一轮复习资料交变电流

1、第1节交变电流的产生及描述要点一交变电流的产生和描述1 .正弦式交变电流的产生(1) 线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。(2) 两个特殊位置的特点： 线圈平面与中性面重合时，S丄B,最大， =0, e= 0, i = 0,电流方向将发生改变。t 线圈平面与中性面垂直时，S/B, O = 0, 最大，e最大，i最大，电流方向不改变。t(3) 电流方向的改变：线圈通过中性面时， 电流方向发生改变， 一个周期内线圈两次通过中性面, 因此电流的方向改变两次。(4) 交变电动势的最大值 Em = nBS 3，与转轴位置无关，与线圈形状无关。2 正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时 )规律物

2、理量 函数表达式图像磁诵量O = mcos wt = BScoswtd1电动势e = Emsin wt = nBS wsin wtr et7订 *电压REmu = Um si nwt = sinR+ rwt-Um电流Emi = Im sinwt =sin wtR+ r11 .一边长为L的正方形单匝线框绕垂直于匀强磁场的固定轴转动，线框中产生的感应电动势 e随时间t的变化情况如图10-1-1所示。已知匀强磁场的磁感应强度为 B，则结合图中所给信息可判定 （）A . t1时刻穿过线框的磁通量为 BL2B . 12时刻穿过线框的磁通量为零C. 13时刻穿过线框的磁通量变化率为零EmD .线框转动的角

3、速度为BL22 . （2016 连云港摸底）如图10-1-3甲所示为一台小型发电机的示意图，单匝线圈逆时针转动。若从中性面开始计时，产生的电动势随时间的变化规律如图乙所示。已知发电机线圈内阻为 1.0 Q,外接灯泡的电阻为 9.0 Q。求:（1）写出流经灯泡的瞬时电流的表达式;（2）转动过程中穿过线圈的最大磁通量;（3）线圈匀速转动一周的过程中，外力所做的功。要点二有效值的理解与计算1 .公式法（余）弦式交变电流。2 利用有效值的定义计算（非正弦式电流）计算时“相同时间”至少取一个周期或为周期的整数倍。3利用能量关系当有电能和其他形式的能转化时，可利用能的转化和守恒定律来求有效值。1、 电阻R

4、i、R2与交流电源按照图10-1-4甲所示方式连接，R1 = 10 Q, R2 = 20 Q。合上开关S后,通过电阻R2的正弦式交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示。贝U ()A 通过Ri的电流有效值是1.2 A1flaO厂VVA .T/2T3T/2 匕B R1两端的电压有效值是C.通过R2的电流有效值是D R2两端的电压最大值是2、家用电子调光灯的调光功能是用电子线路将输入的正弦交 流电压的波形截去一部分来实现的，由截去部分的多少来调节电 压，从而实现灯光的可调，比过去用变压器调压方便且体积小。某电子调光灯经调整后电压波形如图 10-1-7所示，求灯泡两端的电压的有效值。3、如图10-1-

5、8所示，表示一交流电的电流随时间而变化的图像，此交流电的有效值是()42a7/AV a t*irtf a1.u-3血T Tn t A . 5 ,；2 AB . 3.5 - ：2 AC. 3.5 A4如图4所示为一交变电流的电压随时间变化的图象，正半轴是正弦曲线的一个部分，则此交变电流的电压的有效值是A.VC. 2 Vo.obo.ozfo.oslooiL:要点三 交变电流“四值”的应用对交变电流“四值”的比较和理解物理量物理意义适用情况及说明e = Emsi ncot瞬时值u = Um sincot计算线圈某时刻的受力情况i = Im sincot峰值Em = nBS coEm讨论电容器的击穿电

6、压（最大值）I m =R+ r（1）计算与电流的热效应有关的量对正（余）弦交流（如电功、电功率、电热等 ）Em电有：E=寸（2）电气设备“铭牌”上所标的一有效值般是有效值U mI mU卡乓（3）保险丝的熔断电流为有效值（4）电表的读数为有效值E = BL v平均值E = n At计算通过电路截面的电荷量EI =R+ r1（多选）（2014 天津高考）如图10-1-11甲所示，在匀强 磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图像如图乙中曲线a、b所示，则（）A .两次t= 0时刻线圈平面均与中性面重合B .曲线a、b对应的线圈转速之比为2 : 3D

7、 曲线b表示的交变电动势有效值为10 VC.曲线a表示的交变电动势频率为25 Hz2 .（多选）（2016 沧州五校高三联考）如图10 -1-12所示，一个单匝矩形导线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴00 匀速转动，转动周期为To。线圈产生的电动势的最大值为Em，则（）A .线圈产生的电动势的有效值为 -,；2EmEm ToB 线圈转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为2 nC.线圈转动过程中磁通量变化率的最大值为EmD 经过2To的时间，通过线圈电流的方向改变2次能力提升1 . （2015 北京丰台期末）在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁 感线垂直的转轴匀速转动，如图4甲所示，产生的交变电动势

8、的图像如图乙所示，则（）A . t = 0.005 s时线圈平面与磁场方向平行B . t = 0.010 s时线圈的磁通量变化率最大C.线圈产生的交变电动势频率为100 Hz5所示，由图可知D .线圈产生的交变电动势有效值为311 V2. 一正弦交变电流的电压随时间变化的规律如图A .该交变电流的电压的瞬时值表达式为u = 100sin 25 t（V）B .该交变电流的频率为 4 HzC.该交变电流的电压的有效值为100 VD 若将该交变电压加在阻值为R= 100 Q的电阻两端，则电阻消耗的功率是50 W3. 先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电，第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化（如图

9、6甲所示）;第二次灯泡两端的电压变化规律如图乙所T Anuas:11:! 0-C4(JZ： r：!T：2T.2 1_宅_1甲示。若甲、乙图中的 Uo、T所表示的电压、周期值是相同的，则以下说法正确的是（）A 第一次，灯泡两端的电压有效值是Uo23UoB 第二次，灯泡两端的电压有效值是TC.第一、第二次，灯泡的电功率之比是2 : 9D .第一、第二次，灯泡的电功率之比是1 : 54 .（多选）（2013 山东高考）图7甲是小型交流发电机的 示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场， 池为交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴 00 沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电

10、流随时间变化的图像如图乙所示。以下判断正确的是（）A .电流表的示数为 10 AB .线圈转动的角速度为50 n rad/sC. 0.01 s时线圈平面与磁场方向平行D . 0.02 s时电阻R中电流的方向自右向左5 . （2013 福建高考）如图10 ,实验室一台手摇交流发电机，内阻r = 1.0Q,外接R= 9.0 Q的电阻。闭合开关 S,当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势 e = 10：2sin 10冗t（V），则（）A.该交变电流的频率为10 HzB .该电动势的有效值为10C.外接电阻R所消耗的电功率为10 WAD .电路中理想交流电流表O的示数为1.0 A第2节变压器电

11、能的输送要点一理想变压器基 本 关 系功率关系P入=P出电压关系Ui ni原、副线圈的电压比等于匝数比：=U2 n2电流关系11只有一个副线圈时，电流和匝数成反比：=12n2ni频率关系原、副线圈中电流的频率相等制电压原线圈电压Ui和匝数比决定副线圈电压U2约关系功率副线圈的输出功率 P出决定原线圈的输入功率P入电流副线圈电流12和匝数比决定原线圈电流111 . （2015 江苏高考）一电器中的变压器可视为理想变压器，它将220 V交变电流改变为110 V 。已知变压器原线圈匝数为800，则副线圈匝数为（）B . 400A . 200C. 1 6002 .（多选）（2014 山东高考）如图10

12、-2-2，将额定电压为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60 V的用电器,)流电压表和交流电流表（均为理想电表）的示数分别为220 V和2.2 A。以下判断正确的是（D . 3200A .变压器输入功率为 484 WB .通过原线圈的电流的有效值为0.6 AC.通过副线圈的电流的最大值为2.2 AD 变压器原、副线圈匝数比n 1 : n2 = 11 : 33、如图3甲所示，理想变压器的原线圈匝数n1 = 350匝，副线圈匝数 n2= 70匝，电阻R= 20 Q,是交 流电压表，原线圈加上如图乙所示的交流电，则下列说法正确的A .加在原线圈上交流电压瞬时值的表达

13、式为u = 20 : 2sin 5冗t VB .原线圈电流的有效值为0.04 AC.在t = 0.01 s时，电压表的示数为0D .电阻R上消耗的电功率为0.8 W4、（2015 全国卷I ）一理想变压器的原、畐U线圈的匝数比为在原、畐U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 220 V的正弦交流电源上,如图10-2-1所示。设副线圈回路中电阻两端的电压为U ,原、畐U线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k，则（）11A . U = 66 V , k =-B . U = 22 V ,k =-9911C. U = 66 V , k =D . U= 22 V ,k =-33要点二 理

14、想变压器的动态分析常见的理想变压器的动态分析问题一般有两种：匝数比不变的情况和负载电阻不变的情况。1 .匝数比不变的情况（如图10-2-3所示）图 10-2-3U i niUi不变，根据=，输入电压Ui决定输出电压 U2，可以得出不论负载电阻 R如何变化,U2 n2U2不变。 当负载电阻发生变化时，12变化，根据输出电流12决定输入电流丨1,可以判断Il的变化。（3）12变化引起P2变化，根据P1= P2，可以判断P1的变化。2 负载电阻不变的情况（如图10-2-4 所示）n 1（1） U1不变，发生变化，U2变化。n 2R不变，U2变化，12发生变化。U22（3）根据P2 =和Pl= P2，

15、可以判断 P2变化时,R变时，Ii发生变化。1、如图4所示，一理想变压器原、副线圈匝数之比为Pi发生变化,Ui不4 : 1，原线圈两端接入一正弦交流电源，副线圈电路中R为负载电阻，交流电压表和交流电流表都是理想电表下列结论正确的是（）A .若电压表读数为 6 V，则输入电压的最大值为24 ：2 VB 若输入电压不变，副线圈匝数增加到原来的2倍，则电流表的读数减小到原来的一半C.若输入电压不变，负载电阻的阻值增加到原来的2倍，则输入功率也增加到原来的2倍D 若保持负载电阻的阻值不变，输入电压增加到原来的2倍，则输出功率增加到原来的4倍2、火警报警系统原理如图 7甲所示，M是一个小型理想变压器，原

16、、副线 圈匝数之比ni : n2 = 10 : 1，接线柱a、b接上一个正弦交变电源，电压 随时间变化规律如图乙所示，在变压器右侧部分，R2为用半导体热敏材料（电阻率随温度升高而减小）制成的传感器，R1为一定值电阻.说法中正确的是（）A .电压表示数为 22 VB .此交变电源的频率为 50 HzC.当传感器R2所在处出现火警时，电流表的示数减小D .当传感器R2所在处出现火警时，电压表的示数减小3、如图8所示的电路中，有一自耦变压器，左侧并联一只理想电压表V1后接在稳定的交流电源上； 右侧串联灯泡L和滑动变阻器 R, R上并联一只理想 电压表V2.下列说法中正确的是A .若F不动，滑片P向下

17、滑动时，V1示数变大，V2示数变小B .若F不动，滑片P向下滑动时，灯泡消耗的功率变小C.若P不动，滑片F向下移动时，V1、V2的示数均变小D 若P不动，滑片F向下移动时，灯泡消耗的功率变大4 : 1，电压表和电流表均为理想电4、图9甲为理想变压器的示意图，其原、副线圈的匝数之比为表.若发电机向原线圈输入图乙所示的正弦交流电,图中Rt为NTC型热敏电阻（阻值随温度升高而变小），Ri为定值电阻.下列说法中正确的是()A .交流电压 u的表达式为 u = 36 2sin 50冗t VB . t = 0.01 s时，发电机线圈中穿过的磁通量最大C. Rt温度升高时，变压器的输入功率变小D . Rt温

18、度升高时，电压表的示数不变、电流表的示数变大5 .（多选）（2015 天津高考）如图10-2-7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为滑动变阻器的滑动触头。Q来调节，在副线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，电流表读数变小远距离输电问题的“三1 .理清三个回路要点三远距离输电km im 2刨略3图 10-2-8在

19、回路 2 中，U2 =AU+ U3, I2 = I 线=I3。2 抓住两个联系（1）理想的升压变压器联系着回路1和回路2，由变压器原理可得：线圈1（匝数为ni）和线圈2（匝Uin1 11n2数为n2）中各个量间的关系是P1 = P2。U2n2 I2n1（2）理想的降压变压器联系着回路2和回路3，由变压器原理可得：线圈3（匝数为n3）和线圈4（匝U3n3I3n4数为n4）中各个量间的关系是P3 = P4。U4n4I4n33 .掌握一个守恒能量守恒关系式 P1 = P损+ P4。1 . （2014 浙江高考）如图10-2-10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

20、是r的两条输电线输电，输 电线路中的电流是11,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，流入用户端的电流为12。则（）I1U1A 用户端的电压为厂12B 输电线上的电压降为 UC.理想变压器的输入功率为 I12rD .输电线路上损失的电功率为 I1U2 . （2014 江苏高考）远距离输电的原理图如图10-2-11所示，升压变压器原、副线圈的匝数分 别为n1、n2，电压分别为U1、U2，电流分别为|1、|2，输电线上的电阻为 R。变压器为理想变压器,则下列关系式中正确的是 （）11 n1A. 一=|2 n2C. I1U1 = |22RU2B .12 =RD . I1U1 =

21、I2 U23、某村在距村庄较远的地方修建了一座小型水电站，发电机输出功率为 9 kW ,输出电压为500 V ,输电线的总电阻为10 Q,允许线路损耗的功率为输出功率的4%，求：（1）村民和村办小企业需要 220 V电压时，求所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比各为多少；（不计变压器的损耗）（2）若不用变压器而由发电机直接输送，村民和村办小企业得到的电压和功率各是多少要点四能力提升1 .（多选）在如图2所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比为 2 :1 ,四个灯泡完全相同。 其额定电压为 U ,若已知灯泡L3和L4恰能正常工作，那么（）A . L1和L2都能正常工作B . L1和L2都不能正常工作C.交流电源电压为 2UD .交流电源电压为 4U2 .（多选）（2016 焦作联考）如图4所示，理想变压器原线圈的匝数n1 = 1 100匝，副线圈的匝数 n2 = 110匝，R0、R1、R2均为定值电阻， 且R0= R1 = R2，电流表、电压表均为理想电表。