高考知識點巡查專題23交流電和電磁振蕩

1、專題二十三 交流電和電磁振蕩雷區(qū)掃描本部分常見的失分點有： 1. 對交流電產(chǎn)生過程理解不清.2. 對變壓器的工作原理及電壓比、電流比掌握不準確、遠距離輸電過程各量關(guān)系不清. 3. 對電磁振蕩過程分析不清.4. 交流電的瞬時值、最大值、有效值、平均值區(qū)別不清.造成失誤的根本原因是基礎(chǔ)知識掌握不準確，理解不深透，對交流電是怎么形成的，變壓器原、副線圈上的功率、電壓、電流由誰決定誰，遠距離輸電過程中各部分之間的電壓、電流各有怎樣的聯(lián)系沒有深刻的認識.雷區(qū)示例例1. （2002年春季理綜）磁鐵在電器中有廣泛的應(yīng)用題，如發(fā)電機. 如圖所示，已知一臺單相發(fā)電機轉(zhuǎn)子導(dǎo)線框共有N 匝，線框長為l 1, 寬為l

2、 2，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動角速度為，磁極間的磁感應(yīng)強度為B . 試導(dǎo)出發(fā)電機的瞬時電動勢E 的表達式. 現(xiàn)在知道有一種強永磁材料釹鐵硼，用它制成發(fā)電機的磁極時，磁感應(yīng)強度可增大到原來的K 倍. 如果保持發(fā)電機結(jié)構(gòu)和尺寸、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動角速度、需產(chǎn)生的電動勢都不變，那么這時轉(zhuǎn)子上的導(dǎo)線框需要多少匝？雷區(qū)探測本題考查交流電的產(chǎn)生過程，同時考查學生的空間想象能力. 雷區(qū)診斷要求出瞬時值表達式，需要設(shè)定從某時刻開始計時后的任一時刻，求該時刻的電動勢，而線圈在旋轉(zhuǎn)過程中，總有兩邊切割磁感線，且產(chǎn)生電動勢方向一致，是串聯(lián)電源，并且線圈旋轉(zhuǎn)過程中，切割磁感線的兩邊速度方向與磁感線方向夾角不斷變化. 導(dǎo)致線圈中電動勢不斷變化

3、. 正確解答 取軸Ox 垂直于磁感應(yīng)強度，線框轉(zhuǎn)角為（如圖所示），線框長邊垂直于圖231圖232紙面，點A 、B 表示線框長邊導(dǎo)線與紙面的交點，O 點表示轉(zhuǎn)軸與紙面的交點.線框長邊的線速度為v =22l 一根長邊導(dǎo)線產(chǎn)生的電動勢為22l ·B sin ·l 1, 一匝導(dǎo)線所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E 1=l 1l 2B sin N 匝線框產(chǎn)生的電動勢瞬時值表達式為： E N =NE 1=NBl 1l 2sim t 磁極換成釹鐵硼永磁體時，設(shè)匝數(shù)為N ，則有 E N =N l 1l 2B sin t由E N =E N 可得 N =KN 例2. （2000年全國）一小型發(fā)電機內(nèi)的矩形

4、線圈在勻強磁場中以恒定的角速度繞垂直于磁場方向的固定軸轉(zhuǎn)動. 線圈匝數(shù)n =100.穿過每匝線圈的磁通量隨時間按正弦規(guī)律變化. 如圖233所示. 發(fā)電機內(nèi)阻r =5.0 , 外電路電阻R =95 . 已知感應(yīng)電動勢的最大值E m =n m , 其中m 為穿過每匝線圈的磁通量的最大值，求串聯(lián)在外電路中交流電流表（內(nèi)阻不計）的讀數(shù). 雷區(qū)探測本問題考查交流電的有效值，同時考查學生對圖象物理意義的理解.雷區(qū)診斷此題關(guān)鍵是先找最大值E m =n m , 由圖象找到周期再求得，m 直接由圖象讀出，所求交流電流表示數(shù)為有效值.正確解答 已知感應(yīng)電動勢的最大值：E m =n m 設(shè)線圈在磁場中轉(zhuǎn)動周期為T

5、，則有：=T2 根據(jù)歐姆定律，電路中電流的最大值有：I m =rR E m+ 設(shè)交流電流表的讀數(shù)為I ，它是電流的有效值，根據(jù)正弦交流電有效值與最大值的關(guān)系：有I =21I m 圖233代入得：I =(2r R T n m+將從-t 圖象中讀得的m =1.0×10-2 Wb,T =3.14×10-2 s及其他已知代入得：I=1.4 A 例3. （1999年廣東）一理想變壓器的原線圈匝數(shù)n 1=1000 匝，副線圈匝數(shù)n 2=200 匝，交流電源的電動勢E =311 sin(100 t V ，電阻R =88 . 電流表和電壓表對電路的影響可忽略不計A. A 1的示數(shù)約為0.1

6、0 A B. V 1的示數(shù)約為311 VC. A 2的示數(shù)約為0.75 A D. V 2的示數(shù)約為44 V雷區(qū)探測本題考查變壓器的電壓比、電流比及交流電的瞬時值、有效值.雷區(qū)診斷由題意：E m =311 V,故U 1=E m /2=220 V. 又有U 1U 2=n 1n 2 故U 2=51×220 V=44 V I 2=R U 2=8844A=0.50 A，而I 1I 2=n 2n 1 故I 1=0.10 A. 正確解答 AD例4. （2000年春季北京）遠距離輸送交流電都采用高壓輸電. 我國正在研究用比330 kV高得多的電壓進行輸電. 采用高壓輸電的優(yōu)點是A. 可節(jié)省輸電線的銅

7、材料B. 可根據(jù)需要調(diào)節(jié)交流電的頻率 C. 可減少輸電線上的能量損失 D. 可加快輸電的速度雷區(qū)探測本題考查遠距離輸電過程中輸電線上的線路損失問題.雷區(qū)診斷輸電線上的熱損失功率P =I 2R 線=（UP ）2R 線，當輸送功率一定時，減小輸電線電阻和提高送電電壓可減少線上能量損失. 當電壓提高后即可使輸電線較細些. 節(jié)省銅材料, 或使用電阻率較大的鋁線. 因此A 、C 正確，而交流電的頻率取決于發(fā)電機轉(zhuǎn)子的頻率，與送電電壓無關(guān). 而電能的傳輸速度與光速相等，與輸電電壓無關(guān)，故B 、D 錯.正確解答 AC圖234例5. （1998年上海）如圖235電路中，L 是電阻不計的電感器，C 是電容器.

8、閉合電鍵S ，待電路達到穩(wěn)定狀態(tài)后，再打開電鍵S ，LC 電路中將產(chǎn)生電磁振蕩 . 如果規(guī)定電感L 中的電流方向從a 到b 為正, 打開電鍵的時刻為t =0，那么圖中能正確表示電感中的電流i 隨時間t 變化規(guī)律的是 雷區(qū)探測本題考查自感知識以及電磁振蕩的過程.雷區(qū)診斷當S 閉合時，由于L 的電阻為零，電容上電量為零，當S 斷開時，線圈中產(chǎn)生自感，電動勢阻礙電流減小，使電流繼續(xù)流動，方向仍是a 至b ，給電容器充電，能量由磁場能逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殡妶瞿?，線圈中電流逐漸減小，充電完畢時，電流為零，電容器左板帶負電，右板帶正電，開始放電時線圈電流為b a 且逐漸增大，放電完畢時，電容器電量為零，電流達最大.

9、正確解答 B 排雷演習1. 當交流發(fā)電機的線圈平面與磁感線成60°角時，電流瞬時值為0.5 A，則該電流的有效值是A.1 AB.3A C.22AD. 2A2. 將正弦交流電經(jīng)過整流處理后，得到電流波形剛好去掉半周期. 如圖237所示，則整流后電流的有效值為 圖235圖236 圖237A.2 A B.2AC.22A D.1 A3. 一矩形線圈abcd 處在磁感應(yīng)強度為B 的勻強磁場中，磁場方向與ab 垂直，當線圈以角速度繞ab 轉(zhuǎn)動時，感應(yīng)電動勢的最大值為E 1，線圈受到的最大磁力矩為M 1；當以角速度繞中心軸OO 轉(zhuǎn)動時，感應(yīng)電動勢的最大值為E 2, 最大磁力矩為M 2，則E 1E

10、2和M 1M 2分別為 A.11；11B.11；12 C.12；11 D.12；124. 某交流發(fā)電機產(chǎn)生感應(yīng)電動勢與時間的關(guān)系如圖239所示，如果其他條件不變，僅使線圈轉(zhuǎn)速加倍，則交流電動勢的最大值和周期分別為 A.400 V，0.02 s B.200 V,0.02 s C.400 V,0.08 s D.200 V,0.08 s 5. 下列關(guān)于電磁波的敘述中，正確的是A. 電磁波是電磁場由發(fā)生區(qū)域向遠處的傳播B. 電磁波在任何介質(zhì)中的傳播速度均為3.00×108 m/s C. 電磁波由真空進入介質(zhì)傳播時，波長將變短 D. 電磁波不能產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象6. 在LC 振蕩電路中，電容器

11、上的帶電量從最大值變化到零所需的最短時間是 A.LC 4B. LC 2C. LCD.2LC圖238 圖239物理資源大觀園提供 7.LC 回路中電容器兩端電壓 U 隨時間 t 變化的關(guān)系如圖 2310 所示 圖 2310 A.在時刻 t1 電路中電流最大 B.在時刻 t2 電路的磁場能最大 C.從時刻 t2 至 t3 電路的電場能不斷增大 D.從時刻 t3 至 t4 電容器的帶電量不斷增大 8.一理想變壓器， 原線圈匝數(shù) n1=1100 匝， 接在電壓 220 V 的交流電源上， 當它對 11 只 并聯(lián)的“36 V，60 W”燈泡供電時，燈泡正常發(fā)光，由此可知該變壓器匝數(shù) n2=_,通過原 線圈的電流 I1=_. 9.如圖 2311 所示，理想變壓器的原、 副線圈匝數(shù)之比為 n1n2=41,原線圈回路中的 電阻 A 與副線圈回路中的負載電阻 B 的阻值相等，a、b 端加一 定交流電壓后，兩電阻消耗 的電功率之比 PAPB=_.兩電阻兩端電壓之比 UAUB=_. 圖 2311 10.某發(fā)電站通過燃燒煤來發(fā)電，電能通過升壓器輸電線和降壓器輸送