高三物理一輪復習：交變電流-人教課標版課件

高中物理高考復習交變電流本章主要知識一、交變電流1、交流電的產(chǎn)生2、描述交流電的物理量（四值比較）3、交變電流有效值的計算二、變壓器1、變壓器原理2、變壓器動態(tài)分析3、遠距離輸電一、交流電的產(chǎn)生◆典型例題：如圖，線圈在磁場中勻速轉動產(chǎn)生交變電流，以下相關說法中正確的是（）A．線圈在甲、丙圖所示位置時，磁通量變化率最大B．線圈在乙、丁圖所示位置時，產(chǎn)生的電流最大C．線圈平面經(jīng)過甲、丙圖所示位置時，電流的方向都要改變一次D．線圈每轉動一周，電流方向改變一次★注意（1）磁通量最大時是平行切割磁感線，瞬時感應電動勢為零（2）磁通量最零時是垂直切割磁感線，瞬時感應電動勢最大BC◆鞏固練習1、在勻強磁場中有一矩形線圈，從中性面開始繞垂直于磁感線的軸以角速度ω勻速轉動時，產(chǎn)生的交變電動勢可以表示為e=Emsinωt?，F(xiàn)在把線圈的轉速增為原來的2倍，則交變電動勢的瞬時值表達式為（）A、e=EmsinωtB、e=Emsin2ωt

C、e=2EmsinωtD、e=2Emsin2ωt提示：Em=NBSωD★正弦交流電產(chǎn)生原理θθaOd中性面vv1v2v★線圈繞垂直紙面的軸O以角速度ω勻速轉動，從線圈通過中性面開始計時，轉過角度θ=ωt時,且ab邊速度為v=ωloa★

ab、cd邊切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢E1=E2=Blabvsinθ,★

線圈中感應電動勢E=E1+E2=2Blabloaωsinθ=BSωsinωt★若線圈為N匝，則Em=NBSωB◆鞏固練習2、如圖所示，矩形線圈abcd在勻強磁場中可以分別繞垂直于磁場方向的軸P1和P2以相同的角速度勻速轉動，當線圈平面分別轉到與磁場方向平行時（）A．線圈中的感應電動勢相等B．線圈中的感應電流相等C．dc邊產(chǎn)生的感應電動勢相等D．通過線圈磁通量的變化率相等ABD提示：Em=NBSω與轉軸位置無關，與線圈形狀也無關◆提高練習1、如圖，處在垂直紙面向外、磁感應強度為B的勻強磁場中的矩形線框MNPQ，以恒定的角速度ω繞對角線NQ轉動。已知MN長為l1，NP長為l2，線框電阻為R。t=0時刻線框平面與紙面重合，下列說法正確的是()A.矩形線框產(chǎn)生的感應電動勢有效值為B.矩形線框轉過π時的電流強度為零C.矩形線框轉動一周，通過線框任意橫截面電荷量為D.矩形線框轉過π過程中產(chǎn)生的熱量為

ABD提示：Em=NBSω與轉軸位置、線圈形狀無關◆提高練習2、一臺發(fā)電機的線圈在磁場中勻速轉動時，產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的圖象如圖甲所示．發(fā)電機的線圈內阻為5.0Ω，發(fā)電機外接一只電阻為105Ω的燈泡，如圖乙所示．則（）A．1秒內交流電方向改變100次B．在0～0.005s時間內，流過燈泡的電量為0.01CC．電壓表的示數(shù)為220VD．發(fā)電機線圈內阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為20JAD思考：怎樣求NBS注意：有效值只能求熱量不能求電量二、交變電流的有效值◆典型例題：如圖所示為一交流電的電流隨時間變化的圖象,此交流電的有效值是(

)A.0.5A

B.3.5AC.5AD.5A提示：交流電的有效值是根據(jù)電流的熱效應定義的D注意：求熱量用有效值，求電量用平均值★正弦交流電的有效值設電流有效值為I，則一個周期內產(chǎn)生的熱量Q=I2RTi=Imsinωt，用微元法求一個周期內產(chǎn)生的熱量Q=Σi2RΔt=∫(Imsinωt)2Rdt=∫Im2(1-cos2ωt)Rdt/2=(Im2R/2){(t-sin2ωt/(2ω)}|T0=Im2RT/2熱量Q=Im2RT/2=I2RT可得：有效值為sin2θ=(1-cos2θ)/2◆注意：只適用正弦式交流電◆鞏固練習1、下面提到的交變電流的數(shù)字，哪些不是指的有效值（）A．交流電壓表的讀數(shù)B．保險絲的熔斷電流C．電容器的擊穿電壓D．用電器銘牌上標示的電壓C◆注意：保險絲的熔斷電流不是瞬時值◆鞏固練習2、同一個正弦交流電在電學元件的作用下有的改變了方向，有的二分之一周期的電流被截去，有的四分之一周期的電流被截去，變成了下面四個圖像所示的電流，但峰值仍保持不變，則電流有效值是原來峰值一半的是（）ABCDBCD◆鞏固練習3、市場上某種電子產(chǎn)品利用二極管的單向導電性來實現(xiàn)改變電阻兩端電壓的目的，理想二級管正向電阻為零，反向電阻為無窮大，在如圖所示的電路中二極管D為理想二極管，電阻R1=R2，電源電源U=20sin100πtV，則電阻R2電壓的有效值（）A．10VB．10VC．15VD．5VD◆提高練習1、如圖所示的電路中，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1:n2=10:1，兩只電阻阻值都等于20Ω，兩只二極管相同，且都是具有單向導電性的理想二極管，原線圈接220V的交變電壓，則副線圈上理想電流表的示數(shù)為（）A、1.1AB、2.2AC1.1AD、2.2AA◆提高練習2.如圖所示的區(qū)域內有垂直于紙面的勻強磁場,磁感應強度為B。電阻為R、半徑為L、圓心角為45°的扇形閉合導線框繞垂直于紙面的O軸以角速度ω勻速轉動(O軸位于磁場邊界)。則線框內產(chǎn)生的感應電流的有效值為(

)A.

B.C.D.

D三、變壓器原理◆典型例題：在同一個閉合鐵芯纏繞兩組線圈組成理想變壓器，原線圈接交流電，副線圈接負載，原副線圈兩側一定相同的是（）A.交流電的頻率B.交流電的功率C.磁通量的變化率D.電壓與電流的比值ABC？？◆鞏固練習1、將如圖甲所示的交變電壓接在匝數(shù)比為2:1的理想變壓器的A、B間，在C、D間接一純電阻用電器時，消耗的電功率為P。如果將該交變電壓接在C、D間，用電器接在A、B間，則用電器消耗的功率為（設用電器的電阻不變）（）A．PB．P/4C．4PD．16PD◆提示：可從電壓、等效電阻兩個角度入手◆鞏固練習2、電路中接有一個燈泡L1，電阻為16Ω，恰好正常工作，現(xiàn)用額定功率相等，但電阻為4Ω的燈泡L2來替代，因電壓不匹配，故需要在燈泡L2前增加一個變壓器使L2也正常工作，則所需變壓器的匝數(shù)比為（）A、1:2B、1:4C、2:1D、4:1C◆提示：可從功率、等效電阻兩個角度入手◆鞏固練習3、(2015·全國卷Ⅰ)一理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為3∶1,在原、副線圈的回路中分別接有阻值相同的電阻,原線圈一側接在電壓為220V的正弦交流電源上,如圖所示。設副線圈回路中電阻兩端的電壓為U,原、副線圈回路中電阻消耗的功率的比值為k,則(

)

A◆提示：可從電壓、等效電阻兩個角度入手◆鞏固練習4、(2016·全國卷Ⅰ)一含有理想變壓器的電路如圖所示，圖中電阻R1，R2和R3的阻值分別為3Ω

，1Ω

，4Ω

，A為理想交流電流表，U為正弦交流電壓源，輸出電壓的有效值恒定。當開關S斷開時，電流表的示數(shù)為I；當S閉合時，電流表的示數(shù)為4I。該變壓器原、副線圈匝數(shù)比為（）A.2B.3C.4D.5B◆提示：可從功率、等效電阻兩個角度入手◆提高練習1、如圖所示的電路中，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝22∶5，電阻R1＝R2＝25Ω，D為理想二極管，原線圈接u＝220sin100πt(V)的交流電，則（）A．交流電的頻率為100HzB．通過R2的電流為1AC．通過R2的電流為AD．變壓器的輸入功率為200WC◆提示：功率與有效值的平方成正比◆提高練習2、在變電站里，經(jīng)常要用交流電表去監(jiān)測電網(wǎng)上的強電流，所用的器材叫電流互感器．如下所示的四個圖中，能正確反應其工作原理的是（）

A．B．C．D．A◆提高練習3、某理想變壓器，當其輸入端接在電動勢為E、內阻為r的交流電源上，輸出端接在電阻為R的負載上時，若R上可得最大功率。則（）A．R=r且電源效率為50%B．負載上最大功率為C．原副線圈匝數(shù)之比為D．原線圈輸入電壓與輸入電流之比為RB◆提高練習4、在繞制變壓器時，某人將兩個線圈繞在圖示變壓器鐵芯的左右兩個臂上，當通以交變電流時，每個線圈產(chǎn)生的磁通量只有一半通過另一個線圈，另一半通過中間的臂。如圖所示，已知線圈1、2的匝數(shù)之比N1：N2=2：1，在不接負載的情況下，下述說法中正確的是()A．當線圈1輸入電壓220V時，線圈2輸出電壓110VB．當線圈1輸入電壓220V時，線圈2輸出電壓55VC．當線圈2輸入電壓110V時，線圈1輸出電壓220VD．當線圈2輸入電壓110V時，線圈1輸出電壓110VBD◆典型例題：如圖，設變壓器輸入電壓不變，當閉合開關S后，電表讀數(shù)減小的是（）

A、A1B、A2C、V1D、V2四、變壓器動態(tài)分析★該題背景為用電高峰時電壓不足的原理★注意：功率和電流是后決定前，電壓是前決定后D◆鞏固練習1、如圖所示的電路中，有一自耦變壓器，左側并聯(lián)一只理想電壓表V1后接在穩(wěn)定的交流電源上；右側串聯(lián)燈泡L和滑動變阻器R，R上并聯(lián)一只理想電壓表V2。下列說法中正確的是（）A.若F不動，滑片P向下滑動時，V1示數(shù)變大，V2示數(shù)變小B.若F不動，滑片P向下滑動時，燈泡消耗的功率變小C.若P不動，滑片F(xiàn)向下移動時，V1、V2的示數(shù)均變小D.若P不動，滑片F(xiàn)向下移動時，燈泡消耗的功率變大B◆鞏固練習2、如圖所示，理想變壓器原線圈接有交流電源，當副線圈上的滑片P處于圖示位置時，燈泡L能發(fā)光．要使燈泡變亮，可以采取的方法有（）A．向下滑動P B．增大交流電源的電壓C．增大交流電源的頻率 D．減小電容器C的電容BC◆鞏固練習3、如圖所示，理想變壓器原線圈接有交流電源，當原線圈上的滑片P處于圖示位置時，燈泡L能發(fā)光．要使燈泡變亮，可以采取的方法有（）A．向下滑動P B．增大交流電源的電壓C．增大交流電源的頻率 D．增大自感線圈的自感系數(shù)AB五、遠距離輸電◆典型例題：在保證輸電功率和輸電線電阻不變的條件下，輸電線上損耗的電功率為ΔP，輸電線上的電壓為ΔU，若發(fā)電廠輸電電壓由200kV改為1000kV，則輸電線上損耗的電功率和電壓為（）A、ΔP/5

B、ΔP/25

C、ΔU/5

D、ΔU/25BC◆提示:◆鞏固練習1、關于遠距離高壓輸電，下面說法正確的是（）A、輸電電流等于輸電線上的電流B、輸電電壓等于輸電線上的電壓C、輸電功率等于輸電線上的功率D、輸電功率隨負載增多而增大，可為任意值A◆鞏固練習2、遠距離高壓輸電功率為P，輸電電壓為U，升壓變壓器與降壓變壓器之間輸電線電阻為R，下面說法正確的是（）A、輸電線損耗電功率為U2/RB、輸電功率P<U2/RC、輸電效率為(PR/U2)%D、輸電效率為(1-PR/U2)%BD◆提示:P<(P/U)2R◆提高練習1、某小型發(fā)電站的發(fā)電機輸出交流電壓為500V，輸出電功率為50kW，用電阻為3Ω的輸電線向遠處用戶送電，要求輸電線上損失的電功率是輸送功率的0.6%，則發(fā)電站要安裝一個升壓變壓器，到達用戶前再用降壓變壓器變?yōu)?20V供用戶使用，不考慮變壓器的能量損失，對整個輸電過程，下列說法正確的是（）A．輸電線上損失的功率為300WB．升壓變壓器的匝數(shù)之比為1:100C．輸電線上的電流為100AD．降壓變壓器原付線圈匝數(shù)之比為470:22A◆提高練習2、圖為模擬遠距離輸電實驗電路圖，兩理想變壓器的匝數(shù)n1=n4＜n2=n3，四根模擬輸電線的電阻R1、R2、R3、R4的阻值均為R，A1、A2為相同的理想交流電流表，L1、L2為相同的小燈泡，燈絲電阻RL＞2R，忽略燈絲電阻隨溫度的變化。當A、B端接入低壓交流電源時（）A.A1比A2的示數(shù)小B.L1比L2要暗C.R1消耗的功率大于R3消耗的功率D.R2兩端的電壓小于R4兩端的電壓AD★證明I1<I2★該題背景為遠距離高壓輸電輸電線損耗功率減小而用戶功率增大的原理小結一、典型問題（考點）1、交流電的產(chǎn)生2、交變電流的有效值3、變壓器原理4、變壓器電路動態(tài)分析5、遠距離輸電二、基本方法與技巧1、用法拉第電磁感應定律求交流電的最大值2、用等效法理解交流電最大值與線圈轉軸位置線圈形狀無關3、用等效法理解交流電的有效值4、利用最大值求通過導線某截面的電量5、用比值定義求變壓器電路的等效電阻6、用變量控制法動態(tài)分析有變壓器的交流電路三、易錯點注意點1、50Hz的正弦交流電1秒內方向變化100次2、正弦交流電有效值與最大值的關系只適用于正弦交流電3、求熱量不能用平均值，求電量不能用有效值4、輸電電壓不是輸電線上電壓◆《金榜》好題欣賞1.如圖所示的區(qū)域內有垂直于紙面的勻強磁場,磁感應強度為B。電阻為R、半徑為L、圓心角為45°的扇形閉合導線框繞垂直于紙面的O軸以角速度ω勻速轉動(O軸位于磁場邊界)。則線框內產(chǎn)生的感應電流的有效值為(

)A.

B.C.D.

D◆《金榜》好題欣賞2、一個理想變壓器的線圈繞向如圖甲所示,原線圈輸入電流的i-t圖象如圖乙所示,第1s內電流方向在圖甲中已標出,則(

)A.輸入電流的有效值小于AB.燈泡中的電流變化周期為2sC.前2s內燈泡中電流方向從b到aD.前2s內燈泡無電流通過AC◆《金榜》好題欣賞3、.在某交變電流電路中,有一個正在工作的理想變壓器,如圖所示。它的原線圈匝數(shù)n1=600匝,交流電源的電動勢e=311sin(100πt)V(不考慮其內阻),電壓表和電流表對電路的影響可忽略不計,原線圈串聯(lián)一個額定電流為0.2A的保險絲,副線圈匝數(shù)n2=120匝,為保證保險絲不被燒斷,則(

)A.負載功率不能超過62WB.副線圈電流最大值不能超過1AC.副線圈電路中的電阻R不能小于44ΩD.副線圈電路中電壓表的讀數(shù)為44VCD◆《金榜》好題欣賞4.如圖所示,匝數(shù)n=100匝、面積為S=0.448m2的導線框ABCD所在處的磁感應強度大小B=T。線框繞垂直于磁場的軸OO′以角速度ω=100πrad/s勻速轉動,并與理想升壓變壓器相連進行遠距離輸電,升壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為2∶5,理想降壓變壓器副線圈接入一只“220V,1100W”的燈泡,且燈泡正常發(fā)光,輸電線路總電阻r=20Ω,導線框及其余導線電阻不計,電表均為理想電表。則下列說法中正確的是(

)A.降壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為5∶1