第9讲电磁感应

第9讲恒定电流和交变电流1.(2014·四川理综，1)如图1所示，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图像，则(

)图1A.用户用电器上交流电的频率是100HzB.发电机输出交流电的电压有效值是500VC.输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定D.当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小答案D2.(2015·四川理综，4)小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO′，线圈绕OO′匀速转动，如图2所示。矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压(

)图2答案D3.(2014·新课标全国卷Ⅱ，21)如图3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(

)图3A.Uab∶Ucd＝n1∶n2B.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，电流表的读数加倍答案BD4.(2015·新课标全国卷Ⅰ，16)一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3∶1，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220V的正弦交流电源上，如图4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4答案A主要题型：选择题知识热点(1)应用串、并联电路规律以及欧姆定律对电路进行动态分析及对电功率的分析与计算。(2)交变电流的产生、图像以及“四值”应用的考查。(3)理想变压器“三个关系”的考查。(4)理想变压器与远距离输电问题的综合考查。思想方法(1)程序法(2)等效法(3)分析推理法(4)守恒法考向一直流电路的分析核心知识规律方法1.闭合电路动态变化的原因(1)当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时，电路的总电阻一定增大(或减小)。(2)若电键的通断使串联的用电器增多，总电阻增大；若电键的通断使并联的支路增多，总电阻减小。(3)热敏电阻或光敏电阻的阻值变化。2.闭合电路动态分析的方法基本思路是“局部→整体→局部”流程图：1.按如图5所示的电路连接各元件后，闭合开关S，L1、L2两灯泡都能发光。在保证灯泡安全的前提下，当滑动变阻器的滑片向左移动时，下列判断正确的是(

)图5A.L1灯亮度不变

B.L1灯变亮C.L2灯功率变小

D.L2灯变亮解析滑动变阻器的滑片向左移动时，电路中的总电阻减小，总电流增大，则L2灯变亮，L2灯功率变大。路端电压减小，又L2灯两端的电压增大，故并联电路两端的电压减小，则L1灯两端的电压减小，L1灯变暗。选项D正确。答案D2.(2014·天津卷，2)如图6所示，电路中R1、R2均为可变电阻，电源内阻不能忽略，平行板电容器C的极板水平放置，闭合电键S，电路达到稳定时，带电油滴悬浮在两板之间静止不动。如果仅改变下列某一个条件，油滴仍能静止不动的是(

)图6A.增大R1的阻值

B.增大R2的阻值C.增大两板间的距离

D.断开电键S答案B3.(2015·北京模拟反馈)将如图7所示装置安装在沿直轨道运动的火车车厢中，使杆沿轨道方向固定，就可以对火车运动的加速度进行检测。闭合开关S，当系统静止时，穿在光滑绝缘杆上的小球停在O点，固定在小球上的变阻器滑片停在变阻器BC的正中央，此时，电压表指针指在表盘刻度中央。当火车在水平方向有加速度时，小球在光滑绝缘杆上移动，滑片P随之在变阻器上移动，电压表指针发生偏转。已知当火车向左加速运动时，电压表的指针向右偏。则(

)A.电压表指针向左偏，说明火车可能在向右做加速运动B.电压表指针向右偏，说明火车可能在向右做加速运动C.电压表指针向左偏，说明火车可能在向右做减速运动D.电压表指针向右偏，说明火车可能在向右做减速运动图7解析电压表指针向左偏，说明火车加速度向右，火车可能在向右做加速运动，也可能在向左做减速运动，选项A正确，C错误；电压表指针向右偏，说明加速度向左，火车可能在向左做加速运动，也可能在向右做减速运动，选项B错误，D正确。答案AD4.(2015·四川成都一诊)如图8所示的电路中，电源的电动势E和内阻r一定，A、B为平行板电容器的两块正对金属板，R1为光敏电阻。当R2的滑动触头P在a端时，闭合开关S，此时电流表A和电压表V的示数分别为I和U。以下说法正确的是(

)图8A.若仅将R2的滑动触头P向b端移动，则I不变，U增大B.若仅增大A、B板间距离，则电容器所带电荷量减少C.若仅用更强的光照射R1，则I增大，U增大，电容器所带电荷量增加D.若仅用更强的光照射R1，则U变化量的绝对值与I变化量的绝对值的比值不变答案BD5.(2015·江苏苏州调研)如图9所示，曲线C1、C2分别是纯直流电路中内、外电路消耗的电功率随电流变化的图线，由该图可知下列说法正确的是(

)图9A.电源的电动势为4VB.电源的内阻为2ΩC.电源输出功率最大值为8WD.电源被短路时，电源消耗的功率为16W答案AD考向二交变电流的产生及描述核心知识1.1.交流电“四值”的应用规律方法(1)最大值：分析电容器的耐压值；(2)瞬时值：计算闪光电器的闪光时间、线圈某时刻的受力情况；(3)有效值：电表的读数及计算电热、电功、电功率及保险丝的熔断电流；(4)平均值：计算通过电路截面的电荷量。2.书写交变电流瞬时值表达式的基本思路(1)确定正弦式交变电流的峰值，根据已知图像读出或由公式Em＝nBSω求出相应峰值。(2)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式。①若线圈从中性面位置开始转动，e＝Emsinωt②若线圈从垂直中性面位置开始转动，e＝Emcosωt1.(2015·四川成都新津中学考试)一闭合矩形线圈abcd绕垂直于磁感线的固定轴OO′匀速运动，线圈平面位于如图10甲所示的匀强磁场中。通过线圈内的磁通量Φ随时间的变化规律如图乙所示。下列说法正确的是(

)图10A.t1、t3时刻通过线圈的磁通量变化率最大B.t2、t4时刻线圈中感应电流方向改变C.t1、t3时刻线圈中感应电流方向改变D.t2、t4时刻线圈中感应电动势最小解析t1、t3时刻磁通量最大，磁通量的变化率为零，这两个时刻感应电流方向改变，t2、t4时刻感应电动势最大，选项A、B、D错误，C正确。答案C2.(2015·山东青岛二中测试)一交流电流的图像如图11所示，由图可知(

)图11A.用电流表测该电流其示数为14.1AB.该交流电流的频率为50HzC.该交流电流通过10Ω电阻时，电阻消耗的电功率为1000WD.该交流电流瞬时值表达式为i＝14.1sin(628t)A解析根据图像知交流电的有效值为10A，则电流表示数为有效值10A，A项错误；周期T＝0.01s，频率为100Hz，B项错误；通过10Ω的电阻，电功率P＝I2R＝1000W，C项正确；瞬时值表达式为i＝Imsinωt＝14.1sin(200πt)A＝14.1sin(628t)A，D项正确。答案CD3.(2015·河北衡水中学质检)如图12甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，线圈的两端经集流环的电刷与R＝10Ω的电阻连接，与电阻R并联的交流电压表为理想电表，示数是10V。图乙是矩形线圈磁通量Φ随时间t变化的图像。则下列说法正确的是(

)图12A.电阻R上的电功率为20WB.0.02s时R两端的电压瞬时值为零C.R两端的电压u随时间t变化的规律是u＝14.1cos(100πt)VD.通过R的电流i随时间t变化的规律是i＝cos(50πt)A解析由矩形线圈磁通量Φ随时间t变化的图像可知产生的交变电流周期为0.02s，R两端的电压u随时间t变化的规律是u＝14.1cos(100πt)V，选项C正确；0.02s时线框中磁通量为零，R两端的电压瞬时值最大，为14.1V；电阻R上的电功率为10W，选项A、B错误；通过R的电流i随时间t变化的规律是i＝1.41cos(100πt)A，选项D错误。答案C图13答案B5.(2015·辽宁沈阳期末)在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图乙所示，产生的交变电动势随时间变化规律的图像如图14甲所示，已知发电机线圈内阻为1.0Ω，外接一只电阻为9.0Ω的灯泡，则(

)图14A.电压表V的示数为20VB.电路中的电流方向每秒改变5次C.灯泡实际消耗的功率为36WD.电动势随时间变化的瞬时值表达式为e＝20cos(5πt)V答案C考向三变压器和远距离输电问题核心知识1.理想变压器的基本规律2.远距离输电回路1：发电机回路P1＝I1U1回路2：输送电路I2＝I3＝IR，U2＝U3＋UR，P2＝PR＋P3回路3：输出电路I4＝I用，U4＝U用，P4＝P用规律方法1.理想变压器问题中的两个“弄清”(1)弄清变量和不变量。如原线圈电压不变，原、副线圈的匝数比不变，其他物理量可随电路的变化而发生变化。(2)弄清动态变化过程中的决定关系，如U2由U1决定，P1、I1由P2、I2决定。2.理想变压器问题的分析流程1.在变电所，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，使用的仪器是电流互感器，如图所示的四个图中，能正确反映其工作原理的是(

)解析电流互感器是测电流的，应串联在火线上，故选项B、D错误；由变压器电流关系n1I1＝n2I2，要使I2＜I1，须n2＞n1，故选项A正确。A图15A.10VB.20VC.15VD.14.1V答案D3.(2015·安徽蚌埠三县联谊二模)如图16所示，理想变压器原线圈的匝数n1＝1100匝，副线圈的匝数n2＝110匝，R0、R1、R2均为定值电阻，原线圈接如图所示的交变电压，开始开关S处于断开状态，下列说法中正确的是(

)图16A.电压表示数为22VB.当开关S闭合后，电压表示数变大C.当开关S闭合后，电流表示数变大D.当开关S闭合后，变压器的输入功率减小答案C4.(2015·广东理综，15)如图17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220V降至110V，调节前后(

)图17A.副线圈中的电流比为1∶2B.副线圈输出功率比为2∶1C.副线圈的接入匝数比为2∶1D.原线圈输入功率比为1∶2答案C5.(2015·北京海淀区期末)如图18是自耦变压器的示意图，负载变化时输入电压不会有大的波动，输电线的电阻用R0表示。如果变压器上的能量损失可以忽略，以下说法正确的是(

)图18A.开关S1接a，闭合开关S后，电压表V示数减小，电流表A示数增大B.开关S1接a，闭合开关S后，原线圈输入功率减小C.断开开关S，开关S1接a时电流表的示数为I1，开关S1接b时电流表的示数为I2，则I1＞I2D.断开开关S，开关S1接a时原线圈输入功率为P1，开关S1接b时原线圈输入功率为P2，则P1＜P2答案AD图19解析降压变压器副线圈两端交变电压的有效值为220V，负载电阻R0为11Ω，所以通过R0的电流的有效值是20A，选项A错误；降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4∶1，所以降压变压器T2原、副线圈的电压比为4∶1，选项B正确；升压变压器T1的输出电压等于降压变压器T2的输入电压加上输电线上损失的电压，选项C错误；升压变压器T1的输出功率等于降压变压器T2的输入功率加上输电线上损失的功率，选项D正确。答案BD解决远距离高压输电问题的两个关键点：(1)抓住输电的两端——电源和用电器；分析一条线——输电线；研究两次电压变换——升压和降压。(2)以变压器为界，将整个输电线路划分为几个独立的回路进行分析，注意原、副线圈的电压、电流与匝数的关系及输入功率和输出功率的关系。高频考点九通过理想变压器考查交流电路的分析与计算高考一般是将交变电流的产生、图像、“四值”问题，理想变压器，电能输送等其中几个点综合在一起考查。要满分解答应注意以下三点：(1)交变电流的产生过程及表达形式。(2)交变电流的图像和交变电流的“四值”的应用。(3)理想变压器的原理及远距输电的过程。1.(6分)(2015·南昌市二模)如图20所示，有一矩形线圈的面积为S，匝数为N，内阻不计，绕OO′轴在水平方向的磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω做匀速转动，从图示位置开始计时。矩形线圈通过滑环接一理想变压器，滑动触头P上下移动时可改变输出电压，副线圈接有可调电阻R，下列判断正确的是(

)图20审题流程第一步：抓关键点→获取信息第二步：分析选项→找解题依据正