2020届高考物理考前回顾交变电流与变压器(解析版)
交变电流与变压器知识梳理
1. 正弦式交变电流 周期与频率（1s ）；表达式：sin （中性面） cos （垂直中性面）；中
性面的特点；图像e-t Φ-t E m =NBSω 2. 交变电流的四值 峰值（击穿电压） 有效值（电功电热 电表） 瞬时值 平均值(计算电荷量)
3. 有效值的计算 电流的热效应 常见电流的有效值
4. 电荷量的计算 q ＝N ΔΦ
R
5. 变压器 变交流 只变电压和电流 不变频率和功率（理想） 均是有效值
6.
变压器的基本原理 P 入＝P 出
U 1n 1＝U 2n 2 I 1I 2＝n 2
n 1
P 出决定P 入 U 1决定U 2 I 2决定I 1 即 判断电流功率变化先看副线圈，电压变化看原线圈 有多个副线圈时,
U 1n 1＝U 2n 2＝U 3
n 3
＝… U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3＋…＋U n I n 。 7. 远距离输电
U 1U 2＝n 1n 2，I 1I 2＝n 2
n 1，P 1＝P 2
I 2＝I 3＝I R ，U 2＝U 3＋ΔU ，P 2＝ΔP ＋P 3
U 3U 4＝n 3n 4，I 3I 4＝n 4n 3，P 3＝P 4
交变电流与变压器题型梳理
<题型1—交变电流的图像 规律 四值>
1. (多选)图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N 、S 间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，?为交流电流表，线圈绕垂直于磁场的水平轴OO ′沿逆时针方向匀速转动，从图甲所示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示．以下判断正确的是( )
A ．电流表的示数为10 A
B．线圈转动的角速度为50π rad/s
C．t＝0.01 s时，线圈平面与磁场方向平行
D．t＝0.02 s时，电阻R中电流的方向自右向左
AC[电流表测量的是电路中电流的有效值I＝10 A，选项A正确．由题图乙可知，T＝0.02
s，所以ω＝2π
T＝100 π rad/s，选项B错误，t＝0.01 s时，电流最大，线圈平面与磁场方向平行，
选项C正确．t＝0.02 s时，线圈所处的状态就是图示状况，此时R中电流的方向自左向右，选项D错误．]
2.如图所示，矩形线圈abcd与可变电容器C、理想电流表?组成闭合电路．线圈在有界匀强
磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动，转动的角速度ω＝100πrad/s.线圈的匝数N＝100匝，边长ab＝0.2 m、ad＝0.4 m，电阻不计．磁场只分布在bc边的左侧，磁感应强度大小
B＝2
16πT.电容器放电时间不计．下列说法正确的是()
A．该线圈产生的交流电动势峰值为50 V
B．该线圈产生的交流电动势有效值为25 2 V
C．电容器的耐压值至少为50 V
D．电容器的电容C变大时，电流表的示数变小
B[该线圈产生的交流电动势峰值E m＝NBSω＝50 2 V，A项错误；因为该线圈产生的交
变电流不是完整的正弦式交变电流，只有一半，所以根据有效值的定义E2
R×
T
2＝
E′2
R T，E＝
E m
2
，
联立解得电动势有效值E′＝25 2 V，B项正确，电容器的耐压值至少为50 2 V，C项错误；电容器的电容C变大时，电容器的充放电电流增大，D项错误．]
3.在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转动轴匀速转动，如图甲所示．产生的
交变电动势随时间变化的规律如图乙所示．则下列说法正确的是()
A．t＝0.01 s时穿过线框的磁通量最小
B．该交变电动势的有效值为11 2 V
C ．该交变电动势的瞬时值表达式为e ＝22 2 cos 100 πt (V)
D ．电动势瞬时值为22 V 时，线框平面与中性面的夹角为45°
D [t ＝0.01 s 时，感应电动势为零，线框位于中性面位置，穿过线框的磁通量最大，A 项错误；由图象知，正弦交变电动势的最大值为U m ＝22 2 V ，故有效值U ＝
U m
2
＝22 V ，B 项错误；t ＝0时，感应电动势为零，故瞬时值表达式应为e ＝22 2 sin 100π t (V)，C 项错误；当e ＝22 V 时，e ＝E m sin θ＝22 V ，解得：θ＝45°，D 项正确．]
4. (多选)在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图所示正弦规律变化．设线圈总电阻为2 Ω，则( )
A ．t ＝0时，线圈平面平行于磁感线
B ．t ＝1 s 时，线圈中的电流改变方向
C ．t ＝1.5 s 时，线圈中的感应电动势最大
D ．一个周期内，线圈产生的热量为8π2J
AD [t ＝0时，穿过线圈的磁通量为零，线圈平面平行于磁感线，故A 正确；每经过一次中性面(线圈平面垂直于磁感线，磁通量有最大值)电流的方向改变一次，t ＝1 s 时，磁通量为零，线圈平面平行于磁感线，故B 错误；t ＝1.5 s 时，磁通量有最大值，但磁通量的变化率为零
???
?ΔΦΔt ＝0，根据法拉第电磁感应定律可知线圈中的感应电动势为零，故C 错误；感应电动势的最大值E m ＝NBSω＝N ·Φm ·2πT ＝4π V ，有效值E ＝E m
2＝22π V ，一个周期内线圈产生的热量Q ＝
E 2
R
T ＝8π2 J ，故D 正确．] 5. (多选)如图所示，处在垂直于纸面向外、磁感应强度为B 的匀强磁场中的单匝矩形闭合线框MNPQ ，以恒定的角速度ω绕对角线NQ 转动．已知MN 长为l 1，NP 长为l 2，线框电阻为R .t ＝0时刻线框平面与纸面重合，下列说法正确的是( )
A ．矩形线框产生的感应电动势有效值为2
2Bl 1l 2
ω B ．矩形线框转过π时的电流为零
C．矩形线框转动一周，通过线框任意横截面的电荷量为Bl1l2 R
D．矩形线框转过π过程中产生的热量为πB2l21l22ω
2R
ABD[产生正弦式交变电池，最大值为Bl1l2ω，所以有效值E＝
2
2Bl1l2ω，A正确；转过π
时，线圈平面与磁场垂直，磁通量最大，感应电动势为0，电流为0，B正确；转过一周通过横
截面的电量为0，C错；转过π过程的热量Q＝E2
R t＝
E2
R
π
ω＝
πB2l21l22ω
2R，D正确．]
6.边长为a的N匝正方形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线且与线圈在同一平面内的对称轴
匀速转动，转速为n，线圈所围面积内的磁通量Φ随时间t变化的规律如图所示，图象中Φ0为已知。则下列说法正确的是()
A．t1时刻线圈中感应电动势最大
B．t2时刻线圈中感应电流为零
C．匀强磁场的磁感应强度大小为Φ0 Na2
D．线圈中瞬时感应电动势的表达式为e＝2NπΦ0n cos 2πnt
D [t1时刻线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为0，根据法拉第电磁感应定律可知此时线圈中感应电动势为0，A项错误；t2时刻线圈的磁通量为零，但磁通量的变化率最大，根据法拉第电磁感应定律可知此时线圈中感应电流为最大值，B项错误；磁通量与线圈匝数无关，
根据磁通量的定义可得Φ0＝Ba2，B＝Φ0
a2，C项错误；线圈中瞬时感应电动势的表达式为e＝
NBSωcos ωt＝2NπΦ0n cos 2πnt，D项正确。]
7.一个U形金属线框在匀强磁场中绕OO′轴以相同的角速度匀速转动，通过导线给同一电阻R
供电，如图甲、乙所示。其中甲图中OO′轴右侧有磁场，乙图中整个空间均有磁场，两磁场磁感应强度相同。则甲、乙两图中交流电流表的示数之比为()
A ．1∶ 2
B ．1∶2
C ．1∶4
D ．1∶1
A [题图甲中的磁场只在OO ′轴的右侧，所以线框只在半周期内有感应电流产生，如图甲，电流表测得是有效值，所以I ＝12BSω
R
。题图乙中的磁场布满整个空间，线框中产生的感应电流如图乙，所以I ′＝
22BSω
R
，则I ∶I ′＝1∶2，即A 正确。 ]
8. 如图所示，面积为S 、匝数为N 、电阻为r 的正方形导线框与阻值为R 的电阻构成闭合回路，理想交流电压表并联在电阻R 的两端。线框在磁感应强度为B 的匀强磁场中，以与电路连接的一边所在直线为轴垂直于磁场以角速度ω匀速转动，不计其他电阻，则下列说法正确的是( )
A ．若从图示位置开始计时，线框中感应电动势的瞬时值为e ＝NBSωsin ωt
B ．线框通过中性面前后，流过电阻R 的电流方向将发生改变，1秒钟内流过电阻R 的电流方向改变ωπ
次
C ．线框从图示位置转过60°的过程中，通过电阻R 的电荷量为NBS
2（R ＋r ）
D ．电压表的示数跟线框转动的角速度ω大小无关
ABC [ 从图示位置开始计时，即从线框处于中性面位置开始计时，感应电动势瞬时值e ＝NBSωsin ωt ，选项A 正确；线框通过中性面前后，流过电阻R 的电流方向发生改变，每转1周电流方向改变2次，1秒钟内线框转动圈数为1T ＝ω2π，故流过电阻R 的电流方向改变2×ω2π＝
ωπ次，选项B 正确；线框从图示位置转过60°的过程中，通过电阻R 的电荷量Δq ＝I －
Δt ＝E
－
R ＋r
Δt
＝N
ΔΦ
R ＋r ，而ΔΦ＝B ΔS ⊥＝12BS ，故Δq ＝NBS 2（R ＋r ），选项C 正确；电压表的示数U ＝RE
R ＋r
，而E
＝
NBSω
2
，故U ∝ω，选项D 错误。] <题型2—有效值的计算>
1. 如图所示为经过一个双向可控硅调节后加在电灯上的电压，即在正弦交流电的每一个二分之一周期中，前面四分之一周期被截去。调节台灯上的旋钮可以控制截去的多少，从而改变电灯上的电压，那么现在电灯上的电压为( )
A ．U m B.U m 2 C.2U m
2
D.2U m
B [有效值的概念可得
（
U m 2）2
R ·T 2＝U 2R T ，解得U ＝U m
2
，选项B 正确。] 2. 如图所示的交变电流由正弦式电流的一半和反向脉冲电流组合而成，其有效值为( )
A ．2 A
B ．30
3 A C ． 2 A
D ．
103
A B [设交流电电流的有效值为I ，周期为T ，电阻为R .则根据有效值的定义可得：I 2RT ＝????222R ·13
T ＋22R ·23T ，解得：I ＝303 A ．]
3. 一个边长为6 cm 的正方形金属线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，电阻为0.36 Ω。磁感应强度B 随时间t 的变化关系如图6所示，则线框中感应电流的有效值为( )
A.2×10－
5 A
B.6×10－
5 A
C.
22×10－
5 A D.322
×10－
5 A
B [由法拉第电磁感应定律和欧姆定律得E ＝
ΔΦΔt ＝S ·ΔB Δt ，I ＝E R ＝S R ·ΔB Δt
结合题图可得在0～3 s 内，I 1＝（6×10－2）20.36×6×10－3－0
3 A ＝2×10－5 A
在3～5 s 内，I 2＝（6×10－2）20.36×0－6×10－3
2
A ＝－3×10－5 A
故可作出I 随时间变化的图象，如图所示。
由交变电流有效值的定义可得I 21Rt 1＋I 22Rt 2＝I 2Rt ,代入数据得I ＝6×10
－5 A ，故B 正确。] <题型3—变压器计算及动态分析>
1. 一理想变压器的原、副线圈的匝数之比为3∶1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220 V 的正弦交流电源上，如图所示．设副线圈回路中电阻两端的电压为U ，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k ，则( )
A ．U ＝66 V ，k ＝1
9
B ．U ＝22 V ，k ＝1
9
C ．U ＝66 V ，k ＝1
3
D ．U ＝22 V ，k ＝1
3
A [设原线圈中电流为I ，由I 1I 2＝n 2
n 1
知副线圈中的电流为3I ，由题意知副线圈中电阻两端的
电压U ＝3IR ，则原线圈回路中R 两端的电压U ′＝IR ＝U
3，原线圈两端的电压U 1＝3U ，由闭合
电路中电压关系可知U 1＋U ′＝220 V ，即3U ＋U
3＝220 V ，U ＝66 V ，原线圈回路中电阻消耗
的功率P 1＝I 2
R ，副线圈回路中电阻消耗的功率P 2＝(3I )2
R ，P 1P 2＝k ＝I 2R (3I )2R ＝1
9
，选项A 正确．] 2. 如图所示，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a 和b.当输入电压U 为灯泡额定电压的7倍时，两灯泡均能正常发光．则灯泡a 与b 的功率之比为( )
A ．3∶1
B ．1∶3
C ．6∶1
D ．1∶6
D 输入电压为U ，则两灯泡正常发光时两端电压均为U
7
，变压器原、副线圈的匝数比为
n 1n 2＝U －
U 7U 7
＝61，则I 1I 2＝n 2n 1＝16
，由P ＝IU 可知，灯泡a 与b 的功率之比为1∶6，故选D. 3. 如图所示，面积为S ，匝数为N 的矩形金属线框在磁感应强度大小为B 的匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴OO ′匀速转动，通过滑环向理想变压器供电，灯泡L 1、L 2均正常发光，理想电流表的示数为I .已知L 1、L 2的额定功率均为P ，额定电流均为I ，线框及导线电阻不计，
则()
A．图示位置时，穿过线框的磁通量变化率为零
B．线框转动的角速度为22P INBS
C．理想变压器原、副线圈的匝数之比为1∶2
D．若L1灯丝烧断，电流表示数增大
B[图示位置时，线框切割磁感线的速度最大，故穿过线框的磁通量变化率最大，故A错
误；线框输入电压为U＝2P
I，根据U m＝NBSω及U＝
2
2U m，联立解得ω＝
22P
INBS，故B正确；
变压器的输入电流为I、输出电流为2I，根据n1
n2＝
I2
I1，原、副线圈的匝数之比为2∶1，故C错误；
若L1灯丝烧断，则输出功率减小，输入功率也减小，由于输入电压不变，故电流表示数减小，故D错误．]
4.(多选)如图所示，R是一个光敏电阻，其阻值随光照强度的增加而减小．理想变压器原、副线
圈的匝数之比为10∶1，电压表和电流表均为理想变流电表，从某时刻开始在原线圈两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u1＝2202sin 100πt(V)，则()
A．电压表的示数为22 2 V
B．在天逐渐变黑的过程中，电流表○A2的示数变小
C．在天逐渐变黑的过程中，电流表○A1的示数变大
D．在天逐渐变黑的过程中，理想变压器的输入功率变小
BD[原线圈中的输入电压为220 V，由原、副线圈的匝数比可得，副线圈中电压表的示数为22 V；在天逐渐变黑的过程中，光敏电阻的阻值变大，由于电压不变，所以电流表○A2的示数变小，则原线圈中电流表○A1的示数变小，输入功率也变小．综上分析可知，选项B、D正确．] 5.如图所示，理想变压器的输入端通过灯泡L1与输出电压稳定的正弦式交流电源相连，副线圈
通过导线与两个相同的灯泡L2和L3相连，开始时开关S处于断开状态．当S闭合后，所有灯泡都能发光，下列说法中正确的是()
A．灯泡L1变亮B．灯泡L2变亮
C．原线圈两端电压不变D．副线圈两端电压变大
A[开关S闭合，原负载电路增加一并联电路，总电阻减小，所以副线圈电流增大，根
据交变电流规律I1
I2＝
n2
n1，可知原线圈电流I1增大，L1变亮，所以A正确；灯泡L1的电压U L1＝I1R
增大，由于输入的正弦式交流电压稳定，根据U＝U L1＋U1，可知原线圈的电压U1减小，则副线圈电压U2随着减小，L2变暗，所以B、C、D错误．]
6.如图甲中L1、L2是两只规格均为“6 V 3 W”的灯泡，a、b端接如图乙所示的交变电压，变
压器为理想变压器．现调节电阻箱R为某一值时恰好能使两个灯泡均正常发光．则()
A．电压表示数为18 V
B．变压器原、副线圈匝数比为3∶1
C．电阻箱消耗的电功率为3 W
D．增大电阻箱R连入电路的电阻值，电压表的示数将减小
C[电压表的示数为(182
2
－6)V＝12 V，故A错误；由变压器原、副线圈的电压与匝数的关
系可得：n1
n2＝
12 V
6 V＝
2
1，故B错误；由变压器原、副线圈的电流与匝数的关系可得：
n1
n2＝
I2
I1＝
2
1，
所以I2＝2I1，所以电阻箱中的电流与灯泡L2的电流相等，电阻箱与灯泡L2并联，电压相等，所以电阻箱消耗的功率为3 W，故C正确；由于增大电阻箱R连入电路的电阻值，所以副线圈中的电流减小，则原线圈中的电流减小，灯泡L1两端电压减小，而电源电压不变，所以电压表示数增大，故D错误．]
7.有一理想的降压变压器、四个规格均为“6 V 6 W”的小灯泡a、b、c、d以及理想电压表接
在变压器上，电路如图所示．在1、2两端接交流电源(电压有效值为U)时，四个小灯泡均能正常发光．则下列说法正确的是()
A．电压表的示数为24 V
B．电源电压U＝24 V
C．变压器原、副线圈的匝数比为4∶1 D．变压器原线圈的输入功率为24 W
B[由题意可知流过每个小灯泡的电流均为I0＝P0
U0＝
6
6A＝1 A，则副线圈中的电流为I2＝3I0
＝3 A，原线圈的电流为I1＝I0＝1 A，则n1
n2＝
I2
I1＝
3
1，C错误；副线圈两端的电压为U2＝6 V，则
由n1
n2＝
U1
U2，可得原线圈两端的电压为U1＝18 V，即电压表的示数为18 V，A错误；电源电压为
U＝U0＋U1＝24 V，B正确；变压器原线圈的输入功率P1＝I1U1＝18 W，D错误．]
8.(多选)如图5所示，在某一输电线路的起始端接入两个互感器，原、副线圈的匝数比分别为
100∶1和1∶100，图中a、b表示电压表或电流表，已知电压表的示数为22 V，电流表的示数为1 A则()
图5
A．a为电流表，b为电压表
B．a为电压表，b为电流表
C．线路输送电功率是220 kW
D．输电线路总电阻为22 Ω
BC [左侧的互感器原线圈并联在输电线路上，测量的是输电电压，所以a为电压表；右侧的互感器原线圈串联在输电线路上，测量的是输电电流，b为电流表，选项B正确，A错误；电
压表的示数为22 V，根据变压公式，U1
U2＝100，输电电压为U1＝100×22 V＝2 200 V；电流表的
示数为1 A，根据变流公式，I1
I2＝
n2
n1＝100，输电电流I1＝100×1 A＝100 A，线路输送电功率为
P＝U1I1＝220 kW，选项C正确；根据题述条件，不能求出输电线路总电阻，选项D错误。]
<题型3—远距离输电>
1.如图甲是远距离输电线路示意图，图乙是用户端电压随时间变化的图象，则()
A．发电机产生的交流电的频率是100 Hz
B ．降压变压器输出的电压有效值是340 V
C ．输电线的电流仅由输送功率决定
D ．仅增加升压变压器的副线圈匝数，其他条件不变，输电线上损失的功率减小
D [由题图乙可知交流电的周期T ＝0.02 s ，则频率f ＝1
T ＝50 Hz ，变压器不改变交流电的周
期与频率，则A 错．由题图乙可知U m ＝340 V ，有效值U ＝
U m
2
<340 V ，则B 错．输电线的电流由输送功率和输送电压共同决定，则C 错．当仅增加升压变压器的副线圈匝数时，则输电电压增大，由P ＝UI 可知，输电电流减小，再由P ＝I 2R 可知输电线上损失的功率减小，则D 正确．] 2. (多选)在如图所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有( )
A ．升压变压器的输出电压增大
B ．降压变压器的输出电压增大
C ．输电线上损耗的功率增大
D ．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大
CD [发电厂的输出电压不变，升压变压器输出的电压U 2应不变，A 错误；输电线电流I ＝
P U 2
会随着P 的增大而增大，输电线电压损失U 损＝IR 也增大，所以降压变压器的初级电压U 3＝U 2－U 损减小，则降压变压器的输出电压减小，B 错误；输电线功率损失P 损＝I 2
R ＝????
P U 22
R ，因P 变
大，所以P 损变大，C 正确；
P 损
P
＝????P U 22
R P
＝PR
U 22
，因P 变大，所以比值变大，D 正确。]
3. (多选)图甲为远距离输电示意图，变压器均为理想变压器，升压变压器原副线圈匝数比为1∶100，其输入电压如图乙所示，远距离输电线的总电阻为1000 Ω.降压变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R 1为一定值电阻，R 2为用半导体热敏材料制成的传感器，当温度升高时其阻值变小．电压表V 显示加在报警器上的电压(报警器未画出)．未出现火警时，升压变压器的输入功率为750 kW.下列说法正确的是( )
A．降压变压器副线圈输出的交流电频率为50 Hz
B．远距离输电线路损耗功率为180 kW
C．当传感器R2所在处出现火警时，电压表V的示数变大
D．当传感器R2所在处出现火警时，输电线上的电流变大
AD[由图乙知交流电的周期0.02 s，所以频率为50 Hz，A正确；由图乙知升压变压器输入端电压有效值为250 V，根据电压与匝数成正比知副线圈电压为25000 V，所以输电线中的电
流为：I＝P
U＝30 A，输电线损失的电压为：ΔU＝IR＝30×100 V＝3000 V，输电线路损耗功率
为：ΔP＝ΔUI＝90 kW，B错误；当传感器R2所在处出现火警时其阻值减小，副线圈两端电压不变，副线圈中电流增大，定值电阻的分压增大，所以电压表V的示数变小，C错误；由C知副线圈电流增大，根据电流与匝数成反比知输电线上的电流变大，D正确．]
4.如图所示为远距离交流输电的简化电路图．发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1.在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为I2.则()
A．用户端的电压为I1U1 I2
B．输电线上的电压降为U
C．理想变压器的输入功率为I21r D．输电线路上损失的电功率为I1U
A[根据理想变压器的工作原理，得I1U1＝I2U2，所以用户端的电压U2＝I1U1
I2，选项A正
确；输电线上的电压降U′＝I1r＝U－U1，选项B错误；变压器的输入功率P1＝I1U－I21r＝I1U1，选项C错误；输电线路上损失的功率P′＝I21r＝I1(U－U1)，选项D错误．]
高三物理电场专题复习
电场复习指导意见 20XX 年课标版考试大纲本章特点 概念多、抽象、容易混淆。电场强度、电场力、电势、电势差、电势能、 电场力做功。 公式多。在帮助学生理解公式的来龙去脉、物理意义、适用条件的同时，可将其归类。 正负号含义多。在静电场中，物理量的正负号含义不同，要帮助学生正确理解物理量的正负值的含义。 知识综合性强。要把力学的所有知识、规律、解决问题的方法和能力应用 内 容要求说明 54．两种电荷．电荷守恒 55．真空中的库仑定律．电荷量 56．电场．电场强度．电场线．点电荷的场 强．匀强电场．电场强度的叠加 57．电势能．电势差．电势．等势面 58．匀强电场中电势差跟电场强度的关系 59．静电屏蔽 60．带电粒子在匀强电场中的运动 61．示波管．示波器及其应用 62．电容器的电容 63．平行板电容器的电容，常用的电容器 Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅰ 带电粒子在匀强 电场中运动的计算，只 限于带电粒子进入电场时速度平行或垂直于场强的情况
到电场当中 具体复习建议 一．两种电荷，电荷守恒，电荷量（Ⅰ） 1．两种电荷的定义方式。（丝绸摩擦玻璃棒，定义玻璃棒带正点；毛皮 摩擦橡胶棒，定义橡胶棒带负电） 2．从物质的微观结构及物体带电方法 接触带电（所带电性与原带电体相同） 摩擦起电（两物体带等量异性电荷） 感应带电（两导体带等量异性电荷） 3．由于物体的带电过程就是电子的转移过程，所以带电过程中遵循电荷守恒。每个物体所带电量应为电子电量（基本电量）的整数倍。 4．知道相同的两金属球绝缘接触后将平分两球原来所带净电荷量。（注意电性）
二．真空中的库仑定律（Ⅱ）1．r r q kq F 2 2112 或 2 2121 12r q kq F F 方向在两点电荷连线上，满足同性相斥，异性相吸。2．规律在以下情况下可使用：（1）规定为点电荷；（2）可视为点电荷； （3）均匀带电球体可用点电荷等效处理，绝缘均匀带电球体间的库仑力可用库仑定律 2 21r q kq F 等效处理，但r 表示 两球心之间的距离。（其它形状的带电体不可用电荷中心等效） （4）用点电荷库仑定律定性分析绝缘带电金属球相互作用力的情况 两球带同性电荷时：2 21r q kq F r 表示两球心间距，方向在球心连线上 两球带异性电荷时：2 21r q kq F r 表示两球心间距，方向在球心连线上 3．点电荷库仑力参与下的平衡模型（两质量相同的带电通草球模型） 4．两相同的绝缘带电体相互接触后再放回原处 （1）相互作用力是斥力或为零（带等量异性电荷时为零） L mg F T α mgtg l q kq 2 2 1) sin 2(3 2 21sin 4cos l q kq mg T
交流电的基本知识及变压器原理
§4.交变电流 电磁场和电磁波 一、正弦交变电流 目的要求 复习交流电的基本知识及变压器原理。 知识要点 1. 正弦交变电流的产生 当闭合线圈由中性面位置（图中O 1O 2位置）开始在匀强磁场中匀速转动时，线圈中产生的感应电动势随时间而变的函数是正弦函数： e =E m sin ωt ，其中E m =nBS ω。这就是正弦交变电流。 2.交变电流的有效值 交变电流的有效值是根据电流的热效应规定的：让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产 生的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值。 ⑴只有正弦交变电流的有效值才一定是最大值的2/2倍。 ⑵通常所说的交变电流的电流、电压；交流电表的读数；交流电器的额定电压、额定电流；保险丝的熔断电流等都指有效值。（电容器的耐压值是交流的最大值。） 3.正弦交变电流的最大值、有效值、瞬时值和平均值 正弦交变电流的电动势、电压和电流都有最大值、有效值、瞬时值和平均值的区别。以电动势为例：最大值用E m 表示，有效值用E 表示，瞬时值用e 表示，平均值用E 表示。它们的关系为：E =E m /2，e =E m sin ωt 。平均值不常用，必要时要用法拉第电磁感应定律直接求：t n E ??Φ=。特别要注意，有效值和平均值是不同的两个物理量，千万不可混淆。 生活中用的市电电压为220V ，其最大值为2202V=311V （有时写为310V ），频率为50H Z ，所以其电压即时值的表达式为u =311sin314t V 。 4.理想变压器 理想变压器的两个基本公式是： ⑴ 2 121n n U U =，即对同一变压器的任意两个线圈，都有电压和匝数成正比。 ⑵P 入=P 出，即无论有几个副线圈在工作，变压器的输入功率总等于所有输 出功率之和。 需要特别引起注意的是： ⑴只有当变压器只有一个副线圈工作时，才有：1 2212211,n n I I I U I U == 2
五年高考真题 ——专题 电容器
专题21电容器 1、（2011天津卷）板间距为d的平行板电容器所带电荷量为Q时，两极板间的电势差为U1，板间场强为E1。现将电容器所带电荷量变为2Q，板间距变为1 d， 2 其他条件不变，这时两极板间电势差为U2，板间场强为E2，下列说法正确的是A．U2 = U1，E2 = E1 B．U2 = 2U1，E2 = 4E1 C．U2 = U1，E2 = 2E1D．U2 = 2U1，E2 = 2E1 【答案】C 2、（2012大纲全国卷）如图，一平行板电容器的两个极板竖直放置，在两极板间有一带电小球，小球用一绝缘轻线悬挂于O点。先给电容器缓慢充电，使两级板所带电荷量分别为﹢Q和﹣Q，此时悬线与竖直方向的夹角为π/6。再给电容器缓慢充电，直到悬线和竖直方向的夹角增加到π/3，且小球与两极板不接触。求第二次充电使电容器正极板增加的电荷量。 【答案】2 Q Q ?= 3、（2012广东卷）（多选题）图是某种静电矿料分选器的原理示意图，带电矿粉经漏斗落入水平匀强电场后，分落在收集板中央的两侧，对矿粉分离的过程，下列表述正确的有 A.带正电的矿粉落在右侧 B.电场力对矿粉做正功 C.带负电的矿粉电势能变大 D.带正电的矿粉电势能变小 【答案】BD 4、（2012·海南物理）（多选题）将平行板电容器两极板之间的距离、电压、电场强度大小和极板所带的电荷量分别用d、U、E和Q表示。下列说法正确的是 A．保持U不变，将d变为原来的两倍，则E变为原来的一半 B．保持E不变，将d变为原来的一半，则U变为原来的两倍
C ．保持d 不变，将Q 变为原来的两倍，则U 变为原来的一半 D ．保持d 不变，将Q 变为原来的一半，则 E 变为原来的一半 【答案】AD 5、（2012江苏卷）一充电后的平行板电容器保持两极板的正对面积、间距和电荷量不变，在两极板间插入一电介质，其电容C 和两极板间的电势差U 的变化情况是 （A ）C 和U 均增大（B ）C 增大，U 减小 （C ）C 减小，U 增大（D ）C 和U 均减小 【答案】B 6、（2013新课标全国卷Ⅰ）一水平放置的平行板电容器的两极板间距为d ，极板分别与电池两极相连，上极板中心有一小孔（小孔对电场的影响可忽略不计）。小孔正上方2d 处的P 点有一带电粒子，该粒子从静止开始下落，经过小孔进入电容器，并在下极板处（未与极板接触）返回。若将下极板向上平移 3d ，则从P 点开始下落的相同粒子将 A.打到下极板上 B.在下极板处返回 C.在距上极板2d 处返回 D.在距上极板52d 处返回 【答案】 D 7、【2014·海南卷】如图，一平行板电容器的两极板与一电压恒定的电源相连，极板水平放置，极板间距为d ；在下极板上叠放一厚度为l 的金属板，其上部空间有一带电粒子P 静止在电容器中。当把金属板从电容器中快速抽出后，粒子P 开始运动。重力加速度为g 。粒子运动的加速度为 A ．g d l B ．g d l d - C ．g l d l - D ．g l d d - 【答案】A 8、【2015·安徽·20】已知均匀带电的无穷大平面在真空中激发电场的场强大小为0 2δε，其中δ为平面上单位面积所带的电荷量，0ε为常量。如图所示的平行板电容器，极板正对面积为S ，其间为真空，带电荷量为Q 。不计边缘效应时，
高中物理交变电流变压器教案讲义
交变电流 一、基础知识 1.交变电流 （1）交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化的电流，叫做交变电流。 （2）正弦式交变电流：上图（a ）按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流。由线圈在匀强磁场里绕垂直于磁场方向的轴匀速转动而产生。 （3）周期、频率和角速度的关系：ω＝2π T ＝2πf 。 （4）变化规律： 规律 物理量 函数 图象 磁通量 Φ＝Φm cos ωt ＝BS cos ωt 电动势 e ＝E m sin ωt ＝nBSωsin ωt 电压 u ＝U m sin ωt ＝RE m R ＋r sin ωt 电流 i ＝I m sin ωt ＝E m R ＋r sin ωt 线圈平面与中性面重合时，S ⊥B ，Φ最大，ΔΦ Δt ＝0，e ＝0，i ＝0，电流方向将发生改变． 线圈平面与中性面垂直时，S ∥B ，Φ＝0，ΔΦ Δt 最大，e 最大，i 最大，电流方向不改变． （5）交变电流的有效值：对于正(余)弦式交流电，有效值可以利用I ＝ I m 2，U ＝U m 2，E ＝E m 2 来计算。 对于非正(余)弦式交流电，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，I 2 Rt ＝I 12Rt 1+I 22Rt 2+I 32Rt 3+… ，U 2R t ＝U 12R t 1+U 22R t 2+U 32 R t 3+… ，其中t ＝t 1+t 2+t 3+…
（6）“四值”的比较： 物理量 物理含义 重要关系 适用情况及说明 瞬时值 交变电流某一时刻的值 e ＝E m sin ωt i ＝I m sin ωt 计算线圈某时刻的受力情况 峰值 最大的瞬时值 E m ＝nBSω I m ＝ E m R ＋r 讨论电容器的击穿电压 有效值 跟交变电流的热效应等效 的恒定电流的值 E ＝ E m 2 U ＝U m 2 I ＝I m 2 适用于正(余)弦式交变电 流 (1)计算与电流的热 效应有关的量(如电功、电功率、电热等) (2)电气设备“铭牌”上所标的一般是有效值 (3)保险丝的熔断电流为有效值 平均值 交变电流图象中图线与时 间轴所夹的面积与时间的 比值 E ＝Bl v E ＝n ΔΦΔt I ＝ E R ＋r 计算通过电路截面的电荷量 (1)先求电动势的最大值E m ＝nBSω； (2)求出角速度ω，ω＝2π T ； (3)明确从哪一位置开始计时，从而确定是正弦函数还是余弦函数； (4)线圈从中性面位置开始转动，则i －t 图象为正弦函数图象，函数式为i ＝Imsin ωt. (5)线圈从垂直中性面位置开始转动，则i －t 图象为余弦函数图象，函数式为i ＝Imcos ωt. (6)写出瞬时值的表达式． 2.变压器 （1）基本关系式：功率关系，P 入=P 出 电压关系，U 1n 1＝U 2n 2，有多个副线圈时U 1n 1＝U 2n 2＝U 3 n 3 ＝…
高考物理电磁学知识点之交变电流单元汇编含答案(6)
高考物理电磁学知识点之交变电流单元汇编含答案(6) 一、选择题 1．如图，实验室一台手摇交流发电机，内阻r =1.0Ω，外接R =9.0Ω的电阻。闭合开关S ，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e =10 sin10πt （V ），则（ ） A ．该交变电流的频率为10Hz B ．该电动势的有效值为10 V C ．外接电阻R 所消耗的电功率为9W D ．电路中理想交流电流表的示数为 A 2．如图所示，一理想变压器，左右两边接有额定电压均为U 的4盏完全相同的灯泡（额定功率为P ）左端接在一电压恒为U o 的交流电源两端。此4盏灯刚好正常发光。下列说法中正确的是（ ） A ．该变压器的原副线圈匝数比为1∶3 B ．此时交流电源输出的功率为3P C ．U o =4U D ．如果灯L 2突然烧断，L 1将变亮，而其余2盏将变暗 3．在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则 ( ) A ．t ＝0.005s 时线圈平面与磁场方向平行 B ．t ＝0.010s 时线圈的磁通量变化率最大 C ．线圈产生的交变电动势频率为100Hz D ．线圈产生的交变电动势有效值为311V 4．如图所示，一理想变压器的原、副线圈匝数之比为12:55:1n n =，原线圈接入电压 2202u tV π=的交流电源，图中电表均为理想电表，闭合开关后，当滑动变阻器 的滑动触头P 从最上端滑到最下端的过程中，下列说法正确的是（ ）
t 时，电压表的示数为0 A．副线圈中交变电流的频率为100Hz B．0 C．电流表的示数先变小后变大D．电流表的示数先变大后变小 5．如图所示，两种情况下变压器灯泡L2、L3的功率均为P，且L1、L2、L3为相同的灯泡，匝数比为，则图（a）中L1的功率和图（b）中L1的功率分别为( ) A．P、P B．9P、C．、9P D．、9P 6．如图甲所示为一理想变压器，原、副线圈匝数比为22∶1，两个标有“10 V,5 W”的小灯泡并联在副线圈的两端．原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u如图乙所示，原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想电表)。则下列说法正确的是 () A．经过1 min原线圈的输出电能为6×102 J B．由于电压过高小灯泡会被烧坏 C．电压表的示数为 2202 V D．电流表的示数为 2 A 7．如图，一理想变压器原副线圈的匝数比为1：2；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220V，额定功率为22W；原线圈电路中接有电压表和电流表．现闭合开关，灯泡正常发光．若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数，则 A．U=110V，I=0.2A B．U=110V，I=0.05A
2020高考物理电容器专题练习
电容器专题 一、例题部分 例题1、如图所示，平行板电容器的两极板A、B接于电池两极，一带正电的小球悬挂在电容器内部，闭合S，电容器充电，这时悬线偏离竖直方向的夹角为θ．（AD） A．保持S闭合，将A板向B板靠近，则θ增大 B．保持S闭合，将A板向B板靠近，则θ不变 C．断开S，将A板向B板靠近，则θ增大 D．断开S，将A板向B板靠近，则θ不变 例题2、如图所示，让平行板电容器带电后，静电计的指针偏转一定角度,若不改变两极板带的电量而减小两极板间的距离，同时在两极板间插入电介质，那么静电计指针的偏转角度（ A ） A、一定减小 B、一定增大 C、一定不变 D、可能不变 例题3、如图所示电路中，电源电动势ε=10V，内阻r=1Ω，电容器电容C1=C2=30μF，电阻R1=3Ω，R2=6Ω，开关K先闭合，待电路中电流稳定后再断开K，问断开开关K后，流过电阻R1的电量是多少？A、C两点的电势如何变化？
分析与解：我们从电路上看到，开关由闭合到断开，电容器上的电压发生变化，使电容器所带电量发生变化，这个变化要通过电容的充放电来实现，如果这个充放电电流要经过R 1，那么我们就可以通过电容器带电量的变化来确定通过R 1的电量。当K 断开,稳定后,电路中没有电流,C 1上板与A 点等势，C 点与B 点等势，C 1、C 2两端电压均为电源电动势，所以 Q 1'=C 1ε=30×10-6×10=3.0×10-4 库 Q 2=C 2ε=30×10-6×10 =3.0×10-4库且两电容带电均为上正下负 所以K 断开后C 1继续充电，充电量△Q 1=Q 1'-Q 1=3.0×10-4-1.8×10-4-=1.2×10-4库 这些电荷连同Ｃ２所充电量都要通过R １, 故通过R １的电量Q=△Q 1+Q 2=1.2×10-4+3.0×10-4=4.2×10-4库 A 点电势U A =10V, C 点电势U C =0V ，所以A 点电势升高,C 点电势降低. 例题4、电源内阻r=2Ω，R 1=8Ω，R 2=10Ω，K 1闭合，K 2断开时，在相距d=70cm ，水平放 置的固定金属板AB 间有一质量m=1.0g ，带电量为q=7×10—5C 的带负电的微粒，恰好 静止在AB 两板中央的位置上，求（1）电源的电动势（2）将K 1断开0.1s 后，又将K 2闭合，微粒再经过多长时间与极板相碰。（g=10m/s 2） 【解答】（1）V E d E q mg 202=?= （4分） （2）)1(/102分s m m mg d E q a =-= m at h 2210521-?==（1分） s m at V /10==（1分） m g V h 05.0220=='距上极板25cm 时V=0粒子不能碰到上极板（2分）
14高考物理变压器习题
14高考物理变压器习题
变压器 电能的输送 一、选择题(本大题共10个小题，共70分，每小题至少有一个选项正确，全部选对的得7分， 选对但不全的得4分，有选错的得0分) 1．(2008·北京高考)一理想变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝11∶5，原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u 如图1所示．副线圈仅接入一个10 Ω的电阻．则( ) 图1 A ．流过电阻的电流是20 A B ．与电阻并联的电压表的示数是100 2 V C ．经过1分钟电阻发出的热量是6×103 J D ．变压器的输入功率是1×103 W 2．（双选）(2010·济南模拟)正弦式电流经过匝数 比为n 1n 2＝101 的变压器与电阻R 、交流电压表 V 、
交流电流表A按如图2甲所示方式连接，R＝10 Ω.图乙所示是R两端电压U随时间变化的图象，U m＝10 2 V，则下列说法中正确的是() 图2 A．通过R的电流i R随时间t变化的规律是i R＝2cos100πt(A) B．电流表A的读数为0.1 A C．电流表A的读数为 2 10 A D．电压表的读数为U m＝10 2 V 3．如图3所示，有一理想变压器，原、副线圈的匝数比为n.原线圈接正弦交流电压U，输出端
接有一个交流电流表和一个电动机．电动机线圈电阻为R.当输入端接通电源后，电流表读数为I，电动机带动一重物匀速上升．下列判断正确的是() A．电动机两端电压为IR B．电动机消耗的功率为I2R C．原线圈中的电流为nI D．变压器 的输入功率为UI n 4．如图4所示，左侧的圆形导电环半径为r＝1.0 cm，导电环与一个理想变压器的原线圈相连，变压器的副线圈两端与一个电容 为C＝100 pF的电容器相连，导 电环的电阻不计，环中有垂直于圆环平面的变化 磁场，磁感应强度B的变化率为ΔB Δt＝100 2 πsinωt，若电容器C所带电荷量的最大值为1.41×10－9C，则所用理想变压器的原、副线圈的匝数之比为(取π2＝10) ()
2018年高考物理真题与模拟分项解析：专题04-电场
专题04 电场 1．【2017〃江苏卷】如图所示，三块平行放置的带电金属薄板A、B、C中央各有一小孔，小孔分别位于O、M、P点．由O点静止释放的电子恰好能运动到P点．现将C板向右平移到P'点，则由O点静止释放的电子 （A）运动到P点返回 （B）运动到P和P'点之间返回 （C）运动到P'点返回 （D）穿过P'点 【答案】A 【考点定位】带电粒子在电场中的运动动能定理电容器 【名师点睛】本题是带电粒子在电场中的运动，主要考察匀变速直线运动的规律及动能定理，重点是电容器的动态分析，在电荷量Q不变的时候，板间的电场强度与板间距无关． 2．【2017〃天津卷】如图所示，在点电荷Q产生的电场中，实线MN是一条方向未标出的电场线，虚线AB是一个电子只在静电力作用下的运动轨迹。设电子在A、B两点 的加速度大小分别为a A 、a B ，电势能分别为E pA 、E pB 。下列说法正确的是
A ．电子一定从A 向 B 运动 B ．若a A >a B ，则Q 靠近M 端且为正电荷 C ．无论Q 为正电荷还是负电荷一定有E pA 变压器 [学习目标] 1.了解变压器的构造及几种常见的变压器，理解变压器的工作原理.2.掌握理想变压器的电压与匝数的关系并能用它解决相关问题.3.掌握理想变压器的功率关系，并能推导出原、副线圈的电流关系． 一、变压器的原理及电压与匝数的关系 [导学探究] 如图1所示，把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈(原线圈)通过开关可以连接到交流电源的两端，另一个线圈(副线圈)连到小灯泡上．连接电路，接通电源，小灯泡能发光． 图1 (1)两个线圈并没有连接，小灯泡为什么会发光？ (2)小灯泡两端的电压与学生电源的输出电压相等吗？ [知识梳理] 变压器的工作原理及电压与匝数的关系： (1)互感现象是变压器工作的基础．因此变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用．(后两空填“变化”或“恒定”) (2)变压器中的电压与匝数的关系： ①只有一个副线圈：U 1U 2＝n 1n 2 . ②有多个副线圈：U 1n 1＝U 2n 2＝U 3 n 3＝… [即学即用] 判断下列说法的正误． (1)理想变压器原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比．( ) (2)输入交变电流的频率越高，输出交变电流的电压就越高．( ) (3)我们在使用质量好的变压器工作时没有能量损失．( ) (4)理想变压器不能改变交变电流的频率．( ) 二、理想变压器原、副线圈的功率关系和电流关系 [导学探究] 阅读教材回答下列三个问题： (1)什么是理想变压器？理想变压器原、副线圈中的功率有什么关系？ (2)根据能量守恒推导只有一个副线圈时原、副线圈中的电流与匝数的关系． (3)根据能量守恒推导有多个副线圈时原、副线圈中的电流与匝数的关系． [知识梳理] 变压器原、副线圈中功率关系和电流关系： (1)功率关系：P 入＝P 出，即U 1I 1＝U 2I 2. (2)电流关系：①只有一个副线圈时，I 1I 2＝n 2 n 1. ②有多个副线圈时：n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3＋… [即学即用] 一台理想降压变压器从10 kV 的线路中降压并提供200 A 的负载电流．已知两个线圈的匝数比为40∶1，则变压器原线圈中的电流为________，副线圈中的输出电压为________，输出功率为________． 一、理想变压器基本关系的应用 1．电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比n 1n 2一定时，输入电压U 1决定输出电压U 2，即U 2＝n 2U 1n 1. 2．功率制约：P 出决定P 入，P 出增大，P 入增大；P 出减小，P 入减小；P 出为0，P 入为0. 3．电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比n 1 n 2一定，且输入电压U 1确定时，副线圈中的输出电流I 2决定原 线圈中的电流I 1，即I 1＝n 2I 2 n 1 . 2019年高考物理电磁交变电流知识点总结物理的学习不是呆板的，而是灵活的，如果一味地埋头苦学而不知道去思考总结，那么结果往往是付出与收获不成正比。以下是电磁学和交变电流方面的重要结论。 1.若一条直线上有三个点电荷，因相互作用而平衡，其电性及电荷量的定性分布为“两同夹一异，两大夹一小”。 2.匀强电场中，任意两点连线中点的电势等于这两点的电势的平均值。在任意方向上电势差与距离成正比。 3.正电荷在电势越高的地方，电势能越大，负电荷在电势越高的地方，电势能越小。 4.电容器充电后和电源断开，仅改变板间的距离时，场强不变。 5.两电流相互平行时无转动趋势，同向电流相互吸引，异向电流相互排斥；两电流不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同的趋势。 6.带电粒子在磁场中仅受洛伦兹力时做圆周运动的周期与粒子的速率、半径无关，仅与粒子的质量、电荷和磁感应强度有关。 7.带电粒子在有界磁场中做圆周运动 （1）速度偏转角等于扫过的圆心角。 （2）几个出射方向 ①粒子从某一直线边界射入磁场后又从该边界飞出时， 速度与边界的夹角相等。 ②在圆形磁场区域内，沿径向射入的粒子，必沿径向射出——对称性。 ③刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中的轨 迹与边界相切。 （3）运动的时间：轨迹对应的圆心角越大，带电粒子在磁场中的运动时间就越长，与粒子速度的大小无关。 8.速度选择器模型：带电粒子以速度v射入正交的电场和磁场区域时，当电场力和磁场力方向相反且满足v=E/B时，带电粒子做匀速直线运动（被选择）与带电粒子的带电量大小、正负无关，但改变v、B、E中的任意一个量时，粒子将发生偏转。 9.回旋加速器 （1）为了使粒子在加速器中不断被加速，加速电场的周期必须等于回旋周期。 （2）粒子做匀速圆周运动的最大半径等于D形盒的半径。 （3）在粒子的质量、电量确定的情况下，粒子所能达到的最大动能只与D形盒的半径和磁感应强度有关，与加速器的电压无关（电压只决定了回旋次数）。 （4）将带电粒子：在两盒之间的运动首尾相连起来是一个初速度为零的匀加速直线运动，带电粒子每经过电场加 变压器 电能的输送 1、选择题(本大题共10个小题，共70分，每小题至少有一个选项正确，全部选对的得7分，选对但不全的得4分，有选错的得0分) 1．(2008·北京高考)一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶5，原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u如图1所示．副线圈仅接入一个10Ω的电阻．则( ) 图1 A．流过电阻的电流是20 A B．与电阻并联的电压表的示数是100 V C．经过1分钟电阻发出的热量是6×103J D．变压器的输入功率是 1×103 W 2．（双选）(2010·济南模拟)正弦式电流经过匝数比为＝的变压器与电阻R、交流电压表V、交流电流表A按如图2甲所示方式连接，R＝10 Ω.图乙所示是R两端电压U随时间变化的图象，U m＝10 V，则下列说法中正确的是( ) 图2 A．通过R的电流i R随时间t变化的规律是i R＝cos100πt(A) B．电流表A的读数为0.1 A C．电流表A的读数为 A D．电压表的读数为U m＝10 V 3．如图3所示，有一理想变压器，原、副线圈的匝数比为n.原线圈接正弦交流电压U，输出端接有一个交流电流表和一个电动机．电动机线圈电阻为R.当输入端接通电源后，电流表读数为I，电动机带动一重物匀速上升．下列判断正确的是( ) A．电动机两端电压为IR B．电动机消耗的功率为I2R C．原线圈中的电流为nI D．变压器的输入功率为 4．如图4所示，左侧的圆形导电环半径为r＝1.0 cm，导电环与一个理想变压器的原线圈相连，变压器的副线圈两端与一个电容为C＝100 pF的电容器相连，导电环的电阻不计，环中 有垂直于圆环平面的变化磁场，磁感应强度B的变化率为＝100 πsinωt，若电容器C所带电荷量的最大值为1.41×10－9C，则所用理想变压器的原、副线圈的匝数之比为(取π2＝10) ( ) A．1∶100 B．100∶1 高中物理：变压器练习题 1.如图所示四个电路,能够实现升压的是( ) 【解析】选D。变压器只能对交变电流变压,不能对直流电变压,故A、B错误。由于电压与线圈匝数成正比,所以D项能实现升压。 2.一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3∶1,在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻,原线圈一侧接在电压为220 V的正弦交流电源上,如图所示。设副线圈回路中电阻两端的电压为U,原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k,则( ) A.U=66V,k= B. U=22V,k= C.U=66V,k= D.U=22V,k= 【解题指南】解答本题时应从以下三点进行分析： (1)掌握变压器的功率、电压、电流关系。 (2)根据变压器的匝数比推出原、副线圈的电流比,求得k值。 (3)根据变压器的电压关系和电路的特点求得电压。 【解析】选A。由于变压器的匝数比为3∶1,可得原、副线圈的电流比为1∶3,根据 P=I2R可知原、副线圈中电阻R的功率之比k=,由=,其中U 2=U,则U 1 =3U,结合原、 副线圈的电流比为1∶3,可得原线圈中电阻R上的电压为,所以有3U+=220V,得 U=66V,故选项A正确。 【补偿训练】如图所示为理想变压器原线圈所接正弦交流电源两端的电压—时间图 像。原、副线圈匝数比n 1∶n 2 =10∶1,串联在原线圈电路中的交流电流表的示数为1A, 则( ) A.变压器原线圈所接交流电压的有效值为311 V B.变压器输出端所接电压表的示数为22V C.变压器输出端交变电流的频率为50 Hz D.变压器的输出功率为220W 【解析】选C。变压器原线圈所接交流电压的有效值为U 1 =V=220 V,选项A错误； 变压器输出端所接电压表的示数为U 2=U 1 =×220V=22 V,选项B错误；变压器输 出端交变电流的频率为f=Hz=50 Hz,选项C正确；变压器的输出功率等于输入功 率,P=U 1I 1 =220×1W=220 W,选项D错误。故选C。 3.(多选)一理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1,原线圈输入电压的变化规律如图甲所示,副线圈所接电路如图乙所示,P为滑动变阻器的滑片。下列说法正确的是( ) 专题四静电场 1、某静电场的电场线分布如图所示，P、Q为该电场中的两点， 下列说法正确的是 A．P点电势高于Q点电势 B．P点场强小于Q点场强 C．将负电荷从P点移动到Q点，其电势能减少 D．将负电荷从P点移动到Q点，电场力做负功 2、水平线上的O点放置一点电荷，图中画出电荷周围对称分布的 几条电场线，如图所示。以水平线上的某点O'为圆心画一个圆，与 电场线分别相交于a、b、c、d、e，则下列说法正确的是( ) A．b、e两点的电场强度相同B．a点电势低于c点电势 C．b、c两点间电势差等于e、d两点间电势差D．电子沿圆周由d到b，电场力做正功3、图中虚线为一组间距相等的同心圆，圆心处固定一带负电的点电荷。 一带电粒子以一定初速度射入电场，实线为粒子仅在电场力作用下的运 动轨迹，a、b、c三点是实线与虚线的交点。则该粒子（） A．带负电B．在c点受力最大 C．在b点的电势能大于在c点的电势能 D．由a点到b点的动能变化小于有b点到c点的动能变化 4、如图所示，虚线是两个等量点电荷所产生的静电场中的一簇等势 线，若不计重力的带电粒子从a点射入电场后恰能沿图中的实线运 动，b点是其运动轨迹上的另一点，则下述判断正确的是 A．由a到b的过程中电场力对带电粒子做正功 B．由a到b的过程中带电粒子的电势能在不断减小 C．若粒子带正电，两等量点电荷均带正电 D．若粒子带负电，a点电势高于b点电势 5、一质子从A点射入电场，从B点射出，电场的等差等势面和 质子的运动轨迹如图所示，图中左侧前三个等势面彼此平行，不 计质子的重力。下列说法正确的是 A．A点的电势高于B点的电势 B．质子的加速度先不变，后变小 C．质子的动能不断减小 D．质子的电势能先减小，后增大 6、如图，在点电荷Q产生的电场中，将两个带正电的检验电荷q1、 q2分别置于A、B两点，虚线为等势线。取无穷远处为零电势点， 若将q1、q2移动到无穷远的过程中外力克服电场力做的功相等，则 下列说法正确的是 A．B点电势高于A点电势B．q1在A点的电势能大于q2在B点的电势能 C．点电荷Q带负电D．q1的电荷量大于q2的电荷量 7、如图所示，虚线为某一带电粒子只在电场力作用下的运动轨迹，M、N为运动轨迹上两 变压器·典型例题解析 【*例1】一只电阻、一只电容器、一只电感线圈并联后接入手摇交流发电机的输出端．摇动频率不断增加，则通过它们的电流I R、I C、I L如何改变 [ ] A．I R不变、I C增大、I L减小 B．I R增大、I C增大、I L减小 C．I R增大、I C增大、I L不变 D．I R不变、I C增大、I L不变 解答：应选C． 点拨：手摇发电机的磁场、线圈形状和匝数都是不变的，输出电压与频率成正比．纯电阻电路中，电阻R与频率无关，I R＝U/R，所以I R与频率成正比；纯电容电路中，容抗X C＝1/2πfC，I C＝U/X C＝2πfCU，与频率的二次方成正比；纯电感电路中，X L＝2πfL，I L＝U/X L＝U/2πfL，与频率无关． 【例2】图18－17为理想变压器，它的初级线圈接在交流电源上，次级线圈接在一个标有“12V 100W”的灯泡上．已知变压器初、次级线圈匝数之比为18∶1，那么灯泡正常工作时，图中的电压表读数为________V，电流表读数为________A． 解答：由公式U1/U2＝n1/n2，得U1＝U2n1/n2＝216(V)； 因理想变压器的初、次级功率相等， 所以I1＝P1/U1＝P2/U2＝0.46(A) 即电压表、电流表读数分别为216V、0.46A． 点拨：分析理想变压器问题时应注意正确应用电压关系和电流关系、特别是初、次级功率相等的关系． 【例3】如图18－18所示，甲、乙两电路是电容器的两种不同的接法， 它们各在什么条件下采用？应怎样选择电容器？ 点拨：关键是注意容抗与交流电的频率成反比．甲应是电容较大的电容器，乙应是电容较小的电容器． 参考答案 甲是电容较大的电容器通交流，阻直流、乙是电容较小的电容器通直流，去掉交流． 【例4】如图18－19所示，理想变压器的两个次级线圈分别接有“24V 12W”、“12V 24W”的灯泡，且都正常发光，求当开关断开和闭合时，通过初级线圈的电流之比． 点拨：关键是初、次级功率始终相等． 参考答案：1∶3． 跟踪反馈 1．如图18－20所示，一平行板电容器与一个灯泡串联，接到交流电源上，灯泡正常发光，下列哪种情况可使灯泡变暗 [ ] A．在电容器两极间插入电介质 B．将电容器两板间的距离增大 C．错开电容器两极的正对面积 D．在电容器两极间插入金属板(不碰及极板) 电容器的电容专题 一、基础知识 1．任何两个彼此绝缘又相距很近的导体都可以构成电容器．这两个导体称为电容器的电极． 2．把电容器的两个极板分别与电池的两极相连，两个极板就会带上等量的异号电荷， 这一过程叫充电。电容器的一个极板所带的电荷量的绝对值叫做电容器的电荷量。用导线把电容器的两板接通，两板上的电荷 中和，电容器不再带电，这一过程叫做放电。 3．电容器所带的电荷量Q 与电容器两极板间的电势差U 的比值，叫做电容器的电容，用符号C 表示，表达式为U Q C =。 4．一般说来，构成电容器的两个导体的正对面积越大距离越小这个电容器的电容就越大；两个导体间 电介质的性质也会影响电容器的电容。 二、定义式：C=Q/U=ΔQ/ΔU ，适用于任何电容器。 决定式；C=εS/4πkd ，仅适用于平行板电容器。 ●对平行板电容器有关的C 、Q 、U 、E 的讨论问题有两种情况。 对平行板电容器的讨论：kd s c πε4=、U q C =、d U E = ①电容器跟电源相连，U 不变，q 随C 而变。 d ↑→C ↓→q ↓→E ↓ ε、S ↑→C ↑→q ↑→E 不变。 ②充电后断开，q 不变，U 随C 而变。 d ↑→C ↓→U ↑→s kq sd kdq cd q d U E επεπ44====不变。 ε、S ↓→C ↓→U ↑→E ↑。 问题1：静电计为什么可测量两个导体的电势差？ 问题2：静电计会改变被验两个导体的电量与电势差吗？ 典型例题 [例1]. 如图6所示，平行板电容器在充电后不切断电源，此时板间有一带电尘粒恰能在电场中静止，当正对的平行板左右错开一些时（ ） A ．带电尘粒将向上运动 B ．带电尘粒将保持静止 C ．通过电阻R 的电流方向为A 到B D ．通过电阻R 的电流方向为B 到A [答案] BC 分析：粒子静止在电容器内，则由共点力的平衡可知电场强度与重力的关系；再根据变化后的场强判断能否保持平衡； 由电容器的决定式可知电容的变化，由电容的定义式可知极板上电荷量的变化，由充放电知识可知电流的方向 解析：A 、B 由于电容器与电源相连，故电容器两端电压不变，因板间距不变，故极板间的场强不变，带电粒子所受的电场力不变，粒子仍能保持静止，故A 错误，B 正确； 图 高考物理变压器训练 1．理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，以下说法中正确的是() A．穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是10∶1 B．穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等 C．原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10∶1 D．正常工作时原、副线圈的输入、输出功率之比为1∶1 2．理想变压器正常工作时，若增加接在副线圈两端的负载，则() A．副线圈中电流增大 B．副线圈输出的电功率减小 C．原线圈中电流不变 D．原线圈输入的电功率增大 3．如图5－4－9所示为理想变压器．原线圈的匝数为1000匝，两个副线圈n2＝50匝，n3＝100 匝，L1是“6 V 2 W”的小灯泡．L2是“12 V 4 W”的小灯泡，当n1接上交变电压时，L1、L2都正常发光，那么原线圈中的电流为() 图5－4－9 A.1 60A B.1 30A C.1 20A D.1 10A 4.如图5－4－10所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R.开始时，开关S断开．当S接通时，以下说法中正确的是() 图5－4－10 A．副线圈两端M、N的输出电压减小 B．副线圈输电线等效电阻R上的电压增大 C．通过灯泡L1的电流减小 D．原线圈中的电流增大 5．对理想变压器可作出的判断是() A．高压线圈匝数多、电流大、导线粗 B．低压线圈匝数少、电流小、导线细 C ．高压线圈匝数多、电流大、导线细 D ．低压线圈匝数少、电流大、导线粗 6．一台理想变压器的副线圈有100 匝，输出电压为10 V ，则铁芯中磁通量的变化率的最大值为( ) A ．10 Wb/s B ．14.1 Wb/s C ．0.14 Wb/s D ．28.2 Wb/s 7．一输入电压为220 V ，输出电压为36 V 的变压器副线圈烧坏．为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈．如图5－4－12所示，然后将原线圈接到220 V 交流电源上，测得新绕线圈的端电压为1 V ，按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为( ) 图5－4－12 A ．1100,360 B ．1100,180 C ．2200,180 D ．2200,360 8．如图5－4－13所示，MN 和PQ 为两光滑的电阻不计的水平金属导轨，N 、Q 接理想变压器，理想变压器的输出端接电阻元件R 、电容元件C ，导轨上垂直放置一金属棒ab .今在水平导轨部分加一竖直向上的匀强磁场，则下列说法中正确的是(I R 、I c 均为有效值)( ) 图5－4－13 A ．若ab 棒匀速运动，则I R ≠ 0，I c ＝0 B ．若ab 棒匀速运动，则I R ＝0，I c ＝0 C ．若ab 棒在某一中心位置两侧做往复运动，则I R ≠ 0，I c ≠ 0 D ．若ab 棒做匀加速运动，则I R ≠ 0，I c ＝0 9．如图5－4－14所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20∶1，原线圈接正弦式交流电源，副线圈接入“220 V ,60 W”灯泡一只，且灯泡正常发光．则( ) 图5－4－14 A ．电流表的示数为32220 A B ．电源输出功率为1200 W C ．电流表的示数为3220 A D ．原线圈两端电压为11 V 第10章交变电流 1．在图所示电路中，A是熔断电流I0＝2 A 的保险丝，R是可变电阻，S是交流电源。交流电源的内电阻不计，其电动势随时间变化的规律是e＝2202sin(314t) V。为了不使保险丝熔断，可变电阻的阻值应该大于( ) A．110 2 Ω B．110 Ω C．220 Ω D．220 2 Ω 解析U＝220 V，R min＝U I0＝ 220 2 Ω＝110 Ω。 答案 B 2．线框在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动(由上向下看是逆时针方向)，当转到如图所示位置时，磁通量和感应电动势大小的变化情况是( ) A．磁通量和感应电动势都在变大 B．磁通量和感应电动势都在变小 C．磁通量在变小，感应电动势在变大 D．磁通量在变大，感应电动势在变小 解析由题图可知，Φ＝Φm cos θ，e＝E m sin θ，所以磁通量变大，感应电动势变小。 答案 D 3．(多选)某小型发电机产生的交变电动势为e＝50sin 100πt(V)。对此电动势，下列表述正确的是( ) A．最大值是50 2 V B．频率是100 Hz C．有效值是25 2 V D．周期是0.02 s 解析从中性面开始计时，交变电动势的表达式为e＝E m sin ωt，因e＝50sin 100πt(V)，所以最大值E m＝50 V，A错误；由ω＝2πf＝100π rad/s得f＝50 Hz，B错误；有效值E ＝E m 2 ＝25 2 V，C正确；T＝ 1 f ＝0.02 s，D正确。 答案CD 4．一矩形线框在匀强磁场内绕垂直于磁场的轴匀速转动的过程中，线框输出的交流电压随时间变化的图象如图所示，下列说法中正确的是( ) 高中物理电容器的动态分析 对于电容器的动态分析问题，我们一定要注意两个关系式，即定义式U Q C =和决定式kd 4S C πε=（此式虽然不要求定量计算，但有助于我们理解一些物理量的变化对电容器电容大小的影响），在分析解决问题时可同时应用。在综合应用电容和电场的知识时，应注意电容器充电后切断电源（Q 不变）和不切断电源（U 不变）两种不同情况。 一、保持电容器两极板电压不变的情况 例1. 两块大小、形状完全相同的金属板平行放置，构成一平行板电容器，与它相连的电路如图1所示。接通开关S ，电源即给电容器充电：（ ） A. 保持S 接通，减小两极板间的距离，则两极板间的电场强度减小； B. 保持S 接通，在两极板间插入一块介质，则极板上的电量增大； C. 断开S ，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差减小； D. 断开S ，在两极板间插入一块介质，则两极板间的电势差增大。 解析：S 接通保持U 不变，由场强d U E =得d 减小，E 增大，故A 错误；插入介质后，C 增大，根据CU Q =可知极板上的电量增大，故B 正确；当S 断开时，极板上的电量不变，减小板间距离，则C 增大，据U Q C = 可知U 减小，故C 正确；在两极板间插入介质，则C 增大，据U Q C =可知U 减小，故D 错误，故答案应为BC 。 点评：解答本题关键是S 接通时，两极板间电压不变；断开S 时，两极板间所带电量不变，同时我们能够看出利用kd 4S C πε= 这一电容的决定式定性的分析电容器的变化很方便。 二、保持电容器两极板电量不变的情况 例2. 如图2所示，一平行板电容器经开关S 与电池相连，闭合S 后又断开，电容器的负极板接地，在两极板间a 点有一电量非常小的正电荷，以E 表示两极板间的电场强度，U 表示电容器的电压，ε表示正电荷在a 点的电势能，现将电容器的A 板稍微下移，使两板间的距离减小，则：（ ） A. U 变小，E 不变； B. U 变大，ε变大； C. U 变小，ε不变； D. U 不变，ε不变。第5章交变电流 变压器
高考物理电磁交变电流知识点总结
14高考物理变压器习题
高中物理：变压器练习题
高三物理专题复习电场
《交变电流》典型例题变压器
高考物理-电容器专题
高考物理变压器训练
高考物理大复习交变电流试题
高中物理电容器的动态分析 专题辅导