專題六 第2課時(shí) 直流電路和交流電路

第2課時(shí)直流電路和交流電路1．純電阻電路和非純電阻電路的電功、電功率的比較(1)純電阻電路：電功W＝UIt，電功率P＝UI，且電功全部轉(zhuǎn)化為電熱，有W＝Q＝UIt＝eq\f(U2,R)t＝I2Rt，P＝UI＝eq\f(U2,R)＝I2R.(2)非純電阻電路：電功W＝UIt，電功率P＝UI，電熱Q＝I2Rt，電熱功率P熱＝I2R，電功率大于電熱功率，即W>Q，故求電功、電功率只能用W＝UIt、P＝UI，求電熱、電熱功率只能用Q＝I2Rt、P熱＝I2R.2．電源的功率和效率(1)電源的幾個(gè)功率①電源的總功率：P總＝EI②電源內(nèi)部消耗的功率：P內(nèi)＝I2r③電源的輸出功率：P出＝UI＝P總－P內(nèi)(2)電源的效率η＝eq\f(P出,P總)×100%＝eq\f(U,E)×100%3．交流電的“四值”(1)最大值Em＝NBSω.(2)瞬時(shí)值e＝NBSωsin_ωt.(3)有效值：正弦式交流電的有效值E＝eq\f(Em,\r(2))；非正弦式交流電的有效值必須根據(jù)電流的熱效應(yīng)，用等效的思想來求解．計(jì)算交流電路的電功、電功率和測(cè)定交流電路的電壓、電流都是指有效值．(4)平均值：eq\x\to(E)＝neq\f(ΔΦ,Δt)，常用來計(jì)算通過電路的電荷量．4．理想變壓器的基本關(guān)系式(1)功率關(guān)系：P入＝P出．(2)電壓關(guān)系：eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2).(3)電流關(guān)系：只有一個(gè)副線圈時(shí)eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1).直流電路動(dòng)態(tài)分析方法(1)程序法：基本思路是“部分→整體→部分”．即從阻值的變化入手，由串、并聯(lián)規(guī)律判定R總的變化情況，再由歐姆定律判斷I總和U端的變化情況，最后由部分電路歐姆定律及串聯(lián)分壓、并聯(lián)分流等規(guī)律判斷各部分的變化情況．(2)結(jié)論法——“并同串反”：“并同”：指某一電阻增大(減小)時(shí)，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大(減小)．“串反”：指某一電阻增大(減小)時(shí)，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小(增大)．考向1直流電路的動(dòng)態(tài)分析例1(單選)如圖1所示，平行金屬板中帶電質(zhì)點(diǎn)P原來處于靜止?fàn)顟B(tài)，不考慮電流表和電壓表對(duì)電路的影響，R1的阻值和電源內(nèi)阻r相等．當(dāng)滑動(dòng)變阻器R4的滑片向b端移動(dòng)時(shí)，則()圖1A．R3上消耗的功率逐漸增大B．電流表讀數(shù)減小，電壓表讀數(shù)增大C．電源的輸出功率逐漸增大D．質(zhì)點(diǎn)P將向上運(yùn)動(dòng)審題突破當(dāng)R4的滑片向b端移動(dòng)時(shí)，其電阻如何變化？電容器兩極板間電壓和哪部分電路電壓相等？如何分析電源的輸出功率變化情況？解析滑動(dòng)變阻器R4的滑片向b端移動(dòng)時(shí)，R4的阻值越來越小，故并聯(lián)電路的總電阻減小，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓規(guī)律可得：R3的電壓減小，消耗的功率減小，故A錯(cuò)誤；電容器電壓等于R3的，故也減小，所以質(zhì)點(diǎn)P將向下運(yùn)動(dòng)，所以D錯(cuò)誤；外電路總電阻減小，所以干路電流I1增大，而R3的電流I3減小，根據(jù)I1＝I3＋I(xiàn)A，可得電流表讀數(shù)IA增大，所以B錯(cuò)誤；因R1的阻值和電源內(nèi)阻r相等，故外電路電阻大于電源內(nèi)阻，且逐漸減小，由輸出功率與外電阻的關(guān)系可得：電源的輸出功率在增大，所以C正確．答案C(單選)某同學(xué)準(zhǔn)備用一種金屬絲制作一只電阻溫度計(jì)．他先通過實(shí)驗(yàn)描繪出一段金屬絲的U－I曲線，如圖2甲所示．再將該金屬絲與某一定值電阻R0串聯(lián)接在電路中，用電壓表(電壓表的內(nèi)阻遠(yuǎn)大于金屬絲的電阻)與金屬絲并聯(lián)，并在電壓表的表盤上標(biāo)注溫度值，制成電阻溫度計(jì)，如圖乙所示．下列說法中正確的是()圖2A．從圖甲可知，該金屬絲的阻值隨溫度的升高而減小B．圖乙中電壓表的指針偏轉(zhuǎn)角越大，溫度值越小C．選用不同阻值的R0可以改變溫度計(jì)的量程，R0越大，量程越大D．溫度越高，電源消耗的功率越大答案C解析從圖甲可知，圖線上的點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率表示電阻的大小，故該金屬絲的阻值隨溫度的升高而增大，所以A錯(cuò)誤；圖乙中電壓表的指針偏轉(zhuǎn)角越大，說明RT的阻值越大，即溫度越高，所以B錯(cuò)誤；若R0越大，電壓表要偏轉(zhuǎn)同樣的角度，需RT的阻值更大，即溫度更高，量程越大，所以C正確；溫度越高，RT的阻值越大，電路電流越小，所以電源消耗的功率P＝EI越小，故D錯(cuò)誤．考向2交流電的產(chǎn)生和描述例2(雙選)如圖3甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)，電阻為r＝2Ω矩形線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與右側(cè)電路連接，右側(cè)電路中滑動(dòng)變阻器R的最大阻值為R0＝eq\f(40,7)Ω，滑動(dòng)片P位于滑動(dòng)變阻器中央，定值電阻R1＝R0、R2＝eq\f(R0,2)，其他電阻不計(jì)．從線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)開始計(jì)時(shí)，閉合開關(guān)S，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中理想交流電壓表示數(shù)是10V，圖乙是矩形線圈磁通量Φ隨時(shí)間t變化的圖象，則下列說法正確的是()圖3A．電阻R2上的熱功率為eq\f(5,7)WB．0.02s時(shí)滑動(dòng)變阻器R兩端的電壓瞬時(shí)值為零C．線圈產(chǎn)生的e隨時(shí)間t變化的規(guī)律是e＝10eq\r(2)cos100πt(V)D．線圈開始轉(zhuǎn)動(dòng)到t＝eq\f(1,600)s的過程中，通過R1的電荷量為eq\f(\r(2),200π)C解析R總＝R1＋eq\f(R0,2)＋eq\f(R0,4)＝eq\f(7,4)R0＝10Ω，I＝eq\f(10,10)A＝1A，UR2＝eq\f(10,7)V，根據(jù)公式P＝eq\f(U2,R)得電阻R2上的熱功率為PR2＝eq\f(5,7)W，故A正確；0.02s通過線圈的磁通量為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，故B錯(cuò)誤；T＝0.02s，ω＝eq\f(2π,T)＝100πrad/s，E＝10V＋1×2V＝12V，e＝12eq\r(2)cos100πt(V)，故C錯(cuò)誤；電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em＝12eq\r(2)V＝nBSω，Φm＝BS＝eq\f(12\r(2),n×100π)(Wb)，Φ＝eq\f(12\r(2),n×100π)sin100πt(Wb)，線圈開始轉(zhuǎn)動(dòng)到t＝eq\f(1,600)s的過程中，通過電阻的電量為eq\f(nΔΦ,R總＋r)＝eq\f(\r(2),200π)C，故D正確．答案AD以題說法1.線圈通過中性面時(shí)的特點(diǎn)(1)穿過線圈的磁通量最大；(2)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零；(3)線圈每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電流的方向改變一次．2．交流電“四值”的應(yīng)用(1)最大值：分析電容器的耐壓值；(2)瞬時(shí)值：計(jì)算閃光電器的閃光時(shí)間、線圈某時(shí)刻的受力情況；(3)有效值：電表的讀數(shù)及計(jì)算電熱、電功、電功率及保險(xiǎn)絲的熔斷電流；(4)平均值：計(jì)算通過電路截面的電荷量．(雙選)(2014·天津·7)如圖4甲所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(dòng)，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)圖象如圖乙中曲線a、b所示，則()圖4A．兩次t＝0時(shí)刻線圈平面均與中性面重合B．曲線a、b對(duì)應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為2∶3C．曲線a表示的交變電動(dòng)勢(shì)頻率為25HzD．曲線b表示的交變電動(dòng)勢(shì)有效值為10V答案AC解析A．從圖象可知，兩次轉(zhuǎn)動(dòng)都是從中性面開始計(jì)時(shí)的，故A正確．B.從圖象可知，曲線a、b對(duì)應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的周期之比為2∶3，則轉(zhuǎn)速之比為3∶2，故B錯(cuò)誤．C.由圖象可知曲線a的周期Ta＝4×10－2s，則曲線a表示的交變電動(dòng)勢(shì)頻率fa＝eq\f(1,Ta)＝25Hz，故C正確．D.交變電動(dòng)勢(shì)的最大值Em＝NBSω，則曲線a、b表示的交變電動(dòng)勢(shì)的峰值之比為Ema∶Emb＝ωa∶ωb＝3∶2，即Emb＝eq\f(2,3)Ema＝10V，故曲線b表示的交變電動(dòng)勢(shì)的有效值為E有＝eq\f(10,\r(2))V＝5eq\r(2)V，D錯(cuò)誤．考向3變壓器和遠(yuǎn)距離輸電問題例3(單選)如圖5為學(xué)校配電房向各個(gè)教室的供電示意圖，T為理想變壓器，V1、A1為監(jiān)控市電供電端的電壓表和電流表，V2、A2為監(jiān)控校內(nèi)變壓器的輸出電壓表和電流表，R1、R2為教室的負(fù)載電阻，V3、A3為教室內(nèi)的監(jiān)控電壓表和電流表，配電房和教室間有相當(dāng)長的一段距離，則當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)()圖5A．電流表A1、A2和A3的示數(shù)都變大B．只有電流表A1的示數(shù)變大C．電壓表V3的示數(shù)變小D．電壓表V2和V3的示數(shù)都變小解析開關(guān)S閉合，負(fù)載的總電阻減小，又副線圈的電壓U2不變，所以副線圈的電流增大，電流表A2示數(shù)變大，根據(jù)變流規(guī)律可得原線圈電流增大，電流表A1示數(shù)增大，配電房和教室間有相當(dāng)長的一段距離，導(dǎo)線所耗電壓增大，故并聯(lián)電路的電壓減小，即電壓表V3示數(shù)減小，所以電流表A3的示數(shù)減小，所以A、B錯(cuò)誤，C正確；副線圈電壓不變，即V2示數(shù)不變，所以D錯(cuò)誤．答案C以題說法理想變壓器動(dòng)態(tài)分析的兩種情況1．負(fù)載電阻不變，討論變壓器原、副線圈兩端的電壓、電流、電功率等隨匝數(shù)比的變化情況．2．匝數(shù)比不變，討論變壓器原、副線圈兩端的電壓、電流、電功率等隨負(fù)載電阻的變化情況．不論哪種情況，要注意兩點(diǎn)：一、根據(jù)題意分清變量和不變量；二、弄清“誰決定誰”的制約關(guān)系．對(duì)電壓而言，輸入決定輸出；對(duì)電流、電功(率)而言，輸出決定輸入．(單選)(2014·江蘇·3)遠(yuǎn)距離輸電的原理圖如圖6所示，升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2，電壓分別為U1、U2，電流分別為I1、I2，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6A.eq\f(I1,I2)＝eq\f(n1,n2) B．I2＝eq\f(U2,R)C．I1U1＝Ieq\o\al(2,2)R D．I1U1＝I2U2答案D解析根據(jù)理想變壓器的工作原理得I1U1＝I2U2、eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1).U2不是加在R兩端的電壓，故I2≠eq\f(U2,R)，而I1U1等于R上消耗的功率Ieq\o\al(2,2)R與下一級(jí)變壓器的輸入功率之和．選項(xiàng)D正確．考向4交變電流的綜合問題分析例4(雙選)如圖7甲是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，兩極M、N間的磁場(chǎng)可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，A為理想交流電流表，V為理想交流電壓表．內(nèi)阻不計(jì)的矩形線圈繞垂直于磁場(chǎng)方向的水平軸OO′沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，矩形線圈通過滑環(huán)接一理想變壓器，滑動(dòng)觸頭P上下移動(dòng)時(shí)可改變變壓器副線圈的輸出電壓，副線圈接有可調(diào)電阻R，從圖示位置開始計(jì)時(shí)，發(fā)電機(jī)線圈中產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示，以下判斷正確的是()圖7A．電壓表的示數(shù)為10VB．0.01s時(shí)發(fā)電機(jī)線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直C．若P的位置向上移動(dòng)、R的大小不變時(shí)，電流表讀數(shù)將減小D．若P的位置不變、R的大小不變，而把發(fā)電機(jī)線圈的轉(zhuǎn)速增大一倍，則變壓器的輸入功率將增大到原來的4倍審題突破由題圖乙可知交流電的哪些信息？P的位置向上移動(dòng)，原、副線圈的電壓有何變化？解析電壓表顯示的為有效值，示數(shù)為10V，A正確；0.01s時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，故線圈平面與磁場(chǎng)方向平行，故B錯(cuò)誤；若P的位置向上移動(dòng)，匝數(shù)比減小，副線圈電壓增大，R的大小不變時(shí)，電流表讀數(shù)將增大，故C錯(cuò)誤；若P的位置不變、R的大小不變，而把發(fā)電機(jī)線圈的轉(zhuǎn)速增大一倍，電壓增大為原來的2倍，則變壓器的輸入功率將增大到原來的4倍，故D正確．答案AD以題說法交變電流的綜合問題，涉及交流電路最大值、有效值、平均值、瞬時(shí)值的計(jì)算，與電磁感應(yīng)、安培力、閉合電路歐姆定律的綜合應(yīng)用等，解答時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：1．分清交流電路“四值”的不同計(jì)算方法和物理意義．2．學(xué)會(huì)將直流電路、閉合電路歐姆定律的知識(shí)應(yīng)用在交流電路中．(雙選)如圖8所示，邊長為L、匝數(shù)為N，電阻不計(jì)的正方形線圈abcd在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞轉(zhuǎn)軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng)，軸OO′垂直于磁感線，在線圈外接一含有理想變壓器的電路，變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1和n2.保持線圈以恒定角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)，下列判斷正確的是()圖8A．在圖示位置時(shí)線框中磁通量為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大B．當(dāng)可變電阻R的滑片P向上滑動(dòng)時(shí)，電壓表V2的示數(shù)變大C．電壓表V1示數(shù)等于NBωL2D．變壓器的輸入與輸出功率之比為1∶1答案AD解析當(dāng)線框轉(zhuǎn)到如圖所示位置，穿過線框的磁通量為0，但線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，故選項(xiàng)A正確；電壓表V2測(cè)量的是副線圈的電壓，副線圈電壓由原線圈電壓決定，與負(fù)載電阻變化無關(guān)，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電壓表V1示數(shù)為有效值，等于u1＝eq\f(u1m,\r(2))＝eq\f(NBωL2,\r(2))，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；理想變壓器輸入功率等于輸出功率，則選項(xiàng)D正確．(限時(shí)：40分鐘)題組1直流電路的動(dòng)態(tài)分析1．(單選)(2014·天津·2)如圖1所示，電路中R1、R2均為可變電阻，電源內(nèi)阻不能忽略，平行板電容器C的極板水平放置，閉合電鍵S，電路達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，帶電油滴懸浮在兩板之間靜止不動(dòng)．如果僅改變下列某一個(gè)條件，油滴仍能靜止不動(dòng)的是()圖1A．增大R1的阻值B．增大R2的阻值C．增大兩板間的距離D．?dāng)嚅_電鍵S答案B解析增大R1的阻值，穩(wěn)定后電容器兩板間的電壓升高，帶電油滴所受電場(chǎng)力增大，將向上運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤；電路穩(wěn)定后，電容器相當(dāng)于斷路，無電流通過電阻R2，故R2兩端無電壓，所以，增大R2的阻值，電容器兩板間的電壓不變，帶電油滴仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，B正確；增大兩板間的距離，兩板間的電壓不變，電場(chǎng)強(qiáng)度減小，帶電油滴所受電場(chǎng)力減小，將向下運(yùn)動(dòng)，C錯(cuò)誤；斷開電鍵S后，兩板間的電勢(shì)差為零，帶電油滴只受重力作用，將向下運(yùn)動(dòng)，D錯(cuò)誤．2．(單選)如圖2所示是一火警報(bào)警電路的示意圖．其中R3為用某種材料制成的傳感器，這種材料的電阻率隨溫度的升高而增大．值班室的顯示器為電路中的電流表，電源兩極之間接一報(bào)警器．當(dāng)傳感器R3所在處出現(xiàn)火情時(shí)，顯示器的電流I、報(bào)警器兩端的電壓U的變化情況是()圖2A．I變大，U變小 B．I變小，U變大C．I變小，U變小 D．I變大，U變大答案D解析當(dāng)傳感器R3所在處出現(xiàn)火情時(shí)，R3的電阻增大，外電路總電阻增大，根據(jù)閉合電路歐姆定律得知，干路電流I0減小，路端電壓U＝E－I0r變大，即報(bào)警器兩端的電壓U變大．傳感器R3與電阻R2并聯(lián)部分的電壓U并＝E－I0r－I′R1，干路電流I0減小，通過R1的電流I′減小，故U并變大，電流表的讀數(shù)變大．3．(雙選)2007年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予了兩位發(fā)現(xiàn)“巨磁電阻”效應(yīng)的物理學(xué)家，某探究小組查到某磁敏電阻在室溫下的電阻隨磁感應(yīng)強(qiáng)度變化曲線如圖3甲所示，其中R、R0分別表示有、無磁場(chǎng)時(shí)磁敏電阻的阻值．為研究其磁敏特性設(shè)計(jì)了圖乙所示電路．關(guān)于這個(gè)探究實(shí)驗(yàn)，下列說法中正確的是()圖3A．閉合開關(guān)S，圖乙中只增加磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小時(shí)，電壓表的示數(shù)增大B．閉合開關(guān)S，圖乙中只改變磁場(chǎng)方向，電壓表的示數(shù)減小C．閉合開關(guān)S，圖乙中只增加磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小時(shí)，流過aP段的電流可能減小D．閉合開關(guān)S，圖乙中只增加磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小時(shí)，電源的輸出功率可能增大答案AD解析由題圖，磁敏電阻的阻值只與磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小有關(guān)，故B錯(cuò)誤；隨著磁感應(yīng)強(qiáng)度變大，電阻變大，閉合開關(guān)S，圖乙中只增加磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小時(shí)，磁敏電阻的阻值變大，電壓表的示數(shù)增大，故A正確；增加磁感應(yīng)強(qiáng)度，aP段的兩端電壓增加，而電阻沒變，故通過aP的電流一定增大，故C錯(cuò)誤；如果原來的外電阻小于內(nèi)電阻，增加磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小時(shí)，磁敏電阻的阻值變大，可能使得外電路電阻等于電源的內(nèi)阻，此時(shí)電源的輸出功率最大，故電源輸出功率可能增大，故D正確．題組2交流電的產(chǎn)生和描述4．(單選)一個(gè)匝數(shù)為100匝，電阻為0.5Ω的閉合線圈處于某一磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于線圈平面，從某時(shí)刻起穿過線圈的磁通量按如圖4所示規(guī)律變化．則線圈中產(chǎn)生交變電流的有效值為()圖4A．5AB．2eq\r(5)AB．6AD．2eq\r(6)A答案B解析0～1s時(shí)間內(nèi)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E1＝nΔΦ1/Δt1＝1V，電流為2A；1～1.2s內(nèi)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2＝nΔΦ2/Δt2＝5V，感應(yīng)電流為10A，一個(gè)周期內(nèi)發(fā)熱量為Ieq\o\al(2,1)Rt1＋I(xiàn)eq\o\al(2,2)Rt2＝I2R(t1＋t2)，得I＝2eq\r(5)A，B正確．5．(單選)如圖5所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的矩形線圈的周期為0.02s，轉(zhuǎn)軸O1O2垂直于磁場(chǎng)方向，線圈總電阻為2Ω，匝數(shù)為100匝．從線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)開始計(jì)時(shí)，t＝eq\f(1,300)s時(shí)線圈中感應(yīng)電流為1A．那么()圖5A．線圈中感應(yīng)電流的有效值為2AB．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周產(chǎn)生的焦耳熱為0.16JC．t＝eq\f(1,300)s時(shí)穿過線圈磁通量的變化率為0.02Wb/sD．線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝4sin100πt(V)答案C解析由于從中性面開始，感應(yīng)電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為：i＝Imcoseq\f(2π,T)t(A)，將t＝eq\f(1,300)s代入可得，Im＝2A，因此感應(yīng)電流的有效值為I＝eq\f(Im,\r(2))＝eq\r(2)A，A錯(cuò)誤；線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周產(chǎn)生的焦耳熱Q＝I2Rt＝(eq\r(2))2×2×0.02J＝0.08J，B錯(cuò)誤；線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式e＝Umcoseq\f(2π,T)t(V)＝ImRcoseq\f(2π,T)t(V)＝4cos100πt(V)，D錯(cuò)誤；而t＝eq\f(1,300)s時(shí)有瞬時(shí)值e＝4coseq\f(π,3)V＝2V，而根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，e＝neq\f(ΔΦ,Δt)，因此t＝eq\f(1,300)s時(shí)穿過線圈磁通量的變化率為eq\f(e,n)＝0.02Wb/s，C正確．6．(雙選)如圖6甲所示，矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出交流電的電動(dòng)勢(shì)圖象如圖乙所示，則()圖6A．t＝0.01s時(shí)刻穿過線框回路的磁通量變化率為零B．t＝0.02s時(shí)刻穿過線框回路的磁通量為零C．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)周期為0.01sD．電動(dòng)勢(shì)有效值為22V答案AD解析t＝0.01s和t＝0.02s時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于零，所以穿過線框回路的磁通量變化率為零，但此時(shí)穿過線框的磁通量最大，故A正確，B錯(cuò)誤；由題圖乙可知T＝0.02s，故C錯(cuò)誤；根據(jù)正弦式交變電動(dòng)勢(shì)有效值和峰值的關(guān)系可得，該交變電動(dòng)勢(shì)的有效值為E＝22V，故D正確．題組3變壓器和遠(yuǎn)距離輸電問題7．(雙選)(2014·山東·17)如圖7所示，將額定電壓為60V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220V和2.2A．以下判斷正確的是()圖7A．變壓器輸入功率為484WB．通過原線圈的電流的有效值為0.6AC．通過副線圈的電流的最大值為2.2AD．變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝11∶3答案BD解析變壓器的輸入功率P1＝P2＝I2U2＝2.2×60W＝132W，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)得eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)＝eq\f(220,60)＝eq\f(11,3)，選項(xiàng)D正確；由eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)得I1＝eq\f(n2,n1)I2＝eq\f(3,11)×2.2A＝0.6A，選項(xiàng)B正確；根據(jù)I＝eq\f(Im,\r(2))得通過副線圈的電流的最大值I2m＝eq\r(2)I2＝2.2eq\r(2)A，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．8．(單選)(2014·福建·16)圖8為模擬遠(yuǎn)距離輸電實(shí)驗(yàn)電路圖，兩理想變壓器的匝數(shù)n1＝n4<n2＝n3，四根模擬輸電線的電阻R1、R2、R3、R4的阻值均為R，A1、A2為相同的理想交流電流表，L1、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、B端接入低壓交流電源時(shí)()圖8A．A1、A2兩表的示數(shù)相同B．L1、L2兩燈泡的亮度相同C．R1消耗的功率大于R3消耗的功率D．R2兩端的電壓小于R4兩端的電壓答案D解析設(shè)A、B兩端所加電壓為U.由歐姆定律知，通過A2表的電流大小I2＝eq\f(U,2R＋RL).通過升壓變壓器升壓后輸出電壓U′＝eq\f(n2,n1)U，降壓變壓器輸入端獲得的電壓為U′－I1·2R＝eq\f(n2,n1)U－I1·2R，燈泡L1兩端電壓為(eq\f(n2,n1)U－I1·2R)eq\f(n4,n3)，則通過燈泡L1的電流為eq\f(\f(n2,n1)U－I1·2R\f(n4,n3),RL).故由變壓器電流變化規(guī)律得I1＝eq\f(\f(n2,n1)U－I1·2R\f(n4,n3),RL)eq\f(n4,n3).又因?yàn)閚1＝n4<n2＝n3，解上式得I1＝eq\f(U,\f(n2,n1)RL＋\f(n1,n2)·2R).因?yàn)镽L>2R，所以I1<I2，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．通過燈泡L1的電流為eq\f(n3,n4)I1＝eq\f(n2,n1)I1＝eq\f(U,RL＋\f(n\o\al(2,1),n\o\al(2,2))·2R)>I2，故燈泡L1亮度更大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤．由于I1<I2，根據(jù)歐姆定律以及電功率的有關(guān)知識(shí)可知，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確．題組4交變電流的綜合問題分析9．(單選)圖9甲中的變壓器為理想變壓器，原線圈匝數(shù)n1與副線圈匝數(shù)n2之比為10∶1，變壓器的原線圈接如圖乙所示的正弦式交流電，電阻R1＝R2＝R3＝20Ω和電容器C連接成如圖甲所示的電路．其中，電容器擊穿電壓為8V，各電表均為理想交流電表，開關(guān)S處于斷開狀態(tài)，則()圖9A．電壓表的讀數(shù)為10VB．電流表的讀數(shù)約為0.05AC．電阻R2上消耗的功率為2.5WD．若閉合開關(guān)S，電容器會(huì)被擊穿答案C解析由題圖乙知，原線圈交變電壓的有效值為U1＝100eq\r(2)V，根據(jù)變壓規(guī)律得U2＝10eq\r(2)V，開關(guān)S處于斷開狀態(tài)，負(fù)載為R1、R2串聯(lián)，電壓表測(cè)量的是R2兩端的電壓，又R1＝R2，可得電壓表讀數(shù)為5eq\r(2)V，所以A錯(cuò)誤；副線圈電流I2＝eq\f(U2,R1＋R2)＝eq\f(\r(2),4)A，原線圈電流I1＝eq\f(n2,n1)I2＝eq\f(\r(2),40)A，所以B錯(cuò)誤；電阻R2上消耗的功率P2＝Ieq\o\al(2,2)R2＝2.5W，故C正確；若閉合開關(guān)S，電容器兩端最大電壓等于eq\f(1,3)U2m＝eq\f(20,3)V，小于8V，故電容器不會(huì)被擊穿，所以D錯(cuò)誤．10．(單選)(2014·湖北七市模擬)如圖10所示，一個(gè)匝數(shù)為N＝100匝的線圈以固定轉(zhuǎn)速50轉(zhuǎn)/秒在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)，其產(chǎn)生的交流電通過一匝數(shù)比為n1∶n2＝10∶1的變壓器給阻值R＝20Ω的電阻供電，已知交流電壓表的示數(shù)為20V，從圖示位置開始計(jì)時(shí)，則下列說法正確的是()圖10A．電阻R消耗的電功率為10WB．穿過線圈平面的最大磁通量為eq\f(1,50π)WbC．t＝0時(shí)刻流過線圈的電流不為零D．t＝0.0025s時(shí)刻穿過線圈平面的磁通量為eq\f(1,50π)Wb答案D解析電阻R消耗的電功率為P＝eq\f(U2,R)＝eq\f(202,20)W＝20W，故A錯(cuò)誤；根據(jù)公式Em＝NBSω＝NΦmω，穿過線圈平面的最大磁通量為Φm＝eq\f(Em,Nω)＝eq\f(200\r(2),100×2π×50)Wb＝eq\f(\r(2),50π)Wb，故B錯(cuò)誤；圖示時(shí)刻為中性面位置，故感應(yīng)電動(dòng)