高考物理 考前專項(xiàng)拔高提分練 熱點(diǎn)10 　交流電與變壓器

熱點(diǎn)10交流電與變壓器考向一交變電流的產(chǎn)生與計(jì)算【真題研磨】典例(多選)(2024·新課標(biāo)全國(guó)卷)電動(dòng)汽車制動(dòng)時(shí)可利用車輪轉(zhuǎn)動(dòng)將其動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能儲(chǔ)存起來(lái)。車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)磁極繞固定的線圈旋轉(zhuǎn),在線圈中產(chǎn)生電流。磁極勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的某瞬間,磁場(chǎng)方向恰與線圈平面垂直,如圖所示。將兩磁極間的磁場(chǎng)視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)①,則磁極再轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí)②,線圈中(A.電流最小B.電流最大C.電流方向由P指向Q D.電流方向由Q指向P審題思維題眼直擊信息轉(zhuǎn)化①中性面位置②峰值面位置模型轉(zhuǎn)化【多維演練】1.維度:交流電的產(chǎn)生如圖甲所示為一小型交流發(fā)電機(jī)示意圖。匝數(shù)為20的線圈總電阻為2Ω,當(dāng)線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)與外電路R=18Ω的電阻構(gòu)成閉合回路。從圖甲所示位置開(kāi)始計(jì)時(shí),通過(guò)電阻R的交變電流如圖乙所示,則下列判斷正確的是 (C)A.t=0.01s時(shí),線圈平面與磁場(chǎng)方向平行B.圖甲所示時(shí)刻,穿過(guò)線圈的磁通量變化最快C.電阻R的功率為7.2×103WD.線圈的最大磁通量為252.維度:最大值與有效值(多選)如圖甲所示是一種振動(dòng)發(fā)電裝置的示意圖,半徑為r=0.1m、匝數(shù)n=20的線圈位于輻向分布的磁場(chǎng)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),線圈所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為B=0.20πT,線圈電阻為R1=0.5Ω,它的引出線接有R2=9.5Ω的小燈泡L,外力推動(dòng)線圈框架的P端,使線圈沿軸線做往復(fù)運(yùn)動(dòng),線圈運(yùn)動(dòng)速度v隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖丙所示(摩擦等損耗不計(jì)),則 (A、A.小燈泡中電流的峰值為0.16AB.小燈泡中電流的有效值為0.16AC.電壓表的示數(shù)約為1.5VD.t=0.1s時(shí)外力的大小為0.128N考向二變壓器與遠(yuǎn)距離輸電的綜合【真題研磨】典例(2024·湖南選擇考)根據(jù)國(guó)家能源局統(tǒng)計(jì),截止到2023年9月,我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)4億千瓦,連續(xù)13年居世界第一位,湖南在國(guó)內(nèi)風(fēng)電設(shè)備制造領(lǐng)域居于領(lǐng)先地位。某實(shí)驗(yàn)小組模擬風(fēng)力發(fā)電廠輸電網(wǎng)絡(luò)供電的裝置如圖所示。已知發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),升、降壓變壓器均為理想變壓器,輸電線路上的總電阻可簡(jiǎn)化為一個(gè)定值電阻R0。當(dāng)用戶端接一個(gè)定值電阻R時(shí),R0上消耗的功率為P①A.風(fēng)速增加,若轉(zhuǎn)子角速度增加一倍②,則R0B.輸電線路距離增加,若R0阻值增加一倍,則R0消耗的功率為4PC.若升壓變壓器的副線圈匝數(shù)增加一倍,則R0上消耗的功率為8PD.若在用戶端再并聯(lián)一個(gè)完全相同的電阻R,則R0上消耗的功率為6P審題思維題眼直擊信息轉(zhuǎn)化①導(dǎo)線上損耗的功率②Em變大模型轉(zhuǎn)化【答題要素】遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題的分析方法對(duì)高壓輸電問(wèn)題,應(yīng)按“發(fā)電機(jī)→升壓變壓器→遠(yuǎn)距離輸電線→降壓變壓器→用電器”這樣的順序,或從“用電器”倒推到“發(fā)電機(jī)”一步一步進(jìn)行分析。【多維演練】1.維度:多個(gè)副線圈如圖甲所示,發(fā)電機(jī)的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞中心轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)如圖乙所示,發(fā)電機(jī)輸出端接理想變壓器,理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n0∶n1∶n2=4∶1∶2,副線圈1接額定電壓為4V的小燈泡,副線圈2連接定值電阻R。開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí),小燈泡正常發(fā)光,理想電流表的示數(shù)為1A。開(kāi)關(guān)S閉合后,調(diào)整矩形線圈的轉(zhuǎn)速為原來(lái)的1.2倍,小燈泡仍正常發(fā)光。下列說(shuō)法正確的是 (C)A.t=0時(shí),線圈平面與磁場(chǎng)方向夾角為30°B.矩形線圈的電阻為20ΩC.圖乙中瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t的變化關(guān)系為e=202sin(100πt+π6D.開(kāi)關(guān)S閉合后發(fā)電機(jī)的總功率為開(kāi)關(guān)S閉合前發(fā)電機(jī)總功率的1.2倍2.維度:遠(yuǎn)距離輸電如圖所示為某小型發(fā)電站遠(yuǎn)距離輸電示意圖,其中升壓變壓器輸入電壓U1保持不變,降壓變壓器原副線圈的匝數(shù)比為200∶1,輸電線路總電阻r=20Ω。為了安全測(cè)量輸電線路中的電壓和電流,現(xiàn)在輸電線路的起始端接入甲、乙兩個(gè)特殊的變壓器,甲、乙原副線圈匝數(shù)比分別為200∶1和1∶20,電壓表的示數(shù)為220V,電流表的示數(shù)為5A,以上變壓器均為理想變壓器。下列判斷正確的是 (A)A.用戶端的電壓U4為210VB.輸電線路上損耗的功率約占輸電總功率的6%C.若用戶端接入的用電設(shè)備變多,電流表示數(shù)變小D.若用戶端接入的用電設(shè)備變多,電壓表示數(shù)變大考向三含變壓器電路的動(dòng)態(tài)分析【真題研磨】典例(多選)(2024·全國(guó)甲卷)如圖,理想變壓器的副線圈接入電路的匝數(shù)可通過(guò)滑動(dòng)觸頭T調(diào)節(jié),副線圈回路接有滑動(dòng)變阻器R、定值電阻R0和R1、開(kāi)關(guān)S。S處于閉合狀態(tài),在原線圈電壓U0不變的情況下,為提高R1的熱功率①,可以 (AA.保持T不動(dòng),滑動(dòng)變阻器R的滑片向f端滑動(dòng)B.將T向b端移動(dòng)②,C.將T向a端移動(dòng),滑動(dòng)變阻器R的滑片向f端滑動(dòng)D.將T向b端移動(dòng),滑動(dòng)變阻器R的滑片向e端滑動(dòng)審題思維題眼直擊信息轉(zhuǎn)化①增大其電流、電壓②匝數(shù)比變化,輸出電壓變化【答題要素】1.含變壓器電路的動(dòng)態(tài)分析的常見(jiàn)模型2.含變壓器電路的動(dòng)態(tài)分析的步驟【多維演練】1.維度:觀察燈泡亮與暗如圖所示,交流發(fā)電機(jī)的矩形線圈以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),與理想變壓器相連,t=0時(shí)刻,線圈平面與磁場(chǎng)平行,下列說(shuō)法正確的是 (D)A.t=0時(shí),矩形線圈的磁通量最大B.若ω變?yōu)樵瓉?lái)的0.9倍,則電路的總功率變?yōu)樵瓉?lái)的0.9倍C.若ω不變,要使L1變亮,L2變暗,可將滑動(dòng)變阻器滑片向下滑動(dòng)D.若ω不變,L2突然變暗,可能因滑動(dòng)變阻器的滑片接觸不良所引起2.維度:輸入電壓及匝數(shù)變化(多選)如圖所示,矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸OO'勻速轉(zhuǎn)動(dòng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,線圈面積為S,轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω,匝數(shù)為n,線圈電阻不計(jì),右側(cè)接降壓變壓器。定值電阻R1=R2,電容器電容為C,電表均為理想電表,下列說(shuō)法正確的是 (B、C)A.增大線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω,燈泡亮度不變B.增大線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω,電壓表示數(shù)變大C.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω一定,開(kāi)關(guān)S由1調(diào)至2時(shí),電流表示數(shù)變大D.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω一定,開(kāi)關(guān)S由2調(diào)至1時(shí),R1消耗的功率變大3.維度:觀察電流表與燈泡的變化(多選)如圖所示,理想變壓器原線圈接u=2202sin(100πt)V的交流電,R為光敏電阻(阻值隨著光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而減小),電流表為理想交流電表。當(dāng)電路工作時(shí),燈泡L發(fā)光,下列說(shuō)法正確的是 (B、D)A.保持滑片P不動(dòng),若照射R的光變強(qiáng),則燈泡L變暗B.保持滑片P不動(dòng),若照射R的光變強(qiáng),則電流表示數(shù)變大C.保持R上的光照強(qiáng)度不變,若滑片P向下滑動(dòng),則電流表示數(shù)增大D.保持R上的光照強(qiáng)度不變,若滑片P向下滑動(dòng),則電流表示數(shù)減小1.☆☆(交流電的產(chǎn)生)圖甲為交流發(fā)電機(jī)示意圖,圖中兩磁極之間的磁場(chǎng)可近似為勻強(qiáng)磁場(chǎng),A為理想電流表,線圈繞垂直于磁場(chǎng)的水平軸OO'沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)。從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí),電刷E、F之間的電壓隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示。已知R=10Ω,下列說(shuō)法正確的是 (B)A.t=0.01s時(shí),穿過(guò)線圈平面的磁通量最大B.t=0時(shí),線圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)镈CBADC.E、F之間電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u=10sinπt(V)D.當(dāng)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)60°時(shí),電流表的示數(shù)為0.5A2.☆☆☆(有效值和最大值)如圖所示,空間中分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)有界磁場(chǎng),EF是其左邊界,一面積為S的n匝圓形金屬線框垂直于磁場(chǎng)放置,圓形線圈的圓心O在EF上,線框電阻為R,若線框以角速度ω繞EF勻速轉(zhuǎn)動(dòng),并從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí),則 (D)A.t=2πω時(shí),B.0到π2ω時(shí)間內(nèi),C.線框中產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的最大值為nBSωD.線框中產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的有效值為243.☆☆☆(自耦變壓器)如圖所示,N匝矩形線圈以轉(zhuǎn)速n繞軸OO'勻速轉(zhuǎn)動(dòng),軸與線圈平面共面且與磁場(chǎng)方向垂直,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,線圈面積為S,線圈電阻為r,線圈兩個(gè)末端分別通過(guò)電刷與理想自耦變壓器相連,P1為變壓器上的滑動(dòng)觸頭,P2為滑動(dòng)變阻器上的滑片,電壓表和電流表均為理想電表,則下列說(shuō)法正確的是 (D)A.從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí),線圈中的感應(yīng)電壓瞬時(shí)值表達(dá)式為e=2πBSnsin2πntB.若保持P2不動(dòng),P1從M位置逆時(shí)針轉(zhuǎn)到N位置,則電壓表V1示數(shù)增大C.只增大線圈的轉(zhuǎn)速,定值電阻R0消耗的電功率減小D.若P1不動(dòng),P2向左滑動(dòng),則電流表示數(shù)增大,U14.☆☆☆(多副線圈變壓器)(多選)如圖所示為理想變壓器,已知n1=100匝,n2=30匝,電阻R1=8Ω,R2=0.36Ω,R3=2.56Ω。電源為理想交流電源,開(kāi)關(guān)S1閉合S2斷開(kāi)時(shí)R2的電功率和開(kāi)關(guān)S2閉合S1斷開(kāi)時(shí)R3的電功率相等,則線圈n3的匝數(shù)可能為(B、D)A.20B.40C.60D.805.☆☆☆☆(含有二極管的變壓器電路分析)如圖所示的電路中,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2=22∶5,電阻R1=R2=25Ω,D為理想二極管,原線圈接u=2202sin(100πt)V的交流電,則 (C)A.交流電的頻率為100HzB.通過(guò)R2的電流為1AC.通過(guò)R2的電流為2AD.變壓器的輸入功率為200W6.☆☆☆☆☆(變壓器的動(dòng)態(tài)分析)(多選)“西電東送”是我國(guó)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)跨區(qū)域可持續(xù)快速發(fā)展的重要保證,如圖為模擬遠(yuǎn)距離高壓輸電示意圖。已知升壓變壓器原、副線圈兩端的電壓分別為U1和U2,降壓變壓器原、副線圈兩端的電壓分別為U3和U4。在輸電線路的起始端接入兩個(gè)互感器,