第十章交變電流傳感器有答案的資料

1、第十章 交變電流傳感器第1節(jié)交變電流的產(chǎn)生及描述課前基礎(chǔ)簡要回顧宏觀整合。觀提rI回顧舊知短平快I宏觀循圖憶知力|定 義H大小和方向都隨著時間做周期性變化的電流流7 ;空3I頻率!一/= y|有效值日根據(jù)電流的熱效應(yīng)計算ol物理量I周期I-要點一正弦式交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律1.正弦式交變電流的產(chǎn)生(1)線圈繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動。(2)兩個特殊位置的特點：線圈平而與中性而重合時，s最大，N=0, e=0, i=0,電流方向?qū)l(fā)生改變。A0線圈平而與中性而垂直時，S/B, 0=0, w最大，e最大，i最大，電流方向不改變.(3)電流方向的改變：線圈通過中性而時，電流方向發(fā)生改變，一個周期

2、內(nèi)線圈兩次通過 中性而，因此電流的方向改變兩次。(4)交變電動勢的最大值Em=5S3,與轉(zhuǎn)軸位置無關(guān)，與線圈形狀無關(guān)。2.正弦式交變電流的變化規(guī)律(線圈在中性而位置開始計時)規(guī)律 物冠、函數(shù)表達式圖像磁通量= 0mCOS cot=BScos cot%一仇電動勢e=EmSin cot=nBScosin cotJ o F電壓i/=t/msinsin cotR+ru Uu0 也電流Em /msin 37cot/ll一典例(2014,全國卷I )如圖lO-l-l(a),線圈ab. cd繞在同一軟鐵芯上,在ab線圈中 通以變化的電流，用示波器測得線圈Cd間電壓如圖(b)所示，已知線圈內(nèi)部的磁場與流經(jīng)線

3、圈的電流成正比，則下列描述線圈中電流隨時間變化關(guān)系的圖中，可能正確的是()圖 10-1-2解析根據(jù)題圖(b)可知：&/兩端在時間00.5內(nèi)產(chǎn)生恒定的電壓，根據(jù)法拉第電磁感 應(yīng)定律，穿過線圈的磁通量均勻變化，即言為恒定不變，故選項C正確，A、B、D錯誤。答案C3.(206連云港摸底)如圖10-1-6甲所示為一分小型發(fā)電機的示意圖，單匝線圈逆時針轉(zhuǎn)動。若從中性而開始計時，產(chǎn)生的電動勢隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示。已知發(fā)電機線圈 內(nèi)阻為L0C,外接燈泡的電阻為9.0Q。求：圖 10-1-6(1)寫出流經(jīng)燈泡的瞬時電流的表達式：(2)轉(zhuǎn)動過程中穿過線圈的最大磁通量：(3)線圈勻速轉(zhuǎn)動一周的過程中

4、，外力所做的功。解析：(1)由圖得 = Emsin cot = 6V2sin 100tt/(V)貝ij 電流 / = = 0.6J5sin 100n：r(A)o(2)Em = BScoEm 二 6 Vco = 100m = BS= =2.7X10-2Wbo co月噬二6V ,£2外力所做的功卬二。二 女7二72X 10-2Jo答案：(1)/= 0.6V2sin 100tt/(A) (2)2.7X10 2 Wb(3)7.2X10-2 j要點二有效值的理解與計算1 .公式法利用"最u=,、/=制算，只適用于正(余)弦式交變電流。2 .利用有效值的定義計算(非正弦式電流)計算時“

5、相同時間”至少取一個周期或為周期的整數(shù)倍。3 .利用能量關(guān)系當(dāng)有電能和其他形式的能轉(zhuǎn)化時，可利用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律來求有效值。典例電阻R、&與交流電源按照圖10-1-7甲所示方式連接，R = 10d &=200合上開關(guān)S后，通過電阻金的正弦式交變電流，'隨時間，變化的情況如圖乙所示。則()A.B.一甲通過R的電流有效值是L2AR兩端的電壓有效值是6V圖 10-1-7C.D.通過R的電流有效值是1.26A R兩端的電壓最大值是6鏡V解析首先從交流電圖像中找出交變電流的最大值即通過&的電流最大值為0.6<2A,由正弦式交變電流最大值與有效值的關(guān)系人二立/可知其

6、有效值為0.6 A,由于凡與凡串聯(lián)，所以通過用的電流有效值也是0.6 A ,選項A、C錯；R,兩端電壓有效值為5 = 1昭=6V ,選項B對；兩端電壓最大值為U2m=/m/?2 = 0.20 V=12媳 V ,選項D錯。答案B變式1把圖像下半部分翻到/軸的上面正弦交流電是由閉合線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的。線圈中感應(yīng)電動勢隨時間變化Va的規(guī)律如圖10-1-8所示，則此感應(yīng)電動勢的有效值為第解析：由有效值的定義式得:凈2號,得:U = 22。V。答案：220 V變式2上下波形的最大值不一致電壓“隨時間，的變化情況如圖10-L9所示，求電壓的有效值?解析：由有效值的定義式得:答案：55/10 V

7、變式3把波形的后半周期去掉家用電子調(diào)光燈的調(diào)光功能是用電子線路將輸入的正弦交流電壓的波形截去一部分來實 現(xiàn)的，由截去部分的多少來調(diào)行電壓，從而實現(xiàn)燈光的可調(diào)，比過去用變壓器調(diào)壓方便且體 積小。某電子調(diào)光燈經(jīng)調(diào)整后電壓波形如圖10-1-10所示，求燈泡兩端的電壓的有效值。7/2 T 37/2 t圖 10-1-10解析：從IU圖像看出，每個周期的前半周期是正弦圖形，其有效值為5=條;后半周期電壓為零。根據(jù)有效值的定義，號二駕毆1+0 ,解得U二工 KA ZZ變式4把正余弦波形變成矩形波形如圖10-1-11所示，表示一交流電的電流隨時間而變化的圖像，此交流電的有效值是5g A3.5 AB. 3.5娘

8、 AD. 5A解析：選D交流電的有效值是根據(jù)其熱效應(yīng)定義的，它是從電流產(chǎn)生焦耳熱相等的角度出發(fā)，使交流電與恒定電流等效。設(shè)交流電的有效值為/ ,令該交變電流通過一阻值為R 的純電阻，在一個周期內(nèi)有：FRT二眸+ R町。所以該交流電的有效值為/= M= 5A0變式5在電阻兩端并聯(lián)二極管如圖10-1-12所示電路，電阻凡與電阻R阻值相同，都為H,和昭并聯(lián)的。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、8間加一正弦交流電”=20正sin IOOjt/V,則加在R2上的電壓有效值為（）圖 10-1-12A. 10VB. 20VC. 15 VD. V解析：選D電壓值取正值時，即在前半

9、個周期內(nèi)，二極管電阻為零，R?上的電壓等于 輸入電壓值，電壓值取負值時，即在后半周期內(nèi)，二極管電阻無窮大可看作斷路，尺上的電壓等于輸入電壓值的一半，據(jù)此可設(shè)加在明的電壓有效值為U,根據(jù)電流的熱效應(yīng)，在一個 周期內(nèi)滿足噂丁二萼喝，可求出 二55 Vo故選項D正確。A A Z A Z'要點三交變電流“四值”的應(yīng)用對交變電流“四值”的比較和理解物理量物理意義適用情況及說明瞬時值e=Emsin cotM=t/msin cot/=/msin cot計算線圈某時刻的受力情況峰值（最大值）Em=nBS3 _ Em討論電容器的擊穿電壓有效值對正（余）弦交流 電有：七=常u=常（1）計算與電流的熱效應(yīng)有

10、關(guān)的量（如電功、電功率、 電熱等）（2）電氣設(shè)備“銘牌”上所標(biāo)的一般是有效值（3）保險絲的熔斷電流為有效值（4）電表的讀數(shù)為有效值rlsLF平均值E =BL v丁 A。_ T1 R+r計算通過電路截面的電荷量2.（多選）（2014天津才考）如10-1-14甲所示，在勻強磁場中，一矩形金屬線圈兩次分別以不同的轉(zhuǎn)速，繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交變電動勢圖像如圖乙中曲線a、b所示，則（）圖 10-1-14A.兩次7=0時刻線圈平而均與中性面重合B.曲線、b對應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為2 ： 3C.曲線a表示的交變電動勢頻率為25 HzD.曲線b表示的交變電動勢有效值為10 V解析：選AC r = 0

11、時刻，兩次產(chǎn)生的交流電的電動勢瞬時值均為零，因此線圈平面均與中性面重合，A項正確；圖中“、對應(yīng)的周期之比為2:3 ,因此線圈轉(zhuǎn)速之比叫:浜二志:今 二3:2 , B項錯誤；曲線”表示的交流電動勢的頻率為人二上二丁|一 Hz = 25 Hz , C項正確；曲線a對應(yīng)線圈相應(yīng)的電動勢的最大值E” NBS竿,由圖像知砧尸15 V ,曲線b對應(yīng) la線圈相應(yīng)的電動勢的最大值及m=N3S表因此駕彌比m= 10 V,有效值瓦卷 V庭課后演練*對點設(shè)計對接高考題經(jīng)集訓(xùn)講以過應(yīng)更實用對點訓(xùn)練：交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律3.（多選）（2015,吉林模擬）如圖4所示，閉合的矩形導(dǎo)體線圈在勻強磁場中繞垂直 于磁感線的

12、對稱軸0。勻速轉(zhuǎn)動，沿著00,方向觀察，線圈沿順時針方向轉(zhuǎn)動。已知勻強磁場的磁感應(yīng)強度為從線圈匝數(shù)為， 邊的邊長為心，邊的邊長為左，線圈電阻為R, 轉(zhuǎn)動的角速度為3,則當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至圖示位置時（）圖4A.線圈中感應(yīng)電流的方向為帥B.線圈中的感應(yīng)電動勢為25上8C.穿過線圈的磁通量隨時間的變化率最大D.線圈邊所受安培力的大小為小鏟絲，方向垂直紙面向里解析：選AC當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至圖示位置時由楞次定律可判斷出線圈中感應(yīng)電流的方向為 abcda ,線圈中的感應(yīng)電動勢為nBLiLM ,穿過線圈磁通量隨時間的變化率最大，選項A、C正確，選項B錯誤；線圈ad邊所受安培力的大小為空鏟9 ,方向垂直紙面向里，選項D A錯

13、誤。對點訓(xùn)練：有效值的理解與計算6.（多選）（2013山東赤考乂冬16甲是小型交流發(fā)電機的示意圖，兩磁極N、S間的磁場可視為水平方向的勻強磁場，為交流電流表。線圈繞垂直于磁場的水平軸沿逆時針方 向勻速轉(zhuǎn)動，從圖示位置開始計時，產(chǎn)生的交變電流隨時間變化的圖像如圖乙所示。以下判 斷正確的是（）圖6A.電流表的示數(shù)為10AB.線圈轉(zhuǎn)動的角速度為50/rrad/sC. 0.01s時線圈平面與磁場方向平行D. 0.02s時電阻R中電流的方向自右向左解析：選AC 根據(jù)i-i圖像可知，交流電的最大值為1即 A ,所以電流表的示數(shù)（有效值）為10 A , A正確。交流電的周期T- 0.02 s ,線圈轉(zhuǎn)動的角

14、速度3二亍二100兀rad/s , B錯誤。0.01 s時，感應(yīng)電流達到峰值，線圈平面與磁場方向平行，C正確。0.02 s時，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錯誤。對點訓(xùn)練：交變電流的“四值”9. （2013福建前學(xué)）如圖9,實驗室一臺手搖交流發(fā)電機，內(nèi)阻r=L0C,外接R=9.0C 的電阻。閉合開關(guān)S,當(dāng)發(fā)電機轉(zhuǎn)子以某一轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的電動勢e= 10/2sin 10MV）,則（）Or R_J圖9A.該交變電流的頻率為10 HzB.該電動勢的有效值為1曜VC.外接電阻/?所消耗的電功率為10 WD.電路中理想交流電流表卷的示數(shù)為L0A解析：選

15、D 由交流電的表達式可知co - IOtt rad/s , Em - 1072 V，得/二卷=5 Hz , E-E10 V , Ax B 錯誤。/=-=1 A , D 正確。Pk = I2R = 9W , C 錯誤。R + r考點綜合訓(xùn)練11. （2012江蘇育考）某興趣小組設(shè)計了一種發(fā)電裝置，如圖11所示。在磁極和圓柱狀鐵4芯之間形成的兩磁場區(qū)域的圓心角a均為鏟，磁場均沿半徑方向。匝數(shù)為N的矩形線圈abed 的邊長"=/、hc=ad=2L線圈以角速度3繞中心軸勻速轉(zhuǎn)動，兒和“4邊同時進入磁 場。在磁場中，兩條邊所經(jīng)過處的磁感應(yīng)強度大小均為8、方向始終與兩邊的運動方向垂直。 線圈的總

16、電阻為心外接電阻為求：圖11(1)線圈切割磁感線時，感應(yīng)電動勢的大小Em：(2)線圈切割磁感線時，前邊所受安培力的大小F；(3)外接電阻上電流的有效值L解析：(1)從、/邊的運動速度0 =,解得 Em = 2NBI%。(2)電流/m二上與，安培力/二2N5/m/ r + R解得尸二4(3)一個周期內(nèi)，通電時間t = gTR上消耗的電能卬=舄期且W=/2R7解得/二4NBPco3(r + /?)°Mac 4N?B2l3co c4NB”答案：()2NBl-s (2)_Rr - (3)3q.+r)12. (2015,北京海淀聯(lián)考汝口圖12甲所示，長、寬分別為心、b的矩形金屬線框位于豎 直平

17、而內(nèi)，其匝數(shù)為，總電阻為，可繞其豎直中心軸。2轉(zhuǎn)動。線框的兩個末端分別與 兩個彼此絕緣的銅環(huán)C、。(集流環(huán))焊接在一起，并通過電刷和定值電阻/?相連。線框所在空 間有水平向右均勻分布的磁場，磁感應(yīng)強度8的大小隨時間，的變化關(guān)系如圖乙所示，其中 B。、&和h均為己知。在。h的時間內(nèi)，線框保持靜止，且線框平面和磁場垂直：八時刻后 線框在外力的驅(qū)動下開始繞其豎直中心軸以角速度3勻速轉(zhuǎn)動。求：圖12(1)0八時間內(nèi)通過電阻R的電流大?。?2)線框勻速轉(zhuǎn)動后，在轉(zhuǎn)動一周的過程中電流通過電阻R產(chǎn)生的熱量;(3)線框勻速轉(zhuǎn)動后，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)0八時

18、間內(nèi)，線框中的感應(yīng)電動勢 nLL2(B - Bo) E二/t根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，通過電阻R的電流E nLLi(B - Bd)J -Z? + r (R + r)h(2)線框產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值Enx = nBihL2co感應(yīng)電動勢的有效值E二號nBiLiLico通過電阻R的電流的有效值啜管線框轉(zhuǎn)動一周所需的時間，二二 co此過程中，電阻/?產(chǎn)生的熱量nBiLiLfR + r(3)線框從圖甲所示位置轉(zhuǎn)過90。的過程中，平均感應(yīng)電動勢后二,第二嗎上p平均感應(yīng)電流7二二四必 R + r Af(R + r)通過電阻R的電荷量“=I Z 二nBLL2/? + r較宅 心心一瓦) (勾、nBLLi

19、答案：(R+小 成吠R+r卜卞第2節(jié)變壓器 電能的輸送宏觀循圖憶知官簡則簡I 宜繁則繁I 不同要點不同編徘理想變壓器1 V (|課堂釋疑一站突破要點一理想變壓器1 基本關(guān)系A(chǔ)0(1)無漏磁，故原、副線圈中的、二7相同，(2)線圈無電阻，因此無電壓降，U=E=n(3)根據(jù)?=挈得，套在同一鐵芯上的線圈，無論是原線圈，還是副線圈，該比例都成立,(4)無電能損失，因此P入=產(chǎn)出，無論副線圈是一個還是多個，總有U/ = S/2+S/3+-將電壓關(guān)系代入可得1/】=2/2 + 3/3+。2.基本關(guān)系式中物理量之間的決定關(guān)系(1)電壓決定關(guān)系：輸入電壓S決定輸出電壓“，這是因為輸出電壓j=幼，當(dāng)5 不變時

20、，不論負載電阻R變化與否，S不會改變。(2)電流決定關(guān)系：輸出電流A決定輸入電流八。(3)功率決定關(guān)系：輸出功率P?決定輸入功率(4)頻率關(guān)系：原、副線圈中電流的頻率相同。典例(多選)(2014全國卷II)如圖10-2-1, 一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為I、 m。原線圈通過一理想電流表®接正弦交流電源，一個二極管和阻值為R的負載電阻串聯(lián) 后接到副線圈的兩端。假設(shè)該二極管的正向電阻為零，反向電阻為無窮大。用交流電壓表測 得“、端和c、端的電壓分別為和a”，則()A. Uab U（d = n 2B,增大負載電阻的阻值R,電流表的讀數(shù)變小C.負載電阻的阻值越小，/間的電壓”,越大D.

21、將二極管短路，電流表的讀數(shù)加倍思路點撥（1）副線圈兩端的電壓s與"兩端的電壓是否相等？為什么？提示：由于二極管的單向?qū)щ娦?，所以U?#Ucd。（2）當(dāng)負載R變化時，原線圈中的電流和電壓是否發(fā)生變化？為什么？提示：由于輸入電壓s決定輸出電壓U2f所以不論負載如何變化，s、G均不變；由 于輸出電流/2決定輸入電流/一所以負載變化，人發(fā)生變化。解析根據(jù)變壓器的工作原理、交流電的有效值解題。變壓器的變壓比/二代，其中 U2S、S是變壓器原、副線圈兩端的電壓。S=Uab,由于二極管的單向?qū)щ娞匦?，選項A錯誤。增大負載電阻R的阻值，負載的電功率減小，由于尸入二尸出，且P入二必, 所以原線圈上的電

22、流八減小，即電流表的讀數(shù)變小，選項B正確。以d端的電壓由輸入電壓 Uab決定,負載電阻R的阻值變小時，Uab不變,選項C錯誤。根據(jù)變壓器上的能量關(guān)系有E 靖入二E輸出，在一個周期丁的時間內(nèi)，二極管未短路時有U出/丁二半彳+ 0（/為副線圈兩端的 電壓），二極管短路時有心山丁二苓7,由以上兩式得/2二2/1 ,選項D正確。答案BD針對訓(xùn)練1.（多選）（2014山東赤考）如圖1022,將額定電壓為60 V的用電器，通過一理想變壓 器接在正弦交變電源上。閉合開關(guān)S后，用電器正常工作，交流電壓表和交流電流表（均為理 想電表）的示數(shù)分別為220 V和2.2 A。以下判斷正確的是（）圖 10-2-2A.變

23、壓器輸入功率為484 WB.通過原線圈的電流的有效值為0.6 AC.通過副線圈的電流的最大值為2.2 AD.變壓器原、副線圈匝數(shù)比m : ；n=ll : 3解析：選BD將額定電壓為60 V的用電器接在理想變壓器的輸出端，在閉合開關(guān)后， 用電器正常工作，已知交流電壓表和交流電流表(均為理想電表)讀數(shù)分別為220 V和2.2 A , 根據(jù)功率公式可以求出用電器消耗的功率為132 W ,因此A選項不正確；再根據(jù)變壓器變壓 公式和變流公式可知，介二也和，二也,聯(lián)立可求得通過原線圈的電流的有效值為0.6 A ,所 U2 12 n以選項B正確；由于電流表顯示的是有效值，因此通過副線圈電流的最大值為2.2&

24、lt;2 A ,故 選項C錯誤；根據(jù)變壓器的變壓公式可知，變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為小:小二11：3 ,所以 D選項正確。要點二理想變壓器的動態(tài)分析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。1 .匝數(shù)比不變的情況(如圖10-24所示)會不變，貨栽/?變化 圖 1024(1)5不變，根據(jù)整=,，輸入電壓G決定愉出電壓U2,可以得出不論負載電阻R如何 變化，S不變。(2)當(dāng)負載電阻發(fā)生變化時，上變化，根據(jù)輸出電流心決定輸入電流八，可以判斷人的變 化。(3)/2變化引起P2變化，根據(jù)PI=P2,可以判斷Pl的變化。2 .負載電阻不變的情況(如圖10-2-5所示

25、)圖 10-2-5S不變，票發(fā)生變化，S變化。（2）R不變，“變化，右發(fā)生變化。根據(jù)P2=,HP產(chǎn)尸2,可以判斷3變化時，Pl發(fā)生變化，S不變時，人發(fā)生變化。典例1（多選）（2014廣東奇考）如圖1026所示的電路中，P為滑動變阻器的滑片，保 持理想變壓器的輸入電壓口不變，閉合電鍵S,下列說法正確的是（）圖 10-2-6A. P向下滑動時，燈L變亮B. P向下滑動時，變壓器的輸出電壓不變C. P向上滑動時，變壓器的輸入電流變小D.P向上滑動時，變壓器的輸出功率變大解析由于-保持不變，根據(jù)變壓器的變壓比可知，副線圈的輸出電壓6不變，B 項正確；P向下滑動時，燈泡L兩端的電壓不變，燈泡的亮度不變，

26、A項錯誤；P向上滑動 時，滑動變阻器接入電路的電阻變小，副線圈電路的總電阻R變小，根據(jù)尸2二與可知，變壓 器的輸出功率變大，D項正確；由p二U/二鼻可知，變壓器的輸入電流增大，C項錯誤。答案BD針對訓(xùn)練1 .（多選）如圖10-2-8所示，有一矩形線圈的面積為S,匝數(shù)為N,繞。'軸在磁感應(yīng) 強度為8的勻強磁場中以角速度3勻速轉(zhuǎn)動?；瑒佑|頭P上下移動時可改變輸出電壓，副線 圈接有定值電阻R，從圖示位置開始計時，下列判斷正確的是（）圖 10-2-8A.電流表測得的是電流最大值B.感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式為-=入553W】如C.尸向上移動時，電流表示數(shù)變大D. P向上移動時，電流表示數(shù)變小解析

27、：選BD電流表測得的是電流有效值，選項A錯誤；從圖示位置開始計時，感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式為e=NBSq sins，選項B正確；P向上移動時，輸出電壓降低，電 流表示數(shù)變小，選項C錯誤D正確。2.（多選汝口圖10-2-9所示，將原線圈接到電壓有效值不變的正弦交流電源上，副線圈連 接電阻&、R和電路中分別接了理想交流電壓表V1、V?和理想交流電流表A1、A?,導(dǎo) 線電阻不計，如圖所示。當(dāng)開關(guān)S閉合后（）圖 10-2-9A. /、V?示數(shù)變小，變壓器的輸出功率減小B. Ah A2示數(shù)變大，變壓器的輸出功率增大C. Ai示數(shù)不變、A?示數(shù)變大,變壓器的輸出功率減小D. V1示數(shù)不變、V?示數(shù)

28、變小，變壓器的輸出功率增大解析：選BD據(jù)題意，當(dāng)開關(guān)閉合后，副線圈總電阻R減小，據(jù)閉合電路歐姆定律可知，副線圈總電流為：二一”，其中表示R和R2并聯(lián)后的總電阻，即電流表A2示數(shù)增 Ro + r加，據(jù)變壓器原副線圖電流規(guī)律?二生，匝數(shù)比恒定，4增大，則原線圈電流八增大，即電流 12表A.示數(shù)增加；原線圈中輸入電壓S不變，則電壓表Vi示數(shù)不變；副線圈兩端電壓也不變， 電壓表V?測量的是電阻Ri電壓，當(dāng)電流增大時，電阻心兩端的電壓增大，所以R和&并 聯(lián)后兩端的電壓減小，即V?示數(shù)減??；副線圈輸出功率為P2二上，即輸出功率增大，副線 圈功率決定原線圈功率，所以原線圈功率也增大；故選項B、D正確

29、。要點三遠距離輸電1 .理清三個回路遠距離輸電電網(wǎng)間的基本結(jié)構(gòu)，如圖10-2-10所示。輸電過程的電路被劃分為三個獨立 的回路，即電源回路、輸送回路和用戶回路。在每個回路中，變壓器的原線圈是回路的用電 器，而相應(yīng)的副線圈是下一個回路的電源，每個回路均可應(yīng)用閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電 路的規(guī)律，而變壓器的電壓、電流、功率關(guān)系則是聯(lián)系不同回路的橋梁。圖 10-2-102 .抓住兩個聯(lián)系（1）理想的升壓變壓器聯(lián)系了電源回路和輸送回路，由理想變壓器原理可得：線圈1（匝數(shù) 為1）和線圈2（匝數(shù)為“2）中各個量間的關(guān)系是：In=Imi,尸=尸2。（2）理想的降壓變壓器聯(lián)系了輸送回路和用戶回路，由理想變壓器

30、原理可得：線圈3（匝數(shù) 為“3）和線圈4（正數(shù)為 4）中各個量間的關(guān)系是：萬"=:，13n3 =/54,尸3 =尸4。3 .掌握一個能量守恒定律發(fā)電機把機械能轉(zhuǎn)化為電能，并通過導(dǎo)線將能量輸送給線圈1,線圈1上的能量就是遠 程輸電的總能量，在輸送過程中，先被輸送回路上的導(dǎo)線電阻損耗一小部分，剩余的絕大部 分通過降壓變壓器和用戶回路被用戶使用消耗，所以其能量關(guān)系為尸1=尸技能+尸用尸。典例（2014浙江訴考）如圖10-2-11所示為遠距離交流輸電的簡化電路圖。發(fā)電廠的輸 出電壓是U,用等效總電阻是，的兩條輸電線輸電，輸電線路中的電流是八，其末端間的電 壓為在輸電線與用戶間連有一理想變壓器

31、，流入用戶端的電流為“°則（）廠;H口 J hS""睛上工3邙：L.J圖 10-2-11A.用戶端的電壓為華B,輸電線上的電壓降為UC.理想變壓器的輸入功率為/得D.輸電線路上損失的電功率為LU解析理想變壓器輸入和輸出功率相同，設(shè)用戶端得到的電壓為U2,則有LG二SA , “二華，選項A正確；輸電線上的電壓降為u = hr ,或者AU=U - Q ,選項B錯誤；理 想變壓器的輸入功率為尸二LU一選項C錯誤；輸電線路上損失的電功率為AP=,選項D 錯誤。答案A方法規(guī)律輸電線路功率損失的計算方法（1）P損二P-P'，尸為輸送的功率，P'為用戶得到的功率

32、。（2）P損二俱R線,/線為輸電線路上的電流，/?故為線路電阻。（3）Psa = , AU為輸電線路上損失的電壓，/？線為線路電阻。 R線（4）P損二AU/線,AU為輸電線路上損失的電壓，/線為線路上的電流。易錯提醒在遠距離輸電問題中，一般用P極二腺R線計算線路功率損耗，其原因是IA7/2線可以由公式P輸出二/線u愉出求出，而P橫二&UI線和P損二則不常用，其原因是在一般 R線情況下，au不易求出，且易將au和u除出相混而造成錯誤。針對訓(xùn)練1. （2014福速育考港I 10-2-12為模擬遠距離輸電實驗電路圖，兩理想變壓器的匝數(shù)ni =n4<n2=n3f四根模擬輸電線的電阻峰、&

33、amp;、心、足的阻值均為R，Ah A2為相同的理想 交流電流表，L、L2為相同的小燈泡，燈絲電阻Rl>2R,忽略燈絲電阻隨溫度的變化。當(dāng)A、 8端接入低壓交流電源時（）B. Lh L2兩燈泡的亮度相同C. Q消耗的功率大于心消耗的功率D. &兩端的電壓小于R4兩端的電壓解析：選D遠距離輸電過程中，應(yīng)用高壓輸電能夠減小輸電線上的功率損失，R上消 耗的功率小于心上消耗的功率，C項錯；而比較兩個不同輸電回路，輸電線電阻相同，由P 損二A2R可知，Ai示數(shù)小于A2示數(shù)，A項錯；根據(jù)歐姆定律可知，&兩端電壓小于R兩端 電壓，D項正確;由于輸電線上損失電壓不同，故兩燈泡兩端電壓不同

34、，故亮度不同，B項 錯。2. （2014江蘇高考）遠距離輸電的原理圖如圖10-2-13所示，升壓變壓器原、副線圈的匝 數(shù)分別為m、小，電壓分別為S、S,電流分別為人、12,輸電線上的電阻為R。變壓器為 理想變壓器，則下列關(guān)系式中正確的是（）圖 10213,I n A.v-= h niB .，2=華C. Wi=YR解析：選D根據(jù)變壓器的工作原理可知£二金，所以選項A錯誤；因S、小R不滿 足歐姆定律公式中物理量之間的對應(yīng)關(guān)系，所以選項B錯誤；Uih = U2I2 ,但UihIiR ,選 項C錯誤，D正確。要點四三種特殊的變壓器模型模型一自耦變壓器高中物理中研究的變壓器本身就是一種忽略了能

35、量損失的理想模型，自耦變壓器（又稱調(diào) 壓器），它只有一個線圈，其中的一部分作為另一個線圈，當(dāng)交流電源接不同的端點時，它可 以升壓也可以降壓，變樂器的基本關(guān)系對自耦變壓器均適用，如圖10-2-14所示。圖 10-2-14典例1（2012全國卷）自耦變壓器鐵芯上只繞有一個線圈，原、副線圈都只取該線圈的某 部分。一升壓式自耦調(diào)壓變壓器的電路如圖10-2-15所示，其副線圈匝數(shù)可調(diào)。已知變壓器 線圈總匝數(shù)為1 900匝；原線圈為1 100匝，接在有效值為220 V的交流電源上。當(dāng)變壓器輸 出電壓調(diào)至最大時，負載H上的功率為2.0 kW。設(shè)此時原線圈中電流有效值為八，負載兩端 電壓的有效值為U2,且變壓

36、器是理想的，則S和4分別約為（）A. 380 V 和 5.3 AB. 380 V 和 9.1 AC. 240 V 和 5.3 AD. 240 V 和 9.1 A解析對理想變壓器，原、副線圈功率相同，故通過原線圈的電流/產(chǎn)合二駕A扣9.1A ,負載兩端電壓即為副線圈電壓，由;二倍,即1一；）（）二：（）0 ,可得S = 380 V ,故B對。答案B模型二互感器分為電壓互感器和電流互感器，比較如下:電壓互感器電流互感器原理圖V V V -1原線圈的連接并聯(lián)在高壓電路中串聯(lián)在交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箅娏髯兂尚‰娏骼玫墓襟谩?U2n2In=In2

37、典例2 （2013天津福考）普通的交流電流表不能直接接在高壓輸電線路上測量電流，通 常要通過電流互感器來連接，佟I 10-2-16中電流互感器岫一側(cè)線圈的匝數(shù)較少，工作時電流 為/加，cd一側(cè)線圈的匝數(shù)較多，工作時電流為/閉為了使電流表能正常工作，則（）圖 10-2-161. ab 接 MN、cd 接 PQ,小</8. Ub 接 MN、 Cd 接 P。，Iab>IcdC.9接/2、cd 接 MN, Iab<Icd D.。接 P。、cd 接 MN, U>kd 解析根據(jù)理想變壓器的原理，線圈電流與匝數(shù)成反比，帥接MN ,通過的電流較大，電流表接在4兩端，通過的電流較小，B正

38、確。答案B模型三雙副線圈變壓器計算具有兩個（或兩個以上）副線圈的變壓器問題時，應(yīng)注意三個關(guān)系:電壓關(guān)系s=s=s=（2）電流關(guān)系：“Ji =2/2 + 3/3+（3）功率關(guān)系：P=Pz + P3+典例3如圖10-2-17所示，兩種情況下變壓器燈泡L2、L3的功率均為P，且L1、L、L3為相同的燈泡，匝數(shù)比為 : “2=3： 1,則圖甲中Li的功率和圖乙中Li的功率分別為（）A. P、P加L ； o_lg>n? 0 U八 Iu3乙圖 10-2-174PB. 9P、 y4PCq、9P4尸V'解析由題意可知，兩種情況下變壓器輸出功率均為2P,設(shè)燈泡L2、L3的電壓為U, 電流為/ ,電

39、阻為R ,兩種情況下變壓器輸入電壓為3U ,變壓器輸入電流為京；圖甲中Li的 功率為Pi二竽二9P;圖乙中Li的功率為P2二命2H二寺，選項B正確。答案B9. （2014四川廟考）如圖9所示，甲是遠距離輸電線路的示意圖，乙是發(fā)電機輸出電壓隨圖9時間變化的圖像，貝女A.用戶用電器上交流電的頻率是100HzB.發(fā)電機輸出交流電的電壓有效值是500 VC.輸電線的電流只由降壓變壓器原副線圈的匝數(shù)比決定D.當(dāng)用戶用電器的總電阻增大時，輸電線上損失的功率減小解析：選D根據(jù)交流電的變化規(guī)律、變壓器的工作原理和遠距離輸電知識解題。由，”圖像可知，交流電的周期7=0.02 s ,故頻率片*50 Hz ,選項A

40、錯誤；交流電 的最大值Um=500V ,故有效值U二卷二25靡 V ,選項B錯誤；輸電線上的電流由降壓變 壓器副線圈上的電阻和降壓變壓器原副線圈的匝數(shù)比決定，選項C錯誤；當(dāng)用戶用電器的總 電阻增大時，副線圈上的電流減小，根據(jù);二竽，原線圈（輸電線）上的電流減小，根據(jù)P=/泳, 得輸電線損失的功率減小，選項D正確。對點訓(xùn)練：三種特殊的變壓器第十章高頻考點真題驗收全通關(guān)把握本章在高考中考什么、怎么考，練通此卷、平步高考!高頻考點一：交變電流的產(chǎn)生及描述1. （多選）（2012廣東商考）某小型發(fā)電機產(chǎn)生的交變電動勢為e=50 sin 100MV）。對此電 動勢，下列表述正確的有（）A.最大值是5唯V

41、B.頻率是100 HzC.有效值是25也VD.周期是0.02 s解析：選CD 最大值Em=50V,有效值為七=卷=25 2 V,頻率為50 Hz,周期為了 =y=0.02 s,所以 C、D 正確，2. （2012大綱版全國卷）一臺電風(fēng)扇的額定電壓為交流220 V,在其正常工作過程中，用交流電流表測得某一段時間內(nèi)的工作電流/隨時間/的變化如圖1所示。這段時間內(nèi)電風(fēng)扇的用電量為（）O 10 20 4060 "min圖1/A 0.4 0.3 0.2A. 3.9X10、度C. 7.8X10-2度B. 5.5X10-2度D. ILOXlOF度解析：選B 根據(jù)電流的變化情況，分段計算求電功，Wi

42、=At/i=0.3X220X 10X60 J = 3.96X104J, VV2=Z2/z2=0.4X220X10X60J = 5.28X 104J, VV5=Z3t/r3=0.2X220X40X60J= 1.O56X1O5J,則總功 W=Wi + M+W3=L98X 105 J=5,5X10F度，選項 B 正確。3. （2012北京前考）一個小型電熱器若接在輸出電壓為10 V的直流電源上，消耗電功率P為P:若把它接在某個正弦交流電源上，其消耗的電功率為于如果電熱器電阻不變，則此交 流電源輸出電壓的最大值為（）A. 5VB. 5. VC. 10VD. 1072 V解析：選C設(shè)電熱器電阻為R,正弦

43、交流電源的電壓有效值為U效，接10 V直流電源f/21 （）2p U 效時，尸二五二次"；接交流電源時，5二次，聯(lián)立得U效=56V ,故最大值Um二小U效二10 V , C選項正確。4. （2013海南方考）通過一阻值R= 100 Q的電阻的交變電流如圖2所示，其周期為1 s0電阻兩端電壓的有效值為（）A. 12 VB. 4、國 VC. 15 VD. 8小 V7/2解析：選B 由有效值定義可得滅乂1 s = （O.l A）2XRX0.4sX2 + （0.2A）2XRX0.1 sX2 ,其中R=100C,可得U =V,B正確。高頻考點二：變壓器5.（2012學(xué)慶育考）如圖3所示，理想變

44、壓器的原線圈接入=11 OOOsin 100MV）的交 變電壓，副線圈通過電阻/=6 C的導(dǎo)線對“220 V 880W”的電器供電，該電器正常工 作。由此可知（）圖3A.原、副線圈的匝數(shù)比為50： 1B.交變電壓的頻率為100HzC.副線圈中電流的有效值為4 AD.變壓器的輸入功率為880 W解析：選C副線圈輸出電壓5 = 220V + a,”二興二工生斗，故A錯誤。2戶 2 U1 220 + Ur 1IOOjt Hz , /= 50 Hz ,故B錯誤。上二黑 A二4 A ,故C正確。由于理想變壓器尸入二尸出二B r + 880 W>880 W ,故 D 錯誤。6. （2013,四川布考

45、）用220V的正弦交流電通過理想變壓器對一負載供電，變壓器輸出電 壓是110V,通過負載的電流圖像如圖4所示，則（）A.變壓器輸入功率約為3.9WB.輸出電壓的最大值是UOVC.變壓器原、副線圈匝數(shù)比是1 : 2D.負載電流的函數(shù)表達式/=0.05 sin（1007r/+）A解析：選A 由題圖可知通過負載的電流最大值為/m=0.05 A,周期了=0.02 s,故電流 的函數(shù)表達式，=/m Sil第二0.05 sinlOOwA ,D錯誤；理想變壓器匝數(shù)比等于電壓比，即小: 小=U|：S = 2:1 , C錯誤；輸出電壓s = UOV ,其最大值U如二巾u?=1TM V , B錯誤； 理想變壓器輸

46、入功率等于輸出功率，即輸入功率P=/25二號X110W，3.9W , A正確。7. （2011全國卷）如圖5, 一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1 ：2：副線圈電路中接有 燈泡，燈泡的額定電壓為220 V,額定功率為22 W；原線圈電路中接有電壓表和電流表?，F(xiàn) 閉合開關(guān)，燈泡正常發(fā)光。若用U和/分別表示此時電壓表和電流表的讀數(shù)，則（）A. U=UOV, /=0.2AB. t/=110V, /=0.05AC. t/=H0V2 V, 7=0.2AD. t/=110V2 V, 1=02巾 A解析：選A 直接求出副線圈中的電壓、電流分別為：220 V、0.1 Ao故原線圈中的電壓、電流分別為110V.

47、 0.2Ao8.（多選）（2011山東店考）為保證用戶電壓穩(wěn)定在220 V,變電所需適時進行調(diào)壓，圖6 甲為調(diào)壓變壓器示意圖。保持輸入電壓的不變，當(dāng)滑動接頭P上下移動時可改變輸出電壓。 某次檢測得到用戶電壓2隨時間，變化的曲線如圖乙所示。以下正確的是（）A. 2=190sin(507rf)VB. u2=190y/2 sin(l00) VC.為使用戶電壓穩(wěn)定在220 V,應(yīng)將P適當(dāng)下移D.為使用戶電壓穩(wěn)定在220 V,應(yīng)將P適當(dāng)上移解析：選BD 根據(jù)圖乙可知交流電的最大值Um=19（M5 V和周期7=0.02 s（3二與二 lOO/ria&s）,結(jié)合正弦交流電的瞬時值表達式=Um sin

48、皿，可知B正確，A錯；根據(jù)變壓器的變壓比會二腎，口、不變，提高S只能減小一所以P應(yīng)上移，D正確，C錯。9.（多選）（2012山東方考）圖7甲是某燃氣爐點火裝置的原理圖。轉(zhuǎn)換器將直流電壓轉(zhuǎn)換 為圖乙所示的正弦交變電壓，并加在一理想變壓器的原線圈上，變壓器原、副線圈的匝數(shù)分 別為h2, OV為交流電壓表.當(dāng)變壓器副線圈電壓的瞬時值大于5 000 V時，就會在鋼針和金屬板間引發(fā)電火花進而點燃氣體。以下判斷正確的是（）A.電壓表的示數(shù)等于5 VB.電壓表的示數(shù)等于左VC.實現(xiàn)點火的條件是卜000D.實現(xiàn)點火的條件是賓1 000解析：選BC電壓表示數(shù)為電壓有效值，由題圖乙可得U二卷二/V ,選項A錯誤，B正確；副線圈電壓峰值為5。V時，導(dǎo)圖二1 000 ,由于引發(fā)電火花的條件是副線圈電壓峰值大于5000V ,故緊1000 ,