2025届高考物理热点题型归类专题30交变电流与变压器讲义+变式演练.docx

专题30交变电流与变压器

目录

TOC\o1-3\h\u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 16

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 24

题型三远距离输电模型分析 27

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eq\r(2)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＝Φmcosωt＝BScosωt

电动势

e＝Emsinωt＝nωBSsinωt

电压

u＝Umsinωt＝eq\f(REm,R＋r)sinωt

电流

i＝Imsinωt＝eq\f(Em,R＋r)sinωt

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＝Imsinωt。

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＝Imcosωt。

1．如图所示，交流发电机的矩形线框共有匝，总电阻，。绕垂直于磁场方向的对称轴以的转速匀速转动，给的电阻供电。线框所在匀强磁场的磁感应强度，其处于中性面时开始计时，则（）

A．电阻R两端的最大电压为40V

B．通过R的电流方向在内改变1次

C．在内外力至少对系统做功πJ

D．在内通过线框导线横截面的电荷量为

2．图甲为交流发电机的示意图，磁场可视为水平方向的匀强磁场，线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向匀速转动，电阻，线圈电阻，电流表内阻不计。从图示位置开始计时，P、Q间输出的电压u随时间t变化的关系图像如图乙所示，下列说法正确的是（）

A．电阻R中的电流方向每分钟变化3000次

B．线圈转动的角速度为

C．图示位置为感应电动势最大的位置

D．电流表示数为22A

3．如图1所示，abcd为100匝的正方形闭合金属线圈，边长为L，线圈整体处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，绕着与磁场垂直且与线圈共面的轴匀速转动。图2是在匀速转动过程中穿过该线圈的磁通量随时间按正弦规律变化的图像，则下列说法正确的是（）

A．线圈产生的最大电动势为

B．若线圈边长，则磁感应强度大小为

C．时感应电动势最小

D．时线圈中的电流改变方向

4．图甲是交流发电机的示意图，两磁极之间的磁场可视为匀强磁场，金属线圈ABCD绕转轴匀速转动，A为电流传感器（与计算机相连），为定值电阻，线圈电阻为，其余电阻不计。图乙为计算机上显示的电流数据随时间变化的图像。下列说法中正确的是（）

A．金属线圈恰好处于图甲所示的位置时感应电动势为0，对应图乙中或时刻

B．金属线圈恰好处于图甲所示的位置时感应电动势最大，对应图乙中或时刻

C．、时刻穿过线圈的磁通量的绝对值最小，磁通量的变化率最大

D．、时刻穿过线圈的磁通量的绝对值最小，磁通量的变化率最大

5．风能是一种清洁无公害的可再生能源，我国风力发电发展迅猛，截至2023年6月底，中国风电装机容量约3.9亿千瓦。某种风力发电机的原理如图所示，发电机线圈固定，磁体在叶片的驱动下绕线圈对称轴转动。两磁体间的磁场可视为匀强磁场，图示时刻磁场和线圈平行。图示时刻（????）

A．感应电动势最小 B．感应电动势最大

C．电流方向由指向 D．电流方向由指向

6．如图是一手摇发电机，其原理可简化为矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴OO匀速转动，产生随时间变化的感应电动势。已知矩形线圈abcd的匝数为N，边长，。线圈所在处磁感应强度为B。线圈的角速度为。当线圈转动到如图所示位置时，其平面与磁场方向平行。

(1)求线圈转动到如图位置时ab边切割磁感线产生的感应电动势大小并判断ab两端电势的高低；

(2)从线圈处于如图位置开始计时，t时刻线圈转至截面图中虚线所示位置，推导t时刻线圈产生的感应电动势大小为；

类型2交变电流的