第10章交变电流传感器.docx

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1、第1课时交变电流的产生及描述考点考级命题点考查频率交变电流的产生及变化规律()命题点：交变电流的产生及描述2016课标卷，21交变电流有效值的求解()命题点1：利用有效值的定义分段求解命题点2：结合图象与结论求解2017天津卷，6交变电流“四值”的理解及应用()命题点1：对交变电流“四值”的求解命题点2：交变电流“四值”的理解及应用考点一交变电流的产生及变化规律(高频59)1.2正弦式电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)规律物理量函数图象磁通量mcos tBScos t电动势eEmsin tnBSsin t电压uUmsin tsin t电流iImsin tsin t3.两个特殊位置的特点

2、(1)线圈平面与中性面重合时，SB，最大，0，e0，i0，电流方向将发生改变(2)线圈平面与中性面垂直时，SB，0，最大，e最大，i最大，电流方向不改变诊断小练(1)交变电流的主要特征是电流的方向随时间周期性变化()(2)大小变化而方向不变的电流也叫交变电流()(3)线圈经过中性面时产生的感应电动势最大()(4)在一个周期内，正弦交流电的方向改变两次()【答案】(1)(2)(3)(4)命题点交变电流的产生及描述1图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为交流电流表线圈绕垂直于磁场的水平轴OO沿逆时针方向匀速转动，从图甲所示位置开始计时，产生的交变电流随时间变

3、化的图象如图乙所示以下判断正确的是()A电流表的示数为10 AB线圈转动的角速度为50 rad/sCt0.01 s时，线圈平面与磁场方向平行Dt0.02 s时，电阻R中电流的方向自右向左【解析】电流表测量的是电路中电流的有效值I10 A，选项A正确由题图乙可知，T0.02 s，所以100 rad/s，选项B错误t0.01 s时，电流最大，线圈平面与磁场方向平行，选项C正确t0.02 s时，线圈所处的状态就是图示状况，此时R中电流的方向自左向右，选项D错误【答案】AC2图甲是交流发电机模型示意图在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO转动，由线圈引出的

4、导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕OO转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路图乙是线圈的主视图，导线ab和cd分别用它们的横截面来表示已知ab长度为L1，bc长度为L2，线圈以恒定角速度逆时针转动(只考虑单匝线圈)(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式；(2)线圈平面处于与中性面成0夹角位置时开始计时，如图丙所示，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式【解析】(1)矩形线圈abcd在磁场中转动时，ab、cd切割磁感线，且转动的半径为r，转动时ab，cd的

5、线速度vr，且与磁场方向的夹角为t，所以，整个线圈中的感应电动势e12BL1vsin tBL1L2sin t.(2)当t0时，线圈平面与中性面的夹角为0，则t时刻时，线圈平面与中性面的夹角为t0，故此时感应电动势的瞬时值e22BL1vsin(t0)BL1L2sin(t0)【答案】(1)e1BL1L2sin t(2)e2BL1L2sin(t0)交变电流瞬时值表达式的求解步骤考点二交变电流有效值的求解有效值的求解(1)计算有效值的根据是电流的热效应，抓住“三同”：“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”列式求解(2)利用公式QI2Rt和Qt可分别求得电流有效值和电压有效值诊断小练(1)交变电流

6、的有效值即为平均值()(2)交变电流的最大值总是有效值的倍()(3)交变电流的平均值是有效值的.()(4)有效值是峰值的，只适用于正弦式交流电()【答案】(1)(2)(3)(4)命题点1利用有效值的定义分段求解3一线圈在变化的磁场中转动，线圈产生的电动势随时间的变化规律如图所示，Em为已知，则线圈电动势的有效值为()A.Em BEm C.Em DEm【解析】交流电周期T2t0，在周期的前T为正弦交流电，在周期的后T为直流电，在这两段时间内让此电动势加在电阻R上产生的热量分别为Q12，Q2T，应用电动势的有效值概念有Q1Q2T，解得EEm，只有选项B对【答案】B4如图所示的区域内有垂直于纸面的匀

7、强磁场，磁感应强度为B.电阻为R、半径为L、圆心角为45的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴以角速度匀速转动(O轴位于磁场边界)则线框内产生的感应电流的有效值为() A. BC. D【解析】线框转动的角速度为，进磁场的过程用时周期，出磁场的过程用时周期，进、出磁场时产生的感应电流大小均为I，则转动一周产生的感应电流的有效值I满足：I2RT2RT，解得I，D项正确【答案】D命题点2结合图象与结论求解5.(2017天津卷，6)在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化设线圈总电阻为2 ，则() At0时，线圈平面平行于磁感

8、线Bt1 s时，线圈中的电流改变方向Ct1.5 s时，线圈中的感应电动势最大D一个周期内，线圈产生的热量为82 J【解析】A对：t0时，0，故线圈平面平行于磁感线B错：线圈每经过一次中性面电流的方向改变一次，线圈经过中性面时，磁通量最大，故在t0.5 s、1.5 s时线圈中的电流改变方向在t1 s时线圈平面平行于磁感线，线圈中的电流方向不变C错：线圈在磁场中转动，磁通量最大时，感应电动势为0，磁通量为0时，感应电动势最大，故t1.5 s时，感应电动势为0.D对：线圈中感应电动势的最大值EmnBSnmnm1000.04 V4 V，有效值E2 V，故在一个周期内线圈产生的热量QT2 J82 J.【

9、答案】AD考点三交变电流“四值”的理解及应用交变电流的瞬时值、峰值、有效值、平均值的比较物理量物理含义重要关系适用情况及说明瞬时值交变电流某一时刻的值eEmsin_t iImsin_t计算线圈某时刻的受力情况，或交流电的瞬时值有效值跟交变电流的热效应等效的恒定电流值对正(余)弦交流电有：E U I计算与电流的热效应有关的量(如功、功率、热量等) 电气设备“铭牌”上所标的一般是有效值保险丝的熔断电流为有效值交流电表的读数峰值最大的瞬时值EmNBSIm讨论电容器的击穿电压平均值交变电流图象中图线与时间轴所夹的面积与时间的比值BLn计算通过电路截面的电荷量命题点1对交变电流“四值”的求解6如图所示，

10、N匝矩形导线框以角速度绕对称轴OO匀速转动，线框面积为S，线框电阻、电感均不计，在OO左侧有磁感应强度为B的匀强磁场，外电路接有电阻R和理想电流表，那么可以确定的是()A从图示时刻起，线框产生的瞬时电动势为eNBSsin tB电流表的示数INBSCR两端电压有效值UNBSD一个周期内R的发热量Q【解析】线框始终只有一半面积在磁场中，故瞬时电动势为esin t，电压有效值为UNBS，A、C错误，B正确QT，D错误【答案】B命题点2交变电流“四值”的理解及应用7如图所示，N50匝的矩形线圈abcd，ab边长l120 cm，ad边长l225 cm，放在磁感应强度B0.4 T的匀强磁场中，外力使线圈绕

11、垂直于磁感线且通过线圈中线的OO轴以n3 000 r/min的转速匀速转动，线圈电阻r1 ，外电路电阻R9 ，t0时线圈平面与磁感线平行，ab边正转出纸外、cd边转入纸里求：(1)t0时感应电流的方向；(2)感应电动势的瞬时值表达式；(3)线圈转一圈外力做的功；(4)从图示位置转过90的过程中流过电阻R的电荷量【解析】(1)根据右手定则，线圈感应电流方向为adcba.(2)线圈的角速度2n100 rad/s图示位置的感应电动势最大，其大小为EmNBl1l2代入数据得Em314 V感应电动势的瞬时值表达式eEmcos t314cos 100t(V)(3)电动势的有效值E线圈匀速转动的周期T0.0

12、2 s线圈匀速转动一周，外力做功大小等于电功的大小，即WI2(Rr)TT代入数据得W98.6 J.(4)从t0起转过90过程中，t内流过R的电荷量：qt代入数据得q0.1C.【答案】(1)感应电流方向为adcba(2)e314cos 100t(V)(3)98.6 J(4)0.1 C交变电流“四值”应用的几点提醒(1)在解答有关交变电流的问题时，要注意电路结构(2)注意区分交变电流的最大值、瞬时值、有效值和平均值，最大值是瞬时值中的最大值，有效值是以电流的热效应来等效定义的(3)与电磁感应问题一样，求解与电能、电热相关的问题时，一定要用有效值；而求解通过导体某横截面的电荷量时，一定要用平均值.

13、高考真题1(2014天津卷，7)如图1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2中曲线a、b所示，则()A两次t0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23C曲线a表示的交变电动势频率为25 HzD曲线b表示的交变电动势有效值为10 V【解析】线圈位于中性面时，磁通量最大、电动势为零，结合et图知，A正确；转速之比等于周期的反比，故该比值为32，B错；频率为周期的倒数，a的周期为0.04 s，频率为25 Hz，C对；正弦交流电动势的有效值为E，已知EaV，且ba，故可知Eb V V，D错【答案】AC2(20

14、16课标卷，21)如图，M为半圆形导线框，圆心为OM；N是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为ON；两导线框在同一竖直面(纸面)内；两圆弧半径相等；过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面现使线框M、N在t0时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面、且过OM和ON的轴，以相同的周期T逆时针匀速转动，则()A两导线框中均会产生正弦交流电B两导线框中感应电流的周期都等于TC在t时，两导线框中产生的感应电动势相等D两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等【解析】当线圈进入磁场时，根据楞次定律可得，两线框中的感应电流方向为逆时针，根据EBRBR()可得进入过程中产生的感应电动势恒

15、定，即电流恒定，不是正弦式交流电，A错误；当线圈进入磁场时，根据楞次定律可得，两线框中的感应电流方向为逆时针，当线框穿出磁场时，根据楞次定律可得线框中产生的感应电流为顺时针，所以感应电流的周期和其运动周期相等，为T，B正确；根据E可得线框在运动过程中的感应电动势相等，C正确；线圈N在完全进入磁场后有时间内线圈的磁通量不变化，过程中没有感应电动势产生，即线圈N在0和T内有感应电动势，其余时间内没有，而线圈M在整个过程中都有感应电动势，故即便电阻相等，两者的电流有效值不会相同，D错误【答案】BC3(2015四川卷，4)小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场

16、，方向垂直于线圈中心轴OO，线圈绕OO匀速转动，如图所示矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压()A峰值是e0 B峰值是2e0C有效值是Ne0 D有效值是Ne0【解析】因每匝矩形线圈ab边和cd边产生的电动势的最大值都是e0，每匝中ab和cd串联，故每匝线圈产生的电动势的最大值为2e0.N匝线圈串联，整个线圈中感应电动势的最大值为2Ne0，因线圈中产生的是正弦交流电，则发电机输出电压的有效值ENe0，故选项D正确【答案】D名校模拟4(2018银川十五中高三上学期质检)如图所示，在xOy直角坐标系中的第二象限有垂直坐标平面向里的匀强磁场，第四象限有

17、垂直坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小均为B.直角扇形导线框半径为L、总电阻为R，在坐标平面内绕坐标原点O以角速度匀速转动线框从图中所示位置开始转动一周的过程中，线框内感应电流的有效值是()AI BICI0 DI【解析】从图示位置转过90角的过程中，即在0时间内，线框中的感应电动势为EBL2，感应电流沿顺时针方向；在转过90至180的过程中，即在时间内，线框中的感应电动势仍为EBL2，感应电流沿逆时针方向；在转过180至270的过程中，即在时间内，线框中的感应电动势仍为EBL2，感应电流沿逆时针方向；在转过270至360的过程中，即在T时间内，线框中的感应电动势仍为EBL2，感应电流沿顺

18、时针方向根据有效值的定义知I.【答案】B5(2018郑州一中高三上学期入学测试)如图甲所示的电路中，理想变压器的原、副线圈匝数比为101，在原线圈输入端a、b接入如图乙所示的不完整正弦交流电电路中电阻R15 ，R26 ，R3为定值电阻，电压表和电流表均为理想电表，开始时开关S断开下列说法正确的是()A电压表的示数为11 VB电流表的示数为1.41 AC闭合开关S后，电压表示数变大D闭合开关S后，电流表示数变大【解析】根据交变电流有效值含义可知题图乙所示交变电压的有效值满足T，得U110 V，由理想变压器变压规律可知，电压表示数为11 V，A项正确；由欧姆定律可知，副线圈电流为I A，由变流规律

19、可知，原线圈电流为 A，B项错误；闭合开关，副线圈电路的总电阻减小，输出电压不变，输出功率增大，故理想变压器的输入功率增大，所以电流表示数增大，C项错误，D项正确【答案】AD6(2018安徽四校高三第一次摸底考试)如图所示，竖直面内有一个闭合导线框ACDEA(由细软导线制成)挂在两固定点A、D上，水平线段AD为半圆的直径，在导线框的E处有一个动滑轮，动滑轮下面挂一重物，使导线处于绷紧状态在半圆形区域内，有磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的有界匀强磁场设导线框的电阻为r，圆的半径为R，在将导线上的C点以恒定角速度(相对圆心O)从A点沿圆弧移动的过程中，若不考虑导线中电流间的相互作用，则下列说

20、法正确的是()A在C从A点沿圆弧移动到D点的过程中，导线框中感应电流的方向先逆时针，后顺时针B在C从A点沿圆弧移动到图中ADC30位置的过程中，通过导线上C点的电荷量为C当C沿圆弧移动到圆心O的正上方时，导线框中的感应电动势最大D在C从A点沿圆弧移动到D点的过程中，导线框中产生的焦耳热为【解析】设经过时间t转过的角度为，则有t，根据几何知识可知导线框的面积为S2RRsin R2sin t，磁通量为BR2sin BR2sin t，磁通量先增大后减小，根据楞次定律知电流的方向先逆时针后顺时针，A正确；根据qn，可得q，B正确；根据e可知，感应电动势eBR2cos t，C沿圆弧移动到圆心O的正上方时

21、，导线框中的感应电动势最小，为零，C错误；根据C选项的分析可知电动势的有效值为EBR2，故焦耳热为Qt，D正确【答案】ABD课时作业(三十二)基础小题练1(2018江苏无锡高三上学期质检)两个完全相同的电热器，分别通图甲、乙所示的峰值相等的矩形交变电流和正弦式交变电流，则这两个电热器的电功率之比为P甲P乙等于()A.1 B21C41 D11【解析】矩形交变电流的有效值I1Im，正弦式交变电流的有效值I2，根据电功率公式PI2R得P甲P乙III221，故选项B正确【答案】B2(2018上海静安区一模)如图所示，虚线上方是有界匀强磁场，扇形导线框绕垂直于框面的轴O以角速度沿逆时针方向匀速转动，线框

22、中感应电流方向以逆时针方向为正，则下图中能正确反映线框转动一周过程中感应电流随时间变化的图象是() 【解析】当线框进入磁场时，通过线框的磁通量的变化率不变，即感应电动势及感应电流大小不变，由右手定则可知，电流方向为逆时针方向，为正值，当线框全部进入磁场后，通过线框的磁通量不变，线框中无感应电流，故A正确，B、C、D错误【答案】A3在一周期性变化的匀强磁场中有一圆形闭合线圈，线圈平面与磁场垂直，如图甲所示，规定图中磁场方向为正已知线圈的半径为r、匝数为N，总电阻为R，磁感应强度的最大值为B0，变化周期为T，磁感应强度按图乙所示变化则下列说法正确的是()A该线圈0电流的大小为B该线圈0电流的大小为

23、C该线圈在一个周期T内线圈产生的焦耳热为D该线圈在一个周期T内线圈产生的焦耳热为【解析】在0内感应电动势：EN磁通量的变化：B0r2解得：E线圈中感应电流的大小：I在0和T两个时间段内产生的热量相同，有Q1Q3I2R，故A对，B错；在时间内产生的热量：Q2I2R一个周期内产生的总热量：QQ1Q2Q3，故C对，D错【答案】AC4如图甲所示，标有“220 V40 W”的灯泡和标有“20 F 300 V”的电容器并联到交流电源上，为交流电压表，交流电源的输出电压如图乙所示，闭合开关下列判断正确的是()At时刻，的示数为零B灯泡恰好正常发光C电容器不可能被击穿D.的示数保持110 V不变【解析】的示数

24、应是电压的有效值220 V，故A、D错；电压的有效值恰好等于灯泡的额定电压，灯泡正常发光，B正确；电压的峰值Um220 V311 V，大于电容器的耐压值，故有可能被击穿，C错【答案】B5一个U形金属线框在匀强磁场中绕OO轴以相同的角速度匀速转动，通过导线给同一电阻R供电，如图甲、乙所示其中甲图中OO轴右侧有磁场，乙图中整个空间均有磁场，两磁场感应强度相同则甲、乙两图中交流电流表的示数之比为()A1 B12 C.14 D11【解析】题图甲中的磁场只在OO轴的右侧，所以线框只在半周期内有感应电流产生，如图丙，电流表测得是有效值，所以I.题图乙中的磁场布满整个空间，线框中产生的感应电流如图丁，所以I

25、，则II1，即A正确【答案】A6如图所示，N匝矩形导线框以角速度在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴OO匀速转动，线框面积为S，线框的电阻为r，外电路接有电阻R、理想电流表和二极管D.二极管D具有单向导电性，即正向电阻为零，反向电阻无穷大下列说法正确的是() A图示位置电流表示数为0BR两端电压的有效值UNBSC交流电流表的示数D一个周期内通过R的电荷量【解析】由题图可知，电流表示数为有效值，而非瞬时值，选项A错；因为二极管D具有单向导电性，则通过R的电流为正弦交流电的一半，感应电动势的瞬时值如图所示，设感应电动势的有效值为E，则ENBS，电流的有效值I，选项B错，C对；在一个周期内，只有半个周期

26、的时间有电流通过R，故一个周期内通过R的电荷量为q，选项D错【答案】C创新导向练7电磁感应原理与交变电流知识的应用电吉他电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器如图甲所示为电吉他的拾音器的原理图，在金属弦的下方放置有一个连接到放大器的螺线管一条形磁铁固定在管内，当拨动金属弦后，螺线管内就会产生感应电流，经一系列转化后可将电信号转为声音信号若由于金属弦的振动，螺线管内的磁通量随时间t的变化如图乙所示，则螺线管内感应电流i随时间t变化图象为()【解析】由法拉第电磁感应定律，则螺线管内感应电流随时间t变化图象为B.【答案】B8考查从发电机到用电器(灯泡)之间的关系手摇发电机产生的正弦交流电经变压器给灯

27、泡L供电，其电路如图所示当线圈以角速度匀速转动时，电压表示数为U，灯泡正常发光已知发电机线圈的电阻为r，灯泡正常发光时的电阻为R，其他电阻可忽略，变压器原线圈与副线圈的匝数比为k，变压器可视为理想变压器则() A灯泡的额定电压为B灯泡的额定功率为C发电机的线圈中产生的电动势最大值为UD从中性面开始计时，原线圈输入电压的瞬时值表达式为uUsin t【解析】由变压公式可知，变压器副线圈输出电压为U2，灯泡正常发光，说明灯泡的额定电压为，选项A正确；灯泡的额定功率为P，选项B错误；设发电机的线圈中产生的电动势最大值为Em，有效值为E，由闭合电路欧姆定律，EUIr，IU，联立解得：EmU，选项C错误；

28、从中性面开始计时，原线圈输入电压的瞬时值表达式为uUsin t，选项D正确【答案】AD9科学探索“再生能源装置”汽车的结构原理有人为汽车设计的“再生能源装置”原理示意图如图所示，当汽车减速时，线圈受到磁场的阻力作用帮助汽车减速，同时产生电能储存备用设在磁极和圆柱状铁芯之间形成有理想边界的两扇形磁场区域的圆心角均为90，磁场均沿半径方向，bc和ad边在磁场中任一位置的磁感应强度大小均为B，矩形线圈abcd(d点未显示出)的匝数为n，边长abcdl、bcad2l，线圈的总电阻为r.某次测试时，外接电阻R和理想交流电流表A，外力使线圈以角速度逆时针匀速转动，不计线圈转动轴处的摩擦则下列说法正确的是(

29、)A电流表的示数为B电流表的示数为C外力做功的平均功率为D外力做功的平均功率为【解析】线圈切割磁感线产生的电动势为e2nBl2，由于半个周期无电动势，电动势的有效值为EnBl2，所以电流表的示数为I，外力做功的平均功率为P，所以B、C正确，A、D错误【答案】BC10简易发电机的结构及工作原理有一种自行车，它有能向自行车车头灯泡供电的小型发电机，其原理示意图如图甲所示；图中N、S是一对固定的磁极，磁极间有一固定在绝缘转轴上的矩形线圈，转轴的一端有一个与自行车后轮边缘接触的摩擦轮如图乙所示，当车轮转动时，因摩擦而带动摩擦轮转动，从而使线圈在磁场中转动而产生电流给车头灯泡供电关于此装置，下列说法正确

30、的是()A自行车匀速行驶时线圈中产生的是交流电B小灯泡亮度与自行车的行驶速度无关C知道摩擦轮和后轮的半径，就可以知道后轮转一周的时间里摩擦轮转动的圈数D线圈匝数越多，穿过线圈的磁通量的变化率越大【解析】摩擦轮带动线圈在磁场中绕垂直于磁感线的轴转动，产生交流电，故A正确；行驶速度会影响感应电动势的大小，所以影响灯泡的亮度，故B错误；摩擦轮和后轮属于皮带传动，具有相同的线速度，如果知道了半径关系，就能知道角速度关系，也就能知道转速关系，故C正确；线圈匝数不影响线圈的磁通量的变化率的大小，故D错误【答案】AC综合提升练11.如图，匀强磁场的磁感应强度B0.5 T，边长为L10 cm的正方形线圈abc

31、d共N100匝，线圈电阻r1 .线圈绕垂直于磁感线的轴OO匀速转动，转动的角速度2 rad/s，外电路电阻R4 . (1)求交流电表的示数；由图示位置转过60角时的感应电动势的值；(2)取210，求线圈转动一周电流产生的总热量；(3)由图示位置开始，求在线圈转过周期的时间内通过电阻R的电荷量【解析】(1)感应电动势的最大值，EmNBL21000.50.122 V3.14 V电流的最大值Im0.63 A电流的有效值I0.44 A交流电压表的示数UIR1.76 V转过60时的瞬时感应电动势eEmcos 603.140.5 V1.57 V.(2)周期T1 s线圈转动一周产生的热量QI2(Rr)T联立

32、解得Q1 J.(3)tT内通过电阻R的电荷量qt，N，BL20，联立解得q0.1C.【答案】(1)1.76 V1.57 V(2)1 J(3)0.1 C12如图甲所示，发光竹蜻蜓是一种常见的儿童玩具，它在飞起时能够持续闪烁发光某同学对竹蜻蜒的电路做如下简化：如图乙所示，半径为L的导电圆环绕垂直于圆环平面、通过圆心O的金属轴O1O2以角速度匀速转动，圆环上接有电阻均为r的三根金属辐条OP、OQ、OR，辐条互成120角在圆环左半部分分布着垂直圆环平面向下、磁感应强度为B的匀强磁场，在转轴O1O2与圆环的边缘之间通过电刷N、M与一个LED灯相连(假设LED灯电阻恒为r)其他电阻不计，从辐条OP进入磁场

33、开始计时(1)在辐条OP转过60的过程中，求通过LED灯的电流；(2)求圆环每旋转一周，LED灯消耗的电能；(3)为使LED灯闪烁发光时更亮，可采取哪些改进措施？(请写出三条措施)【解析】(1)在辐条OP转过60的过程中，OP、OQ均处在磁场中，电路的电动势为EBL2电路的总电阻为Rr由闭合电路欧姆定律，电路的总电流为I通过LED灯的电流I1I(2)设圆环转动一周的周期为T，在辐条OP转过60的过程中，LED灯消耗的电能Q1Ir在辐条OP转过60120的过程中，仅OP处在磁场中，电路的电动势为EBL2电路的总电阻为Rr由闭合电路欧姆定律知，电路的总电流为I通过LED灯的电流I1ILED灯消耗的

34、电能Q2Ir圆环每旋转一周，LED灯消耗的电能发生三次周期性变化，则Q3(Q1Q2) .(3)例如：增大角速度，增强磁场，增加辐条的长度，减小辐条的电阻、增加辐条数量等【答案】(1)(2)(3)见解析第2课时变压器电能的输送考点考级命题点考查频率理想变压器的基本规律及应用()命题点1：变压器的基本规律命题点2：交变电流“四值”与理想变压器的综合应用2016课标卷，162016课标卷，192015课标卷，162017北京卷，16理想变压器的动态分析()命题点1：匝数比不变的情况命题点2：负载电阻不变的情况命题点3：匝数比或负载电阻变化的情况2014课标卷，21远距离输电问题()命题点：远距离输电

35、问题考点一理想变压器的基本规律及应用(高频60)1.2变压器的工作原理3理想变压器各物理量的制约关系制约关系电压原线圈电压U1和匝数比决定副线圈电压U2功率副线圈的输出功率P出决定原线圈的输入功率P入电流副线圈电流I2和匝数比决定原线圈电流I1诊断小练(1)理想变压器任意两组线圈的电压之比一定等于电流的反比()(2)变压器不但能改变交变电流的电压，还能改变交变电流的频率()(3)理想变压器能改变交变电压、交变电流，但不改变功率，即输入功率总等于输出功率()(4)变压器副线圈并联更多的用电器时，原线圈的输入电流随之增大()【答案】(1)(2)(3)(4)命题点1变压器的基本规律1(2016课标卷

36、，16)一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3、1、4，为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I.该变压器原、副线圈匝数比为()A2 B3 C.4 D5【解析】设该变压器原、副线圈匝数比为k，当开关S断开时，原线圈两端电压U1UIR1，电流为I1I，副线圈的电压U2，根据欧姆定律I2kI1，当开关S闭合时，原线圈两端电压U1U4IR1，电流为I14I，副线圈的电压U2，根据欧姆定律I2kI1，综上解得k3，故A、C、D错误，B正确【答案】B2(2017北京卷，16)如图所示，理想变

37、压器的原线圈接在u220sin 100t(V)的交流电源上，副线圈接有R55 的负载电阻，原、副线圈匝数之比为21，电流表、电压表均为理想电表下列说法正确的是()A原线圈的输入功率为220 WB电流表的读数为1 AC电压表的读数为110 VD副线圈输出交流电的周期为50 s【解析】理想变压器原线圈两端电压的有效值为U1220 V，由得U2110 V，即电压表的读数为110 V，通过负载电阻的电流I2 A2 A，则副线圈的输出功率PU2I21102 W220 W，原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，为220 W，故选项A、C错误由n1I1n2I2得I11 A，即电流表的读数为1 A，选项B正确

38、由u220sin 100t(V)可知，角速度100 rad/s，原线圈所接交流电的周期T0.02 s，副线圈输出交流电的周期不变，仍为0.02 s，选项D错误【答案】B(1)变压器公式中的U1、U2、I1、I2及电表指示数均指有效值输出功率决定输入功率，输入电压决定输出电压，输出电流决定输入电流(2)当原线圈中串联内阻(或灯泡)时，u1为原线圈两端的电压，并非是电源电压(3)只有一个副线圈的变压器电流与匝数成反比，多个副线圈的变压器没有这种关系. 命题点2交变电流“四值”与理想变压器的综合应用3(2018四川五校高三上学期联考)如图甲所示，n1n212的理想变压器原线圈与水平放置的间距L1 m

39、的光滑金属导轨相连，导轨处于竖直向下、磁感应强度为B1 T的匀强磁场中，电阻不计，副线圈接阻值R2 的电阻，与导轨接触良好的电阻r1 、质量m0.02 kg的导体棒在外力F的作用下运动，其速度随时间按图乙所示(正弦图线)规律变化，则()A电压表的示数为 VB电路中的电流方向每秒钟改变5次C电阻R实际消耗的功率为0.125 WD在00.05 s的时间内外力F做功0.48 J【解析】由题图乙可知10 rad/s，导体棒产生的感应电动势的最大值为EmBLvm3 V，故电源电动势为eBLvmsin t3sin 10t (V)，电动势的有效值为E3 V，设原线圈的输入电压为U1，副线圈的输出电压为U2，

40、原线圈的输入电流为I1，副线圈的输出电流为I2，则对含有原线圈的回路由闭合电路欧姆定律有EI1rU1，由变压器的工作原理可知、，对含有副线圈的回路，由欧姆定律有U2I2R，由以上式子可解得U11 V，A错误；交变电流的频率为f5 Hz，每个周期内电流方向改变2次，故每秒钟电流方向改变10次，B错误；电阻R两端电压U2U12 V，通过副线圈的电流I21 A，通过原线圈的电流I1I22 A，所以电阻R实际消耗的功率PU2I22 W，C错误；在t0.05 s时间内，电路产生的焦耳热Q(IRIr)t0.3 J，根据能量守恒得W外Qmv，故W外mvQ0.48 J，D正确【答案】D考点二理想变压器的动态分

41、析(高频61)1匝数比不变的情况(如图所示) (1)U1不变，根据，输入电压U1决定输出电压U2，不论负载电阻R如何变化，U2也不变(2)当负载电阻发生变化时，I2变化，输出电流I2决定输入电流I1，故I1发生变化(3)I2变化引起P2变化，P1P2，故P1发生变化2负载电阻不变的情况(如图所示)(1)U1不变，发生变化，故U2变化(2)R不变，U2改变，故I2发生变化(3)根据P2，P2发生变化，再根据P1P2，故P1变化，P1U1I1，U1不变，故I1发生变化命题点1匝数比不变的情况4.(2014课标卷，21)如图，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2.原线圈通过一理想电流表接正弦

42、交流电源，一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为Uab和Ucd ，则() AUabUcdn1n2B增大负载电阻的阻值R，电流表的读数变小C负载电阻的阻值越小，cd间的电压Ucd越大D将二极管短路，电流表的读数加倍 【解析】若变压器初级电压为Uab，则次级电压为U2Uab；由于二极管的单向导电性使得副线圈中的反向电流为零，由有效值的定义可得T解得UcdU2，故，选项A错误；增大负载的阻值R，则变压器次级电流减小，则初级电流也减小，即电流表的读数减小，选项B正确；cd间的电压由变压器的初级电压决

43、定，与负载电阻R的大小无关，选项C错误；若二极管短路则UcdU2，则次级电流会加倍，则初级电流也加倍，选项D正确【答案】BD5(2018惠州市高三第一次调研)如图是通过变压器降压给用户供电的示意图变压器输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压可认为不变输出电压通过输电线输送给用户，输电线的电阻用R0表示，开关S闭合后，相当于接入电路中工作的用电器增加如果变压器上的能量损失可以忽略，则开关S闭合后，以下说法正确的是()A电表V1示数不变，V2示数减小B电表A1、A2示数均增大C变压器的输入功率减小D电阻R1两端的电压减小【解析】因为输入电压不变，原副线圈的电压之比等于匝数之比，则副线圈的电压也不变，即电压表V1、V2的示数不变，A错误；因为负载增加，则副线圈电路中总电阻减小，副线圈电压不变，则副线圈的电流增大，即A2的示数增大