大時(shí),副線圈兩端的電壓U2減小,I2減小,燈泡將變暗,根據(jù)I1=I2n2n1可知I1減小,A項(xiàng)錯(cuò)誤,9.(2023屆房山二模)實(shí)驗(yàn)測(cè)量、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)分析和誤差分析是物理實(shí)驗(yàn)的重要環(huán)節(jié)。(1)用10分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量某物體直徑時(shí)的示數(shù)如圖1所示,則直徑d=cm。

圖1(2)在“探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,所用實(shí)驗(yàn)器材如圖2所示,包括可拆變壓器,學(xué)生電源,數(shù)字萬(wàn)用表。圖2關(guān)于本實(shí)驗(yàn),下列說(shuō)法正確的是。

A.為了保證人身安全,只能使用低壓交流電源,原線圈所接電壓不超過(guò)12VB.為了保證人身安全,變壓器通電后不要用手接觸裸露的導(dǎo)線或接線柱C.變壓器正常工作后,通過(guò)鐵芯導(dǎo)電將電能從原線圈傳遞到副線圈D.使用交流電壓擋測(cè)電壓時(shí),先用最大量程擋測(cè)試,大致確定電壓后再選用適當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測(cè)量(3)現(xiàn)將數(shù)字多用電表的選擇開(kāi)關(guān)旋至最合適的擋位后,分別測(cè)量原線圈匝數(shù)為n1時(shí)的輸入電壓U1和副線圈匝數(shù)為n2時(shí)的輸出電壓U2,數(shù)據(jù)如下表。原線圈匝數(shù)n1/匝副線圈匝數(shù)n2/匝輸入電壓U1/V輸出電壓U2/V1002004.328.271008004.3233.904008004.338.2640016004.3316.52①在誤差允許范圍內(nèi),表中數(shù)據(jù)基本符合的規(guī)律。

②進(jìn)一步分析數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)輸出電壓比理論值偏小,出現(xiàn)這一情況的原因是。

答案(1)0.52(2)ABD(3)①變壓器原、副線圈的電壓之比等于匝數(shù)之比②有漏磁、鐵芯發(fā)熱、導(dǎo)線發(fā)熱等能量損耗解析(1)根據(jù)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)規(guī)則有5mm+2×0.1mm=5.2mm=0.52cm。(2)變壓器改變的是交流電壓,因此為了人身安全,原線圈兩端只能使用低壓交流電源,所用交流電壓不超過(guò)12V,A項(xiàng)正確;為了保證人身安全,變壓器通電后不要用手接觸裸露的導(dǎo)線或接線柱,B項(xiàng)正確;變壓器開(kāi)始正常工作后,通過(guò)電磁感應(yīng)將電能從原線圈傳遞到副線圈,C項(xiàng)錯(cuò)誤;使用多用電表測(cè)電壓時(shí),先用最大量程擋試測(cè),再選用恰當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測(cè)量,D項(xiàng)正確。(3)①根據(jù)表中數(shù)據(jù),在誤差允許的范圍內(nèi)基本符合變壓器原、副線圈的電壓之比等于匝數(shù)之比的規(guī)律,即有U1U2②輸出電壓小于理論值,主要原因是變壓器不是理想變壓器,有漏磁、鐵芯發(fā)熱、導(dǎo)線發(fā)熱等能量損耗。第3講電磁振蕩與電磁波對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)P309考點(diǎn)一電磁振蕩1.產(chǎn)生:在LC振蕩電路中,電容器不斷地充電和放電,就會(huì)使電容器極板上的電荷量q、電路中的電流i、電容器內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度E、線圈內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B發(fā)生①的變化,這種現(xiàn)象就是②。

2.周期和頻率周期:T=③。

頻率:f=④(其中L指自感系數(shù),C指電容)。

答案①周期性②電磁振蕩③2πLC④1如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置,將開(kāi)關(guān)S擲向1,先給電容器充電,再將開(kāi)關(guān)擲向2,從此時(shí)起,電容器通過(guò)線圈放電,思考并探究下面的問(wèn)題:(1)線圈中是否會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)?自感電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生什么效果?(2)畫(huà)出線圈中的電流i、電容器上的電荷量q隨時(shí)間變化的圖像。答案(1)線圈中的電流發(fā)生變化時(shí),線圈中會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),阻礙線圈中電流的變化;放電過(guò)程線圈中的電流逐漸增大,電容器上的電荷逐漸減少。當(dāng)線圈中的電流減小時(shí),會(huì)對(duì)電容器充電。(2)如圖所示。角度1電磁振蕩的產(chǎn)生及能量變化(2024屆東莞期中)如圖1所示,在LC振蕩電路中,通過(guò)P點(diǎn)的電流i變化規(guī)律如圖2所示,若把通過(guò)P點(diǎn)向右的方向規(guī)定為電流i的正方向,則()。A.0.5s到1s時(shí)間內(nèi),電容器在放電B.0.5s至1s時(shí)間內(nèi),電容器的上極板帶正電C.1s至1.5s時(shí)間內(nèi),Q點(diǎn)的電勢(shì)比P點(diǎn)的電勢(shì)高D.t=0.5s時(shí)電路中電場(chǎng)能最大,磁場(chǎng)能最小答案C解析0.5s至1s時(shí)間內(nèi),振蕩電流是充電電流,此段時(shí)間電容器的上極板帶負(fù)電,A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤;1s至1.5s時(shí)間內(nèi),振蕩電流是放電電流,電流為負(fù)值,所以Q點(diǎn)的電勢(shì)較高,C項(xiàng)正確;t=0.5s時(shí)電流最大,磁場(chǎng)能最大,電路中電場(chǎng)能最小,D項(xiàng)錯(cuò)誤。角度2電磁振蕩的周期與頻率(多選)圖1為某種車(chē)輛智能道閘系統(tǒng)的簡(jiǎn)化原理圖:預(yù)埋在地面下的地感線圈L和電容器C構(gòu)成LC振蕩電路,當(dāng)車(chē)輛靠近地感線圈時(shí),線圈自感系數(shù)變大,使得振蕩電流頻率發(fā)生變化,檢測(cè)器將該信號(hào)發(fā)送至車(chē)牌識(shí)別器,從而向閘機(jī)發(fā)送起桿或落桿指令。某段時(shí)間振蕩電路中的電流如圖2所示,則下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()。A.t1時(shí)刻電容器間的電場(chǎng)強(qiáng)度為最小值B.t1~t2時(shí)間內(nèi),電容器處于充電過(guò)程C.汽車(chē)靠近線圈時(shí),振蕩電流頻率變小D.從圖2波形可判斷汽車(chē)正靠近地感線圈答案ABC解析t1時(shí)刻電流最大,線圈中磁場(chǎng)能最大,電容器中電場(chǎng)能最小,電容器間的電場(chǎng)強(qiáng)度為最小值,A項(xiàng)正確;t1~t2時(shí)間內(nèi),電流逐漸減小,線圈中磁場(chǎng)能減小,電容器中電場(chǎng)能增大,電容器處于充電過(guò)程,B項(xiàng)正確;當(dāng)車(chē)輛靠近地感線圈時(shí),線圈自感系數(shù)變大,根據(jù)T=2πLC可知周期變大,頻率變小,C項(xiàng)正確;從圖2波形可知周期越來(lái)越小,頻率越來(lái)越大,汽車(chē)正遠(yuǎn)離地感線圈,D項(xiàng)錯(cuò)誤?？键c(diǎn)二電磁場(chǎng)、電磁波1.麥克斯韋電磁場(chǎng)理論變化的磁場(chǎng)能夠在周?chē)臻g產(chǎn)生①;變化的電場(chǎng)能夠在周?chē)臻g產(chǎn)生②。

2.電磁波(1)電磁場(chǎng)在空間由近及遠(yuǎn)地向周?chē)鷤鞑?形成③。

(2)電磁波的傳播不需要④,可在真空中傳播,在真空中不同頻率的電磁波傳播速度相同(都等于光速)。

(3)不同頻率的電磁波,在同一介質(zhì)中傳播,其速度是不同的,頻率越高,波速越⑤。

(4)v=⑥,f是電磁波的頻率。

3.電磁波的發(fā)射與接收(1)發(fā)射電磁波需要開(kāi)放的高頻振蕩電路,并對(duì)電磁波根據(jù)信號(hào)的強(qiáng)弱進(jìn)行⑦(兩種方式:調(diào)幅、調(diào)頻)。

(2)接收電磁波需要能夠產(chǎn)生電諧振的調(diào)諧電路,再把信號(hào)從高頻電流中⑧出來(lái),調(diào)幅波的解調(diào)也叫⑨。

4.電磁波譜按照電磁波的⑩或波長(zhǎng)的大小順序把它們排列成譜。按波長(zhǎng)由長(zhǎng)到短排列的電磁波譜為:無(wú)線電波、紅外線、、紫外線、X射線、γ射線。

答案①電場(chǎng)②磁場(chǎng)③電磁波④介質(zhì)⑤?、蕈薴⑦調(diào)制⑧解調(diào)⑨檢波⑩頻率可見(jiàn)光1.對(duì)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的理解2.電磁波與機(jī)械波的比較名稱(chēng)項(xiàng)目電磁波機(jī)械波產(chǎn)生由周期性變化的電場(chǎng)、磁場(chǎng)產(chǎn)生由質(zhì)點(diǎn)(波源)的振動(dòng)產(chǎn)生傳播介質(zhì)不需要介質(zhì)(真空中仍可傳播)必須有介質(zhì)(真空中不能傳播)波的種類(lèi)波橫波既有橫波也有縱速度特點(diǎn)由介質(zhì)和頻率決定,在真空中等于光速(c=3×108m/s)僅由介質(zhì)決定能量都能攜帶能量并傳遞能量速度公式v=λf遵循規(guī)律都能發(fā)生反射、折射、干涉、衍射等現(xiàn)象角度1麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的理解某電路中電場(chǎng)隨時(shí)間變化的圖像如下圖所示,其中能發(fā)射電磁波的電場(chǎng)是()。ABCD答案D解析電場(chǎng)不隨時(shí)間變化,不會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng),A項(xiàng)不符合題意;電場(chǎng)隨時(shí)間均勻變化,只能在周?chē)a(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng),也不會(huì)產(chǎn)生和發(fā)射電磁波,B、C兩項(xiàng)不符合題意;電場(chǎng)隨時(shí)間做不均勻的變化,能在周?chē)臻g產(chǎn)生變化的磁場(chǎng),而這磁場(chǎng)的變化也是不均勻的,又能產(chǎn)生變化的電場(chǎng),從而交織成一個(gè)不可分割的統(tǒng)一體,即形成電磁場(chǎng),才能發(fā)射電磁波,D項(xiàng)符合題意。角度2無(wú)線電波的發(fā)射和接收在無(wú)線電波的接收中,調(diào)諧和檢波是兩個(gè)必須經(jīng)歷的過(guò)程,下列關(guān)于接收過(guò)程的順序,正確的是()。A.調(diào)諧→高頻放大→檢波→音頻放大B.檢波→高頻放大→調(diào)諧→音頻放大C.調(diào)諧→音頻放大→檢波→高頻放大D.檢波→音頻放大→調(diào)諧→高頻放大答案A解析在無(wú)線電波的接收中,首先要選擇出所需要的電磁波——調(diào)諧,然后經(jīng)高頻放大后,再將音頻信號(hào)提取出來(lái)——檢波,最后再進(jìn)行音頻放大,A項(xiàng)正確。(2024屆寧波模擬)某同學(xué)自己繞制天線線圈,制作一個(gè)最簡(jiǎn)單的收音機(jī),用來(lái)收聽(tīng)中波的無(wú)線電廣播。他發(fā)現(xiàn)有一個(gè)頻率最高的中波電臺(tái)收不到,但可以接收其他中波電臺(tái)。為了收到這個(gè)電臺(tái),他應(yīng)該()。A.增加線圈匝數(shù)B.減少線圈匝數(shù)C.往線圈中插入鐵芯D.換一個(gè)信號(hào)更好的位置答案B解析收不到高頻率的電臺(tái)信號(hào),因此需要增加調(diào)諧電路的固有頻率,根據(jù)f=12πLC可知,減小線圈匝數(shù),會(huì)導(dǎo)致自感系數(shù)減小,從而導(dǎo)致固有頻率增加,即應(yīng)該減少線圈的匝數(shù),而往線圈中插入鐵芯,會(huì)導(dǎo)致自感系數(shù)增大,角度3電磁波特點(diǎn)及應(yīng)用電磁波譜的分析及應(yīng)用電磁波譜頻率變化規(guī)律波長(zhǎng)變化規(guī)律特性應(yīng)用遞變規(guī)律無(wú)線電波波動(dòng)性強(qiáng),易發(fā)生明顯衍射無(wú)線電技術(shù)紅外線熱效應(yīng)紅外遙感可見(jiàn)光引起視覺(jué)照明、攝影紫外線化學(xué)效應(yīng)、熒光效應(yīng)、滅菌消毒醫(yī)用消毒、防偽X射線貫穿本領(lǐng)強(qiáng)醫(yī)用透視γ射線貫穿本領(lǐng)最強(qiáng)工業(yè)探傷、醫(yī)用治療(2024屆海淀二模)關(guān)于電磁波的應(yīng)用,下列說(shuō)法正確的是()。A.雷達(dá)可以利用反射電磁波定位,是因?yàn)槠涔ぷ鞑ǘ蔚碾姶挪ㄑ苌湫?yīng)較為明顯B.移動(dòng)電話選擇微波作為工作波段,是因?yàn)槲⒉ū绕渌ǘ蔚碾姶挪ǖ牟ㄋ俑霤.X射線衍射能探測(cè)晶體內(nèi)原子的排列結(jié)構(gòu),是因?yàn)閄射線的波長(zhǎng)與原子間距相近D.工程上用γ射線探測(cè)金屬內(nèi)部缺陷,是因?yàn)棣蒙渚€具有頻率高、波動(dòng)性強(qiáng)的特點(diǎn)答案C解析雷達(dá)可以利用反射電磁波定位,是因?yàn)槠涔ぷ鞑ǘ蔚碾姶挪ㄑ苌湫?yīng)不明顯,A項(xiàng)錯(cuò)誤;真空中微波和其他波段的電磁波的波速一樣,都為光速,B項(xiàng)錯(cuò)誤;X射線衍射能探測(cè)晶體內(nèi)原子的排列結(jié)構(gòu),是因?yàn)閄射線的波長(zhǎng)與原子間距相近,C項(xiàng)正確;工程上用γ射線探測(cè)金屬內(nèi)部缺陷,是因?yàn)棣蒙渚€具有頻率高、波動(dòng)性弱的特點(diǎn),D項(xiàng)錯(cuò)誤。(2024屆泉州期末)(多選)國(guó)產(chǎn)新能源汽車(chē)安裝了“防撞預(yù)警安全系統(tǒng)”。新能源汽車(chē)配備的雷達(dá)會(huì)發(fā)射毫米級(jí)電磁波(簡(jiǎn)稱(chēng)“毫米波”),并對(duì)前車(chē)反射的毫米波進(jìn)行處理,比較頻率變化情況。下列關(guān)于毫米波和防撞系統(tǒng)的說(shuō)法正確的是()。A.毫米波是橫波B.毫米波不能在真空中傳播C.毫米波遇到前車(chē)時(shí)會(huì)發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象D.該系統(tǒng)運(yùn)用了多普勒效應(yīng)答案AD解析雷達(dá)發(fā)射的毫米級(jí)電磁波是橫波,A項(xiàng)正確;毫米波作為電磁波,能在真空中傳播,B項(xiàng)錯(cuò)誤;毫米波由于波長(zhǎng)較短,遇到前車(chē)時(shí),不會(huì)發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象,C項(xiàng)錯(cuò)誤;該系統(tǒng)對(duì)前車(chē)反射的毫米波進(jìn)行處理,比較頻率變化的情況,運(yùn)用了多普勒效應(yīng),D項(xiàng)正確。見(jiàn)《高效訓(xùn)練》P1051.(2024屆梅州期末)下列關(guān)于電磁波的說(shuō)法正確的是()。A.只要有磁場(chǎng)就能產(chǎn)生電磁波B.電磁波不能在真空中傳播C.麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在D.法拉第用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在答案C解析如果在空間某區(qū)域中有周期性變化的電場(chǎng),那么它就在空間引起周期性變化的磁場(chǎng),于是變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)交替產(chǎn)生,由近及遠(yuǎn)地向周?chē)鷤鞑?就形成電磁波,故只要有磁場(chǎng)就能產(chǎn)生電磁波的說(shuō)法是錯(cuò)誤的,A項(xiàng)錯(cuò)誤;電磁波可以在真空中傳播,B項(xiàng)錯(cuò)誤;麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在,C項(xiàng)正確;赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在,D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.(2024屆廣東聯(lián)考)行車(chē)安全越來(lái)越被人們所重視,現(xiàn)在許多車(chē)企都在汽車(chē)上配置有自動(dòng)緊急剎車(chē)系統(tǒng)(AEB)。該系統(tǒng)主要分為控制模塊、測(cè)距模塊和制動(dòng)模塊,利用微波雷達(dá)、圖像識(shí)別技術(shù)和紅外攝像頭,可以將道路的圖像和路況實(shí)時(shí)傳遞給控制模塊,在緊急情況下,由車(chē)載微處理器發(fā)出控制命令,自動(dòng)采取制動(dòng)措施,保證車(chē)輛安全。微波的波長(zhǎng)范圍在0.001m~10m,下列說(shuō)法正確的是()。A.產(chǎn)生微波的LC振蕩電路中,要想增大振蕩周期,可以增大電容器的電容CB.微波只能在空氣中傳播而不能在真空中傳播C.微波遇到障礙物時(shí),只能發(fā)生反射現(xiàn)象而不能發(fā)生衍射現(xiàn)象D.微波遇到障礙物時(shí),只能發(fā)生衍射現(xiàn)象而不能發(fā)生反射現(xiàn)象答案A解析根據(jù)T=2πLC,可知要想增大振蕩周期,可以增大電容器的電容C,A項(xiàng)正確;微波的傳播可以不需要傳播介質(zhì),它既可以在空氣中傳播,也可以在真空中傳播,B項(xiàng)錯(cuò)誤;微波遇到障礙物時(shí),既可以發(fā)生衍射現(xiàn)象也可以發(fā)生反射現(xiàn)象,C、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤。3.藍(lán)牙和NFC是手機(jī)里常見(jiàn)的模塊,藍(lán)牙