《2023届高考物理一轮复习热点题型归类训练》专题30 交变电流与变压器（解析版）

3.0 envi 2025-05-07 4 4 1.46MB 31 页 3知币

专题 30   交变电流与变压器
目录
题型一 交变电流的产生和描述................................................................................................... 1
类型 1 正弦式交变电流的产生及变化规律.......................................................................... 1
类型 2 交变电流的有效值的求解......................................................................................... 5
类型 3 交变电流“四值”的理解和计算.............................................................................. 8
题型二 变压器及其应用............................................................................................................. 12
类型 1　实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系..............................................12
类型 2 变压器基本物理量的分析与计算............................................................................ 15
类型 3 原线圈接入负载电阻的变压器问题分析................................................................18
类型 4 两种特殊的变压器模型........................................................................................... 20
类型 4 理想变压器的动态分析........................................................................................... 22
题型三 远距离输电模型分析..................................................................................................... 25
题型一 交变电流的产生和描述
【解题指导】1．交变电流的产生往往与交变电流图像结合出题，要能将交变电流的图像与
线圈的转动过程一一对应起来，分析电流、电动势、磁通量的变化规律.2.交流电气设备上
所标的电压值和电流值、交流电压表和电流表的测量值都是交变电流的有效值，只有正弦
式交变电流的峰值才是有效值的倍．
类型 1 正弦式交变电流的产生及变化规律
1．交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)
规律
物理量　　
函数表达式 图像
磁通量 Φ＝Φmcos ωt＝BScos ωt

电动势 e＝Emsin ωt＝nωBSsin ωt

电压 u＝Umsin ωt＝sin ωt

电流 i＝Imsin ωt＝sin ωt

2.书写交变电流瞬时值表达式的步骤

(1)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图像读出或由公式 Em＝nωBS 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。

①线圈从中性面位置开始计时，则 i－t图像为正弦函数图像，函数表达式为 i＝Imsin ωt。

②线圈从垂直于中性面的位置开始计时，则 i－t 图像为余弦函数图像，函数表达式为 i＝

Imcos ωt。

【例 1】(2022·辽宁丹东市一模)图甲为一台小型发电机的示意图，单匝线圈绕 OO′轴转动，

若从某位置开始计时，产生的电动势随时间的变化规律如图乙所示，已知发电机线圈内阻

为r，外接灯泡的电阻为 9r，下列说法正确的是(　　)

A．线圈是从垂直中性面位置开始计时的

B．电动势表达式为 e＝6sin(50πt) V

C．电流方向每秒改变 50 次

D．理想电压表示数为 5.4 V

【答案】　D

【解析】　由图乙知，线圈是从中性面开始计时的，故 A错误；电动势的最大值为 Em＝6

V，而 ω＝＝100π rad/s，则电动势表达式为 e＝Emsin ωt＝6sin(100πt) V，故 B错误；线圈

每转一圈，电流方向改变两次，则电流方向每秒改变了 100 次(2f＝100)，故 C错误；理想

电压表示数为路端电压的有效值，有 UV＝＝＝ V＝5.4 V，故 D正确。

【例 2】(多选)如图所示，图线 a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦式交变电流的

图像，当调整线圈转速后，其在同一磁场中匀速转动过程所产生正弦式交变电流的图像如

图线 b所示．下列关于这两个正弦式交变电流的说法中正确的是(　　)

A．在图中 t＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零

B．线圈先后两次转速之比为 3 2∶

C．交变电流 a的电动势瞬时值表达式为 e＝10sin (5πt) V

D．交变电流 b的电动势最大值为 V

【答案】　BCD

【解析】　由题图可知 t＝0时刻线圈均在中性面位置，穿过线圈的磁通量最大，A错误；

由图像可知 Ta∶Tb＝2 3∶ ，故 na∶nb＝3 2∶ ，B正确；由图像可知交变电流 a的电动势最大

值为 10 V，ω＝＝ rad/s＝5π rad/s，所以交变电流 a的电动势瞬时值表达式为 e＝10sin (5πt)

V，C正确；交变电流的电动势最大值为 Em＝NBSω，故 Ema∶Emb＝3 2∶ ，知 Emb＝Ema＝

V，D正确．

【例 3】(2022·广东省选择考模拟)风速测速仪的简易装置如图甲所示，某段时间内线圈中

感应电流的波形如图乙所示，下列说法正确的是(　　)

A．若风速变大，图乙中感应电流的周期变大

B．若风速变大，图乙中感应电流的峰值变大

C．图乙中感应电流最大时，风速最大

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