交變電流綜合與拓展
【知識(shí)網(wǎng)絡(luò)】
1、交流電
產(chǎn)生：交流發(fā)電機(jī)
表述手段 圖像、三角函數(shù)表達(dá)式
瞬時(shí)值
正弦 最大值
電流 表征參量 有效值I
周期T
頻率f
觀察儀器：示波器
具
對(duì)交變電流
阻礙的器
工作原理：互感
構(gòu)造
理想 法拉第電磁感應(yīng)定律
變壓器 遵循規(guī)律 感應(yīng)定律：
能量守恒定律：
遠(yuǎn)程輸電
2、麥克斯韋電磁場(chǎng)理論
穩(wěn)定 不產(chǎn)生電（磁）場(chǎng)
磁（電）場(chǎng) 均勻變化 穩(wěn)定電（磁）場(chǎng)
變化
周期性變化 周期性變化的電（磁）場(chǎng)
【應(yīng)考指要】
本的核心內(nèi)容是電場(chǎng)、電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)差、電勢(shì)和電場(chǎng)線、等勢(shì)面。庫(kù)侖定律和電荷守恒定律是電場(chǎng)也是電學(xué)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。靜電屏蔽和電容器是電場(chǎng)性質(zhì)的應(yīng)用。帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)是電場(chǎng)性質(zhì)和力學(xué)規(guī)律的綜合應(yīng)用，對(duì)分析綜合能力的要求較高。
高考對(duì)本知識(shí)的考查重點(diǎn)是①電場(chǎng)性質(zhì)的描述；②帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)；③平行板電容器。近幾年高考對(duì)本知識(shí)的考查命題頻率較高且有相當(dāng)難度的集中在電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化、帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)這兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)上，特別在與力學(xué)知識(shí)的結(jié)合中巧妙地把電場(chǎng)概念、牛頓定律和功能關(guān)系等聯(lián)系起。
命題趨于綜合能力考查、且結(jié)合力學(xué)的平衡問(wèn)題、運(yùn)動(dòng)學(xué)、牛頓運(yùn)動(dòng)定律及交變電流等構(gòu)成綜合試題，考查分析問(wèn)題能力、綜合能力、用數(shù)學(xué)方法解決物理問(wèn)題的能力。電場(chǎng)問(wèn)題還可與生產(chǎn)技術(shù)、生活實(shí)際、科學(xué)研究、前沿科技等聯(lián)系起，如靜電屏蔽、尖端放電、電容式傳感器、靜電的防止和應(yīng)用、示波管原理、靜電分選等。這些都可以成為新情景綜合問(wèn)題的命題素材。
【好題精析】
例1 如圖13-3-1所示，線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)（右上向下看是逆時(shí)針），當(dāng)轉(zhuǎn)到圖示位置時(shí)，磁通量和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的變化情況是 （ ）
A、磁通量和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)都在變大
B、磁通量和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)都在變小
C、磁通量在變小，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在變大
D、磁通量在變大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在變小
例2如圖13-3-2所示，理想變壓器的原副線圈匝數(shù)比
為4：1，原線圈回路中的電阻A與副線圈回路中的負(fù)
載電阻B的阻值相等，a、b端加一交流電壓后，兩電
阻消耗的功率之比PA：PB=_______，兩電阻兩端的電壓
之比UA：UB=_______
例3、如圖13-3-3在繞制變壓器時(shí)，某人誤將兩個(gè)線圈繞在圖示變壓器的左右兩個(gè)臂上，當(dāng)通以交流電時(shí)，每個(gè)線圈產(chǎn)生的磁通量都只有一半通過(guò)另一個(gè)線圈，另一半通過(guò)中間的臂，已知線圈1、2的匝數(shù)比為2：1，在不接負(fù)載的情況下 （ ）
A、當(dāng)線圈1輸入電壓220V時(shí)，線圈2輸出電壓為110V
B、當(dāng)線圈1輸入電壓220V時(shí)，線圈2輸出電壓為55V
C、當(dāng)線圈2輸入電壓110V時(shí)，線圈2輸出電壓為220V
D、當(dāng)線圈2輸入電壓110V時(shí)，線圈2輸出電壓為110V
例4、交流發(fā)電機(jī)向理想變壓器提供u=220 sinl00 t mV的交變電壓，升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為1：10，遠(yuǎn)距離輸電導(dǎo)線總電阻尺為10 ，輸送電功率為10kW， 求輸電導(dǎo)線上損失的功率
例5 某發(fā)電廠通過(guò)兩條輸電線向遠(yuǎn)處的用電設(shè)備供電，當(dāng)發(fā)電廠輸出的功率為P0時(shí)，額定電壓為U的用電設(shè)備消耗的功率為P1，若發(fā)電廠用一臺(tái)升壓變壓器T1先把電壓升高，仍通過(guò)原的輸電線供電，到達(dá)用電設(shè)備所在地，再通過(guò)一臺(tái)降壓變壓器T2把電壓降到用電設(shè)備的額定電壓，供用電設(shè)備使用，如圖所示，這樣改動(dòng)后，當(dāng)發(fā)電廠輸出的功率仍為P0，用電設(shè)備可獲得的功率增加至P2。試求所用升壓變壓器的原線圈與副線圈的匝數(shù)比n1/n2以及降壓變壓器的原線圈與副線圈的匝數(shù)比n3/n4各為多少？
【變式遷移】
1、用理想變壓器給負(fù)載供電時(shí)，在輸入電壓不變的情況下： ( )
A．減少副線圈的匝數(shù)，其余保持不變，可增加變壓器的輸入功率
B．增加副線圈的匝數(shù)，其余保持不變，可增加變壓器的輸人功率
c．減少負(fù)載的電阻值，其余保持不變，可增加變壓器的輸入功率
D．增大負(fù)載的電阻值，其余保持不變，可增加變壓器的輸人功率
2、如圖13-3-4為一理想變壓器的原線圈匝數(shù)n1=1000，副線圈匝數(shù)n2=200，交流電的電動(dòng)勢(shì) 伏，電阻R=88歐。電流表和電壓表對(duì)電路的影響可忽略不計(jì)。則各表的示數(shù)為多少？
參考答案
【好題精析】
例1解析 此時(shí)，線框和磁感線的夾角在變大，與中性面的夾角在變小，線框面在中性面上的投影面積在變大，磁通量也在變大；當(dāng)磁通量在變大時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定在變小。選D
點(diǎn)評(píng) 磁通量的變化率與電動(dòng)勢(shì)大小相對(duì)應(yīng)
例2解析 根據(jù)理想變壓器的變流比
，得：IA：IB=1：4，
兩電阻消耗的功率之比PA：PB= ，
兩電阻兩端的電壓之比UA：UB=1：4
點(diǎn)評(píng) 注意區(qū)分原線圈上電阻的電壓與原線圈的端電壓
例3、解析 理想變壓器原副線圈中磁通量變化率相等，而誤繞以后，兩線圈中單匝線圈磁通量變化率不再相同。結(jié)合線圈匝數(shù)進(jìn)行考慮，即可求解，選B、D
點(diǎn)評(píng) 原副線圈的磁通量變化率不同
例4、解：由u=220 sin100 V 得理想變壓器輸入電壓為U1=220V (2分)
。
例5 解析 從消耗的電功率上找出兩種情況下線路上的電流，從而確定升壓變壓器的匝數(shù)比，再求用電設(shè)備增加了功率后的電流，就可以解出降壓變壓器的匝數(shù)比。
設(shè)輸電線的電阻為R，當(dāng)發(fā)電廠變壓器直接向用電設(shè)備供電時(shí)，輸電線中的電流為I1，則有P1=I1U，P0-P1= R，解得I1=P1/U， ，設(shè)降壓變壓器的輸入電流 ，輸出電流為I2，則有P2=I2U，P0-P2= 2R，有此可得I2=P2/U，
，
故降壓變壓器原線圈匝數(shù)與副線圈匝數(shù)之比 ，
升壓變壓器原線圈匝數(shù)與副線圈匝數(shù)之比
【變式遷移】
1、BC 2、V1的示數(shù)220V，V2的示數(shù)44V，A2的示數(shù)為0.5A，A1的示數(shù)為0.1A
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