高中物理交变电流——知识点总结及五年真题详解(理论知识及真题两部分)

交变电流、电磁学一、知识网络第一部分（理论知识点、重点）产生 : 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动而产生的瞬时值 :i= i msin t峰值 :i m= nsb /r描有效值 : i述i m /2周期和频率的关系:t=1/ f交图像：正弦曲线变电感对交变电流的作用：通直流、阻交流，通低频、阻高频电电容对交变电流的作用：通交流、阻直流，通高频、阻低频流应原理：电磁感应用变变压比： u 1/u 2=n 1/n2压只有一个副线圈：i 1/i 2=n2 /n1器变流比：有多个副线圈：i1n1= i 2n2= i 3n3=线（电能的输送功率损失：p损p ）2 r up电压损失： u损r线u远距离输电方式：高压输电二、重、难点知识归纳1. 交变电流产生( 一) 、交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流。如图 17-1所示（ b）、（ c）、（ e）所示电流都属于交流，其中按正弦规律变化的交流叫正弦iiiiitootot d otot( a )( b )( c )( d )( e )图 17-1 图 151交流。如图（ b）所示。而（ a）、(d)为直流其中（a）为恒定电流。（二）、正弦交流的产生及变化规律。(1) 、产生：当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生的交流是随时间按正弦规律变化的。即正弦交流。(2) 、中性面：匀速旋转的线圈，位于跟磁感线垂直的平面叫做中性面。这一位置穿过线圈的磁通量最大，但切割边都未切割磁感线，或者说这时线圈的磁通量变化率为零，线圈中无感应电动势。(3) 、规律： 从中性面开始计时，则 e=nbs sin t 。用 m 表示峰值nbs 则 e= msinemt 在纯电阻电路中,电流 i=rrsin t=i msin t，电压 u=u msin t 。2、表征交变电流大小物理量(1) 瞬时值：对应某一时刻的交流的值用小写字母x 表示， eiu(2) 峰值：即最大的瞬时值。大写字母表示，u m m m m= nsb m= m/ r注意： 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动时，所产生感应电动势的峰值为 m=nbs ，即仅由匝数n，线圈面积s，磁感强度b 和角速度 四个量决定。与轴的具体位置，线圈的形状及线圈是否闭合都是无关的。(3) 有效值：a、意义：描述交流电做功或热效应的物理量b、定义：跟交流热效应相等的恒定电流的值叫做交流的有效值。c、正弦交流的有效值与峰值之间的关系是 =mi=i m22u= u m 。2注意：正弦交流的有效值和峰值之间具有 =m ，u= u m i 22i m的关系， 非正弦（或2余弦）交流无此关系，但可按有效值的定义进行推导，如对于正负半周最大值相等的方波电流，其热效应和与其最大值相等的恒定电流是相同的，因而其有效值即等于其最大值。即i=i m 。e、交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值；交流电流表和交流电压表的读数是有效值。对于交流电若没有特殊说明的均指有效值。f 、在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。(4) 峰值、有效值、平均值在应用上的区别。峰值是交流变化中的某一瞬时值，对纯电阻电路来说，没有什么应用意义。若对含电容电路， 在判断电容器是否会被击穿时，则需考虑交流的峰值是否超过电容器的耐压值。交流的有效值是按热效应来定义的，对于一个确定的交流来说，其有效值是一定的。而平均值是由公式n确定的，其值大小由某段时间磁通量的变化量来决定，在不同t的时间段里是不相同的。如对正弦交流，其正半周或负半周的平均电动势大小为n 2bs t22nbs，而一周期内的平均电动势却为零。在计算交流通过电阻产生的热功率时，只能用有效值，而不能用平均值。在计算通过导体的电量时，只能用平均值， 而不能用有效值。在实际应用中， 交流电器铭牌上标明的额定电压或额定电流都是指有效值， 交流电流表和交流电压表指示的电流、 电压也是有效值， 解题中，若题示不加特别说明， 提到的电流、电压、电动势时，都是指有效值。(5) 、表征交变电流变化快慢的物理量a、周期 t：电流完成一次周期性变化所用的时间。单位：s . b、频率 f：一秒内完成周期性变化的次数。单位：z.c、角频率 ：就是线圈在匀强磁场中转动的角速度。单位： rad/s.2md、角速度、频率、周期，的关系 =2f=t(6) 、疑难辨析交流电的电动势瞬时值和穿过线圈面积的磁通量的变化率 成正比。当线圈在匀强磁场中匀速转动时，线圈磁通量也是按正弦（或余弦）规律变化的，若从中性面开始计时，t=0时，磁o t( a)mo t( b)通量最大， 应为余弦函数， 此刻变化率为零 （切线斜率为零） ，t= t 时图，152图 17-24磁通量为零，此刻变化率最大（切线斜率最大），因此从中性面开始计时，感应电动势的瞬时表达式是正弦函数，如上图17-2 所示分别是 = mcos t 和 e= msin t。3、变压器（1）变压器的构造：原线圈、副线圈、铁心（2）变压器的工作原理在原、 副线圈上由于有交变电流而发生的互相感应现象，叫做互感现象， 互感现象是变压器工作的基础。（3）理想变压器： 磁通量全部集中在铁心内，变压器没有能量损失，输入功率等于输出功率。（4）理想变压器电压跟匝数的关系：u1/u2= n 1/n 2说明： 对理想变压器各线圈上电压与匝数成正比的关系，不仅适用于原、 副圈只有一个的情况，而且适用于多个副线圈的情况。即有u 1u 2n1n 2u 3=。这是因为理想变n3压器的磁通量全部集中在铁心内。因此穿过每匝线圈的磁通量的变化率是相同的，每匝线圈产生相同的电动势，因此每组线圈的电动势与匝数成正比。在线圈内阻不计的情况下，每组线圈两端的电压即等于电动势，故每组电压都与匝数成正比。（5）理想变压器电流跟匝数的关系i 1 /i 2= n 2/n 1（适用于只有一个副线圈的变压器）说明： 原副线圈电流和匝数成反比的关系只适用于原副线圈各有一个的情况，一旦有多个副线圈时， 反比关系即不适用了，可根据输入功率与输出功率相等的关系推导出：u1i 1=u2i 2+ u3i 3+u4i 4+再根据u2= n2n1u1u3= n3n1u1u4= n4n1u 4可得出：n1i 1=n2i 2+ n 3i 3+ n 4 i 4+（6）注意事项（ 1）当变压器原副线圈匝数比( n1nn 2)确定以后 ,其输出电压u2 是由输入电压u1决定的 (即u 2=2n1u 1)但若副线圈上没有负载, 副线圈电流为零输出功率为零, 则输入功率为零 ,原线圈电流也为零,只有副线圈接入一定负载,有了一定的电流,即有了一定的输出功率，原n 2线圈上才有了相应的电流（i 1=n1i 2），同时有了相等的输入功率，（ p 入=p 出 ）所以说：变压器上的电压是由原线圈决定的，而电流和功率是由副线圈上的负载来决定的。4、电能的输送(1) 输送电能的过程:输送电能的过程如下所示：发电站升压变压器高压输电线降压变压器用电单位。(2). 高压输电的道理思路：输电导线（电阻）发热损失电能减小损失。输电要用导线，导线当然有电阻，如果导线很短，电阻很小可忽略，而远距离输电时， 导线很长，电阻大不能忽略。电流通过很长的导线要发出大量的热，所以，输电时，必须设法减小导线发热损失。由焦耳定律q=i 2rt，减小发热q 有以下三种方法：一是减小输电时rt 可以看出，第三间 t，二是减小输电线电阻r，三是减小输电电流i。第一种方法等于停电，没有实际价值。第二种方法从材料、 长度、粗细三方面来说都有实际困难。适用的超导材料还没有研究出来。排除了前面两种方法，就只能考虑第三种方法了。从焦耳定律公式q=i 2种办法是很有效的：电流减小一半， 损失的电能就降为原来的四分之一。所以说要减小电能的损失，必须减小输电电流。但从另一方面讲，输电就是要输送电能，输送的功率必须足够大，才有实际意义。根据公式 p=ui ，要使输电电流i 减小，而输送功率p 不变（足够大） ，就必须提高输电电压 u。所以说通过高压输电可以保证在输送功率不变，减小输电电流来减小输送电的电能损失。(3) 变压器能把交流电的电压升高（或降低）在发电站都要安装用来升压的变压器，实现高压输电。但是我们用户使用的是低压电， 所以在用户附近又要安装降压的变压器。一是为了安全，二是用电器只能用低电压。三、典型例题例 1、交流发电机在工作时产生的电压流表示式为uu m sint ，保持其他条件不变，使该线圈的转速和匝数同时增加一倍，则此时电压流的变化规律变为（）a 2u m sin 2tb 4u m sin 2tc 2u m sintd u m sint解析：线圈的转速和匝数同时增加一倍，则um 增加 4 倍，线圈的转速增加一倍，则 为原来的两倍。答案为b 。点拨：此题是一个基础题，考查的是对电压流表示式为uu m sint 的理解，最好亲自动手推导公式，才有利于公式的记忆。小试身手1.1 、关于线圈在匀强磁场中转动产生交变电流，以下说法正确的是mpae（）ba 线圈每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动cdnq势方向不变b线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次 c线圈每经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次d线圈每转动一周，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次图 17-31.2 、如图 17-3 所示，矩形线圈acde 放在磁感强度为b 的匀强磁场中，线圈以相同的角速度，分别绕mn 、pq、ac、ae 轴线匀速转动，线圈中产生的感应电动势分别为e1、e2、e3、e4，则下列关系中正确的是（）a e1=e2， e3=e4b e1=e2 =e3， e4=0 c e1=e2=e3=e4d e2=e3， e1=e4例 2、如图 17-4 表示一交流随时间变化的图像，求此交流的有效值。解析： 此题所给交流正负半周的最大值不相同，许多同学对交流电有效值的意义理解不深，只知道机械地套用正弦交流电的最大值是有效值的2 倍的关系， 直接得出有效值，而对此题由于正负半周最大值不同，就无从下手。 应该注意到在一个周期内前半周期和后半周期的有效值是可求的，再根据有效值的定义，选择一个周期的时间，利用在相同时间内通过相同的电阻所产生的热量相同，从焦耳定律ia求得。22t + i2t2o1234ir t=i 1r22 rts24即 i 2 =(2 ) 2 21 +（24) 2 122图 15 图317-4解得i=5 a点拨：此题是一个简单计算题，主要是考查对交变电流中最大值的有效值的关系的理解。小试身手2.1 、一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动时，产生的感应电动势为e2202 sin100t （v ），则如下说法中正确的是（）a 此交流电的频率是100hz b t=0 时线圈平面恰与中性面重合c. 如果发电机的功率足够大，它可使“220v100w ”的灯泡正常发光d. 用交流电压表测量的读数为2202 v2.2 、一个电热器接在10v 的直流电源上，在ts 内产生的焦耳热为q，今将该电热器接在一交流电源上，它在2ts 内产生的焦耳热为q，则这一交流电源的交流电压的最大值和有效值 分别是（）a 最大值是 102 v ，有效值是10vb最大值是10v ，有效值是52 vc. 最大值是52 v ，有效值是5vd最大值是20v ，有效值是 102 v例 3、如图 17-5 所示，在匀强磁场中有一个“”形导线框可绕ab轴转动，已知匀强磁场的5磁感强度b=2t，线框的cd边长为 20cm、 ce、df 长均为 10cm，转速为50r/s ，若从图示位置开始计时（1）写出线框中感应电动势的瞬时值表达式。（ 2）若线框电阻r=3,再将 ab两端接“ 6v，12w”灯泡，小灯泡能否正常发光？若不能，小灯泡实际功率多大？ 解析：（ 1）注意到图17-5 示位置磁感线与线圈平面平行，瞬时值表达式应为余弦函数，先出最大值和角频率。d=2 n=100 rad/sc5 m=bs =2 0.2 0.1 100 =102 (v)baefb所以电动势瞬时表达式应为e=102 cos100 t(v) 。2u额 26（ 2）小灯泡是纯电阻电路，其电阻为r=3图154p额12图 17-5首先求出交流电动势有效值 =m =10 （ v ）此后即可看成2恒定电流电路， 如图 15-5 所示， 显然由于 r=r, u灯=5v ，小于额定电压， 不能正常发光。22其实际功率是p= u5225=8.3(w)r33点拨： 此题是一个综合计算题，考查的是电动势的最大值和有效值之间关系，应该多加强这方面的练习，以熟悉此计算公式。小试身手3.1、某矩形线圈，切割磁感线的边长ab= 40cm，宽 ab= 20cm，共50匝，磁感强度为0.5t 的匀强磁场中以300r/min ，绕中心轴oo匀速转oad动，如图17-6 所示问：（1） 线圈角速度、频率各多少？长边切割磁感线的线速度多大？（2） 若 t= 0 时线圈恰在中性面位置，写出感应电动势的瞬时表达式， 求出当 t= 0.025s 时感应电动势的瞬时值bbco图 17-6（3） 感应电动势的有效值多少？从图示位置转动900 过程中的平均感应电动势值又是多少？（4） 若线圈的电阻为10 ，为了使线圈匀速转动，每秒要提供的机械能是多少？例 4、如图 17-7 所示, 理想变压器铁芯上绕有a、b、c 三个线圈， 匝数比为na:n b:n c=4:2:1,在线圈 b 和 c 的两端各接一个相同的电阻r，当线圈 a 与交流电源连通时，交流电流表a2 的示数为i0，则交流电表a 1的读数为 i 0 。a1a2b rac r图 16-1图 17-7解析： 此题如果轻易用电流强度与匝数成反比的关系来解，即 i ai bn b得出 in aa=0.5i0 就错了。应该注意到变压器副线圈有多组，电流反比关系不成立，但电压与匝数成正比的关系还 是成立的，应先根据这一关系求出c 组线圈电压，再根据r 相等的条件求出c 组电流，由u cncu bn bu c和 i c，得 i c=0.5i 0 . 此后利用关系式rna i a=n bnb +n cnc即4i a =2i 0 +10.5i 0得 ia =0.625i 0点拨：此题为一个简单计算题。考查的是对变压器工作规律的一个理解。小试身手4.1 、如图 17-8 所示 , 变压器输入交变电压u 一定 , 两个副线圈的匝数为n2 和 n3, 当把一电阻先后接在a,b 间u2和 c,d间时, 安培表的示数分别为i 和 i ， 则 i ： i为（）aab cd图图161-7-582a .n 2:n 3b .n2 :n322c . n2 :n 3d . n3 :n 24.2 、有一个理想变压器, 原线圈 1200 匝, 副线圈 400 匝, 现在副线圈上接一个变阻器r, 如图 17-9 所示 , 则下列说法中正确的是()a . 安培表 a1 与 a2 的示数之比为3:1 b . 伏特表 v1 与 v 2 的示数之比为3:1c . 当变阻器滑动头向下移动时, 原线圈的输入功率将增加d . 原、副线圈的功率之比为3:1a1a2v1v2r图16- 6图 17-9例 5、将电阻 r1 和 r2 如下图 17-10 甲所示接在变压器上，变压器原线圈接在电压恒为u 的交流电源上， r1 和 r2 上的电功率之比为2：1，若其它条件不变，只将r1 和 r2 改成如图乙接法， r1 和 r2 上的功率之比为1： 8。若甲图中原线圈电流为i 1，乙图中原线圈电流为i2 ，求：（ 1）两组副线圈的匝数之比；（ 2） i1 和 i 2 之比。解析：（ 1）甲图中 r1 和 r2 串联，电流相同，功率与电阻成正比， 所以有r1=2r2（1）设三组线圈的匝数分别是n1 ,n2 ,n3，两组副线圈上的电压分别是u 2 和 u 3，易得n2u2 =n1n3uu3=un1i 1i2r1r1ur2u乙图中 r1 和 r2 上的功率之比为1 : 8r2(甲)图16- 3( 乙)2n2 u n1即82n3 u n1（ 2）r1r2图 17-10联列（ 1）式和（ 2）式解得n 21=n32n2（2）设甲图中输出功率为p ，则 p =（n3 u） 2/（ r +r ）1112n1设乙图中输出功率为 p ，则 p =（ n 2 u） 2/r+（ n3 u） 2/r2212n1n1以 r1=2r2， n3=2np12 代入，可得：p222。由于输入功率等于输出功率，所以甲、乙两图中3输入功率之比也为，根据 p=iu，电压恒定，所以两图中电流之比i 1：i 2=2： 33点拨： 此题是一个综合计算题，考查的是变压器电压、电流与线圈匝数的关系，并且要理解变压器中输出功率与输入功率之间的关系。小试身手5.1 、有一理想变压器在其原线圈上串一熔断电流为i 0=1a 的保险丝后接到220v 交流电源上， 副线圈接一可变电阻r 作为负载， 已知原、 副线圈的匝数比n1:n2=5:1, 问了不使保险丝熔断， 可变电阻的取值范围如何？5.2 、一台理想变压器原、副线圈匝数比为 10：1，原线圈接 u=100 2 sin100 tv 的交变电压，副线圈两端用导线接规格为“ 6v ，12w ”的小灯，已知导线总电阻 r=0.5 ,试求：副线圈应接几盏小灯？这些小灯又如何连接才能使这些小灯都正常发光？例 6、发电厂输出的交流电压为2.2 万伏,输送功率为2.2106 瓦,现在用户处安装一降压变压器,用户的电压为220 伏,发电厂到变压器间的输电导线总电阻为22 欧,求:(1) 输电导线上损失的电功率 ;(2) 变压器原副线圈匝数之比。解析：（ 1）应先求出输送电流，由6i 线=p 总/u 总=2.2 102.2 104=100(a)则损失功率为p 损 =i 线2r 线=100222=2.2 105(w)(2)变压器原线圈电压u1 为4u1 =u 总- u 线 = u 总- i 线 r 线=2.2 10 -100 22=19800(v)所以原副线圈匝数比n1n2u 1=19800/220=90.u 2点拨： 此题是一个综合计算题，考查的是电能在输送的过程中能量的损失，以及变压器的原副线圈的应用。小试身手6.1 、远距离输电，当输电电阻和输送功率不变时，则（） a 输电线上损失的功率跟输送电线上的电流的平方成正比b输电线上损失的电压跟输送电线上的电流成正比 c输送的电压越高，输电线路上损失的电压越大d. 输电线上损失的功率跟输送电压的平方成正比6.2 、用 1 万伏高压输送100 千瓦的电功率，在输电线上损失2% 的电功率，则输电线的电阻是 欧姆，如果把输送电压降低一半，则输电线上损失功率将占输送功率的 % 。6.3 、如图 16-10 所示，理想变压器和三个定值电阻r1、r2 和 r3 接在交流电源上，r1=r3， 若 r1、r2 和 r3 上的电功率相等，则r1：r2= , 变压器原、副线圈的匝数比为 。四、章节练习一 . 填空题 :1、如图 17-11 甲所示，一个矩形线圈在匀强磁场中以角速度逆时针转动，当线圈平面转过图中位置时开始计时，且以电流自a 端流出为正，则在图乙中能 表示这一交流电 的图象的是。图乙图甲图 17-112、在电子技术中，从前一级装置输出的既有直流成分（工作电流），又有交流成分（信号电 流）。如果我们希望输送到后一级装置的只有直流成分，电容器应该和后一级装置；如果我们希望输送到后一级装置的只有交流成分，电容器应该和后一级装置（两空均填“串联”或“并联”）。3、用 u 1 和 u 2 两种电压分别通过相同长度和材料的导线输电，若输送的电功率相等,在输电线上损失的电功率也相同，则在两种情况下输电线截面积之比s1：s2 为4、一个接在直流电源上的电热器所消耗的电功率为p1，若把它接到电压最大值与直流电压相等的交流电源上，该电热器所消耗的电功率为p2，则 pl p2 为 5、图 17-12 中理想变压器原、副线圈匝数之比nl n2=4 l，原线圈两端连接光滑导轨，副线圈与电阻r 相连成闭合回路当直导线ab 在匀强磁场中沿导轨匀速地向右做切割磁感线运动时，电流表al 的读数是12ma ，那么电流表 a2 的读数是 6、如右图 17-13 所示， 有一理想变压器，原线圈接在电压一定的正弦交流电源上， 副线圈电路中接入三个电阻r1、r2、r3，各交流电表的内阻对电路的影响不计，当开关s 闭合图 17-12时，电流表a1 示数 b 电流表a2 示数 （填“变大、变小、不变”）7 、两个电流随时间的变化关系如下图17-14 甲、乙所示，把它们通人相同的电阻中，则在 1s 内两电阻消耗的电功比wa： wb 等于 图 17-14图 17-138、将 u = 1102 sin100 tv的交变电压接到“220v ，100w ”的灯泡两端，设灯丝的电阻不随温度变化，流过灯泡电流的最大值 ；灯泡发挥的实际功率 。9、一闭合线圈在匀强磁场中做匀角速转动，线圈转速为240rad/min，当线圈平面转动至与磁场平行时，线圈的电动势为2.0v。设线圈从垂直磁场瞬时开始计时，该线圈电动势的瞬 时表达式 ；电动势在1/48s 末的瞬时值为 。二 .选择题 :10、矩形线圈在匀强磁场中绕着垂直磁感线方向的轴匀速转动，当线圈通过中性面时，下列说法中正确的是（）a 、穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势最大b、穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势最大c、穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势等于零d、穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势等于零11. 一矩形线圈绕垂直磁场方向的轴在匀强磁场中转动，产生的交变电动势e = 202 sin20 t v ，由此可以判断（）a t = 0 时，线圈平面和磁场垂直b. t = 0 时，线圈的磁通量为零c. t = 0.05s 时，线圈切割磁感线的有效速度最小d. t = 0.05s 时， e 第一次出现最大值12. 线圈在匀强磁场中匀角速转动，产生的交变电流如图17-15 所示，则（）a 在 a 和 c 时刻线圈平面和磁场垂直b. 在 b 和时刻线圈中的磁通量为零c. 从 a 时刻到 b 时刻线圈转动的角度为 radd. 若从 o 时刻到 d 时刻经历的时间为0.02s ，则该交变电流在1.0s时间内方向会改变100 次图 17-15的13. 一个矩形线框的面积为s ，在磁感应强度为b 的匀强磁场中，从线圈平面与磁场垂直的位置开始计时，转速为n 转/秒，则（）a 线框交变电动势的最大值为nbsb线框交变电动势的有效值为2 nbs c从开始转动经过1/4 周期，线框中的平均感应电动势为2nbsd感应电动势瞬时值为e = 2nbssin2n t14. 关于交流电的有效值和最大值，下列说法正确的是（） a 任何形式的交变电流的有效值和最大值都有关系u = um/2 b只有正弦式电流才有u = um/2 的关系c照明电压220v 、动力电压380v ，指的都是交变电流的有效值d交流电压表和电流表测量的都是交变电流的有效值15. 一只氖管的起辉电压为50v，把它接在 u = 50sin314tv 的交变电源上， 在一个交变电压的周期内，氖管的发光时间为（）a 0.02sb 0.01sc 0.015s d 0.005s16. 对于如图17-16 所示的电路，下列说法正确的是（）a a、b 端接稳恒直流电，灯泡发亮b a、b 端接交变电流，灯泡发亮c. a、b 端接交变电流，灯泡发亮，且将电容器电容增大时，灯泡亮度增大d. a、b 端接交变电流，灯泡发亮，且将电容器电容减小时，灯泡亮度增大17. 对于如图17-17 所示的电路，下列说法正确的是（）a 双刀双掷开关s 接上部时，灯泡亮度较大b. 双刀双掷开关s 接下部时，灯泡亮度较大c. 双刀双掷开关s 接下部， 同时将电感线圈的l 的铁芯抽出， 在抽出的过程中，灯泡亮度变大图 17-16图 17-17d. 双刀双掷开关s 接下部，同时将电感线圈的l 的铁芯抽出，在抽出的过程中，灯泡亮度变小18. 在图 17-18 所示的电路中，如果交变电流的频率增大，1、2 和 3 灯的亮度变化情况是（）a 1、2 两灯均变亮，3 灯变暗b 1 灯变亮， 2、3 两灯均变暗c. 1、2 灯均变暗， 3 灯亮度不变d 1 等变暗， 2 灯变亮， 3 灯亮度不变19. 在电工和电子技术中使用的扼流圈有两种：低频扼流圈和高频扼流圈。它们的区别在于（）a 低频扼流圈的自感系数较大b高频扼流圈的自感系数较大 c低频扼流圈的能有效地阻碍低频交变电流，但不能阻碍高频交变电流d高频扼流圈的能有效地阻碍高频交变电流，但不能阻碍低频交变电流20.关于电容器通过交变电流的理解，正确的是（）a 有 自 由 电 荷 通 过 电 容 器 中 的 电 介 质b电容不断的充、放电，与之相连的导线中必须有自由电荷移动，这样就形成了电流c交变电压相同时，电容越大，电流越大d. 交变电压相同时，频率越高，电流越大21.对于图 17-19 所示的电路，下列说法正确的是（）a a、b 两端接稳恒直流，灯泡将不发光图 17-18b. a、b 两端接交变电流，灯泡将不发光c. a、b 两端由稳恒的直流电压换成有效值相同的交变电压，灯泡亮度相同d. a、b 两端由稳恒的直流电压换成有效值相同的交变电压，灯泡亮度将会减弱图 17-19三 计算题22、如图 17-20 所示，匀强磁场的磁感强度b = 0.1t，矩形线圈的匝数n = 100 匝，边长 ab =0.2m ， bc = 0.5m ，转动角速度 = 100 rad/s ，转轴在正中间。试求：（1） 从图示位置开始计时，该线圈电动势的瞬时表达式；（2） 当转轴移动至ab 边（其它条件不变） ，再求电动势的瞬时表达式；（3） 当线圈作成半径为r =0.1/的圆形，再求电动势的瞬时表达式。023、一台变压器有两个次级线圈，它的初级线圈接在220v 的电源上，一个次级线圈的电压为 6v ，输出电流为2a ，匝数为24 匝；另一个次级线圈的电压为250v ，输出电流为200ma 求：(1) 250v 线圈的匝数，初级线圈的匝数；(2) 初级线圈的输入功率24. 在真空中速度为=6.4 107m s 的电子束，连续地射入两平行极板之间，极板长度为-2l=8.0 10-3m，间距 d=5.0 10m两极板不带电时， 电子束将沿两极板之间的中线通过在两极板上加一个50hz 的交变电压u=u msin t，如果所加电压的最大值u m 超过某一值u 0时,将开始出现以下现象：电子束有时能通过两极板，有时间断，不能通过(1) 求 u 0 的大小；(2) 求 u m 为何值才能使通过的时间跟间断的时间之比为2： 125. 图 17-21 是一个带有两个副线圈的理想变压器，今将原线圈接至稳压交流电源上，副线圈 l1 的匝数为nl，副线圈 l 2 的匝数为 n2.当 l 2 两端断开、 电阻 r 接到 l2 两端时 ,电流表的读数为 i2；当 l1 断开、电阻r 接到 l 2 两端时，电流表的读数为i 2;当 l l、l 2 都接上 r 时， 电流表的读数为i3，问 i1： i2： i3 =?图 17-2126. 图 17-22 所示是一个交流发电机的示意图线框abcd 处于匀强磁场中，已知ab=bc=10cm. b=1t，线圈匝数n=100，线圈电阻r =5，外电路负载电阻 r=5，线圈以600r min 的转速匀速转动，求：(1) 电流表和电压表的读数；(2) 从如图示位置开始经过1 60s 时感应电动势的瞬时值为多少?(3) 从如图所示位置开始转过30角的过程中的平均感应电动势值为多少 ?图 17-2227、水能是可再生能源，可持续地利用它来发电，为人类提供“清洁 ”的能源若一水力发电站水库的平均流量为q（m3/s），落差为h（m），下落时水的流速为v（ m/s），发电机的效率为，则全年的发电量为多少度？（设流过发电机后水的速度为零）某小型水力发电站水流量为q= 10m3/s，落差 h= 5m，发电机效率50%，输出电压为400v ，若要向一乡镇供电，输电线的总电阻为r= 8，为使线路上损耗功率限制在发电机输出功率的8%，需在发电机输出端安装升压变压器，若用户所需电压为220v ，则在用户处需安装降压变压器，忽略下落时水的速度求：（1） 发电机的输出功率（2） 输电线上的电流强度（3） 升压变压器和降压变压器的原副线圈的匝数比第 17 章:交变电流 参考答案 ：（改为 1。5 倍行距） 小试身手答案：1.1、c1.2、b2.1、 bc2.2、b3.1、（ 1）10rad/sf=5h zv=5m/s；（ 2）e20sin10t ve1102v ；（ 3）e102ve40v ；（ 4）202 j 。4.1 、a4.2、bc5.1、大于 8.85.2、4 盏，并联6.1、ab6.2、20 ， 86.3 、1： 4 ， 2： 1。章节练习答案一 . 填空题 :11、d2、并联，串联3、u2/u224、2:15、06、变大，变大7、1： 28、0.32a ， 25w9、u=2sin8 tv， 1.0v 。二 .选择题 :10、 c11、ac12、 d13、bd14、bcd15、b16、bc17 、 ac18、 d19、ad20、acd 21 、c三 计算题22、（ 1） 314cos100 tv、（ 2）不变、（3）不变。23、 (1)1000 匝， 880 匝； (2)62wu 1u 2提示：n1n2u 3, 所以 n3n31000匝， n1880匝; p1p2p3u 2i 2u 3i 312w50w62w .)24、 (1)uo=91v ； (2)u m=105v( 提示：若电子束能通过两极板，则电子在电场中的运动时间lt1.2510 9 s为,而交变电压的周期却为0.02s可以认为电子是在匀强电场中运动两d1 at 21ee t 2euot, 所以u o2极板问电压为uo ，电子束刚好搏不过两极板，则有222m2dm2d 2 m et(5.01.6010 3 )19100.91(1.2510 309v10)91v ;(2) 由正弦函数的图象性质可知，当u o = umsin60 时， (t1) 通： (t2 )间= 2 1，所以 um105v 225、 n12：n2： (n2 +n2 )12提示：设稳压交流电源的电压为u ，r 接到 l 1 两端时 r 上的电压为222u1n1 u22,所以i12n1 u2;同样i 2n2u 2当l1、l2都接上r时，pp122u1r2p2，即i 3 uu1，则， il u =rn rn rn rrr222u 1n2 u2(n21n2 2 ) u，所以 i 32u2n).)(n12222rn rn rn rueme26、 4.44a ， 22.2v( 提示： em = nbs = nbs2f = 20v,e=,em22.2v ; ie4.44a :)222 2rr(2)31.4v( 提示：感应电动势的瞬时表达式为e=emcos t =62.8cos20tv,则1 s时瞬时值为6062.8cos20160v . =31.4v )；t(3)60v( 提示： = 2 1=nbssin30 , t=12,所以 e12nbs sin 30tt60v)27、（ 1） 8760q( gh2v) 度；（ 2） 2.5510 w 50a升压： 2/25、降压： 230/11。2第二部分五年高考题荟萃2009 年 高考新题一、选择题1. （ 09天津 9）（ 1）如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd 全部处于磁感应强度为b的水平匀强磁场中，线框面积为s，电阻为 r。线框绕与cd 边重合的竖直固定转轴以角速度匀速转动， 线框中感应电流的有效值i=。线框从中性面开始转过2的过程中，通过导线横截面的电荷量q=。答案：（ 1）2 bs2r， bsr解析 ：本题考查交变流电的产生和最大值、有效值、 平均值的关系及交变电流中有关电荷量的计算等知识。电动势的最大值embs，电动势的有效值eeme，电流的有效值i2r2bs；2 rqitettbs 。rr trr2. （ 09广东物理9） 图为远距离高压输电的示意图。关于远距离输电，下列表述正确的是 （abd）a 增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失b高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗 c在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小线d高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好解析 ：依据输电原理，电路中的功率损耗pi 2r，而 r线l,增大输电线的横截面s积，减小输电线的电阻，则能够减小输电线上的功率损耗，a 正确；由 p=ui 来看在输送功率一定的情况下，输送电压u 越大，则输电电流越小，则功率损耗越小，b 正确；若输电电压一定，输送功率越大，则电流i 越大，电路中损耗的电功率越大，c 错误；输电电压并不是电压越高越好，因为电压越高， 对于安全和技术的要求越高，因此并不是输电电压越高越好， d 正确。3. （ 09江苏物理 6） 如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为1：5，原线圈两端的交变电压为u202 sin 100t v氖泡在两端电压达到100v 时开始发光，下列说法中正确的有（ab）a 开关接通后，氖泡的发光频率为100hz b 开关接通后，电压表的示数为100 vc开关断开后，电压表的示数变大d 开关断开后，变压