特性曲线如图乙所示, 将白炽灯泡连在电路图甲之中, 已知电源的电动势E＝100 V, r＋R1＝100 Ω, R2＝100 Ω。则下列说法正确的是( )
A. 该灯泡的实际电流0.40 A B. 该灯泡的实际电压50 V C. 该灯泡的实际电阻75 Ω D. 该灯泡的实际功率20 W
AC [在题图中的混联电路中, 设灯泡L的实际电压和实际电流分别为U′和I′。 在这个闭合电路中, 有：E＝U′＋
(R1＋r)；代入数据
U′＝50－50I′, 这是一个直线方程, 把该直线在题图上画出, 如并整理得：图所示：
这两条曲线的交点为：U′＝30 V、I′＝0.4 A；所以灯泡L消耗的功率为：U′30
P′＝U′I′＝30×0.4 W＝12 W, 故A正确, B、D错误；R实＝I′＝0.4 Ω＝75 Ω, 故C正确；故选A、C。]
交变电流的产生与描述(5年2考)
?交变电流的有效值的计算、图象及“四值”问题是高考考查的重点, 常以选择题的形式进行综合性的考查。 ?预计2020年高考可能会以交变电流的“四值”或图象问题命题。 6
1. (2018·全国卷Ⅲ·T16)一电阻接到方波交流电源上, 在一个周期内产生的热量为Q方；若该电阻接到正弦交流电源上, 在一个周期内产生的热量为Q正。该电阻上电压的峰值均为u0, 周期均为T, 如图所示。则Q方∶Q正等于( )
A. 1∶2 C. 1∶2
B.2∶1 D. 2∶1
u20
D [根据焦耳定律知热量与方波中的电流方向的变化无关, 故Q方＝RT；?u0?2??
Q方?2?11u20
而正弦交流电电压的有效值等于峰值的, 故Q正＝RT＝·T, 所以
2RQ正22
＝, D正确。] 1
2. (多选)(2016·全国卷Ⅲ·T21)如图, M为半圆形导线框, 圆心为OM；N是圆心角为直角的扇形导线框, 圆心为ON；两导线框在同一竖直面(纸面)内；两圆弧半径相等；过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场, 磁场方向垂直于纸面。现使线框M、N在t＝0时从图示位置开始, 分别绕垂直于纸面且过OM和ON的轴, 以相同的周期T逆时针匀速转动, 则( )
A. 两导线框中均会产生正弦交流电 B. 两导线框中感应电流的周期都等于T
T
C. 在t＝时, 两导线框中产生的感应电动势相等
8
D. 两导线框的电阻相等时, 两导线框中感应电流的有效值也相等 [题眼点拨] ①“半圆形导线框”说明转动过程中一直有感应电流；②“扇
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形导线框”说明转动过程中只有一半时间内有感应电流；③“半径相等”说明有效切割长度相同。
BC [两导线框匀速转动切割磁感线产生感应电动势的大小不变, 选项A错误；导线框的转动周期为T, 则感应电流的周期也为T, 选项B正确；在tT
＝时, 切割磁感线的有效长度相同, 两导线框中产生的感应电动势相等, 选8项C正确；M导线框中一直有感应电流, N导线框中只有一半时间内有感应电流, 所以两导线框的电阻相等时, 感应电流的有效值不相等, 选项D错误。]
1. 理解几个特殊位置的磁通量、磁通量的变化率、感应电动势及感应电流方向的特点。
(1)与中性面重合时, S⊥B, Φ最大, 发生改变。
(2)与中性面垂直时, S∥B, Φ＝0, 向不变。
2. 交流电的“四值”
(1)最大值Em＝NBSω。计算电容器的击穿电压。
(2)瞬时值(从中性面开始计时)e＝NBSωsin ωt。计算安培力的瞬时值、氖泡发光、电功率瞬时值、通断电时间。
(3)有效值：
①正弦式交流电的有效值E＝
Em
；非正弦式交流电的有效值必须根据电流2
ΔΦ
最大, e最大, i最大, 电流方Δt
ΔΦ
＝0, e＝0, i＝0, 电流方向将Δt
的热效应, 用等效的思想来求解(如上T1)。
②计算与电流热效应有关的量(如电功、电功率等)、保险丝的熔断电流、电机的铭牌上所标的值、交流电表的示数。
ΔΦ
(4)平均值：E＝n, 常用来计算通过电路的电荷量。
Δt
8
考向1 交变电流的产生
1. 科技小组在探究交变电流的产生及变化规律时, 将电流计(0刻度在正中央)与一个保护电阻R0串联后, 接到交流发电机模型的两个输出端, 如图所示。发电机模型线圈匝数可调。转动手柄使线圈在磁场中匀速转动, 观察电流计指针的偏转情况, 下列叙述与观察结果相符的是( )
A. 电流计指针总是左、右摆动
B. 当转速很小时, 电流计指针左、右摆动
C. 当转速很大时, 电流计指示的为交变电流的有效值
D. 当线圈匝数少时, 电流计指针左、右摆动, 当线圈匝数多时, 电流计指针指向某一侧不为零的定值
B [交流发电机产生的是交变电流, 当转速很小时, 流过电流计的电流方向变化较慢, 电流计指针能随电流方向的变化而左、右摆动；当转速很大时, 电流方向变化很快, 电流计指针来不及随之变化而摆动, 因此稳定时指针指向“0”刻度, 不能测定交变电流的有效值, 选项A、C错误, B正确；线圈匝数不能改变电流方向变化的频率(由线圈转动的角速度决定), 因此选项D错误。]
考向2 交变电流的四值问题
2. (多选)(2019·河北保定一模)如图甲所示, 一个100匝的正方形线圈, 边长a＝1 m, 电阻R＝1 Ω, 线圈有一半的面积处在有理想边界的磁场中, 线圈平面与磁场垂直, 磁场的磁感应强度与时间的变化关系如图乙所示, 图甲所示的磁感应强度方向为正方向, 下列说法中正确的是( )
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A. 在t＝0.01 s时线圈中的电流为零
B. 在t＝0到t＝0.005 s内线圈中有顺时针方向的电流 π
C. 线圈中电动势的最大值为 V
2D. 一个周期内线圈产生的热量为25π2 J
BD [在t＝0.01 s时线圈中的磁通量的变化率最大, 此时感应电流不为零, 选项A错误；在t＝0到t＝0.005 s内线圈中磁通量向外增加, 根据楞次定律可知, 线圈中有顺时针方向的电流, 选项B正确；因为线圈中产生的感应电流变化的周期与磁场变化的周期相同, 所以由图象可知, 线圈中产生交变电流的2π
周期为T＝0.02 s。ω＝T＝100π rad/s, 感应电动势最大值为Em＝NBmωS＝150π
100×0.01×100π××12 V＝50π V, 选项C错误；电动势的有效值E＝ V
22E2?252π?2
＝252π V, 则一个周期内线圈产生的热量为Q＝RT＝×0.02 J＝25π2
1J, 选项D正确。]
理想变压器及远距离输电问题(5年4考)
?分析近几年的高考试题可以看出, 高考对理想变压器及远距离输电的考查形式主要为选择题, 命题体现为四大特点：一是结合动态电路考查；二是在原线圈电路中串联电阻考查；三是结合正弦交变电流的图象考查；四是在副线圈电路中连接电容器考查。 ?预计2020年高考, 理想变压器及远距离输电将是考查的热点内容, 可能与交变电流的产生、交变电流的图象、电容器或二极管等结合进行考查。
1. (2016·全国卷Ⅰ·T16)一含有理想变压器的电路如图所示, 图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 Ω、1 Ω和4 Ω, ?为理想交流电流表, U为正弦交流电压源, 输出电压的有效值恒定。当开关S断开时, 电流表的示数为I；当S闭合时, 电流表的示数为4I。该变压器原、副线圈匝数比为( )
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