高考物理一轮复习 考点考法 第12章 交变电流课件 新人教版.ppt

第12章交变电流 考点34变压器电能的输送 考点33交流电的产生与描述 考点33交流电的产生与描述 必备知识全面把握核心方法重点突破考法1交变电流的图像问题考法2有效值和平均值的求解考法例析成就能力题型1交流电的产生及变化规律题型2交变电流的 四值 及应用题型3用有效值的定义求解非正弦交流电的有效值 必备知识全面把握 1 交变电流的产生和规律 1 交变电流 定义 大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫交变电流 简称交流电 方向随时间做周期性变化是交流电的重要特征 如图所示的电流都是交变电流 正弦式交变电流 随时间按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流 正弦式交变电流的图像是正弦曲线 2 正弦交流电的产生 产生方法 如图所示 将一个平面线圈置于匀强磁场中 并使它绕垂直于磁感线的轴匀速转动 线圈中就会产生正弦式交变电流 中性面a 定义 平面线圈在匀强磁场中旋转 当线圈平面垂直磁感线时 线圈所在平面叫中性面 b 中性面的特点i 穿过线圈的磁通量最大 即 bs ii 线圈中磁通量的变化率最小 感应电动势最小 为零 即e 0 iii 每经过一次中性面 闭合回路中的电流方向就改变一次 3 正弦交流电的变化规律 2 描述交变电流的物理量 1 周期和频率 周期 交变电流完成一次周期性变化所需的时间 单位是秒 s 周期越大 交变电流变化越慢 在一个周期内 交变电流的方向变化2次 频率f 交变电流在1s内完成周期性变化的次数 单位是赫兹 符号为hz 频率越大 交变电流变化越快 2 交变电流的 四值 瞬时值 交变电流的瞬时值反映的是不同时刻交变电流的大小和方向 瞬时值表达式为e emsin t 最大值 交变电流的最大值反映的是交变电流大小的变化范围 当线圈平面与磁感线平行时 电动势最大 em nbs 注意 此最大值与线圈的形状无关 平均值 交变电流的平均值是交变电流图像的波形与横轴 t轴 所围面积跟时间的比值 其数值可用e 计算 有效值 交变电流的有效值是根据电流的热效应规定的 即在交流电的一个周期内 跟某一交变电流使同一电阻产生相等热量的直流电的数值 叫该交变电流的有效值 正弦式交变电流的有效值和最大值之间的关系 考点33 核心方法重点突破 考法1交变电流的图像问题 河南豫南九校2018质检 多选 图甲为小型交流发电机的原理图 发电机的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴oo 匀速转动 从t 0时刻开始 通过矩形线圈的磁通量随时间变化的规律如图乙所示 已知线圈的匝数n 50 线圈的电阻r 5 线圈与外电路连接的定值电阻r 45 电压表为理想交流电表 则下列判断正确的是 例1 解析 答案 bd 例1 考法2有效值和平均值的求解匝数为n 面积为s 电阻为r的闭合线圈在磁感应强度为b的匀强磁场中以角速度 匀速转动 在线圈从中性面开始匀速转过90 的过程中 求此交变电流的有效值和平均值 例2 解析 答案 例2 考点33 考法例析成就能力 题型1交流电的产生及变化规律图甲是一台小型发电机的构造示意图 线圈逆时针转动 产生的电动势e随时间t变化的正弦规律图像如图乙所示 发电机线圈的内阻不计 外接灯泡的电阻为12 则 例1 解析 答案 c 例1 题型2交变电流的 四值 及应用 课标全国 2016 21 6分 多选 如图 m为半圆形导线框 圆心为om n是圆心角为直角的扇形导线框 圆心为on 两导线框在同一竖直面 纸面 内 两圆弧半径相等 过直线omon的水平面上方有一匀强磁场 磁场方向垂直于纸面 现使线框m n在t 0时从图示位置开始 分别绕垂直于纸面且过om和on的轴 以相同的周期t逆时针匀速转动 则 例2 解析 答案 bc 例2 题型3用有效值的定义求解非正弦交流电的有效值 安徽黄山2017期末统考 如图所示为一电流通过一电子元件后的波形图 则下列说法正确的是 a 电流的变化周期是0 02sb 电流的变化周期是0 01sc 这也是一种交流电d 若该元件为阻值100 的电阻 则1s内产生的热量为200j 例3 解析 答案 a 例3 第12章 考点34变压器电能的输送 必备知识全面把握核心方法重点突破考法3变压器与动态电路问题考法4原线圈中接有用电器问题考法5远距离输电的应用考法例析成就能力题型4理想变压器和交变电流的产生相结合题型5原线圈有负载的变压器问题题型6理想变压器的动态分析题型7自耦变压器与多副线圈变压器题型8远距离输电的应用 必备知识全面把握 1 变压器 1 变压器 定义 用来改变交流电的电压和电流的装置 构造 变压器是由闭合铁芯 由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成 和绕在铁芯上的两个线圈 用绝缘导线绕制 组成的 如图所示 原线圈 和交流电源相连接的线圈 匝数为n1 副线圈 和负载相连接的线圈 匝数为n2 副线圈可能不止一个 2 理想变压器 概念 没有能量损失的变压器叫作理想变压器 特点 a 变压器铁芯内无漏磁 即无 磁损 b 原 副线圈不计内阻 电流通过时不产生焦耳热 即无 铜损 c 闭合铁芯中的涡流为零 即无 铁损 3 变压器的工作原理 原理 互感现象是变压器工作的基础 电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场 由于电流的大小 方向在不断变化 铁芯中磁场也在不断变化 变化的磁场在副线圈中产生感应电动势 使副线圈能够输出电流 能量转换方式 变压器的作用 改变交流电的电压 不改变交流电的周期和频率 4 理想变压器的基本关系式 2 远距离输电 1 为什么要采用高压输电由p损 i2r线知 要减小电能在输电线上的损耗 可以有两种方法 减小输电导线的电阻 如采用电阻率低的材料 加大导线的横截面积 提高输电电压 减小输电电流 第一种方法的作用十分有限 代价较高 所以实际中一般采用第二种方法 2 远距离高压输电的电路模式升压变压器建在离发电厂较近处 降压变压器建在离用户较近处 如图所示 3 远距离高压输电的基本关系 4 损失电功率 电压的计算方法 考点34 核心方法重点突破 考法3变压器与动态电路问题 课标全国 2014 21 6分 多选 如图 一理想变压器原 副线圈的匝数分别为n1 n2 原线圈通过一理想电流表a接正弦交流电源 一个二极管和阻值为r的负载电阻串联后接到副线圈的两端 假设该二极管的正向电阻为零 反向电阻为无穷大 用交流电压表测得a b端和c d端的电压分别为uab和ucd 则 a uab ucd n1 n2b 增大负载电阻的阻值r 电流表的读数变小c 负载电阻的阻值越小 cd间的电压ucd越大d 将二极管短路 电流表的读数加倍 例1 解析 答案 b d 例1 考法4原线圈中接有用电器问题 课标全国 2015 16 6分 一理想变压器的原 副线圈的匝数比为3 1 在原 副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻 原线圈一侧接在电压为220v的正弦交流电源上 如图所示 设副线圈回路中电阻两端的电压为u 原 副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k 则 例2 解析 答案 a 例2 考法5远距离输电的应用 浙江理综2014 15 6分 如图所示为远距离交流输电的简化电路图 发电厂的输出电压是u 用等效总电阻是r的两条输电线输电 输电线路中的电流是i1 其末端间的电压为u1 在输电线与用户间连有一理想变压器 流入用户端的电流是i2 则 例3 解析 答案 a 例3 考点34 考法例析成就能力 题型4理想变压器和交变电流的产生相结合 例1 解析 答案 cd 例1 题型5原线圈有负载的变压器问题 课标全国 2016 16 6分 一含有理想变压器的电路如图所示 图中电阻r1 r2和r3的阻值分别为3 1 和4 a为理想交流电流表 u为正弦交流电压源 输出电压的有效值恒定 当开关s断开时 电流表的示数为i 当s闭合时 电流表的示数为4i 该变压器原 副线圈匝数比为 a 2b 3c 4d 5 例2 解析 答案 b 例2 题型6理想变压器的动态分析 天津理综2016 5 6分 如图所示 理想变压器原线圈接在交流电源上 图中各电表均为理想电表 下列说法正确的是 a 当滑动变阻器的滑动触头p向上滑动时 r1消耗的功率变大b 当滑动变阻器的滑动触头p向上滑动时 电压表v示数变大c 当滑动变阻器的滑动触头p向上滑动时 电流表a1示数变大d 若闭合开关s 则电流表a1示数变大 a2示数变大 例3 解析 滑动变阻器的触头向上滑动时 滑动变阻器接入电路中的电阻变大 r1中的电流变小 r1消耗的功率变小 选项a错误 滑动变阻器的触头向上滑动时 r1两端的电压变小 电压表v示数变大 选项b正确 滑动变阻器的触头向上滑动时 副线圈电路的总电阻变大 总功率变小 原线圈的功率也变小 电流表a1的示数变小 选项c错误 闭合开关s r1两端的电压变大 电压表v两端电压变小 a2示数变小 选项d错误 答案 b 例3 例4 解析 答案 c 例4 题型7自耦变压器与多副线圈变压器 天津十二所重点中学2017联考 某理想自耦变压器接入电路中的示意图如图甲所示 图乙是其输入电压u的变化规律 已知滑动触头在图示位置时原 副线圈的匝数比为n1 n2 10 1 电阻r 22 下列说法正确的是 例5 解析 答案 c 例5 重庆万州区2017二诊 如图所示 一理想变压器原线圈与每个副线圈的匝数比均为3 1 原线圈与每个副线圈所连的电阻阻值均为r 原线圈接220v的正弦交流电 副线圈n2回路中电阻两端的电压为u2