2022届高考物理重点突破16：交流电

高考物理重点专题突破专题：交流电

例1:给额定功率60W、额定电压220V的白炽灯加上如图所示的

电压，恰使灯正常发光，则所加电压Uo的大小约为(C)

A.220VB.310VC.350VD.440V

\U/V

Uo

也加；3s

0

822404860

解：所加电压的周期为20X10-3S=8ms

设电灯的电阻为R,加上图示的电压时的功率为PL，

P|_t2=(Uo2/R)ti+0(式中ti=8mst2=20ms)

2

由题意PL=(UO/R)ti/t2=U额2/R=60W

U()2=u额2t2/ti=2202X20/8=1102X10

:.Uo^35OV

例2:如图是一个理想变压器的电路图，若A、B两点接交流电压U

时，五个相同的灯泡均正常发光，则原、副线圈的匝数比为：

解：设灯泡正常发光的电流为I,

则原、副线圈的电流分别为I和41,如图示。

所以原、副线圈的匝数比为4:1

例3.如图所示，abed是交流发电机的矩形线圈,ab=30cm,bc=10cm,

共50匝，它在B=0.8T的匀强磁场中绕中心轴00,顺时针方向匀速转

动，转速为480r/min,线圈的总电阻为r=l。，外电阻为R=3C,试求:

1.若线圈从图示位置开始计时，沿abed流动

的方向为正方向，画出交流电流的图象.

2.线圈从图示位置转过他转的过程中,

电阻R上产生的热量和通过导线截面

的电量R

3.电流表和电压表的读数

4.从图示位置转过180°过程中

3.的平均感应电动势

解：从中性面开始计时有e=Emsin«t，其中Em=NBws,

co=2Jin=2nX480/60=16n,/.Em=NBwS=60.3V,lm=Em/（R+r）

=15.1A

注意到从开始转动时产生的感应电流沿dcbad方向，与规定方向相反,

为负值。.*./=-Imsinot=-15.1sin16Jrt(A)

T=2Ji/co=蟠s

图线如图示

2.有效值为

I=Iin/V2=15.1电=10.7A

转过90。的过程中电阻R上产生的热量为Q=RRt=PRT件=10.7J

感应电流的平均值为

-ENAO/At

-(R+r)-(R+r)

转过900的过程中通过导线横截面的电量为

q=IAt=NA0>/(R+r)

=NBS/(R+r)=0.3C

3.电流表和电压表的读数l=10.7A

U=IR=10.7x3=32V

4.求从图示位置转过180。过程中的平均感应电动势

解：由法拉第电磁感应定律

-A0>-BS-BS2

E=N——=N=NBWS

At127r7T

2228

=—Em=—x60.3=38.4V

nn

例4.如图所示，一个变压器(可视为理想变压器)的原线圈接在

220V的市电上，向额定电压为1.80X104V的霓虹灯供电，使它正常发

光.为了安全，需在原线圈回路中接入熔断器，使副线圈电路中电流

超过12mA时，熔丝就熔断.

(1)熔丝的熔断电流是多大？(2)当副线圈电路中电流为

10mA时.变压器的输入功率是多大？

熔断器I・口.

：=：_霓虹灯

解：⑴设原、副线圈上的电压、电流分别为Ul、U2、11、12.

根据理想变压器的输入功率等于输出功率，有HU1=I2U2.当12=12

mA时，11即为熔断电流.代人数据，得11=0.98A

(2)设副线圈中电流为12；=10mA时，变压器的输入功率为P1

z

根据理想变压器的输入功率等于输出功率，有12U2,代人数

据，得P1=180Wo

练习1.如图所示，有一理想变压器，原线圈匝数为n，两个副线圈的

匝数分别为以和“，原副线圈的电压分别为Ui、U2、U3,电流分别

为11、12、13,两个副线圈负载电阻的阻值未知，下列结论中，正确的

是：()

(A)Ul：U2=nl:n2»U2：U3=n2：n3；

Il/l3=n3/ni，Ii/l2=n2/ni；13

(C)I1U1=I2U2+I3U3；

(D)nili=n2l2+n3l3。

练习2.如图所示，一理想变压器的原、副线圈分别由双线圈ab

和cd(匝数都为ni)>ef和gh(匝数都为n2)组成.用11和表示输入电

流和电压,/2和U2表示输出电流和电压.在下列4种连接法中，符合关系

^l/^2=nl/n2,/i//2=n2/ni的有()

与c相连，以a、d为输入端；

f与g相连，以e、h为输出端

(即b与c相连，以a、d为输入端；

e与g相连,f与h相连作为输出端

(C)a与c相连、b与d相连作为输入端;

f与g相连，以e、h为输出端

(D)a与c相连、b与d相连作为输入端;

e与g相连，f与h相连作为输出端

练习3.在远距离输电中，当输送的电功率相同时，则关于输电导

线上损失的功率下列说法正确的是()

(A)减小输电导线的电阻可以减小损失的功率，但此种方法很有限.

(B)提高输送电压从而减小输送电流，可大大减小损失的功率

(C)损失的功率与输送电压的二次方成反比

(D)损失的功率与输电线上的电压降成反比

练习4.如图所示，边长为L,电阻为R的单匝正方形线圈abed,在磁感

应强度为B的匀强磁场中，以cd边为轴以角速度w作匀速转可，转动

方向如图,cd边与磁场方向垂直.求：⑴当它从图示位置向配印

I

过程中产生的热量3L~|d

--.......—►

B

■>

(2)当它从图示位置转过900的过程中通过

导线横截面的电量

(3)ts内外界驱动线圈所做的功

(t»2p/w)

练习5.有一条河流，河水流量为4m3/s,落差为5m,现利用它来发

电，使用的发电机总效率为50%,发电机输出电压为350V,输电线的

电阻为4。，允许输电线上损耗功率为发电机输出功率的5%,而用户

所需要电压为220V,求所用的升压、降压变压器上原、副线圈的匝数

比.g=9.8m/s2

练习6、如图所示,匀强磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度

B=0.20T,OCA金属导轨与OA金属直导轨分别在O点和A点接一阻值为

Rl=3.0Q和R2=6.0Q体积可忽略的定值电阻，导轨OCA的曲线方程

为y=L0sin(n届x)(m),金属棒ab平行于y轴，长为1.5m,以速度

v=5.0m/s水平向右匀速运动(b点始终在Ox轴上)，设金属棒与导轨

接触良好，摩擦不计，电路中除了电阻R1和R2外，其余电阻均不计，求:

(1)金属棒在导轨上运动时R1的最大功率

(2)金属棒在导轨上从x=0

到x=3m的运动过程中，外力

必须做的功

ty/m

axxc