2022屆高考物理重點突破16：交流電

高考物理重點專題突破專題：交流電

例1:給額定功率60W、額定電壓220V的白熾燈加上如圖所示的

電壓，恰使燈正常發(fā)光，則所加電壓Uo的大小約為(C)

A.220VB.310VC.350VD.440V

\U/V

Uo

也加；3s

0

822404860

解：所加電壓的周期為20X10-3S=8ms

設電燈的電阻為R,加上圖示的電壓時的功率為PL，

P|_t2=(Uo2/R)ti+0(式中ti=8mst2=20ms)

2

由題意PL=(UO/R)ti/t2=U額2/R=60W

U()2=u額2t2/ti=2202X20/8=1102X10

:.Uo^35OV

例2:如圖是一個理想變壓器的電路圖，若A、B兩點接交流電壓U

時，五個相同的燈泡均正常發(fā)光，則原、副線圈的匝數(shù)比為：

解：設燈泡正常發(fā)光的電流為I,

則原、副線圈的電流分別為I和41,如圖示。

所以原、副線圈的匝數(shù)比為4:1

例3.如圖所示，abed是交流發(fā)電機的矩形線圈,ab=30cm,bc=10cm,

共50匝，它在B=0.8T的勻強磁場中繞中心軸00,順時針方向勻速轉(zhuǎn)

動，轉(zhuǎn)速為480r/min,線圈的總電阻為r=l。，外電阻為R=3C,試求:

1.若線圈從圖示位置開始計時，沿abed流動

的方向為正方向，畫出交流電流的圖象.

2.線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過他轉(zhuǎn)的過程中,

電阻R上產(chǎn)生的熱量和通過導線截面

的電量R

3.電流表和電壓表的讀數(shù)

4.從圖示位置轉(zhuǎn)過180°過程中

3.的平均感應電動勢

解：從中性面開始計時有e=Emsin?t，其中Em=NBws,

co=2Jin=2nX480/60=16n,/.Em=NBwS=60.3V,lm=Em/（R+r）

=15.1A

注意到從開始轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的感應電流沿dcbad方向，與規(guī)定方向相反,

為負值。.*./=-Imsinot=-15.1sin16Jrt(A)

T=2Ji/co=蟠s

圖線如圖示

2.有效值為

I=Iin/V2=15.1電=10.7A

轉(zhuǎn)過90。的過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q=RRt=PRT件=10.7J

感應電流的平均值為

-ENAO/At

-(R+r)-(R+r)

轉(zhuǎn)過900的過程中通過導線橫截面的電量為

q=IAt=NA0>/(R+r)

=NBS/(R+r)=0.3C

3.電流表和電壓表的讀數(shù)l=10.7A

U=IR=10.7x3=32V

4.求從圖示位置轉(zhuǎn)過180。過程中的平均感應電動勢

解：由法拉第電磁感應定律

-A0>-BS-BS2

E=N——=N=NBWS

At127r7T

2228

=—Em=—x60.3=38.4V

nn

例4.如圖所示，一個變壓器(可視為理想變壓器)的原線圈接在

220V的市電上，向額定電壓為1.80X104V的霓虹燈供電，使它正常發(fā)

光.為了安全，需在原線圈回路中接入熔斷器，使副線圈電路中電流

超過12mA時，熔絲就熔斷.

(1)熔絲的熔斷電流是多大？(2)當副線圈電路中電流為

10mA時.變壓器的輸入功率是多大？

熔斷器I?口.

：=：_霓虹燈

解：⑴設原、副線圈上的電壓、電流分別為Ul、U2、11、12.

根據(jù)理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，有HU1=I2U2.當12=12

mA時，11即為熔斷電流.代人數(shù)據(jù)，得11=0.98A

(2)設副線圈中電流為12；=10mA時，變壓器的輸入功率為P1

z

根據(jù)理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，有12U2,代人數(shù)

據(jù)，得P1=180Wo

練習1.如圖所示，有一理想變壓器，原線圈匝數(shù)為n，兩個副線圈的

匝數(shù)分別為以和“，原副線圈的電壓分別為Ui、U2、U3,電流分別

為11、12、13,兩個副線圈負載電阻的阻值未知，下列結(jié)論中，正確的

是：()

(A)Ul：U2=nl:n2?U2：U3=n2：n3；

Il/l3=n3/ni，Ii/l2=n2/ni；13

(C)I1U1=I2U2+I3U3；

(D)nili=n2l2+n3l3。

練習2.如圖所示，一理想變壓器的原、副線圈分別由雙線圈ab

和cd(匝數(shù)都為ni)>ef和gh(匝數(shù)都為n2)組成.用11和表示輸入電

流和電壓,/2和U2表示輸出電流和電壓.在下列4種連接法中，符合關系

^l/^2=nl/n2,/i//2=n2/ni的有()

與c相連，以a、d為輸入端；

f與g相連，以e、h為輸出端

(即b與c相連，以a、d為輸入端；

e與g相連,f與h相連作為輸出端

(C)a與c相連、b與d相連作為輸入端;

f與g相連，以e、h為輸出端

(D)a與c相連、b與d相連作為輸入端;

e與g相連，f與h相連作為輸出端

練習3.在遠距離輸電中，當輸送的電功率相同時，則關于輸電導

線上損失的功率下列說法正確的是()

(A)減小輸電導線的電阻可以減小損失的功率，但此種方法很有限.

(B)提高輸送電壓從而減小輸送電流，可大大減小損失的功率

(C)損失的功率與輸送電壓的二次方成反比

(D)損失的功率與輸電線上的電壓降成反比

練習4.如圖所示，邊長為L,電阻為R的單匝正方形線圈abed,在磁感

應強度為B的勻強磁場中，以cd邊為軸以角速度w作勻速轉(zhuǎn)可，轉(zhuǎn)動

方向如圖,cd邊與磁場方向垂直.求：⑴當它從圖示位置向配印

I

過程中產(chǎn)生的熱量3L~|d

--.......—?

B

■>

(2)當它從圖示位置轉(zhuǎn)過900的過程中通過

導線橫截面的電量

(3)ts內(nèi)外界驅(qū)動線圈所做的功

(t?2p/w)

練習5.有一條河流，河水流量為4m3/s,落差為5m,現(xiàn)利用它來發(fā)

電，使用的發(fā)電機總效率為50%,發(fā)電機輸出電壓為350V,輸電線的

電阻為4。，允許輸電線上損耗功率為發(fā)電機輸出功率的5%,而用戶

所需要電壓為220V,求所用的升壓、降壓變壓器上原、副線圈的匝數(shù)

比.g=9.8m/s2

練習6、如圖所示,勻強磁場方向垂直紙面向里，磁感應強度

B=0.20T,OCA金屬導軌與OA金屬直導軌分別在O點和A點接一阻值為

Rl=3.0Q和R2=6.0Q體積可忽略的定值電阻，導軌OCA的曲線方程

為y=L0sin(n屆x)(m),金屬棒ab平行于y軸，長為1.5m,以速度

v=5.0m/s水平向右勻速運動(b點始終在Ox軸上)，設金屬棒與導軌

接觸良好，摩擦不計，電路中除了電阻R1和R2外，其余電阻均不計，求:

(1)金屬棒在導軌上運動時R1的最大功率

(2)金屬棒在導軌上從x=0

到x=3m的運動過程中，外力

必須做的功

ty/m

axxc