专题11 交流电 高考物理经典问题妙解通解(原卷版)
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1、考点分类:考点分类见下表考点内容考点分析与常见题型三种特殊的变压器选择题交变电流瞬时表达式的书写问题选择题、计算题把握三点,解决含二极管的变压器问题选择题交变电流“四值”选择题 考点一三种特殊的变压器模型一:自耦变压器高中物理中研究的变压器本身就是一种忽略了能量损失的理想模型,自耦变压器(又称调压器),它只有一个线圈,其中的一部分作为另一个线圈,当交流电源接不同的端点时,它可以升压也可以降压,变压器的基本关系对自耦变压器均适用,如图所示模型二:互感器分为电压互感器和电流互感器,比较如下:模型三:双副线圈变压器计算具有两个(或两个以上)副线圈的变压器问题时,应注意三个关系:(1)电压关系:(2)
2、电流关系:n1I1n2I2n3I3(3)功率关系:P1P2P3考点二 交变电流瞬时表达式的书写问题【书写交变电流瞬时值表达式的基本思路】1.确定正弦式交变电流的峰值,根据已知图象读出或由公式EmnBS求出相应峰值.2.明确线圈的初始位置,找出对应的函数关系式.若线圈从中性面位置开始转动,则it图象为正弦函数图象,函数式为iImsint.若线圈从垂直中性面位置开始转动,则it图象为余弦函数图象,函数式为iImcost.考点三把握三点,解决含二极管的变压器问题1.二极管具有单向导电性:正向导通,反向截止.2.先假设二极管不存在,分析副线圈的电流,再利用二极管的单向导电性对副线圈的电流进行修正.3.
3、结合能量守恒定律进行分析.考点四 交变电流“四值”(1)交流电气铭牌上标示的是有效值;电表(电压表、电流表)测量的都是有效值.(2)电容器(或二极管)所能承受的电压要高于交流电压的峰值,否则电容器(或二极管)就可能被击穿.(3)交流电路中,欧姆定律、焦耳定律同样适用.功率、电热计算使用有效值.(4)电荷量的计算用平均值.考点一:三种特殊的变压器典例一:(2016江苏卷)一自耦变压器如图所示,环形铁芯上只绕有一个线圈,将其接在a、b间作为原线圈通过滑动触头取该线圈的一部分,接在c、d间作为副线圈在a、b间输入电压为U1的交变电流时,c、d间的输出电压为U2.在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过
4、程中()AU2U1,U2降低 BU2U1,U2升高CU2U1,U2降低 DU2U1,U2升高典例二:(2018苏州调研)如图所示,电路中变压器原线圈匝数n11 000,两个副线圈匝数分别为n2500、n3200,分别接一个R55 的电阻,在原线圈上接入U1220 V的交流电源则两副线圈输出电功率之比和原线圈中的电流I1分别是()A.,I12.8 A B.,I12.8 AC.,I11.16 A D.,I11.16 A考点二:交变电流瞬时表达式的书写问题典例一:图甲是交流发电机模型示意图在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO转动,由线圈引出的导线ae和
5、df分别与两个跟线圈一起绕OO转动的金属圆环相连接,金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触,这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路图乙是线圈的主视图,导线ab和cd分别用它们的横截面来表示已知ab长度为L1,bc长度为L2,线圈以恒定角速度逆时针转动(只考虑单匝线圈)(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时,试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式;(2)线圈平面处于与中性面成0夹角位置时开始计时,如图丙所示,试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式;(3)若线圈电阻为r,求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热(其他电阻均不计)典例二:如图所示,一个半径为r的半圆
6、形线圈,以直径ab为轴匀速转动,转速为n,ab的左侧有垂直于纸面向里(与ab垂直)的匀强磁场,磁感应强度为B。M和N是两个集流环,负载电阻为R,线圈、电流表和连接导线的电阻不计,求:(1)感应电动势的最大值;(2)从图示位置起转过周期的时间内负载电阻R上产生的热量;(3)从图示位置起转过周期的时间内通过负载电阻R的电荷量;(4)求出电流表的示数。考点三:把握三点,解决含二极管的变压器问题典例一:如图甲所示,自耦理想变压器输入端a、b接入图乙所示的交流电源,一个二极管和两个阻值均为R40 的负载电阻接到副线圈的两端,电压表和电流表均为理想交流电表.当滑片位于原线圈中点位置时,开关S处于断开状态,
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