第十章交變電流傳感器

?

(1)從近三年高考試題考點(diǎn)分布可以看

出，高考對(duì)本章內(nèi)容的考查重點(diǎn)有變壓器的原

理及應(yīng)用、交變電流的有效值、交變電流的平

均值以及遠(yuǎn)距離輸電等知識(shí)的理解和應(yīng)用。其

中針對(duì)變壓器的原理及應(yīng)用的題目出現(xiàn)的頻

率非常高，另外交流電的最大值、瞬時(shí)值、平

海南春四川總天洋卷均值、有效值的計(jì)算和應(yīng)用也是考查頻率較高

江芥春

福建卷山東總廣東卷江宓春

的知識(shí)點(diǎn)。

海南卷

北京卷廣東卷新課標(biāo)全國客(2)高考對(duì)本章內(nèi)容的考查主:要以選舉題

山東春安徽卷福電春天津春

支慶春江蘇春的形式出現(xiàn)，多和電路相結(jié)合進(jìn)行命題。試題

江蘇卷難度一般在中等及中等偏下的層次。

新課標(biāo)全國各

四川?天津發(fā)

山東卷f東卷

福龍卷海南意

一

實(shí)用

:傳>

交變電流的變東得、電點(diǎn)2015高考考向前瞻I預(yù)計(jì)在2015年高考

簡(jiǎn)

器

感

的

漫

產(chǎn)生及描述能的總送列

應(yīng)

單

用

一中，對(duì)交流電的考查仍會(huì)集中在上述知識(shí)點(diǎn)

上，仍將通過交變電流的圖像考查交變電流的

四值、變壓器等問題，以分值不超過6分的選

擇題為主。

第1節(jié)交變電流的產(chǎn)生及描述

是基礎(chǔ)知識(shí),翻新學(xué)習(xí)相同知識(shí)］不同學(xué)法］舊知新學(xué)短平快

Ktlah動(dòng)漫演示.理解更深刻.她深件光盤J一"|

知識(shí)點(diǎn)一交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律

f想一想］

線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生正弦交流電，對(duì)轉(zhuǎn)軸方位有何要求?電動(dòng)勢(shì)的最大值

(峰值)跟線圈角速度成正比，跟轉(zhuǎn)軸的位置有關(guān)嗎？跟線圈的面積成正比，跟線圈的形狀有

關(guān)嗎？

提示：轉(zhuǎn)軸必須與磁場(chǎng)垂直，電動(dòng)勢(shì)的最大值與線圈轉(zhuǎn)軸的位置和線圈的形狀無關(guān)。

［記一記］

1.交變電流

⑴定義：大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化的電流,

⑵圖像：如圖10-I-Kak(b).(Ch(d)所示都屬于交變電流。其中按正弦規(guī)律變化的

交變電流叫正弦式交變電流，如圖10?1?1(a)所示。

圖10-1-1

2.正弦式電流的產(chǎn)生和圖像

(1)產(chǎn)生：在勻強(qiáng)磁場(chǎng)里，線圈繞垂直王磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。

(2)圖像：用以描述交流電隨時(shí)間變化的規(guī)律，如果線圈從中性面位置時(shí)開始計(jì)時(shí)，其

圖像為正弦曲線。如圖10-1-1(a)所示。

3.正弦式電流的函數(shù)表達(dá)式

若〃匝面積為S的線圈以角速度口繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從中性面開始計(jì)

時(shí)，其函數(shù)形式為e=肘S①sinst,用Elfl=nBSco表示電動(dòng)勢(shì)最大值,則有e=E”sinc%其

電流大小為i=斤=請(qǐng)sincot=/wtsincot。

［試一試］

1.一只矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過線圈的磁通量隨時(shí)

間變化的圖像如圖10-1-2甲所示，則下列說法正確的是()

A./=0時(shí)刻，線圈平面與中性面垂直

B./=0.01s時(shí)刻，。的變化率最大

c./=0.02s時(shí)刻，交流電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大

D.該線圈產(chǎn)生的交流電動(dòng)勢(shì)的圖像如圖乙所示

解析：選B由圖知，r=0時(shí)，G最大，即線圖處于中性面位置，此時(shí)e=0,故A、

A(b

D兩項(xiàng)錯(cuò)誤；由圖知r=0.O4s,在/=0.01s時(shí)，0=(),力最大，e最大，則B項(xiàng)正確；在

A(b

t=0.02s時(shí)，G最大，//—(),e=0,則C項(xiàng)錯(cuò)誤。

知識(shí)點(diǎn)二描述正弦交流電的物理量

［記一記］

1.周期和頻率

⑴周期⑺：交變電流完成匕幽明性變化(線圈轉(zhuǎn)一周)所需的時(shí)間，單位是秒⑸，公

Th2兀

式T二^。

⑵頻率⑺：交變電流在15內(nèi)完成周期性變化的次數(shù),單位是赫茲(Hz)。

⑶周期和頻率的關(guān)系:丁分或片木

2.有效值

交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)規(guī)定的讓交流和恒定電流分別通過相同阻值的

電阻，如果在交流的一個(gè)周期內(nèi)它們產(chǎn)生的熱量相等,而這個(gè)，叵定電流是/、電壓是U,我

們就把/、U叫做這個(gè)交流的有效值。正弦式電流的有效值跟最大值之間的關(guān)系是：E二#

Em、/=Lntu~"no

［試一試I

2.小型交流發(fā)電機(jī)中，矩形金屬線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與時(shí)間

呈正弦因數(shù)關(guān)系，如圖10?I?3所示。此線圈與—R=10。的電阻構(gòu)成閉合電路，不計(jì)

電路的其他電阻，下列說法正確的是()

A.交變電流的周期為0.125s

B.交變電流的頻率為8Hz

C.交變電流的有效值為吸A

D.交變電流的最大值為4A

解析：選C由圖像可知交變電流的周期r=0.250s,頻率尸彳=4Hz,故選項(xiàng)A、B

錯(cuò)誤：交變電流的有效值/=毒=或而八=啦A,投選項(xiàng)C正確；交變電流的最大值

Um20

A=2A,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

Itn=R10

|g|高頻考點(diǎn),花樣設(shè)計(jì)不同考點(diǎn)］不同編排］靈活教學(xué)出新彩］

考點(diǎn)一|正弦式交變電流的變化規(guī)律|輻舞

［例1］（多選）（2014?廣東名校質(zhì)檢）如圖10-1-4所示為交流發(fā)電機(jī)示意圖，線圈的AB

邊連在金屬滑環(huán)Kh.CD邊連在滑環(huán)L上,導(dǎo)體制作的兩個(gè)電刷E、F分別壓在兩個(gè)滑環(huán)

上，線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以通過滑環(huán)和電刷保持與外電路的連接。關(guān)于其工作原理，下列分析正

確的是（）

A.當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到中性面的瞬間，穿過線圈的磁通量最大

B.當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到中性面的瞬間，線圈中的感應(yīng)電流最大

C.當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到跟中性面垂直的瞬間，穿過線圈的磁通量最小

D.當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到跟中性面垂直的瞬間，線圈中的感應(yīng)電流最小

［解析］選AC當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到中性面的瞬間，穿過線圈的磁通量最大，磁通量變化

率為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，線圈中的感應(yīng)電流為零，選項(xiàng)A正確B錯(cuò)誤；當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到

跟中性面垂直的瞬間，穿過線圖的磁通量最小，磁通量變化率最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，感應(yīng)

電流最大，選項(xiàng)C正確D錯(cuò)誤。

［例2］（2014.連云港摸底）如圖10-1-5甲所示為一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)的示意圖，單匝線圈

逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。若從中性面開始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示。已知發(fā)電

機(jī)線圈內(nèi)阻為1.0。，外接燈泡的電阻為9.0。。求：

圖10-1-5

(1)寫出流經(jīng)燈泡的瞬時(shí)電流的表達(dá)式；

⑵轉(zhuǎn)動(dòng)過程中穿過線圈的最大磁通量；

(3)線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中，外力所做的功。

I解析］(1)由圖得e=Emsin10()7t/(V)

則電流i=鬲;=0.6^sin100MA)

(2)En=BS(D

Em=6用V

co=lOOn

?n=8S=—=2.7X10-2Wb

o)

外力所做的功W=Q=-jj~T=1.2X10-2Jo

R-rr

［答案］(］?=0.6V2sinIO()7i/(A)(2)2.7X|()-2Wb

(3)7.2XIO'2J

—規(guī)律總結(jié)丁丁滋滋爾滋”說”陽即陽后穿陽

1.兩個(gè)特殊位置的特點(diǎn)

(1)線圈平面與中性面重合時(shí)，SJ_8,⑦最大，第=0,e=0,/=0,電流方向?qū)l(fā)生改

變。

(2)線圈平面與中性面垂直時(shí)，SII8,G=0,等最大，e最大/最大，電流方向不改變。

2.書寫交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式的基本思路

⑴確定正弦式交變電流的峰值，根據(jù)已知圖像讀出或由公式Em=nBScu求出相應(yīng)峰值。

⑵明確線圈的初始位置，找出對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式

①若線圈從中性面位置開始轉(zhuǎn)動(dòng)，則i-t圖像為正弦函數(shù)圖像，函數(shù)式為Z=/.nSin初。

②若線圈從垂直中性面位置開始轉(zhuǎn)動(dòng)，則口圖像為余弦函數(shù)圖像，函數(shù)式為/=/..cos

考點(diǎn)二|交流電四值的理解和應(yīng)用惕需湍

I例3］（多選）（2013?山東高考）圖10-1-6甲是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，兩磁極N、S

間的磁場(chǎng)可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，@）為交流電流表,線圈繞垂直于磁場(chǎng)的水平軸00'

沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從圖示位置開始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的交變電流隨時(shí)間變化的圖像如醫(yī)乙所

示。以下判斷正確的是（）

圖10-1-6

A.電流表的示數(shù)為I0A

B.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為50兀rad/s

C.0.01s時(shí)線圈平面與磁場(chǎng)方向平行

D.0.02s時(shí)電阻R中電流的方向自右向左

［解析］選AC根據(jù)對(duì)圖像可知，交流電的最大值為1MA,所以電流表的示教（有

效值）為10A,A正確。交流電的周期7=0.02s,線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度①=半=100兀rad/s,B

錯(cuò)誤。0.01s時(shí)，感應(yīng)電流達(dá)到峰值，線圖平面與磁場(chǎng)方向平行，C正確。0.02s時(shí)，線圈

又回到題圖所示位置，根據(jù)右手定則可以判斷，電阻R中電流的方向自左向右，D錯(cuò)誤。

［例4］（2013?福建廟考）如圖10-1-7,實(shí)驗(yàn)室一臺(tái)手搖交流發(fā)電機(jī)，內(nèi)阻r=1.0Q,

外接R=9.0Q的電阻。閉合開關(guān)S,當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以某一轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)e

=l（h/2sin10MV）,貝"）

0-

o:

―

圖10-1-7

A.該交變電流的頻率為10Hz

B.該電動(dòng)勢(shì)的有效值為1即V

C,外接電阻R所消耗的電功率為10W

D.電路中理想交流電流表@的示數(shù)為L(zhǎng)0A

［解析］選D由交流電的表達(dá)式可知口=10兀rad/s,扁=1味V,得f=^=5Hz,E

P

=10V,A、B錯(cuò)誤。/=GTL=1A,D正確。PR=FR=9W,C錯(cuò)誤。

A-Tr

—規(guī)律總結(jié)露該田”避兇

交變電流的瞬時(shí)值、峰值、有效值和平均值的比較

物理含義重要關(guān)系適用情況

e-Emsincot

瞬時(shí)值交變電流某一時(shí)刻的值計(jì)算線圈某時(shí)刻的受力

i-/rnsinu)t

E=nBSco

m確定用電器的耐壓值，如電容

最大值最大的瞬時(shí)值

.Em

/in-n器、晶體管等的擊穿電壓

R+r

對(duì)正弦式父流電：①計(jì)算與電流酬應(yīng)相關(guān)的量，

Em如功、功率、熱量等；②交流電

Erp

跟交變電流的臧應(yīng)等

有效值表的測(cè)量值；③電氣設(shè)備所標(biāo)注

效的恒定電流值。一6

的額定電壓、額定電流；④保險(xiǎn)

IP

絲的熔斷電流

交變電流圖像中圖線與

E=，H

計(jì)算通過電路某一截面的電荷

平均值時(shí)間軸圍成面積與時(shí)間

_~E

量夕二I7

1-

的比值R+r

高分瓶頸,專項(xiàng)突破學(xué)科短板］重點(diǎn)強(qiáng)化］高分不能有弱項(xiàng)I

難點(diǎn)速通

PPT精品課件，見配套光設(shè)

“同類問題模型化”系列之(十)

-----------電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)模型

“電動(dòng)機(jī)”模型和“發(fā)電機(jī)”模型是高考題

中時(shí)常出現(xiàn)的兩種物理模型，凡在安培力作用下

在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的通電導(dǎo)體均可看做電動(dòng)機(jī)模型，

在外力作用下在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體

均可看做發(fā)電機(jī)模型，此模型綜合考查了磁場(chǎng)力

的作用丁電磁感應(yīng)、恒定電流、交流電、能量轉(zhuǎn)

化與守恒等知識(shí)。

電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)

通電線圈在磁場(chǎng)中受到安培閉合線圈在磁場(chǎng)中受外力轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)

工作原理

力而帆勢(shì)

能量轉(zhuǎn)化電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能

(1)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向由右手定則判定

⑴受力由左手定則來判斷

(2)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小由法拉第電磁感應(yīng)定律計(jì)

(2)能量關(guān)系：P總二。輸出+P

算

解題要點(diǎn)熱

(3)注意感應(yīng)電流的最大值、瞬時(shí)值、有效值和

(3)實(shí)際功率：夕實(shí)際忘夕凝

平均值的計(jì)算

(4)電壓、電流關(guān)系：U>1R

(4)能量轉(zhuǎn)化中滿足守恒

形象比喻左手抓著電動(dòng)機(jī)右手抓著發(fā)電機(jī)

［典例I如圖10-1-8甲所示是某同學(xué)設(shè)計(jì)的一種振動(dòng)發(fā)電裝置的示意圖，一個(gè)半徑r

=0.10m、匝數(shù)〃=20的線圈套在永久磁鐵槽中，磁場(chǎng)的磁感線均沿半徑方向均勻分布(其

右視圖如圖乙所示)。在線圈所在位置磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小均為B=0.20T,線圈的電阻為

尺二0.50。，它的引出線接有R2=9.5Q的小電珠L(zhǎng)。外力推動(dòng)線圈框架的。端，使線圈沿

軸線做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，便有電流通過電珠。當(dāng)線圈向右的位移,r隨時(shí)間/變化的規(guī)律如圖丙所示

時(shí)(X取向右為正)。求：

多］右視

0.10.20.30.40.50.6

丙

圖10-1-8

(1)線圈運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E的大??；

(2)線圈運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流/的大小；

(3)每一次推動(dòng)線圈運(yùn)動(dòng)過程中作用力〃的大?。?/p>

(4)該發(fā)電機(jī)的輸出功率匕

Ar

［解析］(I)由犬一/圖，可得線圈的切割速度。=%=O.8m/s。

線圈做切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=n-2nrBv=2()X2X3.14X().1X0.2X(1.8V

=2Vo

(2)由閉合電路的歐姆定律，感應(yīng)電流

E2

，=-+&=0.5+9.5A=0,2A

(3)由于線囤每次運(yùn)動(dòng)都是勻速直線運(yùn)動(dòng)，由平衡條件F?=F即Fa=nBI17ir=

20X0.2X0.2X2X3.14X0.1N=0.5No

(4)發(fā)也機(jī)的輸出功率即小電珠的也功率

P=/2/?2=0.22X9.5W=0.38W。

［答案］(1)2V(2)0.2A(3)0.5N(4)0.38W

［題后悟道I

(I)線圈在輻射形磁場(chǎng)中切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)等于每匝線圈產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的和。

(2)線圈所受的安培力等于各匝線圈所受安培力的和，

⑶線圈是電源，燈泡是負(fù)載，其能量來源是推力做的功。

〃〃/圻時(shí)鐘隹‘〃/〃

如圖1。-1-9所示為電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)化模型,線圈必M可繞軸。。2自由轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)線圈中

通入如圖所示的電流時(shí)，順著。。2的方向看去，線圈將（）

a

圖10-1-9

A.順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)

B.逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)

C,仍然保J既爭(zhēng)止

D.既可能順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，也可能逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)

解析：選A在題中圖示位置，由左手定則可以判斷，4〃邊受到的安培力向上，cd邊

受到的安培力向下，則線圖順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，故A項(xiàng)正確。

|E|培優(yōu)訓(xùn)練?知能提升應(yīng)用落實(shí)|練中提能|步步為營步步

［戰(zhàn)堂對(duì)點(diǎn)利法］

I.（多選）（2014?通州檢測(cè)）北京市東城區(qū)民用電網(wǎng)改造完成后，某居民小區(qū)變壓器輸出

端的交變電壓瞬時(shí)值表達(dá)式為〃=22Msin1OOMV）,對(duì)此交變電壓，下列表述正碓的是

（）

A.最大值是220VB.頻率是50Hz

C.有效值是220VD.周期是0.01

解析：選BC此交變電壓最大值是22MV,有效值是220V,頻率是50Hz,周期

是0.02s,選項(xiàng)B、C正確A、D錯(cuò)誤。

2.通過某電流表的電流按如圖10-1-10所示的規(guī)律變化，則該電流表的讀數(shù)為（）

A.4^2AB.4A

C.5AD.5-72A

解析：選C根據(jù)交變電流有效值的定義取一個(gè)周期兀

o7，7，

有產(chǎn)R7=（顯爾?+（3小）2R?，得/=5A。

3.（2014.北京豐臺(tái)期末）在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線圈繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)

動(dòng)，如圖10?I?11甲所示，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的圖像如圖乙所示,則（）

甲乙

圖10?1-II

A./=0.005s時(shí)線圈平面與磁場(chǎng)方向平行

B.t=0.010s時(shí)線圈的磁通量變化率最大

C.線圈產(chǎn)生的交變目動(dòng)勢(shì)頻率為100Hz

D.線圈產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)有效值為311V

解析：選A1=0.005s時(shí)線圉平面與磁場(chǎng)方向平行，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，選項(xiàng)A正確；

r=0.010s時(shí)線圖的磁通量最大，變化率最小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；線圖產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)周期0.02

s,頻率為50Hz,選項(xiàng)C錯(cuò)誤：線圈產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)最大值為311V,選項(xiàng)D錯(cuò)誤,

4.（2014?南京質(zhì)檢）如圖10-I-12所示，圖線〃是線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的

正弦交流電的圖像，當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，所產(chǎn)生的正弦交流電的圖像如圖線b所示。以下關(guān)

于這兩個(gè)正弦交流電的說法中正確的是（）

圖10-1-12

A?線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為1：2

B.交流電a的電壓瞬時(shí)值u=1Osin0.4TCZ（V）

C.交流電b的電壓最大值為2中0V

D.在圖中/=（）時(shí)刻穿過線圈的磁通量為零

解析：選C產(chǎn)生的正弦交流電的周期之比為2：3,線圖先后兩次轉(zhuǎn)逑之比為3：2,

選項(xiàng)A錯(cuò)誤；交流電a的周期為0.4s,交流電。的電壓瞬時(shí)值〃=10sin5k(V),選項(xiàng)B錯(cuò)

誤；由最大值〃可知，二者最大值之比為3：2,交流電〃的電壓最大值為皆V,選項(xiàng)

C正確；在圖中/=0時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，穿過線圈的磔通量最大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

5.(2014.江蘇名校質(zhì)檢)交流發(fā)電機(jī)電樞電阻為2C,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式為e二

389sin100MV),給電阻R=8C的用電器供電,則

(1)通過用電器的電流為多少？

(2)電源輸出功率和發(fā)電總功率為多少？

(3)發(fā)電機(jī)輸出端電壓為多少？

解析：(1)交變電流電動(dòng)勢(shì)的有效值為：

En_389

-275V

根據(jù)閉合電路歐姆定律：

/=^+7=8+2A=27,5A

(2)發(fā)電機(jī)的輸出功率即電阻消耗的電功率：

P±=/2/?=6050W

電源消耗的總功率為：

P=￡7=275X27.5W=7562.5W

(3)發(fā)電機(jī)路端電壓為：

U=/R=27.5X8V=220V

答案：(1)27.5A(2)6050W7562.5W(3)220V

[穗時(shí)齦稼松W|]

一、單項(xiàng)選擇題

1.(2014?揚(yáng)州測(cè)試)一交流電壓為a=10(h/2sin1()0河V,由此表達(dá)式可知()

A.用電壓表測(cè)該電壓其示數(shù)為5()V

B.該交流電壓的周期為0.02s

C.將該電壓加在“100V100W”的燈泡兩端，燈泡的實(shí)際功率小于100W

D.t=1/400s時(shí)，該交流電壓的瞬時(shí)值為5()V

解析：選B電壓有效值為100V,故用電壓表測(cè)該電壓其示數(shù)為100V,A項(xiàng)錯(cuò)誤：co

=10071rad/s,則周期丁=賓=0.02s,B項(xiàng)正確；該業(yè)壓力口在“100V100W”的燈泡丙端，

燈泡恰好正常工作，C項(xiàng)銬；7=1/400s代入瞬時(shí)值表達(dá)式得電壓的瞬時(shí)值為100V,D項(xiàng)錯(cuò)。

2.（2014?北京海淀期末）將定值電阻R=10Q、R?=20Q串聯(lián)接在正弦交流電路中，通

過電阻/?2的電流i隨時(shí)間/變化的情況如圖1所示。則（）

A.通過Ri的電流有效值是1.2A

B.凡兩端的電壓有效值是6V

C.通過R2的電流有效值是1.26A

D.&兩端的電壓有效值是6啦V

解析：選B通過R的電流有效值是0.6八，尺兩湍的電壓有效值是6V,選項(xiàng)人錯(cuò)誤

B正確；通過R2的電流有效值是0.6A,R2兩端的電壓有效值是12V,選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。

3.（2014?啟東模擬）電吉他是利用電磁感應(yīng)原理工作的一種樂器。如圖2甲所示為電吉

他的拾音器的原理圖，在金屬弦的下方放置有一個(gè)連接到放大器的螺線管。一條形磁鐵固定

在管內(nèi),當(dāng)撥動(dòng)金屬弦后，螺線管內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，經(jīng)一系列轉(zhuǎn)化后可將電信號(hào)轉(zhuǎn)為聲

音信號(hào)。若由于金屬弦的振動(dòng)，螺線管內(nèi)的磁通量0隨時(shí)間i的變化如圖乙所示，則螺線管

內(nèi)感應(yīng)電流，?隨時(shí)間t變化圖像為（）

圖3

解析：選B由法拉第電磁感應(yīng)定律，則螺線管內(nèi)感應(yīng)也流i隨時(shí)間/變化圖像為B。

4.將硬導(dǎo)線中間一段折成不封閉的正方形，每邊長(zhǎng)為/,它在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向如

圖4所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為〃，導(dǎo)線在&h兩處通過電刷與外電路連接，外

電路接有額定功率為P的小燈泡并正常發(fā)光，電路中除燈泡外，其余部分的電阻不計(jì)，燈

泡的電阻應(yīng)為（）

XX

XX

圖4

&（2兀尸〃Bp口2(兀尸〃8尸

A.pb?P

「（尸響2(PnB)2

u.2p

解析：選B導(dǎo)線轉(zhuǎn)動(dòng)過程中產(chǎn)生正弦交流電，其最大值EU=2MB/2,小燈泡正常發(fā)光，

則解得R=2叫B>B項(xiàng)正確。

5.（2014.寧波聯(lián)考）如圖5所示電路，電阻R與電阻R2阻值相同，都為R,和心并聯(lián)

的D為理想二極管（正向電阻可看作零，反向電阻可看作無窮大），在A、B間加一正弦交流

電"二2（h/2sin（IOO7tr）V,則加在R2上的電壓有效值為（）

C.15VD.5?V

解析：選D由二極管的單項(xiàng)導(dǎo)電性可知，若二極管導(dǎo)通，加在R?上的電壓波形為半

個(gè)周期最大值為26nV,若二極管截止，R、4串聯(lián)，則Rz上的電壓半個(gè)周期最大值為

1（mVo由有效值的定義可得加在&上的電壓有效值為5回V,選項(xiàng)D正確。

6.（2014?無錫模擬）傳統(tǒng)的自行車發(fā)電機(jī)內(nèi)部電路如圖6甲所示，驅(qū)動(dòng)軸一端與自行車

車輪相連，另一端連接條形永磁鐵，車輪轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，驅(qū)動(dòng)軸帶動(dòng)磁鐵在鐵芯之間勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，

發(fā)電機(jī)線圈兩端產(chǎn)生的交變電壓波形如圖乙所示。已知波形圖中正負(fù)尖峰電壓分別為幾和

-Um。兩個(gè)相鄰正負(fù)尖峰電壓所對(duì)應(yīng)的時(shí)間差為。，發(fā)電機(jī)線圈匝數(shù)為以下判斷正確

的是（）

甲

圖6

A.驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度co=2兀公，

B.線圈電壓的有效值ufUMl

C.穿過線圈磁通量變化率的最大值km=U4

D.相鄰兩個(gè)向上尖峰時(shí)間內(nèi)，線圈電壓的平均值U=Um/2

解析：選C根據(jù)題述兩個(gè)相鄰正負(fù)尖峰電,壓所對(duì)應(yīng)的時(shí)間差為加，可得交變電流周

期T=2Af,驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度/=2兀/2加=兀/加，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。由于產(chǎn)生的交變電流不是

按照正弦規(guī)律變化，線圉電壓的有效值不是U=，iUm/2,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。根據(jù)法拉第電磁感

應(yīng)定律，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與磁通量變化率成正比，Um=nkm,穿過線圖磁通量變化率的最大值心

\d）

=Um/〃，選項(xiàng)C正確。相鄰兩個(gè)向上尖峰時(shí)間內(nèi)，線固電壓的平均值的，因?yàn)榫€圖

轉(zhuǎn)過一個(gè)完整的周期，磁通量變化量△◎=（）,所以電壓平均值等于零，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

二、多項(xiàng)選擇題

7.（2014.常州質(zhì)檢）交流發(fā)電機(jī)電樞中產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)為e=/sincot,如果要將交變

電動(dòng)勢(shì)的有效值提高f,而交流電的周期不變，可采取的方法是（）

A.將電樞轉(zhuǎn)速提高一倍，其他條件不變

B.將磁感應(yīng)強(qiáng)度增加一倍，其他條件不變

C.將線圈的面積增加一倍，其他條件不變

D.將磁感應(yīng)強(qiáng)度增加一倍，線圈的面積縮小一半，其它條件不變

解析：選BC將磁感應(yīng)強(qiáng)度增加一倍，其他條件不變，或?qū)⒕€圈的面積增加一倍，其

他條件不變，選項(xiàng)B、C正確。

8.（2（）14?★島測(cè)試）一交變電流的圖像如圖7所示,由圖可知（）

叭0.01

-14.1!

圖7

A.用電流表測(cè)該電流其示數(shù)為14.1A

B.該交變電流的頻率為50Hz

C.該交變電流通過10Q電阻時(shí)，電阻消耗的電功率為1000W

D.該交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式為z=14.1sin628/A

解析：選CD根據(jù)圖像知交流電的有效值為10A,則電流表示數(shù)為有效值10A,A項(xiàng)

錯(cuò)：周期7=0.01s,頻率為100Hz,B項(xiàng)錯(cuò)；通過10Q的電阻，電功率尸=//?=1000W,

C項(xiàng)正確；瞬時(shí)值表達(dá)式為i=/mSincW=14.1sin2007i/A=14.1sin628fA,D項(xiàng)正確。

9.一矩形線圈，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直磁感線的對(duì)稱軸轉(zhuǎn)動(dòng)，形成如圖8所示的交變電動(dòng)

勢(shì)圖像，根據(jù)圖像提供的信息，以下說法正確的是()

圖8

A.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為華

rad/s

B.電動(dòng)勢(shì)的有效值為14.1V

C./=1.()XI0-2SHT,線圈平面和磁場(chǎng)方向的夾角為30°

D./=1.5X]()?2s時(shí)，穿過線圈平面的磁通量最大

10()71Em

解析:選ABC角速度o)='「=~1~rad/s,A項(xiàng)正確：電動(dòng)勢(shì)的有效值E=忑=14.1V

B項(xiàng)正確：電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值。=20si【】F%(V),將/=1.0X10一2s代入該式，解得〃=生，這是

JJ

線圈從中性面開始轉(zhuǎn)過的夾角，故線圖平面和磁場(chǎng)方向的夾角3()。，C項(xiàng)正確；/=1.5：＜1()

2s時(shí)，線圖平面與磁場(chǎng)平行，磁通量最小，D項(xiàng)錯(cuò)。

10.(2014?貴州六校聯(lián)考)如圖9所示，一個(gè)單匝矩形導(dǎo)線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感

線的軸OO'勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)周期為7B。線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em,則()

XX

圖9

A.線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的有效值為6Em

B.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中穿過線圈的磁通量的最大值為筌

C.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中磁通量變化率的最大值為Em

D.經(jīng)過27b的時(shí)間，通過線圈電流的方向改變2次

解析：選BC由交變電流有效值和最大值的關(guān)系可知線圖產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的有效值為乎

品，選項(xiàng)A錯(cuò)誤：由題意知線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的最大值為&=85。=3用，故線圖轉(zhuǎn)動(dòng)過

>0

程中穿過線圈的磁通量的最大值85=萼，選項(xiàng)B正確：線圖轉(zhuǎn)動(dòng)過程中磁通量變化率的

大小等于產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，選項(xiàng)C正確；正弦式交變電流一個(gè)周期內(nèi)電流方向變

化兩次，經(jīng)過27b的時(shí)間，通過線圈包流的方向改變4次，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

三、非選擇題

II.(2014?鄭州模擬)如圖10甲所示,一固定的矩形導(dǎo)體線圈水平放置，線圈的前端接

一只小燈泡，在線圈所在空間內(nèi)存在著與線圈平面垂直的均勻分布的磁場(chǎng)。已知線圈的匝數(shù)

n=100匝，總電阻r=1.0Q,所圍成矩形的面積S=0.040m2，小燈泡的電阻R=9.0。，磁

感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間按如圖乙所示的規(guī)律變化，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的表達(dá)式為e二

〃/5爺cosy/,其中“為磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值〃為磁場(chǎng)變化的周期，不計(jì)燈絲電阻隨溫

度的變化，求：

a/xio2T

1.0

L44.71〃X102s

圖10

⑴線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值；

(2)小燈泡消耗的電功率；

(3)在磁感應(yīng)強(qiáng)度變化的0~?寸間內(nèi)，通過小燈泡的電荷量。

解析：（1）由圖像知，線圉中產(chǎn)生的交變電流的周期7=3.14X10-2S,所以Em=〃BnS/

2nnBnxS

=8.0Vo

⑵電流的最大值/m=^；=（）.80A,有效值/=%=羋A,小燈泡消耗的電功率P=

產(chǎn)R=2.88W。

（3）在0?彳時(shí)間內(nèi)，電動(dòng)勢(shì)的平均值石

EnSAB

平均電流1=

R+尸(R+M

流過燈泡的電荷量Q=7"=竿第=4.0X10-3。

答案：(1)8.0V(2)2.88W(3)4.0X10-3C

12.（2014.東臺(tái)模擬）如圖11甲所示,長(zhǎng)、寬分別為心、心的矩形金屬線框位于豎直平

面內(nèi)，其匝數(shù)為〃，總電阻為r,可繞其豎直中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)。線框的兩個(gè)末端分別與兩個(gè)

彼此絕緣的銅環(huán)G。（集流環(huán)）焊接在一起，并通過電刷和定值電阻R相連。線框所在空間

有水平向右均勻分布的磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小隨時(shí)旬/的變化關(guān)系如圖11乙所示，其

中B。、和人均為已知。在0~h的時(shí)間內(nèi),線框保持靜止，且線框平面和磁場(chǎng)垂直；h時(shí)

刻后線框在外力的驅(qū)動(dòng)下開始繞其豎直中心軸以角速度口勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。求：

甲

圖11

（1）0~力時(shí)間內(nèi)通過電阻R的電流大小；

⑵線框勻速轉(zhuǎn)動(dòng)后，在轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中電流通過電阻R產(chǎn)生的熱量；

⑶線框勻速轉(zhuǎn)動(dòng)后，從圖甲所示位置轉(zhuǎn)過90。的過程中，通過電阻R的電荷量。

解析：（1）0?。時(shí)間內(nèi)，線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

A0nL\L2（B\-B（））

E==-----:------

根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，通過電阻穴的電流

E”1-2(81-80)

/=

R+r~(R+M

(2)線框產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值Em=nB}L\L2co

感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值E=^nB\LxL2a)

小〃8山12G

通過電阻R的電流的有效值/=

2(7?+r)

線框轉(zhuǎn)動(dòng)一周所需的外間『言

此過程中，電阻R產(chǎn)生的熱量

Q=/2RX兀&"

(3)線框從圖甲所示位筮轉(zhuǎn)過90。的過程中,

平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)下=，第=述夢(mèng)

nli\L\Li

平均感應(yīng)電流/=

A/i/?+r)

通過電阻R的電荷量g=7△尸叱儼2

nL\Li{B\-B())-2

、2

(2wJ-^7

答案:)(R+加

R+r

第2節(jié)xZ變壓器電能的傳輸

是基礎(chǔ)知識(shí)?翻新學(xué)習(xí)相同知識(shí)I不同學(xué)法］舊知新學(xué)短平快］

Kfus動(dòng)漫演示,理懈更深刻.見課件光fit)

知識(shí)點(diǎn)一理想變壓器

［記一記］

1.構(gòu)造：如圖10-2-1所示。

圖10-2-1

理想變壓器由原線圈、副線圈和閉合鐵芯組成。

2.原理

線圈的互感現(xiàn)象。

3.基本關(guān)系

⑴電壓關(guān)系選琮

(2)功率關(guān)系：尸入二2世

⑶電流關(guān)系：①只有一個(gè)副線圈時(shí)：幺琮

②有多個(gè)副線圈時(shí)：?/產(chǎn)U止+S/3+…+UJ〃

4.幾種常用的變壓器

(1)自耦變壓器——也叫醺變壓器。

(2)互感器

①電壓互感器，用來把高電壓變成低電壓。

②電流互感器，用來把大電流變成小電流。

［試一試I

1.如圖10-2?2，—理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為I：2；副線圈電路中接有燈泡,

燈泡的額定電壓為220V,額定功率為22W；原線圈電路中接有電壓表和電流表。現(xiàn)閉合

開關(guān)，燈泡正常發(fā)光。若用U和I分別表示此時(shí)電壓表和電流表的讀數(shù)，則()

A.4/=HOV,/=0.2A

B.U=110V,/=0.05A

C.U=110\/2V,Z=0.2A

D.U=11OV5V,/=0.2理A

解析：選A直接求出副線圖中的電壓、電流分別為：220V、0.1Ao故原線圈中的電

壓、電流分別為U0V>0.2Ao

Kfhsh動(dòng)漫演示，理解更深知.見課件先fitJ_I

知識(shí)點(diǎn)二

電能的輸送

［想一想］

照明供電線路的路端電壓基本上是保持不變的?？墒俏覀?cè)谕砩掀摺它c(diǎn)鐘用電高峰時(shí)

開燈，電燈比深夜時(shí)要顯得暗些。這是什么原因呢？

提示：在用電高峰時(shí)，總電阻比深夜時(shí)小，供也線路上的電流大，輸也線上損失的電壓

較大，因而每盞燈兩端的電壓較低。

［記一記］

1.輸電過程(如圖10-2-3所示)

田10-2-3

2.電壓損失

U'

(2)^U=IR

3.功率損失

(1讓P=P?P'

(2)AP=良1二(萬PP0R

4.輸送電流

PU-U)

⑴/二萬(2)1=—示—

［試一試］

2.中國已投產(chǎn)運(yùn)行的I000kV特高壓輸電是目前世界上電壓最高的輸電工程。假設(shè)甲、

乙兩地原來用500kV的超高壓輸電,輸電線上損耗的電功率為P。在保持輸送電功率和輸

電線電阻都不變的條件下，現(xiàn)改用1000kV特高壓輸電，若不考慮其他因素的影響，則輸

電線上損耗的電功率將變?yōu)?)

C.2PD.4P

解析：選A遠(yuǎn)距離揄電問題中，若輸送電功率不變，則輸電電壓與輸電電流成反比，

所以用1000kV特高壓輸電時(shí)，輸電電流為原來輸電電流的一半，而輸電線上損耗的電功

率與輸也電流的平方成正比，所以輸電線上損耗的電功率為原來輸電線上損耗的包功率的;,

吟A正確。

|g|高頻考點(diǎn),花樣設(shè)計(jì)不同考點(diǎn)］不同編排］靈活教學(xué)出新彩

考點(diǎn)一|理想變壓器的工作原理及基本量的關(guān)系|畀磊

［例1］（2013?廣東高考）如圖10?2?4所示理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比刈：z=2:

1,電和白均為理想電表，燈泡電阻RL=6C,A3端電壓〃產(chǎn)12小sin100nr（V）c下列說法

正確的是（）

圖10-2-4

A.電流頻率為100Hz

B.電的讀數(shù)為24V

C.合的讀數(shù)為0.5A

D.變壓器輸入功率為6W

|解析|選D由口=2姓得/=治=5（）Hz,A錯(cuò)誤；原線圖電壓的有效值Ui=12V,

由曾="得5=6丫，B錯(cuò)誤；/2=-^=1A,C錯(cuò)誤；Pi=P2=S，2=6W,D正確。

U2〃2AL

［例2］（2013?四川衣考）用220V的正弦交流電通過理想變壓器對(duì)一負(fù)載供電,變壓器

輸出電壓是110V,通過負(fù)載的電流圖像如圖10-2-5所示，則（

A.變壓器輸入功率約為3.9W

B.輸出電壓的最大值是110V

C.變壓器原、副線圈匝數(shù)比是1