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文档简介
选择7恒定电流与交变电流
考点内容考情分析
考向一电路的动态分析高考对于这部分知识点主要以创
考向二纯电阻电路和非纯电阻电路中的电功与电热
设的情景或者模型进行命题,强
考向三交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较化对物理基本概念、基本规律的
考核试题的呈现形式丰富,提问
考向四变压器及动态分析远距离输电
角度设置新颖。
蜀深究懈题攻略”
1.思想方法
一、理清直流电路知识点体系
总功率:P=/E输出功率:尸£=/U损耗功率:心=R
一——
电源q直沆电路的动态分析含容直沆电路的分析
直流电路>f---------------->闭合电路的欧姆定律
>用电器电路故障的分析电路中的能量转化
电阻:/?=〃(电功:w=u〃电热:Q=r放
0
二、正弦交变电流“四值”的理解与应用
»计算电容器的耐压值
3t—计算闪光电里的闪光时间等
■»电友的淡数及计算电热、电功及保险丝的熔断电流
»计算通过导体的电荷量
三、理想变压器和远距离输电
P,-PPi-4h_="2
>~'U2~n2'l2ni
理想变压器)—
IL.=Jh
FlA-»i、P尸
制约》U)/,决定1'
决定^u2决定决定3B
2.模型建构
一、直流电路的分析与计算
1.闭合电路的欧姆定律的三个公式
(1)E=U外+U内(任意电路):
⑵E=U外+1(任意电路):
(3)E=I(R+r)(纯电阻电路):
2.动态电路分析的三种方法
(1)程序法
|并联分流
侵路।
|串联分压|
2、需要记住的几个结论
①当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时,整个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时,总电阻增大;若电键的通断使并联的用电器增多时,总
电阻减小
③用电器断路相当于该处电阻增大至无穷大,用电器短路相当于该处电阻减小至零。
(2)“串反并同”结论法
①所谓“串反”,即某一电阻增大时,与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将
减小,反之则增大。
②所谓“并同“,即某一电阻增大时,与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将
增大,反之则减小。
u串J、(U并f
即:[串1_Rf_I箱
P串1/[P并T
(3)极限法
因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题,可将变阻器的滑片分别滑至两个极端,让电阻最大或为零
再讨论。
二、交变电流的产生和描述
1.公式法
E.UI
利用£=亍、〃=)、/=)计算,只适用于正(余)弦式交变电流。
2.有效值的定义计算法(非正弦式电流)
计算时要抓住“三同”:“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”,列式求解,注意时间至
少取一个周期或为周期的整数倍。
3.能量关系法
当有电能和其他形式的能转化时,可利用能的转化和守恒定律来求有效值。
三、变压器
1.理想变压器的基本关系式
(1)功率关系:出。
(2)电压关系:—O若小>几2,为降压变压器;若孙<几2,为升压变压器。
Uim
J1
(3)电流关系:只有一个副线圈时,一=一;有多个副线圈时,UI=UI+UI+...+UI
hn\XX2233nnO
四、远距离输电
1.降低输电损耗的两个途径
减少输电损耗的理论依据:P损=尸八
⑴减小输电线的电阻:根据电阻定律尸不,要减小输电线的电阻z在输电距离一定的情况下,
可采用减小材料的电阻率、增大导线的横截面积的方法。
(2)减小输电导线中的电流:在输电功率一定的情况下,根据P=S,要减小电流,必须提高输
电电压。
2.远距离输电问题的分析方法
对高压输电问题,应按“发电机一升压变压器-远距离输电线一降压变压器一用电器”这样的顺
序,或从“用电器”倒推到“发电机”一步一步进行分析。
3.远距离高压输电的几个基本关系(以下图为例)
(1)功率关系:2|=尸2,
,q、务乂kUin\hth〃3U
(2)电压、电流关系:一=—=一,—=—=一,
UlYl2/1。4〃4h
仿=八。+。3,/2=,3=/线。
尸2_23_。2—。3
(3)输电电流:/线
U3—R线
2
(4)输电线上损耗的电功率尸损=/线八。=题?线=R线。
当输送的电功率一定时,输电电压增大到原来的〃倍,输电线上损耗的功率就减小到原来的士。
/亲临"高考练场"
考向一电路的动态分析
1.(2024•丹阳市校级一模)如图所示,电源电动势为E,内阻为r。电路中的R2、R3分别为总阻
值一定的滑动变阻器,Ro为定值电阻,Ri为光敏电阻(其电阻随光照强度增大而减小)。当开
关S闭合时,电容器中一带电微粒恰好处于静止状态。下列说法中正确的是()
Ri
A.若断开开关S,带电微粒向上运动
B.只逐渐减小对Ri的光照强度时,电压表示数变大,电阻Ro消耗电功率变大
C.只调节电阻R2的滑动端Pi向下端移动时,电压表示数不变,带电微粒向上运动
D.只调节电阻R3的滑动端P2向上端移动时,电源消耗的电功率变大,电阻R3中有向上的电
【解答】解:A、带电微粒恰好处于静止状态,则带电微粒受到向下的重力和向上的电场力平衡。
当断开开关S,电容器通过所处的回路放电,板间电场减小,带电微粒所受电场力减小,所以带
电微粒将向下运动,故A错误;
B、只减小对Ri的光照强度时,心的阻值增大,电路中的总电阻增大,总电流减小,则电源的内
压减小,路端电压增大,所以电压表示数增大。根据热功率的公式Po=/&Ro可知,电阻Ro消耗
的电功率减小,故B错误;
C、分析电路可知,电容器的电压与R2上半部分电阻的电压相等,只调节电阻R2的滑动端Pi向
下端移动时,电路中的总电流不变,但是R2上端电阻增大,电压增大,即电容器两端电压增大,
U
根据公式E=:可知,板间场强增大,带电微粒所受电场力增大,则带电微粒将向上运动,故C
正确;
D、由电路结构可知,电路稳定时,R3没有电流通过,所以当只调节电阻R3的滑动端P2向上端
移动时,不会影响电路中的电流,即电路中的电流不变,电源消耗的电功率不变,电容器带电量
不变,电阻R3中也没有电流通过,故D错误。
故选:Co
2.(2024•镇海区校级模拟)如图所示,C为平行板电容器,D为理想二极管。当滑动变阻器R2
的滑片在中点时,闭合开关K,带电小球恰能在两平行板间静止,下列说法正确的是()
I
C9
DZS一j
A——II_——C_H
为R2
A.若将滑动变阻器R2的滑片向右移动,电容器带电量不变
B.若将滑动变阻器R2的滑片向右移动,则带电小球将向下加速运动
C.若电容器的上金属板向下平移一小段距离,则带电小球向下加速运动
D.若电容器的上金属板向上平移一小段距离,则带电小球仍保持静止
【解答】解:由图可知,电阻Ri和R2串联分压,电容器与Ri并联,则电路稳定时,电容器两
端的电压与Ri两端的电压相等。
A、滑动变阻器R2的滑片向右移动时,R2接入电路的电阻减小,根据闭合电路欧姆定律可知,
Q-
电路中电流增大,Ri两端的电压增加,则电容器的电压增加。由公式C=;可知,电容C不变,U
增加时,Q增加,二极管处于导通状态,电容器充电,电容器带电量增加,故A错误;
B、闭合开关K时,带电小球恰能在两平行板间静止,由平衡条件可知,小球受到的竖直向下的
重力mg和竖直向上的电场力Eq大小相等。由A分析可知,滑动变阻器R2的滑片向右移动,电
U
容器的电压增加,由公式E=:可知,U增加,板间距离d不变时,则板间场强E增加,则小球
a
受到的电场力增加,带电小球将向上加速运动,故B错误;
Sr'S
C、电容器的上金属板向下平移一小段距离时,板间距离d减小,由公式C=石而可知,电容器
Q4
的电容C增大,由公式C=5可知,电容C增大,若U不变时,Q增加,二极管处于导通状态,
U
电容器充电。由公式E=:可知,U不变,d减小时,场强E增加,则小球受到的电场力增加,带
a
电小球将向上加速运动,故c错误;
Er'S
D、电容器的上金属板向上平移一小段距离,板间距d增大,由公式C=£赤可知,d增大时,
Q
电容C减小,由公式C=5可知,电容C减小,若U不变时,Q减小,流经二极管的电流为负向
UQSr-S4nkQ
电流,电容器不能放电,即Q不变,则U增加。由公式E=£,C=常,C=薪启联立得E=方/
可知,板间场强E不变,则小球受到的电场力不变,带电小球静止不动,故D正确。
故选:Do
3.(2024•镜湖区校级二模)在如图所示的电路中,灯泡A和Ri的阻值均为2。,灯泡B和R2的
阻值均为4Q,电源电动势E=15V,内阻r=5Q,灯泡A和B的额定电压均为2.4V,R3为定
值电阻,闭合开关S,灯泡A和B恰好正常发光。若某时刻R2突然发生断路,设A、B均不会
被烧坏。则()
%
A.A、B灯泡均变亮
B.灯泡A和灯泡B的功率之和变大
C.灯泡A两端电压变化比灯泡B两端电压变化大
D.R3消耗的电功率变小
【解答】解:A、若电阻R2断路,外电路电阻增大,干路电流减小,内电压减小,则外电路分得
的电压增大,R3所在电路电流增大,Ri所在电路电流减小,所以灯泡A变暗。灯泡A和Ri的
电压均减小,而路端电压增大,则灯泡A、卬和灯泡B的电压之和增大,则灯泡B的电压增大,
B灯泡变亮,故A错误;
B、R2断开前,灯泡A的功率为
2.42
P4=d=-^-W=2.88W
KA2
灯泡B的功率为
CUB2.42
PB=十=—r-w=1.44W
RB4
灯泡A电流为
U2.4
1“=豆A=丁=1.2A
因灯泡A和Ri的阻值均为2。,灯泡A和B的电压均为2.4V,则路端电压为
U=3UA=3X2.4V=7.2V
干路电流为
E-U15-7.2
I=------=----------A=1.56A
r5
R3的阻值为
U7.2
口3=7~7~=TT7~7^^—20(1
i-iA1.5o—l.z
R2断开后,外电路电阻为
R外=R3+RA+R1+RB
此时的路端电压为
R外
U—R外+厂匕
通过两灯泡的电流为
U'
r=---------------
RZ+AI+RB
灯泡A和灯泡B的功率分别为
PA=/2偌,Pg=I2RB
联立解得:PA=2W,PB=4W,可见灯泡A和灯泡B的功率之和变大,故B正确;
C、因为灯泡A和B电压之和增大,而灯泡A两端电压减小,则灯泡B两端电压增大,并且灯
泡B两端电压变化的值大于灯泡A两端电压变化的值,故C错误;
D、由于R3两端电压变大,所以R3消耗功率变大,故D错误。
故选:Bo
4.(2024•姜堰区校级模拟)在如图所示的电路中,E为电源,其内阻为r,L为小灯泡(其灯丝
电阻可视为不变),Ri、R2为定值电阻(Ri>r),R3为光敏电阻,其阻值大小随所受照射光强
度的增大而减小,V为理想电压表。若将照射R3的光的强度减弱,则()
A.电压表的示数变大B.电源输出功率变小
C.通过R2的电流变小D.小灯泡变亮
【解答】解:A、照射R3的光的强度减弱,光敏电阻的阻值增大,电路中的总电阻增大,由闭合
电路欧姆定律可知干路中电流减小,故Ri两端的电压减小,电压表示数减小,故A错误;
CD、因干路中电流减小,根据U=E-Ir可知,电源的内电压减小,路端电压增大,同时Ri两端
的电压减小,故并联电路部分电压增大,则流过R2的电流变大,流过小灯泡的电流一定变小,
小灯泡变暗,故CD错误;
B、因Ri>r,电路中的总电阻增大,根据电源的内外电阻相等时电源的输出功率最大,可知,电
源输出功率变小,故B正确。
故选:B„
5.(多选)(2024•枣强县校级模拟)图甲为交警正在用气体酒精浓度测试仪查酒驾的情景,图乙
为气体酒精浓度测试仪的原理图,&为气敏电阻,其阻值随气体中酒精浓度的增大而减小,Ro
为报警器的电阻(阻值不变),Ro大于电源内阻,当报警器两端的电压达到一定值时,报警器
报警。测试仪使用前应先调零,即当气体中酒精浓度为0时,调节滑动变阻器R2的滑片,使电
压表示数为Uo,调零后R2的滑片位置保持不变。测试时,当气体酒精浓度达到酒驾指定浓度
时,电压表示数增大为U,报警器报警。当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时,下列说法正确
A.当Ri两端的电压减小U-Uo时,报警器开始报警
B.电源的输出功率增大
C.移去电压表,报警时气体酒精浓度比指定的浓度小
D.若不小心将R2的滑片向下移了一些,报警时气体酒精浓度比指定的浓度大
【解答】解:A.根据题意可知R]、R2及电源内阻总的电压减小U-Uo时,报警器才开始报警,
故A错误;
B.当外电阻等于电源内阻时,电源的输出功率最大,小变小,由于R)大于电源内阻,因此外电
阻减小,电源的输出功率变大,故B正确;
C.移去电压表,报警器部分的电阻变大,两端要达到报警时的电压,传感器的电阻必须更大,因
此报警时气体酒精浓度比指定的浓度小,故C正确;
D.若不小心将R2的滑片向下移了一些,滑动变阻器的电阻减小,则报警时传感器的电阻比正常
设计报警时的电阻大,报警时气体酒精浓度比指定的浓度小,故D错误。
故选:BCo
考向二纯电阻电路和非纯电阻电路中的电功与电热
6.(2023•杭州一模)如图是某品牌排烟风机的相关参数,若已知空气密度为1.3kg/m3,则下列表
述判断正确的是()
风机流量22000m3/h
风机效率65%
电机电功率5.5kW
风机转速1450r/min
工作电压220V/50Hz
A.风机的转动的角速度为314rad/s
B.排风扇的内电阻约为8.8。
C.空气排出的速度约为15m/s
D.出风口半径约为0.26m
145
【解答】解:A、风机转速n=1450r/min=-^―r/s
145兀
风机转动的角速度为3=2irn=-~~rad/s
故A错误;
B、由表格得,风机的工作电压U=220V
电功率为P电=5.5kW=5500W
由P9=UI得,电流I=25A
风机的输出功率P出=1^电=65%X5500W=3575W
热功率为P热=P电-P出=5500W-3575W=1925W
c192577
由P执=KR得,排风扇的内电阻R==^Q=.Q=3.08Q
故B错误;
1c
C、设空气排出的速度为v,时间t内,由能量守恒定律的:P*t=^Qtpv2
代入数据解得:v=30m/s
故C错误;
D、风机的流量Q=virr2
代入数据解得,出风口半径r^O.26m
故D正确。
故选:D。
7.(2023•浙江模拟)如图为某人设计的电吹风电路图,a、b、c、d为四个固定触点。可动的扇
形金属触片P可同时接触两个触点。触片P处于不同位置时,电吹风可处于停机、吹热风和吹
冷风三种工作状态。卬和皿分别是理想变压器原、副线圈的匝数。该电吹风的各项参数如表所
示。下列说法中正确的是()
热风时输入功率460W
冷风时输入功率60W
小风扇额定电压60V
正常工作时小风扇输出功率52W
电
热
丝
B.吹热风时流经电热丝的电流约为2.1A
C.变压器原、副线圈的匝数比卬:112为3:11
D.吹冷风时P的c触点与a接触、P的d触点与b接触
【解答】解:D、当电吹风送出来的是冷风时,电路中只有电动机工作,触片P应与触点b、c接
触,故D错误;
A、由表格数据得,冷风时输入功率为60W,正常工作时小风扇输出功率为52W,说明小风扇内
阻消耗的功率为8W,则有匕=I2r
P入60
I=----=—A=1A
U60
联立解得:r=8Q
故A正确;
B、吹热风时,电热丝的热功率为P=460W-60W=400W
P400
流经电热丝的电流为I'=斤=9#=1.84
故B错误;
niur22011
C、理想变压器原副线圈的匝数之比等于电压比,有二二弁二二二元
几2U6U3
故C错误。
故选:Ao
8.(2024•九龙坡区模拟)工程师对某款新能源汽车的直流蓄电池进行性能测试,测试过程中系统
P1
输出的莉一7图像如图,其中P为直流电源的输出功率,I为总电流,下列说法正确的是()
「(W-A-2)
-ir24
A.该蓄电池的电动势为12V
B.该蓄电池的内阻为2C
C.该蓄电池的最大输出功率为144W
D.该蓄电池的短路电流为12A
【解答】解:AB.根据题意可知,直流电源的输出功率P=EI-12r
PE
变形可得77=7-r
结合题图可得
E=24V,r=lQ
故AB错误;
EE2
C.根据闭合电路欧姆定律P=EI-12r=一。一二)2+
2r4r
E24
可知,当I=T^=77J7A=12A
2r2x1
£2242
时有最大的输出功率,最大输出功率Pmax=K=RrW=144W
4r4x1
故C正确;
E24
D.该蓄电池的最大电流即为短路电流,短路电流Imax=-=丁A=24A,故D错误。
故选:Co
9.(2023•湖南模拟)如图所示电路中,电源电动势E=8V,内阻r=lQ,定值电阻Ri=9。,R2=
ion,R3=5Q;滑动变阻器R4的取值范围为o〜15。。闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片,
使必取不同的阻值接入电路,则下列说法正确的是()
A.&=0时,定值电阻Ri消耗的功率最大,为2W
B.2=5。时,电源内阻消耗的功率最小,为0.5W
C.2=10。时,取消耗的功率最大,为0.4W
D.&=15。时,电源的效率最高,为90%
【解答】解:A、R4=0时,外电阻最小,总电流最大,则定值电阻Ri消耗的功率最大,此时并
R2R310x510
联部分的总阻值为R并=n,p=12匚。=刀。
丹K2+K310+53
E8
由闭合电路欧姆定律得干路电流为I=R并+夫1+「=1。।9I]A=0.6A
则定值电阻Ri消耗的功率为PI=I2RI=0.62X9W=3.24W,故A错误;
B、电源内阻消耗的功率P内=Fr
当电源内阻消耗的功率最小时,电路中的总电流应最小,对应的外电路电阻最大,即当网=15。
时,电源内阻消耗的功率最小,故B错误;
C、为求滑动变阻器R4消耗的最大功率,可对原电路进行如下图所示的等效变换。
易知,等效电源的等效电动势E,=4V,等效内阻r占10。,故当后=/=10。时,孔消耗的功率
E'242,~
取大,且为Pmax=石7=4X10-=04"'故C正确;
UR1
D、当R4=15Q时,总的外电阻最大。由于电源效率n=-x100%--x100%=77^x100%
7?2,(〃3+厉4)
显然,当总的外电阻R最大时,T]取最大值,当R4=15Q时,总的外电阻为R,MR〜二、+
1尺2+(尺3+及4)
10x(5+15)47
R1=12+9。=-12
10+5+15
R'
此时n最大,且为n=-^7^xioo%=X100%=94%故D错误。
故选:Co
10.(2023•台州二模)某款电动自行车的内部电路可简化为如图所示,电源铭牌上标有“36V,12A
•h”字样。正常工作时,电源的输出功率为180W,工作效率为75%,电动机机械效率为80%。
已知自行车运动时受到阻力恒为40N。正常工作时()
A.电动机两端电压为36V
B.电动机的电流约为5A
C.自行车匀速行驶的最长时间约为1.8h
D.自行车匀速行驶的最远距离约为30km
【解答】解:AB、正常工作时,电源的输出功率为180W,工作效率为75%,则电源的输入功率
P输出180
为P输入元而加=24。勿
且由公式P=UI
P输入240
解得电动机的额定电流约为I=77/=示■力«6.74
设电动机的内阻为「M,电动机的效率为80%,贝ljP-0.8P=PrM
(1-0.8)x180
解得=,Qx0.8/2
6.72
P180
由于电源与电动机都有内阻,故电动机两端电压U=7=7yX277
IO.7/
故AB错误;
Q12
CD.根据电池容量Q=12Ah,放电电流为6.7A,则可得t=彳=%二/=1.8%
自行车匀速行驶时牵引力与阻力相等,即F=f=40N
则由80%P=fv
0.8P0.8x180
解得v==---------m/s=3.6m/s
自行车匀速行驶的最远距离约为x=vt=3.6X1.8X3600m=23328m=23.328km
故C正确,D错误。
故选:C。
考向三交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较
11.(2024•和平区校级模拟)电蚊拍利用高压电击网来击杀飞近的蚊虫。如图所示,将3V直流电
压通过转换器转变为正弦交变电压u=3sinl0000m(V),再将其加在理想变压器的原线圈上,
副线圈两端接电击网,电压峰值达到2700V时可击杀蚊虫,正常工作时()
电蚊拍的高
压电击网
高
频
转
换
器
A.交流电压表的示数为3V
712
B.副线圈与原线圈匝数比需满足二2900
C.电击网上的高频电压的频率为10000Hz
D.将3V直流电压连接在变压器的原线圈两端电蚊拍也可以正常工作
UIm3_3_
【解答】解:A、正弦交变电压的有效值为:U1=F=7、叵匕交流电压表的示数为泊也故
V2乙,
A错误;
九2U2m2700
B、根据变压器原的变压规律,可知副线圈与原线圈匝数比需满足:£n=-2-^=900,故
lUim3
B正确:
3100007T
C、从题设表达式可以求出,电击网上的高频电压的频率为:f===-;-----Hz=5000Hz,故
/兀Z7T
C错误:
D、将3V直流电压连接在变压器的原线圈两端,由于通过副线圈的磁通量不变,那么副线圈不
会产生感应电动势,电蚊拍不可以正常工作,故D错误。
故选:B。
12.(2024•庐阳区校级模拟)如图为某电吹风的设计电路图,a、b、c、d为四个固定触点,可动
的扇形金属触片P可同时接触两个触点。触片P处于不同位置时,电吹风可处于停机、吹热风
和吹冷风三种工作状态,理想变压器原、副线圈的匝数分别记为5和叫。下列说法中正确的是
热风时输入功率500W
冷风时输入功率60W
小风扇额定电压60V
正常工作时小风扇48W
输出功率
«
电«
热«
丝<
A.触片P位于ab时,电吹风属于吹冷风状态
B.理想变压器原、副线圈的匝数比n2=ll:3
C.小风扇工作时的电流为2A
D.电热丝的电阻为100。
【解答】解:A、当电吹风送出来的是冷风时,电路中只有电动机工作,触片P应与触点b、c接
触,故A错误;
niUi22011
B、变压器原副线圈的匝数之比为:—=—=—=故B正确;
几2U26U3
C、冷风时输入功率为60W,I=2=MA=1A,故C错误;
U6U
D、吹热风时电热丝的功率为:P=500W-60W=440W,吹热风时电热丝两端电压为220V,所
U22202
以其电阻R=2"=工-。=110。,故D错误。
P60
故选:B。
13.阻值相等的甲、乙两电阻分别接到图(a)和(b)所示的方波交变电压、正弦式交变电压电路
中,两种电压的周期和峰值都相等,则甲、乙两电阻的电功率之比为()
A.1:1B.2:1C.V2:1D.1:V2
【解答】解:乙电阻接到正弦交流电源上,两端电压的有效值为:u=^=号为,则乙电阻的
U2Uo
功率为:「乙=万=而
甲电阻接到方波交流电源上,设两端电压的有效值为U',则由有效值的定义可得:与r=2X
UlT混「甲塔2
—X-,解得:U,=Uo,则电阻甲的功率为:P甲=一二==,则有:/一二溟=彳,故B正确,
R2*RR尸乙£o1
2R
ACD错误。
故选:B„
14.某交流发电机产生交变电流的装置如左图所示,产生的感应电动势与时间的关系如右图所示,
下列说法正确的是()
A.t=0时,线圈平面处于中性面位置,磁通量变化率最大
B.线圈通过中性面时,交变电流不改变方向
C.线框中产生的感应电动势e=100sin50t(V)
D.如果仅使线圈的转速加倍,则电动势的最大值和周期分别变为200V、0.02s
【解答】解:AB、由图像可知,t=0时,电动势为零,此时线圈平面处于中性面位置,磁通量
变化率为零,线圈每通过中性面一次,交变电流方向就会改变一次,故AB错误;
C、线框中产生的感应电动势的最大值和周期分别为100V和0.04s,则感应由动势瞬时值为
27r
e=t)=100sm(507rt)(y)
故c错误;
D、如果仅使线圈的转速加倍,
由Em=NBSco=2irNBSn可知,
电动势的最大值变为200V,
2兀1
根据T=——=-可知,
a)n
周期变为0.02s,
故D正确。
故选:D。
15.(2024•温州一模)如图为手动发电式手电筒的原理图,固定在圆盘边缘处的小圆柱随圆盘绕轴
心O,按顺时针方向匀速转动,小圆柱通过竖槽带动T形绝缘支架运动,从而驱动导体棒在光
滑的水平导轨上运动。已知导体棒运动的速度随时间变化的关系为v=0.2sin2t(m/s),导轨间
距L=0.2m,导轨间存在垂直导轨平面向上的匀强磁场,磁感应强度B=2T,定值电阻Ri=R2
=mo导体棒与轨道接触良好,且不计导体棒和轨道的电阻,电压表为理想交流电表,D为理
想二极管,则()
B.电压表的示数为0.08V
C.小圆柱圆周运动的半径为0.2m
D.电阻Ri和R2的总功率为4.8Xl()3w
【解答】解:A.根据题中数据可得
co=2irn=2rad/s
可得
1
n=r/s
n
故A错误;
B.导体棒切割磁感线,最大的电压为
Um=BLvm=2X0.2X0.2V=0.08V
电压表的电压为交流电的有效值,则电压表的示数为
Um0.08
U=^=^V=°.04VR
故B错误;
C.根据题意可知转盘的线速度为0.2m/s,角速度为2rad/s,则小圆柱圆周运动的半径
v0.2
r=~==0.1m
故c错误;
D.根据功率的定义式
代入数据解得:P=4,8X103W
故D正确。
故选:D。
考向四变压器及动态分析远距离输电
2、
16.(2024•天河区三模)如图,在磁感应强度大小为B=-T的匀强磁场中,有一面积为S=lm2的
71
矩形单匝闭合导线框ABCD,AB边与磁场方向垂直,线框电阻不计。理想变压器原副线圈匝
数比th:n2=2:1,电阻R=50Q。使线框以恒定角速度3=100nrad/s绕过AD、BC中点的轴
旋转。下列说法正确的是()
0E
A.副线圈中的电流表A示数为内
B.线框ABCD中感应电动势的最大值200V^U
C.线框平面与磁场方向平行时,流经线框的电流最小
D.副线圈电流的频率为100Hz
【解答】解:AB.电动势最大值为
Em=NBSo)
解得Em=200V
根据变压器原、副线圈电压与线圈匝数关系有
(舞)%
~uTn2
副线圈中的电流表A示数为
U2
解得I2=V2A
故A正确,B错误;
C.线框平面与磁场方向平行时,磁通量最小,磁通量变化率最大,则流经线框的电流最大,故
c错误;
D.原、副线圈频率相同,均为
3IOOTT
f==——Hz=50Hz
27r27r
故D错误;
故选:Ao
17.(2024•道里区校级四模)如图所示,理想变压器左侧原线圈通过输电线与理想交流电流表Ai
和发电机连接,其中发电机部分由长为L、电阻不计的导体棒以及两个半径也为L的电阻不计
的金属圆环组成。使导体棒的两个端点分别位于金属圆环的同一水平面上,导体棒以角速度3
在竖直面内绕圆环中心轴匀速转动,整个空间存在方向竖直向下、与金属圆环平行、磁感应强
度为B的匀强磁场。变压器右侧副线圈中接有阻值为R的定值电阻和变阻箱RP,以及理想交
流电压表Vi、72、V3和理想交流电流表A2,初始时调节电阻箱阻值使其大小等于R,此时电
路能正常工作,之后再次调节电阻箱使其阻值等于2R,已知虫:皿=1:2,上述过程中,下列
B'
A.电流表Ai的示数减小,电流表A2的示数增加
B.电压表Vi的示数不变,电压表V3的示数增加
C.电压表V2的示数为
D.电阻箱消耗的电功率增大
【解答】解:A.设导体棒此时的速度与竖直方向夹角为3则导体棒切割磁感线产生的感应电动
势为:E=BLwLcose=BL2(Dcose,电阻箱的阻值变大,故副线圈的总电阻变大,副线圈的总电
流变小,则原线圈的电流变小,故电流表A]的示数减小,电流表A2的示数也减小,故A错误;
B.由于导体棒转速不变,故原线圈的电压不变,则电压表V2示数不变,电阻箱的阻值变大,故
副线圈的总电阻变大,副线圈的总电流变小,由于R和RP是串联关系,则R的电压变小,故Vi
变小,由于副线圈的总电压不变,故Rp的电压变大,即电压表V3的示数增加,故B错误;
UmBL23U1九1
C.原线圈电压有效值Ui=、=—根据变压器变压特点:TT=~>可得U2=V^BL23,故
V2V2U2n2
C正确;
D.初始时电阻箱消耗的电功率为:「=譬=量=",调节电阻箱使其阻值等于2R后,电功率为:
RpR4A
p=%=^=舞,故消耗电功率应减小,故D错误。
Kp2RLoK
故选:Co
18.(2024•浙江模拟)如图所示为高压输电电路图,发电站输送的电压为u=UmSin50nt,变压器
为理想变压器。将两个相同的电压互感器甲和乙分别接入远距离输电线路的前后端,电流互感
器接入远距离输电线路。电压互感器的原、副线圈匝数比为k:1,电流互感器的原、副线圈匝
数比为1:k,且k>100。高压输电线路正常工作时,电压互感器甲、乙的示数分别为Ui、U2,
电流互感器的示数为I。则()
升压变压器远距离输电线路险压变压器
--II----------------
前r后用
端
端户
rt©-
电压互感器甲电流互感器电压互感器乙
A.用户使用的电流是频率为50Hz的交流电
(Ul-t/2)
B.该远距离输电线路上的电阻为k
C.该远距离输电线路上损耗的功率为k2l(Ui-U2)
D.该远距离输电线路上的电流空
,3507r
【解答】解:A、根据u=UmSin50m可知3=50in*ad/s,则用户使用的电流是频率为f=
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