高考物理二轮复习高分突破专题七电磁感应交变电流第25课时交变电流变压器课件

公式 T＝2ωπ，得交流电的周期是 0.04 s，选项 A 错误；交流 电的最大值 Em＝220 2 V，有效值 E＝Em2＝220 V，选项 B 错误；当 t＝0.2 s 时，e＝0，即电动势最小，选项 C 正确； 当 t＝0 时，e＝0，即线圈平面处于中性面位置，选项 D 正 确。
答案 CD
4.一正弦交变电流的电压随时间变化的规律如图2所示。由图可 知该交变电流( )
[冲刺训练] 1．(多选)如图11甲所示，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 交变电动势图象如图乙中曲线a、b所示，则( )
图11
A．两次t＝0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2∶3 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
解析 输电线上的功率损耗 P 损＝I2R＝UR2＝IU 损，式中 I 应为输电线上电流，U 应为输电线上所损失的电压，R 为 输电线上的电阻，U 不是输电电压，选项 A、B 错误；由 P＝I2R 求出的功率为通过 R 的电流在 R 上产生的功率， 也就是损耗功率，选项 C 正确。
答案 C
10．(多选)(2016·浙江温州模拟)如图5所示为远距离交流输电的 简化电路图。发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两 条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为 U1。在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电 流是I2。则( )
6．(多选)在如图4所示的电路中，a、b两端连接的交流电源既含 高频交流，又含低频交流；L是一个25 mH的高频扼流圈，C 是一个100 pF的电容器，R是负载电阻。下列说法正确的是 ()
图4
A．L的作用是“通低频，阻高频” B．C的作用是“通交流，隔直流” C．C的作用是“通高频，阻低频” D．通过R的电流中，低频交流所占的百分比远远小于高频交流 所占的百分比 解析 L是自感系数很小的高频扼流圈，共作用是“通低频、阻 高频”，A正确；C是电容很小的电容器，其作用是“通高频， 阻低频”，也称高频旁路电容，由于L对高频的阻碍作用和C对 高频的旁路作用，使得R中的电流，低频成分远远大于高频成分， 故A、C正确。 答案 AC
图6
A．U＝66 V，k＝19
B．U＝22 V，k＝19
C．U＝66 V，k＝13
D．U＝22 V，k＝13
解析 原、副线圈电压比等于匝数比，根据副线圈负载电
阻的电压 U，可知副线圈电压为 U，原线圈电压为 3U，副
线圈电流 I2＝UR，根据II21＝nn21得原线圈电流 I1＝3UR，那么原
线圈输入电压 220 V＝3U＋3UR·R，整理可得 U＝66 V；原、 副线圈电阻消耗的功率根据 P＝I2R，电阻相等，I1∶I2＝
图5
A．用户端的电压为I1IU2 1 B．输电线上的电压降为 U C．理想变压器的输入功率为 I21r D．输电线路上损失的电功率为 I1(U－U1)
解析 根据理想变压器原、副线圈的功率相等，有 U1I1＝U2I2， 解得用户端电压为 U2＝I1IU2 1，选项 A 正确；输电线上的电压 降为 I1r，选项 B 错误；理想变压器的输入功率为 UI1－I21r， 选项 C 错误；输电线路上损失的电功率为 I21r，选项 D 正确。
1∶3，可得功率之比为 P1∶P2＝1∶9，即 k＝19。根据以上 分析可知析 含有变压器的动态电路问题的解题思路：
【练2】 (多选)如图7所示，理想变压器的原线圈连接一只理想 交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节，在副 线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器 的滑动触头。在原线圈上加一电压为U的正弦交流电，则 ()
第25课时 交变电流 变压器
知识点一 交变电流(－/c) 1．如图所示，面积均为S的单匝线圈绕其对称轴或中心轴在匀
强磁场B中以角速度ω匀速转动，能产生正弦交变电动势e＝ BSωsin ωt的图是( )
解析 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴(轴在线圈所在 平面内)匀速转动，产生的正弦交变电动势为e＝BSωsin ωt，由 这一原理可判断，A图中感应电动势为e＝BSωsin ωt；B图中的 转动轴不在线圈所在平面内；C、D图转动轴与磁场方向平行， 而不是垂直。 答案 A
15 2
V＝5
2
V，
D 错误。
答案 AC
2．(多选)如图12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。以下判断正确的是( )
图12
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n1∶n2＝11∶3
答案 AD
易错点一 理想变压器基本规律的应用 理想变压器以及原、副线圈基本量的关系
理想变压器
没有能量损失(铜损、铁损)，没有磁通量损失(磁通量全 部集中在铁芯中)
功率关系 原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，P入＝P出
基
电压关系
原、副线圈的电压比等于匝数比，U1∶U2＝n1∶n2，与 负载的多少无关
(4)输电电流：I 线＝UP22； (5)输电线上损失：P 损＝I 线 ΔU＝I2线R 线。
【练3】 远距离输电的原理图如图9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 式中正确的是( )
图9
图2 A．周期为 0.125 s B．电压的有效值为 10 2 V C．电压的最大值为 20 2 V D．电压瞬时值的表达式为 u＝10 2sin 8πt(V)
解析 由图象可知，交变电流的周期为 0.250 s，A 错误；电 压的有效值 U＝202 V＝10 2 V，B 正确；电压的最大值为 20 V，C 错误；电压瞬时值的表达式为 u＝20sin 8πt(V)，D 错误。
解析 线圈位于中性面时，磁通量最大，电动势为零，A 正确；转速之比等于周期的反比，故该比值为 3∶2，B 错 误；频率为周期的倒数，a 的周期为 0.04 s，频率为 25 Hz，
C 正确；正弦交变电流的电动势的有效值为 E＝Em2＝NBS2ω，
已知
Ea＝
15 2
V，且
ωb＝23ωa，故可知
Eb＝23×
答案 D
[真题示例] 【例】 (多选)(2015·9 月浙江选考测试卷)理想变压器原线圈与
正弦交变电源连接，输入电压 u 随时间 t 变化的规律如图 10 所示，原、副线圈匝数比nn12＝100，副线圈只接入一个 R＝10 Ω 的电阻，则( )
图10
A．与电阻R并联的电压表示数为3.11 V B．流过电阻R的电流最大值为0.311 A C．变压器的输入功率为0.484 W D．一个周期内，电阻R上产生的热量为9.68×10－3 J 答案 BCD
知识点二 描述交变电流的物理量(－/c)
3．(多选)由交流电动势瞬时值表达式 e＝220 2sin 50πt V 可知，此交流电( ) A．周期是 0.02 s
B．电动势的有效值是 220 2 V C．当 t＝0.2 s 时，电动势最小 D．当 t＝0 时，线圈平面与中性面重合
解析 由 e＝220 2sin 50πt V 得角速度 ω＝50π rad/s，结合
A.II21＝nn12 C．I1U1＝I22R
B．I2＝UR2 D．I1U1＝I2U2
解析 由于理想变压器的电流比与匝数比成反比，即II12＝nn21，
A 错；由于 R 两端的电压不等于 U2，故 B 错；由能量关系 可得 U1I1＝I22R＋P 用，故 C 错；由功率关系，P 入＝P 出可得 I1U1＝I2U2，D 项正确。
答案 BC
易混点三 远距离输电问题 1．输电线路与物理量基本关系
输电线路如图8所示：
图8
2．基本关系 (1)功率关系：P1＝P2，P3＝P4，P2＝P 损＋P3； (2)电压关系：UU12＝nn12，UU34＝nn34，U2＝ΔU＋U3；
(3)电流关系：II21＝nn12，II34＝nn34，I2＝I3＝I 线；
2.如图1所示，为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验， 正确的说法是( )
图1 A．线圈每转动一周，指针左右摆动两次 B．图示位置为中性面，线圈中无感应电流 C．图示位置ab边的感应电流方向为a→b D．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零
解析 线圈在磁场中匀速转动时，在电路中产生呈周期性变化 的交变电流，线圈经过中性面时电流改变方向，线圈每转动一 周，有两次通过中性面，电流方向改变两次，指针左右摆动一 次，故A错；线圈处于图示位置时，ab边向右运动，由右手定 则，ab边的感应电流方向为a→b，故C对；线圈平面与磁场方 向平行时，ab、cd边垂直切割磁感线，线圈产生的电动势最大， 也可以这样认为，线圈平面与磁场方向平行时，磁通量为零， 但磁通量的变化率最大，B、D错误。 答案 C
知识点五 电能的输送(－/c) 9．在远距离输电中，若输电电流、电压分别为 I、U，输电
线电阻为 R，关于减小输电线上的功率损耗，下列说法正 确的是( ) A．由功率 P＝UR2，应降低输电电压，增大导线电阻
B．由 P＝IU，应低电压大电流输电 C．由 P＝I2R，应减小导线电阻或减小输电电流 D．上述说法均不对
答案 B
8．在变电所，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，使用 的仪器是电流互感器。如图所示的四个图中，能正确反映其 工作原理的是( )
解析 电流互感器是测电流的，应串联在火线上，故选项B、D 错误；由变压器电流关系n1I1＝n2I2，要使I2＜I1，须n2＞n1，故 选项A正确，C错误。 答案 A