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原创情境新题提升素养章末素养提升[科学小报]无线充电器是指不用传统的充电电源线连接到需要充电的终端设备上的充电器,采用了最新的无线充电技术,通过线圈之间产生的交变磁场,传输电能,电感耦合技术将会成为连接充电基站和设备的桥梁接收充电设备飞—)充电底座、…接收线圈/做工/电磁场发射线圈[原创新题]随着新能源轿车的普及,无线充电技术得到进一步开发和应用1如图所示,由地面供电装置(主要装置有线圈和电源)将电能传送至电动车底部的感应装置(主要装置是线圈),该装置使用接收到的电能对车载电池进行充电,供电装置与车身接收装置之间通过磁场传送能量,由于电磁辐射等因素,其能量传输效率只能达到左右目前,无线充电桩可以允许的充电有效距90%离一般为15cm〜25cm,允许的错位误差一般为15cm左右下列说法正确的是()B锂离字蓄电就车身底部感应装置、地面供电装置车身底部感应装置地面供电装置若线圈均采用超导材料,则能量的传输效率有望达到解析:根据题意无线D.100%充电桩可以允许的充电有效距离一般为15〜25c叫允许的错位误差一般为15左右,所以不可以在百米开外对电动车快速充电,故错误根据楞次定律,cm A车身感应线圈中感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化,故B正确当地面发射线圈中电流增大时,穿过车身感应线圈的磁通量增大,根据楞次定律可知此时车身感应线圈中感应电流的磁场与地面发射线圈中电流的磁场方向相反;当地面发射线圈中电流减小时,穿过车身感应线圈的磁通量减小,根据楞次定律可知,此时车身感应线圈中感应电流的磁场与地面发射线圈中电流的磁场方向相同,故错误由于电磁波传播的时候有电磁辐射,感应线圈和发C射线圈中的能量传输不能达到故错误100%,D[原创新题]随着科技的不断发展,手机无线充电技术也是现在的一个热门话2题,而手机的无线充电原理图可以简化为如图所示,实际上相当于一个变压器技术是不断革新的,现在市面上又出现了一个无线充电器同时给两台或多台手机充电的技术,实际上相当于一个有多个副线圈的变压器若无线充电器转换器(原线圈)中的线圈匝数用口表示,两端电压用5表示,电流用表示,输入功L率用表示,两台手机电力接收线圈(两个副线圈)中的线圈匝数分别用出、色Pi表示,两端电压分别用、表示,电流分别用、表示,输出功率分别用U2U3I2l3表示,不计原、副线圈磁通量损失,下面关于无线充电器转换器和手机中PP32的线圈匝数、电压、电流、功率关系正确的是()B,D U1u2U3i=n+n B.—23Hi n n23」」C h23D P\P2P3n n*nnn332r2解析:变压器原、副线圈匝数之间无特定关系,错误;原、副线圈磁A通量变化率相同,根据法拉第电磁感应定律,感应电动势与线圈匝数成正比,则两端电压与线圈匝数成正比,即生二二出,正确;原、副线九B1九九23圈如果没有能量损失,满足入=出,单个副线圈的情况下,满足P P所以焊也,电流与匝数成反比;两个副线圈的情况下,也力九121满足入二出,即、错误P PPi=P2+P3,UiL=U2I2+U3I3,nJ=rhlz+mL CD[原创新题](多选)如图甲为手机无线充电工作原理示意图,它由送电线圈3和受电线圈组成已知受电线圈的匝数为匝,电阻厂,在它的、两402c d端接一阻值的电阻设在受电线圈内存在与线圈平面垂直的磁场,其磁通R=6量随时间变化规律如图乙所示,磁场向上穿过线圈时磁通量为正,则()ACA.0〜3时间内,感应电流的方向为cf R-d电压表的示数为B.6V无线充电电阻上接收电能为C.1min,R720J.到时间内,通过电阻的电荷量为3t R1X10C2解析由题图乙可知,0〜3时间内,受电线圈中磁通量方向向上增大,则根据楞次定律判断可知,感应电流方向为故正确;由题图乙可知二3c-Rf d,A Tn XWs,在受电线圈中产生感应电动势的最大值为4则受电线圈中产生感应E m=NBS«=NO m—=40X X10XV=16V,T71X10电动势的有效值为二粤二立根据闭合电路欧姆定律可得,受电线E8V,V2圈中的感应电流为二/则电压表的示数为二二立I=—=—A A,U IR6r+R2+6故错误;无线充电电阻上接收电能为
21.B1min,R E=Q=I Rt=2X6X60故正确;由题图乙可知,在倒则在如到、-£J=720J,C ttzX ICTWb,t2N—时间内,通过电阻的电荷为△R q=/•t=——•Ar+R r+R3故错误t=4…Xio’x IOC,D r+R2+6盘点高考真题题点一交变电流的产生及描述r(•浙江月卷)如图所示,甲图是一种手摇发电机及用细短铁丝显
2.20221,9示的磁场分布情况,摇动手柄可使对称固定在转轴上的矩形线圈转动;乙图是另一种手摇发电机及磁场分布情况,皮带轮带动固定在转轴两侧的两个线圈转动下列说法正确的是()A甲乙■真题解读考题题型归类:考查正弦式交流电的产生条件考查难点:根据题图得出隐含的条件解析:题图甲中细短铁丝显示的磁场分布均匀,则线圈转动区域磁场可视为匀强磁场,故正确;题图乙中细短铁丝显示的磁场分布不均匀,则线圈转动区域磁A场不能看成匀强磁场,故错误;根据发电机原理可知题图甲中线圈在匀强磁场B中绕垂直磁场的转轴匀速转动时才能产生正弦交流电,故错误;题图乙中是非C匀强磁场,则线圈匀速转动时也不能产生正弦交流电,故错误D(•江苏卷,)贯彻新发展理念,我国风力发电发展迅猛
3.202112,2020年我国风力发电量高达亿千瓦时某种风力发电机的原理如图4000所示,发电机的线圈固定,磁体在叶片驱动下绕线圈对称轴转动,已知的匝数磁体间的磁场为匀强磁场,磁感应强度的大小为线
0.20T,为、面积为小电阻为,若磁体转动的角速度为
1000.
50.690线圈中产生的感应电流为求rad/s,50Az6接外电路⑴线圈中感应电动势的有效值E;⑵线圈的输出功率(结果保留整数)P.真题解读考题题型归类:考查基本规律的应用一一交变电流的四值描述考查巧妙之处:联系生活实践一一风力发电考查难点与闭合电路知识的综合解析()电动势的最大值产,1E NBS有效值二粤,解得二警,E EV2V2代入数据得仁E636Vo输出电压2U=E-Ir,输出功率解得P=IU,P=IE-Ir,代入数据得P^30300Wo答案1636V230300Wr题点二变压器的动态分析•福建卷,某住宅小区变压器给住户供电的电路示意图如图所示,图
4.20213中为输电线的总电阻若变压器视为理想变压器,所有电表视为理想电表,不R考虑变压器的输入电压随负载变化,则当住户使用的用电器增加时,图中各电表的示数变化情况是D增大,不变,增大V2V3增大,减小,增大V2V3增大,增大,减小V2V3增大,不变,减小V2V3■真题解读考题题型归类:考查基本规律的应用一一变压器的动态分析问题考查巧妙之处:联系实际一一住宅小区变压器给住户供电考查难点理想变压器原理的理解和应用解析:不考虑变压器的输入电压随负o载变化,即变压器原线圈的输入电压尸又不变,根据段以可知,变压器副线圈U的输出电压不二,不变;u n22当住户使用的用电器增加时,由于各用电器之间是并联关系,故用户的总电阻用变小,由二警一可知,副线圈的电流变大,而由用R1212=3R I RU3=U-IR可知减小;由理想变压器的原理可知原线圈的电流V V3UdFUL,I22尸变大;综合上述分析可知增大,增大,不变,减小,故正确,、1A1A2V2V3D A、错误B C(湖南卷,)如图,理想变压器原、副线圈总匝数相同,滑动触头初
5.2022•6Pi始位置在副线圈正中间,输入端接入电压有效值恒定的交变电源定值电阻R的阻值为滑动变阻器的最大阻值为滑片初始位置在最右端理想电R,R29R,P2压表©的示数为理想电流表@的示数为下列说法正确的是()U,I BP2;】位置不变,向左缓慢滑动的过程中,减小,不变P IU
2.位置不变,向左缓慢滑动的过程中,消耗的功率增大P2R,位置不变,向下缓慢滑动的过程中,减小,增大2Pl IU位置不变,向下缓慢滑动的过程中,%消耗的功率减小2P1・真题解读考题题型归类:考查基本规律的应用一一变压器的动态分析问题、变压器原线圈接有负载问题考查巧妙之处:原副线圈电学量均能改变考查难点:变压器问题与电路问题的综合分析解析:设原线圈两端电压为副线圈两端电压为通过原线圈的电UI,u,2流为通过副线圈的电流为由理想变压器变压规律和变流规律音聋即等保L,1,42持位置不变,将原、副线圈及电阻p可得,原、副线及定值电阻的等效电阻为,R R等效为一定值电阻,向左缓慢滑动过程中,接入电路的电阻减小,R1P2R2则整个电路的总电阻减小,由欧姆定律可知,回路中电流增大,原线圈两端电I压增大,又电源电压不变,故电压表示数减小,选项错误;由于原线圈两端电U A压增大,由理想变压器变压规律可知,副线圈两端电压增大,故消耗的功率增R.大,选项正确;当位置不变,向下滑动时,由减小,等效电阻增大,由B P2Pi R欧姆定律可知,回路中电流减小,两端电压减小,选项错误;由于两端R2C R2电压减小,则原线圈两端电压增大,由变压规律可知,副线圈两端电压增大,R1的功率增大,选项错误D。