1、章末核心素養(yǎng)整合知識體系構(gòu)建專題歸納突破知識體系構(gòu)建周期性垂直于磁場正弦Emsin t鐵芯互感高壓輸電專題歸納突破專題一 對交變電流“四值”的比較和理解【典型例題1】如圖所示,匝數(shù)N=50的矩形線圈abcd,ab邊長l1=20 cm,ad邊長l2=25 cm,放在磁感應強度B=0.4 T的勻強磁場中,外力使線圈繞垂直于磁感線且通過線圈中線的OO軸以n=3 000 r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動,線圈電阻r=1 ,外電路電阻R=9 。t=0時線圈平面與磁感線平行,ab邊正轉(zhuǎn)出紙外、cd邊轉(zhuǎn)入紙里。求:(1)t=0時感應電流的方向;(2)感應電動勢的瞬時值表達式;(3)線圈轉(zhuǎn)一圈外力做的功;(4)從圖示

2、位置轉(zhuǎn)過90的過程中流過電阻R的電荷量。答案:(1)感應電流方向沿adcba(2)e=314cos 100t (V)(3)98.6 J(4)0.1 C解析:(1)根據(jù)右手定則,線圈感應電流方向為adcba。(2)線圈的角速度=2n=100 rad/s題圖所示位置的感應電動勢最大,其大小為Em=NBl1l2代入數(shù)據(jù)得Em=314 V感應電動勢的瞬時值表達式為e=Emcos t=314cos 100t(V)。規(guī)律總結(jié)(1)在計算交變電流通過導體產(chǎn)生的熱量和電功率以及確定保險絲的熔斷電流時,只能用交變電流的有效值。(2)在計算通過導體橫截面的電荷量時,必須用交變電流的平均值。(3)計算電荷量的公式

3、中不含,故通過導體橫截面的電荷量與線圈轉(zhuǎn)動的快慢無關(guān)?！靖櫽柧?】先后用不同的交流電源給同一盞燈泡供電,第一次燈泡兩端的電壓隨時間按正弦規(guī)律變化(如圖甲所示);第二次燈泡兩端的電壓隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示。若甲、乙圖中的U0、T所表示的電壓、周期的數(shù)值是相同的,則以下說法正確的是()甲 乙C.第一、二兩次燈泡的電功率之比是29D.第一、二兩次燈泡的電功率之比是15答案:D專題二 理想變壓器的動態(tài)分析問題常見的理想變壓器的動態(tài)分析問題一般有兩種:匝數(shù)比不變的情況和負載電阻不變的情況。【典型例題2】 如圖所示,理想變壓器原、副線圈接有額定電壓均為20 V的燈泡a和b。當接入u=220 sin

4、100t (V)的交流電源時,兩燈泡均能正常發(fā)光。設(shè)燈泡不會被燒壞,下列說法正確的是()A.原、副線圈匝數(shù)比為111B.原、副線圈中電流的頻率比為111C.當滑動變阻器的滑片向下滑少許時,燈泡b變亮D.當滑動變阻器的滑片向下滑少許時,燈泡a變亮答案:D規(guī)律總結(jié)變壓器中各物理量的制約關(guān)系:【跟蹤訓練2】(多選)如圖所示,電路中的變壓器為理想變壓器,S為單刀雙擲開關(guān),U1為加在原線圈兩端的交流電源的電壓,I1、I2分別為原、副線圈中的電流。下列說法正確的是()A.保持U1不變,S由b切換到a,則R上消耗的功率減小B.保持U1不變,S由a切換到b,則I2減小C.保持U1不變,S由b切換到a,則I1增

5、大D.保持U1不變,S由a切換到b,則變壓器的輸入功率增大答案:BC解析:保持U1不變,S由b切換到a時,副線圈匝數(shù)增多,則輸出電壓U2增大,電流I2增大,R消耗的功率增大,由變壓器功率關(guān)系可知,其輸入功率也增大,故I1增大;S由a切換到b時,副線圈匝數(shù)減少,則輸出電壓U2減小,輸出電流I2減小,所以根據(jù)P2=I2U2, P2減小,又因P1=P2,所以變壓器輸入功率減小。由以上分析可知,選項B、C正確?！靖櫽柧?】(2021湖南卷)如圖所示,理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為n1n2,輸入端C、D接入電壓有效值恒定的交流電源,燈泡L1、L2的阻值始終與定值電阻R0的阻值相同。在滑動變阻器R的滑片從

6、a端滑動到b端的過程中,兩個燈泡始終發(fā)光且工作在額定電壓以內(nèi),下列說法正確的是()A.L1先變暗后變亮,L2一直變亮B.L1先變亮后變暗,L2一直變亮C.L1先變暗后變亮,L2先變亮后變暗D.L1先變亮后變暗,L2先變亮后變暗答案:A解析:在滑片從a向b滑動過程中,根據(jù)串并聯(lián)電路特點可知,變壓器負載電阻先增大后減小,滑片在中間時,電阻最大;將變壓器等效成用電器,等效電阻為 ,根據(jù)閉合電路歐姆定律可知,流過L1的電流I1先減小后增大,所以L1先變暗后變亮?；瑥腶向b滑動過程中,滑到中點前,由于I1減小,L1兩端電壓減小,變壓器原線圈兩端電壓U1增大,副線圈兩端電壓U2增大,對于L2所在支路,電

7、阻減小,所以電流增大,L2變亮?；街悬c后,由于I1增大,U1將減小,U2也減小,R0所在支路電阻在增大,電流減小,而由于I1增大,副線圈中電流也增大,所以流過L2的電流增大,因此L2一直變亮,選項A正確。專題三 常見變壓器1.常規(guī)變壓器:變壓器是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個線圈組成的。2.自耦變壓器:自耦變壓器(又稱調(diào)壓器),它只有一個線圈,原、副線圈共用其中的一部分,當交流電源接不同的端點時,它可以升壓也可以降壓,變壓器的基本關(guān)系對自耦變壓器同樣適用,如圖甲所示。3.互感器:電壓互感器將高電壓變?yōu)榈碗妷?如圖乙所示;電流互感器將大電流變成小電流,如圖丙所示?！镜湫屠}3】如圖所示,T1

8、、T2是監(jiān)測交流高壓輸電線參數(shù)的互感器,其中a、b是交流電壓表或交流電流表。若高壓輸電線間的電壓為220 kV,T1的原、副線圈匝數(shù)比為1100,交流電壓表的示數(shù)為100 V,交流電流表的示數(shù)為1 A,則()A.b是交流電壓表B.T2的原、副線圈匝數(shù)比為1001C.高壓線路輸送的電流為1 AD.高壓線路輸送的電功率為220 kW答案:A解析:右側(cè)的互感器原線圈并聯(lián)在高壓線上,b是交流電壓表,選項A正確。若高壓輸電線間的電壓為220 kV,副線圈交流電壓表的示數(shù)為100 V,根據(jù)變壓器變壓公式,T2的原、副線圈匝數(shù)比為2 2001,選項B錯誤。T1的原、副線圈匝數(shù)比為1100,a是交流電流表,交

9、流電流表的示數(shù)為1 A,根據(jù)變壓器變流公式,高壓線路輸送的電流為100 A,選項C錯誤。高壓線路輸送的電功率為P=UI=220 kV100 A=22 000 kW,選項D錯誤。方法總結(jié)電壓互感器和電流互感器,比較如下?；ジ衅鞯姆N類電壓互感器電流互感器原線圈的連接并聯(lián)在高壓電路中串聯(lián)在大電流電路中副線圈的連接連接電壓表連接電流表互感器的作用將高電壓變?yōu)榈碗妷簩⒋箅娏髯優(yōu)樾‰娏骼玫墓絀1n1=I2n2【跟蹤訓練4】一自耦變壓器如圖所示,環(huán)形鐵芯上只繞有一個線圈,將其接在a、b間作為原線圈。通過滑動觸頭取該線圈的一部分,接在c、d間作為副線圈,在c、d間接定值電阻R。在a、b間輸入電壓為U1的交

10、變電流時,c、d間的輸出電壓為U2。在將滑動觸頭從M點順時針旋轉(zhuǎn)到N點的過程中()A.U2U1 ,U2降低B.U2U1,U2升高C.變壓器輸入功率增大D.變壓器輸入功率減小答案:D解析:根據(jù)變壓器的電壓關(guān)系有 ,當滑動觸頭順時針轉(zhuǎn)動,即n2減小時,電壓U2應該減小,即降低,由于n2n1,所以U2U1,故選項A、B錯誤。由于電壓U2減小,所以定值電阻上的電壓減小,則定值電阻消耗的電功率減小,由于是理想變壓器,所以變壓器的輸入功率也減小,故選項C錯誤,D正確。【跟蹤訓練5】(多選)右圖為某變壓器的示意圖,已知原線圈匝數(shù)n1=40,副線圈匝數(shù)n2=20,電阻R1=40 ,電阻R2=25 ,鐵芯左右對稱。則下列說法正確的是()A.當原線圈接入正弦式交變電流時,R1、R2消耗