浙江省高考物理选考总复习课件第10章交变电流.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_。,Emsint,Umsint,Imsint,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EmnBS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，eEmsin，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.t0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B0.5T，边长L10cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈电阻r1，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO匀速转动，角速度2rad/s，外电路电阻R4。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.IIB.II1I3C.I3I1I2D.I1I2I3,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n1n2113,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n1n241，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21，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21,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U1U2n1n2，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R44，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21B.原线圈和副线圈的匝数比为51C.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.U2U1，U2降低B.U2U1，U2升高C.U2U1，U2降低D.U2U1，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U1110kV输电和输电电压为U2330kV输电。则两种情况中，输电线上通过的电流之比I1I2等于()A.11B.31C.13D.91,答案B,精练题组1.发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至学校的输电导线的总电阻为R，通过导线的电流为I，学校得到的电压为U2，则输电线上损耗的电压可表示为()A.U1B.U1IRC.IRD.U2解析输电线上的电压损失UU1U2IR，选项B错误，C正确；U1为输电电压，U2为用户得到的电压，选项A、D错误。答案C,2.(多选)某小型水电站的电能输送示意图如图所示。发电机的输出电压为220V，输电线总电阻为r，升压变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2，降压变压器原、副线圈匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器)，要使额定电压为220V的用电器正常工作，则(),答案AD,3.如图所示为远距离输电线路的示意图。若发电机的输出电压不变，则下列叙述中正确的是()A.升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关B.输电线中的电流只