高二物理交變電流復(fù)習(xí)及其復(fù)習(xí)題選修3-2

1、我的課件 小楊第十一章 交變電流（一）、交變電流的定義及其產(chǎn)生： 1. 交變電流：_與_都隨時間做_的電流叫交變電流。2正弦交變電流是隨時間按_規(guī)律變化的交變電流，其函數(shù)圖像是_曲線3、正弦式交流電的產(chǎn)生（過程如圖11-1-1）11-1-1當(dāng)線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸作勻速轉(zhuǎn)動時，線圈中產(chǎn)生按正弦規(guī)律變化的交流電 中性面的特點：磁通量的變化率為_，但磁通量_，每通過一次中性面，電流方向改變一次，一個周期內(nèi)兩次通過中性面（二）、正弦式交變電流的變化規(guī)律1. 從線圈轉(zhuǎn)至中性面開始計時，_用Em表示峰值NBS，則_，若從轉(zhuǎn)至平行磁感線開始計時，_2. 最大值：_3Em 與轉(zhuǎn)軸的所在位置和線

2、圈形狀_。4.線圈轉(zhuǎn)至中性面時, 電流方向發(fā)生_, 線圈轉(zhuǎn)動一周,電流方向改變_。 圖象表示如圖11-1-2所示11-1-2（三）、表征正弦交變電流的物理量1.周期和頻率 周期: 交變電流完成一次_所需的時間,叫做交變電流的周期，通常用T表示，單位是s 頻率: 交變電流在_內(nèi)完成周期性變化的次數(shù),叫做交變電流的頻率，通常用f表示,單位是赫茲。周期和頻率的關(guān)系是:轉(zhuǎn)速(n): _線圈轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)數(shù)。單位r/s 或 r/min。2.交變電流的最大值有效值交變電流的最大值（Im和Um） 它是交變電流在一個周期內(nèi)所能達到的最大數(shù)值，可以用來表示交變電流的電流強弱或電壓高低. 感應(yīng)電動勢的最大值，它僅由線圈

3、匝數(shù)、磁感應(yīng)強度、角速度、線圈面積決定，和轉(zhuǎn)軸的位置及線圈的形狀無關(guān)。交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)規(guī)定的：讓交流和恒定電流通過_，如果它們在_ 產(chǎn)生的_相等，就把這一恒定電流的數(shù)值叫做這一交流電的有效值。 考點1. 交變電流的產(chǎn)生過程以及規(guī)律應(yīng)用【】處在勻強磁場中的矩形線圈abcd，以恒定的角速度繞ab邊轉(zhuǎn)動，磁場方向平行于紙面并與ab垂直.在t=0時刻，線圈平面與紙面重合（如圖11-1-12），線圈的cd邊離開紙面向外運動.若規(guī)定由abcda方向的感應(yīng)電流為正，則能反映線圈中感應(yīng)電流I隨時間t變化的圖線是( )11-1-12【】線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生交變電流的圖象如圖11-1-

4、3所示，由圖示可知（ ）A在A和C時刻線圈處于磁通量變化率最大位置B在A和C時刻穿過線圈的磁通量為最大11-1-3C在B時刻到D時刻線圈轉(zhuǎn)過的角度為弧度D若從B時刻到D時刻經(jīng)過0.01s，則在1s內(nèi)交變電流的方向改變100次【】一單匝閉合線框在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)動過程中，線框中的最大磁通量為，最大感應(yīng)電動勢為，則下列說法中正確的是.當(dāng)穿過線框的磁通量為零時，感應(yīng)電動勢也為零.當(dāng)穿過線框的磁通量減小時，感應(yīng)電動勢在增大.當(dāng)穿過線框的磁通量等于時，感應(yīng)電動勢等于.線框轉(zhuǎn)動的角速度【】一矩形閉合線圈繞垂直于勻強磁場并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動,下述說法正確的是( )A.穿過

5、線圈的磁通量最大時,線圈中感應(yīng)電流最大B.穿過線圈的磁通量為零時,線圈中感應(yīng)電流最大C.若加大線圈的轉(zhuǎn)速(其他條件不變),則線圈中交變電流的頻率變大D.若加大線圈的轉(zhuǎn)速(其他條件不變),則線圈中交變電流的最大值不變考點2. 交變電流峰值、瞬時值、平均值的計算剖析： （1）求線圈在勻強磁場中轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的正弦交流電的電動勢的最大值Em時，可用公式Em=NBS求解，此時要注意別忘記線圈的匝數(shù)N.（2）求線圈轉(zhuǎn)動過程中某段時間內(nèi)的平均電動勢時應(yīng)用來求解，但應(yīng)注意求時的正負(fù)及與的對應(yīng)關(guān)系。【】（09年福建卷）一臺小型發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖象如圖甲所示。已知發(fā)電機線圈內(nèi)阻為5.0，則外接

6、一只電阻為95.0的燈泡，如圖乙所示，則（ ）A.電壓表的示數(shù)為220V B.電路中的電流方向每秒鐘改變50次C.燈泡實際消耗的功率為484W D.發(fā)電機線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為24.2J. 交變電流的有效值【】i/A3O t/s-60.2 0.3 0.5 0.6通過某電阻的周期性交變電流的圖象如圖11-1-7。求該交流電的有效值I。 【】（07寧夏理綜卷）一正弦交流電的電壓隨時間變化的規(guī)律如圖所示由圖可知A該交流電的電壓瞬時值的表達式為u100sin（25t）VB該交流電的頻率為25 HzC該交流電的電壓的有效值為100 D若將該交流電壓加在阻值R100 的電阻兩端，則電阻消耗的功率為5

7、0 W11-1-20【】（2009年內(nèi)蒙一模）如圖11-1-20所示，單匝矩形線圈的一半放在具有理想邊界的勻強磁場中，線圈軸線OO與磁場邊界重合，線圈按圖示方向勻速轉(zhuǎn)動（ab向紙外cd向紙向）.若從圖所示位置開始計時，并規(guī)定電流方向沿abcda為正方向，則線圈內(nèi)感應(yīng)電流隨時間變化的圖象是圖中的哪一個（）11-1-22【】如圖11-1-22所示,勻強磁場的磁感應(yīng)強度B=0.5 T,邊長L=10 cm的正方形線圈abcd共100匝,線圈電阻r=1 ,線圈繞垂直于磁感線的對稱軸OO勻速轉(zhuǎn)動,角速度=2 rad/s,外電路電阻R=4 .求：(1)轉(zhuǎn)動過程中感應(yīng)電動勢的最大值;(2)由圖示位置(線圈平面

8、與磁感線平行)轉(zhuǎn)過60角時的瞬時感應(yīng)電動勢;(3)由圖示位置轉(zhuǎn)過60角的過程中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢;(4)交流電壓表的示數(shù);(5)轉(zhuǎn)動一周外力做的功.【】如圖11-1所示，矩形線圈的匝數(shù)為N，面積為S，內(nèi)阻為r，繞OO軸以角速度做勻速轉(zhuǎn)動.在它從如圖所示的位置轉(zhuǎn)過90的過程中，下列說法正確的是( )11-1A.通過電阻的電荷量為B.通過電阻的電荷量為C.外力所做的功為D.外力所做的功為11-4【】將阻值為5的電阻接到內(nèi)阻不計的交流電源上，電源電動勢隨時間變化的規(guī)律如圖11-4所示下列說法正確的是 （ ）A電路中交變電流的頻率為0.25 HzB通過電阻的電流為AC電阻消耗的電功率為2.5 WD用

9、交流電壓表測得電阻兩端的電壓是5 V【】11-1-231如11-2-23所示，線圈的面積為，線圈共匝，其電阻為，外接電阻，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為，當(dāng)線圈以的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動時，試求若從線圈中性面開始計時，寫出線圈中感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式。線圈轉(zhuǎn)動時感應(yīng)電動勢的瞬時值多大？電路中電壓表和電流表的示數(shù)各是多大？從中性面開始計時，轉(zhuǎn)動的過程中，通過電阻的電荷量為多少？第二節(jié) 變壓器和遠(yuǎn)距離輸電（一）、變壓器1理想變壓器的構(gòu)造、作用、原理及特征構(gòu)造：兩組線圈（原、副線圈）繞在同一個_上構(gòu)成變壓器作用：在輸送電能的過程中改變_原理：其工作原理是利用了_特征：正因為是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象來工作的，所以變壓器只能

10、在輸送交變電流的電能過程中改變交變電壓2理想變壓器的理想化條件及其規(guī)律（1）理想變壓器的理想化條件一般指的是：忽略原、副線圈內(nèi)阻上的分壓，忽略原、副線圈磁通量的差別，忽略變壓器自身的能量損耗（實際上還忽略了變壓器原、副線圈電路的功率因數(shù)的差別）（2）理想變壓器的規(guī)律實質(zhì)上就是法拉第電磁感應(yīng)定律和能的轉(zhuǎn)化與守恒定律在上述理想條件下的新的表現(xiàn)形式4、幾種常用的變壓器(1)自耦變壓器圖11-2-2是自耦變壓器的示意圖。這種變壓器的特點是鐵芯上只繞有_線圈。如果把整個線圈作原線圈，副線圈只取線圈的一部分，就可以_電壓；如果把線圈的一部分作原線圈，整個線圈作副線圈，就可以_電壓。11-2-311-2-2

11、調(diào)壓變壓器就是一種_變壓器，它的構(gòu)造如圖11-2-3所示。線圈AB繞在一個圓環(huán)形的鐵芯上。AB之間加上輸入電壓U1 。移動滑動觸頭P 的位置就可以調(diào)節(jié)輸出電壓U2。(2)互感器11-2-4互感器也是一種變壓器。交流電壓表和電流表都有一定的量度范圍，不能直接測量高電壓和大電流。用變壓器把高電壓變成低電壓，或者把大電流變成小電流，這個問題就可以解決了。這種變壓器叫做互感器?；ジ衅鞣謃和_兩種。a、電壓互感器電壓互感器用來把_變成_，它的原線圈_在高壓電路中，副線圈上接入交流電壓表。根據(jù)電壓表測得的電壓U 2 和銘牌上注明的變壓比(U 1 /U 2 )，可以算出高壓電路中的電壓。為了工作安全，電壓互

12、感器的鐵殼和副線圈應(yīng)該接地。b、電流互感器11-2-5電流互感器用來把_變成_。它的原線圈_在被測電路中，副線圈上接入交流電流表。根據(jù)電流表測得的電流I 2 和銘牌上注明的變流比(I 1/I2)，可以算出被測電路中的電流。如果被測電路是高壓電路，為了工作安全，同樣要把電流互感器的外殼和副線圈接地。（二）、電能輸送1電路中電能損失_，切不用U2/R來算，當(dāng)用此式時，U必須是降在導(dǎo)線上的電壓，電壓不能用輸電電壓來計算D1 r D2I1 I1/ Ir I2 I2/n1 n1/ n2 n2/ R2遠(yuǎn)距離輸電。11-2-6一定要畫出遠(yuǎn)距離輸電的示意圖來，包括發(fā)電機、兩臺變壓器、輸電線等效電阻和負(fù)載電阻。

13、并按照規(guī)范在圖中標(biāo)出相應(yīng)的物理量符號。一般設(shè)兩個變壓器的初、次級線圈的匝數(shù)分別為也應(yīng)該采用相應(yīng)的符號來表示。從圖中應(yīng)該看出功率之間的關(guān)系是： 電壓之間的關(guān)系是：電流之間的關(guān)系是：考點1. 理想變壓器基本公式的應(yīng)用 剖析：理想變壓器的兩個基本公式是： ，即對同一變壓器的任意兩個線圈，都有電壓和匝數(shù)成正比。，即無論有幾個副線圈在工作，變壓器的輸入功率總等于所有輸出功率之和。只有當(dāng)變壓器只有一個副線圈工作時，才有。【】（09江蘇物理6）如圖所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為1：5，原線圈兩端的交變電壓為 氖泡在兩端電壓達到100V時開始發(fā)光，下列說法中正確的有 （ ） A開關(guān)接通后，氖泡的發(fā)光頻率

14、為100Hz B開關(guān)接通后，電壓表的示數(shù)為100 V C開關(guān)斷開后，電壓表的示數(shù)變大 D開關(guān)斷開后，變壓器的輸出功率不變【】（09四川17）如圖11-2-8甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10：1，R120 ，R230 ，C為電容器。已知通過R1的正弦交流電如圖乙所示，則 （ ）A.交流電的頻率為0.02 HzB.原線圈輸入電壓的最大值為200 V11-2-8C.電阻R2的電功率約為6.67 WD.通過R3的電流始終為零考點2. （變壓器動態(tài)問題）制約思路.（1）電壓制約：當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比（n1/n2）一定時，輸出電壓U2由輸入電壓決定，即U2=n2U1/n1，可簡述為“原制約

15、副”.（2）電流制約：當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比（n1/n2）一定，且輸入電壓U1確定時，原線圈中的電流I1由副線圈中的輸出電流I2決定，即I1=n2I2/n1，可簡述為“副制約原”.（3）負(fù)載制約：變壓器副線圈中的功率P2由用戶負(fù)載決定，P2=P負(fù)1+P負(fù)2+；變壓器副線圈中的電流I2由用戶負(fù)載及電壓U2確定，I2=P2/U2；總功率P總=P線+P2.動態(tài)分析問題的思路程序可表示為：考點3. 多個副線圈的變壓器當(dāng)副線圈中有二個以上線圈同時工作時，U1U2U3=n1n2n3，但電流不可=，此情況必須用原副線圈功率相等來求電流 【】 如圖11-2-11所示，接于理想變壓器的四個燈泡規(guī)格相同，且全

16、部正常發(fā)光，則這三個線圈的匝數(shù)比應(yīng)為（ ） A123； B231 C321； D21311-2-12【】 甲、乙兩個完全相同的理想變壓器接在電壓恒定的交流電路中，如圖11-2-12所示。已知兩變壓器負(fù)載電阻的阻值之比為R甲：R乙=2：1，設(shè)甲變壓器原線圈兩端的電壓為U甲，副線圈上通過的電流為I/甲；乙變壓器原線圈兩端的電壓為U乙，副線圈上通過的電流為I/乙。則以下說法正確的是：（ ）AU甲=U乙，I/甲=I/乙； BU甲=2U乙，I/甲=2I/乙；CU甲=U乙，I/甲=I/乙； DU甲=2U乙，I/甲=I/乙。考點4. 遠(yuǎn)距離輸電問題 【】（09山東19）某小型水電站的電能輸送示意圖如下。發(fā)電

17、機的輸出電壓為200V，輸電線總電阻為r，升壓變壓器原副線圈匝數(shù)分別為n，n2。降壓變壓器原副線匝數(shù)分別為n3、n4（變壓器均為理想變壓器）。要使額定電壓為220V的用電器正常工作，則 （ ）11-2-13ABC升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓D升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功率 【】（08四川16）如圖11-2-10，一理想變壓器原線圈接入一交流電源，副線圈電路中R1、R2、R3和R4均為固定電阻，開關(guān)S是閉合的。V1和V2為理想電壓表，讀數(shù)分別為U1和U2； A1、A2 和A3為理想電流表，讀數(shù)分別為I1、I2和I3。現(xiàn)斷開S，U1數(shù)值不變，下列推斷中正確的是 （ ）

18、AU2變小、I3變小 BU2不變、I3變大 CI1變小、I2變小 DI1變大、I2變大【】發(fā)電機輸出功率為100 kW，輸出電壓是250 V，用戶需要的電壓是220 V，輸電線電阻為10 .若輸電線中因發(fā)熱而損失的功率為輸送功率的4%，試求：（1）在輸電線路中設(shè)置的升、降壓變壓器原副線圈的匝數(shù)比.（2）畫出此輸電線路的示意圖.（3）用戶得到的電功率是多少？、【】如圖11-2-16所示理想變壓器原副線圈匝數(shù)比n1n2=41,當(dāng)導(dǎo)體棒ab向右勻速切割磁感線時電流表A1的讀數(shù)是12 mA,則副線圈中電流表A2的讀數(shù)為( )A.3 mA B.48 mA C.與R阻值無關(guān) 11-2-16D.0【】（20

19、08年高考上海卷.物理.20B）某小型實驗水電站輸出功率是20kW，輸電線路總電阻是6。（1）若采用380V輸電，求輸電線路損耗的功率。（2）若改用5000高壓輸電，用戶端利用n1:n222：1的變壓器降壓，求用戶得到的電壓。【】圖18（江蘇徐州市2009屆復(fù)習(xí)試卷物理17）在遠(yuǎn)距離輸電時，要考慮盡量減少輸電線上的功率損失。有一個坑口電站，輸送的電功率為P=500kW，當(dāng)使用U=5kV的電壓輸電時，測得安裝在輸電線路起點和終點處的兩只電度表一晝夜示數(shù)相差4800度。求：這時的輸電效率和輸電線的總電阻r。11-2-24若想使輸電效率提高到98%，又不改變輸電線，那么電站應(yīng)使用多高的電壓向外輸電？

20、本章作業(yè)一、選擇題（本題包括10小題，每小題給出的四個選項中，有的只有一個選項正確，有的有多個選項正確，全選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分）1.一矩形閉合線圈繞垂直于勻強磁場并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動,下述說法正確的是( BC )A.穿過線圈的磁通量最大時,線圈中感應(yīng)電流最大B.穿過線圈的磁通量為零時,線圈中感應(yīng)電流最大C.若加大線圈的轉(zhuǎn)速(其他條件不變),則線圈中交變電流的頻率變大D.若加大線圈的轉(zhuǎn)速(其他條件不變),則線圈中交變電流的最大值不變2.如圖11-1所示，矩形線圈的匝數(shù)為N，面積為S，內(nèi)阻為r，繞OO軸以角速度做勻速轉(zhuǎn)動.在它從如圖所示的位置轉(zhuǎn)過90的過程中，下

21、列說法正確的是( BD )11-1A.通過電阻的電荷量為B.通過電阻的電荷量為C.外力所做的功為D.外力所做的功為3一個邊長的正方形金屬線框置于勻強磁場中，線框平面與磁場垂直，電阻為0.36，磁感應(yīng)強度B隨時間的變化關(guān)系如圖11-2所示,則線框中感應(yīng)電流的有效值為（B ） 11-2O35810t/sB/10-3T6A B. C. D. 4.一正弦交流電的電壓隨時間變化的規(guī)律如圖所示由圖可知( BD )1234560100u/Vt/102 sA該交流電的電壓瞬時值的表達式為u100sin（25t）VB該交流電的頻率為25 HzC該交流電的電壓的有效值為100 D若將該交流電壓加在阻值R100 的

22、電阻兩端，則電阻消耗的功率為50 W11-45.將阻值為5的電阻接到內(nèi)阻不計的交流電源上，電源電動勢隨時間變化的規(guī)律如圖11-4所示下列說法正確的是 （C ）A電路中交變電流的頻率為0.25 HzB通過電阻的電流為AC電阻消耗的電功率為2.5 WD用交流電壓表測得電阻兩端的電壓是5 V11-5（a）A鐵芯11-5（b）6.鉗形電流表的外形和結(jié)構(gòu)如圖11-5（a）所示圖4（a）中電流表的讀數(shù)為1.2A 圖4（b）中用同一電纜線繞了3匝，則（ C ）A這種電流表能測直流電流，圖4（b）的讀數(shù)為2.4AB這種電流表能測交流電流，圖4（b）的讀數(shù)為0.4AC這種電流表能測交流電流，圖4（b）的讀數(shù)為3

23、.6AD這種電流表既能測直流電流，又能測交流電流，圖4（b）的讀數(shù)為3.6A 7.如圖11-6所示，理想變壓器的原線圈a、b兩端接正弦交流電壓，副線圈c、d兩端通過輸電線接兩只相同的燈泡L1、L2，輸電線的等效電阻為，當(dāng)開關(guān)由原來的閉合狀態(tài)變?yōu)閿嚅_時，下列各量中減小的是（BD）SL1L2RacbdA副線圈c、d兩端的輸出電壓B副線圈輸電線等效電阻R上的電壓C通過燈泡L1上的電流強度11-6D原線圈上的電流強度VAR11-78.（08海南7）如圖11-7，理想變壓器原副線圈匝數(shù)之比為41原線圈接入一電壓為uU0sint的交流電源，副線圈接一個R27.5 的負(fù)載電阻若U0220V，100 Hz，則

24、下述結(jié)論正確的是 （ AC ）A副線圈中電壓表的讀數(shù)為55 VB副線圈中輸出交流電的周期為C原線圈中電流表的讀數(shù)為0.5 AD原線圈中的輸入功率為9.一理想變壓器的原線圈上接有正弦交變電壓，其最大值保持不變，副線圈接有可調(diào)電阻R。設(shè)原線圈的電流為I1，輸入功率為P1，副線圈的電流為I2，輸出功率為P2。當(dāng)R增大時(B)AI1減小，P1增大 BI1減小，P1減小DI2增大，P2減小 DI2增大，P2增大發(fā)電機A2A1V2V1P用戶R0a11-810（江蘇淮安、連云港、宿遷、徐州四市2008第三次調(diào)研卷物理10）今年春節(jié)前后，我國部分省市的供電系統(tǒng)由于氣候原因遭到嚴(yán)重破壞。為此，某小區(qū)啟動了臨時供

25、電系統(tǒng)，它由備用發(fā)電機和副線圈匝數(shù)可調(diào)的變壓器組成，如圖11-8所示，圖中R0表示輸電線的電阻?；瑒佑|頭P置于a處時，用戶的用電器恰好正常工作，在下列情況下，要保證用電器仍能正常工作，則 （AC ）A當(dāng)發(fā)電機輸出的電壓發(fā)生波動使V1示數(shù)小于正常值，用電器不變時，應(yīng)使滑動觸頭P向上滑動B當(dāng)發(fā)電機輸出的電壓發(fā)生波動使V1示數(shù)小于正常值，用電器不變時，應(yīng)使滑動觸頭P向下滑動 C如果V1示數(shù)保持正常值不變，那么當(dāng)用電器增加時，滑動觸頭P應(yīng)向上滑D如果V1示數(shù)保持正常值不變，那么當(dāng)用電器增加時，滑動觸頭P應(yīng)向下滑二、填空題（每小題4分，共16分）11.頻率為50 Hz的交變電流,其電壓u=120sint

26、 V,把它加在激發(fā)電壓、熄滅電壓均為84 V的霓虹燈的兩端,則在半個周期內(nèi)霓虹燈點亮的時間為_.(=1.4)答案： S12.阻值R=50 的電熱絲接在電壓u=100sin100t V的交流電源上,電流表的示數(shù)為_ A,電熱絲兩端電壓表的示數(shù)為_ V,在前0.005 s內(nèi),流過電熱絲的平均電流為_ A.如果將一個電容器接在該交流電源上,要使電容器不被擊穿,所選的電容器能承受的最大電壓應(yīng)不小于_ V.答案：2 100 10013.（07上海物理卷）如圖11-9所示，自耦變壓器輸入端A、B接交流穩(wěn)壓電源，其電壓有效值UAB100V，R040W，當(dāng)滑動片處于線圈中點位置時，C、D兩端電壓的有效值UCD為_V，通過電阻R0的電流有效值為_A11-911-10答案：200，514.（06上海物理卷）如圖11-10所示，一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為nl和n2， 當(dāng)負(fù)載電阻R中流過的電流為I時，原線圈中流過的電流為 ；現(xiàn)減小負(fù)載電阻R的阻值，則變壓器的輸入功率將 （填“增大”、“減小”或“不變”）答案：P1P2均增大三、計算題（4小題，