2019年高考物理备考中等生百日捷进提升系列专题12交变电流与传感器含解.docx
《2019年高考物理备考中等生百日捷进提升系列专题12交变电流与传感器含解.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2019年高考物理备考中等生百日捷进提升系列专题12交变电流与传感器含解.docx(32页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、试题为word版 下载可打印编辑专题12 交变电流与传感器第一部分名师综述本章内容实际上是电磁感应现象研究的继续及其规律的具体应用。其知识特点是了解识记的基本概念较多,主要围绕交变电流的产生、变化规律及表征交变电流的物理量这一中心展开,在此基础上研究了变压器的工作原理和远距离输电。另外,简单介绍了电感、电容对交变电流的影响。本章知识的另一个特点是与科学技术和生活实际联系密切,在学习的过程中,要注意理论联系实际,要善于知识的迁移、综合和应用。复习时要抓住两条主线:1.以“交变电流的规律”为复习中心,掌握交变电流的产生、特点及特征物理量.2.以“变压器的原理”为复习核心,掌握变压器传输电能的特点,
2、掌握远距离输电问题的特点及分析方法.第二部分知识背一背一、描述交变电流的物理量1周期和频率(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.(2)频率f:交变电流在1 s内完成周期性变化的次数,单位是赫兹(Hz)(3)周期和频率的关系:2交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值(1)瞬时值:交变电流某一时刻的值,是时间的函数(2)峰值:交变电流的电流或电压所能达到的最大值(3)有效值:让交流与恒定电流分别通过相同的电阻,如果它们在交流的一个周期内产生的热量相等,则这个恒定电流I、恒定电压U就是这个交流的有效值(4)正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系:有
3、效值为峰值除以(5)平均值:是交变电流图象中波形与横轴所围面积跟时间的比值.二、远距离输电1根据,降低输电损耗有两种方法(1)减小输电线的电阻(2)减小输电导线中的电流:在输送功率一定的情况下,根据PUI,要减小电流,必须提高输电电压2远距离输电的功率损失输送功率一定时,线路电流I,输电线上的损失功率P损I2R线,可知P损.远距离输电中的功率关系:P输P损P用户.第三部分技能+方法一、交变电流“四值”的比较与理解交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较物理量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eEmsin tiImsin t计算线圈某时刻的受力情况峰值最大的瞬时值Emn
4、BSIm讨论电容器的击穿电压有效值跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值EUI适用于正(余)弦式电流(1)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热等)(2)电气设备“铭牌”上所标的一般是有效值(3)保险丝的熔断电流为有效值平均值交变电流图象中图线与时间轴所夹的面积与时间的比值Bln计算通过电路截面的电荷量二、理想变压器原、副线圈基本量的关系理想变压器没有能量损失(铜损、铁损)没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中)基本关系功率关系P入P出电压关系原、副线圈的电压比等于匝数比,与负载情况、副线圈个数的多少无关电流关系只有一个副线圈时,电流和匝数成反比有多个副线圈时,由输入功率和输出功率相等
5、确定电流关系频率关系原、副线圈中电流的频率相等制约关系电压副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定功率原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定电流原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定三、远距离输电问题1远距离输电的处理思路对高压输电问题,应按“发电机升压变压器远距离输电线降压变压器用电器”,或从“用电器”倒推到“发电机”的顺序一步一步进行分析2远距离高压输电的几个基本关系(以下图为例):(1)功率关系:P1P2,P3P4,P2P损P3.(2)电压、电流关系:,U2UU3,I2I3I线(3)输电电流:I线.(4)输电线上损耗的电功率:P损I线UIR线()2R线当输送功率一定时,输电
6、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.第四部分基础练+测一、单选题1如图甲所示,理想变压器原、副线图的匝数之比n1:n2=10:1.电阻R=5.L1、L2、L3为三个完全相同的小灯泡,S1、S2为开关,原线圈接正弦交变电源,输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示.现将S1闭合,S2断开,此时L1正常发光.下列说法正确的是()A输入电压u的表达式u=10sin5t(V)BR消耗的电功率为0.2WC若S1、S2均闭合,三个小灯泡均正常发光D若S1、S2均断开,三个小灯泡均正常发光【答案】 C【解析】【详解】A、由图可知周期T=0.2s,则有=10rad/s,所以输入电压u的表达式
7、应为u=10sin(10t)V,故选项A错误;B、将S1闭合,S2断开,根据变压器的电压与匝数关系可知电阻R电压有效值为U2=12V=22V,R消耗的电功率为P=U22R=(22)25W=0.1W,故选项B错误;CD、将S1闭合,S2断开时,小灯泡L2与L3短路,此时小灯泡L1两端电压等于U2=22V,正常发光;若S1、S2均闭合,三个小灯泡并联,此时三个小灯泡两端电压都等于22V,正常发光;若S1、S2均断开,三个小灯泡串联,此时三个小灯泡两端电压都等于1322V=26V,不能正常发光;故选项C正确,D错误;2图甲为小型发电机的结构简图,通过线圈在两磁极间转动给小灯泡供电,已知小灯泡获得的交
8、变电压如图乙。则下列说法正确的是A甲图中电压表的示数为62VB乙图中的0时刻就是甲图所示时刻C乙图中0.510-2s时刻,穿过甲图中线圈的磁通量最小D乙图中1.010-2s时刻,穿过甲图中线圈的磁通量最小【答案】 C【解析】【详解】A甲图中电压表的示数为交流电的有效值:U=622V=6V,选项A错误;B乙图中的0时刻感应电动势为零,而甲图所示时刻,感应电动势最大,选项B错误;C乙图中0.510-2s时刻,感应电动势最大,则此时穿过甲图中线圈的磁通量最小,选项C正确;D乙图中1.010-2s时刻感应电动势为零,则此时穿过甲图中线圈的磁通量最大,选项D错误.3如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数
9、比为10:1,R1=10,R2=15 C为电容器,电流传感器与原线圈串联。当开关S断开时,传感器测得的正弦交流电如图乙所示,则A电阻R1中交流电的频率为5HzB输入电压的最大值为600VC电阻R2的电功率为270WDS闭合前后,原线圈中电流不变【答案】 B【解析】【详解】由图可知,原线圈交变电流的频率为50Hz,副线圈交变电流的频率同为50Hz;原线圈交变电流的有效值为I1=12A,由I2I1=n1n2得I2=52A。由并联电路的分流原理,电阻R2中的电流IR2R2=22V,电阻R2消耗的电功率为PR2=IR22R2=120W;电阻R2的电压为U2=IR2R2=302V,由U1U2=n1n2得
10、U1=3002V,故U1m=2U1=600V;S闭合后,有电流流过电容器,故副线圈中电流增大,原线圈中电流也随之增大。故答案选B。4如图所示为远距离输电示意图,T1、T2分别为理想升压变压器和理想降压变压器,图中的电表V1、V2、A1、A2均为理想电表,电表的示数分别为U1、U2、I1、I2,输电线上有一定的电阻,则下列说法正确的AU1I1=U2I2B保持输送功率不变,增大U1,则U2、I1、I2均增大C保持U1不变,输送功率增大,则U2、I1、I2均增大D保持U1不变,用户减少,用户消耗功率与发电厂输出功率的比值增大【答案】 D【解析】【详解】理想变压器输出功率等于输入功率,由于在输电线路上
11、有功率损失故U1I1U2I2,故A错误;保持输送功率不变增大U1,根据P=UI可知,输电线上的电流减小,即I1减小,则I2也减小;输电线上电压损失减小,则T2原线圈电压变大,则次级电压也变大,即U2增大,故B错误;保持U1不变,输送功率增大根据P=UI可知,输电线路上的电流增大,降压变压器原线圈两端的电压U3=U1-IR减小,故降压变压器副线圈两端的电压减小,即U2减小,故C错误;用户总功率与发电厂的输出功率的比值为U1I-I2RU1I1-IRU1,则U1不变,用户减小,I减小,故用户消耗功率与发电厂输出功率的比值变大,故D正确;故选D。5如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为101,b是
12、原线圈的中心抽头,图中电表均为理想的交流电表,定值电阻R10 ,其余电阻均不计。从某时刻开始在原线圈c、d两端加上如图乙所示的交变电压。则下列说法中正确的有( )A当单刀双掷开关与a连接时,电压表的示数为31.1 VB当单刀双掷开关与b连接且在0.01 s时,电流表示数为0C当单刀双掷开关由a拨向b时,副线圈输出电压的频率变为25 HzD当单刀双掷开关由a拨向b时,电压表和电流表的示数均变大【答案】 D【解析】【详解】由图象可知,交变电压的最大值为311V,交流电的周期为210-2s,所以交流电的频率为f=1/T=50Hz;交流电的电压有效值为3112 =220V,根据电压与匝数成正比可知,副
13、线圈的电压为22V,即电压表的示数为22V,选项A错误;电流表示数为交流电的有效值,不随时间的变化而变化,所以当单刀双掷开关与b连接且在0.01 s时,电流表示数不为0,B错误;变压器不会改变电流的频率,所以当单刀双掷开关由a拨到b时,副线圈输出电压的频率依然为50Hz,选项C错误;当单刀双掷开关由a拨向b时,原线圈的匝数变为一半,所以副线圈的输出电压要变大一倍,变为44V,则电压表和电流表的示数均变大,故D正确;故选D。6如图所示,将一均匀导线围成一圆心角为60的扇形导线框OMN,O为圆心,半径为R,线框总电阻为r,将线框O点置于坐标系的原点,在二、四象限有垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强
14、度为B从t=0时刻开始,导线框绕O点以角速度匀速转动,则导线框中感应电流的有效值为()ABR22rB2BR24rC6BR26rD15BR26r【答案】 C【解析】【详解】线框转动一周过程中,两次进入磁场、两次出磁场,所以产生感应电流的时间t=460360T=23T;转动切割磁感应线产生的感应电动势E=12BR2;设感应电动势的有效值为E,根据有效值的计算公式可得:E2RT=E2Rt;解得E=6BR26,则导线框中感应电流的有效值为I=Er=6BR26r,故C正确、ABD错误。7如图甲所示理想变压器原、副线圈的匝数比为4:1,R1为阻值随温度升高而减小的热敏电阻,R1为定值电阻,电压表和电流表均
15、为理想交流电表。原线圈所接电压u随时间t按正弦规律变化,如图乙所示。下列说法正确的是A变压器的输入功率与输出功率之比为4:1B变压器原、副线圈中的电流之比为4:1Cu随t变化的规律为u=51im50tV(式中各物理量均为国际单位制)D若热敏电阻Rt的温度升高,则电压表的示数不变,电流表的示数变大【答案】 D【解析】【详解】原副线圈输入功率和输出功率相等,故A错误。根据I1I2n2n1得,原副线圈的电流之比为1:4,故B错误。交变电压的峰值为51V,周期T=0.02s,则角速度2/T100rad/s,则u随t的变化规律为u=51sin(100t),故C错误。若热敏电阻RT的温度升高,则热敏电阻的
16、阻值减小,由于原线圈的电压不变,则副线圈的电压不变,副线圈中的电流变大,故D正确。故选D。8如图所示,某电路上接有保险丝、交流电压表、“220V 900W”的电饭锅及“220V 200W”的抽油烟机现接入u=31lsin100t(V)的交流电,下列说法正确的是A交流电压表的示数为311VB1s内流过保险丝的电流方向改变50次C电饭锅的热功率是抽油烟机的热功率的4.5倍D为保证电路正常工作,保险丝的额定电流不能小于5A【答案】 D【解析】【详解】A、现接入电压u311sin100t(V)的交流电,交流电压最大值Um311V,交流电压表的示数为有效值U=3112=220V,故A错误;B、接入u31
17、1sin100t(V)的交流电,故周期:T=2100=0.02s,一个周期电流方向改变2次,故1s电流方向改变100次;故B错误;C、电饭锅是纯电阻,消耗的电能全部转化为内能,产生热量,而抽油烟机是非纯电阻,耗的电能部分转化为机械能,部分转化为内能产生热量,电饭锅发热功率是抽油烟机总功率的4.5倍,故C错误;D、电流的最大值为:I=P1+P2U=900W+200W220V=5A;故为保证电路正常工作,保险丝的额定电流不能小于5A;故D正确。9在如图甲所示的电路中,理想变压器原、副线圈匝数比为10:1,b两端接入图乙所示的电压,副线圈接火灾报警系统(报警器未画出),图中电压表和电流表均为理想电表
18、,D为理想二极管,R0为定制电阻,L为电阻恒定的指示灯,Rr为热敏电阻,其阻值随温度的升高而减小。下列说法中正确的是A电压表的示数为22VB若Rr处出现火灾时,电压表示数将变大C若Rr处出现火灾时,电流表示数将变大D若Rr处出现火灾时,指示灯L将变亮【答案】 C【解析】【详解】A、设原线圈两端电压为U1,根据热效应可得:U12RT=2202RT2,解得U1=1102V,则副线圈的电压U2=n2n1U1=112V,故A错误;B、输入端的电压不变,匝数比不变,则电压表示数不变,故B错误;C、若RT处出现火灾时,RT电阻变小,输出的总功率变大,则输入端的电功率变大,电压不变,则电流表的示数变大,故C
19、正确;D、若RT处出现火灾时,RT电阻变小,输出的总功率变大,电流强度变大,R0两端电压变大,则灯泡两端电压变小,灯泡变暗,故D错误;故选C。10如图所示,一理想变压器原线圈与定值电阻R1、理想电流表A1一起接入电压恒为U的交流电源上,原线圈接入电路的匝数可通过调节触头P进行改变,副线圈和滑动变阻器R、定值电阻R2以及理想电流表A2连接在一起,下列说法正确的是A保持R不变,将触头P向上移动,则A1的示数变小,A2的示数变小B保持R不变,将触头P向下移动,电源输出的总功率变小C保持P的位置不动,增大R,则A1的示数减小,A2的示数减小D保持P的位置不动,增大R,则R的电功率变小,R1的电功率不变
20、【答案】 D【解析】【详解】A. 保持R不变,将触头P向上移动,则n1增大,再由U2=n2n1U1,可知U2减少,又因为副线圈的总电阻不变,所以通过副线圈的电流减少,即A2的示数变小;A1的示数为U1R1,U1和R1都不变,所以A1的示数不变。故A错误。B. 保持R不变,将触头P向下移动,则n1减少,再由U2=n2n1U1,可知U2增加,副线圈的负载电阻不变,由P出=U22R总可知电源输出的总功率增大。故B错误。C. 保持P的位置不动,增大R,负载的总电阻R总增大,U2不变,由I2=U2R总可知I2减小,所以A2的示数减小;A1的示数为U1R1,U1和R1都不变,所以A1的示数不变。故C错误。
21、D. 保持P的位置不动,增大R,负载的总电阻R总增大,U2不变,由I2=U2R总可知I2减小,副线圈的输出功率为P2=U2I2减小,由因为R2的功率不变,所以R的功率是减小的;电阻R1不变,两端的电压U2不变,所以R1的电功率不变。故D正确。二、多选题11图中理想变压器原、副线圈的匝数之比为41,电压表和电流表可视为理想电表,现在原线圈两端加上交变电压U=311sin(100t)V时,灯泡L1、L2均正常发光则下列说法中正确的是A该交流电的方向每秒钟改变50次B电压表的示数为55VC若将变阻器的滑片P向下滑动,则L1变亮、L2将变暗D若将变阻器的滑片P向上滑动,则原线圈的输入功率增大【答案】
22、BD【解析】【详解】A、电路中的变压器与电感均不改变交流电的频率,由原线圈交变电压的表达式可知,交流电的周期T=2=0.02s,而交流电在一个周期内电流方向变化两次,所以该交流电的方向每秒钟改变100次,故A错;B、原线圈的有效电压为3112=220V,理想变压器原副线圈电压比等于匝数比,所以副线圈电压为55V,故B对;C、若将变阻器的滑片P向下滑动,副线圈的电压不变,所以L1亮度不变、L2回路中的电阻变大,所以L2将变暗,故C错;D、若将变阻器的滑片P向上滑动,滑动变阻器上的电阻变小,则副线圈上的总电阻也变小,所以I2就变大,则变压器的输出功率P2=U2I2就变大,根据功率相等,则原线圈的输
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 2019 年高 物理 备考 中等 百日 提升 系列 专题 12 电流 传感器
链接地址:https://www.31doc.com/p-3003600.html