高考物理总复习 第10章 交变电流课件.ppt

考纲要求 基础过关 一 交变电流产生1 交变电流 1 定义 和 都随时间做周期性变化的电流 2 图象 如图 a b c d 所示都属于交变电流 其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流 如图 a 所示 考点一交变电流的产生及描述 c 大小 方向 2 正弦交变电流的产生和图象 1 产生 在匀强磁场里 线圈绕 方向的轴匀速转动 2 图象 用以描述交变电流随时间变化的规律 如果线圈从中性面位置开始计时 其图象为正弦曲线 如图 e f g 所示 垂直于磁场 二 交变电流的描述1 周期和频率 1 周期 t 交变电流完成 变化 线圈转一周 所需的时间 单位是秒 s 公式t 2 频率 f 交变电流在1s内完成周期性变化的 单位是赫兹 hz 3 周期和频率的关系 t 或f 一次周期性 次数 2 正弦式交变电流的函数表达式 线圈在中性面位置开始计时 1 电动势e随时间变化的规律 e 2 负载两端的电压u随时间变化的规律 u 3 电流i随时间变化的规律 i 其中 等于线圈转动的 em emsin t umsin t imsin t 角速度 nbs 3 交变电流的瞬时值 峰值 有效值 1 瞬时值 交变电流某一时刻的值 是时间的函数 2 峰值 交变电流 电流 电压或电动势 所能达到的最大的值 也叫最大值 3 有效值 跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值叫做交变电流的有效值 对正弦式交变电流 其有效值和峰值的关系为 e u i 过关演练 1 阻值不计的矩形线圈在匀强磁场中 绕垂直于磁感线的轴匀速转动 线圈两端的电压随时间的变化规律如图所示 下列说法中 正确的是 a 线圈两端电压的平均值为10vb 电压表连接在线圈两端时 其示数为20vc 在0 01s时 线圈平面与磁场垂直d 当接外电路时 线圈内的电流方向1s内改变50次 答案c 2 2016 浙江余杭期末 一个白炽灯泡上标有 220v40w 那么为了使它正常发光 所使用的正弦交变电压是 a 电压最大值为220v 电流最大值约为0 18ab 电压最大值为311v 电流最大值约为0 26ac 电压有效值为220v 电流有效值约为0 26ad 电压有效值为311v 电流有效值约为0 18a 答案b 2 解决交变电流图象问题的三点注意 1 只有当线圈从中性面位置开始计时 电流的瞬时值表达式才是正弦形式 其变化规律与线圈的形状及转动轴处于线圈平面内的位置无关 2 注意峰值公式em nbs 中的s为有效面积 3 在解决有关交变电流的图象问题时 应先把交变电流的图象与线圈的转动位置对应起来 再根据特殊位置求特征解 例1 如图甲所示 矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时 线圈中产生的交变电流如图乙所示 设沿abcda方向为电流正方向 则 a 乙图中oa时间段对应甲图中a至b图的过程b 乙图中c时刻对应甲图中的c图c 若乙图中d等于0 02s 则1s内电流的方向改变了50次d 若乙图中b等于0 02s 则交流电的频率为50hz 答案a 要点二交变电流的瞬时值 峰值 有效值和平均值的比较 答案c 答案b 答案b 2 线框在匀强磁场中绕oo 轴匀速转动 由上向下看是逆时针方向 当转到如图所示位置时 磁通量和感应电动势大小的变化情况是 a 磁通量和感应电动势都在变大b 磁通量和感应电动势都在变小c 磁通量在变小 感应电动势在变大d 磁通量在变大 感应电动势在变小解析由题图可知 mcos e emsin 所以磁通量变大 感应电动势变小 答案d 答案cd 4 一矩形线框在匀强磁场内绕垂直于磁场的轴匀速转动的过程中 线框输出的交流电压随时间变化的图象如图所示 下列说法中正确的是 a t 0时刻线框平面与磁场平行b 交流电压的频率为4hzc 1s末线框平面垂直于磁场 通过线框的磁通量变化最快d 2s末线框平面垂直于磁场 通过线框的磁通量最大 答案d 5 如图所示 匀强磁场的磁感应强度b 0 5t 边长l 10cm的正方形线圈abcd共100匝 线圈电阻r 1 线圈绕垂直于磁感线的对称轴oo 匀速转动 角速度 2 rad s 外电路电阻r 4 求 1 转动过程中感应电动势的最大值 2 由图示位置 线圈平面与磁感线平行 转过60 角时的瞬时感应电动势 3 由图示位置转过60 角的过程中产生的平均感应电动势 4 交流电压表的示数 答案 1 3 14v 2 1 57v 3 2 60v 4 1 78v 1 电感器对交变电流的阻碍作用 1 感抗 电感器对交变电流 作用的大小 2 影响因素 线圈的自感系数越 交流的频率越 感抗越大 3 感抗的应用 考点二电感和电容对交变电流的影响 b 阻碍 大 高 较小 较小 直 交 低 高 2 电容器对交变电流的阻碍作用 1 容抗 电容器对交变电流阻碍作用的大小 2 影响因素 电容器的电容越 交流的频率越 容抗越小 3 作用 通 流 隔 流 通 频 阻 频 大 高 交 直 高 低 过关演练 1 交变电流通过一段长直导线时 电流为i 如果把这根长直导线绕成线圈 接入原电路 通过线圈的电流为i 则 a i ib i ic i 1d 无法比较解析长直导线的自感系数很小 其对交变电流的阻碍作用可以看作是纯电阻 流经它的交变电流只受到导线电阻的阻碍作用 当导线绕成线圈后 电阻值未变 但自感系数增大 对交变电流的阻碍作用不但有电阻 而且有线圈的阻碍作用 感抗 阻碍作用增大 电流减小 答案b 2 如图所示的电路 f为一交流发电机 c为平行板电容器 为使电流表a示数增大 可行的办法是 a 使发电机的转速增大b 使发电机的转速减小c 平行板电容器间换用介电常数较小的电介质d 使电容器两板间距离增大 解析本题考查了容抗的决定因素及交流电的频率 发电机转速增大 交流电频率f增大 容抗变小 电流增大 故a正确 电容器所充电介质的介电常数变小 板间距离增大 电容变小 容抗变大 电流变小 c d不正确 答案a 精练题组 1 多选 如图所示 输入端ab的输入电压既有直流成分 又有交流成分 以下说法中正确的是 l的直流电阻与r相同 a 直流成分只能从l通过b 交流成分只能从r通过c 通过r的既有直流成分又有交流成分d 通过l的交流成分比通过r的交流成分必定要少 解析线圈具有通直流阻交流的作用 所以大部分交流成分通过r l的直流电阻与r相同 对交流的阻碍作用要大于电阻r 多数交流成分通过r 故选c d 答案cd 2 多选 如图所示 接在交流电源上的电灯泡正常发光 以下说法正确的是 a 把电介质插入电容器 灯泡变亮b 增大电容器两板间的距离 灯泡变亮c 减小电容器两板间的正对面积 灯泡变暗d 使交变电流频率减小 灯泡变暗 解析把介质插入电容器 电容变大 容抗减小 灯泡变亮 a正确 电容器两板间距离增大 电容减小 容抗增大 灯泡变暗 b错 减小电容器两极正对面积 电容减小 容抗增大 灯泡变暗 c正确 交流电的频率减小 容抗增大 灯泡变暗 d正确 答案acd 3 多选 在如图所示的电路中 a b两端连接的交流电源既含高频交流 又含低频交流 l是一个25mh的高频扼流圈 c是一个100pf的电容器 r是负载电阻 下列说法正确的是 a l的作用是 通低频 阻高频 b c的作用是 通交流 隔直流 c c的作用是 通高频 阻低频 d 通过r的电流中 低频交流所占的百分比远远小于高频交流所占的百分比 解析l是自感系数很小的高频扼流圈 其作用是 通低频 阻高频 a正确 c是电容很小的电容器 其作用是 通高频 阻低频 也称高频旁路电容 由于l对高频的阻碍作用和c对高频的旁路作用 使得r中的电流 低频成分远远大于高频成分 故a c正确 答案ac 4 2016 杭二中期末 如图所示 把电阻r 电感线圈l 电容器c并联接到某一交流电源上时 三只电流表的示数相同 若保持电源电压不变 而使交变电流的频率逐渐减小 则三个电流表的示数i1 i2 i3的大小关系是 a i1 i2 i3b i2 i1 i3c i3 i1 i2d i1 i2 i3 解析电感线圈的特点是通低频阻高频 电容器的特点是通高频阻低频 所以当频率减小时通过线圈的电流增大 通过电容器的电流减小 而通过电阻的电流不变 故b正确 答案b 基础过关 1 构造 如图所示 变压器是由 和绕在铁芯上的 组成的 1 原线圈 与交流电源连接的线圈 也叫 线圈 2 副线圈 与 连接的线圈 也叫 线圈 考点三变压器 c 闭合铁芯 两个线圈 初级 负载 次级 2 原理 电流磁效应 3 基本关系式 1 功率关系 2 电压关系 3 电流关系 只有一个副线圈时 4 频率关系 f入 f出 电磁感应 p入 p出 高电压 低电压 大电流 小电流 过关演练 1 多选 如图所示 将额定电压为60v的用电器通过一理想变压器接在正弦交变电源上 闭合开关s后 用电器正常工作 交流电压表和交流电流表 均为理想电表 的示数分别为220v和2 2a 以下判断正确的是 a 变压器输入功率为484wb 通过原线圈的电流的有效值为0 6ac 通过副线圈的电流的最大值为2 2ad 变压器原 副线圈匝数比n1 n2 11 3 答案bd 答案bcd 要点突破 要点一变压器原理变压器是利用电磁感应原理制成的电学设备 变压器只能用来改变交变电流的电压 不能改变恒定电流的电压 例1 如图所示 理想变压器原 副线圈的匝数比为n1 n2 4 1 当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时 电流表a1的示数是12ma 则电流表a2的示数为 a 3mab 0mac 48mad 与负载r的值有关 解析本题考查了变压器的工作原理 关键要清楚交流电能通过变压器 而恒定电流不能通过变压器 导体棒向左匀速切割磁感线时 在线圈n1中通过的是恒定电流 不能引起穿过线圈n2的磁通量变化 在副线圈n2上无感应电动势出现 所以a2中无电流通过 答案b 要点二变压器动态电路分析1 基本关系式中物理量之间的决定关系 3 分析该类问题的一般思维流程 例2 多选 如图甲所示 某理想变压器的原 副线圈的匝数均可调节 原线圈两端电压为一峰值不变的正弦交变电压 副线圈接一可变电阻r 在其他条件不变的情况下 为使变压器输入功率增大 下列措施正确的是 a 仅增加原线圈匝数n1b 仅增加副线圈匝数n2c 仅减小电阻r的阻值d 仅增大电阻r的阻值 答案bc 精练题组 1 多选 如图所示 理想变压器原 副线圈匝数比为2 1 电池和交变电源的电动势都为6v 内阻均不计 下列说法正确的是 a s与a接通的瞬间 r中无感应电流b s与a接通稳定后 r两端的电压为0c s与b接通稳定后 r两端的电压为3vd s与b接通稳定后 原 副线圈中电流的频率之比为2 1 解析s与a接通的瞬间 副线圈有瞬间的感应电流 a错误 s与a接通稳定后 理想变压器的原线圈电流稳定不变 副线圈电压为零 b正确 s与b接通稳定后 根据u1 u2 n1 n2 可得r两端的电压为3v c正确 原 副线圈的频率相同 d错误 答案bc 2 如图所示 理想变压器原线圈的匝数为n1 副线圈的匝数为n2 原线圈的两端a b接正弦交流电源 电压表v的示数为220v 负载电阻r 44 电流表a1的示数为0 2a 下列判断正确的是 a 原线圈和副线圈的匝数比为2 1b 原线圈和副线圈的匝数比为5 1c 电流表a2的示数为0 1ad 电流表a2的示数为0 4a 答案b 3 一自耦变压器如图所示 环形铁芯上只绕有一个线圈 将其接在a b间作为原线圈 通过滑动触头取该线圈的一部分 接在c d间作为副线圈 在a b间输入电压为u1的交变电流时 c d间的输出电压为u2 在将滑动触头从m点顺时针转到n点的过程中 a u2 u1 u2降低b u2 u1 u2升高c u2 u1 u2降低d u2 u1 u2升高 答案c 4 用一理想变压器向一负载r供电 如图所示 当增大负载电阻r时 原线圈中的电流i1和副线圈中的电流i2之间的变化关系是 a i2增大 i1也增大b i2增大 i1却减小c i2减小 i1也减小d i2减小 i1却增大 答案c 5 多选 如图所示 理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表 副线圈匝数可以通过滑动触头q来调节 在副线圈两端连接了定值电阻r0和滑动变阻器r p为滑动变阻器的滑片 在原线圈上加一电压为u的正弦交流电 则 a 保持q的位置不动 将p向上滑动时 电流表读数变大b 保持q的位置不动 将p向上滑动时 电流表读数变小c 保持p的位置不动 将q向上滑动时 电流表读数变大d 保持p的位置不动 将q向上滑动时 电流表读数变小 答案bc 方法总结 关于理想变压器的四要点 1 变压器不能改变直流电压 2 变压器只能改变交变电流的电压和电流 不能改变交变电流的频率 3 理想变压器本身不消耗能量 4 理想变压器基本关系中的u1 u2 i1 i2均为有效值 基础过关 1 输电过程 如图所示 2 输电导线上的能量损失 主要是由输电线的电阻发热产生的 表达式为q 考点四远距离输电 c i2rt ir i2r 答案d 答案a 要点突破 要点远距离输电原理1 远距离输电的处理思路对高压输电问题 应按 发电机 升压变压器 远距离输电线 降压变压器 用电器 或按从 用电器 倒推到 发电机 的顺序一步一步进行分析 2 远距离高压输电的几个基本关系 以图为例 例题 2016 浙江余杭期末 远距离输电中 发电厂输送的电功率相同 如果分别采用输电电压为u1 110kv输电和输电电压为u2 330kv输电 则两种情况中 输电线上通过的电流之比i1 i2等于 a 1 1b 3 1c 1 3d 9 1 答案b 精练