高三一轮复习交变电流专题

1、交变电流一交流电1.大小和方向都随时间作周期性变化的电流，叫做交变电流。2.其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式电流，正弦式电流产生于在匀强电场中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈里，线圈每转动一周，感应电流的方向改变两次。【例1】、下列电流波形图中，表示交变电流的是 （ ）DtAtCtBBv0C1RBv0Bt 二正弦交流电的变化规律 线框在匀强磁场中匀速转动（1）当从图2即中性面位置开始在匀强磁场中匀速转动时，线圈中产生的感应电动势随时间而变的函数是正弦函数： 即 e=msint， iImsintt是从该位置经t时间线框转过的角度；t也是线速度V与磁感应强度B的夹角；(2)当从图1位置开始

2、计时： 则：e=mcost， iImcost(3)对于单匝矩形线圈来说Em=2Blv=BS； 对于n匝面积为S的线圈来说Em=nBS。对于总电阻为R的闭合电路来说Im=三几个物理量(1)中性面：如图2所示的位置为中性面，对它进行以下说明： （1）此位置过线框的磁通量最多（2）此位置磁通量的变化率为零/t=0所以 e=Emsint=0， iImsint=0 （3）此位置是电流方向发生变化的位置，具体对应图中的t2，t4时刻，因而交流电完成一次全变化中线框两次过中性面，电流的方向改变两次，频率为50Hz的交流电每秒方向改变100次(2)交流电的最大值：EmBS 当为N匝时EmNBS 应用： （1）

3、是匀速转动的角速度，其单位一定为弧度秒， （2）最大值对应的位置与中性面垂直，即线框面与磁感应强度B在同一直线上 （3）最大值对应图中的t1、t2时刻，每周中出现两次(3) 瞬时值e=Emsint， iImsint代入时间即可求出应用： (4)有效值：为了度量交流电做功情况人们引入有效值，它是根据电流的热效应而定的就是分别用交流电，直流电通过相同阻值的电阻，在相同时间内产生的热量相同，则直流电的值为交流电的有效值应用： 有效值跟最大值的关系Em=U有效，Im=I有效（只适用于正余弦交流电 ） 伏特表与安培表读数为有效值 用电器铭牌上标明的电压、电流值是指有效值(5)平均值E=n/t 。应用：

4、周期与频率：交流电完成一次全变化的时间为周期；每秒钟完成全变化的次数叫交流电的频率单位1/秒为赫兹（Hz）【例2】如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=05T，边长L=10cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈电阻r1，线圈绕垂直与磁感线的对称轴OO/匀速转动，角速度为2rads，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600时的即时感应电动势 （3）由图示位置转过600角时的过程中产生的平均感应电动势 （4）交流电电表的示数 （5）转动一周外力做的功 （6）周期内通过R的电量为多少？练习题1.如图所示，（甲）和（乙）所示的电流最大值

5、相等的方波交流电流和正弦交流电流，则这两个电热器的电功率之比PaPb= 2、一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图所示.下列说法中正确的是（ ）At1时刻通过线圈的磁通量为零Bt2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大Ct3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D每当e变换方向时，通过线圈的磁通量绝对值都为最大3、一根电阻丝接入100v的直流电，1min产生的热量为Q，同样的电阻丝接入正弦交变电压，2min产生的热量为0.5Q，那么该交变电压的最大值为（ ） A、50v B、100v C、50v D、50v4、如图（甲）所示，单匝矩形线圈的一

6、半放在具有理想边界的匀强磁场中，线圈轴线OO/与磁场边界重合。线圈按图示方向匀速转动。若从图示位置开始计时，并规定电流方向沿abcda为正方向，则线圈内感应电流随时间变化的图像是下图（乙）中的是( )5、交流发电机产生的电动势为e=Emsint，若将其电枢转速提高1倍，其他条件不变，则电动势变为（ ）AEmsin B2Emsin CEmsin2t D2Emsin2t6、矩形金属线圈共10匝，绕垂直磁场方向的转轴在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生的交流电动势e随时间t变化的情况如图所示.下列说法中正确的是 （ ）e/Vt/sO1-10.10.20.3A.此交流电的频率为0.2Hz B.此交流电动势

7、的有效值为1VC.t=0.1s时，线圈平面与磁场方向平行D.线圈在转动过程中穿过线圈的最大磁通量为Wb7、正弦交变电源与电阻R、交流电压表按照图1所示的方式连接，R=10，交流电压表的示数是10V.图2是交变电源输出电压u随时间t变化的图象，则 （ ）V交变电源图1u/Vt/×10-2sOUm-Um12图2A.通过R的电流iR随时间t变化的规律是iR=cos100t (A)B.通过R的电流iR随时间t变化的规律是iR=cos50t (V)C.R两端的电压uR随时间t变化的规律是uR=5cos100t (V)D.R两端的电压uR随时间t变化的规律是uR=5cos50t (V)10、.交

8、流发电机转子有n匝线圈，每匝线圈所围面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，匀速转动的角速度为，线圈内电阻为r，外电路电阻为R。当线圈由图中实线位置匀速转动90°到达虚线位置过程中，求：通过R的电荷量q为多少？R上产生电热QR为多少？外力做的功W为多少？二电感和电容对交流电的作用1电感对交变电流的阻碍作用：在交流电路中，由于自感现象，对电流起着阻碍作用。如果线圈电阻很小，可忽略不计，那么此时电感对交变电流阻碍作用的大小，用感抗(XL)来表示。关系式为： XL=2f L自感系数很大的线圈有通直流、阻交流的作用，自感系数较小的线圈有通低频、阻高频的作用.电感线圈又叫扼流圈，扼流圈有两种：一种

9、是通直流、阻交流的低频扼流圈；另一种是通低频、阻高频的高频扼流圈。2电容器对交变电流的阻碍作用 ：直流电流是不能通过电容器的，但在电容器两端加上交变电压，通过电容器的充放电，即可实现电流“通过”电容器。电容器对交变电流的阻碍作用就不是无限大了，而是有一定的大小，用容抗(XC)来表示电容器阻碍电流作用的大小，容抗大小与交变电流的频率和电容器的电容有关，关系式为：XC=1/（2f C）此式表明电容器的电容越大，交变电流的频率越高，电容对电流的阻碍作用越小，容抗也就越小。由于电容大的电容器对频率高的交流电流有很好的通过作用，因而可以做成高频旁路电容器，通高频、阻低频；利用电容器对直流的阻止作用，可以

10、做成隔直电容器，通交流、阻直流。【例1】、如图所示，线圈的自感系数L和电容器的电容C都很小，此电路的重要作用是：A.阻直流通交流，输出交流B.阻交流通直流，输出直流C.阻低频通高频，输出高频电流D.阻高频通低频，输出低频和直流【例2】、如图所示电路中，三只电灯的亮度相同，如果交流电的频率增大，三盏电灯的亮度将如何改变?为什么? 三、变压器远距离输电一、变压器原理1构造和原理(1)主要构造：由_、_和_组成(2)工作原理：电磁感应的_现象2.理想变压器的基本关系式：（1）功率关系：P入=P出 (2)电压关系：_（3）电流关系: 一个副线圈_ 多个副线圈_二、远距离输电1电路损失(1)功率损失：设

11、输电电流为I，输电线的电阻为R，则功率损失为P_.(2)电压损失：U_. 减小功率损失和电压损失，都要求提高_，减小输电电流2.降低损耗的两个途径：（1）一个途径是减小输电线的_。由R=_可知为减小电阻应当_或_（2）另一个途径是减小输电线中的_。由_可知，当输送功率一定时，提高_可以减小输电电流3远距离高压输电由于发电机本身的输出电压不可能很高，所以采用高压输电时，在发电站内需用_升压到几百千伏后再向远距离送电，到达用电区再用_降到所需的电压 例1(2011·淄博模拟)如图所示，理想变压器B的原线圈跟副线圈的匝数比n1n2=21，交流电源电压U=311sin100t V，F为熔断电

12、流为I0=1.0 A的保险丝，负载为一可变电阻.(1)当电阻R=100 时，保险丝能否被熔断?(2)要使保险丝不被熔断，电阻R的阻值应不小于多少?变压器输出的电功率不能超过多少?例2如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为101，b是原线圈的中心抽头，电压表V和电流表A均为理想交流电表，从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交变电压，其瞬时值表达式u1=220sin100tV，则( )A.当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为22 VB.当t=1/600s时，c、d间的电压瞬时值为110VC.单刀双掷开关与a连接，在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，电压表和电流表的示数均变小D.当单刀双掷开关由

13、a扳向b时，电压表和电流表的示数均变小【变式训练】)一理想变压器原、副线圈的匝数比为101，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头.下列说法正确的是( )A.副线圈输出电压的频率为50HzB.副线圈输出电压的有效值为31VC.P向右移动时，原、副线圈的电流比减小D.P向右移动时，变压器的输出功率增加例3某学校有一台应急备用发电机,内阻为r=1 ,升压变压器的匝数比为14,降压变压器的匝数比为41,输电线的总电阻为R=4 ,全校22个教室,每个教室用“220 V40 W”的灯泡6盏,要求所有灯都正常发光,则(1)输电线上损耗的电功率多大?(2)发电机的

14、输出功率多大?(3)发电机的电动势多大?当堂达标题1.如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数之比为41 ，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 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.在如图所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电

15、压和输电线的电阻均不变，随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有( )A.升压变压器的输出电压增大B.降压变压器的输出电压增大C.输电线上损耗的功率增大D.输电线上损耗的功率占总功率的比例增大3.为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L1、L2，电路中分别接了理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表A1、A2，导线电阻不计，如图所示.当开关S闭合后( )A.A1示数变大，A1与A2示数的比值不变B.A1示数变大，A1与A2示数的比值变大C.V2示数变小，V1与V2示数的比值变大D.V2示数不变，V1与V2示数的比值不变4

16、.某水电站，用总电阻为2.5 的输电线输电给500km外的用户，其输出电功率是3×106 kW.现用500 kV电压输电，则下列说法正确的是( )A.输电线上输送的电流大小为2×105 AB.输电线上由电阻造成的损失电压为15 kVC.若改用5 kV电压输电，则输电线上损失的功率为9×108kWD.输电线上损失的功率为PU2/r，U为输电电压，r为输电线的电阻5.一个正常工作的理想变压器的原副线圈中，下列的哪个物理量不一定相等( )A.交流的频率 B.电流的有效值 C.电功率 D.磁通量变化率6一台理想变压器原、副线圈匝数比为221，当原线圈两端输入u1=220s

17、in314t V的交变电压时，下列说法正确的是( )A.副线圈两端电压为12V B.副线圈接一10 电阻时，原线圈中的电流为1AC.副线圈接一10 电阻时，原线圈中输入功率为10W D.变压器铁芯中磁通量变化率的最大值是220V7.下列关于减小远距离输电导线上热损耗的说法中，正确的是( )A.因为热功率P= U2/R，所以应降低输送电压，增大输电导线电阻，才能减小输电导线上的热损耗B.因为热功率P=IU，所以应采用低电压、小电流输电，才能减小输电导线上的热损耗C.因为热功率P=I2R，所以可采用减小输电线电阻或减小输送电流的方法来减小输电导线上的热损耗D.以上说法均不正确8.如图所示，为一理想

18、变压器，K为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈两端的电压，I1为原线圈中的电流强度，则( )A.保持U1及P的位置不变，K由a合到b时，I1将增大B.保持U1及P的位置不变，K由b合到a时，R消耗的功率减小C.保持U1不变，K合在a处，使P上滑，I1将增大D.保持P的位置不变，K合在a处，若U1增大，I1将增大课堂练习1如图，L1、L2是高压输电线，图中两电表示数分别是220V和10A，已知甲图中原、副线圈匝数比为 100：1，乙图中原副线圈匝数比为1：10，则（ ）A甲图中的电表是电压表，输电电压为2200 VB甲图是电流互感器输电电流是100 AC乙图中的电表是电压表

19、，输电电压为22000 VD乙图是电流互感器，输电电流是100 A2电阻为1的矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电动势随时间变化的图象如图所示。现把交流电加在电阻为9的电热丝上，则下列说法中正确的是( )A线圈转动的角速度为31.4rad/sB如果线圈转速提高一倍，则电流不会改变C电热丝两端的电压VD电热丝的发热功率P1800 W6如图所示，交流发电机线圈的面积为0.05，共200匝，在磁应强度B为T的匀强磁场中，以10rad/s的角速度匀速转动，电阻R的阻值为25，线圈的总电阻为25， 若从图示位置开始计时，则：（ ） A线圈中的电动势为100sin10(V) B电

20、压表的示数为V C通过R的电流为A D电阻R上消耗的电功率为25W（ ）8如图所示，三只完全相同的灯泡a、b、c分别与电阻R、电感L、电容C串联，再将三者并联，接在“220V，50Hz”的交变电压两端，三只灯泡亮度相同，若将交变电压改为“220V， 500Hz”，则( ) A三只灯泡亮度不变 B三只灯泡都将变亮 Ca亮度不变，b变亮，c变暗 Da亮度不变，b变暗，c变亮Oi/At/10-2s1210-1039某正弦式交流电的电流i随时间t变化的图象如图所示。由图可知（ ）A电流的最大值为10AB电流的有效值为10AC该交流电的周期为0.03sD该交流电的频率为0.02HzNMRLC10如图所示

21、，理想变压器的输出端有三组次级线圈，分别接有电阻元件R、电感元件L和电容元件C。若用IR、IL、Ic分别表示通过R、L和C的电流，则下列说法中正确的是（）A若M、N接正弦式交流电，则IR0、IL0、IC=0B若M、N接正弦式交流电，则IR0、IL0、IC0C若M、N接恒定电流，则IR0、IL0、IC0D若M、N接恒定电流，则IR0、IL0、IC=011如图所示，理想变压器副线圈通过导线接两个相同的灯泡L1和L2。导线的等效电阻为R。现将原来断开的开关S闭合，若变压器原线圈两端的电压保持不变，则下列说法中正确的是（）A副线圈两端的电压不变 左左B通过灯泡L1的电流增大C原线圈中的电流减小 D变压

22、器的输入功率减小12如图所示，电阻为r的矩形线圈面积为S，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动。时刻线圈平面与磁场垂直，各电表均为理想交流电表。则（）A滑片P下滑时，电压表的读数不变B图示位置线圈中的感应电动势最大C线圈从图示位置转过的过程中，流过电阻R的电量为D1 s内流过R的电流方向改变次学13如图所示，一理想变压器的原副线圈匝数比为5：1，正弦交流电源的内阻不计，电阻R2=4，其消耗的功率为P2=100W，则 （ ）AR1消耗的功率为100W BR1R2中的电流之比为1：5C原线圈两端电压的有效值为100V D交流电源的输出功率等于变压器的输出功率 课后检测1.（天津卷）7.为探

23、究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L1、L2，电路中分别接了理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表A1，A2，导线电阻不计，如图所示。当开关S闭合后 （ ）A. A1示数变大，A1与A2示数的比值不变 B. A1示数变大，A1与A2示数的比值变大C. V2示数变小，V1与V2示数的比值变大 D. V2示数不变，V1与V2示数的比值不变2.（重庆卷）17.输入电压为220V，输出电压为36V的变压器副线圆烧坏，为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈，如题17图所示，然后将原线圈

24、接到220V交流电源上，测得新绕线圈的端电压为1V，按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为：（ ）A 1100、360 B 1100、180 C 2200、180 D 220、3603.（江苏卷）.在如图多事的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有（ ）w w w.ks5 u .c omA升压变压器的输出电压增大 B降压变压器的输出电压增大C输电线上损耗的功率增大 D输电线上损耗的功率占总功率的比例增大4.（福建卷）13中国已投产运行的1000kV特高压输电是目前世界上电压最高

25、的输电工程。假设甲、乙两地原采用500kV的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P。在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1000kV特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为（ ）AP/4 BP/2 C2P D4P5.（广东卷）图7是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的（ ）A 周期是0.01S B.最大值是311V C.有效值是220V D.表达式为U=220sin100t（V） 6.（山东卷）19一理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头。（ ）KS*5U.C#O%

26、下 A副线圈输出电压的频率为50Hz B副线圈输出电压的有效值为31V CP向右移动时，原、副线圈的电流比减小 DP向右移动时，变压器的输出功率增加8. 如右图，一理想变压器原副线圈匝数之比为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6V，则输入电压的最大值为V B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9.如图

27、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的过程中，通过导线横截面的电荷量q= 。11.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 氖泡在两端电压达到100V时开始发光，下列说法中正确的有 （ ） 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 V C开关断开后，电压表的示数变大 D开关断开后，变压器的输出功率不变13.如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，R120 ，R

28、230 ，C为电容器。已知通过R1的正弦交流电如图乙所示，则 （ ）A.交流电的频率为0.02Hz B.原线圈输入电压的最大值为200VC.电阻R2的电功率约为6.67W D.通过R3的电流始终为零15一理想变压器原、副线圈匝数比n1:n2=11:5。原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u如图所示。副线圈仅接入一个10 的电阻。则 （ ）A流过电阻的电流是20 A B与电阻并联的电压表的示数是100VC经过1分钟电阻发出的热量是6×103 J D变压器的输入功率是1×103W16.如图，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为固定电阻，开关S是

29、闭合的。V1和V2为理想电压表，读数分别为U1和U2；A1 、A2 和A3为理想电流表，读数分别为I1、I2和I3。现断开S，U1数值不变，下列推断中正确的是 （ ）A、 U2变小、I3变小 BU2不变、I3变大 B、 CI1变小、I2变小 DI1变大、I2变大VAR18.如图，理想变压器原副线圈匝数之比为41原线圈接入一电压为uU0sint的交流电源，副线圈接一个R27.5 的负载电阻若U0220V，100 Hz，则下述结论正确的是 （ ）A副线圈中电压表的读数为55 V B副线圈中输出交流电的周期为C原线圈中电流表的读数为0.5 A D原线圈中的输入功率为19.小型交流发电机中，矩形金属线

30、圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图所示国。此线圈与一个R10的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻。下列正确的是（ ）A交变电流的周期为0.125s B交变电流的频率为8HzC交变电流的有效值为A D交变电流的最大值为4A20.如图，理想变压器的原线圈接在u220sin（100t）（V）的交流电源上，副线圈接有R55 的负载电阻。原、副线圈匝数之比为21。电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是 ( )VARuA原线圈中电流表的读数为1 AB原线圈中的输入功率为C副线圈中电压表的读数为110V D副线圈中输出交流电的周期为50s450OL21如图所示的区域内

31、有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B。电阻为R、半径为L、圆心角为45°的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴以角速度匀速转动（O轴位于磁场边界）。则线框内产生的感应电流的有效值为A B C D23.（2011全国理综）.如图，一理想变压器原副线圈的匝数比为1：2；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220V，额定功率为22W；原线圈电路中接有电压表和电流表。现闭合开关，灯泡正常发光。若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数，则（ ）24（2011天津）在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图1所示，产生的交变电动势的图象如图2所示，则 At =0.005s时

32、线框的磁通量变化率为零Bt =0.01s时线框平面与中性面重合C线框产生的交变电动势有效值为311VD线框产生的交变电动势的频率为100Hz真题演练 (房山一)B0.010.0216在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的轴匀速转动，如图1所示产生的感应电动势如图2所示，则 (B)At =0.015s时线框的磁通量变化率为零Bt =0.01s时线框平面与中性面重合C线框产生的交变电动势有效值为311VD线框产生的交变电动势频率为100Hz(丰台二)16在如图甲所示电路的MN间加如图乙所示正弦交流电，负载电阻为200，若不考虑电表内阻对电路的影响，则交流电压表和交流电流表的读数分别为 (B)A311V，1.10 A B220 V，1.10 At/×10-2sU/VMN R 甲乙C220V，3.11AD311V，3.11A(东城一)A1V1V2RA216如图所示，一理想变压器原线圈匝数n1=1000匝，副线圈匝数 n2