高二物理交变电流复习及其复习题选修3-2

1、我的课件 小杨第十一章 交变电流（一）、交变电流的定义及其产生： 1. 交变电流：_与_都随时间做_的电流叫交变电流。2正弦交变电流是随时间按_规律变化的交变电流，其函数图像是_曲线3、正弦式交流电的产生（过程如图11-1-1）11-1-1当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴作匀速转动时，线圈中产生按正弦规律变化的交流电 中性面的特点：磁通量的变化率为_，但磁通量_，每通过一次中性面，电流方向改变一次，一个周期内两次通过中性面（二）、正弦式交变电流的变化规律1. 从线圈转至中性面开始计时，_用Em表示峰值NBS，则_，若从转至平行磁感线开始计时，_2. 最大值：_3Em 与转轴的所在位置和线

2、圈形状_。4.线圈转至中性面时, 电流方向发生_, 线圈转动一周,电流方向改变_。 图象表示如图11-1-2所示11-1-2（三）、表征正弦交变电流的物理量1.周期和频率 周期: 交变电流完成一次_所需的时间,叫做交变电流的周期，通常用T表示，单位是s 频率: 交变电流在_内完成周期性变化的次数,叫做交变电流的频率，通常用f表示,单位是赫兹。周期和频率的关系是:转速(n): _线圈转过的转数。单位r/s 或 r/min。2.交变电流的最大值有效值交变电流的最大值（Im和Um） 它是交变电流在一个周期内所能达到的最大数值，可以用来表示交变电流的电流强弱或电压高低. 感应电动势的最大值，它仅由线圈

3、匝数、磁感应强度、角速度、线圈面积决定，和转轴的位置及线圈的形状无关。交变电流的有效值是根据电流的热效应规定的：让交流和恒定电流通过_，如果它们在_ 产生的_相等，就把这一恒定电流的数值叫做这一交流电的有效值。 考点1. 交变电流的产生过程以及规律应用【】处在匀强磁场中的矩形线圈abcd，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与ab垂直.在t=0时刻，线圈平面与纸面重合（如图11-1-12），线圈的cd边离开纸面向外运动.若规定由abcda方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流I随时间t变化的图线是( )11-1-12【】线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交变电流的图象如图11-1-

4、3所示，由图示可知（ ）A在A和C时刻线圈处于磁通量变化率最大位置B在A和C时刻穿过线圈的磁通量为最大11-1-3C在B时刻到D时刻线圈转过的角度为弧度D若从B时刻到D时刻经过0.01s，则在1s内交变电流的方向改变100次【】一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，在转动过程中，线框中的最大磁通量为，最大感应电动势为，则下列说法中正确的是.当穿过线框的磁通量为零时，感应电动势也为零.当穿过线框的磁通量减小时，感应电动势在增大.当穿过线框的磁通量等于时，感应电动势等于.线框转动的角速度【】一矩形闭合线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动,下述说法正确的是( )A.穿过

5、线圈的磁通量最大时,线圈中感应电流最大B.穿过线圈的磁通量为零时,线圈中感应电流最大C.若加大线圈的转速(其他条件不变),则线圈中交变电流的频率变大D.若加大线圈的转速(其他条件不变),则线圈中交变电流的最大值不变考点2. 交变电流峰值、瞬时值、平均值的计算剖析： （1）求线圈在匀强磁场中转动时产生的正弦交流电的电动势的最大值Em时，可用公式Em=NBS求解，此时要注意别忘记线圈的匝数N.（2）求线圈转动过程中某段时间内的平均电动势时应用来求解，但应注意求时的正负及与的对应关系。【】（09年福建卷）一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示。已知发电机线圈内阻为5.0，则外接

6、一只电阻为95.0的灯泡，如图乙所示，则（ ）A.电压表的示数为220V B.电路中的电流方向每秒钟改变50次C.灯泡实际消耗的功率为484W D.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2J. 交变电流的有效值【】i/A3O t/s-60.2 0.3 0.5 0.6通过某电阻的周期性交变电流的图象如图11-1-7。求该交流电的有效值I。 【】（07宁夏理综卷）一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示由图可知A该交流电的电压瞬时值的表达式为u100sin（25t）VB该交流电的频率为25 HzC该交流电的电压的有效值为100 D若将该交流电压加在阻值R100 的电阻两端，则电阻消耗的功率为5

7、0 W11-1-20【】（2009年内蒙一模）如图11-1-20所示，单匝矩形线圈的一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（ab向纸外cd向纸向）.若从图所示位置开始计时，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象是图中的哪一个（）11-1-22【】如图11-1-22所示,匀强磁场的磁感应强度B=0.5 T,边长L=10 cm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

8、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;(5)转动一周外力做的功.【】如图11-1所示，矩形线圈的匝数为N，面积为S，内阻为r，绕OO轴以角速度做匀速转动.在它从如图所示的位置转过90的过程中，下列说法正确的是( )11-1A.通过电阻的电荷量为B.通过电阻的电荷量为C.外力所做的功为D.外力所做的功为11-4【】将阻值为5的电阻接到内阻不计的交流电源上，电源电动势随时间变化的规律如图11-4所示下列说法正确的是 （ ）A电路中交变电流的频率为0.25 HzB通过电阻的电流为AC电阻消耗的电功率为2.5 WD用

9、交流电压表测得电阻两端的电压是5 V【】11-1-231如11-2-23所示，线圈的面积为，线圈共匝，其电阻为，外接电阻，匀强磁场的磁感应强度为，当线圈以的转速匀速转动时，试求若从线圈中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式。线圈转动时感应电动势的瞬时值多大？电路中电压表和电流表的示数各是多大？从中性面开始计时，转动的过程中，通过电阻的电荷量为多少？第二节 变压器和远距离输电（一）、变压器1理想变压器的构造、作用、原理及特征构造：两组线圈（原、副线圈）绕在同一个_上构成变压器作用：在输送电能的过程中改变_原理：其工作原理是利用了_特征：正因为是利用电磁感应现象来工作的，所以变压器只能

10、在输送交变电流的电能过程中改变交变电压2理想变压器的理想化条件及其规律（1）理想变压器的理想化条件一般指的是：忽略原、副线圈内阻上的分压，忽略原、副线圈磁通量的差别，忽略变压器自身的能量损耗（实际上还忽略了变压器原、副线圈电路的功率因数的差别）（2）理想变压器的规律实质上就是法拉第电磁感应定律和能的转化与守恒定律在上述理想条件下的新的表现形式4、几种常用的变压器(1)自耦变压器图11-2-2是自耦变压器的示意图。这种变压器的特点是铁芯上只绕有_线圈。如果把整个线圈作原线圈，副线圈只取线圈的一部分，就可以_电压；如果把线圈的一部分作原线圈，整个线圈作副线圈，就可以_电压。11-2-311-2-2

11、调压变压器就是一种_变压器，它的构造如图11-2-3所示。线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上。AB之间加上输入电压U1 。移动滑动触头P 的位置就可以调节输出电压U2。(2)互感器11-2-4互感器也是一种变压器。交流电压表和电流表都有一定的量度范围，不能直接测量高电压和大电流。用变压器把高电压变成低电压，或者把大电流变成小电流，这个问题就可以解决了。这种变压器叫做互感器。互感器分_和_两种。a、电压互感器电压互感器用来把_变成_，它的原线圈_在高压电路中，副线圈上接入交流电压表。根据电压表测得的电压U 2 和铭牌上注明的变压比(U 1 /U 2 )，可以算出高压电路中的电压。为了工作安全，电压互

12、感器的铁壳和副线圈应该接地。b、电流互感器11-2-5电流互感器用来把_变成_。它的原线圈_在被测电路中，副线圈上接入交流电流表。根据电流表测得的电流I 2 和铭牌上注明的变流比(I 1/I2)，可以算出被测电路中的电流。如果被测电路是高压电路，为了工作安全，同样要把电流互感器的外壳和副线圈接地。（二）、电能输送1电路中电能损失_，切不用U2/R来算，当用此式时，U必须是降在导线上的电压，电压不能用输电电压来计算D1 r D2I1 I1/ Ir I2 I2/n1 n1/ n2 n2/ R2远距离输电。11-2-6一定要画出远距离输电的示意图来，包括发电机、两台变压器、输电线等效电阻和负载电阻。

13、并按照规范在图中标出相应的物理量符号。一般设两个变压器的初、次级线圈的匝数分别为也应该采用相应的符号来表示。从图中应该看出功率之间的关系是： 电压之间的关系是：电流之间的关系是：考点1. 理想变压器基本公式的应用 剖析：理想变压器的两个基本公式是： ，即对同一变压器的任意两个线圈，都有电压和匝数成正比。，即无论有几个副线圈在工作，变压器的输入功率总等于所有输出功率之和。只有当变压器只有一个副线圈工作时，才有。【】（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 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

14、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【】（09四川17）如图11-2-8甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，R120 ，R230 ，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0.02 HzB.原线圈输入电压的最大值为200 V11-2-8C.电阻R2的电功率约为6.67 WD.通过R3的电流始终为零考点2. （变压器动态问题）制约思路.（1）电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比（n1/n2）一定时，输出电压U2由输入电压决定，即U2=n2U1/n1，可简述为“原制约

15、副”.（2）电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比（n1/n2）一定，且输入电压U1确定时，原线圈中的电流I1由副线圈中的输出电流I2决定，即I1=n2I2/n1，可简述为“副制约原”.（3）负载制约：变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定，P2=P负1+P负2+；变压器副线圈中的电流I2由用户负载及电压U2确定，I2=P2/U2；总功率P总=P线+P2.动态分析问题的思路程序可表示为：考点3. 多个副线圈的变压器当副线圈中有二个以上线圈同时工作时，U1U2U3=n1n2n3，但电流不可=，此情况必须用原副线圈功率相等来求电流 【】 如图11-2-11所示，接于理想变压器的四个灯泡规格相同，且全

16、部正常发光，则这三个线圈的匝数比应为（ ） A123； B231 C321； D21311-2-12【】 甲、乙两个完全相同的理想变压器接在电压恒定的交流电路中，如图11-2-12所示。已知两变压器负载电阻的阻值之比为R甲：R乙=2：1，设甲变压器原线圈两端的电压为U甲，副线圈上通过的电流为I/甲；乙变压器原线圈两端的电压为U乙，副线圈上通过的电流为I/乙。则以下说法正确的是：（ ）AU甲=U乙，I/甲=I/乙； BU甲=2U乙，I/甲=2I/乙；CU甲=U乙，I/甲=I/乙； DU甲=2U乙，I/甲=I/乙。考点4. 远距离输电问题 【】（09山东19）某小型水电站的电能输送示意图如下。发电

17、机的输出电压为200V，输电线总电阻为r，升压变压器原副线圈匝数分别为n，n2。降压变压器原副线匝数分别为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 （ ）11-2-13ABC升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率 【】（08四川16）如图11-2-10，一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 （ ）

18、AU2变小、I3变小 BU2不变、I3变大 CI1变小、I2变小 DI1变大、I2变大【】发电机输出功率为100 kW，输出电压是250 V，用户需要的电压是220 V，输电线电阻为10 .若输电线中因发热而损失的功率为输送功率的4%，试求：（1）在输电线路中设置的升、降压变压器原副线圈的匝数比.（2）画出此输电线路的示意图.（3）用户得到的电功率是多少？、【】如图11-2-16所示理想变压器原副线圈匝数比n1n2=41,当导体棒ab向右匀速切割磁感线时电流表A1的读数是12 mA,则副线圈中电流表A2的读数为( )A.3 mA B.48 mA C.与R阻值无关 11-2-16D.0【】（20

19、08年高考上海卷.物理.20B）某小型实验水电站输出功率是20kW，输电线路总电阻是6。（1）若采用380V输电，求输电线路损耗的功率。（2）若改用5000高压输电，用户端利用n1:n222：1的变压器降压，求用户得到的电压。【】图18（江苏徐州市2009届复习试卷物理17）在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失。有一个坑口电站，输送的电功率为P=500kW，当使用U=5kV的电压输电时，测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜示数相差4800度。求：这时的输电效率和输电线的总电阻r。11-2-24若想使输电效率提高到98%，又不改变输电线，那么电站应使用多高的电压向外输电？

20、本章作业一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）1.一矩形闭合线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动,下述说法正确的是( BC )A.穿过线圈的磁通量最大时,线圈中感应电流最大B.穿过线圈的磁通量为零时,线圈中感应电流最大C.若加大线圈的转速(其他条件不变),则线圈中交变电流的频率变大D.若加大线圈的转速(其他条件不变),则线圈中交变电流的最大值不变2.如图11-1所示，矩形线圈的匝数为N，面积为S，内阻为r，绕OO轴以角速度做匀速转动.在它从如图所示的位置转过90的过程中，下

21、列说法正确的是( BD )11-1A.通过电阻的电荷量为B.通过电阻的电荷量为C.外力所做的功为D.外力所做的功为3一个边长的正方形金属线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，电阻为0.36，磁感应强度B随时间的变化关系如图11-2所示,则线框中感应电流的有效值为（B ） 11-2O35810t/sB/10-3T6A B. C. D. 4.一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示由图可知( BD )1234560100u/Vt/102 sA该交流电的电压瞬时值的表达式为u100sin（25t）VB该交流电的频率为25 HzC该交流电的电压的有效值为100 D若将该交流电压加在阻值R100 的

22、电阻两端，则电阻消耗的功率为50 W11-45.将阻值为5的电阻接到内阻不计的交流电源上，电源电动势随时间变化的规律如图11-4所示下列说法正确的是 （C ）A电路中交变电流的频率为0.25 HzB通过电阻的电流为AC电阻消耗的电功率为2.5 WD用交流电压表测得电阻两端的电压是5 V11-5（a）A铁芯11-5（b）6.钳形电流表的外形和结构如图11-5（a）所示图4（a）中电流表的读数为1.2A 图4（b）中用同一电缆线绕了3匝，则（ C ）A这种电流表能测直流电流，图4（b）的读数为2.4AB这种电流表能测交流电流，图4（b）的读数为0.4AC这种电流表能测交流电流，图4（b）的读数为3

23、.6AD这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图4（b）的读数为3.6A 7.如图11-6所示，理想变压器的原线圈a、b两端接正弦交流电压，副线圈c、d两端通过输电线接两只相同的灯泡L1、L2，输电线的等效电阻为，当开关由原来的闭合状态变为断开时，下列各量中减小的是（BD）SL1L2RacbdA副线圈c、d两端的输出电压B副线圈输电线等效电阻R上的电压C通过灯泡L1上的电流强度11-6D原线圈上的电流强度VAR11-78.（08海南7）如图11-7，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

24、下述结论正确的是 （ AC ）A副线圈中电压表的读数为55 VB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 AD原线圈中的输入功率为9.一理想变压器的原线圈上接有正弦交变电压，其最大值保持不变，副线圈接有可调电阻R。设原线圈的电流为I1，输入功率为P1，副线圈的电流为I2，输出功率为P2。当R增大时(B)AI1减小，P1增大 BI1减小，P1减小DI2增大，P2减小 DI2增大，P2增大发电机A2A1V2V1P用户R0a11-810（江苏淮安、连云港、宿迁、徐州四市2008第三次调研卷物理10）今年春节前后，我国部分省市的供电系统由于气候原因遭到严重破坏。为此，某小区启动了临时供

25、电系统，它由备用发电机和副线圈匝数可调的变压器组成，如图11-8所示，图中R0表示输电线的电阻。滑动触头P置于a处时，用户的用电器恰好正常工作，在下列情况下，要保证用电器仍能正常工作，则 （AC ）A当发电机输出的电压发生波动使V1示数小于正常值，用电器不变时，应使滑动触头P向上滑动B当发电机输出的电压发生波动使V1示数小于正常值，用电器不变时，应使滑动触头P向下滑动 C如果V1示数保持正常值不变，那么当用电器增加时，滑动触头P应向上滑D如果V1示数保持正常值不变，那么当用电器增加时，滑动触头P应向下滑二、填空题（每小题4分，共16分）11.频率为50 Hz的交变电流,其电压u=120sint

26、 V,把它加在激发电压、熄灭电压均为84 V的霓虹灯的两端,则在半个周期内霓虹灯点亮的时间为_.(=1.4)答案： S12.阻值R=50 的电热丝接在电压u=100sin100t V的交流电源上,电流表的示数为_ A,电热丝两端电压表的示数为_ V,在前0.005 s内,流过电热丝的平均电流为_ A.如果将一个电容器接在该交流电源上,要使电容器不被击穿,所选的电容器能承受的最大电压应不小于_ V.答案：2 100 10013.（07上海物理卷）如图11-9所示，自耦变压器输入端A、B接交流稳压电源，其电压有效值UAB100V，R040W，当滑动片处于线圈中点位置时，C、D两端电压的有效值UCD为_V，通过电阻R0的电流有效值为_A11-911-10答案：200，514.（06上海物理卷）如图11-10所示，一理想变压器原、副线圈匝数分别为nl和n2， 当负载电阻R中流过的电流为I时，原线圈中流过的电流为 ；现减小负载电阻R的阻值，则变压器的输入功率将 （填“增大”、“减小”或“不变”）答案：P1P2均增大三、计算题（4小题，