章末綜合提升第三章　交流電鞏固層·知識整合提升層·題型探究主題1　交變電流的四值及其應用1．瞬時值：它反映不同時刻交變電流的大小和方向，正弦交變電流瞬時值表達式為i＝Imsin ωt，應當注意以上表達式必須從中性面開始計時。2．最大值：它是瞬時值的最大值，它反映的是交變電流大小的變化范圍，當線圈平面跟磁感線平行時，交流電動勢最大，Em＝NBSω(轉(zhuǎn)軸垂直于磁感線)。電容器接在交流電路中，則交變電壓的最大值不能超過電容器的耐壓值。???????2．理想變壓器的動態(tài)分析問題首先應明確“不變量”和“變化量”，對變化量要把握它們之間的制約關系，依據(jù)程序分析的思想，從主動變化量開始，根據(jù)制約關系從前到后或從后到前逐一分析各物理量的變化情況。(1)首先明確變壓器各物理量間的制約關系。變壓器原、副線圈匝數(shù)n1、n2確定，U1決定了U2，與輸出端有無負載、負載大小無關，也與變壓器有無其他副線圈無關。U2與負載電阻R，決定了輸出電流I2的大小，輸出功率P2決定輸入功率P1，P1＝U1I1，從而決定I1大小。(2)分清動態(tài)變化中哪個量變化，結(jié)合串、并聯(lián)電路的特點、歐姆定律及變壓器各物理量間因果關系依次確定。3．變壓器原線圈接有用電器的問題由于原線圈中接有用電器，所以原線圈兩端電壓不等于電源電壓，這種情況下電源兩端電壓等于用電器兩端電壓與原線圈兩端電壓之和。若從電壓與匝數(shù)關系分析，難以得出結(jié)論，所以這類問題一般由電源關系入手解決比較方便?！镜淅?】　如圖所示，一理想變壓器接在電壓為U的交流電源上，原線圈接入電路的匝數(shù)可以通過調(diào)節(jié)滑片P來改變。副線圈連接交流電流表、定值電阻R0和可變電阻R，則(　　)?A．保持P的位置不動，將R的阻值增大，電流表的讀數(shù)變小B．保持P的位置不動，將R的阻值增大，R0消耗的電功率變大C．保持R的阻值不變，將P向上滑動，電流表的讀數(shù)變大D．保持R的阻值不變，將P向上滑動，R0消耗的電功率變大√?一語通關　(1)首先抓住三個決定原則：輸入電壓決定輸出電壓，輸出電流決定輸入電流，輸出功率決定輸入功率。(2)把副線圈當成電源，研究副線圈電阻變化。(3)根據(jù)歐姆定律判斷副線圈電流、功率的變化。主題3　遠距離輸電問題1．輸電示意圖：如圖所示。???3．處理思路(1)根據(jù)具體問題畫出輸電線路示意圖。(2)研究三個回路，分析其中的已知量、可求量、待求量。(3)研究兩個變壓器，分析其中的已知量、可求量、待求量。(4)確定求解思路，根據(jù)回路及變壓器上的電壓、電流、功率關系列式求解?！镜淅?】　某學校有一臺應急備用發(fā)電機，內(nèi)阻為R＝1 Ω，升壓變壓器的匝數(shù)比為1∶4，降壓變壓器的匝數(shù)比為4∶1，輸電線的總電阻為r＝4 Ω，全校22個教室，每個教室用“220 V　40 W”的燈泡6盞，要求所有燈都正常發(fā)光，則：(1)輸電線上損耗的電功率多大？(2)發(fā)電機的輸出功率多大？(3)發(fā)電機的電動勢多大？??[答案]　(1)144 W　(2)5 424 W　(3)250 V章末綜合測評(三)　交流電題號13524687910111213√1415161718??題號21345687910111213√14151617182．以下四種情境中產(chǎn)生正弦交變電流的是(　　)A．圖甲中矩形線圈繞與勻強磁場方向垂直的中心軸OO′沿順時針方向轉(zhuǎn)動B．圖乙中矩形線圈的一半放在具有理想邊界的勻強磁場中，線圈按圖示方向繞軸線OO′勻速轉(zhuǎn)動C．圖丙中圓柱形鐵芯上沿軸線方向繞有矩形線圈abcd，鐵芯繞軸線以角速度ω轉(zhuǎn)動D．圖丁中矩形線圈繞與勻強磁場方向平行的中心軸OO′轉(zhuǎn)動題號213456879101112131415161718B　[題圖甲中有換向電刷，線圈在勻強磁場中轉(zhuǎn)動，得到的是直流電，A錯誤；題圖乙中雖然只有一半線圈處于磁場，但線圈轉(zhuǎn)動得到的是正弦交流電，B正確；題圖丙為輻向磁場，無論線圈轉(zhuǎn)到何位置，感應電動勢大小不變，得到的不是正弦交流電，C錯誤；題圖丁中矩形線圈轉(zhuǎn)軸平行于磁場方向，線框不切割磁感線，感應電動勢為0，感應電流為0，D錯誤。故選B。]題號32456879101112131141516√1718?題號324568791011121311415161718?題號42356879101112131√1415161718??題號24536879101112131√14151617185．(2022·廣東卷)如圖是簡化的某種旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機原理圖。定子是僅匝數(shù)n不同的兩線圈，n1>n2，二者軸線在同一平面內(nèi)且相互垂直，兩線圈到其軸線交點O的距離相等，且均連接阻值為R的電阻，轉(zhuǎn)子是中心在O點的條形磁鐵，繞O點在該平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動時，兩線圈輸出正弦式交變電流。不計線圈電阻、自感及兩線圈間的相互影響，下列說法正確的是(　　)A．兩線圈產(chǎn)生的電動勢的有效值相等B．兩線圈產(chǎn)生的交變電流頻率相等C．兩線圈產(chǎn)生的電動勢同時達到最大值D．兩電阻消耗的電功率相等題號245368791011121311415161718?題號24536879101112131√14151617186．如圖所示是某風力發(fā)電節(jié)能路燈的電路簡化圖。風速為v時，交流發(fā)電機的電動勢表達式為e＝2v·sin ωt(V)，能感應風速大小的調(diào)節(jié)器(不消耗副線圈電路的電能)可以控制變壓器副線圈的滑片P上下移動，使燈泡始終保持額定電壓正常發(fā)光，下列說法正確的是(　　)A．風速變大時，流過燈泡的電流變大B．風速變大時，滑片P將向上移動C．風速變大時，變壓器的輸入電壓變大D．風速變大時，變壓器的輸出電壓變大題號245368791011121311415161718?題號24537689101112131√14151617187．照明供電線路的路端電壓基本上是保持不變的，可是我們在晚上七八點鐘用電高峰時開燈，電燈比深夜時要顯得暗些，這是因為此時(　　)A．總電阻比深夜時大，干路電流小，每盞燈分到的電壓就小B．總電阻比深夜時大，干路電流小，每一支路的電流就小C．總電阻比深夜時小，干路電流大，輸電線上損失的電壓大D．干路電流一定，支路比深夜時多，分去了一部分電壓C　[此時用電器多，負載大，電阻小(因為用電器都是并聯(lián)的)，由歐姆定律可知，干路電流增大，輸電線上損失電壓增大，電燈兩端電壓減小，故電燈在用電高峰時比深夜暗，故C正確。]題號24538679101112131√1415161718?題號245386791011121311415161718D　[由u＝311sin 100πt(V)可知，交變電壓的有效值為220 V，故交流電壓表的示數(shù)為220 V，選項A錯誤；由兩用電器的額定功率為660 W，根據(jù)P＝UI可知，保險絲的額定電流應不小于3 A，選項B錯誤；因抽油煙機220 W包括熱功率及機械功率，故電暖寶發(fā)熱功率是抽油煙機發(fā)熱功率的2倍還要多，選項C錯誤；根據(jù)W＝Pt可得1 min內(nèi)抽油煙機消耗的電能為1.32×104 J，選項D正確。]題號924538671011121311415161718二、多項選擇題9．(2023·湖南卷)某同學自制了一個手搖交流發(fā)電機，如圖所示。大輪與小輪通過皮帶傳動(皮帶不打滑)，半徑之比為4∶1，小輪與線圈固定在同一轉(zhuǎn)軸上。線圈是由漆包線繞制而成的邊長為L的正方形，共n匝，總阻值為R。磁體間磁場可視為磁感應強度大小為B的勻強磁場。大輪以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，帶動小輪及線圈繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸與磁場方向垂直。線圈通過導線、滑環(huán)和電刷連接一個阻值恒為R的燈泡。假設發(fā)電時燈泡能發(fā)光且工作在額定電壓以內(nèi)，下列說法正確的是(　　)題號924538671011121311415161718?√√題號924538671011121311415161718?題號924538671011121311415161718?題號92453867101112131√1415161718?√題號924538671011121311415161718?題號92453867101112131141516171811．如圖所示，某電路上接有保險絲、交流電壓表、“220 V　900 W”的電飯鍋及“220 V　200 W”的抽油煙機?，F(xiàn)接入u＝311sin 100πt(V)的交流電，下列說法正確的是(　　)?A．交流電壓表的示數(shù)為311 VB．1 s內(nèi)流過保險絲的電流方向改變100次C．電飯鍋的熱功率是抽油煙機熱功率的4.5倍D．為保證電路正常工作，保險絲的額定電流不能小于5 A√√題號924538671011121311415161718?題號92453867101112131141516171812．自行車的發(fā)電花鼓可以在騎行時為車燈提供不超過額定值的電能，其原理簡化為圖甲所示，圖中N、S是與摩擦小輪同軸轉(zhuǎn)動的一對磁極，磁極周圍固定一個與理想變壓器原線圈相連的矩形線框，變壓器的輸出端與車燈相連。勻速騎行時，摩擦小輪在車輪的驅(qū)動下帶動磁極旋轉(zhuǎn)，變壓器輸出正弦式交流電。某輛裝有發(fā)電花鼓的自行車的部分結(jié)構(gòu)如圖乙所示，其中大齒輪與踏板相連，半徑較小的小齒輪1和半徑較大的小齒輪2與后輪同軸固定，騎行者可調(diào)節(jié)變速器使鏈條掛在不同的小齒輪上，騎行時摩擦小輪與車輪、車輪與地面均不打滑。下列說法正確的是(　　)題號924538671011121311415161718A．行車速度越快，車燈一定越亮B．行車速度越快，交流電的周期一定越大C．同樣的行車速度，鏈條掛在小齒輪1上和掛在小齒輪2上，燈泡亮度相同D．同樣的行車速度，變壓器的原線圈匝數(shù)越多，車燈越亮√√題號924538671011121311415161718?題號924538671011121311415161718三、非選擇題13．在“探究變壓器線圈兩端電壓與匝數(shù)的關系”實驗中：(1)為了人體安全，電源的交流電壓不要超過(　　)A．12 V 　B．24 V 　C．36 V 　D．220 V(2)下列器材中，本實驗需要用到的是(　　)A　　　　　　BC　　　　　　D√√√題號924538671011121311415161718(3)如圖所示，為了減小渦流在鐵芯中產(chǎn)生的熱量，鐵芯是由相互絕緣的硅鋼片平行疊成。硅鋼片應平行于(　　)√A．平面abcd 　 B．平面aehdC．平面abgh 　 D．平面dcfe題號924538671011121311415161718(4)若有一臺銘牌模糊的可拆卸式變壓器，該變壓器可近似看作理想變壓器。某同學欲測量它的初級、次級線圈匝數(shù)：先在上端鐵軛(閉合鐵芯中不套繞組只起磁路作用的部分)處緊密纏繞100匝漆包細銅線，并將細銅線兩端與理想交流電壓表接成閉合回路。然后在次級線圈兩端的接線柱上輸入8.0 V 低壓交流電壓，理想交流電壓表示數(shù)為2.0 V，則次級線圈的匝數(shù)為________匝。400　題號924538671011121311415161718(5)某同學組裝變壓器時，由于疏忽，上端鐵軛漏裝。實驗時，若變壓器左右兩側(cè)線圈分別選用匝數(shù)n左＝400匝和n右＝800匝進行實驗，一側(cè)線圈與交流低壓電源相連，另一側(cè)線圈與理想交流電壓表接成閉合回路，實驗數(shù)據(jù)如下表(左側(cè)線圈電壓U左可能是交流低壓電源顯示的供電電壓，也可能是交流電壓表測量的電壓，右側(cè)線圈電壓U右同樣如此)：根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可判斷________(選填“左”或“右”)側(cè)線圈與交流低壓電源相連。左題號924538671011121311415161718[解析]　(1)變壓器的原線圈接低壓交流電，為了保證人身安全，電源電壓不要超過12 V。故選A。(2)實驗中需要交流電源和交流電壓表(萬用表)，不需要干電池和直流電壓表，故選BD。(3)磁感線環(huán)繞的方向沿著閉合鐵芯，根據(jù)楞次定律和安培定則，產(chǎn)生的電流方向平行于abcd平面，為了減小渦流在鐵芯中產(chǎn)生的熱量，鋼片應與渦流方向垂直，即應平行于aehd平面。故選B。題號924538671011121311415161718?題號92453867101112131141516171814．有一個教學用的可拆變壓器，如圖甲所示，它有兩個外觀基本相同的線圈A、B，線圈外部還可以繞線；題號924538671011121311415161718(1)某同學用一多用電表的同一歐姆擋先后測量了A、B線圈的電阻值，指針分別對應圖乙中的a、b位置，由此可推斷________(選填“A”或“B”)線圈的匝數(shù)較多。(2)如果把它看成理想變壓器，若A、B線圈的匝數(shù)比為k，則當A線圈接在U1的蓄電池兩端以后，B線圈的輸出電壓為________。A0　題號924538671011121311415161718(3)現(xiàn)要測量A線圈的匝數(shù)，提供的器材有：一根足夠長的絕緣導線、一只多用電表和低壓交流電源。實驗的步驟如下：①用長導線繞一個n匝線圈，作為副線圈替代A線圈；②把低壓電源接B線圈，測得副線圈的輸出電壓U；③用A線圈換下繞制的線圈測得A線圈輸出電壓UA。則A線圈的匝數(shù)為nA＝________(用物理量n、U、UA等表示)。(4)如果把它看成理想變壓器，則A、B線圈上的交變電流一定具有相同的________。A．電壓 　B．電流 　C．頻率 　D．功率?CD題號924538671011121311415161718[解析]　(1)多用電表歐姆擋讀數(shù)＝指針指示值×倍率。A的讀數(shù)大于B的讀數(shù)，倍率為×1，所以A的電阻大于B的電阻，根據(jù)電阻定律，導線越長，電阻越大，所以A線圈匝數(shù)多。(2)如果把它看成理想變壓器，若A、B線圈的匝數(shù)比為k，則當A線圈接在U1的蓄電池兩端以后，因為蓄電池是直流電，變壓器輸入線圈磁場不變，輸出線圈沒有感應電流，B線圈的輸出電壓為0。題號924538671011121311415161718?題號92453867101112131141516171815．在空間中足夠大的范圍內(nèi)存在勻強磁場，磁感應強度為B，置于其中的閉合矩形線圈abcd，ab邊與磁場平行，bc邊與磁場垂直，如圖甲所示。線圈匝數(shù)為n、總電阻為R、邊長ab＝L1、bc＝L2。線圈既可繞ad邊轉(zhuǎn)動，也可繞ab邊轉(zhuǎn)動，如圖甲、乙所示。若轉(zhuǎn)動角速度都為ω，求：題號924538671011121311415161718(1)繞ad邊轉(zhuǎn)動至圖甲所示位置時，線圈中感應電流的大小和方向；(2)由圖甲所示位置轉(zhuǎn)過90°這段時間內(nèi)，線圈中平均感應電動勢的大??；(3)繞ab邊如圖乙所示轉(zhuǎn)動時，d、a兩點之間的電壓Uda；(4)兩種情況下線圈產(chǎn)生的熱功率各為多少。?題號924538671011121311415161718??題號924538671011121311415161718?題號924538671011121311415161718?題號924538671011121311415161718??17．某村在距村莊較遠的地方修建了一座小型水電站，發(fā)電機輸出功率為9 kW，輸出電壓為500 V，輸電線的總電阻為10 Ω，線路損耗的功率為輸出功率的4%。求：(1)村民和村辦小企業(yè)需要220 V電壓時，所用升壓變壓器和降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比各為多少？(不計變壓器的損耗)(2)若不用變壓器而由發(fā)電機直接輸送，村民和村辦小企業(yè)得到的電壓和功率是多少？題號924538671011121311415161718[解析]　建立如圖所示的遠距離輸電模型，要求變壓器原、副線圈的匝數(shù)比，先要知道原、副線圈兩端的電壓之比。本題以線路上損耗的功率為突破口，先求出輸電線上的電流I線，再根據(jù)輸出功率求出U2，然后再求出U3。題號924538671011121311415161718?題號924538671011121311415161718?題號924538671011121311415161718[答案]　(1)1∶3　72∶11　(2)320 V　5 760 W?題號924538671011121311415161718

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