2019-2020年高三物理第二輪復(fù)習(xí) 交流電路的分析與計(jì)算 新人教版.doc

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2019-2020年高三物理第二輪復(fù)習(xí) 交流電路的分析與計(jì)算 新人教版 知識鏈接 一、正弦交變電流的規(guī)律 1.電動(dòng)勢 2.電流 3.電壓 4.關(guān)系 5.有效值 二、理想變壓器的工作原理及應(yīng)用 1.輸出功率決定輸入功率，理想變壓器的輸入功率和輸出功率相等，即= 。 2.變壓比:， 3.電流關(guān)系: ， 深化整合 一、 對交變電流的四值比較 1．交流電的最大值： εm＝BωS 當(dāng)為N匝時(shí) (1) ω是勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，其單位一定為弧度／秒，nad/s (2) 最大值對應(yīng)的位置與中性面垂直,即線框面與磁感應(yīng)強(qiáng)度B在同一直線上． (3) 最大值對應(yīng)圖12－3中的t1、t3時(shí)刻，每周中出現(xiàn)兩次． 2．瞬時(shí)值 交變電流某一時(shí)刻的值，瞬時(shí)值是時(shí)間的函數(shù)，不同時(shí)刻，瞬時(shí)值不同e=εmsinωt， i＝Imsinωt代入時(shí)間即可求出．過寫瞬時(shí)值時(shí)，不要忘記寫單位，如εm=220V,ω=100π,則e=220sin100πtV,不可忘記寫伏,電流同樣如此． 3．有效值：為了度量交流電做功情況人們引入有效值，它是根據(jù)電流的熱效應(yīng)而定的．就是分別用交流電，直流電通過相同阻值的電阻，在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相同，則直流電的值為交流電的有效值． (1) 有效值跟最大值的關(guān)系εm=U有效，Im=I有效 (2)伏特表與安培表讀數(shù)為有效值． (3) 用電器銘牌上標(biāo)明的電壓、電流值是指有效值． 4.平均值：交變電流的平均值是交變電流圖象中波形與橫軸(t軸)所圍的面積跟時(shí)間的比值．其數(shù)值可以用計(jì)算． 【典例訓(xùn)練1】 (xx江蘇高考)如圖6-2-6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u=20sin100πt V.氖泡在兩端電壓達(dá)到100 V時(shí)開始發(fā)光，下列說法中正確的有（ ） A.開關(guān)接通后，氖泡的發(fā)光頻率為100 Hz B.開關(guān)接通后，電壓表的示數(shù)為100 V C.開關(guān)斷開后，電壓表的示數(shù)變大 D.開關(guān)斷開后，變壓器的輸出功率不變 二、理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析 1、 原線圈電壓U1由提供原線圈電壓的電源決定， 2、 輸入電壓決定輸出電壓，即隨著的變化而變化，因?yàn)?，所以只要不變化，不論?fù)載如何變化，不變。 3、 輸出電流決定輸入電流。 在輸入電壓不變的情況下，不變。若負(fù)載電阻R增大，則由公式得：輸出電流減小，由 = 知輸入電流亦隨著減小；反之，若負(fù)載電阻R減小，則輸出電流增大，輸入電流亦隨著增大。 4、 輸出功率決定輸入功率， 理想變壓器的輸入功率和輸出功率相等，即= 。在輸入電壓不變的情況下，不變。當(dāng)用電負(fù)荷增加，輸出功率增大，輸入功率也隨著增大；反之，當(dāng)用電負(fù)荷減小，則輸出功率減小，輸入功率也隨著減小。 （1）變壓器空載時(shí),無電流、無功率輸出,所以輸入功率也為零， （2）當(dāng)副線圈短路時(shí),I2無限大,I1也無限大將燒壞變壓器， 5、動(dòng)態(tài)分析問題的思路程序可表示為： U1P1 【典例訓(xùn)練2】（xx全國Ⅱ理綜T19） 圖中為一理想變壓器，其原線圈與一電壓有效值不變的交流電源相連：P為滑動(dòng)頭?，F(xiàn)令P從均勻密繞的副線圈最底端開始，沿副線圈勻速上滑，直至白熾燈泡L兩端的電壓等于其額定電壓為止。用表示流過原線圈的電流，表示流過燈泡的電流，表示燈泡兩端的電壓，表示燈泡消耗的電功率（這里的電流、電壓均指有效值：電功率指平均值）。下列4個(gè)圖中，能夠正確反映相應(yīng)物理量的變化趨勢的是 【命題立意】本題涉及到理想變壓器、歐姆定律、白熾燈的伏安特性曲線等知識，考查了考生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，是高考的熱點(diǎn)。 【思路點(diǎn)撥】解答本題時(shí),可參照以下解題步驟: 關(guān) 鍵 點(diǎn) (1)根據(jù)題意結(jié)合理想變壓器的知識推導(dǎo)出一些物理量的表達(dá)式. (2)注意白熾燈的電阻隨溫度的增大而增大. 【規(guī)范解答】選B、C，根據(jù)可得：，P從副線圈最底端開始勻速上滑，說明副線圈砸數(shù)在均勻增大，即（k為單位時(shí)間內(nèi)增加的砸數(shù)），則，而、為定值，故C正確；在副線圈電路中，根據(jù)歐姆定律有：，則，可知流過燈泡的電流增大，白熾燈通過電流越大，溫度越高，則電阻越大，故B正確；根據(jù)，可得，而不變、增大、增大，則增大，故A錯(cuò)誤；燈泡消耗的電功率 ，可知D錯(cuò)誤。 【高考真題探究】 1.（xx廣東物理卷T19）圖7是某種正弦式交變電壓的波形圖，由圖可確定該電壓的 A．周期是0.01s B．最大值是311V C．有效值是220V D．表達(dá)式為U=220sin100πt（V） 【命題立意】本題主要考查交流電的規(guī)律及其圖像，交流電的最大值、有效值、瞬時(shí)值。 【思路點(diǎn)撥】解答本題時(shí)可按以下思路分析： 交流電壓的圖像 橫軸、縱軸的意義及函數(shù)表達(dá)式 正弦交流電有效值與最大值的關(guān)系 【規(guī)范解答】選BC。由圖知：最大值Um=311V，有效值，周期T=0.02s ，表達(dá)式，BC選項(xiàng)正確。 2.（xx福建理綜T13）中國已投產(chǎn)運(yùn)行的1000kV特高壓輸電是目前世界上電壓最高的輸電工程。假設(shè)甲、乙兩地原采用500kV的超高壓輸電，輸電線上損耗的電功率為P。在保持輸送電功率和輸電線電阻都不變的條件下，現(xiàn)改用1000kV特高壓輸電，若不考慮其他因素的影響，則輸電線上損耗的電功率將變?yōu)? A.P/4 B.P/2 C.2P D.4P 【命題立意】本題以特高壓輸電這一工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)為背景,體現(xiàn)節(jié)能減排的環(huán)保意識，高考復(fù)習(xí)應(yīng)關(guān)注聯(lián)系生產(chǎn)生活實(shí)際的物理問題，主要考查遠(yuǎn)程高壓輸電工程的知識，具有實(shí)際意義。 【思路點(diǎn)撥】由保持輸送電功率和輸電線電阻都不變，據(jù)P=UI得輸電線電流I，再據(jù)P線=I2R線 【規(guī)范解答】選A。由P=UI可知由500kV的超高壓輸電變?yōu)?000kV特高壓輸電時(shí)，輸電線電流為原來的1/2，再據(jù)P線=I2R線可得輸電線上損耗的電功率將變?yōu)镻/4，故選A。 3.（xx江蘇物理卷T7）在如圖所示的遠(yuǎn)距離輸電電路圖中，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器，發(fā)電廠的輸出電壓和輸電線的電阻均不變，隨著發(fā)電廠輸出功率的增大，下列說法中正確的有 A．升壓變壓器的輸出電壓增大 B．降壓變壓器的輸出電壓增大 C．輸電線上損耗的功率增大 D．輸電線上損耗的功率占總功率的比例增大 【命題立意】本題通過遠(yuǎn)距離輸電為背景，考查電能的輸送，通常考查電壓的變化引起其它變化，功率的變化引起其它變化等相關(guān)知識，有新意。本題難度中等。 【思路點(diǎn)撥】注意本題升壓變壓器的輸入電壓不變，然后分析輸入功率變化引起輸電線路上電流、電壓的變化，利用變壓比確定變壓器輸出電壓變化。 【規(guī)范解答】選CD。由題意可知升壓變壓器的輸入電壓不變，則輸出電壓不變，A錯(cuò)誤；在電能輸出過程中有：，,，因P變大，I變大，所以U線變大，所以降壓變壓器初級電壓U3變小，則降壓變壓器的輸出電壓變小，B錯(cuò)誤；由，因P變大，所以P線變大，C正確；根據(jù)，因P變大，所以比值變大，D正確。 4.（xx山東理綜T19）一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10：1，原線圈輸入電壓的變化規(guī)律如圖甲所示，副線圈所接電路如圖乙所示，P為滑動(dòng)變阻器的觸頭。下列說法正確的是 A．副線圈輸出電壓的頻率為50Hz B．副線圈輸出電壓的有效值為31V C．P向右移動(dòng)時(shí)，原、副線圈的電流比減小 D．P向右移動(dòng)時(shí)，變壓器的輸出功率增加 【命題立意】本題以理想變壓器為背景,結(jié)合交變電流圖象、閉合電路問題，主要考查交變電流的最大值與有效值、理想變壓器的規(guī)律、閉合電路的歐姆定律、電路的動(dòng)態(tài)分析等知識點(diǎn)。 【思路點(diǎn)撥】解答本題時(shí)可按以下思路分析： 用理想變壓器的規(guī)律解題 電路分析 圖像信息 【規(guī)范解答】選AD.由圖象可知原線圈輸入電壓的最大值：，，則原線圈輸入電壓的有效值：，，選項(xiàng)A正確。由可得：,B錯(cuò)誤。P向右移動(dòng)時(shí)，副線圈的電阻減小，副線圈輸出電壓不變，所以副線圈的電流增大，原線圈的電流也增大，而匝數(shù)比不變，所以原、副線圈的電流比不變，C錯(cuò)誤。P向右移動(dòng)時(shí)，副線圈的電阻減小，副線圈輸出電壓不變，所以變壓器的輸出功率增加，D正確。 【類題拓展】 變壓器的兩個(gè)基本關(guān)系 理想變壓器的兩個(gè)基本公式是：⑴ ，即對同一變壓器的任意兩個(gè)線圈，都有電壓和匝數(shù)成正比。⑵，即無論有幾個(gè)副線圈在工作，變壓器的輸入功率總等于所有輸出功率之和。只有當(dāng)變壓器只有一個(gè)副線圈工作時(shí)，才有。 5.（xx天津理綜T7）為探究理想變壓器原、副線圈電壓、電流的關(guān)系，將原線圈接到電壓有效值不變的正弦交流電源上，副線圈連接相同的燈泡L1、L2，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)開關(guān)S閉合后 A. A1示數(shù)變大，A1與A2示數(shù)的比值不變 B. A1示數(shù)變大，A1與A2示數(shù)的比值變大 C. V2示數(shù)變小，V1與V2示數(shù)的比值變大 D. V2示數(shù)不變，V1與V2示數(shù)的比值不變 【命題立意】本題主要考查理想變壓器的有關(guān)知識，特別是關(guān)于變壓器的動(dòng)態(tài)分析問題，主要考查了學(xué)生的綜合分析問題。 【思路點(diǎn)撥】解答本題時(shí)注意了解電路的結(jié)構(gòu)，并正確使用原，副線圈的功率，電壓，電流的決定關(guān)系。 【規(guī)范解答】選AD. 電源電壓有效值不變，所以V1示數(shù)不變，原副線圈的電壓之比等于匝數(shù)之比，匝數(shù)之比不變，故V2示數(shù)不變， V1與V2示數(shù)的比值也不變，所以C錯(cuò)誤，D正確；當(dāng)開關(guān)S閉合后，副線圈電路中的電阻減小，因?yàn)殡妷翰蛔?，所以副線圈電路中的電流增大；A2的示數(shù)增大；原副線圈的電流之比等于匝數(shù)反比，匝數(shù)之比不變， A1與A2示數(shù)的比值不變，所以A正確，B 錯(cuò)誤。 6.（xx浙江理綜T17）某水電站，用總電阻為2.5的輸電線輸電給500km外的用戶，其輸出電功率是3106KW?，F(xiàn)用500kV電壓輸電，則下列說法正確的是 A. 輸電線上輸送的電流大小為2105A B. 輸電線上由電阻造成的損失電壓為15kV C. 若改用5kV電壓輸電，則輸電線上損失的功率為9108KW D. 輸電線上損失的功率為P＝U2/r，U為輸電電壓，r為輸電線的電阻 【命題立意】本題以實(shí)際高壓輸電問題為載體,體現(xiàn)理論聯(lián)系實(shí)際的思想，主要考查在高壓輸電中的電能和電壓的損失。 【思路點(diǎn)撥】實(shí)際高壓輸電中電能和電壓主要損失在線路電阻中。 【規(guī)范解答】選B，輸出電功率P=3106KW，電壓輸電U=500kV，則輸電線上輸送的電流大小，所以A錯(cuò)；輸電線上由電阻造成的損失電壓，所以B正確；輸電線上損失的功率，所以D錯(cuò)誤；若改用5kV電壓輸電，則輸電線上損失的功率，所以C錯(cuò)誤。 【專題模擬演練】 一、選擇題 1. 矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢e-t圖象如圖1所示.則在（ ） A.t1、t3時(shí)刻線圈通過中性面 B.t2、t4時(shí)刻線圈中磁通量最大 C.t1、t3時(shí)刻線圈中磁通量變化率最大 D.t2、t4時(shí)刻線圈平面與中性面垂直 2.如圖2所示，一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為5∶1，原線圈電壓u=311sin100πt(V),電阻R1=20 Ω,R2=24 Ω,電流表和電壓表為理想電表.下列說法中正確的是（ ） A.電壓表V1的示數(shù)約為311 V B.電流表A1的示數(shù)約為0.20 A C.電壓表V2的示數(shù)約為44 V D.電流表A2的示數(shù)約為1.4 A 3. 如圖3所示，兩條平行金屬導(dǎo)軌豎直放置，其間有與導(dǎo)軌平面垂直的勻強(qiáng)磁場，金屬棒ab沿導(dǎo)軌下滑，下滑過程中與導(dǎo)軌接觸良好.金屬棒、導(dǎo)軌、電流表A1和理想變壓器原線圈構(gòu)成閉合回路.金屬棒ab在沿導(dǎo)軌下滑的過程中，電流表A1一直有示數(shù)，而電流表A2在某時(shí)刻之后示數(shù)變成了零，以下說法正確的是（ ） A.電流表A2示數(shù)等于零之前，金屬棒必是變速運(yùn)動(dòng) B.電流表A2示數(shù)等于零之后，金屬棒必是變速運(yùn)動(dòng) C.電流表A2示數(shù)等于零之前，金屬棒必是勻速運(yùn)動(dòng) D.電流表A2示數(shù)等于零之后，金屬棒必是勻速運(yùn)動(dòng) 4.如圖4所示的理想變壓器，原、副線圈的匝數(shù)比為5∶1，原線圈接正弦交流電，電壓u=10 sinωt(V),輸出端接有一個(gè)交流電流表、一個(gè)阻值為R=10 Ω的定值電阻和一個(gè)線圈電阻為r=1 Ω電動(dòng)機(jī).當(dāng)輸入端接通電源后，電流表讀數(shù)為0.3 A,電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)一重物勻速上升.下列判斷中正確的是（ ） A.原線圈中的電流為1.5 A B.定值電阻R的電功率為0.4 W C.電動(dòng)機(jī)的輸出功率為0.19 W D.電動(dòng)機(jī)中的電流為0.2 A 5.圖5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，電壓表和電流表均為理想電表，從某時(shí)刻開始在原線圈c、d兩端加上交變電壓，其瞬時(shí)值u1=220 sin100πt(V),則（ ） A.當(dāng)t= s時(shí)，c、d間的電壓瞬時(shí)值為110 V B.當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與a連接時(shí)，電壓表的示數(shù)為22 V C.當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與a連接時(shí)，滑動(dòng)變阻器滑片P向上移動(dòng)的過程中，電壓表和電流表的示數(shù)均變小 D.當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a扳向b時(shí)，電壓表和電流表的示數(shù)均變小 6. （xx濟(jì)南市二模）如圖所示，一理想變壓器的原線圈匝數(shù)為n1=1000匝，副線圈匝數(shù)為n2=200匝，電阻R=8.8Ω，原線圈接入一電壓 (V)的交流電源，電壓表和電流表對電路的影響可忽略不計(jì)，則 A．副線圈交變電流的頻率是100 Hz B． t=1s的時(shí)刻，電壓表的示數(shù)為0 C．變壓器的輸入電功率為220W D．電流表的示數(shù)為10A 7. （xx揚(yáng)州四模） 圖甲是某小型家用電器電源部分的主要工作電路圖，工作時(shí)Ⅰ部分變壓器原線圈A、B兩端與輸出電壓為220V的交流電源相連接，通過電路元件的工作最后在Ⅲ部分E、F兩端輸出6.0V的直流電．當(dāng)A、B兩端輸入如圖乙所示的交變電壓時(shí)，在Ⅱ部分的M、N兩端輸出的電壓如圖丙所示．Ⅲ部分中的自感線圈L的直流電阻可忽略不計(jì)，關(guān)于該電路元件及其工作過程，下列說法中正確的是 A．Ⅰ部分的變壓器是降壓變壓器 B．Ⅱ部分的M、N端輸出電壓的有效值為 C．Ⅲ部分的電容器C的作用是阻礙交流成分，導(dǎo)通直流成分 D．Ⅲ部分的自感線圈L的作用是阻礙直流成分，導(dǎo)通交流成分 8. （xx上饒市二模） 如圖甲所示，在兩平行金屬板中央有一個(gè)靜止的電子(不計(jì)重力)，當(dāng)兩板間加上如圖乙所示的交變電壓后，電子不可能做往返運(yùn)動(dòng)的電壓是： 二、計(jì)算題 9.（16分）如圖8所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)之比為n1∶n2=4∶1,原線圈回路中的電阻A與副線圈回路中的負(fù)載電阻B的阻值相等.a、b兩端加一交流電壓后，求兩電阻消耗的電功率之比和兩電阻兩端的電壓之比. 10.（12分）現(xiàn)代家庭電器化程度越來越高，安全用電是一個(gè)十分突出的問題. （1）下表提供了一組部分人的人體電阻平均值數(shù)據(jù) 從表中可看出干燥時(shí)電阻大約是潮濕時(shí)電阻的______倍. （2）電路上有規(guī)格為10 A的熔絲（俗稱保險(xiǎn)絲），如圖9中所示，用電器R的功率是1 500 W，這時(shí)通過熔絲的實(shí)際電流是多少？一個(gè)潮濕的人，手腳觸電，為什么熔絲不會(huì)斷（即熔絲不能保障安全）？ 答案及解析 一、選擇題 1. 【解析】選A、D.由e-t圖知，e=Emcosωt.t1、t3時(shí)刻e=0，則=0,但Φ為最大，即通過中性面，故A對、C錯(cuò).t2、t4時(shí)刻e為最大，為最大，但Φ=0，即B錯(cuò)，D對. 2. 3. 【解析】選A、D.A2示數(shù)等于零后，說明A1所在回路電流恒定不變，故金屬棒勻速運(yùn)動(dòng)，B錯(cuò)D對.A2示數(shù)等于零前，A1所在回路中一定有變化的電流存在，故ab棒必做變速運(yùn)動(dòng)，A對C錯(cuò)，故選A、D. 4. 【解析】選B、C.由于變壓器原、副線圈中電流與匝數(shù)成反比，故原線圈中的電流為0.06 A,A錯(cuò).原線圈電壓的有效值為10 V，由電壓與匝數(shù)成正比，得副線圈兩端的電壓為2 V，則電阻R的功率P= W=0.4 W,B正確.R中的電流IR= A=0.2 A,則通過電動(dòng)機(jī)的電流IM=I-IR=0.1 A,則電動(dòng)機(jī)的輸出功率P出=UIM-IM2r=0.19 W,C正確，D錯(cuò). 5. 6C 7.AB 8. C 二、計(jì)算題 9. 10. 【解析】（1）將每組干燥時(shí)的阻值和潮濕時(shí)的阻值相比，從表中可看出干燥時(shí)的阻值大約是潮濕時(shí)的阻值的40～80倍； （3分） （2）通過電阻R的電流為I1=P/U=1 500 W/220 V =6.82 A, （3分） 人的手腳觸電時(shí),通過人體的電流為 I2=U/R=220 V/8 000 Ω=0.027 5 A （3分） 所以熔絲中的總電流為 I=6.82 A+0.027 5 A=6.847 5 A<10 A,故熔絲不會(huì) 熔斷. （3分） 答案:(1)40 ～ 80 (2)見解析 【備課資源】 1.（xx四川理綜T19）圖甲所示電路中， 為相同的電流表，C為電容器，電阻的阻值相同，線圈L的電阻不計(jì)。在某段時(shí)間內(nèi)理想變壓器原線圈內(nèi)磁場的變化如圖乙所示，則在時(shí)間內(nèi) A．電流表的示數(shù)比的小 B．電流表的示數(shù)比A3的小 C．電流表和的示數(shù)相同 D．電流表的示數(shù)都不為零 【命題立意】結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律考查電感、電容對直流、交變電流的作用 【思路點(diǎn)撥】解答本題時(shí)可按以下思路分析： 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律 感應(yīng)電動(dòng)勢與磁通量的變化率成正比 判斷副線圈中的電流情況從而判定電流的讀數(shù) 【規(guī)范解答】選C，由于B-t圖像的斜率不變，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律副線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流恒定不變，為穩(wěn)恒電流，電感線圈對穩(wěn)恒電流沒有阻礙作用，所以A1和A2的示數(shù)相同，電容器對穩(wěn)恒電流相當(dāng)于斷路，所以A3的示數(shù)為0，正確答案C。 2.（xx.重慶理綜T17）一輸入電壓為220v，輸出電壓為36V的變壓器副線圈燒壞，為獲知此變壓器元、復(fù)線圈匣數(shù)，某同學(xué)拆下燒壞的副線圈，用絕緣導(dǎo)線在鐵芯上新饒了5匣線圈。如題17圖所示，然后將原來線圈接到220v交流電源上，測得新繞線全的端電壓為1v，按理想變壓器分析，該變壓器燒壞前的原、副線數(shù)分別為 A．1100,360 B.1100，180 C．2200,180 D. 2200,360 【命題立意】考查變壓器知識 【思路點(diǎn)撥】變壓器的基本規(guī)律是， 【規(guī)范解答】選B，對新繞線的理想變壓器，根據(jù)變壓比公式得 變壓器燒壞前，同理 ，B正確。 3.（xx.海南理綜T9）如右圖，一理想變壓器原副線圈匝數(shù)之比為4：1 ，原線圈兩端接入一正弦交流電源；副線圈電路中R為負(fù)載電阻，交流電壓表和交流電流表都是理想電表．下列結(jié)論正確的是 A．若電壓表讀數(shù)為6V，則輸入電壓的最大值為V B．若輸入電壓不變，副線圈匝數(shù)增加到原來的2倍，則電流表的讀數(shù)減小到原來的一半 C．若輸入電壓不變，負(fù)載電阻的阻值增加到原來的2倍，則輸入功率也增加到原來的2倍 D．若保持負(fù)載電阻的阻值不變．輸入電壓增加到原來的2倍，則輸出功率增加到原來的4倍 【命題立意】考查變壓器的基本規(guī)律 【思路點(diǎn)撥】交流電路中，電表讀數(shù)都是有效值；變壓器電壓比等于匝數(shù)比；變壓器輸入功率等于輸出功率 【規(guī)范解答】選AD，若電壓表讀數(shù)為6V，則輸入電壓為是有效值，因此其最大值為V，A正確；若輸入電壓不變，副線圈匝數(shù)增加到原來的2倍，則輸出電壓也增加到原來的2倍，電流表示數(shù)應(yīng)增加到原來的2倍，B錯(cuò)；若輸入電壓不變，負(fù)載電阻的阻值增加到原來的2倍，則輸出電流減小到原來的一半，輸入功率等于輸出功率即也減小到原來的一半，C錯(cuò)；若保持負(fù)載電阻的阻值不變．輸入電壓增加到原來的2倍，輸出電壓增大到原來的2倍，則由可知輸出功率增加到 原來的4倍，D正確。 4.一家用電熱毯的調(diào)溫原理是用電子線路將輸入的正弦交變電壓的波形截去一部分來實(shí)現(xiàn)的.若經(jīng)電子線路調(diào)整后通過電熱毯的電壓波形如圖所示，已知電熱毯的電阻為R，則通過電熱毯的電流為（ ） 5.(xx山東高考)某小型水電站的電能輸送示意圖如圖6-2-7，發(fā)電機(jī)的輸出電壓為200 V，輸電線總電阻為r，升壓變壓器原副線圈匝數(shù)分別為n1、n2，降壓變壓器原副線圈匝數(shù)分別為n3、n4（變壓器均為理想變壓器）.要使額定電壓為220 V的用電器正常工作，則（ ） 6.（xx寧夏高考）如圖6-2-8 a所示，一矩形線圈abcd放置在勻強(qiáng)磁場中，并繞過ab、cd中點(diǎn)的軸OO′以角速度ω逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng).若以線圈平面與磁場夾角θ=45時(shí)（如圖b）為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，并規(guī)定當(dāng)電流自a流向b時(shí)電流方向?yàn)檎?則下列四幅圖中正確的是（ ） 【解析】選D.矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的電流按正弦規(guī)律變化，由于t=0時(shí)，線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)方向如題圖b，由右手定則判斷可得，此時(shí)ad中電流方向?yàn)橛蒩到d，線圈中電流方向?yàn)閍→d→c→b→a，與規(guī)定的電流正方向相反，電流為負(fù)值.又因?yàn)榇藭r(shí)ad、bc兩邊的切割速度方向與磁場方向成45夾角，由E=2Blv⊥，可得E=2Blv=Em，即此時(shí)的電動(dòng)勢為最大值的倍，電流當(dāng)然也是最大值的倍，由題圖b還能觀察到，線圈在接下來45的轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，ad、bc兩邊的切割速度越來越小，所以感應(yīng)電動(dòng)勢應(yīng)減小，感應(yīng)電流應(yīng)減小，綜合上述可知D項(xiàng)正確. 7. （xx北京理綜T23）（18分）利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件以及傳感器，廣泛應(yīng)用于測量和自動(dòng)控制等領(lǐng)域。如圖1，將一金屬或半導(dǎo)體薄片垂直置于磁場B中，在薄片的兩個(gè)側(cè)面、間通以電流時(shí)，另外兩側(cè)、間產(chǎn)生電勢差，這一現(xiàn)象稱霍爾效應(yīng)。其原因是薄片中的移動(dòng)電荷受洛倫茲力的作用向一側(cè)偏轉(zhuǎn)和積累，于是、間建立起電場ＥＨ，同時(shí)產(chǎn)生霍爾電勢差ＵＨ。當(dāng)電荷所受的電場力與洛倫茲力處處相等時(shí)，和達(dá)到穩(wěn)定值，的大小與和以及霍爾元件厚度之間滿足關(guān)系式，其中比例系數(shù)稱為霍爾系數(shù)，僅與材料性質(zhì)有關(guān)。 （１） 設(shè)半導(dǎo)體薄片的寬度（、間距）為，請寫出和的關(guān)系式；若半導(dǎo)體材料是電子導(dǎo)電的，請判斷圖１中、哪端的電勢高； （２） 已知半導(dǎo)體薄片內(nèi)單位體積中導(dǎo)電的電子數(shù)為ｎ，電子的電荷量為ｅ，請導(dǎo)出霍爾系數(shù)的表達(dá)式。（通過橫截面積Ｓ的電流，其中是導(dǎo)電電子定向移動(dòng)的平均速率）； （３） 圖2是霍爾測速儀的示意圖，將非磁性圓盤固定在轉(zhuǎn)軸上，圓盤的周邊等距離地嵌裝著ｍ個(gè)永磁體，相鄰永磁體的極性相反?；魻栐糜诒粶y圓盤的邊緣附近。當(dāng)圓盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，霍爾元件輸出的電壓脈沖信號圖像如圖３所示。 ａ.若在時(shí)間ｔ內(nèi)，霍爾元件輸出的脈沖數(shù)目為，請導(dǎo)出圓盤轉(zhuǎn)速的表達(dá)式。 ｂ.利用霍爾測速儀可以測量汽車行駛的里程。除此之外，請你展開“智慧的翅膀”，提出另一個(gè)實(shí)例或設(shè)想。 【命題立意】本題以霍爾元件以及傳感器為背景，考查了考生的綜合應(yīng)用能力。本題立意新穎，知識點(diǎn)考查靈活，體現(xiàn)了高考密切聯(lián)系生活實(shí)際的特點(diǎn)，是高考的熱點(diǎn)。 【思路點(diǎn)撥】由，找出和的關(guān)系，由左手定則判斷電勢高低，結(jié)合題意與電場、磁場、圓周運(yùn)動(dòng)等知識進(jìn)行求解。 【規(guī)范解答】（1）ＥＨ和ＵＨ達(dá)到穩(wěn)定值，根據(jù)勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系，可得； 若半導(dǎo)體材料是電子導(dǎo)電的，則電子運(yùn)動(dòng)方向與電流方向相反，根據(jù)左手定則，電子受洛倫茲力的作用向側(cè)偏轉(zhuǎn)和積累，故端的電勢高。 （2）由 ① 得 ② 當(dāng)電場力與洛倫茲力相等時(shí) 得 ③ 又 ④ 聯(lián)立①②③④解之得 （3）a.由于在時(shí)間t內(nèi)，霍爾元件輸出的脈沖數(shù)目為P，則 P=mNt 圓盤轉(zhuǎn)速為 b. 在風(fēng)機(jī)風(fēng)葉上安裝小磁鐵，霍爾元件傳感器測速、霍爾元件測量水流量等。 【答案】（1） 端的電勢高（2）（3）a. b. 提出的實(shí)例或設(shè)想合理即可。 【類題拓展】 STS型試題對應(yīng)策略 所謂STS是Science Technology Society的詞頭縮寫，即科學(xué)—技術(shù)—社會(huì). STS試題常常選材靈活、立意新穎，具有“起點(diǎn)高，落點(diǎn)低”的特點(diǎn). “起點(diǎn)高”指題目情景新或科技成果新，保證了題型新穎、獨(dú)特，為題海所無法包容；“落點(diǎn)低”指完成這些題目所需要的知識基礎(chǔ)不超綱，從而保證了考生在現(xiàn)有的知識結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，充分通過聯(lián)想、遷移、分析、重組、建模等方法和過程解決問題.對應(yīng)策略如下： 1.審視物理背景，獲取和篩選背景信息，從中提煉和分解物理過程，將復(fù)雜的實(shí)際問題進(jìn)行簡化.轉(zhuǎn)化為相關(guān)物理模型，就一定能找到問題的突破口。 2.挖掘物理背景中隱含的物理?xiàng)l件，理順物理過程中諸因素的相互依存、制約關(guān)系，以明確創(chuàng)造思維的方向；通過與常規(guī)問題模型的類比、聯(lián)想和遷移，尋求物理過程所遵循的物理規(guī)律，根據(jù)規(guī)律得出條件與結(jié)果的關(guān)系方程，進(jìn)而依據(jù)常規(guī)步驟求得結(jié)果. 8.如圖6-2-9所示，交流發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢的有效值E=20 V，內(nèi)阻不計(jì)，它通過一個(gè)R=6 Ω的指示燈連接變壓器.變壓器輸出端并聯(lián)24只彩色小燈泡，每只燈泡都是“6 V 0.25 W”，燈泡都正常發(fā)光，導(dǎo)線電阻不計(jì).求： （1）降壓變壓器初級、次級線圈匝數(shù)比； （2）發(fā)電機(jī)的輸出功率.