2021-2022年人教版（2019）高中物理选修二交变电流的产生、描述重点难点易错点高频必刷高分考点经典题

交变电流第一模块：交变电流的产生、描述『题型解析』类型题：交流电图象问题的分析方法交变电流I随时间t的变化规律不再是简单的正比例（线性）关系，故需借助图象法来分析研究，这比单纯地用代数方法显得更为直观、简捷。①分析物理图象的要点：一看：看“轴”、看“线”、看“斜率”、看“点”、看“截距”、看“面积”、看“拐点”，并理解其物理意义。二变：掌握“图与图”、“图与式”和“图与物”之间的变通关系。对于正弦交变电流的变化规律，不应只从其随时间按正弦规律变化这一点去认识，还应看到交流的电动势随线圈在匀强磁场中空间位置的变化而变化，随线圈的磁通量变化而变化。三判：在此基础上进行正确的分析和判断。【例题】一矩形线圈，绕垂直匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图所示，下列说法中正确的是：（）A、t1时刻通过线圈的磁通量为零；B、t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大；C、t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大；D、每当e改变方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大【例题】处在匀强磁场中的矩形线圈abcd,以恒定的角速度绕ab边转动,磁场方向平行于纸面并与ab垂直，在t=0时刻,线圈平面与纸面重合(如图),线圈的cd边离开纸面向外运动，若规定a→b→c→d→a方向的感应电流为正,则能反映线圈中感应电流I随时间t变化的图线是()10 【例题】如图演示用的手摇发电机模型，匀强磁场磁感应强度Ｂ＝０，5T,线圈匝数N=50匝,每匝线圈面积为0，48m,转速为150r/min。在匀速转动过程中,从图示位置线圈转过90°开始计时。⑴写出交流感应电动势瞬时值的表达式。⑵画出e-t图线。类型题：关于交变电流几个值的应用1、交变电流的瞬时值【例题】有一正弦交流电源，电压有效值U=120V，频率为f=50Hz向一霓虹灯供电，若霓虹灯的激发电压和熄灭电压均为U0=60V，试估算在一个小时内，霓虹灯发光时间有多长？为什么人眼不能感到这种忽明忽暗的现象？10 2、交变电流的最大值【例题】把一电容器C接在220V的交流电路中，为了保证电容不被击穿，电容器C的耐压值是多少？3、交变电流的有效值交变电流的有效值是根据电流的热效应规定的：让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值。正弦交流电的有效值跟最大值之间的关系是：，对于非正弦电流的有效值以上关系不成立，应根据定义来求。通常所说交流电压、电流是用电压表、电流表测得的，都是指有效值。用电器上所标电压、电流值也是指有效值，在计算交流电通过导体产生热量、热功以及确定保险丝的熔断电流时，只能用有效值。【例题】如图表示一交变电流的电流随时间而变化的图象，此交变电流的有效值：()A．5AB．5AC．3.5AD．3.5A【例题】两个完全相同的电热器分别通以图中（a）和(b)所示的电流最大值相等的正弦交变电流和方波交变电流，则这两个电热器的热功率之比P甲：P乙=_______________。10 【例题】左图所示是某种型号的电热毯的电路图，电热毯接在交变电源上，通过装置P使加在电热丝上的电压的波形如右图所示。此时接在电热丝两端的交流电压表的读数为A．110VB．156VC．220VD．311VPuV12345ot/10-2su/V311【例题】交流发电机转子有n匝线圈，每匝线圈所围面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，匀速转动的角速度为ω，线圈内电阻为r，外电路电阻为R。当线圈由图中实线位置匀速转动90°到达虚线位置过程中，求：⑴通过R的电荷量q为多少？⑵R上产生电热QR为多少？⑶外力做的功W为多少？4、交变电流的平均值交变电流的平均值是指交流电图象中图线与横轴所围成的面积值跟时间的比值。其量值可用法拉第电磁感应定律·来求，特殊地，当线圈从中性面转过90度的过程中，有(根据前面的能证明出来)，计算平均值切忌用算术平均法即求解。平均值不等于有效值。【例题】10 如图所示，线圈的电阻为R，求线圈由图示位置转过60°角的过程中，通过线圈某一横截面的电量，第二模块：变压器『题型解析』类型题：常规类(一原一副,“□”型铁芯)【例题】如图所示,理想变压器原副线圈匝数比为n1:n2=4:1,原线圈回路中的电阻A与副线圈回路中的负载电阻B的阻值相等，a、b端加一定交变电压后,两电阻的电功率之比PA:PB=_______,两电阻两端电压之比UA:UB=____________，类型题：变压器动态问题【例题】如图,为一理想变压器,K为单刀双掷开关,P为滑动变阻器的滑动触头,U1为加在原线圈两端的电压,I1为原线圈中的电流强度,则:A，保持U1及P的位置不变,K由a合到b时,I1将增大B，保持U1及P的位置不变,K由b合到a时,R消耗的功率减小C，保持U1不变,K合在a处,使P上滑,I1将增大10 D，保持P的位置不变,K合在a处,若U1增大,I1将增大【例题】如图所示，T为理想变压器，A1、A2为交流电流表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，原线圈两端接恒压交流电源，当滑变阻器的滑动触头向下滑动时A．A1的读数变大，A2读数变大B．A1的读数变大，A2读数变小C．A1的读数变小，A2读数变大D．A1的读数变小，A2的读数变小类型题：多个副线圈问题【例题】一台理想变压器原线圈匝数n1=1100匝,两个副线圈的匝数分别是n2=60匝,n3=600匝,若通过两副线圈中的电流强度分别是I2=1A,I3=4A,求原线圈中的电流强度，类型题：“”型铁芯问题【例题】如图所示为某变压器对称铁芯的示意图，已知此时原线圈端输入交流电压,原线圈匝数n1=22匝,副线圈匝数n2=6匝，则副线圈cd端输出的电压的有效值为:10 A，15VB，30VC，60VD，120V【例题】在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在如图所示变压器铁心的左右两个臂上，当通以交变电流时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂，已知线圈1、2的匝数之比N1：N2=2：1，在不接负载的情况下（）A、当线圈1输入电压220V时，线圈2输出电压为110VB、当线圈1输入电压220V时，线圈2输出电压为55VC、当线圈2输入电压110V时，线圈1输出电压为220VD、当线圈2输入电压110V时，线圈1输出电压为110V类型题：变压器“变比”功能的延伸①，变压器的变直流作用变压器的实质是根据电磁感应现象中的互感原理来改变交流电压和电流的。只要原线圈中的磁通量发生变化，副线圈中就能够产生感应电动势，因此变压器虽然不能改变恒定的直流电，但可以改变大小变化的脉动直流电。【例题】一个脉动电流，它的电流强度随时间的变化图象如图1所示，它是正弦交流电流的正向部分。现让它通过如图2所示的一台理想变压器的原线圈，已知理想变压器原、副线圈的匝数之比。副线圈上接有阻值为的定值电阻R0，求：该电阻的电功率。10 ②变压器的变电阻作用选择不同的匝数比，利用“变化”公式可以达到增大或减小阻抗的目的。【例题】理想变压器的原副线圈匝数之比为n：1，副线圈的负载电阻是R，如图3所示，则变压器正常工作时，a、b间的等效电阻是______________。【例题】如图所示，加在理想变压器原线圈上的交流电源电动势为E，内阻为r，原副线圈匝数比为n：1，与副线圈相连一负载电阻R，求：当负载电阻R为多大时，负载上获得的功率最大？第三模块：远距离输电『题型解析』【例题】输电线的电阻共计1Ω，输送的电功率是100kw，用400V的低压送电，输电线上发热损失的功率是多少kw？改用10kV的高压送电，发热功率损失又是多少kw？10 【例题】有一台内阻为1Ω的发电机,供给一个学校照明用电,如图所示,升压变压器的匝数比为1:4,降压变压器的匝数比为4:1,输电线的总电阻R=4Ω,全校共22个班,每班有“220V40W”的电灯6盏,若保证电灯全部正常发光,求:（1）发电机输出功率多大?（2）发电机电动势多大?（3）输电效率是多少?（4）若使用灯数减半且正常发光,发电机输出功率是否减半?【例题】有条河流，流量Q=2m3/s，落差h=5m，现利用其发电，若发电机总效率为50%，输出电压为240V，输电线总电阻R=30Ω，允许损失功率为输出功率的6%，为满足用电的需求，则该输电线路所使用的理想电压、降压变压器的匝数比各是多少？能使多少盏“220V、100W”的电灯正常发光．10 10