资源描述
111河北保定2013年高考物理最新权威核心预测交变电流【核心内容解读】将一个平面线圈置于匀强磁场中，并使它绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈中就会产生出正弦式交变电流。线圈在匀强磁场中转动时，通过线圈的磁通量最大时，磁通量变化率为零，产生的感应电动势为零；通过线圈的磁通量为零时，磁通量变化率最大，产生的感应电动势最大；匝数为N，面积为S的线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度转动，产生的感应电动势（交变电动势）的最大值为Em=NBS。正弦式交变电流的图象是正弦曲线，由交变电流的图象可知交变电流的周期和最大值。交变电流的有效值是根据同时间、同电阻、产生相同热量的直流电流的数值来确定的。预测题1. 如图3所示，在匀强磁场中有一个矩形单匝线圈ABCD，AB边与磁场垂直，MN边始终与金属滑环K相连，PQ边始终与金属滑环L相连金属滑环L、交流电流表A、定值电阻R、金属滑环K通过导线串联使矩形线圈以恒定角速度绕过BC、AD中点的轴旋转下列说法中正确的是A交流电流表A的示数随时间按余弦规律变化 B线圈转动的角速度越大，交流电流表A的示数越小C线圈平面与磁场平行时，流经定值电阻R的电流瞬时值最大D线圈转动的角速度增加为原来的两倍，则流经定值电阻R的电流的有效值也变为原来的两倍解析：交流电流表A的示数为交变电流的有效值，不随时间按余弦规律变化，选项A错误；线圈转动的角速度越大，交变电流的有效值越大，交流电流表A的示数越大，选项B错误；线圈平面与磁场平行时，流经定值电阻R的电流瞬时值最大，选项C正确；线圈转动的角速度增加为原来的两倍，则流经定值电阻R的电流的有效值也变为原来的两倍，选项D正确。【答案】：CD【名师点评】矩形线圈以恒定角速度绕过线圈平面的某一轴转动，若从中性面开始计时，产生的交变电流按照正弦规律变化，若从与磁场平行位置开始计时，产生的交变电流按照余弦规律变化。若线圈面积为S，转动角速度为，磁场的磁感应强度为B，线圈匝数为n，则产生的交变电动势最大值为Em=nBS。预测题2如图13甲所示，长、宽分别为L1、L2的矩形金属线框位于竖直平面内，其匝数为n，总电阻为r，可绕其竖直中心轴O1O2转动。线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D（集流环）焊接在一起，并通过电刷和定值电阻R相连。线框所在空间有水平向右均匀分布的磁场，磁感应强度B的大小随时间t的变化关系如图13乙所示，其中B0、B1和t1均为已知。在0t1的时间内，线框保持静止，且线框平面和磁场垂直；t1时刻后线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴以角速度匀速转动。求：（1）0t1时间内通过电阻R的电流大小；（2）线框匀速转动后，在转动一周的过程中电流通过电阻R产生的热量；（3）线框匀速转动后，从图甲所示位置转过90的过程中，通过电阻R的电荷量。解析：（1）0t1时间内，线框中的感应电动势 E=n（2分）根据闭合电路欧姆定律可知，通过电阻R的电流I=（1分）（2）线框产生感应电动势的最大值 Em=nB1 L1L2（1分）感应电动势的有效值E= nB1 L1L2（1分）通过电阻R的电流的有效值I=线框转动一周所需的时间t=（1分）此过程中，电阻R产生的热量 Q=I2Rt=R（1分）（3）线框从图甲所示位置转过90的过程中，平均感应电动势 （1分）平均感应电流 （1分）通过电阻R的电荷量 q=（1分）【名师点评】此题考查交变电流产生、法拉第电磁感应定律、有效值、平均值等相关知识点。核心考点二、变压器【核心内容解读】变压器是根据电磁感应现象工作的。变压器原副线圈的电压之比等于匝数之比，即=；理想变压器的输入功率等于输出功率。对于变压器，输入电压决定输出电压，输出功率决定输入功率。预测题1. 随着人们生活水平的提高，出国旅游成为新时尚。某人从J国带回一把标有“110 V、60 Hz 、880 W”的电咖啡壶，该电咖啡壶利用电热丝加热。在我国，为使电咖啡壶能正常工作，需要通过变压器与市电相连。下列说法正确的是A. 若将电咖啡壶直接与市电相连，电功率是1760 WB. 电咖啡壶应接在原、副线圈匝数比为21的副线圈两端C. 电咖啡壶通过变压器正常工作时，与市电相连的原线圈中电流为4 AD.电咖啡壶通过变压器正常工作时，电热丝中的交变电流频率为60 Hz解析：若将电咖啡壶直接与市电相连，电咖啡壶不能正常工作，选项A错误；为使电咖啡壶能正常工作，电咖啡壶应接在原、副线圈匝数比为21的副线圈两端，选项B正确；由输入功率等于输出功率，电咖啡壶通过变压器正常工作时，与市电相连的原线圈中电流为880W/220V=4A，选项C正确；电咖啡壶通过变压器正常工作时，电热丝中的交变电流频率为50 Hz，选项D错误。【答案】：BC【名师点评】变压器是利用电磁感应原理工作的。变压器可以改变交变电流的电压、电流，不能改变交变电流的频率周期。理想变压器的输入功率等于输出功率。预测题2如图甲所示，理想变压器的原线圈电路中装有0.5A的保险丝L，原线圈匝数n1=600匝，副线圈匝数n2=120匝。当原线圈接在如图乙所示的交流电源上，要使整个电路和用电器正常工作，则副线圈两端可以接 （ ） A阻值为12的电阻 B并联两盏 “36V 40W” 的灯泡 C工作频率为10Hz的用电设备 D耐压值为36V的电容器解析：当原线圈接在如图乙所示的交流电源上，变压器输入电压为180V，由变压器变压公式，副线圈输出电压为36V，由变流公式可知副线圈最大电流为2.5A，副线圈两端可以接的最小电阻为15，选项A错误；变压器最大输入功率为1800.5W=90W，副线圈两端可以接并联两盏 “36V 40W” 的灯泡，选项B正确；由图乙所示的图象可知，交变电流频率为50Hz，副线圈两端不可以接工作频率为10Hz的用电设备，选项C错误；副线圈输出电压最大值为36V，副线圈两端不可以接耐压值为36V的电容器，选项D错误。答案：B【名师点评】此题考查交变电流图象、变压器及其相关知识点。预测题3如图2甲所示，一个理想变压器原、副线圈的匝数比n1：n2=6：1，副线圈两端接三条支路，每条支路上都接有一只灯泡，电路中L为电感线圈、C为电容器、R为定值电阻。当原线圈两端接有如图2乙所示的交流电时，三只灯泡都能发光。如果加在原线圈两端的交流电的最大值保持不变，而将其频率变为原来的2倍，则对于交流电的频率改变之后与改变前相比，下列说法中正确的是 （ ）A副线圈两端的电压有效值均为216VB副线圈两端的电压有效值均为6VC灯泡变亮D灯泡变亮解析：由变压器变压公式，将其频率变为原来的2倍，副线圈输出电压不变，副线圈两端的电压有效值均为6V，选项A错误B正确；将其频率变为原来的2倍，灯泡亮度不变。由于容抗变小，感抗变大，灯泡变亮，灯泡II变暗，选项C错误D正确。答案：BD【名师点评】此题考查变压器、电感、电容在交变电流中作用、交变电流图象等。核心考点三、交流电路动态变化【核心内容解读】变压器交流动态电路主要有两种情况：一是负载电阻不变，原副线圈电压、电流、功率随匝数比变化而变化；二是匝数比不变，原副线圈电压、电流、功率随负载变化而变化。解决变压器交流动态电路问题首先要明确变量之间的相互制约关系。在理想变压器中，负线圈的输出电压U2由原线圈的输入电压U1和匝数比决定，与负载电阻无关，即输入电压U1决定输出电压U2；在原线圈输入电压U1和匝数比确定的情况下，原线圈的输入电流由副线圈输出电流决定，副线圈输出电流由负载确定，即负载决定输入电流；变压器输入功率由输出功率确定，即输出功率决定输入功率。分析变压器交流动态电路的思路是：由输入电压和匝数比得出输出电压，由输出电压和负载得出输出电流，最后由输出功率得出输入功率。预测题1. 如图4所示，M是一个小型理想变压器，原副线圈匝数之比n1n2=101，接线柱a、b接上一个正弦交变电源，电压u=220sin100t(V)。变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R2为用半导体热敏材料（电阻随温度升高而减小）制成的传感器，R1为一定值电阻。下列说法中正确的是 （ ）A电压表示数为22 VB当传感器R2所在处出现火警时，电压表的示数减小C当传感器R2所在处出现火警时，电流表的示数减小D当传感器R2所在处出现火警时，电阻R1的功率变大解析：由原副线圈匝数之比n1n2=101可知变压器副线圈输出电压为22V，传感器R2两端电压即电压表示数一定小于22 V，选项A错误；当传感器R2所在处出现火警时，R2阻值减小，副线圈输出电流增大，电阻R1的功率变大，副线圈输出功率增大，原线圈输入功率增大，原线圈输入电流增大，电压表的示数减小，电流表的示数增大，选项BD正确C错误；答案：BD【名师点评】半导体热敏材料相当于一个可变电阻，变压器输出电压不变，出现火警时，温度升高，R2阻值减小，变压器输出功率增大，导致输入功率增大。预测题2.如图甲所示，理想变压器原副线圈的匝数比为10:1，b是原线圈的中心抽头，图中电表均为理想的交流电表，定值电阻R=10，其余电阻均不计从某时刻开始在原线圈c、d两端加上如图乙所示的交变电压。则下列说法中正确的有A当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为31.1VB当单刀双掷开关与b连接且在0.01s时，电流表示数为2.2AC当单刀双掷开关由a拨向b时，副线圈输出电压的频率变为25Hz刀双掷开关与b连接且在0.01s时，电流表示数为2.2A，选项B正确；当单刀双掷开关由a拨向b时，副线圈输出电压的频率仍为50Hz，选项C错误；当单刀双掷开关由a拨向b时，副线圈输出电压为44V，副线圈输出功率增大，原线圈的输入功率变大，选项D正确。答案：BCD【名师点评】此题考查变压器动态变化和交变电流图象。核心考点四、电能输送【核心内容解读】输电电流I=P/U，输电线上损失电压U损=IR线，输电线损失功率P损=I2R线= R线。解决远距离输电问题，要首先画出输电示意图，包括发电机、升压变压器、输电线降压变压器、负载等，在图中标出相应物理量符号，利用P损=I2R线= R线及其相关知识解答。预测题1。.2012年1月19日，中央电视台焦点访谈节目播出：打造空中输电高速路呼吁加快特高压电网建设，介绍了我国自主创新，主设备百分之百的国产的特高压线路晋东南南阳荆门特高压交流输电线，这是世界上正在运行的电压最高、输电能力最强、技术水平最先进的交流输电工程。特高压是指交流1000千伏以上。目前，这条特高压线路的输送能力已经由原来的250万千瓦提升到500万千瓦以上，每年的输电量要高于250亿度。假设这条特高压输电线电压为1000千伏，发电机发出的电压为1000伏，经一个升压变压器升压后输送，输电线总电阻为1欧，经一个降压变压器降压后为1000伏，输电功率为500万千瓦，下列说法正确的是A.输电的升压变压器匝数比为11000B输电的降压变压器匝数比为10001C输电过程中电压损失为500VD输电过程中功率损失为25107W【名师点评】此题以超高压输电切入，意在考查电能输送是相关知识。预测题2.某小型实验水电站输出功率是20 kW,输电线路总电阻是6 .(1)若采用380 V输电,求输电线路损耗的功率.(2)若改用5000 V高压输电,用户端利用n1：n2=22：1的变压器降压,求用户得到的电压.解析：(1)输电线上的电流强度为I=A=52.63 A输电线路损耗的功率为P损=I2R=52.6326 W16620 W=16.62 kW.(2)改用高压输电后,输电线上的电流强度变为I=A=4 A用户端在变压器降压前获得的电压U1=U-IR=(5000-46) V=4976 V根据用户得到的电压为U2=U1=4976 V=226.18 V.【名师点评】此题考查电能输送的相关计算。111
展开阅读全文