专题07 交变电流、变压器和电磁波-【鼎力同步】2022-2023年高二物理下学期期中期末模型方法大单元综合专练（人教版2019）

高二物理下学期期中期末模型方法大单元综合专练 专题07 交变电流、变压器和电磁波 特训专题 特训内容 专题1 交变电流的两面四值问题（1T—3T） 专题2 理想变压器原理及动态分析（4T—6T） 专题3 远距离输电（7T—9T） 专题4 电磁振荡与电磁波（10T—12T） 【典例专练】 1、 交变电流的两面四值问题 1．单匝闭合矩形线框电阻为R，在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，穿过线框的磁通量与时间t的关系图像如图所示。下列说法正确的是（　　） A．时刻线框平面与中性面垂直 B．线框的感应电动势有效值为 C．线框转一周外力所做的功为 D．从到过程中线框的平均感应电动势为 2．为发展新能源，某科研小组制作了一个小型波浪发电机，磁铁固定在水中，S极上套有一个浮筒，浮筒上绕有线圈，其截面示意图如图甲所示。浮筒可随波浪上下往复运动切割磁感线而产生电动势，线圈中产生的感应电动势随时间按正弦规律变化，如图乙所示，线圈电阻r=2Ω，把线圈与阻值R=8Ω的小灯泡串联，小灯泡恰好正常发光。下列说法正确的是（　　） A．小灯泡的额定电压为 B．线圈中电流的有效值为 C．发电机的输出功率为 D．一周期内线圈产生的焦耳热为 3．如图所示，两根等高光滑的圆弧轨道，半径为r、间距为L，轨道电阻不计。在轨道顶端连有一阻值为R的电阻，整个装置处在一竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B。现有一根长度稍大于L、电阻不计的金属棒从轨道最低位置cd开始，在拉力作用下以速度向右沿轨道做匀速圆周运动至ab处，则该过程中（　　） A．通过R的电流方向为由内向外 B．通过R的电流方向为由外向内 C．R上产生的热量为 D．流过R的电荷量为 【模型方法总结】 1.两个特殊位置的特点： ①线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ最大，＝0，e＝0，i＝0，电流方向将发生改变。 ②线圈平面与中性面垂直时，S∥B，Φ＝0，最大，e最大，i最大，电流方向不改变。 2.电流方向的改变：线圈通过中性面时，电流方向发生改变，一个周期内线圈两次通过中性面，因此电流的方向改变两次。 3.交变电动势的最大值Em＝nBSω，与转轴位置无关，与线圈形状无关。 4.交变电流的四值问题 物理含义 重要关系 适用情况 瞬时值 交变电流某一时刻的值 e＝Emsin ωt e＝Emcos ωt 正弦形式，从中性面开始 余弦形式，从垂直中性面开始 峰值 交变电流最大的瞬时值 Em＝nBSω Im＝ 确定用电器的耐压值、电容器的击穿电压 有效值 跟交变电流的热效应等效的恒定电流值 E＝ U＝ (1)计算与电流热效应相关的量(如功率、热量) (2)交流电表的测量值 (3)电器设备的额定电压、额定电流 (4)保险丝的熔断电流 平均值 i­t图像中图线与时间轴所围面积与时间的比值 ＝n ＝ 计算通过电路某截面的电荷量 2、 理想变压器原理及动态分析 4．如图所示，b是理想变压器原线圈的中心抽头，灯泡、的铭牌上均标注“，”字样，电流表为理想电表，从某时刻开始在原线圈c、d两端加上如图所示的交流电，当单刀双掷开关与b连接时，灯泡恰好正常发光，则（　　） A．理想变压器原副线圈匝数之比为 B．1秒内流过灯泡的电流方向改变50次 C．当单刀双掷开关与b连接时，向上移动滑片P，两灯泡均变暗 D．当单刀双掷开关由b扳向a时，电流表的示数变大 5．如图所示，理想变压器原副线圈的匝数比为2：1，原线圈接有阻值为40Ω的定值电阻R1，左端接在正弦式交流电源上，其电压瞬时值表达式为，副线圈接有总阻值为40Ω的滑动变阻器R2，初始时滑片在滑动变阻器R2正中央，若电压表和电流表均为理想电表，下列说法正确的是（    ） A．副线圈交变电流的频率为50Hz B．交流电流表的示数为5.5A C．若将R2的滑片向上移动，则交流电压表的示数变大 D．当R2的阻值调到20Ω时，副线圈输出功率最大 6．如图所示为模拟远距离输电的部分测试电路。a、b端接电压稳定的正弦交流电源，理想变压器的原、副线圈匝数比为k且k＜1，定值电阻R1＜R2，电流表、电压表均为理想电表，其示数分别用I和U表示。当向上调节滑动变阻器R3的滑片P时，电流表、电压表示数变化量分别用ΔI和ΔU表示。则以下说法正确的是（  ） A． B． C．电阻R2消耗的功率P2=UI D．电源的输出功率一定增大 【模型方法总结】 1.理想变压器基本原理 理想变压器 没有能量损失(铜损、铁损)，没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中) 基本关系 功率关系 原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，P入＝P出 电压关系 原、副线圈的电压比等于匝数比，U1∶U2＝n1∶n2，与负载的多少无关 电流关系 只有一个副线圈时