1、章末分层突破垂直Emsin tEmcos tnBS无关增大减小I2n2I3n3I2r线交变电流的四值对比物理含义 重要关系适用情况瞬时值交变电流某一时刻的值eEmsin tiImsin t计算线圈某一时刻的受力情况最大值最大的瞬时值EmNBSIm确定用电器的耐压值有效值跟交变电流的热效应等效的恒定电流值EUI(1)计算与电流热效应相关的量(如功率、热量)(2)交流电表的测量值(3)电气设备标注的额定电压、额定电流(4)保险丝的熔断电流平均值交变电流图象中图线与时间轴所夹面积与时间的比值n计算通过电路截面的电荷量如图21所示，一个半径为r的半圆形线圈，以直径ab为轴匀速转动，转速为n，ab的左侧
2、有垂直于纸面向里(与ab垂直)的匀强磁场，磁感应强度为B.M和N是两个集流环，负载电阻为R，线圈、电流表和连接导线的电阻不计求：图21(1)从图示位置起转过转的时间内负载电阻R上产生的热量；(2)从图示位置起转过转的时间内通过负载电阻R的电荷量；(3)电流表的示数. 【导学号：97192103】【解析】线圈绕轴匀速转动时，在电路中产生如图所示的交变电流此交变电动势的最大值为EmBSB2n2Bnr2.(1)在线圈从图示位置转过转的时间内，电动势的有效值为E电阻R上产生的热量Q.(2)在线圈从图示位置转过转的时间内，电动势的平均值为.通过R的电荷量qtt.(3)设此交变电动势在一个周期内的有效值为
3、E，由有效值的定义得T解得E故电流表的示数为I.【答案】(1)(2)(3)有一个10匝正方形线框，边长为20 cm，线框总电阻为1 ，线框绕OO轴以10 rad/s的角速度匀速转动，如图22所示，垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5 T求：图22(1)该线框产生的交变电流的电动势最大值、电流最大值分别是多少？(2)线框从图示位置转过60时，感应电动势的瞬时值是多大？(3)写出感应电动势随时间变化的表达式【解析】(1)交变电流电动势最大值为EmnBS100.50.2210 V6.28 V，电流的最大值为Im A6.28 A.(2)线框转过60时，感应电动势eEmsin 605.44
4、V.(3)由于线框转动是从中性面开始计时的，所以瞬时值表达式为eEmsin t6.28sin 10t(V)【答案】(1)6.28 V6.28 A(2)5.44 V(3)e6.28sin 10t(V)理想变压器的分析1.电压思路变压器原、副线圈的电压之比为；当变压器有多个副线圈时2功率思路理想变压器的输入、输出功率为P入P出，即P1P2；当变压器有多个副线圈时，P1P2P33电流思路由I知，当变压器有多个副线圈时n1I1n2I2n3I3，对只有一个副线圈的变压器才有.4制约思路(变压器动态问题)(1)电压制约当变压器原、副线圈的匝数比()一定时，输出电压U2由输入电压决定，即U2.(2)电流制约
5、当变压器原、副线圈的匝数比一定，且输入电压U1确定时，原线圈中的电流I1由副线圈中的输出电流I2决定，即I1，可简述为“副制约原”(3)负载制约变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定，P2P负1P负2变压器副线圈中的电流I2由用户负载电阻R2确定，I2.总功率P总P线P2.图23甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1n251，电阻R20 ，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光下列说法正确的是()甲乙图23A输入电压u的表达式u20sin(50t)VB只断开S2后，L1、L2均正常
6、发光C只断开S2后，原线圈的输入功率增大D若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8 W【解析】由图象可知Um20 V，T0.02 s，故100 rad/s，即输入电压u的表达式u20sin(100t)V，所以A项错误；断开S2后两灯泡串联，总电压仍为4 V，所以L1、L2均不能正常发光，B项错误；根据P入P出可知断开S2后R增大，P入变小，C项错误；若S1接2，由P可得P W0.8 W，故答案为D.【答案】D用一理想变压器给负载供电，变压器输入端的电压不变，如图24所示开始时开关S是断开的现将开关S闭合，则图中所有交流电表的示数以及输入功率的变化情况是() 【导学号：97192104】图24A
7、V1、V2的示数不变，A1的示数增大，A2的示数减小，P入增大BV1、V2的示数不变，A1、A2的示数增大，P入增大CV1、V2的示数不变，A1、A2的示数减小，P入减小DV1的示数不变，V2的示数增大，A1的示数减小，A2的示数增大，P入减小【解析】电压表V1的示数由输入电压决定，电压表V2的示数由输入电压U1(大小等于电压表V1的示数)和匝数比n1/n2决定，电流表A2的示数由输出电压U2(大小等于电压表V2的示数)和负载电阻R负决定；电流表A1的示数即I1由变压器的匝数比n2/n1和输出电流I2决定；P入随P出而变化，由P出决定因输入电压不变，所以电压表V1的示数不变据公式U2n2U1/
8、n1，可知U2也不变，即电压表V2的示数不变又根据I2U2/R负知，S闭合后R负减小，故I2增大，电流表A2的示数增大输入电流I1随输出电流I2增大而增大，故电流表A1的示数增大因P出U2I2，故P出增大，P入随P出变化，故P入也增大可见本题的正确选项为B.【答案】B变压器的动态分析1根据题意弄清变量与不变量2弄清变压器动态变化的决定关系(1)原线圈与副线圈电压的决定关系(2)输入功率与输出功率的决定关系(3)原线圈与副线圈电流的决定关系远距离输电问题1.输电示意图(如图25所示)图252正确理解几个基本关系(1)功率关系：P1P2，P2P损P3，P3P4.(2)电压关系：，U2U线 U3，.
9、(3)电流关系：，I2I线I3，.(4)输电电流：I线.(5)输电导线上损耗的电功率：P损P2P3IR线U线I线(6)输电导线上的电压损失：U线I线R线U2U3.3处理思路(1)根据具体问题画出输电线路示意图(2)研究三个回路，分析其中的已知量、可求量、待求量(3)研究两个变压器，分析其中的已知量、可求量、待求量(4)确定求解思路，根据回路及变压器上的电压、电流、功率关系列式求解(多选)如图26为远距离输送交流电的示意图，变压器均为理想变压器随着用户负载增多，发电机F达到额定功率时，降压变压器输出功率仍然不足，用户的用电器不能正常工作那么，在发电机以额定功率工作的情况下，为了适当提高用户的用电
10、功率，可采取的措施是()图26A适当减小输电线的电阻rB适当提高C适当提高的同时，降低D适当降低的同时，提高【解析】当发电机输出功率一定时，为使远距离用户得到更多的功率，需减小输电线上的功率损失，根据PI2r，可以减小输电线的电阻r，A正确；也可以通过提高输电电压，减小输送电流，即提高，这样使线圈n3两端电压变大，为使用户的用电器正常工作需要适当降低，C正确【答案】AC1一含有理想变压器的电路如图27所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 、1 和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、
11、副线圈匝数比为() 【导学号：97192105】图27A2B3C4D5【解析】设原、副线圈的匝数比为k，根据变压器匝数比与电流成反比的关系，则原线圈电流为I时，副线圈电流为kI；原线圈电流为4I时，副线圈电流为4kI.根据变压器的输入功率等于输出功率得UII2R1(kI)2(R2R3)4UI(4I)2R1(4kI)2R2联立两式代入数据解得k3，选项B正确【答案】B2(多选)如图28所示，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b.当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光下列说法正确的是()图28A原、副线圈匝数比为91B原、副线圈匝数比为19C此时a和b的电功率之比
12、为91D此时a和b的电功率之比为19【解析】设灯泡的额定电压为U0，输入电压为灯泡额定电压的10倍时灯泡正常发光，则变压器原线圈的电压为9U0，变压器原、副线圈的匝数比为91，选项A正确，选项B错误；由9U0IaU0Ib得，流过b灯泡的电流是流过a灯泡电流的9倍，根据PUI，a、b灯泡的电功率之比为19，选项C错误，选项D正确【答案】AD3.一理想变压器的原、副线圈的匝数比为31 ，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220 V的正弦交流电源上，如图29所示设副线圈回路中电阻两端的电压为U.原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k，则()图29AU66 V，kBU2
13、2 V，kCU66 V，kDU22 V，k【解析】设原线圈中电流为I，由知副线圈中的电流I23I，由题意知副线圈中电阻两端的电压U3IR，则原线圈回路中R两端的电压UIR，原线圈两端的电压U13U，由闭合电路中电压关系可知U1U220 V，即3U220 V，U66 V，原线圈回路中电阻消耗的功率P1I2R，副线圈回路中电阻消耗的功率P2(3I)2R，k，选项A正确【答案】A4(多选)如图210所示，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
14、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()图210A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】两导线框匀速转动切割磁感线产生感应电动势的大小不变，选项A错误；导线框的转动周期为T，则感应电流的周期也为T，选项B正确；在t时，切割磁感线的有效长度相同，两导线框中产生的感应电动势相等，选项C正确；M导线框中一直有感应电流，N导线框中只有一半时间内有感应电流，所以两导线框的电阻相等时，感应电流的有效值不相等，选项D错误【答案】B
15、C5(多选)如图211所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节，在副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑动触头，在原线圈上加一电压为U的正弦交流电，则() 【导学号：97192106】图211A保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变大B保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变小C保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变大D保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变小【解析】保持Q的位置不动，则U2不变，将P向上滑动时，R接入电路的电阻变大，根据I2知，I2变小，由得I1也变小，即电流表读数变小，选项A错误
16、，选项B正确；保持P的位置不动，将Q向上滑动时，U2变大，则根据P2知副线圈输出功率变大，由P1P2知，变压器原线圈输入功率P1变大，而P1I1U，输入电压U一定，故I1变大，即电流表读数变大，选项C正确，选项D错误【答案】BC6.图212为气流加热装置的示意图，使用电阻丝加热导气管，视变压器为理想变压器原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变，调节触头P，使输出电压有效值由220 V降至110 V调节前后()图212A副线圈中的电流比为12B副线圈输出功率比为21C副线圈的接入匝数比为21D原线圈输入功率比为12【解析】根据欧姆定律I，U2由220 V降至110 V，副线圈上的电流变为
17、原来的，即调节前后，副线圈上电流之比为21，选项A错误；根据PUI知，U、I均变为原来的时，副线圈上输出的功率变为原来的，即调节前后副线圈的输出功率之比为41，选项B错误；根据理想变压器电压与匝数的关系，当U2由220 V降至110 V时，n2变为原来的，即调节前后副线圈接入的匝数比为21，选项C正确；根据理想变压器P入P出，所以原线圈输入功率等于副线圈的输出功率，即调节前后原线圈输入功率之比为41，选项D错误【答案】C7(多选)如图213所示，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
18、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() 【导学号：97192107】图213AUabUcdn1n2B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】变压器的变压比，其中U1、U2是变压器原、副线圈两端的电压U1Uab，由于二极管的单向导电特性，UcdU2，选项A错误；增大负载电阻R的阻值，负载的电功率减小，由于P入P出，且P入I1Uab，所以原线圈上的电流I1减小，即电流表的读数变小，选项B正确；c、d端的电压由输入电压Uab决定，负载电阻R的阻值变小时，Ucd不变，选项C错误；根据变压器上的能量关系有E输入E输出，在一个周期T的时间内，二极管未短路时有UabI1T0(U为副线圈两端的电压)，二极管短路时有UabI2TT，由以上两式得I22I1，选项D正确【答案】BD
