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2019年高考物理備考 中等生百日捷進(jìn)提升系列 專題12 交變電流與傳感器(含解析).docx

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2019年高考物理備考 中等生百日捷進(jìn)提升系列 專題12 交變電流與傳感器(含解析).docx

專題12 交變電流與傳感器第一部分名師綜述本章內(nèi)容實(shí)際上是電磁感應(yīng)現(xiàn)象研究的繼續(xù)及其規(guī)律的具體應(yīng)用。其知識(shí)特點(diǎn)是了解識(shí)記的基本概念較多,主要圍繞交變電流的產(chǎn)生、變化規(guī)律及表征交變電流的物理量這一中心展開,在此基礎(chǔ)上研究了變壓器的工作原理和遠(yuǎn)距離輸電。另外,簡單介紹了電感、電容對交變電流的影響。本章知識(shí)的另一個(gè)特點(diǎn)是與科學(xué)技術(shù)和生活實(shí)際聯(lián)系密切,在學(xué)習(xí)的過程中,要注意理論聯(lián)系實(shí)際,要善于知識(shí)的遷移、綜合和應(yīng)用。復(fù)習(xí)時(shí)要抓住兩條主線:1.以“交變電流的規(guī)律”為復(fù)習(xí)中心,掌握交變電流的產(chǎn)生、特點(diǎn)及特征物理量.2.以“變壓器的原理”為復(fù)習(xí)核心,掌握變壓器傳輸電能的特點(diǎn),掌握遠(yuǎn)距離輸電問題的特點(diǎn)及分析方法.第二部分知識(shí)背一背一、描述交變電流的物理量1周期和頻率(1)周期T:交變電流完成一次周期性變化(線圈轉(zhuǎn)一周)所需的時(shí)間,單位是秒(s)公式:T.(2)頻率f:交變電流在1 s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù),單位是赫茲(Hz)(3)周期和頻率的關(guān)系:2交變電流的瞬時(shí)值、峰值、有效值和平均值(1)瞬時(shí)值:交變電流某一時(shí)刻的值,是時(shí)間的函數(shù)(2)峰值:交變電流的電流或電壓所能達(dá)到的最大值(3)有效值:讓交流與恒定電流分別通過相同的電阻,如果它們在交流的一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等,則這個(gè)恒定電流I、恒定電壓U就是這個(gè)交流的有效值(4)正弦式交變電流的有效值與峰值之間的關(guān)系:有效值為峰值除以(5)平均值:是交變電流圖象中波形與橫軸所圍面積跟時(shí)間的比值.二、遠(yuǎn)距離輸電1根據(jù),降低輸電損耗有兩種方法(1)減小輸電線的電阻(2)減小輸電導(dǎo)線中的電流:在輸送功率一定的情況下,根據(jù)PUI,要減小電流,必須提高輸電電壓2遠(yuǎn)距離輸電的功率損失輸送功率一定時(shí),線路電流I,輸電線上的損失功率P損I2R線,可知P損.遠(yuǎn)距離輸電中的功率關(guān)系:P輸P損P用戶.第三部分技能+方法一、交變電流“四值”的比較與理解交變電流的瞬時(shí)值、峰值、有效值和平均值的比較物理量物理含義重要關(guān)系適用情況及說明瞬時(shí)值交變電流某一時(shí)刻的值eEmsin tiImsin t計(jì)算線圈某時(shí)刻的受力情況峰值最大的瞬時(shí)值EmnBSIm討論電容器的擊穿電壓有效值跟交變電流的熱效應(yīng)等效的恒定電流的值EUI適用于正(余)弦式電流(1)計(jì)算與電流的熱效應(yīng)有關(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(xiǎn)絲的熔斷電流為有效值平均值交變電流圖象中圖線與時(shí)間軸所夾的面積與時(shí)間的比值Bln計(jì)算通過電路截面的電荷量二、理想變壓器原、副線圈基本量的關(guān)系理想變壓器沒有能量損失(銅損、鐵損)沒有磁通量損失(磁通量全部集中在鐵芯中)基本關(guān)系功率關(guān)系P入P出電壓關(guān)系原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比,與負(fù)載情況、副線圈個(gè)數(shù)的多少無關(guān)電流關(guān)系只有一個(gè)副線圈時(shí),電流和匝數(shù)成反比有多個(gè)副線圈時(shí),由輸入功率和輸出功率相等確定電流關(guān)系頻率關(guān)系原、副線圈中電流的頻率相等制約關(guān)系電壓副線圈電壓U2由原線圈電壓U1和匝數(shù)比決定功率原線圈的輸入功率P1由副線圈的輸出功率P2決定電流原線圈電流I1由副線圈電流I2和匝數(shù)比決定三、遠(yuǎn)距離輸電問題1遠(yuǎn)距離輸電的處理思路對高壓輸電問題,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”,或從“用電器”倒推到“發(fā)電機(jī)”的順序一步一步進(jìn)行分析2遠(yuǎn)距離高壓輸電的幾個(gè)基本關(guān)系(以下圖為例):(1)功率關(guān)系:P1P2,P3P4,P2P損P3.(2)電壓、電流關(guān)系:,U2UU3,I2I3I線(3)輸電電流:I線.(4)輸電線上損耗的電功率:P損I線UIR線()2R線當(dāng)輸送功率一定時(shí),輸電電壓增大到原來的n倍,輸電線上損耗的功率就減小到原來的.第四部分基礎(chǔ)練+測一、單選題1如圖甲所示,理想變壓器原、副線圖的匝數(shù)之比n1:n2=10:1.電阻R=5.L1、L2、L3為三個(gè)完全相同的小燈泡,S1、S2為開關(guān),原線圈接正弦交變電源,輸入電壓u隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示.現(xiàn)將S1閉合,S2斷開,此時(shí)L1正常發(fā)光.下列說法正確的是()A輸入電壓u的表達(dá)式u=10sin5t(V)BR消耗的電功率為0.2WC若S1、S2均閉合,三個(gè)小燈泡均正常發(fā)光D若S1、S2均斷開,三個(gè)小燈泡均正常發(fā)光【答案】 C【解析】【詳解】A、由圖可知周期T=0.2s,則有=10rad/s,所以輸入電壓u的表達(dá)式應(yīng)為u=10sin(10t)V,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;B、將S1閉合,S2斷開,根據(jù)變壓器的電壓與匝數(shù)關(guān)系可知電阻R電壓有效值為U2=12V=22V,R消耗的電功率為P=U22R=(22)25W=0.1W,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;CD、將S1閉合,S2斷開時(shí),小燈泡L2與L3短路,此時(shí)小燈泡L1兩端電壓等于U2=22V,正常發(fā)光;若S1、S2均閉合,三個(gè)小燈泡并聯(lián),此時(shí)三個(gè)小燈泡兩端電壓都等于22V,正常發(fā)光;若S1、S2均斷開,三個(gè)小燈泡串聯(lián),此時(shí)三個(gè)小燈泡兩端電壓都等于1322V=26V,不能正常發(fā)光;故選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤;2圖甲為小型發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡圖,通過線圈在兩磁極間轉(zhuǎn)動(dòng)給小燈泡供電,已知小燈泡獲得的交變電壓如圖乙。則下列說法正確的是A甲圖中電壓表的示數(shù)為62VB乙圖中的0時(shí)刻就是甲圖所示時(shí)刻C乙圖中0.510-2s時(shí)刻,穿過甲圖中線圈的磁通量最小D乙圖中1.010-2s時(shí)刻,穿過甲圖中線圈的磁通量最小【答案】 C【解析】【詳解】A甲圖中電壓表的示數(shù)為交流電的有效值:U=622V=6V,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;B乙圖中的0時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢為零,而甲圖所示時(shí)刻,感應(yīng)電動(dòng)勢最大,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;C乙圖中0.510-2s時(shí)刻,感應(yīng)電動(dòng)勢最大,則此時(shí)穿過甲圖中線圈的磁通量最小,選項(xiàng)C正確;D乙圖中1.010-2s時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢為零,則此時(shí)穿過甲圖中線圈的磁通量最大,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.3如圖甲所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10:1,R1=10,R2=15 C為電容器,電流傳感器與原線圈串聯(lián)。當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí),傳感器測得的正弦交流電如圖乙所示,則A電阻R1中交流電的頻率為5HzB輸入電壓的最大值為600VC電阻R2的電功率為270WDS閉合前后,原線圈中電流不變【答案】 B【解析】【詳解】由圖可知,原線圈交變電流的頻率為50Hz,副線圈交變電流的頻率同為50Hz;原線圈交變電流的有效值為I1=12A,由I2I1=n1n2得I2=52A。由并聯(lián)電路的分流原理,電阻R2中的電流IR2R2=22V,電阻R2消耗的電功率為PR2=IR22R2=120W;電阻R2的電壓為U2=IR2R2=302V,由U1U2=n1n2得U1=3002V,故U1m=2U1=600V;S閉合后,有電流流過電容器,故副線圈中電流增大,原線圈中電流也隨之增大。故答案選B。4如圖所示為遠(yuǎn)距離輸電示意圖,T1、T2分別為理想升壓變壓器和理想降壓變壓器,圖中的電表V1、V2、A1、A2均為理想電表,電表的示數(shù)分別為U1、U2、I1、I2,輸電線上有一定的電阻,則下列說法正確的AU1I1=U2I2B保持輸送功率不變,增大U1,則U2、I1、I2均增大C保持U1不變,輸送功率增大,則U2、I1、I2均增大D保持U1不變,用戶減少,用戶消耗功率與發(fā)電廠輸出功率的比值增大【答案】 D【解析】【詳解】理想變壓器輸出功率等于輸入功率,由于在輸電線路上有功率損失故U1I1U2I2,故A錯(cuò)誤;保持輸送功率不變增大U1,根據(jù)P=UI可知,輸電線上的電流減小,即I1減小,則I2也減小;輸電線上電壓損失減小,則T2原線圈電壓變大,則次級電壓也變大,即U2增大,故B錯(cuò)誤;保持U1不變,輸送功率增大根據(jù)P=UI可知,輸電線路上的電流增大,降壓變壓器原線圈兩端的電壓U3=U1-IR減小,故降壓變壓器副線圈兩端的電壓減小,即U2減小,故C錯(cuò)誤;用戶總功率與發(fā)電廠的輸出功率的比值為U1I-I2RU1I1-IRU1,則U1不變,用戶減小,I減小,故用戶消耗功率與發(fā)電廠輸出功率的比值變大,故D正確;故選D。5如圖甲所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為101,b是原線圈的中心抽頭,圖中電表均為理想的交流電表,定值電阻R10 ,其余電阻均不計(jì)。從某時(shí)刻開始在原線圈c、d兩端加上如圖乙所示的交變電壓。則下列說法中正確的有( )A當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與a連接時(shí),電壓表的示數(shù)為31.1 VB當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與b連接且在0.01 s時(shí),電流表示數(shù)為0C當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a撥向b時(shí),副線圈輸出電壓的頻率變?yōu)?5 HzD當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a撥向b時(shí),電壓表和電流表的示數(shù)均變大【答案】 D【解析】【詳解】由圖象可知,交變電壓的最大值為311V,交流電的周期為210-2s,所以交流電的頻率為f=1/T=50Hz;交流電的電壓有效值為3112 =220V,根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比可知,副線圈的電壓為22V,即電壓表的示數(shù)為22V,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;電流表示數(shù)為交流電的有效值,不隨時(shí)間的變化而變化,所以當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與b連接且在0.01 s時(shí),電流表示數(shù)不為0,B錯(cuò)誤;變壓器不會(huì)改變電流的頻率,所以當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a撥到b時(shí),副線圈輸出電壓的頻率依然為50Hz,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a撥向b時(shí),原線圈的匝數(shù)變?yōu)橐话?,所以副線圈的輸出電壓要變大一倍,變?yōu)?4V,則電壓表和電流表的示數(shù)均變大,故D正確;故選D。6如圖所示,將一均勻?qū)Ь€圍成一圓心角為60的扇形導(dǎo)線框OMN,O為圓心,半徑為R,線框總電阻為r,將線框O點(diǎn)置于坐標(biāo)系的原點(diǎn),在二、四象限有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B從t=0時(shí)刻開始,導(dǎo)線框繞O點(diǎn)以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng),則導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的有效值為()ABR22rB2BR24rC6BR26rD15BR26r【答案】 C【解析】【詳解】線框轉(zhuǎn)動(dòng)一周過程中,兩次進(jìn)入磁場、兩次出磁場,所以產(chǎn)生感應(yīng)電流的時(shí)間t=460360T=23T;轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感應(yīng)線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢E=12BR2;設(shè)感應(yīng)電動(dòng)勢的有效值為E,根據(jù)有效值的計(jì)算公式可得:E2RT=E2Rt;解得E=6BR26,則導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的有效值為I=Er=6BR26r,故C正確、ABD錯(cuò)誤。7如圖甲所示理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為4:1,R1為阻值隨溫度升高而減小的熱敏電阻,R1為定值電阻,電壓表和電流表均為理想交流電表。原線圈所接電壓u隨時(shí)間t按正弦規(guī)律變化,如圖乙所示。下列說法正確的是A變壓器的輸入功率與輸出功率之比為4:1B變壓器原、副線圈中的電流之比為4:1Cu隨t變化的規(guī)律為u=51im50tV(式中各物理量均為國際單位制)D若熱敏電阻Rt的溫度升高,則電壓表的示數(shù)不變,電流表的示數(shù)變大【答案】 D【解析】【詳解】原副線圈輸入功率和輸出功率相等,故A錯(cuò)誤。根據(jù)I1I2n2n1得,原副線圈的電流之比為1:4,故B錯(cuò)誤。交變電壓的峰值為51V,周期T=0.02s,則角速度2/T100rad/s,則u隨t的變化規(guī)律為u=51sin(100t),故C錯(cuò)誤。若熱敏電阻RT的溫度升高,則熱敏電阻的阻值減小,由于原線圈的電壓不變,則副線圈的電壓不變,副線圈中的電流變大,故D正確。故選D。8如圖所示,某電路上接有保險(xiǎn)絲、交流電壓表、“220V 900W”的電飯鍋及“220V 200W”的抽油煙機(jī)現(xiàn)接入u=31lsin100t(V)的交流電,下列說法正確的是A交流電壓表的示數(shù)為311VB1s內(nèi)流過保險(xiǎn)絲的電流方向改變50次C電飯鍋的熱功率是抽油煙機(jī)的熱功率的4.5倍D為保證電路正常工作,保險(xiǎn)絲的額定電流不能小于5A【答案】 D【解析】【詳解】A、現(xiàn)接入電壓u311sin100t(V)的交流電,交流電壓最大值Um311V,交流電壓表的示數(shù)為有效值U=3112=220V,故A錯(cuò)誤;B、接入u311sin100t(V)的交流電,故周期:T=2100=0.02s,一個(gè)周期電流方向改變2次,故1s電流方向改變100次;故B錯(cuò)誤;C、電飯鍋是純電阻,消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,產(chǎn)生熱量,而抽油煙機(jī)是非純電阻,耗的電能部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能產(chǎn)生熱量,電飯鍋發(fā)熱功率是抽油煙機(jī)總功率的4.5倍,故C錯(cuò)誤;D、電流的最大值為:I=P1+P2U=900W+200W220V=5A;故為保證電路正常工作,保險(xiǎn)絲的額定電流不能小于5A;故D正確。9在如圖甲所示的電路中,理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10:1,b兩端接入圖乙所示的電壓,副線圈接火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)(報(bào)警器未畫出),圖中電壓表和電流表均為理想電表,D為理想二極管,R0為定制電阻,L為電阻恒定的指示燈,Rr為熱敏電阻,其阻值隨溫度的升高而減小。下列說法中正確的是A電壓表的示數(shù)為22VB若Rr處出現(xiàn)火災(zāi)時(shí),電壓表示數(shù)將變大C若Rr處出現(xiàn)火災(zāi)時(shí),電流表示數(shù)將變大D若Rr處出現(xiàn)火災(zāi)時(shí),指示燈L將變亮【答案】 C【解析】【詳解】A、設(shè)原線圈兩端電壓為U1,根據(jù)熱效應(yīng)可得:U12RT=2202RT2,解得U1=1102V,則副線圈的電壓U2=n2n1U1=112V,故A錯(cuò)誤;B、輸入端的電壓不變,匝數(shù)比不變,則電壓表示數(shù)不變,故B錯(cuò)誤;C、若RT處出現(xiàn)火災(zāi)時(shí),RT電阻變小,輸出的總功率變大,則輸入端的電功率變大,電壓不變,則電流表的示數(shù)變大,故C正確;D、若RT處出現(xiàn)火災(zāi)時(shí),RT電阻變小,輸出的總功率變大,電流強(qiáng)度變大,R0兩端電壓變大,則燈泡兩端電壓變小,燈泡變暗,故D錯(cuò)誤;故選C。10如圖所示,一理想變壓器原線圈與定值電阻R1、理想電流表A1一起接入電壓恒為U的交流電源上,原線圈接入電路的匝數(shù)可通過調(diào)節(jié)觸頭P進(jìn)行改變,副線圈和滑動(dòng)變阻器R、定值電阻R2以及理想電流表A2連接在一起,下列說法正確的是A保持R不變,將觸頭P向上移動(dòng),則A1的示數(shù)變小,A2的示數(shù)變小B保持R不變,將觸頭P向下移動(dòng),電源輸出的總功率變小C保持P的位置不動(dòng),增大R,則A1的示數(shù)減小,A2的示數(shù)減小D保持P的位置不動(dòng),增大R,則R的電功率變小,R1的電功率不變【答案】 D【解析】【詳解】A. 保持R不變,將觸頭P向上移動(dòng),則n1增大,再由U2=n2n1U1,可知U2減少,又因?yàn)楦本€圈的總電阻不變,所以通過副線圈的電流減少,即A2的示數(shù)變?。籄1的示數(shù)為U1R1,U1和R1都不變,所以A1的示數(shù)不變。故A錯(cuò)誤。B. 保持R不變,將觸頭P向下移動(dòng),則n1減少,再由U2=n2n1U1,可知U2增加,副線圈的負(fù)載電阻不變,由P出=U22R總可知電源輸出的總功率增大。故B錯(cuò)誤。C. 保持P的位置不動(dòng),增大R,負(fù)載的總電阻R總增大,U2不變,由I2=U2R總可知I2減小,所以A2的示數(shù)減小;A1的示數(shù)為U1R1,U1和R1都不變,所以A1的示數(shù)不變。故C錯(cuò)誤。D. 保持P的位置不動(dòng),增大R,負(fù)載的總電阻R總增大,U2不變,由I2=U2R總可知I2減小,副線圈的輸出功率為P2=U2I2減小,由因?yàn)镽2的功率不變,所以R的功率是減小的;電阻R1不變,兩端的電壓U2不變,所以R1的電功率不變。故D正確。二、多選題11圖中理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為41,電壓表和電流表可視為理想電表,現(xiàn)在原線圈兩端加上交變電壓U=311sin(100t)V時(shí),燈泡L1、L2均正常發(fā)光則下列說法中正確的是A該交流電的方向每秒鐘改變50次B電壓表的示數(shù)為55VC若將變阻器的滑片P向下滑動(dòng),則L1變亮、L2將變暗D若將變阻器的滑片P向上滑動(dòng),則原線圈的輸入功率增大【答案】 BD【解析】【詳解】A、電路中的變壓器與電感均不改變交流電的頻率,由原線圈交變電壓的表達(dá)式可知,交流電的周期T=2=0.02s,而交流電在一個(gè)周期內(nèi)電流方向變化兩次,所以該交流電的方向每秒鐘改變100次,故A錯(cuò);B、原線圈的有效電壓為3112=220V,理想變壓器原副線圈電壓比等于匝數(shù)比,所以副線圈電壓為55V,故B對;C、若將變阻器的滑片P向下滑動(dòng),副線圈的電壓不變,所以L1亮度不變、L2回路中的電阻變大,所以L2將變暗,故C錯(cuò);D、若將變阻器的滑片P向上滑動(dòng),滑動(dòng)變阻器上的電阻變小,則副線圈上的總電阻也變小,所以I2就變大,則變壓器的輸出功率P2=U2I2就變大,根據(jù)功率相等,則原線圈的輸入功率增大,故D對;12如圖為遠(yuǎn)距離輸電示意圖,其中T1、T2為理想變壓器,r是輸電線電阻,燈泡L1、L2相同且阻值不變?,F(xiàn)保持變壓器T1的輸入電壓不變,滑片P位置不變,當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí),燈L1正常發(fā)光,則( )A僅閉合S,燈L1會(huì)變亮B僅閉合S,r消耗的功率會(huì)變大,變壓器T1的輸入功率會(huì)變大C僅將滑片P下移,r消耗的功率會(huì)變小D僅將滑片P上移,電流表示數(shù)會(huì)變小【答案】 BD【解析】【詳解】閉合S,則消耗功率增大,T2副線圈中電流增大,T2原線圈電流也增大,則r上損失的電壓和功率增大,則T2輸入電壓UT21=UT12-Ir,減小,燈泡兩端電壓UT22減小,故燈泡會(huì)變暗,同時(shí)變壓器T1的輸入功率會(huì)變大,故A錯(cuò)誤,B正確;僅將滑片P下移,T1副線圈匝數(shù)增大,則輸出電壓增大,若將T1的輸出端后面的電路等效可知,導(dǎo)線r上的電流變大,則r上的功率變大,故C錯(cuò)誤;僅將滑片P上移,T1副線圈匝數(shù)減小,則輸出電壓減小,若將T1的輸出端后面的電路等效可知,T1次級電流減小,則變壓器T1初級電流減小,即電流表示數(shù)會(huì)變小,故D正確;13如圖所示電路,理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比5:1,原線圈輸入電壓為u=311sin100t(V),副線圈輸出端通過滑動(dòng)變阻器R連接兩只相同燈泡L1和L2,它們的規(guī)格為“36V、18W”,當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)燈L1正常發(fā)光現(xiàn)閉合開關(guān)S,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使燈泡再正常發(fā)光,則此狀態(tài)()A原線圈的電流為5AB變壓器輸入功率變?yōu)樵瓉淼?倍C滑動(dòng)變阻器R上損耗的功率變?yōu)樵瓉淼?倍D滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)到了8【答案】 BD【解析】【詳解】A.燈泡正常發(fā)光的電流為I=PU=1836A=0.5A,副線圈的總電流為1A,根據(jù)電流與匝數(shù)成反比,原線圈的電流為0.2A。故A錯(cuò)誤。B.輸入功率等于輸出功率,由于副線圈的電壓不變,電流加倍,輸出功率加倍,變壓器的輸入功率變?yōu)樵瓉淼?倍。故B正確。C.滑動(dòng)變阻器R損耗的功率為P=I2R,電流變?yōu)樵瓉淼?倍,但是電阻變小了,所以損耗的功率不是原來的4倍。故C錯(cuò)誤。D.燈泡的電阻為R=36218=72,兩個(gè)燈泡并聯(lián)后的電阻為36,副線圈的電壓為U=15220V=44V,變壓器分得的電壓為8V=RR+3644V解得:R=8。故D正確。14圖甲為一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)構(gòu)造示意圖,內(nèi)阻r5.0 ,外電路電阻R95 ,電路中其余電阻不計(jì)。發(fā)電機(jī)內(nèi)的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中以恒定的角速度繞垂直于磁場方向的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng),線圈匝數(shù)n100。轉(zhuǎn)動(dòng)過程中穿過每匝線圈的磁通量隨時(shí)間t按正弦規(guī)律變化,如圖乙所示,(=3.14,2=1.4)則A該小型發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢的最大值為200 VBt3.14102 s時(shí),磁通量的變化率為2Wb/sCt3.14102 s時(shí),串聯(lián)在外電路中的交流電流表的讀數(shù)為2 ADt3.14102 s時(shí),串聯(lián)在外電路中的交流電流表的讀數(shù)為1.4A【答案】 ABD【解析】【詳解】從-t圖線可以看出,max=1.010-2 Wb,T=3.1410-2 s,=2T,感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值Emax=nmax=10023.1410-2110-2=200 V,故A正確; t=3.1410-2 s時(shí),磁通量的變化率最大,最大值為t=Emaxn=200100Wb/s=2Wb/s,選項(xiàng)B正確;電路中電流最大值I=Emax2R+r=2001002=2A,則串聯(lián)在外電路中的交流電流表的讀數(shù)為2A,故C錯(cuò)誤,D正確;故選ABD.15如圖所示,矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場中繞垂直磁場方向的OO軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),線圈abcd的匝數(shù)為N,電阻不計(jì),理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為1:2,定值電阻R1與R2的阻值均為R,所用電表均為理想交流電表,當(dāng)線圈abcd轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度大小為時(shí),電壓表的示數(shù)為U,則()A此時(shí)電流表的示數(shù)為2URB從圖示位置(線圈abcd與磁場方向平行)開始計(jì)時(shí),線圈abcd中產(chǎn)生的電動(dòng)勢的瞬時(shí)表達(dá)式為e=52UcostC在線圈abcd轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中,穿過線圈的磁通量的最大值為52U2ND當(dāng)線圈abcd轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度大小為2時(shí),電壓表的示數(shù)為4U【答案】 AC【解析】【詳解】流過副線圈的電流Im=UR,根據(jù)I1I2=n2n1可知,流過電流表的電流I1=2UR,故A正確;變壓器中原線圈的電壓為U1,根據(jù)U1U2=n1n2可知電壓U1=U2,電阻R1分得的電壓UR=I1R=2U,故線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的有效值為U有=U1+UR=5U2,最大值Em=2U有=52U2,故從線圈轉(zhuǎn)動(dòng)到圖示位置開始計(jì)時(shí),線圈中產(chǎn)生的電動(dòng)勢的瞬時(shí)表達(dá)式為e=522Ucost,故B錯(cuò)誤;根據(jù)Em=NBS可知BS=EmN=52U2N,故C正確;根據(jù)Em=NBS可知,轉(zhuǎn)動(dòng)角速度加倍,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢加倍,故電壓表的示數(shù)加倍,為2U,故D錯(cuò)誤。故選AC。16如圖所示,M是一小型理想變壓器,在a、b端輸入穩(wěn)定的正弦交流電,變壓器右側(cè)部分連有電阻恒定不變的相同小燈泡L1、L2、滑動(dòng)變阻器R,所有電表都是理想電表,當(dāng)滑動(dòng)變阻器P向上滑動(dòng)時(shí)U2為V2表示數(shù),I2為A2表示數(shù),以下說法中正確的是( )AA1的示數(shù)增大,A2的示數(shù)增大,A3的示數(shù)變增大BV1的示數(shù)不變,V2的示數(shù)減小CU2I2變小DL1、L2都變亮【答案】 AB【解析】【詳解】ABa、b端輸入穩(wěn)定的正弦交流電,即電壓表V1示數(shù)不變,所以副線圈的電壓恒定,當(dāng)滑動(dòng)變阻器P向上滑動(dòng)時(shí),總電阻減小,總電流變大,即電流表A2的示數(shù)變大,燈泡L2兩端電壓變大,所以電壓表V2示數(shù)變小,由變壓器的變流比可知,電流表A1的示數(shù)變大,由于電壓表V2示數(shù)變小,所以流過L2的電流變小,總電流變大,所以電流表A3示數(shù)變大,故A正確,B正確;C由閉合歐姆定律可得:U2I2=RL1,即不變,故C錯(cuò)誤;D由A分析可知,L1變亮,L2變暗,故D錯(cuò)誤。17如圖所示的理想變壓器電路中,原副線圈的匝數(shù)比為2:1,原、副線圈的電路中均有一阻值為R的定值電阻,副線圈電路中定值電阻和滑動(dòng)變阻器串聯(lián),a、b端接電壓恒定的正弦交流電,在滑動(dòng)變阻器滑片P向右移動(dòng)的過程中,則下列說法正確的是( )A原線圈電路中定值電阻R消耗的功率在減小B副線圈電路中定值電阻R消耗的功率在增大C副線圈電路中消耗的總功率在減小D原、副線圈電路中定值電阻R兩端的電壓之比恒定為1:2【答案】 BD【解析】【詳解】滑動(dòng)變阻器滑片P向右移動(dòng)的過程中,總電阻減小,原副線圈的電流強(qiáng)度均增大;AB、根據(jù)P=I2R可知原線圈電路中定值電阻R消耗的功率在增大,副線圈電路中定值電阻R消耗的功率也在增大,故B正確,A錯(cuò)誤;C、根據(jù)變壓器原理可知輸入功率等于輸出功率,副線圈電路中消耗的總功率P出=P入=(E-I1R)I1=EI1-I12R,由于E、R和I1未知,無法確定副線圈電路中消耗的總功率的變化,故C錯(cuò)誤;D、根據(jù)U=IR可知原、副線圈電路中定值電阻R兩端的電壓之比等于電流強(qiáng)度之比,等于原副線圈的匝數(shù)的反比,即為1:2,故D正確;故選BD。18如圖,OO是磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為3B和B的兩個(gè)勻強(qiáng)磁場區(qū)域的分界線,磁場方向分別垂直紙面向里和垂直紙面向外。單匝圓形導(dǎo)線圈的直徑剛好位于OO處,線圈以O(shè)O為轉(zhuǎn)軸從紙面位置開始以角該度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。若線圈的電阻為R,面積為S,則下列說法正確的是( )A線圈在紙面位置時(shí),感應(yīng)電流最大B線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值為2BSC線圈中產(chǎn)生的熱功率為B2S22/2RD線圈從紙面位置開始轉(zhuǎn)過90的過程中通過線圈某一橫截面的電荷量為2BS/R【答案】 C【解析】【詳解】A、線圈在紙面位置時(shí),磁通量最大,感應(yīng)電動(dòng)勢最小,為零,故A錯(cuò)誤;B、線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值為Em=3BS2-BS2=BS,故B錯(cuò)誤;C、由有效值定義可知感應(yīng)電動(dòng)勢的有效值為E有=Em2,線圈中產(chǎn)生的熱功率為P=I2R=(E有R)2R=B2S222R,故C正確;D、根據(jù)q=It,I=ER,E=Nt可得q=NR,所以線圈從紙面位置開始轉(zhuǎn)過90的過程中通過線圈某一橫截面的電荷量為E=q=3BS2-BS2R=BSR,故D錯(cuò)誤;故選C。19如圖所示,邊長為L=0.2m的正方形線圈abcd,其匝數(shù)為n=100、總電阻為r=2,外電路的電阻為R=8,ab的中點(diǎn)和cd的中點(diǎn)的連線OO恰好位于勻強(qiáng)磁場的邊界線上,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T,若線圈從圖示位置開始,以角速度=2rad/s繞OO軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),則以下判斷中正確的是A在t=4時(shí)刻,磁場穿過線圈的磁通量為0,故此時(shí)磁通量變化率為0B閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)表達(dá)式e=4sin2t(V)C從t=0時(shí)刻到t=4時(shí)刻,電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q=0.16JD從t=0時(shí)刻到t=4時(shí)刻,通過R的電荷量q=0.2C【答案】 BCD【解析】【分析】根據(jù)題中“磁場的線圈從圖示位置開始,以角速度=2rad/s繞OO軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)”可知,本題考察交流電的產(chǎn)生問題,應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律、閉合電路歐姆定律、感應(yīng)電量、有效值等知識(shí)分析計(jì)算?!驹斀狻緼:在t=4時(shí)刻,線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過90,磁場穿過線圈的磁通量為0,線圈中磁通量變化率最大。故A項(xiàng)錯(cuò)誤。B:線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值Em=nBL22=10010.2222V=4V,開始計(jì)時(shí)時(shí),線圈中磁通量最大,感應(yīng)電動(dòng)勢為0,則閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)表達(dá)式e=Emsint=4sin2t(V)。故B項(xiàng)正確。C:線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的周期T=2=22s=s,回路中感應(yīng)電流的最大值Im=Emr+R=0.4A,回路中電流的有效值I=Im2=0.22A,從t=0時(shí)刻到t=4時(shí)刻,電阻R上產(chǎn)生的熱量Q=I2RT4=(0.22)284J=0.16J。故C項(xiàng)正確。D:從t=0時(shí)刻到t=4時(shí)刻,電路中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢E=nt,電路中的平均電流I=Er+R,線框中磁通量的變化量=BL22,通過R的電荷量q=It,解得:q=nBL22(r+R)=10010.22210C=0.2C。故D項(xiàng)正確。20如圖所示為遠(yuǎn)距離輸電的原理圖,升壓變壓器的變壓比為a,降壓變壓器的變壓比為b,輸電線的電阻為R,升壓變壓器和降壓變壓器均為一理想變壓器,發(fā)電機(jī)輸出的電壓恒為U,若由于用戶的負(fù)載變化,使電壓表V2的示數(shù)增大了U,則下列判斷正確的是( )A電壓表V1的示數(shù)不變B電流表A2的示數(shù)增大了URC電流表A1的示數(shù)減小了bURD輸電線損失的功率減小了(bUR)2R【答案】 AC【解析】由于U不變,所以電壓表V1的示數(shù)不變,故A正確;由于V2增大,所以降壓變壓器原線圈的電壓U3增大了bU,根據(jù)UV1=IA1R+U3,所以IA1R減小了bU,所以電流表A1的示數(shù)減小了bUR,A2的示數(shù)減小了UR,故C正確;B錯(cuò)誤;輸電線損失的功率減小了I2R-(I-bUR)2R,所以D錯(cuò)誤。三、解答題21三峽水電站是我國最大的水力發(fā)電站,平均水位落差約100m,水的流量約1.35104m3/s。船只通航需要約3500m 3/s的流量,其余流量全部用來發(fā)電。水流沖擊水輪機(jī)發(fā)電時(shí),水流減少的勢能有20% 轉(zhuǎn)化為電能。(1)按照以上數(shù)據(jù)估算,三峽發(fā)電站的發(fā)電功率最大是多大;(2)本市現(xiàn)行階梯電價(jià)每戶每月1擋用電量最高為240kWh,如果按照本市現(xiàn)行階梯電價(jià)1擋最高用電量計(jì)算,三峽電站可以滿足多少戶家庭生活用電;(3)把抽水蓄能電站產(chǎn)生的電能輸送到北京城區(qū)。已知輸電功率為P,輸電線路的總阻值為R,要使輸電線路上損耗的功率小于P。a求輸電電壓的最小值U;b在輸電功率一定時(shí),請?zhí)岢鰞煞N減少輸電過程中功率損耗的方法。【答案】(1)2106kW(2)6106戶(3)aU=PPRb提高輸電電壓增大導(dǎo)線橫截面積,減小電阻【解析】(1)P=mgh20%=1.01031.001041010020%=2106kW(2)每戶平均功率:P=2403024=0.333kW21060.333=6106戶(3)a輸電導(dǎo)線損失熱功率P=I2R輸電功率P=IU,U=PPRb減少輸電過程中功率損耗的方法:提高輸電電壓;增大導(dǎo)線橫截面積,減小電阻;22如圖為某交流發(fā)電機(jī)和外接負(fù)載的示意圖,發(fā)電機(jī)電樞線圈abcd為n=500匝的矩形線圈,其中ac長為L1=10cm,ab長為L2=5cm。線圈繞垂直于磁場的軸OO在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.2T的勻強(qiáng)磁場中以=200rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(不計(jì)一切摩擦),線圈總電阻為r=2.0,外電路負(fù)載電阻為R=8.0。試求:(1)由圖示位置開始計(jì)時(shí)交變電動(dòng)勢的表達(dá)式;(2)由圖示位置轉(zhuǎn)過900角的過程中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢;(3)由圖示位置轉(zhuǎn)過1/6周期內(nèi)通過R的電荷量為多少;(4)交流電壓表的示數(shù);(5)轉(zhuǎn)動(dòng)一周回路中產(chǎn)生總的焦耳熱。【答案】 (1)e= 100cos200tV(2)0.32V(3)0.22C(4)(5)15.7J【解析】試題分析:(1)電動(dòng)勢的最大值 Em=nBS=nBL1L2=5000.20.10.05200V=100V,由圖示位置開始計(jì)時(shí)交變電動(dòng)勢的表達(dá)式;e=Emcost=100cos200tV(2)由圖示位置轉(zhuǎn)過900角的過程中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢: (3)由圖示位置轉(zhuǎn)過1/6周期內(nèi)通過R的電荷量為(4)電壓表的示數(shù)(5)轉(zhuǎn)動(dòng)一周回路中產(chǎn)生總的焦耳熱考點(diǎn):交流電的產(chǎn)生及變化規(guī)律.【名師點(diǎn)睛】此題是對交流電的產(chǎn)生及計(jì)算問題的考查;解題時(shí)要據(jù)題境明確感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值,知道電壓表示數(shù)為有效值,與電路知識(shí)向銜接是解題的關(guān)鍵;注意求解電量時(shí)要用平均值,求解電功和電熱時(shí)要用有效值.23如圖所示,交流發(fā)電機(jī)的矩形金屬線圈abcd的邊長abcd50 cm,bcad30 cm,匝數(shù)n100,線圈的總電阻r10 ,線圈位于磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.050 T的勻強(qiáng)磁場中,線圈平面與磁場方向平行線圈的兩個(gè)末端分別與兩個(gè)彼此絕緣的銅環(huán)E、F(集流環(huán))焊接在一起,并通過電刷與阻值R90 的定值電阻連接現(xiàn)使線圈繞過bc和ad邊中點(diǎn)且垂直于磁場的轉(zhuǎn)軸OO以角速度400 rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)電路中的其他電阻以及線圈的自感系數(shù)均可忽略不計(jì),求:(1)線圈中感應(yīng)電流的最大值;(2)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中電阻R的發(fā)熱功率;(3)從線圈經(jīng)過圖示位置開始計(jì)時(shí),經(jīng)過14周期時(shí)間通過電阻R的電荷量【答案】(1)3.0A(2)405W(3)7.510-3C【解析】試題分析:(1)線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值:Em=nBabbc=300V。根據(jù)閉合電路歐姆定律可知,線圈中感應(yīng)電流的最大值:Im=EmR+r解得:Im=3.0A。(2)通過電阻R的電流的有效值:I=Im2線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中電阻R的熱功率:P=I2R解得:P=405W。(3)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有:E=nt=nBSt根據(jù)閉合電路歐姆定律有:I=ER+r=nBS(R+r)t解得:q=It=7.510-3C。考點(diǎn):交流發(fā)電機(jī)及其產(chǎn)生正弦式電流的原理;正弦式電流的圖象和三角函數(shù)表達(dá)式【名師點(diǎn)睛】本題關(guān)鍵是要能夠區(qū)分交流的有效值、瞬時(shí)值、最大值和平均值,求解電表讀數(shù)用有效值,求解電量用平均值。24如圖所示為某學(xué)校一套校內(nèi)備用供電系統(tǒng),由一臺(tái)內(nèi)阻為1的發(fā)電機(jī)向全校22個(gè)教室(每個(gè)教室有“220V,40W”的白熾燈6盞)供電。如果輸電線的總電阻R是4,升壓變壓器和降壓變壓器(都認(rèn)為是理想變壓器)的匝數(shù)比分別是14和41,每個(gè)教室的白熾燈都正常發(fā)光,求:(1)輸電線的損失功率是多大?(2)發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢是多大?(3)輸電效率是多少?【答案】(1)144W (2)250V(3)97.3【解析】試題分析:(1)全校消耗的功率W=5280W設(shè)線路電流為,輸電電壓為,降壓變壓器原線圈電壓為,而V,則V=880V線路損失功率W=144W(2)V=24VV由得:V由升壓變壓器原線圈電流=24A發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢V(3)所以W97.3考點(diǎn):遠(yuǎn)距離輸電.25在遠(yuǎn)距離輸電時(shí),要考慮盡量減少輸電線上的功率損失.有一個(gè)不涂備電鈿,輸送的電功傘為P=500kW,當(dāng)使用U=5kV的電壓輸電時(shí),測得安裝在輸電線路起點(diǎn)和終點(diǎn)處的兩個(gè)電能表一晝夜示數(shù)相差4800kWH.(l)求輸電效率和輸電線的總電阻r.(2)若想使輸電效率提高到98%,又不改變輸電線,那么發(fā)電站應(yīng)使用多高的電壓向外輸電?【答案】(1)60%,20 (2)22.4kV【解析】試題分析:(1)由于輸送功率為P=500kW,一晝夜輸送電能E=Pt=12000度,終點(diǎn)得到的電能E=7200度,因此效率=60%(2)輸電線上的電流可由I=PU計(jì)算,為I=100A,而輸電線損耗功率可由Pr=I2r計(jì)算,其中Pr=480024=200kW因此可求得r=20,(3)輸電線上損耗功率Pr=(PU)2r1U2,原來Pr=200kW,現(xiàn)在要求Pr=10kW,計(jì)算可得輸電電壓應(yīng)調(diào)節(jié)為U=22.4kV考點(diǎn):遠(yuǎn)距離輸電點(diǎn)評:輸電線上的損失功率與其電流的平方成正比,而與輸電線兩端的電壓的平方成反比26交流發(fā)電機(jī)的發(fā)電原理是矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一小型發(fā)電機(jī)的線圈共220匝,線圈面積S0.05 m2,線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率為50 Hz,線圈內(nèi)阻不計(jì),磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B2T為了用此發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電帶動(dòng)兩個(gè)標(biāo)有“220 V 11 kW”的電動(dòng)機(jī)正常工作,需在發(fā)電機(jī)的輸出端a、b與電動(dòng)機(jī)之間接一個(gè)理想變壓器,電路如圖所示求:(1)發(fā)電機(jī)的輸出電壓;(2)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比;(3)與變壓器原線圈串聯(lián)的交流電流表的示數(shù)【答案】(1)2200V(2)10:1(3)10A【解析】(1)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢最大值為:Em = NBS=1100V 2分由于線圈內(nèi)阻不計(jì),則輸出電壓就等于電動(dòng)勢,得輸出電壓的有效值為U1="1100" V 1分(2)2分得1分根據(jù)P入=P出="2.2104W" 1分再根據(jù)P入=" U1" I1 1分解得 I1="20A " 1分27如圖所示,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.5 T,邊長L10 cm的正方形線圈abcd共100匝,線圈電阻r1,線圈繞垂直于磁感線的對稱軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng),角速度為2 rad/s,外電路電阻R4,求:(1)轉(zhuǎn)動(dòng)過程中感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值;(2)由圖示位置(線圈平面與磁感線平行)轉(zhuǎn)過60時(shí)的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢;(3)由圖示位置轉(zhuǎn)過60角的過程中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢;(4)交流電壓表的示數(shù);(5)轉(zhuǎn)動(dòng)一周外力做的功;(6) 16周期內(nèi)通過R的電荷量【答案】 (1)3.14 V(2)1.57 V(3)2.6 V(4)1.78 V (5)0.99 J(6)0.0866 C【解析】【詳解】(1)感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值EmNBS1000.50.122 V3.14 V.(2)轉(zhuǎn)過60時(shí)的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢:eEmcos 603.140.5 V1.57 V.(3)通過60角過程中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢:Ent=1000.5320.1232V2.6 V.(4)電壓表示數(shù)為外電路電壓的有效值:UER+rR=3.14245V1.78 V.(5)轉(zhuǎn)動(dòng)一周外力所做的功等于電流產(chǎn)生的熱量:WQEm22R+rt0.99 J.(6)1/6周期內(nèi)通過電阻R的電荷量:q=It=ER+rt=ntR+rt=nR+r=nBSsin600R+r0.086 6 C.答案:(1)3.14 V(2)1.57 V(3)2.6 V(4)1.78 V(5)0.99 J(6)0.086 6 C28有一臺(tái)內(nèi)阻為1發(fā)電機(jī),供給一學(xué)校照明用,如圖所示,升壓比為1:4,降壓比為4:1,輸電線的總電阻R=4,全校共22個(gè)班,每班有“220V,40W”燈6盞,若保證全部電燈正常發(fā)光,則:(1)發(fā)電機(jī)輸出功率多大?(2)發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢多大?(3)輸電效率是多少?【答案】(1)5 424 W(2)250 V(3)97%.【解析】(1)降壓變壓器的輸出功率為:P=nP燈=40226=5280W降壓變壓器副線圈的電流為:I3=nP燈U3=62240220A=24A,由I2I3=n3n2=14降壓變壓器原線圈的電流為:I2=12I3=1424A=6A輸電線損失的功率為:P=I22R=624w=144W所以輸入功率為:P1=P+P=5280+144=5424W(2)降壓變壓器原線圈電壓為:U2=n2n3U3=4220=880V輸電線上損失的電壓為:U=I2R=64V=24V則發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出電壓為:U2=U2+U=880+24=904V所以發(fā)電機(jī)原線圈電壓為:U1=14904=226V根據(jù)電流與匝數(shù)成反比知發(fā)電機(jī)原線圈中電流為:I1=416=24A,發(fā)電機(jī)內(nèi)阻分壓:Ur=241=24V電動(dòng)勢為:E=U1+Ur=226+24=250V(3)用戶獲得的實(shí)際功率為:P用=22406=5280W;則輸電效率為:=P用P100%=52805424100%=97.3%;29(15 分)某興趣小組設(shè)計(jì)了一種發(fā)電裝置,如圖所示. 在磁極和圓柱狀鐵芯之間形成的兩磁場區(qū)域的圓心角均為,磁場均沿半徑方向. 匝數(shù)為N 的矩形線圈abcd 的邊長ab ="cd" =、bc ="ad" =2. 線圈以角速度繞中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),bc和ad 邊同時(shí)進(jìn)入磁場. 在磁場中,兩條邊所經(jīng)過處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B、方向始終與兩邊的運(yùn)動(dòng)方向垂直. 線圈的總電阻為r,外接電阻為R. 求:(1)線圈切割磁感線時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢的大小Em;(2)線圈切割磁感線時(shí),bc 邊所受安培力的大小F;(3)外接電阻上電流的有效值I.【答案】 (1)(2)(3)【解析】(1)bc、ad邊的運(yùn)動(dòng)速度vl2,感應(yīng)電動(dòng)勢Em4NBlv.解得Em2NBl2.(2)電流ImEmr+R安培力F2NBIml解得.F=4N2B2l3r+R(3)一個(gè)周期內(nèi),通電時(shí)間t49TR上消耗的電能WIm2Rt且WI2RT.解得I=4NBl23(r+R)點(diǎn)睛:本題研究交變電流的產(chǎn)生,實(shí)質(zhì)上是電磁感應(yīng)知識(shí)的具體應(yīng)用,是右手定則、法拉第電磁感應(yīng)定律、安培力等知識(shí)的綜合應(yīng)用30如圖為一輸電系統(tǒng),A地有一臺(tái)升壓變壓器,B地有一臺(tái)匝數(shù)比為10:1的降壓變壓器,使120盞標(biāo)有“120V,100W”的燈正常工作,A、B兩地輸電線的電阻是20,求:(1)升壓變壓器輸出端的電壓;(2)若不用變壓器,要在B地得到同樣大小的電流和電功率,那么在A地要用多大的電壓將電能輸出?(3)兩情況下輸電線上損耗功率之比是多少?【答案】(1)1400V (2)2120V (3)【解析】試題分析:(1)降壓變壓器副線圈的電流I2=120100120A=100A,則輸電線上的電流I2=n4n3I2=110100A=10A,降壓變壓器輸入電壓U1U2n3n412010V1200V,輸電線上的電壓損失U=I2R=1020V=200V,則升壓變壓器輸出端的電壓U2=U1+U=1200+200V=1400V(2)若不用變壓器,則:UI2-I22R=120100W,其中I2=100A代入數(shù)據(jù)解得:U=2120V(3)根據(jù)P=I2R知損失功率與電流的平方成正比,故兩情況下輸電線上損失功率之比是102:1002=1:100考點(diǎn):考查了理想變壓器,電功率的計(jì)算【名師點(diǎn)睛】(1)求出降壓變壓器副線圈的電流,從而根據(jù)電流比等于匝數(shù)之反比求出輸電線上的電流,通過電壓的損失求出升壓變壓器輸入電壓(2)根據(jù)得到的功率等于輸送功率減去損失功率求電壓

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