2022年高考物理备考艺体生百日突围系列专题交变电流与传感器含解析.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载专题 12 交变电流与传感器第一部分 特点描述 本章内容实际上是电磁感应现象争论的连续及其规律的详细应用;其学问特点是明白识 记的基本概念较多,主要环绕交变电流的产生、变化规律及表征交变电流的物理量这一中心 绽开,在此基础上争论了变压器的工作原理和远距离输电;另外,简洁介绍了电感、电容对 交变电流的影响;本章学问的另一个特点是与科学技术和生活实际联系亲密,在学习的过程 中,要留意理论联系实际,要善于学问的迁移、综合和应用;复习时应特殊留意的内容为:1. 交变电流的产生及描述 e、u、i 的瞬时值表达式、峰值、有效值、周期、频
2、率 ,特殊 是沟通电的图象和有效值的运算是考查的热点 . 2. 变压器的原理,电压比、电流比及功率关系,远距离输电问题等是考查的重点 . . 3. 将本章学问与电磁感应学问结合的力、电综合题以运算题为主 4. 把握传感器的一些简洁使用和一些敏锐元件的基本原理 . 其次部分 学问背一背 一、交变电流的产生和变化规律 1交变电流大小和方向都随时间做周期性变化的电流如图a 、b 、 c 、d 所示都属于交变电流其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流,简称正弦式电流,如图 a 所示2正弦沟通电的产生和变化规律 1 产生:在匀强磁场里,线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动2 中性面:定义:与磁场方向垂
3、直的平面特点: a. 线圈位于中性面时,穿过线圈的磁通量最大,磁通量的变化率为零,感应电动势 为零 b. 线圈转动一周,两次经过中性面线圈每经过中性面一次,电流的方向就转变一次3 图象:用以描述沟通电随时间变化的规律,假如线圈从中性面位置开头计时,其图像为 正弦曲线如上图 a 所示二、描述交变电流的物理量名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载1周期和频率1 周期 T:交变电流完成一次周期性变化 线圈转一周 所需的时间,单位是秒s 公式: T2 . 2 频率 f :交变电流在1 s 内完成周期性变化的
4、次数,单位是赫兹Hz 3 周期和频率的关系:T1f2交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值 1 瞬时值:交变电流某一时刻的值,是时间的函数2 峰值:交变电流的电流或电压所能达到的最大值3 有效值:让沟通与恒定电流分别通过相同的电阻,假如它们在沟通的一个周期内产生的 热量相等,就这个恒定电流 I 、恒定电压 U就是这个沟通的有效值4 正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系:有效值为峰值除以 2 5 平均值:是交变电流图象中波形与横轴所围面积跟时间的比值 . 三、抱负变压器 1变压器的构造:如下列图,变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的1 原线圈:与沟通电源连接的线圈,也叫初级线圈2 副
5、线圈:与负载连接的线圈,也叫次级线圈2变压器的原理:电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场,由于电流的大小、方向 在不断变化,铁芯中的磁场也在不断变化变化的磁场在副线圈中产生感应电动势,所以尽 管两个线圈之间没有导线相连,副线圈也能够输出电流互感现象是变压器工作的基础3抱负变压器:没有能量缺失的变压器,即输入功率等于输出功率4基本关系式1 功率关系:P 入 P 出 . 2 电压关系:U1 n1U2 n2;有多个副线圈时,n1U2 n2U3 n3. 3 电流关系:只有一个副线圈时,I 2 n2由 P 入P 出及 PUI 推出有多个副线圈时,四、远距离输电U1I 1U2I 2U3I 3 UnI n名师归
6、纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1依据P 损I2R学习好资料欢迎下载,降低输电损耗有两种方法1 减小输电线的电阻2 减小输电导线中的电流:在输送功率肯定的情形下,依据 输电电压2远距离输电的功率缺失PUI,要减小电流,必需提高输送功率肯定时,线路电流I P U,输电线上的缺失功率 P 损I2R 线P 2R线U 2 ,可知 P 损1 2. U远距离输电中的功率关系:P 输P 损P 用户. 图像第三部分技能 +方法考点一正弦沟通电的变化规律1正弦式电流的变化规律 线圈在中性面位置开头计时规律 物理量函数磁通量 mcos t
7、BScos t 电动势eEmsin tnBS sin t uUmsin t电压REm Rrsin t i I msin t电流Em Rrsin t 2. 两个特殊位置的特点1 线圈平面与中性面重合时,SB, 最大, t0,e0,i 0,电流方向将发生改变2 线圈平面与中性面垂直时,S B, 0, t最大, e 最大, i 最大,电流方向不转变3书写交变电流瞬时值表达式的基本思路名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载1 确定正弦交变电流的峰值,依据已知图像读出或由公式 2 明确线圈的初始位置,找出对应
8、的函数关系式EmnBS 求出相应峰值如:线圈从中性面位置开头转动,就 i t 图像为正弦函数图像,函数式为 i Imsin t . 线圈从垂直中性面位置开头转动,就 i t 图像为余弦函数图像,函数式为 i I mcos t . 【例 1】如下列图线圈面积为 0.05 m2, 共 100 匝, 线圈总电阻为 r=1 , 外电阻 R=9 , 线圈处于 B=2/ T 的匀强磁场中 . 当线圈绕 OO 以转速 n=300 r/min 匀速转动时 , 从线圈处于图示位置开头计时 , 求: ( 1 )写出电动势的瞬时表达式 . ( 2 ) 线圈转过60 时两沟通电表的示数 U 和 I. 3C4100J
9、( 3 )线圈转过 1/15 s 的过程中 , 通过电阻的电荷量 q. ( 4 )线圈匀速转一圈回路产生的总热量 Q. 【答案】( 1)e= 100sin 10 tV ;2 45 2V ; 5 2A 32【解析】(3)当线圈转过1/15s 过程中,通过电阻R的电荷量为qItVNVrVtNVr3Ct RR2(5)线圈匀速转一圈产生的总热量;QI2(Rr)T2 I R22(5 2)102100 J并10【名师点睛】 此题考查交变电流规律的基本应用,留意沟通电表测量的是沟通电的有效值能正确依据功能关系分析能量的转化关系;留意线圈转过 电的有效值;运算电热时要用有效值 . 60 时两沟通电表的示数等于
10、沟通名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 考点二学习好资料欢迎下载交变电流“ 四值” 的比较与懂得交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较物理量物理含义重要关系适用情形及说明瞬时值交变电流某一时刻的值e Emsin t运算线圈某时刻的受力情形i I msin t EmnBS峰值最大的瞬时值ImEm Rr争论电容器的击穿电压 有效值跟交变电流的热效应等效EEm 21 运算与电流的热效应有关的UUm 2量 如电功、电功率、电热等2 电气设备“ 铭牌” 上所标的的恒定电流的值I I m 2一般是有效值3 保险丝的熔断电流
11、为有效值适用于正 余 弦式电流E Bl v平均值交变电流图象中图线与时 E n t运算通过电路截面的电荷量间轴所夹的面积与时间的比值I E Rr【例 2】家用电子调光灯的调光原理是用电子线路将输入的正弦沟通电的波形截去一部分来实现,由截去部分的多少来调剂电压,从而实现灯光的亮度可调,比过去用变压器调压便利)且体积小 某电子调光灯经调整后电压波形如下列图,就灯泡两端的电压为:(AUm BUm C2 Um D2 Um4242【答案】 B 【解析】名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载【名师点睛】求解沟通
12、电的有效值,从有效值的定义动身,依据电流的热效应:由一个周期内交变电流通过电阻R的产生热量与直流电通过电阻R一个周期内产生热量相等,求解有效值多用电表的示数为有效值;考点三 抱负变压器原、副线圈基本量的关系抱负 没有能量缺失 铜损、铁损 变压器 没有磁通量缺失 磁通量全部集中在铁芯中 功率P 入P 出关系基 电压 原、副线圈的电压比等于匝数比,与负载情形、副线圈个数的多少本 关系 无关关 电流 只有一个副线圈时,电流和匝数成反比有多个副线圈时,由输入功系 关系 率和输出功率相等确定电流关系频率原、副线圈中电流的频率相等关系制 电压 副线圈电压 U2 由原线圈电压 U1 和匝数比打算约 功率 原
13、线圈的输入功率 P1由副线圈的输出功率 P2打算关电流 原线圈电流 I1 由副线圈电流 I2 和匝数比打算系【例 3】一抱负变压器原、副线圈的匝数比为10:1 ,原线圈输入电压的变化规律如图甲所示,副线圈所接电路如图乙所示,P为滑动变阻器的触头,沟通电压表为抱负的电表,以下说法正 确的是:()A. 副线圈输出电压的频率小于 50Hz B. 电压表的示数为 31V C.P 向右移动时,原副线圈的电流比减小 D.P 向右移动时,变压器的输出功率增加【答案】 D 【解析】名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎
14、下载【名师点睛】此题靠了变压器原理、沟通电的有效值以及电路的动态变化的分析,总的原就就是由部分电路的变化确定总电路的变化的情形,再确定其他的电路;留意电压表的读数等于沟通电的有效值;变压器的输入功率由输出功率来打算的 . 考点四 远距离输电问题1远距离输电的处理思路对高压输电问题,应按“ 发电机升压变压器远距离输电线降压变压器用电器” ,或从“ 用电器” 倒推到“ 发电机” 的次序一步一步进行分析2远距离高压输电的几个基本关系 以下图为例 :1 功率关系: P1P2,P3P4,P2P 损P3. 2 电压、电流关系:U2n1 n2I 2 I 1,U3 U4n3 n4I 4 I 3,U2 UU3,
15、I 2I 3I 线3 输电电流: I 线P2 U2P3 U3U2U3 . 2 P24 输电线上损耗的电功率:P 损 I 线 UI 线R线 U2 2R线当输送功率肯定时,输电电压增大1到原先的 n 倍,输电线上损耗的功率就减小到原先的 n2. 【例 4】(多项)在如下列图的远距离输电电路图中,升压变压器和降压变压器均为抱负变压器,发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变随着发电厂输出功率的增大,以下说法中正确的有:()A升压变压器的输出电压增大B降压变压器的输出电压增大名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下
16、载C输电线上损耗的功率增大【答案】 CD 【解析】D输电线上损耗的功率占总功率的比例增大由于发电厂的输出电压不变,升压变压器的匝数不变,所以升压变压器的输出电压不变,故A 错误由于发电厂的输出功率变大,就升压变压器的输出功率变大,又升压变压器的输出电压 U2不变,依据 P=UI 可输电线上的电流 I 线变大,依据 U损=I 线 R,输电线上的电压缺失变大,依据降压变压器的输入电压 U3=U2-U损可得,降压变压器的输入电压 U3 减小,降压变压器2的匝数不变,所以降压变压器的输出电压减小,故 B 错误依据 P 损=I 线 R,又输电线上的电P 2 R流增大,电阻不变,所以输电线上的功率缺失变大
17、,故 C正确依据 U 2PR2,发P U 2电厂的输出电压不变,输电线上的电阻不变,随着发电厂输出功率的增大,输电线上损耗的功率占总功率的比例随着发电厂输出功率的增大而增大故D正确 应选 CD. 【名师点睛】正确解答此题需要把握:抱负变压器的输入功率由输出功率打算,输出电压由 输入电压打算;明确远距离输电过程中的功率、电压的缺失与哪些因素有关,明确整个过程 中的功率、电压关系抱负变压器电压和匝数关系;第四部分 基础练 +测 1、【 2022 河南省南阳市第一中学高三上学期第六次周考】(多项)抱负变压器原线圈 a 匝数 n =200 匝,副线圈 b 匝数 n =100 匝,线圈 d 接在 u 4
18、4 2 sin 314 V 沟通电源上, “12V,6W” 的灯泡恰好正常发光,电阻 R =16 ,电压表 V为抱负电表,以下推断正确选项:()A交变电流的频率为 100Hz B副线圈磁通量的最大变化率为2Wb s5C电压表 V 的示数为 22V DR 消耗的功率是1W 【答案】 BD 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载【名师点睛】要依据抱负变压器中电流、电压与匝数比之间的关系进行有关问题的解答,注意电表的示数均为有效值2、【辽宁省沈阳市东北育才学校2022 届高三第八次模拟考试理科综合试题】(
19、多项)下图是一种抱负自耦变压器示意图,线圈绕在一个圆环形的铁芯上,P 是可移动的滑动触头A、B间接沟通电压 U,输出端连接了两个相同的灯泡 L1 和 L2,Q为滑动变阻器的滑动触头;当开关 S 闭合, P 处于如图所在的位置时,两灯均能发光以下说法正确选项:()A将 P沿逆时针方向移动,两灯均变亮 BP 不动,将 Q向左移动,两灯均变亮 CP 不动,将 Q向右移动,输入功率变大D断开开关 S,L1将变暗【答案】 AB 【解析】断开开关 S,相当于 L1处电阻增大,就L1处的电压增大,L1 将变亮,故 D错误;此题选AB;名师归纳总结 【名师点睛】此题要求知道自耦变压器的原理,结合变压器的特点和
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