2019年高考物理 高頻考點(diǎn)解密 專(zhuān)題12 交變電流教學(xué)案.doc
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專(zhuān)題12 交變電流 核心考點(diǎn) 考綱要求 交變電流、交變電流的圖像 正弦交變電流的函數(shù)表達(dá)式、峰值和有效值 理想變壓器 遠(yuǎn)距離輸電 Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅰ 考點(diǎn)1 變壓器 一、變壓器 1.變壓器的構(gòu)造:原線(xiàn)圈、副線(xiàn)圈、鐵芯 2.電路圖中的符號(hào) 二、變壓器的工作原理 在變壓器原、副線(xiàn)圈中由于有交變電流而發(fā)生互相感應(yīng)的現(xiàn)象,叫互感現(xiàn)象; 鐵芯的作用:使絕大部分磁感線(xiàn)集中在鐵芯內(nèi)部,提高變壓器的效率。 三、理想變壓器原、副線(xiàn)圈基本關(guān)系的應(yīng)用 1.基本關(guān)系 (1)P入=P出; (2),有多個(gè)副線(xiàn)圈時(shí),仍然成立, =…; (3),電流與匝數(shù)成反比,只對(duì)一個(gè)副線(xiàn)圈的變壓器適用,有多個(gè)副線(xiàn)圈時(shí),由輸入功率和輸出功率相等確定電流關(guān)系,n1I1=n2I2+n3I3+…; (4)原、副線(xiàn)圈的每一匝的磁通量都相同,磁通量變化率也相同,頻率也就相同。 2.制約關(guān)系 (1)電壓:副線(xiàn)圈電壓U2由原線(xiàn)圈電壓U1和匝數(shù)比決定; (2)功率:原線(xiàn)圈的輸入功率P1由副線(xiàn)圈的輸出功率P2決定; (3)電流:原線(xiàn)圈電流I1由副線(xiàn)圈電流I2和匝數(shù)比決定。 3.兩種特殊的變壓器模型 (1)自耦變壓器 高中物理中研究的變壓器本身就是一種忽略了能量損失的理想模型,自耦變壓器(又稱(chēng)調(diào)壓器),它只有一個(gè)線(xiàn)圈,其中的一部分作為另一個(gè)線(xiàn)圈,當(dāng)交流電源接不同的端點(diǎn)時(shí),它可以升壓,也可以降壓,變壓器的基本關(guān)系對(duì)自耦變壓器均適用。 (2)互感器 電壓互感器和電流互感器,比較如下: 電壓互感器 電流互感器 原理圖 原線(xiàn)圈的連接 并聯(lián)在高壓電路中 串聯(lián)在待測(cè)高流電路中 副線(xiàn)圈的連接 連接電壓表 連接電流表 互感器的作用 將高電壓變?yōu)榈碗妷? 將大電流變成小電流 利用的公式 I1n1=I2n2 4.關(guān)于理想變壓器的四點(diǎn)說(shuō)明 (1)變壓器不能改變直流電壓; (2)變壓器只能改變交變電流的電壓和電流,不能改變交變電流的頻率; (3)理想變壓器本身不消耗能量; (4)理想變壓器基本關(guān)系中的U1、U2、I1、I2均為有效值。 四、理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析 1.解決理想變壓器中有關(guān)物理量的動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題的方法 (1)分清不變量和變量,弄清理想變壓器中電壓、電流、功率之間的聯(lián)系和相互制約關(guān)系,利用閉合 電路歐姆定律,串、并聯(lián)電路特點(diǎn)進(jìn)行分析判定; (2)分析該類(lèi)問(wèn)題的一般思維流程是: 2.常見(jiàn)的理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題一般有兩種:匝數(shù)比不變的情況和負(fù)載電阻不變的情況。 (1)匝數(shù)比不變的情況 ①U1不變,根據(jù),輸入電壓U1決定輸出電壓U2,不論負(fù)載電阻R如何變化,U2也不變; ②當(dāng)負(fù)載電阻發(fā)生變化時(shí),I2變化,輸出電流I2決定輸入電流I1,故I1發(fā)生變化; ③I2變化引起P2變化,由P1=P2知P1發(fā)生變化。 (2)負(fù)載電阻不變的情況 ①U1不變,發(fā)生變化,U2變化; ②R不變,U2變化,I2發(fā)生變化; ③根據(jù)和P1=P2,可以判斷P2變化時(shí),P1發(fā)生變化,U1不變時(shí),I1發(fā)生變化。 (2018四川省成都市)如圖甲,理想變壓器的原、副線(xiàn)圈匝數(shù)比n1:n2=10:1,副線(xiàn)圈電路接有滑動(dòng)變阻器R和額定電壓為12 V、線(xiàn)圈電阻為2 Ω的電動(dòng)機(jī)M。原線(xiàn)圈輸入的交流電壓如圖乙。閉合開(kāi)關(guān)S,電動(dòng)機(jī)正常工作,電流表示數(shù)為1 A。下列判斷正確的是 A.副線(xiàn)圈兩端的電壓有效值為22 V B.滑動(dòng)變阻器尺的接入電阻為10Ω C.電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率為12 W D.若電動(dòng)機(jī)突然卡住,原線(xiàn)圈輸入功率將變小 【參考答案】B 【試題解析】變壓器初級(jí)電壓有效值為220 V,則副線(xiàn)圈兩端的電壓有效值為,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;滑動(dòng)變阻器接入電阻為,選項(xiàng)B正確;電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率為,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;若電動(dòng)機(jī)突然卡住,次級(jí)電流將變大,次級(jí)消耗的功率變大,則原線(xiàn)圈輸入功率將變大,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 1.(2018山東省濟(jì)寧市)如圖所示,理想變壓器原、副線(xiàn)圈接有三個(gè)完全相同的燈泡,其額定電壓均為U,且三個(gè)燈泡均能正常發(fā)光。下列說(shuō)法正確中的是 A.原、副線(xiàn)圈匝數(shù)比為3:1 B.原、副線(xiàn)圈匝數(shù)比為1:3 C.AB端的輸入電壓為3U D.AB端的輸入電壓為4U 【答案】C 考點(diǎn)2 遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題 一、遠(yuǎn)距離輸電 1.輸電過(guò)程(如圖所示) 2.輸送電流 (1); (2)。 3.輸電導(dǎo)線(xiàn)上的能量損失:主要是由輸電線(xiàn)的電阻發(fā)熱產(chǎn)生的,表達(dá)式為Q=I2Rt。 4.電壓損失 (1)ΔU=U–U′; (2)ΔU=IR。 5.功率損失 (1)ΔP=P–P′; (2)ΔP=I2R=()2R。 6.降低輸電損耗的兩個(gè)途徑 (1)減小輸電線(xiàn)的電阻,由電阻定律可知,在輸電距離一定的情況下,為了減小電阻,應(yīng)采用電阻率小的材料,也可以增加導(dǎo)線(xiàn)的橫截面積; (2)減小輸電導(dǎo)線(xiàn)中的輸電電流,由P=UI可知,當(dāng)輸送功率一定時(shí),提高輸電電壓,可以減小輸電電流。 二、遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題 1.遠(yuǎn)距離輸電的處理思路 對(duì)高壓輸電問(wèn)題,應(yīng)按“發(fā)電機(jī)→升壓變壓器→遠(yuǎn)距離輸電線(xiàn)→降壓變壓器→用電器”,或按從“用電器”倒推到“發(fā)電機(jī)”的順序一步一步進(jìn)行分析。 2.遠(yuǎn)距離高壓輸電的幾個(gè)基本關(guān)系(以下圖為例) (1)功率關(guān)系:P1=P2,P3=P4,P2=P損+P3; (2)電壓、電流關(guān)系:,,U2=ΔU+U3,I2=I3=I線(xiàn); (3)輸電電流:; (4)輸電線(xiàn)上損耗的電功率:P損=I線(xiàn)ΔU=I線(xiàn)2R線(xiàn)=R線(xiàn)。 當(dāng)輸送功率一定時(shí),輸電電壓增大到原來(lái)的n倍,輸電線(xiàn)上損耗的功率就減小到原來(lái)的 3.遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題的“三二一” (1)理清三個(gè)回路 (2)抓住兩個(gè)聯(lián)系 ①理想的升壓變壓器聯(lián)系了回路1和回路2,由變壓器原理可得:線(xiàn)圈1(匝數(shù)為n1)和線(xiàn)圈2(匝數(shù)為n2)中各個(gè)量間的關(guān)系是,,P1=P2; ②理想的降壓變壓器聯(lián)系了回路2和回路3,由變壓器原理可得:線(xiàn)圈3(匝數(shù)為n3)和線(xiàn)圈4(匝數(shù)為n4)中各個(gè)量間的關(guān)系是,,P3=P4。 (3)掌握一個(gè)守恒 能量守恒關(guān)系式P1=P損+P3 (2018山東省聊城市)如圖所示遠(yuǎn)距離交流輸電的簡(jiǎn)化電路圖。發(fā)電廠(chǎng)的輸出電壓是,用等效總電阻是的兩條輸電線(xiàn)輸電,輸電線(xiàn)路中的電流是,其末端間的電壓為。在輸電線(xiàn)與用戶(hù)間連有一理想變壓器,流入用戶(hù)端的電流為。則 A.用戶(hù)端的電壓為 B.理想變壓器的輸入功率為 C.輸電線(xiàn)路上損失的電功率為 D.當(dāng)用戶(hù)消耗的功率增大時(shí),輸電效率將下降 【參考答案】AD 【試題解析】由于輸電線(xiàn)與用戶(hù)間連有一理想變壓器,設(shè)用戶(hù)端的電壓是,則,得,A正確;理想變壓器的輸入功率為線(xiàn)路上消耗的電功率與用戶(hù)消耗功率之和,故為,B錯(cuò)誤;線(xiàn)路上損失的電功率為,C錯(cuò)誤;當(dāng)用戶(hù)消耗的功率增大時(shí),用戶(hù)端的電流增大,根據(jù)可知輸送電線(xiàn)上的電流增大,電廠(chǎng)的輸出功率增大,則:,發(fā)電廠(chǎng)的輸出電壓不變,輸電線(xiàn)上的電阻不變,所以輸電線(xiàn)上損耗的功率占總功率的比例隨著發(fā)電廠(chǎng)輸出功率的增大而增大;輸電效率隨著發(fā)電廠(chǎng)輸出功率的增大而減小,D正確。 1.(2018山東省棗莊市第八中學(xué)東校區(qū))如圖所示為遠(yuǎn)距離輸電示意圖,其中T1、T2為理想變壓器,輸電線(xiàn)電阻可等效為電阻r,燈L1、L2相同且阻值不變?,F(xiàn)保持變壓器T1的輸入電壓不變,滑片P位置不變,當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí),燈L1正常發(fā)光。則下列說(shuō)法正確的是 A.僅閉合開(kāi)關(guān)S,燈L1會(huì)變亮 B.僅閉合開(kāi)關(guān)S,r消耗的功率會(huì)變大 C.僅將滑片P下移,電流表的示數(shù)會(huì)變大 D.僅將滑片P下移,r消耗的功率會(huì)變小 【答案】BC 考點(diǎn)3 電感和電容對(duì)交變電流的影響 一、電感對(duì)交變電流的阻礙作用 1.感抗: 表示電感對(duì)交變電流的阻礙作用的大小。感抗的大小與自感線(xiàn)圈的自感系數(shù)、交變電流的頻率有關(guān): 自感系數(shù)越大、交流的頻率越高,線(xiàn)圈的感抗越大。具體關(guān)系:。 2.特性:通直流、阻交流,通低頻、阻高頻。 二、電容對(duì)交變電流的阻礙作用 1.電容器有“通交流,隔直流”的作用。 (1)容抗 與交變電流的頻率和電容器的電容有關(guān),交變電流的頻率越高電容器的電容越大,容抗越小。 (2)公式: 2.電容器的特性:通交流、隔直流,通高頻、阻低頻。 (2018安徽省池州市)如圖所示,原線(xiàn)圈接有的交變電壓,副線(xiàn)圈上接有定值電阻R、線(xiàn)圈L、燈泡A及理想電壓表V,理想變壓器的原副線(xiàn)圈的匝數(shù)比為4:1,以下說(shuō)法正確的是 A.副線(xiàn)圈中電流的變化頻率為60 Hz B.燈泡A兩端電壓為55 V C.僅頻率增大,則燈泡A的亮度將變暗 D.僅頻率增大,則電壓表V的示數(shù)將減小 【參考答案】AC 【試題解析】變壓器不會(huì)改變電流的頻率,電流的頻率為,所以A正確。由瞬時(shí)值的表達(dá)式可知,原線(xiàn)圈的電壓最大值為311 V,所以原線(xiàn)圈的電壓的有效值為=220 V,在根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比可知,副線(xiàn)圈的電壓的有效值為55 V,在副線(xiàn)圈中接有電阻R、電感線(xiàn)圈L和燈泡L1,它們的總的電壓為55 V,所以燈泡L1兩端電壓一定會(huì)小于55 V,所以B錯(cuò)誤。交流電的頻率越大,電感線(xiàn)圈對(duì)交流電有阻礙作用就越大,所以電路的電流會(huì)減小,燈泡L1的亮度要變暗,所以C正確。由C的分析可知,頻率增大時(shí),副線(xiàn)圈的電流減小,而副線(xiàn)圈的電壓不變,所以電阻R的電壓減小,電壓表的示數(shù)將增加,所以D錯(cuò)誤。 1.(2018云南省宣威市二中)如圖所示,W是瓦特表,用來(lái)測(cè)量電路的電功率,電流表的讀數(shù)是I,電壓表的讀數(shù)是U,以下說(shuō)法中正確的是 A.當(dāng)a、b間接直流時(shí),功率表的讀數(shù)P=UI B.當(dāng)a、b間接交變電流時(shí),功率表的讀數(shù)P- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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