人教考向22 交变电流-备战2023年高考物理一轮复习考点微专题（全国通用）（解析版）.docx

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考向22 交变电流
【重点知识点目录】
交变电流的图像、函数表达式、峰值和有效值
正弦交变电流的产生和描述
有效值的理解与计算
交变电流“四值”的理解与应用
理想变压器的动态分析
远距离输电
1．（2022•重庆）低压卤素灯在家庭电路中使用时需要变压器降压。若将“12V 50W”的交流卤素灯直接通过变压器（视为理想变压器）接入电压为220V的交流电后能正常工作，则（　　）
A．卤素灯两端的电压有效值为6V
B．变压器原、副线圈的匝数比为55：3
C．流过卤素灯的电流为0.24A
D．卤素灯的电阻为968Ω
【答案】B。
【解析】解：A、“12V 50W”的交流卤素灯中的电压为有效值，所以卤素灯的有效值为12V，故A错误；
B、根据可知：＝＝，故B正确；
C、根据I＝＝A＝4.16A，故C错误；
D、根据R＝＝Ω＝2.88Ω，故D错误；
2．（2022•北京）某理想变压器的原线圈接在220V的正弦交流电源上，副线圈输出电压为22000V，输出电流为300mA。该变压器（　　）
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A．原、副线圈的匝数之比为100：1
B．输入电流为30A
C．输入电流的最大值为15A
D．原、副线圈交流电的频率之比为1：100
【答案】B。
【解析】解：AB、根据原副线圈的匝数比和电压的比值关系可得：
解得：I1＝30A，故A错误，B正确；
C、根据上述分析，结合正弦式交流电电流的最大值和有效值的关系可知，，故C错误；
D、变压器无法改变电流的频率，故D错误；
3．（2022•河北）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
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D．发电机产生的瞬时电动势πNBSnzsin（2πnz）
【答案】C。
【解析】解：B、发电机线圈的转速为nz，输出交变电流的频率为
，故B错误；
A、线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生正弦交流电，最大值为
Em＝NBS•2π•nz
输出电压的有效值为
，故A错误；
C、变压器原副线圈的匝数比为
，故C正确；
D、发电机产生的瞬时电动势为
e＝Emsinωt＝2πNBSnzsin（2πnz）t，故D错误；
一、正弦交变电流的产生及变化规律
1．正弦式交变电流的变化规律
2．两个特殊位置的特点
     （1）线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ最大，△Φ/△t=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，△Φ/△t最大，e最大，i最大，电流方向不改变．
3．解决交变电流图象问题的三点注意 
（1）只有当线圈从中性面位置开始计时，电流的瞬时值表达式才是正弦形式，其变化规律与线圈的形状及转动轴处于线圈平面内的位置无关．
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（2）注意峰值公式Em=nBSω中的S为有效面积．
（3）在解决有关交变电流的图象问题时，应先把交变电流的图象与线圈的转动位置对应起来，再根据特殊位置求特征解．
二、交变电流有效值的计算
（1）利用E=Em/√2；U=Um/√2；I=Im/√2；
计算，只适用于正（余）弦式交流电．
（2）非正弦式交流电有效值的求解根据电流的热效应进行计算，其中，交变电流的有效值是根据电流通过电阻时产生的热效应定义的，即让交变电流和直流电流通过相同的电阻，在相同的时间里若产生的热量相同，则交变电流（电压）的有效值就等于这个直流电流（电压）的值，即求解交变电流有效值问题必须在相同电阻、相同时间、相同热量的“三同”原则下求解．
三、交变电流“四值”的应用
对交变电流的“四值”的比较和理解
一、正弦交流电的产生和图象
  （1）产生：在匀强磁场里，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动． 
  （2）图象：用以描述交流电随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，其图象为正弦曲线．如图（e）、（f）所示．
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二、正弦交变电流的函数