（浙江專版）2018_2019學(xué)年高中物理第五章章末小結(jié)與測評講義（含解析）新人教版.docx

章末小結(jié)交變電流的產(chǎn)生與描述1交變電流的產(chǎn)生與描述，主要考查正弦式交變電流產(chǎn)生的原理，磁通量隨時間變化的圖象和感應(yīng)電流隨時間變化的圖象及其對應(yīng)關(guān)系，交變電流的表達(dá)式中含有交變電流的大小、相位、周期和頻率等量，其中一個量的改變都會引起表達(dá)式的改變，通?？疾楸磉_(dá)式是正弦形式還是余弦形式的確定、峰值大小和角速度大小等。2線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的電流為正余弦交變電流。當(dāng)線圈從中性面開始轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的電流為正弦圖象(此時磁通量最大，產(chǎn)生的電動勢最小)，當(dāng)線圈從垂直于中性面的位置開始轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的電流為余弦圖象(此時磁通量最小，產(chǎn)生的電動勢最大)。產(chǎn)生正弦式交變電流的過程中，穿過回路的磁通量與產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小間的變化趨勢恰好是相反的；特別注意中性面，這個位置是感應(yīng)電流方向改變的位置。典例1(多選)圖甲是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，兩磁極N、S間的磁場可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場，為交流電流表。線圈繞垂直于磁場方向的水平軸OO沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，從圖示位置開始計時，產(chǎn)生的交變電流隨時間變化的圖象如圖乙所示，以下判斷正確的是()A電流表的示數(shù)為10 AB線圈轉(zhuǎn)動的角速度為50 rad/sC0.01 s時線圈平面與磁場方向平行D0.02 s時電阻R中電流的方向自右向左解析由題圖乙可知交流電電流的最大值是Im10 A，周期T0.02 s，由于電流表的示數(shù)為有效值，故示數(shù)I10 A，選項A正確；角速度100 rad/s，選項B錯誤；0.01 s時線圈中的感應(yīng)電流達(dá)到最大，感應(yīng)電動勢最大，則穿過線圈的磁通量變化最快，磁通量為0，故線圈平面與磁場方向平行，選項C正確；由楞次定律可判斷出0.02 s時流過電阻的電流方向自左向右，選項D錯誤。答案AC1瞬時值反映的是不同時刻交流電的大小和方向，瞬時值是時間的函數(shù)，正弦交流電瞬時值表達(dá)式為：eEmsin t，iImsin t，此式表示從線圈位于中性面開始計時。 2最大值線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的交變電流的電動勢，其最大值EmnBS，在考慮電容器的耐壓值時，應(yīng)根據(jù)交流電的最大值。3有效值根據(jù)電流的熱效應(yīng)來規(guī)定，讓交變電流和恒定電流通過相同阻值的電阻，如果它們在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，則這個恒定電流I、電壓U叫做這個交變電流的有效值。利用I、U、E計算有效值，只適用于正(余)弦式交流電。4平均值平均值需要用n 和計算，求一段時間內(nèi)通過橫截面的電量時要用平均值。計算通過電路橫截面的電荷量qttn。5最大值、瞬時值、有效值和平均值的應(yīng)用(1)求電功、平均電功率以及確定保險絲的熔斷電流等物理量時，要用有效值計算。(2)求一段時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量時要用平均值，qttn。(3)在計算電容器的耐壓值時，要用交流電的最大值。(4)計算線圈某一時刻的受力情況時要用瞬時值。典例2(北京高考)一個小型電熱器若接在輸出電壓為10 V的直流電源上，消耗電功率為P；若把它接在某個正弦交流電源上，其消耗的電功率為。如果電熱器電阻不變，則此交流電源輸出電壓的最大值為()A5 VB5VC10 VD10V解析設(shè)電熱器電阻為R，正弦交流電源的電壓有效值為U效，接10 V直流電源時，P；接交流電源時，聯(lián)立得U效5 V，故最大值UmU效10 V，C選項正確。答案C交變電流的圖象及應(yīng)用交變電流的圖象反映了交流電動勢(電流)隨時間的變化規(guī)律，對于正弦交變電流，可以從圖象中獲取如下信息：1交變電流的周期(T) 一個完整的正弦波對應(yīng)的時間段。知道了周期便可以算出線圈轉(zhuǎn)動的角速度2/T。 2交變電流的最大值(Em，Im)3任意時刻交變電流的瞬時值圖象上每個“點(diǎn)”表示某一時刻交變電流的瞬時值。4交流電圖象問題的分析方法(1)分析要點(diǎn)：一看、二變、三判一看：看“軸”、看“線”、看“斜率”、看“截距”、看“面積”、看“拐點(diǎn)”，并理解其物理意義。二變：掌握“圖與圖”、“圖與式”和“圖與物”之間的變通關(guān)系。三判：在此基礎(chǔ)上進(jìn)行正確的分析和判斷。(2)對于正弦交變電流的變化規(guī)律，不應(yīng)只從其隨時間按正弦規(guī)律變化這一點(diǎn)去認(rèn)識，還應(yīng)看到交流電動勢隨線圈在勻強(qiáng)磁場中空間位置的變化而變化，隨線圈的磁通量變化而變化。典例3(多選)在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，一個面積為S的矩形線圈勻速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的交流電電壓隨時間變化的規(guī)律如圖所示，線圈與一阻值為R9 的電阻串聯(lián)在一起，線圈的電阻為1 ，則()A通過電阻R的電流瞬時值表達(dá)式為i10sin 200t AB電阻R兩端的電壓有效值為90 VC1 s內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量為450 JD圖中t1102 s時，線圈位于中性面解析通過電阻R的電流最大值為Im10 A，線圈轉(zhuǎn)動的角速度 rad/s100 rad/s，故電流的瞬時值表達(dá)式為i10sin 100t A，A項錯誤；電阻R兩端的電壓有效值為UR9 V45 V，B項錯誤；1 s內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量Qt450 J，C項正確；由題圖知t1.0102 s時感應(yīng)電動勢為零，此時穿過線圈的磁通量最大，線圈位于中性面，D項正確。答案CD變壓器1一個原理根據(jù)電磁感應(yīng)的原理改變交變電流的電壓。2三個關(guān)系(1)功率：P入P出。(2)電壓：(3)電流：只有一個副線圈時。3四個決定(1)原線圈電壓U1由提供原線圈電壓的電源決定。(2)副線圈電壓U2由原線圈電壓及匝數(shù)比決定，與副線圈所接負(fù)載無關(guān)。(3)副線圈電流I2由副線圈電壓和副線圈所接負(fù)載決定。(4)原線圈電流I1由副線圈中的電流決定。典例4(多選)如圖所示的電路中，P為滑動變阻器的滑片，保持理想變壓器的輸入電壓U1不變，閉合電鍵S，下列說法正確的是()AP向下滑動時，燈L變亮BP向下滑動時，變壓器的輸出電壓不變CP向上滑動時，變壓器的輸入電流變小DP向上滑動時，變壓器的輸出功率變大解析由于U1保持不變，根據(jù)變壓器的變壓比可知，副線圈的輸出電壓U2不變，B項正確；P向下滑動時，燈泡L兩端的電壓不變，燈泡的亮度不變，A項錯誤；P向上滑動時，滑動變阻器接入電路的電阻變小，副線圈電路的總電阻R變小，根據(jù)P2可知，變壓器的輸出功率變大，D項正確；由P1U1I1P2可知，變壓器的輸入電流增大，C項錯誤。答案BD高壓輸電問題的一般解題思路1解決高壓輸電問題時，應(yīng)先畫輸電線路草圖，并在草圖上標(biāo)出各量，然后依次逐級計算。2以升壓變壓器和降壓變壓器原、副線圈為參考將輸電線路劃分為幾個獨(dú)立回路。3根據(jù)串聯(lián)電路特點(diǎn)、歐姆定律、電功率公式等確定各部分回路電學(xué)量之間的關(guān)系。4根據(jù)升壓變壓器和降壓變壓器原、副線圈的電壓、電流關(guān)系和功率關(guān)系列式求解，利用好能量守恒這條主線。典例5(浙江高考)如圖所示為遠(yuǎn)距離交流輸電的簡化電路圖。發(fā)電廠的輸出電壓是U，用等效總電阻是r的兩條輸電線輸電，輸電線路中的電流是I1，其末端間的電壓為U1。在輸電線與用戶間連有一理想變壓器，流入用戶端的電流為I2。則()A用戶端的電壓為B輸電線上的電壓降為UC理想變壓器的輸入功率為I12rD輸電線路上損失的電功率為I1U解析理想變壓器輸入和輸出功率相同，設(shè)用戶端得到的電壓為U2，則有I1U1U2I2，U2，選項A正確；輸電線上的電壓降為UI1r，或者UUU1，選項B錯誤；理想變壓器的輸入功率為PI1U1，選項C錯誤；輸電線路上損失的電功率為PI12r，選項D錯誤。答案A專題訓(xùn)練1如圖所示，實驗室一臺手搖交流發(fā)電機(jī)，內(nèi)阻r1.0 ，外接R9.0 的電阻。閉合開關(guān)S，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以某一轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的電動勢e10sin 10t V，則( )A該交變電流的頻率為10 HzB該電動勢的有效值為10 VC外接電阻R所消耗的電功率為10 WD電路中理想交流電流表的示數(shù)為1.0 A解析：選D從電動勢瞬時值表達(dá)式可知，交變電流的頻率fHz5 Hz，選項A錯誤；該電動勢的有效值E10 V，選項B錯誤；電路中電流(有效值)I1.0 A，電阻R消耗功率PI2R9 W，選項C錯誤；電流表的讀數(shù)即為電流的有效值，選項D正確。2發(fā)電廠發(fā)電機(jī)的輸出電壓為U1，發(fā)電廠至學(xué)校的輸電導(dǎo)線的總電阻為R，通過導(dǎo)線的電流為I，學(xué)校得到的電壓為U2，則輸電線上損耗的電壓可表示為()AU1BU1IRCIRDU2解析：選C輸電線上的電壓損失UU1U2IR，選項B錯誤，C正確；U1為輸出電壓，U2為用戶得到的電壓，選項A、D錯誤。3某交流發(fā)電機(jī)給燈泡供電，產(chǎn)生正弦式交變電流的圖象如圖所示，下列說法中正確的是()A交變電流的頻率為0.02 HzB交變電流的瞬時值表達(dá)式為i5cos 50t AC在t0.01 s時，穿過交流發(fā)電機(jī)線圈的磁通量最大D若發(fā)電機(jī)線圈電阻為0.4 ，則其產(chǎn)生的熱功率為5 W解析：選D由題圖知，交流電的周期為0.02 s，故頻率為50 Hz，A錯；轉(zhuǎn)動的角速度100 rad/s，故電流瞬時值表達(dá)式為i5cos 100t A，B錯；t0.01 s時，電流最大，此時穿過線圈的磁通量應(yīng)為0，C錯；交流電電流的有效值I A，故PI2R20.4 W5 W，故D對。4.(多選)如圖所示，將額定電壓為60 V的用電器，通過一理想變壓器接在正弦交變電源上。閉合開關(guān)S后，用電器正常工作，交流電壓表和交流電流表(均為理想電表)的示數(shù)分別為220 V和2.2 A。以下判斷正確的是()A變壓器輸入功率為484 WB通過原線圈的電流的有效值為0.6 AC通過副線圈的電流的最大值為2.2 AD變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1n2113解析：選BD根據(jù)功率公式可以求出用電器消耗的功率為602.2 W132 W，因此A錯誤；再根據(jù)變壓器變壓公式和變流公式和，聯(lián)立可求得通過原線圈的電流的有效值為0.6 A，所以B正確；由于電流表顯示的是有效值，因此通過副線圈電流的最大值為2.2 A，故C錯誤；根據(jù)變壓器的變壓公式可知，變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為n1n2113，所以D正確。(時間：45分鐘滿分：100分)一、單項選擇題(本題共6個小題，每小題6分，共36分。每小題只有一個選項正確)1(2016浙師大附中高二檢測)如圖甲至丁是交流電發(fā)電過程的示意圖，圖中只畫出了一匝線圈，線圈的AB邊連在金屬滑環(huán)K上，CD邊連在滑環(huán)L上，導(dǎo)體做的兩個電刷E、F分別壓在兩個滑環(huán)上，線圈在轉(zhuǎn)動時可以通過滑環(huán)和電刷保持與外電路的連接。線圈沿逆時針方向以角速度勻速轉(zhuǎn)動，線圈的面積為S，磁場可視為水平向右的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，電路的總電阻為R。以下說法中正確的是()A由甲轉(zhuǎn)到乙的過程中，線圈中的電流方向為ABCDAB由丙轉(zhuǎn)到丁的過程中，線圈中的電流方向為ABCDAC轉(zhuǎn)到丙位置時，穿過線圈的磁通量為零D轉(zhuǎn)動一圈的過程中，線圈產(chǎn)生的電能為解析：選B由甲轉(zhuǎn)到乙的過程中，穿過線圈的磁通量變小，根據(jù)楞次定律，可以判斷電流方向為ADCBA；故A錯誤；當(dāng)線圈由丙轉(zhuǎn)到丁的過程中，通過線圈的磁通量變小，根據(jù)楞次定律，可以判斷電流方向為ABCDA；故B正確；轉(zhuǎn)到丙位置時，線圈處于中性面上，穿過線圈的磁通量最大，故C錯誤；轉(zhuǎn)動一圈過程中，線圈中產(chǎn)生的能量QT，故D錯誤。2.線框在勻強(qiáng)磁場中繞OO軸勻速轉(zhuǎn)動(由上向下看是逆時針方向)，當(dāng)轉(zhuǎn)到如圖所示位置時，磁通量和感應(yīng)電動勢大小的變化情況是()A磁通量和感應(yīng)電動勢都在變大B磁通量和感應(yīng)電動勢都在變小C磁通量在變小，感應(yīng)電動勢在變大D磁通量在變大，感應(yīng)電動勢在變小解析：選D由題圖可知，設(shè)線框平面與中性面的夾角為，mcos ，eEmsin ，所以磁通量變大，感應(yīng)電動勢變小。故D正確。3如圖所示，面積均為S的單匝線圈繞其對稱軸或中心軸在勻強(qiáng)磁場B中以角速度勻速轉(zhuǎn)動，能產(chǎn)生正弦交變電動勢eBSsin t的圖是()解析：選A線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的軸(軸在線圈所在平面內(nèi))勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的正弦交變電動勢為eBSsin t，由這一原理可判斷，A圖中感應(yīng)電動勢為eBSsin t；B圖中的轉(zhuǎn)動軸不在線圈所在平面內(nèi)；C、D圖轉(zhuǎn)動軸與磁場方向平行。4.一正弦交變電流的電壓隨時間變化的規(guī)律如圖所示。由圖可知該交變電流()A周期為0.125 sB電壓的有效值為10 VC電壓的最大值為20 VD電壓瞬時值的表達(dá)式為u10sin 8t V解析：選B由題圖可知，交變電流的周期為0.250 s，A錯誤；電壓的有效值U V10 V，B正確；電壓的最大值為20 V，C錯誤；電壓瞬時值的表達(dá)式為u20sin 8t V，D錯誤。5.用一理想變壓器向一負(fù)載R供電，如圖所示，當(dāng)增大負(fù)載電阻R時，原線圈中的電流I1和副線圈中的電流I2之間的變化關(guān)系是()AI2增大，I1也增大BI2增大，I1卻減小CI2減小，I1也減小DI2減小，I1卻增大解析：選C因為原線圈電壓U1及原、副線圈匝數(shù)不變，故U2不變，當(dāng)R增大時，電流I2減小，由知I1也減小，選項C正確。6.如圖所示是“探究變壓器兩個線圈的電壓關(guān)系”的實驗示意圖，a線圈接交流電源，b線圈接交流電壓表，在實驗過程中( )A只增加b線圈的匝數(shù)，電壓表的示數(shù)一定增大B只增加a線圈的匝數(shù)，電壓表的示數(shù)一定增大C同時增加a、b兩線圈的匝數(shù)，電壓表的示數(shù)一定增大D只改變a線圈兩端的電壓，電壓表的示數(shù)不變答案：A二、多項選擇題(本題共4小題，每小題6分，共24分。選對但不全的得3分，錯選不得分)7某小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電動勢為e50sin 100t V。對此電動勢，下列表述正確的是()A最大值是50 VB頻率是100 HzC有效值是25 VD周期是0.02 s解析：選CD從中性面開始計時，交變電動勢的表達(dá)式為eEmsin t，因e50sin 100t V，所以最大值Em50 V，A錯誤；由2f100 rad/s得f50 Hz，B錯誤；有效值E25 V，C正確；T0.02 s，D正確。8.如圖所示，是一個匝數(shù)n10的線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸轉(zhuǎn)動時，通過線圈平面的磁通量隨時間變化的圖象。關(guān)于線圈中的感應(yīng)電動勢，以下說法正確的是()A在t10.1 s時，線圈中的感應(yīng)電動勢最大B在t20.2 s時，線圈中的感應(yīng)電動勢最大C在t30.3 s時，線圈中的感應(yīng)電動勢改變方向D在t40.4 s時，線圈中的感應(yīng)電動勢改變方向解析：選BC由題圖可知，在t10.1 s時，線圈中的磁通量最大，線圈轉(zhuǎn)到中性面，感應(yīng)電動勢為零，A錯；在t20.2 s時，線圈中的磁通量為零，線圈平面跟磁場平行，感應(yīng)電動勢最大，B對；在t30.3 s時，線圈中磁通量又達(dá)到最大值，感應(yīng)電動勢為零，方向發(fā)生改變，C對；t40.4 s前后，線圈中的感應(yīng)電動勢的方向不變，D錯。9.如圖所示，輸入端ab的輸入電壓既有直流成分，又有交流成分，以下說法中正確的是(L的直流電阻與R相同)()A直流成分只能從L通過B交流成分只能從R通過C通過R的既有直流成分又有交流成分D通過L的交流成分比通過R的交流成分必定要少解析：選CD線圈具有通直流阻交流的作用，所以大部分交流成分通過R，故選C、D。10.如圖所示，接在交流電源上的電燈泡正常發(fā)光，以下說法正確的是()A把電介質(zhì)插入電容器，燈泡變亮B增大電容器兩板間的距離，燈泡變亮C減小電容器兩板間的正對面積，燈泡變暗D使交變電流頻率減小，燈泡變暗解析：選ACD電容器的電容與介電常數(shù)成正比，與兩板間正對面積成正比，與兩板間距離成反比。而容抗與電容成反比，與交變電流頻率成反比。把電介質(zhì)插入電容器，電容變大，容抗減小，燈泡變亮，A正確；電容器兩板間距離增大，電容減小，容抗增大，燈泡變暗，B錯誤；減小電容器兩極正對面積，電容減小，容抗增大，燈泡變暗，C正確；交變電流的頻率減小，容抗增大，燈泡變暗，D正確。三、非選擇題(本題共2小題，共40分)11(20分)如圖所示，線圈abcd的面積是0.05 m2，共100匝，線圈電阻為1 ，外接電阻R9 ，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B T，當(dāng)線圈以300 r/