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1、阶段复习课第3章核心整合核心整合思维导图思维导图必备考点必备考点素养评价素养评价素养一物理观念素养一物理观念考点考点 交变电流的交变电流的“四值四值” ” 计算计算1.1.正弦式交变电流四值的对比：正弦式交变电流四值的对比：2.2.交变电流四值关键词转化：交变电流四值关键词转化：【素养评价素养评价】1.(1.(多选多选)(2019)(2019天津高考天津高考) )单匝闭合矩形线框电阻为单匝闭合矩形线框电阻为R R，在匀强磁场中绕与磁，在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，穿过线框的磁通量感线垂直的轴匀速转动，穿过线框的磁通量与时间与时间t t的关系图像如图所示。的关系图像如图所示。下列说法正
2、确的是下列说法正确的是( () )A. A. 时刻线框平面与中性面垂直时刻线框平面与中性面垂直B.B.线框的感应电动势有效值为线框的感应电动势有效值为 C.C.线框转一周外力所做的功为线框转一周外力所做的功为 D.D.从从t=0t=0到到t= t= 过程中线框的平均感应电动势为过程中线框的平均感应电动势为 T2m2T22m2RT T4mT【解析解析】选选B B、C C。由图像可知。由图像可知 时刻线圈的磁通量最大，因此此时线圈处于时刻线圈的磁通量最大，因此此时线圈处于中性面位置，因此中性面位置，因此A A错误；由图可知交流电的周期为错误；由图可知交流电的周期为T T，则，则= = ，交流电的，
3、交流电的电动势的最大值为电动势的最大值为E Em m=nBS=nBS=m m ，则有效值为，则有效值为E E有有= = ，故，故B B正正确；线圈转一周所做的功为转动一周的发热量，确；线圈转一周所做的功为转动一周的发热量，W= T= W= T= ，故，故C C正确；正确；从从t=0t=0时刻到时刻到t= t= 时刻的平均感应电动势为时刻的平均感应电动势为E= E= ，D D错误。错误。T22T2TmmE2T22ER有22m2RT T4mm4TtT42.2.如图所示，一个半径为如图所示，一个半径为r r的半圆形线圈，以直径的半圆形线圈，以直径abab为轴为轴匀速转动，转速为匀速转动，转速为n n
4、，abab的左侧有垂直于纸面向里的左侧有垂直于纸面向里( (与与abab垂垂直直) )的匀强磁场，磁感应强度为的匀强磁场，磁感应强度为B B。M M和和N N是两个集流环，负是两个集流环，负载电阻为载电阻为R R，线圈、电流表和连接导线的电阻不计。求：，线圈、电流表和连接导线的电阻不计。求：(1)(1)从图示位置起转过从图示位置起转过 转的时间内负载电阻转的时间内负载电阻R R上产生的热量；上产生的热量；(2)(2)从图示位置起转过从图示位置起转过 转的时间内通过负载电阻转的时间内通过负载电阻R R的电荷量；的电荷量；(3)(3)电流表的示数。电流表的示数。1414【解析解析】线圈绕轴匀速转动
5、时，在电路中产生如图所示的交变电流。线圈绕轴匀速转动时，在电路中产生如图所示的交变电流。 此交变电动势的最大值为此交变电动势的最大值为E Em m=BS=B=BS=B 2n=2n=2 2BnrBnr2 2。(1)(1)在线圈从题图示位置转过在线圈从题图示位置转过 转的时间内，电动势的有效值转的时间内，电动势的有效值为为E=E=电阻电阻R R上产生的热量上产生的热量Q= Q= 。2r21422mE2Bnr22242 4ETB r nR 48R(2)(2)在线圈从题图示位置转过在线圈从题图示位置转过 转的时间内，电动势的平均值为转的时间内，电动势的平均值为 。通过通过R R的电荷量的电荷量q= q
6、= 。(3)(3)设此交变电动势在一个周期内的有效值为设此交变电动势在一个周期内的有效值为EE，由有效值的定义得由有效值的定义得 解得解得E= E= 故电流表的示数为故电流表的示数为I= I= 。答案：答案：(1) (1) (2) (2) (3) (3) 14Et2EBrIttRR2R2m2E()TE2TR2RmE22 2Er nBR2R42 4B r n8R2Br2R2 2r nB2R【补偿训练补偿训练】如图所示，今有一个长如图所示，今有一个长20 cm20 cm、宽、宽10 cm10 cm，共有，共有500500匝的矩匝的矩形线圈，在外力作用下在形线圈，在外力作用下在B=0.10 TB=0
7、.10 T的匀强磁场中，以恒的匀强磁场中，以恒定的角速度定的角速度=100 rad/s=100 rad/s绕垂直于磁场方向的固定轴绕垂直于磁场方向的固定轴OOOO匀速转动，发电机线圈两端与匀速转动，发电机线圈两端与R=100 R=100 的电阻构成的电阻构成闭合回路，线圈内阻不计。闭合回路，线圈内阻不计。( (结果保留结果保留2 2位有效数字位有效数字) )求：求：(1)(1)线圈转动时产生感应电动势的最大值；线圈转动时产生感应电动势的最大值；(2)(2)从线圈平面通过中性面时开始，线圈转过从线圈平面通过中性面时开始，线圈转过9090角的过程中通过电阻角的过程中通过电阻R R横截面横截面的电荷
8、量；的电荷量；(3)(3)线圈匀速转动线圈匀速转动10 s10 s，电流通过电阻，电流通过电阻R R产生的焦耳热。产生的焦耳热。【解析解析】(1)(1)线圈中感应电动势的最大值线圈中感应电动势的最大值E Em m=nBS=3.1=nBS=3.110102 2 V V(2)(2)设从线圈平面通过中性面时开始，线圈转过设从线圈平面通过中性面时开始，线圈转过9090角所用时间为角所用时间为tt。线圈中的平均感应电动势线圈中的平均感应电动势 通过电阻通过电阻R R的平均电流的平均电流 在在tt时间内通过电阻横截面的电荷量时间内通过电阻横截面的电荷量Q= =1.0Q= =1.01010-2-2 C CB
9、SEnnttEnBSIRR tnSBR(3)(3)电阻两端电压的有效值电阻两端电压的有效值U= EU= Em m。经过经过t=10 st=10 s，电流通过电阻产生的焦耳热，电流通过电阻产生的焦耳热Q Q热热= t= t解得解得Q Q热热4.84.810103 3 J J答案：答案：(1)3.1(1)3.110102 2 V V(2)1.0(2)1.01010-2-2C C(3)4.8(3)4.810103 3 J J222UR素养二科学思维素养二科学思维考点考点1 1 变压器的动态变化变压器的动态变化1.1.变压器动态分析问题的两种情况：变压器动态分析问题的两种情况：2.2.变压器的动态变化
10、关键词转化：变压器的动态变化关键词转化：【素养评价素养评价】1.(20191.(2019江苏高考江苏高考) )某理想变压器原、副线圈的匝数之比为某理想变压器原、副线圈的匝数之比为110110，当输入电，当输入电压增加压增加20 V20 V时，输出电压时，输出电压( () )A.A.降低降低2 V2 VB.B.增加增加2 V2 VC.C.降低降低200 V200 VD.D.增加增加200 V200 V【解析解析】选选D D。由理想变压器原、副线圈的电压比等于匝数比即。由理想变压器原、副线圈的电压比等于匝数比即 ，得：得：U U2 2= U= U1 1，即副线圈两端电压与原线圈两端电压成正比，所以
11、有：，即副线圈两端电压与原线圈两端电压成正比，所以有：UU2 2= = UU1 1，当输入电压增加，当输入电压增加20 V20 V时，输出电压增大时，输出电压增大200 V200 V，故，故D D正确。正确。1122UnUn21nn21nn2.2.用一理想变压器给负载供电，变压器输入端的用一理想变压器给负载供电，变压器输入端的电压不变，如图所示。开始时开关电压不变，如图所示。开始时开关S S是断开的。是断开的。现将开关现将开关S S闭合，则图中所有交流电表的示数以闭合，则图中所有交流电表的示数以及输入功率的变化情况是及输入功率的变化情况是( () )A.VA.V1 1、V V2 2的示数不变，
12、的示数不变，A A1 1的示数增大，的示数增大，A A2 2的示数减小，的示数减小，P P入入增大增大B.VB.V1 1、V V2 2的示数不变，的示数不变，A A1 1、A A2 2的示数增大，的示数增大，P P入入增大增大C.VC.V1 1、V V2 2的示数不变，的示数不变，A A1 1、A A2 2的示数减小，的示数减小，P P入入减小减小D.VD.V1 1的示数不变，的示数不变，V V2 2的示数增大，的示数增大，A A1 1的示数减小，的示数减小，A A2 2的示数增大，的示数增大，P P入入减小减小【解析解析】选选B B。因输入电压不变，所以电压表。因输入电压不变，所以电压表V
13、V1 1的示数不变。据公式的示数不变。据公式U U2 2= = ，可知，可知U U2 2也不变，即电压表也不变，即电压表V V2 2的示数不变。又据的示数不变。又据 知，知，S S闭合后闭合后R R负负减小，故减小，故I I2 2增大，电流表增大，电流表A A2 2的示数增大。输入电流的示数增大。输入电流I I1 1随输出电流随输出电流I I2 2的增大而的增大而增大，故电流表增大，故电流表A A1 1的示数增大。因的示数增大。因P P出出=U=U2 2I I2 2，故，故P P出出增大，增大，P P入入随随P P出出变化，故变化，故P P入入也也增大。可见本题的正确选项为增大。可见本题的正确
14、选项为B B。211n Un22UIR负3.3.如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表，下列说法正确的是图中各电表均为理想电表，下列说法正确的是( () )A.A.当滑动变阻器的滑动触头当滑动变阻器的滑动触头P P向上滑动时，向上滑动时，R R1 1消耗的功率变大消耗的功率变大B.B.当滑动变阻器的滑动触头当滑动变阻器的滑动触头P P向上滑动时，电压表向上滑动时，电压表V V示数变大示数变大C.C.当滑动变阻器的滑动触头当滑动变阻器的滑动触头P P向上滑动时，电流表向上滑动时，电流表A A1 1示数变大示数变大D.D.若闭合开
15、关若闭合开关S S，则电流表，则电流表A A1 1示数变大，示数变大，A A2 2示数变大示数变大【解析解析】选选B B。滑动变阻器的滑动触头。滑动变阻器的滑动触头P P向上滑动时，电阻变大，则干路电流向上滑动时，电阻变大，则干路电流变小，则变小，则R R1 1消耗的功率变小，则消耗的功率变小，则A A错误；干路电流变小，错误；干路电流变小，R R1 1分压变小，则电压分压变小，则电压表表V V测量的电压变大，示数变大，则测量的电压变大，示数变大，则B B正确；因输出电流变小，则输出功率变正确；因输出电流变小，则输出功率变小，即输入功率变小，电流表小，即输入功率变小，电流表A A1 1示数变小
16、，则示数变小，则C C错误；闭合开关错误；闭合开关S S，并联支路，并联支路增加，总电阻变小，则副线圈及增加，总电阻变小，则副线圈及R R1 1的电流变大，分压变大，则的电流变大，分压变大，则R R2 2的分压变小，的分压变小，电流变小，即电流表电流变小，即电流表A A2 2示数变小。电流表示数变小。电流表A A1 1示数随副线圈电流的变大而变大，示数随副线圈电流的变大而变大，则则D D错误；故选错误；故选B B。【补偿训练补偿训练】( (多选多选) )如图，理想变压器的输入端通过灯泡如图，理想变压器的输入端通过灯泡L L1 1与输出与输出电压恒定的正弦交流电源相连，副线圈通过导线与两电压恒定
17、的正弦交流电源相连，副线圈通过导线与两个相同的灯泡个相同的灯泡L L2 2和和L L3 3相连，开始时开关相连，开始时开关S S处于断开状态。处于断开状态。当当S S闭合后，所有灯泡都能发光，下列说法中正确的有闭合后，所有灯泡都能发光，下列说法中正确的有( () )A.A.副线圈两端电压变小副线圈两端电压变小B.B.副线圈两端电压变大副线圈两端电压变大C.C.副线圈中电流变小，灯泡副线圈中电流变小，灯泡L L1 1变暗，变暗，L L2 2变亮变亮D.D.副线圈中电流变大，灯泡副线圈中电流变大，灯泡L L1 1变亮，变亮，L L2 2变暗变暗【解析解析】选选A A、D D。当。当S S没接通时，
18、图中所圈部位等效电阻没接通时，图中所圈部位等效电阻R R等效等效=( )=( )2 2R R，当，当S S接接通后，图中等效电阻为通后，图中等效电阻为R R等效等效=( )=( )2 2 ，由全电路欧姆定律可知，总电路电阻，由全电路欧姆定律可知，总电路电阻变小，故变小，故I I1 1 变大，灯变大，灯L L1 1电压变大，电压变大，L L1 1变亮，故原线圈电压变小，所以副线圈变亮，故原线圈电压变小，所以副线圈电压也变小，故电压也变小，故A A正确，正确，B B错误；由于副线圈电压变小，故错误；由于副线圈电压变小，故L L2 2电流变小，电流变小，L L2 2变暗。变暗。由于原线圈由于原线圈I
19、 I1 1 变大，根据变大，根据 ，故副线圈电流变大。灯，故副线圈电流变大。灯L L1 1电压变大，所以电压变大，所以灯灯L L1 1变亮，故变亮，故C C错误，错误，D D正确。正确。12nn12nnR21221nInI考点考点2 2 远距离输电线路的分析与计算远距离输电线路的分析与计算1.1.理清三个回路：理清三个回路：如图所示。如图所示。回路回路1 1：发电机回路。该回路中，通过线圈：发电机回路。该回路中，通过线圈1 1的电流的电流I I1 1等于发电机中的电流等于发电机中的电流I I机机；线圈；线圈1 1两端的电压两端的电压U U1 1等于发电机的路端电压等于发电机的路端电压U U机机
20、；线圈；线圈1 1输入的电功率输入的电功率P P1 1等等于发电机输出的电功率于发电机输出的电功率P P机机。回路回路2 2：输送电路。：输送电路。I I2 2=I=I3 3=I=IR R，U U2 2=U=U3 3+U+UR R，P P2 2=P=PR R+P+P3 3。回路回路3 3：输出电路。：输出电路。I I4 4=I=I用用，U U4 4=U=U用用，P P4 4=P=P用用。2.2.抓住两个关系：抓住两个关系：(1)(1)理想升压变压器连接回路理想升压变压器连接回路1 1和回路和回路2 2，两回路中重要的关系式有，两回路中重要的关系式有 ，I I1 1n n1 1=I=I2 2n
21、n2 2，P P1 1=P=P2 2。(2)(2)理想降压变压器连接回路理想降压变压器连接回路2 2和回路和回路3 3，两回路中重要的关系式有，两回路中重要的关系式有 ，I I3 3n n3 3=I=I4 4n n4 4，P P3 3=P=P4 4。1122UnUn3344UnUn3.3.掌握两种损耗：掌握两种损耗：(1)(1)电压损耗：输电线上的电阻导致的电压损耗，电压损耗：输电线上的电阻导致的电压损耗，U UR R=U=U2 2-U-U3 3=I=IR RR R。(2)(2)功率损耗：输电线上电阻发热导致的功率损耗，功率损耗：输电线上电阻发热导致的功率损耗，P PR R=P=P2 2-P-
22、P3 3= R= R。输电线上。输电线上的能量损耗是热损耗，计算功率损耗时用公式的能量损耗是热损耗，计算功率损耗时用公式P PR R= R= R或或P PR R= = 。2RI2RI2RUR4.4.远距离输电的关键词转化：远距离输电的关键词转化：【素养评价素养评价】1.1.某交流发电机输出功率为某交流发电机输出功率为P=5P=510105 5 W W，输出电压为，输出电压为U=1.0U=1.010103 3 V V，假如输电，假如输电线的总电阻线的总电阻R=10 R=10 ，在输电线上损失的电功率等于输电功率的，在输电线上损失的电功率等于输电功率的5%5%，用户使用，用户使用电压电压U U用户
23、用户=380 V=380 V。(1)(1)画出输电线路的示意图；画出输电线路的示意图；( (标明各部分的符号标明各部分的符号) )(2)(2)所用升压和降压变压器的原、副线圈的匝数比是多少？所用升压和降压变压器的原、副线圈的匝数比是多少？( (使用的变压器是使用的变压器是理想变压器理想变压器) )【解析解析】(1)(1)画出输电线路的示意图如图所示：画出输电线路的示意图如图所示：(2)I(2)I1 1= =500 A= =500 AP P损损=5%P=5%=5%P=5%5 510105 5 W=2.5 W=2.510104 4 W WP P损损= = ，I I2 2= =50 A= =50 A
24、I I3 3= A=1.25= A=1.2510103 3 A A所以所以 。答案：答案：(1)(1)见解析见解析(2)110(2)110251251PU22I RPR损5PPP4.75 10UU380用户损用户用户1221nI501nI5001033122In1.25 1025nI5012.2.如图所示，某发电站通过燃烧煤来发电。发电站通过升压变压器、输电线如图所示，某发电站通过燃烧煤来发电。发电站通过升压变压器、输电线和降压变压器把电能输送给生产和照明组成的用户，发电机输出功率是和降压变压器把电能输送给生产和照明组成的用户，发电机输出功率是120 120 kWkW，输出电压是，输出电压是2
25、40 V240 V，升压变压器原、副线圈的匝数之比为，升压变压器原、副线圈的匝数之比为125125，输电线，输电线的总电阻为的总电阻为10 10 ，用户需要的电压为，用户需要的电压为220 V220 V。则：。则： (1)(1)输电线上损失的电功率为多少？输电线上损失的电功率为多少？(2)(2)降压变压器原、副线圈的匝数比为多少？降压变压器原、副线圈的匝数比为多少？【解析解析】(1)(1)根据理想变压器的变压规律根据理想变压器的变压规律 得得输送电压：输送电压：U U2 2= U= U1 1= = 240 V=6 000 V240 V=6 000 V输电电流：输电电流：I I2 2= = A=
26、20 A= = A=20 A输电线上损失的功率输电线上损失的功率P= r=20P= r=202 210 W=4 000 W10 W=4 000 W。1122UnUn21nn2512PU3120 106 00022I(2)(2)输电线上损失的电压输电线上损失的电压U=IU=I2 2r=20r=2010 V=200 V10 V=200 V降压变压器原线圈两端的电压降压变压器原线圈两端的电压U U3 3=U=U2 2-U=6 000 V-200 V=5 800 V-U=6 000 V-200 V=5 800 V根据理想变压器的变压规律得根据理想变压器的变压规律得 。答案：答案：(1)4 000 W(1)4 000 W(2) (2) 3344nU5 800 V290nU220 V1129011