第十二章 交变电流传感器 核心素养提升-【金版教程】2024高考物理一轮复习解决方案全书word（新教材）

金版教程 高考科学复习解决方案 物理 第十二章 核心素养提升 [科学思维提炼] 1.图像法：用图像描述交变电流的变化规律。 2．解析法：用表达式描述交变电流的变化规律。 3．等效法 (1)旋转磁极式交流发电机产生正弦式交变电流的原理。 (2)从电流的热效应角度对交变电流有效值的定义。 (3)原线圈所在电路中含负载的变压器动态变化问题的分析思路。 4．分段法：根据定义，求解交变电流有效值的一般方法。 5．控制变量法：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系的实验。 6．理想模型法：理想变压器的定义。 7．转换法 (1)电压互感器、电流互感器实际测量的原理。 (2)高压输电的思想。 (3)传感器的应用原理。 8．分析法：从输送电能的基本要求以及线路功率损耗的表达式P＝I2r，到电能输送中关于降低输电损耗的两个途径的研究思路。 9．守恒的思想 (1)不考虑变压器的能量损耗情况下，变压器传递能量过程中能量守恒。 (2)远距离输电中，交变电源的输出功率＝用户输入功率＋线路上损耗的功率。 10．程序法 (1)理想变压器动态变化问题、远距离输电动态变化问题的一般分析思路：根据两个决定关系和一个守恒关系进行推导、分析——①原线圈两端的电压U1和匝数比决定副线圈两端的电压U2；②副线圈的输出功率P出决定原线圈的输入功率P入；③能量在传递过程中总量守恒。 (2)传感器应用的一般模式和一般的工作过程。 [素养提升集训] 一、选择题(本题共7小题) 1．(2023·浙江省宁波市高三上选考模拟)为了安全，在家庭电路中一般都会在电能表后面的电路中安装一个漏电保护器，其内部结构如图所示。原线圈是由进户线的火线和零线并在一起双线绕成，当漏电保护器的a、b两端没有电压时，脱扣开关S能始终保持接通；当a、b两端一旦有电压时，脱扣开关立即断开，切断电路以起到保护作用。下列说法正确的是(　　) A．用户正常用电时，a、b之间有电流通过 B．用户正常用电时，通过原线圈的磁通量与线路中的电流大小有关 C．若人站在地面上，手误触火线而触电时，通过原线圈的磁通量不为0 D．若此装置用于直流电路，则不能起到保护作用 答案　C 解析　由于火线和零线采用双线绕法，当用户正常用电时，火线和零线中电流始终大小相等，方向相反，则原线圈中磁通量始终为零，所以通过原线圈的磁通量与线路中的电流大小无关，原线圈内部的磁通量变化率为零，在a、b间线圈中不会产生感应电动势，a、b间线圈两端没有电压，所以用户正常用电时，a、b之间没有电流通过，故A、B错误；若人站在地面上，手误触火线而触电时，零线与火线中的电流大小不相等，P中磁通量不再为零且会有磁通量的变化，导致穿过a、b间线圈的磁通量变化，a、b间线圈中会产生感应电动势，使a、b间有电压，脱扣开关立即断开，通过以上分析可知，该装置对直流电路同样能起到保护作用，故C正确，D错误。 2．(2022·广东省佛山市高三下二模)氮化镓手机充电器具有体积小、功率大、发热量少的特点，图甲是这种充电器的核心电路。交流电经前端电路和氮化镓开关管后，在ab端获得如图乙所示的高频脉冲直流电，经理想变压器降压后在cd端给手机充电，则正常工作时，变压器cd输出端(　　) A．输出的电压也是直流电压 B．输出电流的频率为 C．输出电流的有效值大于ab端输入电流的有效值 D．需将输入电压转变为交流电，输出端才会有电压输出 答案　C 解析　由图乙，根据法拉第电磁感应定律及楞次定律可知，输出端会在、T、、…时刻输出极窄的脉冲电压，且电压方向周期性改变，周期为T，则经过变压器输出的电压为交流电压，输出电流的频率为f＝，A、B、D错误；由于变压器为降压变压器，则输入电压有效值大于输出电压有效值，根据理想变压器的输出功率等于输入功率，可知输出电流的有效值大于ab端输入电流的有效值，C正确。 3．(2022·河北高考)张家口市坝上地区的风力发电场是北京冬奥会绿色电能的主要供应地之一，其发电、输电简易模型如图所示，已知风轮机叶片转速为每秒z转，通过转速比为1∶n的升速齿轮箱带动发电机线圈高速转动，发电机线圈面积为S，匝数为N，匀强磁场的磁感应强度为B，t＝0时刻，线圈所在平面与磁场方向垂直，发电机产生的交变电流经过理想变压器升压后，输出电压为U。忽略线圈电阻，下列说法正确的是(　　) A．发电机输出的电压为πNBSz B．发电机输出交变电流的频率为2πnz C．变压器原、副线圈的匝数比为πNBSnz∶U D．发电机产生的瞬时电动势e＝πNBSnz·sin(2πnzt) 答案　C 解析　由题意可知，发电机线圈的转速为nz，则输出交变电流的频率为f＝nz，B错误；线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生正弦式交变电流，其电动势的最大值为Em＝NBSω，角速度ω＝2πf，可解得Em＝2πNBSnz