交流电一

上传者：刘亚彬
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上传时间：2015-05-07
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交流电一

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M单元交变电流

M单元交变电流 ............................................................. 1

M1 交变电流的产生及描述 ..................................................... 1

M2 变压器远距离输电 ........................................................ 4

M3 交变电流综合 ............................................................ 18

M1 交变电流的产生及描述

（2014·湖北襄阳五中五月月考）1. 某兴趣小组设计了一种发电装置，如图所示．在磁极

4和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为π，磁场均沿半径方向．匝数为N9

的矩形线圈abcd的边长ab＝cd＝l、bc＝ad＝2l.线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动，bc边和ad边同时进入磁场．在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直．线圈的总电阻为r，外接电阻为R。则（）

A．线圈切割磁感线时，感应电动势的大小Em=2Blω 2

B．线圈切割磁感线时，bc边所受安培力的大小F

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C．线圈旋转一圈时，流过电阻R的净电荷量为零。

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【知识点】发电机模型、感应电动势大小求解规律—法拉第电磁感应定律、电荷量、安培力、功率。

【答案解析】CD

解析：本题中的发电机模型中的磁场是幅向磁场，那么矩形线圈在磁场中始终垂直切割磁感线，产生的感应电动势为NBlω，所以A选项错误;安培力的大小为F＝BIL＝NBlω/R+r,由此可知B项错误；C选项中线圈旋转一圈，磁通量的变化量为零，平均感应电动势为零—平均感应电流为零—流过R的净电荷量为零，C项正确；因为是匀速转动，外力做的功等于

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D选项正确，从而选择CD答案。

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【思路点拨】要认真审题，知道是什么样的发电机模型—幅向磁场组成的发电机，再依据法拉第电磁感应定律切割磁感线电动势表达式、安培力表达式，功率表达式列式求解；但要注意的是求流过R的电荷量时，要由平均感应电动势表达式和电流强度定义式列式求解，而一圈的整个过程中平均感应电动势为零，所以通过R的净电荷量为零，这一点是本题求解的难点所在。

（2014·江苏徐州一中考前模拟）2. 如图所示，50匝矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小

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2的水平匀强磁场中，线框面积S=0.5m，线框电阻不计．线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω=200rad/s匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈接入一只“220V，60W”灯泡，灯泡正常发光，熔断器允许通过的最

大电流为10A．下列说法正确的是（）

A．图示位置穿过线框的磁通量为零

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C．变压器原、副线圈匝数之比为25︰11

D．变压器允许输出的最大功率为5000W

【知识点】交流发电机及其产生正弦式电流的原理；电功、电功率；变压器的构造和原理．

【答案解析】CD

解析：A、图示位置穿过线框的磁通量最大，磁通量的变化率为零，故A错误；B、电动势的最大值Em=NBSω

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，则导线框中产生交变电压的有效值为500V，故B错误；C、交流电压的有效值U1

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C正确；D、由于熔断器允许通过的最大电流为10A，所以允许变压器输出的最大功率为P=UI=500×10=5000W，所以D正确．故选CD

【思路点拨】根据E=NBSω求出线圈转动产生的电动势最大值，根据最大值求出有效值，根据电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，变压器的输入功率和输出功率相等，逐项分析即可得出结论．

（2014·广东中山一中模拟）3. 高频焊接技术的原理如图（a）。线圈接入图（b

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）所示的

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正弦式交流电（以电流顺时针方向为正），圈内待焊工件形成闭合回路。则（）

A．图（b）中电流有效值为I

B．0~ t1时间内工件中的感应电流变大

C．0~ t1时间内工件中的感应电流方向为逆时

针

D．图（b）中T越大，工件温度上升越快

【知识点】法拉第电磁感应定律；正弦式电流的最大值和有效值、周期和频率．

【答案解析】AC

解析：A

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图（a）

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，因为该电流是正弦式交流电，则有效值为I，故A正确．B、i-t图象切线的斜率等于电流的变化率，根据数学知识可知：0～t1时间内工件中电流的变化率减小，磁通量的变化率变小，由法拉第电磁感应定律可知工件中感应电动势变小，则感应电流变小，故B错误．C、根据楞次定律可知：0～t1时间内工件中的感应电流方向为逆时针，故C正确．

D、图（b）中T越大，电流变化越慢，工件中磁通量变化越慢，由法拉第电磁感应定律可知工件中产生的感应电动势越小，温度上升越慢，故D错误．故选：AC

【思路点拨】由图知线圈中接入的是正弦式交流电，可直接读出电流的最大值Im，由

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Im，求出电流的有效值；根据法拉第电磁感应定律分析工件中感应电动势的大小，由欧姆定律分析感应电流的变化；楞次定律判断感应电流的方向．本题高频焊接是电磁感应原理的实际应用，根据电磁感应的普遍规律：法拉第电磁感应定律和楞次定律，进行分析和理解．（2014·四川成都摸底）4. 图甲是一台小型发电机的构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势e随时间t变化的正弦规律图像如图乙所示。发电机线圈的内电阻不计，外接灯泡的电阻为12Ω。则（）

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A.在t=0．01 s时刻，穿过线圈的磁通量为零

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C.灯泡消耗的电功率为3W

D.若其它条件不变，仅将线圈的转速提高一倍，则线圈电动势的表达式

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（V）

【知识点】交流的峰值、有效值以及它们的关系；交流发电机及其产生正弦式电流的原理．

【答案解析】C

解析：A 在t=0.01s的时刻，电动势为0，则为中性面，穿过线圈磁通量最大．故A错误；

B 电动势的最大值为Em=

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；故B错误；

；故C正确；D、周期为0.02S，则瞬时电动势的表达C、灯泡消耗的功率

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式为e＝Emsin

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e＝

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πt（V）．转速提高一倍后，最大值变成

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，ω=2πn，故角速度变为原来的2倍，表达式应为：

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πt；故D错误；故选：C

【思路点拨】在中性面感应电动势最小，磁通量最大；根据图象可知交流电的最大值以及周期等物理量，然后进一步可求出其瞬时值的表达式以及有效值等，本题考查了有关交流电描述的基础知识，要根据交流电图象正确求解最大值、有效值、周期、频率、角速度等物理量，同时正确书写交流电的表达式

M2 变压器远距离输电

（2014·吉林九校联合体第二次摸底）1. 在变电站里，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，所用的器材叫电流互感器。如下所示的四个图中，能正确反应其工作原理的是（）

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零线火线零线

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【知识点】变压器的构造和原理．

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解析：由理想变压器的原副线圈的电流之比可知，电流与匝数成反比．则电流互感器应串连接入匝数较多的线圈上．同时一次绕组匝数很少，且串在需要测量的电流的线路中．故A正确；

【思路点拨】电流互感器的接线应遵守串联原则；按被测电流大小，选择合适的变化，否则误差将增大

（2014·湖南十三校第二次联考）2. 如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为10：1，A、V均为理想电表，R、L和D分别是光敏电阻（其阻值随光强增大而减小）、理想线圈和灯泡。原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压u，下列说法正确的是（）

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A．电压犹的频率为100 Hz

B．V的示数为

C．有光照射R时，A的示数变大

D．抽出L中的铁芯，D变亮

【知识点】变压器交表电流图像

【答案解析】CD

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错误；B

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则U2?22V，B错误；C、光照增大，电阻变小，则电流增大,C正确；D，理想线圈，抽出铁芯，自感系数变小，则电流增大，D灯变亮，D正确。故选CD

【思路点拨】根据图像得到交变电流的周期与峰值，注意电压表的示数为有效值，然后利用

光敏电阻和自感线圈的性质进行求解。

（2014·吉林市普高二模）3. 今年春节前后，我国西南部分省市的供电系统由于气候原因遭到严重破坏。为此，某小区启动了临时供电系统，它由备用发电机和副线圈匝数可调的变压器组成，如图所示，图中R0表示输电线的电阻。滑动触头P置于a处时，用户的用电器恰好正常工作，在下列情况下，要保证用电器仍能正常工作，则（）