2021版高考物理一轮复习 第十一章 交变电流 传感器 4 章末热点集训课件

第十一章交变电流传感器章末热点集训热点1交变电流的产生和描述(多选)如图所示，面积为S、匝数为N、电阻为r的正方形导线框与阻值为R的电阻构成闭合回路，理想交流电压表并联在电阻R的两端．线框在磁感应强度为B的匀强磁场中，以与电路连接的一边所在直线为轴垂直于磁场以角速度ω匀速转动，不计其他电阻，则下列说法正确的是()A．若从图示位置开始计时，线框中感应电动势的瞬时值为e＝NBSωsinωtB．线框通过中性面前后，流过电阻R的电流方向将发生改变，1秒钟内流过电阻R的电流方向改变ωπ次C．线框从图示位置转过60°的过程中，通过电阻R的电荷量为NBS2(R＋r)D．电压表的示数跟线框转动的角速度ω大小无关[解析]从图示位置开始计时，即从线框处于中性面位置开始计时，感应电动势瞬时值e＝NBSωsinωt，A正确；线框通过中性面前后，流过电阻R的电流方向发生改变，每转1周电流方向改变2次，1秒钟内线框转动圈数为1T＝ω2π，故流过电阻R的电流方向改变2×ω2π＝ωπ次，B正确；线框从图示位置转过60°的过程中，通过电阻R的电荷量Δq＝IΔt＝ER＋rΔt＝NΔΦR＋r，而ΔΦ＝BΔS⊥＝12BS，故Δq＝NBS2(R＋r)，C正确；电压表的示数U＝RER＋r，而E＝NBSω2，故U∝ω，D错误．[答案]ABC为了研究交流电的产生过程，小张同学设计了如下实验构思方案：第一次将单匝矩形线圈放在匀强磁场中，线圈绕转轴OO1按图示方向匀速转动(ab向纸外，cd向纸内)，并从图甲所示位置开始计时．此时产生的交流电如图乙所示．第二次他仅将转轴移至ab边上，第三次他仅将转轴右侧的磁场去掉，关于后两次的电流图象，下列说法正确的是()A．第二次是A图B．第二次是C图C．第三次是B图D．第三次是D图解析：选D.第二次将转轴移到ab边上产生的感应电流，与第一次相同，第三次将OO1右侧磁场去掉，线圈在转动过程中只有一边切割，产生感应电动势的最大值为原来的12，因此选D.热点2交变电流“四值”的应用(多选)(2020·湖南十二校联考)如图所示，边长为L的正方形单匝线圈abcd，其电阻为r，外电路的电阻为R，ab的中点和cd的中点的连线O′O恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为B.若线圈从图示位置开始以角速度ω绕轴O′O匀速转动，则以下判断正确的是()A．图示位置线圈中的感应电动势最大，为Em＝BL2ωB．闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为e＝12BL2ωsinωtC．线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R的电荷量为q＝2BL2R＋rD．线圈转动一周的过程中，电阻R上产生的热量为Q＝πB2ωL4R4(R＋r)2[解析]题图所示位置，线圈中通过的磁通量最大，但感应电动势为零，A错误；线圈所围成的闭合电路中产生的感应电动势最大值为Em＝12BL2ω，故对应的瞬时值表达式为e＝12BL2ωsinωt，B正确；由q＝ΔΦR＋r可得线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R的电荷量q＝BL2R＋r，C错误；电阻R上产生的热量应利用有效值求解，即转动一周的过程中产生的热量：Q＝Em2(R＋r)2R×2πω＝πB2ωL4R4(R＋r)2，D正确．[答案]BD(多选)面积为S、阻值为R的金属框放置在匀强磁场中，磁场方向与金属框平面垂直，磁感应强度随时间的变化规律B＝B0sinωt，则()A．金属框中产生的电动势的最大值为B0SωB．金属框中电流的有效值为B0SωRC．在一个周期内金属框产生的焦耳热为B20S2ωRD．在第一个14周期内流过某截面的电荷量为B0SR解析：选AD.金属框中的磁通量变化与该框在磁感应强度恒为B0的磁场中以ω匀速转动的情况相同．因此最大电动势为Em＝B0Sω，A正确；电流的有效值为I＝Em2R＝2B0Sω2R，B错误；在一个周期内金属框产生的焦耳热为：Q＝I2RT＝2B0Sω2R2·R·2πω＝πB20S2ωR，C错误；在第1个T4内，ΔΦ＝B0S，则q＝I·Δt＝ΔΦΔt·R·Δt＝B0SR，D正确．热点3理想变压器的动态分析(2020·湖南师大附中等四校联考)如图所示是发电厂通过升压变压器进行高压输电，接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电的示意图；图中变压器均可视为理想变压器，图中电表均为理想交流电表；设发电厂输出的电压一定，两条输电线总电阻用R0表示，变阻器R相当于用户用电器的总电阻．当用电器增加时，相当于R变小，则当用电进入高峰时()A．电压表V1、V2的读数均不变，电流表A2的读数增大，电流表A1的读数减小B．电压表V3、V4的读数均减小，电流表A2的读数增大，电流表A3的读数减小C．电压表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值不变D．线路损耗功率不变[解析]因为输入电压和匝数比都不变，电压表V1、V2的读数均不变，用电高峰期，电阻减小，电流增大，根据电流比等于匝数比的倒数且匝数比不变知电流都增大，故A错误；输电线上的电压损失增大，故电压表V3、V4的读数均减小，电流表A2的读数增大，电流表A3的读数增大，故B错误；电压表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值不变，等于输电线的电阻值，故C正确；线路上的电流变大，则线路消耗的功率变大，故D错误．[答案]C(多选)如图所示，三只灯泡均正常发光，现将滑动变阻器R的滑片向下移动，已知原线圈两端的电压及原、副线圈的匝数均不变，则下列说法中正确的是()A．灯L3变暗B．灯L1和L2均变暗C．变压器原线圈的输入功率变大D．副线圈n2中的电流变大解析：选AC.由于原线圈两端的电压及原、副线圈的匝数均不变，由电压与匝数成正比可知，两个副线圈两端的电压均不变．当滑动变阻器R的滑片向下移动时，副线圈n3中的电流增大，电阻R1两端的电压增大，则灯L3两端的电压减小，故灯L3变暗，而副线圈n2两端的电压及回路中的电阻和电流不发生变化，故灯L1和L2的亮度不变，A正确，B、D错误；由于副线圈中的电流增大，故原线圈中的电流也随之增大，则原线圈的输入功率变大，C正确．热点4远距离输电的计算(2020·湖北武汉模拟)在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失．有一个小型发电站，输送的电功率为P＝500kW，当使用U＝5kV的电压输电时，测得安装在输电线路起点和终点处的两只电能表一昼夜示数相差4800kW·h.求：(1)输电效率η和输电线的总电阻r；(2)若想使输电效率提高到98%，又不改变输电线，那么发电站应使用多高的电压向外输电？[解析](1)输送功率P＝500kW，一昼夜输送电能E＝Pt＝12000kW·h由题知输电线上损失的电能ΔE＝4800kW·h终点得到的电能E′＝E－ΔE＝7200kW·h所以输电效率η＝E′E×100%＝60%输电线上的电流I＝PU＝100A输电线损耗功率Pr＝I2r其中Pr＝ΔEt＝200kW得r＝20Ω.(2)输电线上损耗功率Pr＝PU2r∝1U2原来Pr＝200kW，现在要求P′r＝10kW代入数据解得输电电压应调节为U′≈22.4kV.[答案](1)60%20Ω(2)22.4kV(多选)(2020·河南林州模拟)如图所示为远距离输送交流电的系统示意图，变压器均为理想变压器．随着用户负载增多，发电机F达到额定功率时，降压变压器输出功率仍然不足，用户的用电器不能正常工作．那么，在发电机以额定功率工作的情况下，为了适当提高用户的用电功率，可采取的措施是()A．适当减小输电线的电阻rB．适当提高n4n3C．适当提高n2n1的同时，降低n4n3D．适当降低n2n1的同时，提高n4n3解析：选AC.当发电机输出功率一定时，为使用户得到更大的功率，需减小输电线上的功率损失，根据ΔP＝I2r，可以减小输电线的电阻r，A正确；也可以通过提高输电电压，减小输送电流，即提高n2n1，这样使线圈n3两端电压变大，为使用户的用电器正常工作需要适当降低n4n3，C正确．