2022年高考物理第一輪復(fù)習(xí) 第十章 交變電流 傳感器（備考指南）

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1、2022年高考物理第一輪復(fù)習(xí) 第十章 交變電流 傳感器（備考指南） 考 點(diǎn) 內(nèi) 容 要求 題型 把 握 考 情 一、交變電流的產(chǎn)生及描述 交變電流、交變電流的圖像 Ⅰ 選擇 找 規(guī) 律 　　從近幾年高考試題來(lái)看，高考對(duì)本章內(nèi)容的考查重點(diǎn)有：交變電流的有效值、瞬時(shí)值，變壓器的原理及應(yīng)用，遠(yuǎn)距離輸電等知識(shí)。其中針對(duì)變壓器的原理及應(yīng)用的題目出現(xiàn)頻率較高，常以選擇題的形式考查，分值一般為6分。 正弦交變電流的函數(shù)表達(dá)式、峰值和有效值 Ⅰ 二、變壓器　電能的輸送 理想變壓器 Ⅱ 選擇、 計(jì)算 明 熱 點(diǎn) 　　預(yù)計(jì)xx高考中，對(duì)交流電的考查仍會(huì)集中在有效值、

2、瞬時(shí)值的計(jì)算上，還會(huì)綜合變壓器、遠(yuǎn)距離輸電等知識(shí)進(jìn)行考查。 遠(yuǎn)距離輸電 Ⅰ 　 實(shí)驗(yàn)十一 傳感器的簡(jiǎn)單應(yīng)用 填空 　　規(guī)律 物理量　　 函數(shù)表達(dá)式 圖像 磁通量 Φ＝Φmcos ωt＝BScos ωt 電動(dòng)勢(shì) e＝Emsin ωt＝nBSωsin ωt 電壓 u＝Umsin ωt＝sin ωt 電流 i＝Imsin ωt＝sin ωt 物理量 物理意義 適用情況及說(shuō)明 瞬時(shí)值 e＝Emsin ωt u＝Umsin ωt i＝Imsin ωt 計(jì)算線圈某時(shí)刻的受力情況 峰值 (最大值) Em＝nBSω Im＝ 討論電容器

3、的擊穿電壓 有效值 對(duì)正(余)弦交流 電有： E＝ U＝ I＝ (1)計(jì)算與電流的熱效應(yīng)有關(guān)的量(如電功、電功率、電熱等) (2)電氣設(shè)備“銘牌”上所標(biāo)的一般是有效值 (3)保險(xiǎn)絲的熔斷電流為有效值 (4)電表的讀數(shù)為有效值 平均值 ＝BL ＝n ＝ 計(jì)算通過(guò)電路截面的電荷量 圖10-1-13 A．通過(guò)電阻R的電量Q＝ B．通過(guò)電阻R的電量 Q＝ C．外力做功平均功率 P＝ D．從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律為e＝NBSωsin ωt 解析：選BC　從圖示位置轉(zhuǎn)90°的過(guò)程中，磁通量變化ΔΦ＝BS，通過(guò)電阻 R的電量 Q＝IΔt＝

4、Δt＝N＝，選項(xiàng)A錯(cuò)誤B正確；矩形線圈繞垂直磁感線的對(duì)稱軸OO′以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值Em＝NBSω，感應(yīng)電流有效值為I＝，外力做功平均功率P＝EI＝I2(R＋r)＝，選項(xiàng)C正確；從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律為e＝NBSωsin(ωt＋π/2)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 2．(多選)(xx·天津高考)如10-1-14甲所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線圈兩次分別以不同的轉(zhuǎn)速，繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)圖像如圖乙中曲線a、b所示，則(　　) 圖10-1-14 A．兩次t＝0時(shí)刻線圈平面均與中性面重合 B．曲線a、b對(duì)應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為2∶3

5、 C．曲線a表示的交變電動(dòng)勢(shì)頻率為25 Hz D．曲線b表示的交變電動(dòng)勢(shì)有效值為10 V 解析：選AC　t＝0時(shí)刻，兩次產(chǎn)生的交流電的電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值均為零，因此線圈平面均與中性面重合，A項(xiàng)正確；圖中a、b對(duì)應(yīng)的周期之比為2∶3，因此線圈轉(zhuǎn)速之比na∶nb＝∶＝3∶2，B項(xiàng)錯(cuò)誤；曲線a表示的交流電動(dòng)勢(shì)的頻率為fa＝＝ Hz＝25 Hz，C項(xiàng)正確；曲線a對(duì)應(yīng)線圈相應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)的最大值Eam＝NBS·，由圖像知Eam＝15 V，曲線b對(duì)應(yīng)線圈相應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)的最大值Ebm＝NBS·，因此＝＝，Ebm＝10 V，有效值Eb＝ V＝5 V，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 3．(多選)(xx·滄州五校高三聯(lián)考)如圖10-1-

6、15所示，一個(gè)單匝矩形導(dǎo)線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)周期為T0 。線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em，則(　　) 圖10-1-15 A．線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的有效值為Em B．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中穿過(guò)線圈的磁通量的最大值為 C．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中磁通量變化率的最大值為Em D．經(jīng)過(guò)2T0的時(shí)間，通過(guò)線圈電流的方向改變2次 解析：選BC　由交變電流有效值和最大值的關(guān)系可知線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的有效值為Em，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由題意知線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em＝BSω＝BS，故線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中穿過(guò)線圈的磁通量的最大值BS＝，選項(xiàng)B正確；線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中磁通量變化率的大小等于產(chǎn)生的感

7、應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，選項(xiàng)C正確；正弦式交變電流一個(gè)周期內(nèi)電流方向變化兩次，經(jīng)過(guò)2T0的時(shí)間，通過(guò)線圈電流的方向改變4次，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律 1．(xx·北京豐臺(tái)期末)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線圈繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖1甲所示，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的圖像如圖乙所示，則(　　) 圖1 A．t ＝0.005 s時(shí)線圈平面與磁場(chǎng)方向平行 B．t ＝0.010 s時(shí)線圈的磁通量變化率最大 C．線圈產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)頻率為100 Hz D．線圈產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)有效值為311 V 解析：選A　t＝0.005 s時(shí)線圈平面與磁場(chǎng)方向平行，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大

8、，選項(xiàng)A正確；t＝0.010 s時(shí)線圈的磁通量最大，變化率最小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；線圈產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)周期為0.02 s，頻率為50 Hz，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；線圈產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)最大值為311 V，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 2．(xx·濟(jì)寧模擬)電吉他是利用電磁感應(yīng)原理工作的一種樂(lè)器。如圖2甲所示為電吉他的拾音器的原理圖，在金屬弦的下方放置有一個(gè)連接到放大器的螺線管。一條形磁鐵固定在管內(nèi)，當(dāng)撥動(dòng)金屬弦后，螺線管內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，經(jīng)一系列轉(zhuǎn)化后可將電信號(hào)轉(zhuǎn)為聲音信號(hào)。若由于金屬弦的振動(dòng)，螺線管內(nèi)的磁通量Φ隨時(shí)間t的變化如圖乙所示，則螺線管內(nèi)感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化圖像為(　　) 圖2 圖3 解析：選B　

9、由法拉第電磁感應(yīng)定律，則螺線管內(nèi)感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化圖像為B。 3．(多選)(xx·吉林模擬)如圖4所示，閉合的矩形導(dǎo)體線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的對(duì)稱軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，沿著OO′方向觀察，線圈沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，線圈匝數(shù)為n，ab邊的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)1，ad邊的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)2，線圈電阻為R，轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω，則當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至圖示位置時(shí)(　　) 圖4 A．線圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)閍bcda B．線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為2nBL2ω C．穿過(guò)線圈的磁通量隨時(shí)間的變化率最大 D．線圈ad邊所受安培力的大小為，方向垂直紙面向里 解析：選AC　當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至圖示位置時(shí)

10、由楞次定律可判斷出線圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)閍bcda，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為nBL1L2ω，穿過(guò)線圈磁通量隨時(shí)間的變化率最大，選項(xiàng)A、C正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；線圈ad邊所受安培力的大小為，方向垂直紙面向里，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：有效值的理解與計(jì)算 4．(多選)(xx·北京東城期末)北京市東城區(qū)民用電網(wǎng)改造完成后，某居民小區(qū)變壓器輸出端的交變電壓瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝220sin 100πt(V)，對(duì)此交變電壓，下列表述正確的是 (　　) A．最大值是220 V　　　　 B．頻率是50 Hz C．有效值是220 V D．周期是0.01 s 解析：選BC　此交變電壓最大值是220 V，有效值

11、是220 V，頻率是50 Hz，周期是0.02 s，選項(xiàng)B、C正確A、D錯(cuò)誤。 5.(多選)如圖5所示，某玩具電磁驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)可簡(jiǎn)化為在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的一匝閉合金屬線圈，線圈平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，線圈面積為S，電阻為R。當(dāng)線圈以右邊為軸，以恒定的角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，下列敘述中正確的是(　　) 圖5 A．產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值為 B．轉(zhuǎn)過(guò)30°時(shí)，線圈中的電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針 C．轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中，通過(guò)線圈導(dǎo)線某一橫截面的電荷量為 D．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周產(chǎn)生的熱量為 解析：選AC　線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值為Em＝BSω，電動(dòng)勢(shì)有效值為E＝Em＝BSω，則電流

12、的有效值為I＝＝，選項(xiàng)A正確；據(jù)楞次定律可知轉(zhuǎn)過(guò)30°時(shí)，線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由＝，＝，q＝Δt，得到電荷量q＝＝，故選項(xiàng)C正確；線圈轉(zhuǎn)一周的過(guò)程中，產(chǎn)生的熱量為Q＝I2Rt＝，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 6．(多選)(xx·山東高考)圖6甲是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，兩磁極N、S間的磁場(chǎng)可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，為交流電流表。線圈繞垂直于磁場(chǎng)的水平軸OO′沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的交變電流隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示。以下判斷正確的是(　　) 圖6 A．電流表的示數(shù)為10 A B．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為50π rad/s C．0.01 s時(shí)線圈平面與磁場(chǎng)方向

13、平行 D．0.02 s時(shí)電阻R中電流的方向自右向左 解析：選AC　根據(jù)i-t圖像可知，交流電的最大值為10 A，所以電流表的示數(shù)(有效值)為10 A，A正確。交流電的周期T＝0.02 s，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω＝＝100π rad/s，B錯(cuò)誤。0.01 s時(shí)，感應(yīng)電流達(dá)到峰值，線圈平面與磁場(chǎng)方向平行，C正確。0.02 s時(shí)，線圈又回到題圖所示位置，根據(jù)右手定則可以判斷，電阻R中電流的方向自左向右，D錯(cuò)誤。 7．(xx·唐山模擬)一個(gè)U形金屬線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞OO′軸以相同的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)導(dǎo)線給同一電阻R供電，如圖7甲、乙所示。其中甲圖中OO′軸右側(cè)有磁場(chǎng)，乙圖中整個(gè)空間均有磁場(chǎng)，兩磁場(chǎng)

14、感應(yīng)強(qiáng)度相同。則甲、乙兩圖中交流電流表的示數(shù)之比為(　　) 圖7 A．1∶　　　　　　　　 B．1∶2 C．1∶4 D．1∶1 解析：選A　題圖甲中的磁場(chǎng)只在OO′軸的右側(cè)，所以線框只在半周期內(nèi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生，如圖甲，電流表測(cè)得是有效值，所以I＝。題圖乙中的磁場(chǎng)布滿整個(gè)空間，線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流如圖乙，所以I′＝，則I∶I′＝1∶，即A正確。 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：交變電流的“四值” 8.(xx·寶雞質(zhì)檢)如圖8所示，圖線a是線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的正弦交流電的圖像，當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，所產(chǎn)生的正弦交流電的圖像如圖線b所示。以下關(guān)于這兩個(gè)正弦交流電的說(shuō)法中正確的是(　　)

15、 圖8 A．線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為1∶2 B．交流電a的電壓瞬時(shí)值u＝10sin 0.4πt(V) C．交流電b的電壓最大值為 V D．在圖中t＝0時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量為零 解析：選C　產(chǎn)生的正弦交流電的周期之比為2∶3，線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為3∶2 ，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；交流電a的周期為0.4 s，交流電a的電壓瞬時(shí)值u＝10sin 5πt(V)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由最大值nBSω可知，二者最大值之比為3∶2，交流電b的電壓最大值為 V，選項(xiàng)C正確；在圖中t＝0時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，穿過(guò)線圈的磁通量最大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 9．(xx·福建高考)如圖9，實(shí)驗(yàn)室一臺(tái)手搖交流發(fā)電機(jī)，內(nèi)阻r＝1.0 Ω，

16、外接R＝9.0 Ω的電阻。閉合開(kāi)關(guān)S，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以某一轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)e＝10sin 10πt(V)，則(　　) 圖9 A．該交變電流的頻率為10 Hz B．該電動(dòng)勢(shì)的有效值為10 V C．外接電阻R所消耗的電功率為10 W D．電路中理想交流電流表 的示數(shù)為1.0 A 解析：選D　由交流電的表達(dá)式可知ω＝10π rad/s，Em＝10 V，得f＝＝5 Hz，E＝10 V，A、B錯(cuò)誤。I＝＝1 A，D正確。PR＝I2R＝9 W，C錯(cuò)誤。 10.小型交流發(fā)電機(jī)中，矩形金屬線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與時(shí)間呈正弦函數(shù)關(guān)系，如圖10所示。此線圈與一個(gè)R＝

17、10 Ω的電阻構(gòu)成閉合電路，不計(jì)電路的其他電阻，下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖10 A．交變電流的周期為0.125 s B．交變電流的頻率為8 Hz C．交變電流的有效值為 A D．交變電流的最大值為4 A 解析：選C　由圖像可知交變電流的周期T＝0.250 s，頻率f＝＝4 Hz，故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；交變電流的有效值I＝＝A＝ A，故選項(xiàng)C正確；交變電流的最大值Im＝＝ A＝2 A，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 考點(diǎn)綜合訓(xùn)練 11．(xx·江蘇高考)某興趣小組設(shè)計(jì)了一種發(fā)電裝置，如圖11所示。在磁極和圓柱狀鐵芯之間形成的兩磁場(chǎng)區(qū)域的圓心角α均為π，磁場(chǎng)均沿半徑方向。匝數(shù)為N的矩形線圈abc

18、d的邊長(zhǎng)ab＝cd＝l、bc＝ad＝2l。線圈以角速度ω繞中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，bc和ad邊同時(shí)進(jìn)入磁場(chǎng)。在磁場(chǎng)中，兩條邊所經(jīng)過(guò)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B、方向始終與兩邊的運(yùn)動(dòng)方向垂直。線圈的總電阻為r，外接電阻為R。求： 圖11 (1)線圈切割磁感線時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小Em； (2)線圈切割磁感線時(shí)，bc邊所受安培力的大小F； (3)外接電阻上電流的有效值I。 解析：(1)bc、ad邊的運(yùn)動(dòng)速度v＝ω， 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Em＝4NBlv 解得Em＝2NBl2ω。 (2)電流Im＝ ，安培力F＝2NBIml 解得F＝。 (3)一個(gè)周期內(nèi)，通電時(shí)間t＝T R上消耗的電能W＝IRt　且

19、W＝I2RT 解得I＝。 答案：(1)2NBl2ω　(2)　(3) 12．(xx·北京海淀聯(lián)考)如圖12甲所示，長(zhǎng)、寬分別為L(zhǎng)1、L2的矩形金屬線框位于豎直平面內(nèi)，其匝數(shù)為n，總電阻為r，可繞其豎直中心軸O1O2轉(zhuǎn)動(dòng)。線框的兩個(gè)末端分別與兩個(gè)彼此絕緣的銅環(huán)C、D(集流環(huán))焊接在一起，并通過(guò)電刷和定值電阻R相連。線框所在空間有水平向右均勻分布的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示，其中B0、B1和t1均為已知。在0～t1的時(shí)間內(nèi)，線框保持靜止，且線框平面和磁場(chǎng)垂直；t1時(shí)刻后線框在外力的驅(qū)動(dòng)下開(kāi)始繞其豎直中心軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。求： 圖12 (1)0～t1時(shí)間內(nèi)通

20、過(guò)電阻R的電流大??； (2)線框勻速轉(zhuǎn)動(dòng)后，在轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中電流通過(guò)電阻R產(chǎn)生的熱量； (3)線框勻速轉(zhuǎn)動(dòng)后，從圖甲所示位置轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中，通過(guò)電阻R的電荷量。 解析：(1)0～t1時(shí)間內(nèi)，線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E＝n＝ 根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，通過(guò)電阻R的電流 I＝＝。 (2)線框產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值 Em＝nB1L1L2ω 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值E＝nB1L1L2ω 通過(guò)電阻R的電流的有效值I＝ 線框轉(zhuǎn)動(dòng)一周所需的時(shí)間t＝ 此過(guò)程中，電阻R產(chǎn)生的熱量 Q＝I2Rt＝πRω2。 (3)線框從圖甲所示位置轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中， 平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)＝n＝ 平均感應(yīng)電

21、流＝＝ 通過(guò)電阻R的電荷量q＝Δt＝。 答案：(1)　(2)πRω2　(3) 第2節(jié)變壓器__電能的輸送 (1)變壓器只對(duì)變化的電流起作用，對(duì)恒定電流不起作用。(√) (2)變壓器不但能改變交變電流的電壓，還能改變交變電流的頻率。(×) (3)正常工作的變壓器當(dāng)副線圈與用電器斷開(kāi)時(shí)，副線圈兩端無(wú)電壓。(×) (4)變壓器副線圈并聯(lián)更多的用電器時(shí)，原線圈輸入的電流隨之減小。(×) (5)增大輸電導(dǎo)線的橫截面積有利于減少輸電過(guò)程中的電能損失。 (√) (6)高壓輸電是通過(guò)減小輸電電流來(lái)減少電路的發(fā)熱損耗。(√) (7)在輸送電壓一定時(shí)，輸送的電功率越大，輸電過(guò)程

22、中的電能損失越大。(√) 要點(diǎn)一　理想變壓器 1．基本關(guān)系 (1)無(wú)漏磁，故原、副線圈中的Φ、相同。 (2)線圈無(wú)電阻，因此無(wú)電壓降，U＝E＝n。 (3)根據(jù)＝得，套在同一鐵芯上的線圈，無(wú)論是原線圈，還是副線圈，該比例都成立，則有＝＝＝…。 (4)無(wú)電能損失，因此P入＝P出，無(wú)論副線圈是一個(gè)還是多個(gè)，總有U1I1＝U2I2＋U3I3＋…將電壓關(guān)系代入可得n1I1＝n2I2＋n3I3＋…。 2．基本關(guān)系式中物理量之間的決定關(guān)系 (1)電壓決定關(guān)系：輸入電壓U1決定輸出電壓U2，這是因?yàn)檩敵鲭妷篣2＝U1，當(dāng)U1不變時(shí)，不論負(fù)載電阻R變化與否，U2不會(huì)改變。 (2)電流決定

23、關(guān)系：輸出電流I2決定輸入電流I1。 (3)功率決定關(guān)系：輸出功率P2決定輸入功率P1。 (4)頻率關(guān)系：原、副線圈中電流的頻率相同。 [典例]　(多選)(xx·全國(guó)卷Ⅱ)如圖10-2-1，一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2。原線圈通過(guò)一理想電流表 接正弦交流電源，一個(gè)二極管和阻值為R的負(fù)載電阻串聯(lián)后接到副線圈的兩端。假設(shè)該二極管的正向電阻為零，反向電阻為無(wú)窮大。用交流電壓表測(cè)得a、b端和c、d端的電壓分別為Uab和Ucd，則(　　) 圖10-2-1 A．Uab∶Ucd＝n1∶n2 B．增大負(fù)載電阻的阻值R，電流表的讀數(shù)變小 C．負(fù)載電阻的阻值越小，cd間的電壓Uc

24、d越大 D．將二極管短路，電流表的讀數(shù)加倍 [思路點(diǎn)撥] (1)副線圈兩端的電壓U2與cd兩端的電壓Ucd是否相等？為什么？ 提示：由于二極管的單向?qū)щ娦?，所以U2≠Ucd。 (2)當(dāng)負(fù)載R變化時(shí)，原線圈中的電流和電壓是否發(fā)生變化？為什么？ 提示：由于輸入電壓U1決定輸出電壓U2，所以不論負(fù)載如何變化，U1、U2均不變；由于輸出電流I2決定輸入電流I1，所以負(fù)載變化，I1發(fā)生變化。 [解析]　根據(jù)變壓器的工作原理、交流電的有效值解題。變壓器的變壓比＝，其中U1、U2是變壓器原、副線圈兩端的電壓。U1＝Uab，由于二極管的單向?qū)щ娞匦?，Ucd≠U2，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。增大負(fù)載電阻R的阻值

25、，負(fù)載的電功率減小，由于P入＝P出，且P入＝I1Uab，所以原線圈上的電流I1減小，即電流表的讀數(shù)變小，選項(xiàng)B正確。c、d端的電壓由輸入電壓Uab決定，負(fù)載電阻R的阻值變小時(shí)，Uab不變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。根據(jù)變壓器上的能量關(guān)系有E輸入＝E輸出，在一個(gè)周期T的時(shí)間內(nèi)，二極管未短路時(shí)有UabI1T＝·＋0(U為副線圈兩端的電壓)，二極管短路時(shí)有UabI2T＝T，由以上兩式得I2＝2I1，選項(xiàng)D正確。 [答案]　BD [針對(duì)訓(xùn)練] 1．(多選)(xx·山東高考)如圖10-2-2，將額定電壓為60 V的用電器，通過(guò)一理想變壓器接在正弦交變電源上。閉合開(kāi)關(guān)S后，用電器正常工作，交流電壓表和交流電流

26、表(均為理想電表)的示數(shù)分別為220 V和2.2 A。以下判斷正確的是(　　) 圖10-2-2 A．變壓器輸入功率為484 W B．通過(guò)原線圈的電流的有效值為0.6 A C．通過(guò)副線圈的電流的最大值為2.2 A D．變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝11∶3 解析：選BD　將額定電壓為60 V的用電器接在理想變壓器的輸出端，在閉合開(kāi)關(guān)后，用電器正常工作，已知交流電壓表和交流電流表(均為理想電表)讀數(shù)分別為220 V和2.2 A，根據(jù)功率公式可以求出用電器消耗的功率為132 W，因此A選項(xiàng)不正確；再根據(jù)變壓器變壓公式和變流公式可知，＝和＝，聯(lián)立可求得通過(guò)原線圈的電流的有效值為0.

27、6 A，所以選項(xiàng)B正確；由于電流表顯示的是有效值，因此通過(guò)副線圈電流的最大值為2.2 A，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)變壓器的變壓公式可知，變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為n1∶n2＝11∶3，所以D選項(xiàng)正確。 2．(多選)(xx·鄭州質(zhì)檢)如圖10-2-3所示，一臺(tái)理想變壓器的原副線圈的匝數(shù)比為n1∶n2＝40∶1，在副線圈兩端接有“6 V　40 W”的電燈泡。若燈泡正常發(fā)光，則下列說(shuō)法中正確的是(　　) 圖10-2-3 A．在原副線圈中，通過(guò)每匝線圈的磁通量時(shí)時(shí)刻刻都相同 B．通過(guò)原副線圈的交變電流的頻率相同 C．變壓器輸入電壓的最大值為240 V D．變壓器輸入功率為40 W 解析：選

28、ABD　原線圈的磁場(chǎng)都在鐵芯中，所以原副線圈中的磁場(chǎng)相同，通過(guò)每匝線圈的磁通量也相同，選項(xiàng)A對(duì)。既然原副線圈是同一個(gè)磁場(chǎng)，那么原副線圈感應(yīng)電流變化的頻率就相等，選項(xiàng)B對(duì)。根據(jù)理想變壓器＝，副線圈的燈泡正常發(fā)光即U2＝6 V，帶入得U1＝240 V，而額定電壓指的是有效電壓，所以變壓器輸入電壓有效值是U1＝240 V，最大值不確定，選項(xiàng)C錯(cuò)。理想變壓器輸入功率等于輸出功率即燈泡正常發(fā)光的額定功率40 W，選項(xiàng)D對(duì)。 要點(diǎn)二　理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析 常見(jiàn)的理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題一般有兩種：匝數(shù)比不變的情況和負(fù)載電阻不變的情況。 1．匝數(shù)比不變的情況(如圖10-2-4所示) 圖10-2-

29、4 (1)U1不變，根據(jù)＝，輸入電壓U1決定輸出電壓U2，可以得出不論負(fù)載電阻R如何變化，U2不變。 (2)當(dāng)負(fù)載電阻發(fā)生變化時(shí)，I2變化，根據(jù)輸出電流I2決定輸入電流I1，可以判斷I1的變化。 (3)I2變化引起P2變化，根據(jù)P1＝P2，可以判斷P1的變化。 2．負(fù)載電阻不變的情況(如圖10-2-5所示) 圖10-2-5 (1)U1不變，發(fā)生變化，U2變化。 (2)R不變，U2變化，I2發(fā)生變化。 (3)根據(jù)P2＝和P1＝P2，可以判斷P2變化時(shí)，P1發(fā)生變化，U1不變時(shí)，I1發(fā)生變化。 [典例1]　(多選)(xx·廣東高考)如圖10-2-6所示的電路中，P為滑動(dòng)變阻器

30、的滑片，保持理想變壓器的輸入電壓U1不變，閉合電鍵S，下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖10-2-6 A．P向下滑動(dòng)時(shí)，燈L變亮 B．P向下滑動(dòng)時(shí)，變壓器的輸出電壓不變 C．P向上滑動(dòng)時(shí)，變壓器的輸入電流變小 D．P向上滑動(dòng)時(shí)，變壓器的輸出功率變大 [解析]　由于U1保持不變，根據(jù)變壓器的變壓比可知，副線圈的輸出電壓U2不變，B項(xiàng)正確；P向下滑動(dòng)時(shí)，燈泡L兩端的電壓不變，燈泡的亮度不變，A項(xiàng)錯(cuò)誤；P向上滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻變小，副線圈電路的總電阻R變小，根據(jù)P2＝可知，變壓器的輸出功率變大，D項(xiàng)正確；由P1＝U1I1＝P2可知，變壓器的輸入電流增大，C項(xiàng)錯(cuò)誤。 [答案]

31、　BD [典例2]　(多選)如圖10-2-7甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，b是原線圈的中心抽頭，圖中電表均為理想的交流電表，定值電阻R＝10 Ω，其余電阻均不計(jì)。從某時(shí)刻開(kāi)始在原線圈c、d兩端加上如圖乙所示的交變電壓。則下列說(shuō)法中正確的有(　　) 圖10-2-7 A．當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)與a連接時(shí)，電壓表的示數(shù)為31.1 V B．當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)與b連接且在0.01 s時(shí)，電流表示數(shù)為4.4 A C．當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)由a撥向b時(shí)，副線圈輸出電壓的頻率變?yōu)?5 Hz D．當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)由a撥向b時(shí)，原線圈的輸入功率變大 [解析]　當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)與a連接時(shí)，電壓表的示數(shù)為

32、22 V，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)與b連接時(shí)，電流表示數(shù)為4.4 A，選項(xiàng)B正確；當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)由a撥向b時(shí)，副線圈輸出電壓的頻率仍為50 Hz，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)由a撥向b時(shí)，副線圈輸出電壓增大，副線圈輸出功率增大，原線圈的輸入功率變大，選項(xiàng)D正確。 [答案]　BD [針對(duì)訓(xùn)練] 1．(多選)如圖10-2-8所示，有一矩形線圈的面積為S，匝數(shù)為N，繞OO′軸在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)?；瑒?dòng)觸頭P上下移動(dòng)時(shí)可改變輸出電壓，副線圈接有定值電阻R，從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，下列判斷正確的是(　　) 圖10-2-8 A．電流表測(cè)得的是電流最大值 B．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

33、的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝NBSω·sin ωt C．P向上移動(dòng)時(shí)，電流表示數(shù)變大 D．P向上移動(dòng)時(shí)，電流表示數(shù)變小 解析：選BD　電流表測(cè)得的是電流有效值，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝NBSω·sin ωt，選項(xiàng)B正確；P向上移動(dòng)時(shí)，輸出電壓降低，電流表示數(shù)變小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤D正確。 2．(多選)如圖10-2-9所示，將原線圈接到電壓有效值不變的正弦交流電源上，副線圈連接電阻R0、R1和R2。電路中分別接了理想交流電壓表V1、V2和理想交流電流表A1、A2，導(dǎo)線電阻不計(jì)，如圖所示。當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合后(　　) 圖10-2-9 A．V1、V2示數(shù)變小，變壓器

34、的輸出功率減小 B．A1、A2示數(shù)變大，變壓器的輸出功率增大 C．A1示數(shù)不變、A2示數(shù)變大，變壓器的輸出功率減小 D．V1示數(shù)不變、V2示數(shù)變小，變壓器的輸出功率增大 解析：選BD　據(jù)題意，當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合后，副線圈總電阻R減小，據(jù)閉合電路歐姆定律可知，副線圈總電流為：I2＝，其中r表示R1和R2并聯(lián)后的總電阻，即電流表A2示數(shù)增加，據(jù)變壓器原副線圈電流規(guī)律＝，匝數(shù)比恒定，I2增大，則原線圈電流I1增大，即電流表A1示數(shù)增加；原線圈中輸入電壓U1不變，則電壓表V1示數(shù)不變；副線圈兩端電壓也不變，電壓表V2測(cè)量的是電阻R1電壓，當(dāng)電流增大時(shí)，電阻R0兩端的電壓增大，所以R1和R2并聯(lián)后兩端的

35、電壓減小，即V2示數(shù)減小；副線圈輸出功率為P2＝U2I2，即輸出功率增大，副線圈功率決定原線圈功率，所以原線圈功率也增大；故選項(xiàng)B、D正確。 要點(diǎn)三　遠(yuǎn)距離輸電 1．理清三個(gè)回路 遠(yuǎn)距離輸電電網(wǎng)間的基本結(jié)構(gòu)，如圖10-2-10所示。輸電過(guò)程的電路被劃分為三個(gè)獨(dú)立的回路，即電源回路、輸送回路和用戶回路。在每個(gè)回路中，變壓器的原線圈是回路的用電器，而相應(yīng)的副線圈是下一個(gè)回路的電源，每個(gè)回路均可應(yīng)用閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路的規(guī)律，而變壓器的電壓、電流、功率關(guān)系則是聯(lián)系不同回路的橋梁。 圖10-2-10 2．抓住兩個(gè)聯(lián)系 (1)理想的升壓變壓器聯(lián)系了電源回路和輸送回路，由理想變壓器

36、原理可得：線圈1(匝數(shù)為n1)和線圈2(匝數(shù)為n2)中各個(gè)量間的關(guān)系是：＝，I1n1＝I2n2，P1＝P2。 (2)理想的降壓變壓器聯(lián)系了輸送回路和用戶回路，由理想變壓器原理可得：線圈3(匝數(shù)為n3)和線圈4(匝數(shù)為n4)中各個(gè)量間的關(guān)系是：＝，I3n3＝I4n4，P3＝P4。 3．掌握一個(gè)能量守恒定律 發(fā)電機(jī)把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，并通過(guò)導(dǎo)線將能量輸送給線圈1，線圈1上的能量就是遠(yuǎn)程輸電的總能量，在輸送過(guò)程中，先被輸送回路上的導(dǎo)線電阻損耗一小部分，剩余的絕大部分通過(guò)降壓變壓器和用戶回路被用戶使用消耗，所以其能量關(guān)系為P1＝P線損＋P用戶。 [典例]　(xx·浙江高考)如圖10-2-11所

37、示為遠(yuǎn)距離交流輸電的簡(jiǎn)化電路圖。發(fā)電廠的輸出電壓是U，用等效總電阻是r的兩條輸電線輸電，輸電線路中的電流是I1，其末端間的電壓為U1。在輸電線與用戶間連有一理想變壓器，流入用戶端的電流為I2。則(　　) 圖10-2-11 A．用戶端的電壓為 B．輸電線上的電壓降為U C．理想變壓器的輸入功率為Ir D．輸電線路上損失的電功率為I1U [解析]　理想變壓器輸入和輸出功率相同，設(shè)用戶端得到的電壓為U2，則有I1U1＝U2I2，U2＝，選項(xiàng)A正確；輸電線上的電壓降為ΔU＝I1r，或者ΔU＝U－U1，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；理想變壓器的輸入功率為P＝I1U1，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；輸電線路上損失的電功率為Δ

38、P＝Ir，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 [答案]　A [方法規(guī)律]　輸電線路功率損失的計(jì)算方法 (1)P損＝P－P′，P為輸送的功率，P′為用戶得到的功率。 (2)P損＝IR線，I線為輸電線路上的電流，R線為線路電阻。 (3)P損＝，ΔU為輸電線路上損失的電壓，R線為線路電阻。 (4)P損＝ΔUI線，ΔU為輸電線路上損失的電壓，I線為線路上的電流。 [易錯(cuò)提醒]　在遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題中，一般用P損＝IR線計(jì)算線路功率損耗，其原因是I線可以由公式P輸出＝I線U輸出求出，而P損＝ΔUI線和P損＝則不常用，其原因是在一般情況下，ΔU不易求出，且易將ΔU和U輸出相混而造成錯(cuò)誤。 [針對(duì)訓(xùn)練] 1．(xx

39、·福建高考)圖10-2-12為模擬遠(yuǎn)距離輸電實(shí)驗(yàn)電路圖，兩理想變壓器的匝數(shù)n1＝n4＜n2＝n3，四根模擬輸電線的電阻R1、R2、R3、R4的阻值均為R，A1、A2為相同的理想交流電流表，L1、L2為相同的小燈泡，燈絲電阻RL＞2R，忽略燈絲電阻隨溫度的變化。當(dāng)A、B端接入低壓交流電源時(shí)(　　) 圖10-2-12 A．A1、A2兩表的示數(shù)相同 B．L1、L2兩燈泡的亮度相同 C．R1消耗的功率大于R3消耗的功率 D．R2兩端的電壓小于R4兩端的電壓 解析：選D　遠(yuǎn)距離輸電過(guò)程中，應(yīng)用高壓輸電能夠減小輸電線上的功率損失，R1上消耗的功率小于R3上消耗的功率，C項(xiàng)錯(cuò)；而比較兩個(gè)不同

40、輸電回路，輸電線電阻相同，由P損＝I2·2R可知，A1示數(shù)小于A2示數(shù)，A項(xiàng)錯(cuò)；根據(jù)歐姆定律可知，R2兩端電壓小于R4兩端電壓，D項(xiàng)正確；由于輸電線上損失電壓不同，故兩燈泡兩端電壓不同，故亮度不同，B項(xiàng)錯(cuò)。 2．(xx·江蘇高考)遠(yuǎn)距離輸電的原理圖如圖10-2-13所示，升壓變壓器原、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，輸電線上的電阻為R。變壓器為理想變壓器，則下列關(guān)系式中正確的是(　　) 圖10-2-13 A.＝　　　　　　　 B．I2＝ C．I1U1＝IR D．I1U1＝I2U2 解析：選D　根據(jù)變壓器的工作原理可知＝，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤

41、；因U2、I2、R不滿足歐姆定律公式中物理量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤；U1I1＝U2I2，但U2I2≠IR，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。 要點(diǎn)四　三種特殊的變壓器模型 模型一　自耦變壓器 高中物理中研究的變壓器本身就是一種忽略了能量損失的理想模型，自耦變壓器(又稱調(diào)壓器)，它只有一個(gè)線圈，其中的一部分作為另一個(gè)線圈，當(dāng)交流電源接不同的端點(diǎn)時(shí)，它可以升壓也可以降壓，變壓器的基本關(guān)系對(duì)自耦變壓器均適用，如圖10-2-14所示。 圖10-2-14 [典例1](xx·全國(guó)卷)自耦變壓器鐵芯上只繞有一個(gè)線圈，原、副線圈都只取該線圈的某部分。一升壓式自耦調(diào)壓變壓器的電路如圖10-2-15所示，

42、其副線圈匝數(shù)可調(diào)。已知變壓器線圈總匝數(shù)為1 900匝；原線圈為1 100匝，接在有效值為220 V的交流電源上。當(dāng)變壓器輸出電壓調(diào)至最大時(shí)，負(fù)載R上的功率為2.0 kW。設(shè)此時(shí)原線圈中電流有效值為I1，負(fù)載兩端電壓的有效值為U2，且變壓器是理想的，則U2和I1分別約為(　　) 圖10-2-15 A．380 V和5.3 A　　　　 B．380 V和9.1 A C．240 V和5.3 A D．240 V和9.1 A [解析]　對(duì)理想變壓器，原、副線圈功率相同，故通過(guò)原線圈的電流I1＝＝A≈9.1 A，負(fù)載兩端電壓即為副線圈電壓，由＝，即＝，可得U2＝380 V，故B對(duì)。 [答案]

43、　B 模型二　互感器 分為電壓互感器和電流互感器，比較如下： 電壓互感器 電流互感器 原理圖 原線圈的連接 并聯(lián)在高壓電路中 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? 將大電流變成小電流 利用的公式 ＝ I1n1＝I2n2 [典例2]　(xx·天津高考)普通的交流電流表不能直接接在高壓輸電線路上測(cè)量電流，通常要通過(guò)電流互感器來(lái)連接，圖10-2-16中電流互感器ab一側(cè)線圈的匝數(shù)較少，工作時(shí)電流為Iab，cd一側(cè)線圈的匝數(shù)較多，工作時(shí)電流為Icd，為了使電流表能正常工作，則(　　) 圖10-

44、2-16 A．a(chǎn)b接MN、cd接PQ，Iab＜Icd B．a(chǎn)b接MN、cd接PQ，Iab＞Icd C．a(chǎn)b接PQ、cd接MN，Iab＜Icd D．a(chǎn)b接PQ、cd接MN，Iab＞Icd [解析]　根據(jù)理想變壓器的原理，線圈電流與匝數(shù)成反比，ab接MN，通過(guò)的電流較大，電流表接在cd兩端，通過(guò)的電流較小，B正確。 [答案]　B 模型三　雙副線圈變壓器 計(jì)算具有兩個(gè)(或兩個(gè)以上)副線圈的變壓器問(wèn)題時(shí)，應(yīng)注意三個(gè)關(guān)系： (1)電壓關(guān)系：＝＝＝…… (2)電流關(guān)系：n1I1＝n2I2＋n3I3＋…… (3)功率關(guān)系：P1＝P2＋P3＋…… [典例3]　如圖10-2-17所示，兩

45、種情況下變壓器燈泡L2、L3的功率均為P，且L1、L2、L3為相同的燈泡，匝數(shù)比為n1∶n2＝3∶1，則圖甲中L1的功率和圖乙中L1的功率分別為(　　) 圖10-2-17 A．P、P　　　　　　　　 B．9P、 C.、9P D.、P [解析]　由題意可知，兩種情況下變壓器輸出功率均為2P，設(shè)燈泡L2、L3的電壓為U，電流為I，電阻為R，兩種情況下變壓器輸入電壓為3U，變壓器輸入電流為I；圖甲中L1的功率為P1＝＝9P；圖乙中L1的功率為P2＝(I)2R＝，選項(xiàng)B正確。 [答案]　B 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：理想變壓器 1．(多選)在如圖1所示的電路中，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為

46、2∶1，四個(gè)燈泡完全相同。其額定電壓為U，若已知燈泡L3和L4恰能正常工作，那么(　　) 圖1 A．L1和L2都能正常工作 B．L1和L2都不能正常工作 C．交流電源電壓為2U D．交流電源電壓為4U 解析：選AD　根據(jù)燈泡L3和L4恰能正常工作，變壓器原線圈輸入電壓為燈泡L3和L4額定電壓U的2倍，輸入電流為燈泡L3和L4的額定電流。所以L1和L2都能正常工作，交流電源電壓為4U，選項(xiàng)A、D正確，B、C錯(cuò)誤。 2.(xx·孝感聯(lián)考)如圖2所示，理想變壓器的原副線圈匝數(shù)比為1∶5，原線圈兩端的交變電壓為 圖2 u＝20sin 100πt V，氖泡在兩端電壓達(dá)到100

47、V時(shí)開(kāi)始發(fā)光，下列說(shuō)法中正確的有(　　) A．開(kāi)關(guān)接通后，氖泡的發(fā)光頻率為50 Hz B．開(kāi)關(guān)接通后，電壓表的示數(shù)為100 V C．開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，電壓表的示數(shù)變大 D．開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，變壓器的輸出功率不變 解析：選B　由u＝20sin 100πt V可知，交流電壓頻率為50 Hz，在一個(gè)周期內(nèi)，交變電流兩次超過(guò)100 V電壓，所以氖泡的發(fā)光頻率為100 Hz，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；變壓器輸入電壓有效值為U1＝20 V，輸出電壓有效值U2＝U1＝5×20 V＝100 V，開(kāi)關(guān)接通與斷開(kāi)后，電壓表的示數(shù)均為100 V，選項(xiàng)B正確，C錯(cuò)誤；開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，氖泡不發(fā)光，消耗電能變小，變壓器的輸出功率變小，選項(xiàng)D

48、錯(cuò)誤。 3．(多選)(xx·河南十所名校高三聯(lián)考)如圖3所示，一只理想變壓器原線圈與頻率為50 Hz的正弦交變電源相連，兩個(gè)阻值均為20 Ω的電阻串聯(lián)后接在副線圈的兩端。圖中的電流表、電壓表均為理想交流電表，原、副線圈分別為200匝和100匝，電壓表的示數(shù)為5 V。則(　　) 圖3 A．電流表的讀數(shù)為0.5 A B．流過(guò)電阻的交變電流的頻率為100 Hz C．交變電源的輸出電壓的最大值為20 V D．交變電源的輸出功率為2.5 W 解析：選CD　根據(jù)歐姆定律可得副線圈中的電流I2＝＝0.25 A，根據(jù)理想變壓器原、副線圈中的電流比＝，可解得I1＝0.125 A，A錯(cuò)誤；理想

49、變壓器原、副線圈中的交變電流的頻率相同，都為50 Hz，B錯(cuò)誤；副線圈輸出電壓的有效值是10 V，根據(jù)正弦交變電流的最大值和有效值的關(guān)系可得其最大值應(yīng)為U2m＝10 V，原、副線圈電壓比為＝，可得交變電源輸出電壓的最大值為U1m＝20 V，C正確；對(duì)于理想變壓器，交變電源的輸出功率等于變壓器副線圈消耗的功率，P＝2× W＝2.5 W，故D正確。 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析 4．(多選)(xx·焦作聯(lián)考)如圖4所示，理想變壓器原線圈的匝數(shù)n1＝1 100匝，副線圈的匝數(shù)n2＝110匝，R0、R1、R2均為定值電阻，且R0＝R1＝R2，電流表、電壓表均為理想電表。原線圈接u＝220 s

50、in(314t) V的交流電源。起初開(kāi)關(guān)S處于斷開(kāi)狀態(tài)。下列說(shuō)法中正確的是(　　) 圖4 A．電壓表示數(shù)為22 V B．當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合后，電壓表示數(shù)變小 C．當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合后，電流表示數(shù)變大 D．當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合后，變壓器的輸出功率增大 解析：選BCD　變壓器輸入電壓220 V，由變壓器變壓公式，副線圈輸出電壓為22 V，根據(jù)串聯(lián)分壓原理，電壓表示數(shù)為11 V，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合后，輸出功率增大，電壓表示數(shù)變小，原線圈輸入功率增大，電流表示數(shù)變大，選項(xiàng)B、C、D正確。 5．(多選)一理想自耦變壓器的原線圈接有正弦交變電壓，如圖5甲所示，副線圈接有可調(diào)電阻R，觸頭P與線圈始終接觸

51、良好，下列判斷正確的是(　　) 圖5 A．交變電源的電壓u隨時(shí)間t變化的規(guī)律是u＝U0cos 100πt V B．若僅將觸頭P向A端滑動(dòng)，則電阻R消耗的電功率增大 C．若僅使電阻R增大，則原線圈的輸入電功率增大 D．若使電阻R增大的同時(shí)，將觸頭P向B端滑動(dòng)，則通過(guò)A處的電流一定增大 解析：選AB　從題圖甲可看出，交流電的周期T＝2×10－2s，最大值為U0，所以交變電源的電壓 u隨時(shí)間t變化的規(guī)律是u＝U0cost V＝U0cos 100πt V，選項(xiàng)A正確；因原、副線圈兩端電壓與其匝數(shù)成正比，當(dāng)僅將觸頭P向A端滑動(dòng)時(shí)，副線圈兩端的電壓增大，即電阻R兩端的電壓增大，則電阻R消耗

52、的電功率增大，選項(xiàng)B正確；若僅使電阻R增大，則副線圈兩端的電壓不變，電阻R消耗的電功率P＝減小，原線圈的輸入電功率也減小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；將觸頭P向B端滑動(dòng)，副線圈兩端的電壓減小，同時(shí)電阻R增大，通過(guò)R的電流I2＝減小，根據(jù)變壓器的特點(diǎn)，通過(guò)A處的電流也一定減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 6.(多選)(xx·杭州模擬)如圖6所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，b是原線圈中心的抽頭，電壓表和電流表均為理想電表，從某時(shí)刻開(kāi)始在原線圈c、d兩端加上交變電壓，其瞬時(shí)值表達(dá)式為u1＝220sin 100πt V，則(　　) 圖6 A．當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)與a連接時(shí)，電壓表V1的示數(shù)為22 V B．當(dāng)t＝

53、 s時(shí)，電壓表V0的讀數(shù)為220 V C．單刀雙擲開(kāi)關(guān)與a連接，當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片P向上移動(dòng)的過(guò)程中，電壓表V1的示數(shù)增大，電流表示數(shù)變小 D．當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)由a扳向b時(shí)，電壓表V1和電流表的示數(shù)均變小 解析：選BC　當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)與a連接時(shí)，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，副線圈輸出電壓為U2＝22 V，但電壓表V1示數(shù)小于U2，故A錯(cuò)誤；當(dāng)t＝ s時(shí)，電壓表V0的讀數(shù)為有效值220 V，故B正確；單刀雙擲開(kāi)關(guān)與a連接，在滑動(dòng)變阻器觸頭P向上移動(dòng)的過(guò)程中，滑動(dòng)變阻器的電阻變大，電路的總電阻變大，由于副線圈輸出電壓U2是由變壓器決定的，所以電流表示數(shù)變小，電壓表V1示數(shù)變大，故C正

54、確；當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)由a扳向b時(shí)，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比變?yōu)?∶1，副線圈輸出電壓U2變大，電流表和電壓表V1的示數(shù)均變大，故D錯(cuò)誤。 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：遠(yuǎn)距離輸電 7．如圖7所示，某小型發(fā)電站發(fā)電機(jī)輸出的交流電壓為500 V，輸出的電功率為50 kW，用電阻為3 Ω的輸電線向遠(yuǎn)處送電，要求輸電線上損失功率為輸電功率的0.6%，則發(fā)電站要安裝一升壓變壓器，到達(dá)用戶再用降壓變壓器變?yōu)?20 V供用戶使用(兩個(gè)變壓器均為理想變壓器)。對(duì)整個(gè)送電過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖7 A．輸電線上的損失功率為300 W B．升壓變壓器的匝數(shù)比為1∶100 C．輸電線上的電流為100 A

55、D．降壓變壓器的輸入電壓為4 700 V 解析：選A　輸電線上的損失功率為0.6%×50 kW＝300 W，選項(xiàng)A正確。由I2R＝300 W可得輸電線上電流I＝10 A，升壓變壓器副線圈電壓為5 000 V，升壓變壓器的匝數(shù)比為1∶10，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤。輸電線損失電壓為IR＝30 V，降壓變壓器的輸入電壓為4 970 V，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 8．(多選)某小型水電站的電能輸送示意圖如圖8所示，發(fā)電機(jī)通過(guò)升壓變壓器T1和降壓變壓器T2向用戶供電。已知輸電線的總電阻為R，降壓變壓器T2的原、副線圈匝數(shù)之比為4∶1，降壓變壓器副線圈兩端交變電壓u＝220 sin(100πt) V，降壓變壓器的副線圈與

56、阻值R0＝11 Ω的電阻組成閉合電路。若將變壓器視為理想變壓器，則下列說(shuō)法中正確的是(　　) 圖8 A．通過(guò)R0電流的有效值是20 A B．降壓變壓器T2原、副線圈的電壓比為4∶1 C．升壓變壓器T1的輸出電壓等于降壓變壓器T2的輸入電壓 D．升壓變壓器T1的輸出功率大于降壓變壓器T2的輸入功率 解析：選ABD　由題知降壓變壓器副線圈兩端交變電壓的有效值為220 V，則通過(guò)R0的電流為20 A，A正確；由＝得降壓變壓器T2原、副線圈的電壓比為4∶1，B正確；在輸電過(guò)程中，輸電線上有電阻，升壓變壓器T1的輸出電壓不能完全加在降壓變壓器T2的兩端，輸電線上有功率損失，C錯(cuò)誤、D正確

57、。 9．(xx·四川高考)如圖9所示，甲是遠(yuǎn)距離輸電線路的示意圖，乙是發(fā)電機(jī)輸出電壓隨時(shí)間變化的圖像，則(　　) 圖9 A．用戶用電器上交流電的頻率是100 Hz B．發(fā)電機(jī)輸出交流電的電壓有效值是500 V C．輸電線的電流只由降壓變壓器原副線圈的匝數(shù)比決定 D．當(dāng)用戶用電器的總電阻增大時(shí)，輸電線上損失的功率減小 解析：選D　根據(jù)交流電的變化規(guī)律、變壓器的工作原理和遠(yuǎn)距離輸電知識(shí)解題。 由u-t圖像可知，交流電的周期T＝0.02 s，故頻率f＝＝50 Hz，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；交流電的最大值Um＝500 V，故有效值U＝＝250 V，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；輸電線上的電流由降壓變壓器副線圈上

58、的電阻和降壓變壓器原副線圈的匝數(shù)比決定，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；當(dāng)用戶用電器的總電阻增大時(shí)，副線圈上的電流減小，根據(jù)＝，原線圈(輸電線)上的電流減小，根據(jù)P＝IR，得輸電線損失的功率減小，選項(xiàng)D正確。 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：三種特殊的變壓器 10.(xx·開(kāi)封模擬)如圖10所示，理想變壓器有兩個(gè)副線圈，匝數(shù)分別為n1和n2，所接負(fù)載4R1＝R2，當(dāng)只閉合S1時(shí)，電流表示數(shù)為1 A，當(dāng)S1和S2都閉合時(shí)，電流表示數(shù)為2 A，則n1∶n2為(　　) 圖10 A．1∶1　　　　　　　 B．1∶2 C．1∶3 D．1∶4 解析：選B　變壓器原副線圈的磁通量變化率相同，所以U∶U1∶U2＝n∶n1∶n2，根

59、據(jù)能量守恒，輸出功率等于輸入功率，所以有當(dāng)只閉合S1時(shí)UI＝，當(dāng)S1和S2都閉合時(shí)，UI′＝＋＝，代入數(shù)據(jù)I＝1 A、I′＝2 A可得U＝4U，即U1∶U2＝1∶2，所以n1∶n2＝1∶2，選項(xiàng)B對(duì)。 11.如圖11所示，自耦變壓器輸入端A、B接交流穩(wěn)壓電源，其電壓有效值U1＝100 V，R0＝40 Ω，當(dāng)滑動(dòng)片處于線圈中點(diǎn)位置時(shí)，C、D兩端電壓的有效值U2為_(kāi)_______V，通過(guò)電阻R0的電流有效值為_(kāi)_______A。 圖11 解析：當(dāng)滑動(dòng)片位于線圈中點(diǎn)位置時(shí)，由變壓器電壓關(guān)系有∶＝，所以U2＝＝200 V，通過(guò)R0的電流為I＝＝ A＝5 A。 答案：200　5 12．電壓

60、互感器使用時(shí)應(yīng)將其原線圈________聯(lián)接入被測(cè)電路；而電流互感器則應(yīng)________聯(lián)接入被測(cè)電路。 答案：并　　串 考點(diǎn)綜合訓(xùn)練 13．(多選)(xx·青島模擬)如圖12甲所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)之比為11∶1，R＝1 Ω，原線圈允許通過(guò)電流的最大值為1 A，副線圈ab兩端電壓隨時(shí)間變化圖像如圖乙所示。則下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖12 A．原線圈輸入電壓的有效值為242 V B．原線圈兩端交變電壓的頻率為550 Hz C．副線圈中電流的最大值為11 A D．為保證電路安全工作，滑動(dòng)變阻器R′的阻值不得小于1 Ω 解析：選AC　由題知變壓器副線圈兩端電壓有效

61、值為22 V，由原副線圈兩端電壓關(guān)系＝可得，原線圈輸入電壓的有效值為242 V，故A項(xiàng)正確；由于原副線圈兩端交流電的頻率相同，故原線圈兩端交變電壓的頻率為50 Hz，B項(xiàng)錯(cuò)；原線圈允許通過(guò)電流的最大值為1 A，根據(jù)原副線圈電流關(guān)系＝可得副線圈中電流的最大值為11 A，C項(xiàng)正確；根據(jù)部分電路的歐姆定律可得，副線圈中滑動(dòng)變阻器最小阻值為R′＝－R＝Ω－1 Ω＝(2－1)Ω，故D項(xiàng)錯(cuò)。 14．(多選)(xx·濟(jì)寧市高三聯(lián)考)一臺(tái)理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比是5∶1，原線圈接入電壓220 V的正弦交流電，各元件正常工作，一只理想二極管和一個(gè)滑動(dòng)變阻器R串聯(lián)接在副線圈上，如圖13所示。電壓表和電流表

62、均為理想交流電表，則下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖13 A．原、副線圈中的電流之比為5∶1 B．電壓表的讀數(shù)約為31.11 V C．若滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為20 Ω，則1分鐘內(nèi)產(chǎn)生的熱量為2.9×103 J D．若將滑動(dòng)變阻器的滑片向上滑動(dòng)，則兩電表讀數(shù)均減小解析：BC　原、副線圈中的電流與匝數(shù)成反比，所以電流之比為1∶5，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；原線圈接入電壓為220 V的正弦交流電，原、副線圈的電壓與匝數(shù)成正比，所以副線圈兩端電壓為44 V，由于副線圈接著二極管，它具有單向?qū)щ娦裕姳硎緮?shù)均是交流電的有效值，根據(jù)有效值的定義有 ×＝×T，從而求得電壓表兩端電壓有效值為U＝22 V≈

63、31.11 V，選項(xiàng)B正確；若滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為20 Ω，則1 min內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q＝·t＝2.9×103 J，C正確；滑片向上滑動(dòng)，滑動(dòng)變阻器接入的阻值變小，其兩端的電壓不變，所以通過(guò)滑動(dòng)變阻器的電流變大，即電壓表示數(shù)不變，電流表示數(shù)變大，D錯(cuò)誤。 15．(多選)(xx·臨川二中高三月考)如圖14所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比是10∶1，原線圈輸入交變電壓u＝100sin 50πt V，O是副線圈中心抽出的線頭，R1＝5 Ω，R2＝15 Ω，則(　　) 圖14 A．開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，電流表的示數(shù)為0.05 A B．開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，電流表的示數(shù)為0.05 A C．開(kāi)關(guān)S

64、閉合時(shí)，兩電阻總的電功率為 W D．開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，兩電阻總的電功率為 W 解析：選AC　由電壓公式知輸入電壓的有效值為U0＝100 V，S斷開(kāi)時(shí)，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比知輸出電壓為10 V，S斷開(kāi)時(shí)，由歐姆定律知，副線圈中的電流為 A＝0.5 A，根據(jù)電流與匝數(shù)成反比得，原線圈中電流為0.05 A，故A正確；開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，兩電阻總的電功率為UI＝10×0.5＝5 W，故D錯(cuò)誤；S閉合時(shí)，相當(dāng)于有兩個(gè)副線圈，電壓仍然與匝數(shù)成正比，但電流與匝數(shù)不再成反比，因O是副線圈中心抽出的線頭，兩電阻兩端電壓均為5 V，兩副線圈中電流分別為I1＝ A＝1 A和I2＝ A＝ A，所以由IU0＝I1U1＋I(xiàn)2U

65、2得，原線圈中電流為I＝ A＝ A，故B錯(cuò)誤；S閉合時(shí)，兩電阻總的電功率為P總＝I1U1＋I(xiàn)2U2＝ W，故C正確。 實(shí) 驗(yàn) 十 一　 　 傳感器的簡(jiǎn)單應(yīng)用 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1．認(rèn)識(shí)熱敏電阻、光敏電阻等傳感器的特性。 2．了解傳感器的簡(jiǎn)單應(yīng)用。 二、實(shí)驗(yàn)器材 熱敏電阻、光敏電阻、多用電表、鐵架臺(tái)、燒杯、冷水、熱水、小燈泡、學(xué)生電源、繼電器、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線等。 考點(diǎn)一　熱敏電阻的原理及應(yīng)用 [典例1]　用對(duì)溫度敏感的半導(dǎo)體材料制成的某熱敏電阻RT，在給定溫度范圍內(nèi)，其阻值隨溫度的變化是非線性的。某同學(xué)將RT和兩個(gè)適當(dāng)?shù)墓潭娮鑂1、R2連成如圖實(shí)-11-1虛線框內(nèi)

66、所示的電路，以使電路的等效電阻RL的阻值隨RT所處環(huán)境溫度的變化近似為線性的，且具有合適的阻值范圍。為了驗(yàn)證這個(gè)設(shè)計(jì)，他采用伏安法測(cè)量在不同溫度下RL的阻值，測(cè)量電路器材如圖實(shí)-11-2所示，圖中的電壓表內(nèi)阻很大。RL的測(cè)量結(jié)果如表所示。 圖實(shí)-11-1　　 溫度t/℃ 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 RL阻值/Ω 54.3 51.5 48.3 44.7 41.4 37.9 34.7 回答下列問(wèn)題： (1)根據(jù)圖實(shí)-11-1所示的電路，在圖實(shí)-11-2所示的實(shí)物圖上連線。 圖實(shí)-11-2 (2)為了檢驗(yàn)RL與t之間近似為線性關(guān)系，在坐標(biāo)紙上作RL-t關(guān) 系圖線。 圖實(shí)-11-3 (3)在某一溫度下，電路中的電流表、電壓表的示數(shù)如圖實(shí)-11-4甲、乙所示。電流表的讀數(shù)為_(kāi)_______，電壓表的讀數(shù)為_(kāi)_______。此時(shí)等效電阻RL的阻值為_(kāi)_______；熱敏電阻所處環(huán)境的溫度約為_(kāi)_______。 圖實(shí)-11-4 [答案]　(1)連線如圖所示 (2)RL-t關(guān)系圖線如