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考点一 正弦式交变电流
一、正弦式交变电流的产生及变化规律
1.交变电流
(1)定义:大小和方向随时间做周期性变化的电流。
(2)图像:用以描述交变电流随时间变化的规律,图a、b、c、d所示电流都属于交变电 流,其中按正弦规律变化的交变电流叫作正弦式交变电流,简称正弦式电流,如图a所 示。
2.正弦式交变电流的产生:在匀强磁场里,绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈里产 生的是正弦式交变电流。
3.描述交变电流周期性的物理量
(1)周期(T):交变电流完成一次周期性变化(线圈转一周)所需的时间。单位是秒(s)。公 式T= = (n为转速,单位:转每秒)。
(2)频率(f):交变电流完成周期性变化的次数与所用时间之比。单位是赫兹(Hz)。
(3)周期和频率的关系:T= 。
4.正弦式交变电流产生过程中的两个特殊位置
图
示
特
点 线圈处于中性面时,磁感线垂直于线圈 线圈垂直于中性面时,磁感线平行于线圈
Φ=BS,最大 Φ=0,最小
e=n =0,最小 e=n =nBSω,最大
电流为0,方向改变 电流最大,方向不变
5.正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)
函数表达式 图像
磁
通
量 Φ=Φm cos ωt
Φm=BS
电
动
势 e=Em sin ωt
Em=nBSω
电
压 u=Um sin ωt
Um=
电
流 i=Im sin ωt
Im=
二、交变电流四值的理解与计算
物理含义 重要关系 适用情况及说明
瞬时值 交变电流某一时刻的值 e=Em sin ωt
i=Im sin ωt 计算线圈某时刻的受力情况
峰值 最大的瞬时值 Em=nBSω
Im= 讨论电容器的击穿电压
平均值 交变电流图像中图线与时间轴所围的“面积”与时间的比值 =BL
=n
= 计算通过导线横截面的电荷量
有效值 跟交变电流的热效应等 效的恒定电流值 E=
U=
I= 计算与电流的热
效应有关的物理
量(例如电功、
电功率、电热、
保险丝的熔
断电流等)
点拨拓展 两种典型的交变电流及其有效值
电流(电压)图像 有效值
正弦半
波电流 I= U=
非对称
性交变
电流 I=
U=
例1 (多选)如图甲所示,在匀强磁场中,一矩形金属线圈两次分别以不同的转速绕与 磁感线垂直的轴匀速转动,产生的感应电动势随时间的变化规律如图乙所示,则 (
)
A.t=0时,穿过线圈的磁通量均为零
B.a表示的瞬时值表达式为u=10 sin 5πt(V)
C.a表示的交变电流的频率为25 Hz
D.b表示的感应电动势的最大值为 V
解题指导 (1)只有当线圈刚好转到中性面位置时开始计时,电流的瞬时值表达式才
是正弦形式,其变化规律与线圈的形状及转动轴处于线圈平面内的位置无关。
(2)注意峰值公式Em=nBSω中的S为有效面积。
(3)要注意电流方向改变的次数和电流周期性变化的次数不同。
解析 由题图乙可知,t=0时,产生的感应电动势为零,可知此时线圈位于中性面位置,
磁通量最大,A错误;图线a表示的感应电动势最大值为10 V,周期为0.4 s,〗a表示的瞬 时值表达式为u=Em sin ωt=10 sin t(V)=10 sin 5πt(V),B正确;a表示的交变电流的频
率为f= =2.5 Hz,C错误;根据a表示的瞬时值表达式u=10 sin 5πt(V)可得NBSωa=NBS
=10 V,b图线表示的感应电动势周期为0.6 s,所以b图线对应的电动势最大值为NBS
ωb=NBS· ,联立可得NBSωb= V,D正确。
答案 BD
三、电感器和电容器对交变电流的影响
1.电感器对交变电流的阻碍作用
电感器对交变电流阻碍作用的大小用感抗表示,线圈的自感系数越大,交变电流的频 率越高,产生的自感电动势就越大,对交变电流的阻碍作用越大,感抗就越大。所以电 感器具有“通直流、阻交流,通低频、阻高频”的作用。
2.电容器对交变电流的阻碍作用
电容器对交变电流的阻碍作用叫容抗。电容器的电容越大,交变电流的频率越高, 充、放电进行得越快,容抗就越小。可见,电容器具有“隔直流、通交流,阻低频、通 高频”的作用。
考点二 理想变压器 远距离输电
一、理想变压器
1.构造与原理
(1)构造:如图所示,变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。
(2)工作原理:电磁感应中的互感现象。
2.理想变压器的基本关系
理想变压器 没有能量损失(铜损、铁损),原、副线圈电流产生的磁场的磁感 线全部集中在铁芯中
基本关系 功率关系 原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率 P入=P出
电压关系 原、副线圈的电压比等于匝数比, = ,与负载、副线圈的多少无关
电流关系 (1)只有一个副线圈时: =
(2)有多个副线圈时,由P入=P出得:I1U1=I2U2+I3U3+…或I1n1=I2n2+I3n3+…
频率关系 f1=f2(变压器不改变交变电流的频率)
3.两种特殊的变压器
(1)自耦变压器
自耦变压器(又称调压器)只有一个线圈,其中的一部分作为另一个线圈,当交流电源接 不同的端点时,它可以降压(如图1)也可以升压(如图2),变压器的基本关系对自耦变压 器均适用。
(2)互感器
电压互感器 电流互感器
原理图
原线圈的连接 并联在高压电路中 串联在交流电路中
副线圈的连接 连接电压表 连接电流表
例2 图(a)是可拆变压器的实验装置图。已知小灯泡额定电压为2 V,调节学生电源, 使小灯泡正常发光,此时原线圈上的电压随时间变化如图(b)所示,则下列说法正确的 是 ( )
A.此时通过灯泡的交变电流频率为10 Hz
B.此时变压器的原、副线圈匝数之比大于5∶1
C.若拆走可拆卸铁芯,则灯泡两端没有电压
D.若原线圈接学生电源直流输出端,则灯泡不能发光
解析 此时通过灯泡的交变电流频率为f= = Hz=50 Hz,故A错误;原线圈两端
电压有效值U1= V=10 V,由于有能量损失,所以此时变压器的原、副线圈匝数之
比 < = = ,故B错误;若拆走可拆卸铁芯,原、副线圈之间仍存在互感,则灯泡两端
仍然有电压,故C错误;若原线圈接学生电源直流输出端,不能发生电磁感应现象,副线 圈两端无电压,则灯泡不能发光,故D正确。
答案 D
二、远距离输电
1.远距离输电基本电路图
2.远距离高压输电的几个基本关系
(1)功率关系:P1=P2,P3=P4,P2=P损+P3。
(2)电压、电流关系: = = , = = ,U2=ΔU+U3,I2=I线=I3。
(3)输电电流:I线= = = 。
(4)输电线上损耗的电功率:P损=I线ΔU= R线= R线= R线。
3.减少输电线上电能损耗的方法
(1)减小输电线电阻。由R线=ρ 可知,加大输电线横截面积、采用电阻率小的材料能减
小输电线电阻。
(2)减小输电线中的电流。在输电功率一定的情况下,根据P=UI,要减小电流,必须提高 输电电压。当输电功率及输电线的电阻一定时,由P损= R线知,输电电压增大到原
来的n倍,输电线上损耗的功率就减小到原来的 。
例3 2020年9月,中国发布“双碳”战略,计划到2030年实现碳达峰、2060年实现碳 中和。碳排放问题的治本之策是转变能源发展方式,加快推进清洁替代和电能替代。 一座小型水电站向山下村镇供电的示意图如图所示,升压变压器T1与降压变压器T2都 是理想变压器。已知发电机输出电压U1=250 V,两个变压器的匝数比n1∶n2=1∶100,n 3∶n4=110∶1,输电线电阻R=20 Ω,输电线上损失的功率为32 kW。则下列说法正确的 是 ( )
A.输电线上损失的电压为25 000 V
B.用户得到的电压为200 V
C.发电机输出功率P 1 000 kW
D.深夜,用户的用电器减少时输电线上损失的功率将变大
解题指导 解决远距离输电问题一定要理清三个回路,第一个是电源和升压变压器
原线圈之间的回路;第二个是升压变压器副线圈(相当于电源)和输电线以及降压变压 器原线圈之间的回路;第三个是降压变压器副线圈和用户之间的回路。每个回路均可 应用闭合电路的欧姆定律和串并联电路的规律分析,而变压器的电压、电流以及功率 的关系则是联系各个回路的桥梁。
解析 输电线上损失的功率P损= ,解得U损=800 V,故A错误;根据理想变压器原副
线圈电压与匝数的关系,有 = 、 = ,又U2=U损+U3,联立解得U4=220 V,故B错误;
根据 = 与I1U1=I2U2得 = ,又I2= ,发电机输出功率为P=U1I1,联立解得P=1 000
kW,故C正确;深夜,用户的用电器减少时(即并联的用电器数量减少),降压变压器副线 圈所在回路电阻增大,由欧姆定律可得I4= ,则降压变压器输出电流减小,根据 =
可知输电线上电流减小,由P损= R可知输电线上损失的功率将变小,故D错误。
答案 C
考点三 电磁振荡 电磁波 传感器
一、电磁振荡
1.振荡电流:大小和方向都做周期性迅速变化的电流。
2.振荡电路:产生振荡电流的电路。由电感线圈L和电容器C组成的电路,称为LC振荡 电路,如图所示。
3.电磁振荡的概念:在LC振荡电路中,电容器不断地放电和充电,就会使电容器极板上的电荷量q、电路中的电流i、电容器内的电场强度E、线圈内的磁感应强度B周期性地变化,这种现象就是电磁振荡。
4.电磁振荡的周期与频率
周期T=2π ,频率f= 。
5.电磁振荡的变化规律
(1)振荡电流、电容器极板上电荷量随时间变化的图像
时间 0→ → → →T
阶段 放电过程 充电过程 放电过程 充电过程
q qm→0 0→qm qm→0 0→qm
E Em→0 0→Em Em→0 0→Em
U Um→0 0→Um Um→0 0→Um
i 0→im im→0 0→im im→0
B 0→Bm Bm→0 0→Bm Bm→0
能量 电场能→磁场能 磁场能→电场能 电场能→磁场能 磁场能→电场能
(2)各物理量大小随时间的变化情况
二、电磁波
(1)电磁场在空间由近及远地向周围传播,形成电磁波。电磁波是横波。
(2)电磁波的传播不需要介质,可在真空中传播,在真空中不同频率的电磁波传播速度 相同(都等于光速)。
(3)同一频率的电磁波在不同介质中传播速度不同;不同频率的电磁波,在同一介质中 传播,其速度是不同的,频率越高,波速越小。
(4)v=λf,f是电磁波的频率。
三、传感器
传感器的工作原理
微专题18 变压器的动态问题分析
一、含变压器电路的动态分析
1.含义:由于变压器的匝数比或电路的负载等变化,引起电路中各物理量的变化的动态 问题的分析。
2.理想变压器的制约关系
电压 (1)输入电压U1由电源决定
(2)U2= U1 输出电压U2由输入电压U1和原、副线圈匝数比共同决定
功率 P入=P出 原线圈的输入功率P入由副线圈的输出功率P出决定
电流 I1= I2 原线圈中电流I1由副线圈中电流I2和原、副线圈匝数比共同决定
二、含变压器电路的动态分析的两类问题及求解思路
类型 匝数比不变,负载电阻变 负载电阻不变,匝数比变
原理图
不变,负载R变化
改变,负载R不变
分析流程
例 远程输电、电网监控、用电安全等等,都是提高电网运行效率,实现可靠供电,并 对其安全状况进行掌控的重要环节。如图所示,理想变压器原线圈输入电压u=Um sin ωt,通过单刀双掷开关S1可改变变压器原线圈的匝数,电路中R1、R2、R3为定值电阻,R 是滑动变阻器,V是理想交流电压表,示数用U表示,A是理想交流电流表,示数用I表示, 下列说法正确的是 ( )
A.I表示电流的瞬时值,U表示电压的最大值
B.若将滑片P向上滑动,变压器输入功率变大
C.若闭合开关S2,则U不变,I变大
D.若将原线圈开关S1由1掷向2,则U、I都变大
解题指导 (1)根据滑片P移动,判断滑动变阻器接入电路阻值的变化,推导出负载电
路总电阻的变化,进而判断变压器输出功率变化和输入功率变化;
(2)闭合开关S2,判断负载电路总电阻的变化,进而判断U和I的变化;
(3)开关S1由1掷向2时,电阻不变,先判断副线圈两端电压的变化,再判断电压表和电流 表的示数变化。
解析 交流电表的示数为有效值,故A错误;滑片P向上滑动过程中,滑动变阻器接入
电路的阻值变大,副线圈负载电阻变大,由于变压器原、副线圈匝数不变,副线圈两端 电压不变,则变压器输出功率和输入功率均变小,故B错误;当开关S2闭合后,副线圈两 端电压U副不变,副线圈负载电阻变小,流过副线圈的电流变大,R1两端电压UR1变大,则电 压表示数U=U副-UR1变小,I= 变小,故C错误;若将开关S1由1掷向2,副线圈两端电压U副
升高,副线圈负载电阻不变,则U变大,I变大,故D正确。
答案 D专题十三 交变电流 电磁振荡 传感器
考点过关练
考点一 正弦式交变电流
1.(2021北京,5,3分)一正弦式交变电流的i t图像如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.在t=0.4 s时电流改变方向
B.该交变电流的周期为0.5 s
C.该交变电流的表达式为i=2 cos 5πt A
D.该交变电流的有效值为 A
答案 C
2.(2021天津,3,5分)如图所示,闭合开关后,R=5 Ω的电阻两端的交流电压为u=50 sin 10πt V,电压表和电流表均为理想交流电表,则 ( )
A.该交流电周期为0.02 s
B.电压表的读数为100 V
C.电流表的读数为10 A
D.电阻的电功率为1 kW
答案 C
3.(2020海南,3,3分)图甲、乙分别表示两种电流的波形,其中图乙所示电流按正弦规律变化,分别用I1和I2表示甲和乙两电流的有效值,则 ( )
A.I1∶I2=2∶1 B.I1∶I2=1∶2
C.I1∶I2=1∶ D.I1∶I2=∶1
答案 D
4.(2021浙江6月选考,5,3分)
如图所示,虚线是正弦交流电的图像,实线是另一交流电的图像,它们的周期T和最大值Um相同,则实线所对应的交流电的有效值U满足 ( )
A.U=Um B.U=Um
C.U>Um D.U
5.(2021辽宁,5,4分)如图所示,N匝正方形闭合金属线圈abcd边长为L,
线圈处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,绕着与磁场垂直且与线圈共面的轴OO'以角速度ω匀速转动,ab边距轴。线圈中感应电动势的有效值为 ( )
A.NBL2ω B.NBL2ω
C.NBL2ω D.NBL2ω
答案 B
6.(2021浙江1月选考,16,2分)(多选)发电机的示意图如图甲所示,边长为L的正方形金属框,在磁感应强度为B的匀强磁场中以恒定角速度绕OO'轴转动,阻值为R的电阻两端的电压如图乙所示。其他电阻不计,图乙中的Um为已知量。则金属框转动一周 ( )
A.框内电流方向不变
B.电动势的最大值为Um
C.流过电阻的电荷量q=
D.电阻产生的焦耳热Q=
答案 BD
考点二 理想变压器 远距离输电
7.(2021广东,7,4分)某同学设计了一个充电装置,如图所示。假设永磁铁的往复运动在螺线管中产生近似正弦式交流电,周期为0.2 s,电压最大值为0.05 V。理想变压器原线圈接螺线管,副线圈接充电电路,原、副线圈匝数比为1∶60。下列说法正确的是 ( )
A.交流电的频率为10 Hz
B.副线圈两端电压最大值为3 V
C.变压器输入电压与永磁铁磁场强弱无关
D.充电电路的输入功率大于变压器的输入功率
答案 B
8.(2020课标Ⅲ,20,6分)(多选)在图(a)所示的交流电路中,电源电压的有效值为220 V,理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1,R1、R2、R3均为固定电阻,R2=10 Ω,R3=20 Ω,各电表均为理想电表。已知电阻R2中电流i2随时间t变化的正弦曲线如图(b)所示。下列说法正确的是 ( )
A.所用交流电的频率为50 Hz
B.电压表的示数为100 V
C.电流表的示数为1.0 A
D.变压器传输的电功率为15.0 W
答案 AD
9.(2020浙江7月选考,11,3分)如图所示,某小型水电站发电机的输出功率P=100 kW,发电机的电压U1=250 V,经变压器升压后向远处输电,输电线总电阻R线=8 Ω,在用户端用降压变压器把电压降为U4=220 V。已知输电线上损失的功率P线=5 kW,假设两个变压器均是理想变压器,下列说法正确的是 ( )
A.发电机输出的电流I1=40 A
B.输电线上的电流I线=625 A
C.降压变压器的匝数比n3∶n4=190∶11
D.用户得到的电流I4=455 A
答案 C
10.(2021河北,8,6分)(多选)如图,发电机的矩形线圈长为2L、宽为L,匝数为N,放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中。理想变压器的原、副线圈匝数分别为n0、n1和n2,两个副线圈分别接有电阻R1和R2。当发电机线圈以角速度ω匀速转动时,理想电流表读数为I。不计线圈电阻,下列说法正确的是 ( )
A.通过电阻R2的电流为
B.电阻R2两端的电压为
C.n0与n1的比值为
D.发电机的功率为
答案 BC
11.(2021山东,9,4分)(多选)输电能耗演示电路如图所示。左侧变压器原、副线圈匝数比为1∶3,输入电压为7.5 V的正弦交流电。连接两理想变压器的导线总电阻为r,负载R的阻值为10 Ω。开关S接1时,右侧变压器原、副线圈匝数比为2∶1,R上的功率为10 W;接2时,匝数比为1∶2,R上的功率为P。以下判断正确的是 ( )
A.r=10 Ω B.r=5 Ω
C.P=45 W D.P=22.5 W
答案 BD
12.(2022福建,6,6分)(多选)某同学利用如图所示电路模拟远距离输电。图中交流电源电压为6 V,定值电阻R1=R2=20 Ω,小灯泡L1、L2的规格均为“6 V 1.8 W”,理想变压器T1、T2原副线圈的匝数比分别为1∶3和3∶1。分别接通电路Ⅰ和电路Ⅱ,两电路都稳定工作时, ( )
A.L1与L2一样亮
B.L2比L1更亮
C.R1上消耗的功率比R2的大
D.R1上消耗的功率比R2的小
答案 BC
13.(2023山东,7,3分)某节能储能输电网络如图所示,发电机的输出电压U1=250 V,输出功率500 kW。降压变压器的匝数比n3∶n4=50∶1,输电线总电阻R=62.5 Ω,其余线路电阻不计,用户端电压U4=220 V,功率88 kW,所有变压器均为理想变压器。下列说法正确的是 ( )
A.发电机的输出电流为368 A
B.输电线上损失的功率为4.8 kW
C.输送给储能站的功率为408 kW
D.升压变压器的匝数比n1∶n2=1∶44
答案 C
考点三 电磁振荡 电磁波 传感器
14.(2022北京,13,3分)某同学利用压力传感器设计水库水位预警系统。
如图所示,电路中的R1和R2,其中一个是定值电阻,另一个是压力传感器(可等效为可变电阻)。水位越高,对压力传感器的压力越大,压力传感器的电阻值越小。当a、b两端的电压大于U1时,控制开关自动开启低水位预警;当a、b两端的电压小于U2(U1、U2为定值)时,控制开关自动开启高水位预警。下列说法正确的是 ( )
A.U1
C.若定值电阻的阻值越大,开启高水位预警时的水位越低
D.若定值电阻的阻值越大,开启低水位预警时的水位越高
答案 C
15.(2020浙江1月选考,8,3分)如图所示,单刀双掷开关S打到a端让电容器充满电。t=0时开关S打到b端,t=0.02 s时LC回路中电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值。则 ( )
A.LC回路的周期为0.02 s
B.LC回路的电流最大时电容器中电场能最大
C.t=1.01 s时线圈中磁场能最大
D.t=1.01 s时LC回路中电流沿顺时针方向
答案 C
考点强化练
考点一 正弦式交变电流
1.(2023届广州一模,4)某小组用如图a所示的风速仪研究交流电,风杯在风力作用下带动与其连在一起的永磁体转动;某一风速时,线圈中产生的交变电流如图b所示,已知风杯转速与风速成正比,则 ( )
图a 图b
A.该交变电流的周期为t0
B.该交变电流的峰值为Im
C.风速增大,产生的交变电流周期增大
D.风速增大,产生的交变电流峰值增大
答案 D
2.(2023届汕头一模,3)工业机器人广泛用于工业领域。某工业机器人设备接在u=380 sin 100πt(V)的交流电源上,正常工作时电流为2 A,则下列说法正确的是 ( )
A.该交流电的频率为100 Hz
B.该交流电每秒内电流方向变化50次
C.该设备正常工作时电流的峰值为2 A
D.该设备正常工作时消耗的功率为0.76 kW
答案 D
3.(2023届梅州二模,5)在匀强磁场中,一个100匝的闭合矩形金属线圈,绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动,穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化,则 ( )
A.t=0.5 s时,线圈平面平行于磁感线
B.t=1 s时,线圈中的感应电流最大
C.t=1.5 s时,线圈中的感应电动势最大
D.t=2 s时,线圈中的感应电流方向将改变
答案 B
4.(2023届东莞东华高中一模,10)(多选)如图所示为自行车车头灯发电机的结构示意图。转动轴的一端装有一对随轴转动的磁极,另一端装有摩擦小轮。线圈绕在固定的U形铁芯上,自行车车轮转动时,通过摩擦小轮带动磁极转动,使线圈中产生正弦式交变电流,给车头灯供电。已知自行车车轮的半径为r,摩擦小轮的半径为r0,线圈的匝数为n、横截面积为S、总电阻为R0,磁极在线圈处产生的磁场可视为匀强磁场,其磁感应强度大小为B,车头灯的电阻恒为R,当车轮转动的角速度为ω时,假设摩擦小轮与车轮之间没有相对滑动,下列说法正确的是 ( )
A.摩擦小轮的角速度ω0与车轮转动的角速度ω大小相等
B.车头灯两端的电压为
C.车头灯的电功率与自行车速度的二次方成正比
D.线圈的匝数越大,穿过线圈的磁通量的变化率越小,则产生的感应电动势越小
答案 BC
考点二 理想变压器 远距离输电
5.(2023届茂名一模,3)无线充电技术已经在新能源汽车等领域得到应用。地下铺设供电的送电线圈,车上的受电线圈与蓄电池相连,如图甲所示。送电线圈和受电线圈匝数比为n1∶n2=4∶1。当送电线圈接上图乙中的正弦交流电后,受电线圈中的电流为2 A。不考虑线圈的自感,忽略电能传输的损耗,下列说法正确的是 ( )
甲 乙
A.受电线圈的电流方向每秒改变50次
B.送电线圈的输入功率为110 W
C.受电线圈的输出电压为50 V
D.送电线圈的输入电压为220 V
答案 B
6.(2023届深圳二模,7)图为某款电吹风的电路图,a、b、c、d为四个固定触点,可动扇形金属触片P可同时接触两个触点。当触片P接通c、d两点时,电吹风不工作。电路中的变压器可视为理想变压器,原、副线圈匝数比=。当电吹风接220 V交流电时,额定功率为60 W的小风扇能正常工作,小风扇的输出功率为52 W。下列说法正确的是 ( )
A.转动P接通b、c触点时,电吹风吹出热风
B.正常工作时通过小风扇的电流为1 A
C.风扇电动机的线圈内阻为60 Ω
D.转动P接通a、b触点时,因电热丝的电阻变大,会导致通过小风扇的电流变小
答案 B
7.(2023届韶关二模,7)如图所示为某小型电站高压输电示意图,变压器均为理想变压器,发电机输出功率恒为20 kW。在输电线路上接入一个电流互感器,其原、副线圈的匝数比为1∶10,电流表的示数为1 A,输电线的总电阻用R线表示,大小为10 Ω。下列说法正确的是 ( )
A.电流互感器是一种降压变压器
B.将滑动触头P下移,用户获得的电压将增大
C.升压变压器的输出电压U2=1 000 V
D.用户获得的功率为19 kW
答案 D
8.(2023届东莞实验中学一模,10)(多选)风电通过如图所示的线路输送到某工厂。两变压器均为理想变压器,升压变压器的匝数比n1∶n2=1∶5,输电线的总电阻R=3 Ω。风力发电机的输出功率为62.5 kW,升压变压器的输入电压U1=250 V,降压变压器的输出电压U4=220 V。下列说法正确的是 ( )
A.降压变压器输出的电流为50 A
B.降压变压器匝数比n3∶n4=5∶1
C.输电线路上损失的电功率750 W
D.降压变压器的输入电压U3=1.1 kV
答案 BD
9.(2023届湛江一模,9)(多选)图甲为某小型水电站的电能输送示意图,其输入电压如图乙所示。输电线总电阻为r,升压变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2,降压变压器原、副线圈匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器)。降压变压器右侧部分为一火灾报警系统(报警器未画出),R0和R1为定值电阻,R为半导体热敏电阻,其阻值随温度的升高而减小,下列说法正确的是 ( )
甲
乙
A.>
B.图乙中电压的瞬时值表达式为u=250 sin 100πt(V)
C.R处出现火灾时,输电线上的电流增大
D.R处出现火灾时,电压表V的示数增大
答案 BC
考点三 电磁振荡 电磁波 传感器
10.(2024届广东高三11月月考,4)太赫兹技术是实现6G通信的关键基础技术,它是利用电磁波谱中频率介于毫米波和红外线之间的太赫兹波段进行工作的,目前我国在太赫兹通信领域的相关技术处于世界领先地位。关于太赫兹通信,下列说法正确的是 ( )
A.太赫兹波在真空中的传播速度小于真空中的光速
B.太赫兹波的波长小于红外线的波长
C.太赫兹波比可见光更容易发生衍射现象
D.太赫兹波是一种纵波
答案 C
11.(2023届惠州龙门高级中学模拟,5)为营造更为公平公正的高考环境,“反作弊”工具金属探测仪被各考点广泛使用。某兴趣小组设计了一款金属探测仪,如图所示,探测仪内部的线圈与电容器构成LC振荡电路,当探测仪检测到金属物体时,探测仪线圈的自感系数发生变化,从而引起振荡电路中的电流频率发生变化,探测仪检测到这个变化就会驱动蜂鸣器发出声响。已知某时刻,电流的方向由b流向a且正在减小,则 ( )
A.该时刻线圈的自感电动势正在减小
B.该时刻电容器下极板带正电荷
C.若探测仪靠近金属时其自感系数增大,则振荡电流的频率升高
D.若此时探测仪与金属保持相对静止,则金属中不会产生感应电流
答案 B
12.(2023届茂名5月联考,4)在如图所示的电路中,L是直流电阻可以忽略的电感线圈,电流计G可视为理想电表,先将开关S置于a处,待电路稳定后将开关S移至b处同时开始计时,电感线圈L和电容器C组成振荡电路,其振荡周期为T。下列说法正确的是 ( )
A.开关S刚移至b处,电流计G中将有从左向右的电流经过
B.0~过程中,电容器C放电,电容减小
C.t=时刻,电感线圈L中磁场能最大
D.~T过程中,电流计G的读数逐渐变大
答案 C
微专题专练
微专题18 变压器的动态问题分析
1.(2023北京,7,3分)自制一个原、副线圈匝数分别为600匝和190匝的变压器,原线圈接12 V的正弦交流电源,副线圈接额定电压为3.8 V的小灯泡。实际测得小灯泡两端电压为2.5 V。下列措施有可能使小灯泡正常发光的是 ( )
A.仅增加原线圈匝数
B.仅增加副线圈匝数
C.将原、副线圈匝数都增为原来的两倍
D.将两个3.8 V小灯泡并联起来接入副线圈
答案 B
2.(2021湖南,6,4分)如图,理想变压器原、副线圈匝数比为n1∶n2,输入端C、D接入电压有效值恒定的交变电源,灯泡L1、L2的阻值始终与定值电阻R0的阻值相同。在滑动变阻器R的滑片从a端滑动到b端的过程中,两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内,下列说法正确的是 ( )
A.L1先变暗后变亮,L2一直变亮
B.L1先变亮后变暗,L2一直变亮
C.L1先变暗后变亮,L2先变亮后变暗
D.L1先变亮后变暗,L2先变亮后变暗
答案 A
3.(2021湖北,6,4分)如图所示,理想变压器原线圈接入电压恒定的正弦交流电,副线圈接入最大阻值为2R的滑动变阻器和阻值为R的定值电阻,在变阻器滑片从a端向b端缓慢移动的过程中 ( )
A.电流表A1示数减小
B.电流表A2示数增大
C.原线圈输入功率先增大后减小
D.定值电阻R消耗的功率先减小后增大
答案 A
4.(2021福建,3,4分)某住宅小区变压器给住户供电的电路示意图如图所示,图中R为输电线的总电阻。若变压器视为理想变压器,所有电表视为理想电表,不考虑变压器的输入电压随负载变化,则当住户使用的用电器增加时,图中各电表的示数变化情况是 ( )
A.A1 增大,V2不变,V3增大
B.A1增大,V2减小,V3增大
C.A2增大,V2增大,V3减小
D.A2增大,V2不变,V3减小
答案 D
5.(2024届广东四校联考,7)某实验室进行交变电流实验研究,交流发电机输出的交变电压如图甲所示,将其接在如图乙所示电路的a、b端,滑动变阻器总电阻为2R,3只相同灯泡的电阻为R且电阻恒定不变。接通电源后调节滑片P处于正中央时,三只相同灯泡均正常发光。下列说法中正确的是 ( )
A.变压器原、副线圈的匝数比为2∶1
B.小灯泡的额定电压为6 V
C.滑片P向下移动,L1变暗、L2变暗
D.滑片P向上移动,L1变暗、L2变亮
答案 D
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