【物理】2020届一轮复习人教版第十一章交变电流传感器学案

【物理】2020届一轮复习人教版第十一章交变电流传感器学案

章末总结 提高 知 识 网 络 【p207】 解题思路与方法 【p207】 1．正弦交变电流的产生及变化规律：要从电磁感应现象这一本质认识正弦交变电流的产生及变化规 律；要从其推导过程来理解瞬时值表达式中各物理量的含义及特点． 一线圈在磁场中转动切割磁感线，为方便写出瞬时值表达式．画一沿轴线方向的平面图，非常有利于 解决问题． 2．正弦交变电流的描述： (1)利用图象反映正弦交变电流的变化特征，既要准确认识图象，从中找出需要的物理量，又要把图 象和对应的模型状态结合起来． (2)交变电流的“四值”：交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的——等效思想，除正弦交 变电流的有效值为最大值的 1 2 倍外，其他交变电流的有效值只能根据热效应求解．“四值”用法要区分： 瞬时值——某时刻值；最大值——极值、临界问题；有效值——电热、电功等问题；平均值——平均电流、 感应电荷量等问题． 3．理想变压器：变压器的基本原理仍是电磁感应现象．要深刻理解理想变压器中的三个基本关系， 并能在涉及变压器电路的有关问题中灵活应用；而对动态分析问题更要抓住原线圈参量(U1、I1、P1)与副线 圈参量(U2、I2、P2)之间的约束关系，以别于一般电路的动态分析． 4．在利用变压器进行远距离输电时，应抓住两个关系： (1)输电过程的电压关系： U 出升压变压器副线圈电压＝U 损输电线损失电压＋U 用降压变压器原线圈电压 (2)输电过程的功率关系： P 出＝P 损＋P 用 P 损＝I2I＝P 出 U 出 R 线 P 损＝U2 损 R 线 体 验 高 考 【p207】 1．(2018·全国卷Ⅲ)一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为 Q 方；若该电阻接到正 弦交流电源上，在一个周期内产生的热量为 Q 正．该电阻上电压的峰值均为 u0，周期均为 T，如图所示．则 Q 方∶Q 正等于( ) A．1∶ 2 B. 2∶1 C．1∶2 D．2∶1 【解析】根据题述，正弦交变电流的电压有效值为 u0 2 ，而方波交流电的有效值为 u0，根据焦耳定律和 欧姆定律，Q＝I2RT＝U2 R T，可知在一个周期 T 内产生的热量与电压有效值的二次方成正比，Q 方∶Q 正＝u2 0∶ ( u0 2 )2＝2∶1，选项 D 正确． 【答案】D 2．(2018·天津卷)教学用发电机能够产生正弦式交变电流．利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变 压器向定值电阻 R 供电，电路如图所示，理想交流电流表 A、理想交流电压表 V 的读数分别为 I、U，R 消 耗的功率为 P.若发电机线圈的转速变为原来的1 2 ，则( ) A．R 消耗的功率变为 1 2 P B．电压表 V 的读数变为 1 2 U C．电流表 A 的读数变为 2I D．通过 R 的交变电流频率不变 【解析】根据ω＝2πn 可知转速变为原来的1 2 ，则角速度变为原来的1 2 ，根据 Em＝nBSω可知电动机产 生的最大电动势为原来的1 2 ，根据 U＝ Em 2 可知发电机的输出电压有效值变为原来的1 2 ，即原线圈的输出电压 变为原来的1 2 ，根据n1 n2 ＝U1 U2 可知副线圈的输入电压变为原来的1 2 ，即电压表示数变为原来的1 2 ，根据 P＝U2 R 可 知 R 消耗的电功率变为 1 4 P，A 错误，B 正确；副线圈中的电流为 I2＝ 1 2 U R ，即变为原来的1 2 ，根据n1 n2 ＝I2 I1 可知 原线圈中的电流也变为原来的1 2 ，C 错误；转速减小为原来的1 2 ，则频率变为原来的1 2 ，D 错误． 【答案】B 3．(2018·江苏卷)采用 220 kV 高压向远方的城市输电．当输送功率一定时，为使输电线上损耗的功 率减小为原来的1 4 ，输电电压应变为( ) A．55 kV B．110 kV C．440 kV D．880 kV 【解析】当输电功率 P＝UI，U 为输电电压，I 为输电线路中的电流，输电线路损失的功率为 P 损＝I2R， R 为输电线路的电阻，即 P 损＝(P U )2R.当输电功率一定时，输电线路损失的功率为原来的1 4 ，则输电电压为 原来的 2 倍，即 440 kV，故选项 C 正确． 【答案】C 4．(多选)(2018·天津)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 Ω，则( ) A．t＝0 时，线圈平面平行于磁感线 B．t＝1 s 时，线圈中的电流改变方向 C．t＝1.5 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 8π2 J 【解析】t＝0 时，磁通量为零，线圈平面平行于磁感线，故 A 正确；每经过一次中性面(线圈平面垂 直于磁感线，磁通量有最大值)电流的方向改变一次，t＝1 s 时，磁通量为零，线圈平面平行于磁感线， 故 B 错误；t＝1.5 s 时，磁通量有最大值，但磁通量的变化率为零 ΔΦ Δt ＝0 ，根据法拉第电磁感应定律 可知线圈中的感应电动势为零，故 C 错误；感应电动势最大值 Em＝NBSω＝N·Φm·2π T ＝4π V，有效值 E ＝ Em 2 ＝2 2π V，一个周期内线圈产生的热量 Q＝E2 R ·T＝8π2 J，故 D 正确． 【答案】AD 5．(2018·北京)如图所示，理想变压器的原线圈接在 u＝220 2sin 100πt(V)的交流电源上，副线圈 接有 R＝55 Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为 2∶1，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 2 W B．电流表的读数为 1 A C．电压表的读数为 110 2 V D．副线圈输出交流电的周期为 50 s 【解析】电表的读数均为有效值，原线圈两端电压有效值为 220 V，由理想变压器原、副线圈两端电 压与线圈匝数成正比，可知副线圈两端电压有效值为 110 V，C 错误；流过电阻 R 的电流为 2 A，可知负载 消耗的功率为 220 W，根据能量守恒可知，原线圈的输入功率为 220 W，A 错误；由 P＝UI 可知，电流表的 读数为 1 A，B 正确，由交变电压瞬时值表达式可知，ω＝100π rad/s，周期 T＝0.02 s，D 错误． 【答案】B 6．(多选)(2018·海南)如图，电阻 R、电容 C 和电感 L 并联后，接入输出电压有效值恒定、频率可调 的交流电源．当电路中交流电的频率为 f 时，通过 R、C 和 L 的电流有效值恰好相等．若将频率降低为 1 2 f， 分别用 I1、I2 和 I3 表示此时通过 R、C 和 L 的电流有效值，则( ) A．I1>I3 B．I1>I2 C．I3>I2 D．I2＝I3 【解析】XL＝2πfL，f↓，XL↓；XC＝ 1 2πfC ，f↓，XC↑，R 不随 f 的变化而变化，故 I1 不变，I2 减小， I3 增大，故选 B、C. 【答案】BC 7．(多选)(2018·江苏)某音响电路的简化电路图如图所示，输入信号既有高频成分，也有低频成分， 则( ) A．电感 L1 的作用是通高频 B．电容 C2 的作用是通高频 C．扬声器甲用于输出高频成分 D．扬声器乙用于输出高频成分 【解析】电感线圈对交流电的阻碍作用由感抗描述，XL＝2πfL，频率越高阻碍作用越大，对输入端的 高频和低频交流信号的作用是通低频阻高频，所以 A 错误；电容对交流电的阻碍作用 XC＝ 1 2πfC ，频率越 高阻碍作用越小，所以是通高频阻低频，故 B、D 正确；C 错误． 【答案】BD 8．(2018·天津)如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表．下列说 法正确的是( ) A．当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，R1 消耗的功率变大 B．当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，电压表 V 示数变大 C．当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，电流表 A1 示数变大 D．若闭合开关 S，则电流表 A1 示数变大，A2 示数变大 【解析】当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，滑动变阻器连入电路的电阻 R 变大，则副线圈所在 电路的总电阻 R 总变大，因原、副线圈两端的电压 U1、U2 不变，则通过 R1 的电流 I2＝ U2 R 总 变小，R1 消耗的功 率 PR1＝I2 2R1 变小，选项 A 错误；R1 两端的电压 UR1＝I2R1 变小，则电压表 V 的示数 UV＝U2－UR1 变大，选项 B 正确；因通过原、副线圈的电流关系I1 I2 ＝n2 n1 ，I2 变小，则 I1 变小，即电流表 A1 的示数变小，选项 C 错误； 若闭合开关 S，则副线圈所在电路的总电阻 R 总′变小，通过副线圈的电流 I2′＝ U2 R 总′ 变大，则通过原线 圈的电流 I1′变大，电流表 A1 的示数变大，R1 两端的电压 UR1′＝I2′R1 变大，则 R2 两端的电压 UR2′＝U2 －UR1′变小，电流表 A2 的示数变小，选项 D 错误． 【答案】B