（浙江選考）2020版高考物理大一輪復(fù)習 第十章 電磁感應(yīng) 交變電流 第2講 交變電流課件

1、第2講交變電流 第十章電磁感應(yīng)交變電流 NEIRONGSUOYIN 內(nèi)容索引 過好雙基關(guān)過好雙基關(guān) 研透命題點研透命題點 課時作業(yè)課時作業(yè) 回扣基礎(chǔ)知識 訓(xùn)練基礎(chǔ)題目 細研考綱和真題 分析突破命題點 限時訓(xùn)練 練規(guī)范 練速度 過好雙基關(guān) 1.產(chǎn)生：線圈繞 方向的軸勻速轉(zhuǎn)動. 2.兩個特殊位置的特點： (1)線圈平面與中性面重合時，SB，最 ， ，e0，i0， 電流方向?qū)l(fā)生改變. (2)線圈平面與中性面垂直時，SB， ， 最 ，e最大，i最大， 電流方向不改變. 3.電流方向的改變：線圈通過中性面時，電流方向發(fā)生改變，一個周期內(nèi) 線圈兩次通過中性面，因此電流的方向改變 次. 對對答案 一、交變

2、電流一、交變電流 垂直于磁場 大0 0大 兩 自測1(多選)關(guān)于中性面，下列說法正確的是 A.線圈在轉(zhuǎn)動中經(jīng)中性面位置時，穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率 為零 B.線圈在轉(zhuǎn)動中經(jīng)中性面位置時，穿過線圈的磁通量為零，磁通量的變化率 最大 C.線圈每經(jīng)過一次中性面，感應(yīng)電流的方向就改變一次 D.線圈每轉(zhuǎn)動一周經(jīng)過中性面一次，所以線圈每轉(zhuǎn)動一周，感應(yīng)電流的方向 就改變一次 答案 1.周期和頻率 (1)周期(T)：交變電流完成一次周期性變化(線圈轉(zhuǎn)一周)所需的時間，單位是 秒(s)，公式T (2)頻率(f)：交變電流在1 s內(nèi)完成周期性變化的 ，單位是赫茲(Hz). (3)周期和頻率的關(guān)系： 2

3、.正弦式交變電流的函數(shù)表達式(線圈在中性面位置開始計時) (1)電動勢e隨時間變化的規(guī)律：eEmsin t，其中為線圈轉(zhuǎn)動的角速度，Em nBS. (2)負載兩端的電壓u隨時間變化的規(guī)律：uUmsin t. (3)電流i隨時間變化的規(guī)律：iImsin t. 對對答案 二、正弦式交變電流的描述二、正弦式交變電流的描述 次數(shù) 3.交變電流的瞬時值、峰值和有效值 (1)瞬時值：交變電流某一時刻的值，是時間的函數(shù). (2)峰值：交變電流(電流、電壓或電動勢)所能達到的最大的值，也叫最大值. (3)有效值：跟交變電流的 等效的恒定電流的值叫做交變電流的有效值. 對正弦交流電，其有效值和峰值的關(guān)系為： 對

4、對答案 熱效應(yīng) 自測2(多選)如圖1所示是某種正弦交變電壓的波形 圖，由圖可確定該電壓的 A.周期是0.01 s B.最大值是311 V C.有效值約是220 V D.表達式為u220sin 100t(V) 答案 圖1 類型 區(qū)別 低頻扼流圈高頻扼流圈 自感系數(shù)較大較小 感抗大小較大較小 作用通直流、阻交流 通直流、通低頻、阻高頻 1.電感器對交變電流的阻礙作用 (1)感抗：電感器對交變電流阻礙作用的大小. (2)影響因素：線圈的自感系數(shù)越大，交流的頻率越 ，感抗越大. (3)感抗的應(yīng)用 對對答案 三、電感和電容對交變電流的影響三、電感和電容對交變電流的影響 高 2.電容器對交變電流的阻礙作用

5、 (1)容抗：電容器對交變電流阻礙作用的大小. (2)影響因素：電容器的電容越 ，交流的頻率越高，容抗越小. (3)作用：“通 流，隔 流；通 頻，阻 頻”. 對對答案 大 交直高低 自測3如圖2所示，電阻R、電容C和電感L并聯(lián)后，接入輸出電壓有效值、頻 率可調(diào)的交流電源.當電路中交流電的頻率為f時，通過R、C和L的電流有效值 恰好相等.若將頻率降低為 分別用I1、I2、I3表示此時通過R、C和L的電流有 效值，則 A.I1I2I3 B.I1I2I3 C.I3I1I2 D.I1I2I3 答案 圖2 1.原理 電流磁效應(yīng)、 . 2.基本關(guān)系式 (1)功率關(guān)系： . (2)電壓關(guān)系：_. (3)電

6、流關(guān)系：只有一個副線圈時 四、變壓器四、變壓器 對對答案 電磁感應(yīng) P入P出 3.幾種常用的變壓器 (1)自耦變壓器調(diào)壓變壓器. 對對答案 (2)互感器 電壓互感器：用來把 變成 . 電流互感器：用來把 變成 . 高電壓低電壓 大電流 小電流 1.輸電過程(如圖3所示) 2.輸電導(dǎo)線上的能量損失：主要是由輸電線的電阻發(fā)熱產(chǎn)生的，表達式為Q _. 3.電壓損失：(1)UUU；(2)U . 4.功率損失：(1)PPP；(2)P 五、電能的輸送五、電能的輸送 對對答案 圖3 I2Rt IR 自測4要減少電能輸送時的損失，下列說法中正確的是 A.降低輸電電壓 B.把輸電導(dǎo)線埋于地下 C.提高輸電電壓

7、D.增大輸電導(dǎo)線中的電流 返回答案 研透命題點 命題點一交變電流的產(chǎn)生和描述命題點一交變電流的產(chǎn)生和描述 正弦式交變電流的瞬時值、峰值、有效值、平均值的比較 物理量物理含義重要關(guān)系適用情況及說明 瞬時值 交變電流某一 時刻的值 eEmsin t，iImsin t 計算線圈某時刻的受力情況 峰值最大瞬時值 EmnBS，Emnm， 討論電容器的擊穿電壓 有 效 值 跟交變電流的熱 效應(yīng)等效的恒定 電流的值 對正(余)弦交流電有： (1)計算與電流熱效應(yīng)有關(guān)的量 (如功、功率、熱量等) (2)電氣設(shè)備“銘牌”上所標的 一般是有效值 (3)保險絲的熔斷電流為有效值 (4)交流電壓表和電流表的讀數(shù) 為有

8、效值 平 均 值 交變電流圖象中 圖線與時間軸所 圍的面積與時間 的比值 計算通過電路橫截面的電荷量 與電阻R并聯(lián)的交流電壓表為理想電壓表，示數(shù)是10 V.圖乙是矩形線圈中磁通 量隨時間t變化的圖象，則 A.電阻R的電功率為20 W B.t0.02 s時，R兩端的電壓瞬時值為零 C.R兩端的電壓u隨時間t變化的規(guī)律是u14.1cos 100t V D.通過R的電流i隨時間t變化的規(guī)律是i14.1cos 50t A 答案解析 例1如圖4甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā) 電機的原理圖，其單匝矩形線圈在磁感 應(yīng)強度為B的勻強磁場中，繞垂直于磁場 方向的固定軸OO勻速轉(zhuǎn)動，線圈的兩 端經(jīng)集流環(huán)和電刷與R10

9、的電阻連接， 圖4 由題圖乙知t0.02 s時磁通量變化率最大，R兩端的電壓瞬時值最大，選項 B錯誤； R兩端的電壓u隨時間t變化的規(guī)律是u14.1cos 100t V，選項C正確； A.此交變電流的頻率是4 Hz B.此交變電流的周期是0.5 s C.當t0時，產(chǎn)生此交變電流的線圈與中性面重合 D.當t0.5 s時，此交變電動勢有最大值 答案解析 解析由表達式可知4 rad/s2f，f2 Hz，故選項A錯誤； 變式2(多選)如圖5所示，閉合的矩形導(dǎo)體線圈abcd在勻強磁場中繞垂直于 磁感線的對稱軸OO勻速轉(zhuǎn)動.沿著OO方向觀察，線圈順時針方向轉(zhuǎn)動. 則當線圈轉(zhuǎn)至圖示位置時 A.線圈中感應(yīng)電流

10、的方向為abcda B.線圈中感應(yīng)電流的方向為adcba C.穿過線圈的磁通量隨時間的變化率最大 D.線圈ad邊所受安培力的方向垂直紙面向里 答案解析 圖5 解析當線圈轉(zhuǎn)至題圖所示位置時，由楞次定律可知，線圈中感應(yīng)電流的方向 為abcda，選項A正確，B錯誤； 題圖所示位置穿過線圈的磁通量隨時間的變化率最大，感應(yīng)電動勢最大，選項 C正確； 由左手定則知線圈ad邊所受安培力的方向垂直紙面向里，選項D正確. 變式3(多選)一臺小型發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖象如圖 6所示，已知發(fā)電機線圈內(nèi)阻為5.0 ，現(xiàn)外接一只電阻為95.0 的燈泡，則 A.電壓表V的示數(shù)為220 V B.電路中的電

11、流方向每秒改變100次 C.通過燈泡電流的最大值為 D.發(fā)電機線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為48.4 J 答案解析 圖6 拓展點交流電有效值的求解 計算交變電流有效值的方法 (1)計算有效值時要根據(jù)電流的熱效應(yīng)，抓住“三同”：“相同時間”內(nèi) “相同電阻”上產(chǎn)生“相同熱量”列式求解. (2)分段計算電熱求和得出一個周期內(nèi)產(chǎn)生的總熱量. (3)利用兩個公式QI2Rt和 可分別求得電流有效值和電壓有效值. (4)若圖象部分是正弦(或余弦)式交變電流，其中的 周期(必須是從零至最 大值或從最大值至零)和 周期部分可直接應(yīng)用正弦式交變電流有效值與最 大值間的關(guān)系 例2電壓u隨時間t的變化情況如圖7所 示，

12、皆為正弦函數(shù)圖象的一部分，求電 壓的有效值. 答案解析 圖7 考向1理想變壓器原理和基本關(guān)系 1.變壓器的工作原理 命題點二變壓器和電能的輸送命題點二變壓器和電能的輸送 2.理想變壓器的制約關(guān)系： 制約 關(guān)系 電壓 副線圈電壓U2由原線圈電壓U1和匝數(shù)比決定U2 功率原線圈的輸入功率P入由副線圈的輸出功率P出決定P入P出 電流 原線圈電流I1由副線圈電流I2和匝數(shù)比決定I1 (只有一個副 線圈) 例3(多選)如圖8所示，將額定電壓為60 V的用電器，通過一理想變壓器接在 正弦交流電源上.閉合開關(guān)S后，用電器正常工作，交流電壓表和交流電流表 (均為理想電表)的示數(shù)分別為220 V和2.2 A.以

13、下判斷正確的是 A.變壓器輸入功率為484 W B.通過原線圈的電流的有效值為0.6 A C.通過副線圈的電流的最大值為2.2 A D.變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1n2113 答案解析 圖8 解析根據(jù)功率公式可以求出用電器消耗的功率為602.2 W132 W，此即變 壓器輸出功率，再根據(jù)理想變壓器輸入功率等于輸出功率，選項A錯誤； 變式4(多選)如圖9所示為一種變壓器的實物圖，根據(jù) 其銘牌上所提供的信息，以下判斷正確的是 A.這是一個升壓變壓器 B.原線圈的匝數(shù)比副線圈的匝數(shù)多 C.當原線圈輸入交流電壓220 V時，副線圈輸出直流電 壓12 V D.當原線圈輸入交流電壓220 V、副線圈接負載時

14、，副 線圈中電流比原線圈中電流大 答案解析 圖9 解析根據(jù)銘牌上所提供的信息可知：變壓器的輸入電壓為220 V，輸出電壓 為12 V，該變壓器為降壓變壓器，故選項A錯誤，B正確； 變壓器的工作原理是電磁感應(yīng)，故變壓器的原、副線圈上的電壓都為交流電壓， 選項C錯誤； 由理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，且原線圈的電壓大于副線圈的電壓， 知副線圈接負載時，副線圈中電流比原線圈中電流大，選項D正確. 考向2理想變壓器的動態(tài)分析 常見的理想變壓器的動態(tài)分析一般分匝數(shù)比不變和負載電阻不變兩種情況： (1)匝數(shù)比不變的情況(如圖10所示) 當負載電阻發(fā)生變化時，I2變化，輸出電流I2 決定輸入電流I1，故

15、I1發(fā)生變化. I2變化引起P2變化，P1P2，故P1發(fā)生變化. 圖10 (2)負載電阻不變的情況(如圖11所示) 圖11 A.K合在b處，保持U1不變，使P上滑，I1將增大 B.K合在b處，保持P的位置不變，減小U1，I1將減小 C.保持U1及P的位置不變，K由b合向a后，I1將增大 D.保持U1及P的位置不變，K由b合向a后，R消耗的功率將減小 例4(多選)(2018嘉興市期末)如圖12是一個 理想變壓器，K為單刀雙擲開關(guān)，P是滑動變 阻器的滑動觸頭，U1為加在原線圈兩端的電 壓，I1為通過原線圈的電流，則 答案解析 圖12 解析K合在b處，保持U1不變，故U2不變，P上滑，R增大，I2減

16、小，I1也減小， 故A錯誤； K合在b處，U1減小，U2減小，P不動，R不變，故I2減小，I1也減小，故B正確； 變式5(多選)(2018牌頭中學期中改編)如圖13所示為一理想變壓器工作電路 圖，今欲使變壓器的輸入功率增大到原來的2倍，在其他條件不變的情況下， 可行的辦法是 A.原線圈的匝數(shù)n1增加到原來的2倍 B.副線圈的匝數(shù)n2增加到原來的2倍 C.負載電阻的阻值R變?yōu)樵瓉淼?D.n2和R都變?yōu)樵瓉淼?倍 答案解析 圖13 解析原線圈匝數(shù)增加使得副線圈電壓減小，輸出功率減小，輸入功率也減小， 故A錯誤； 考向3電能的輸送 遠距離輸電的三個易錯點： (1)計算輸電線上損失的功率P U應(yīng)為輸電

17、線上損耗的電壓，而不是輸 電電壓； (2)當輸送功率一定時，輸電電壓增大到原來的n倍，輸電線上損耗的功率就減 小到原來的 (3)電網(wǎng)送電遵循“用多少送多少”的原則，而不是“送多少用多少”，說明 原線圈電流由副線圈電流決定. 例5(2018寧波市十校聯(lián)考)某水電站，用總電阻為2.5 的輸電線輸電給500 km 外的用戶，其輸出電功率是3106 kW，現(xiàn)用500 kV電壓輸電，則下列說法正確 的是 A.輸電線上輸送的電流大小為2.0105 A B.輸電線上由電阻造成的損失電壓為15 kV C.若改用5 kV電壓輸電，則輸電線上損失的功率為9108 kW 答案解析 考向4交變電流和變壓器的綜合問題

18、例6(多選)手搖發(fā)電機產(chǎn)生的正弦交流電經(jīng)變壓器給燈泡L供電，其電路如圖 14所示，當線圈以角速度勻速轉(zhuǎn)動時，電壓表示數(shù)為U，燈泡正常發(fā)光.已知 發(fā)電機線圈的電阻為r，燈泡正常發(fā)光時的電阻為R，其他電阻可忽略，變壓 器原線圈與副線圈的匝數(shù)比為k，變壓器可視為理想變壓器.則 圖14 返回答案解析 返回 課時作業(yè) 1.(多選)下面關(guān)于交變電流的說法中正確的是 A.交流電器設(shè)備上所標的電壓值和電流值是交變電流的峰值 B.用交流電流表和電壓表測定的數(shù)值是交變電流的瞬時值 C.給定的交變電流數(shù)值，在沒有特別說明的情況下都是指有效值 D.和交變電流有相同熱效應(yīng)的直流電流的數(shù)值是交變電流的有效值 雙基鞏固練雙

19、基鞏固練 12345678910111213141516 答案 2.一個照明電燈，其兩端允許的最大電壓為311 V.當它接入220 V的照明電路時， 這盞燈 A.將不亮 B.燈絲將燒斷 C.只能暗淡發(fā)光 D.能正常發(fā)光 答案解析 12345678910111213141516 解析220 V的照明電路其有效值為220 V，最大值為311 V，正好適合. 3.(多選)如圖1所示，在水平向右的勻強磁場中，一線框繞垂直于磁感線的軸勻 速轉(zhuǎn)動，線框通過電刷、圓環(huán)、導(dǎo)線等與定值電阻組成閉合回路.t1、t2時刻線 框分別轉(zhuǎn)到圖甲(線框水平)、圖乙(線框與磁感線垂直)所示的位置，下列說法 正確的是 A.t1

20、時刻穿過線框的磁通量最大 B.t1時刻電阻中的電流最大，方向從右向左 C.t2時刻穿過線框的磁通量變化率為0 D.t2時刻電阻中的電流最大，方向從右向左 解析答案 12345678910111213141516 圖1 解析t1時刻，穿過線框的磁通量為零，線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大，電阻中 的電流最大，根據(jù)楞次定律，通過電阻的電流方向從右向左，A錯誤，B正確； t2時刻，穿過線框的磁通量最大，而磁通量的變化率為零，線框產(chǎn)生的感應(yīng)電 動勢為零，電阻中的電流為零，C正確，D錯誤. 12345678910111213141516 4.(多選)一只閉合的矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動，穿

21、過線圈的磁通量隨時間的變化圖象如圖2所示，則下列說法正確的是 A.t0時刻線圈平面與中性面重合 B.t0.1 s時刻，穿過線圈平面的磁通量的變化率最大 C.t0.2 s時刻，線圈中有最大感應(yīng)電動勢 D.若轉(zhuǎn)動周期減小一半，則電動勢也減小一半 答案解析 12345678910111213141516 圖2 12345678910111213141516 由EmnBS可知，周期減半時角速度增大一倍，則電動勢就增大一倍，故D 錯誤. 5.處在勻強磁場中的矩形線圈abcd，以恒定的角速度繞ab邊轉(zhuǎn)動，磁場方向平 行于紙面并與ab邊垂直.在t0時刻，線圈平面與紙面重合(如圖3所示)，線圈 的cd邊離開紙

22、面向外運動.若規(guī)定abcda方向的感應(yīng)電流為正，則能反 映線圈中感應(yīng)電流i隨時間t變化的圖線是 解析答案 12345678910111213141516 圖3 解析線圈在磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動時，可以產(chǎn)生按正弦規(guī)律 變化的交流電.對于題圖所示起始時刻，線圈的cd邊離開紙面向外運動，速度 方向和磁場方向垂直，產(chǎn)生的感應(yīng)電流的瞬時值最大；用右手定則判斷出電流 方向為逆時針方向，與規(guī)定的正方向相同，所以C對. 12345678910111213141516 6.標有“220 V100 W”的一燈泡接在u311sin 314t V的正弦交變電流 上，則 A.產(chǎn)生該交變電流的發(fā)電機轉(zhuǎn)速為每分

23、鐘50轉(zhuǎn) B.與該燈泡串聯(lián)的理想電流表讀數(shù)為0.64 A C.與該燈泡并聯(lián)的理想電壓表讀數(shù)為311 V D.通過該燈泡的電流i0.64sin 314t A 答案解析 12345678910111213141516 解析燈泡接在u311sin 314t V的正弦交變電流上，314 rad/s，由2n 知產(chǎn)生該交變電流的發(fā)電機轉(zhuǎn)速為每秒50轉(zhuǎn)，故A錯誤； 12345678910111213141516 與燈泡并聯(lián)的理想電壓表讀數(shù)為220 V，故C錯誤； 7.在勻強磁場中一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動，如圖4甲所示， 產(chǎn)生的交變電動勢的圖象如圖乙所示，則 A.t0.005 s時通過線框的磁

24、通量變化率為零 B.t0.01 s時線框平面與中性面重合 C.線框產(chǎn)生的交變電動勢有效值為311 V D.線框產(chǎn)生的交變電動勢頻率為100 Hz 答案解析 12345678910111213141516 圖4 解析由圖象知，該交變電流電動勢峰值為311 V，交變電動勢頻率為f 50 Hz，C、D錯； t0.005 s時，e311 V，磁通量變化最快，t0.01 s時，e0，磁通量最大， 線框處于中性面位置，A錯，B對. 8.(多選)如圖5所示，550 kV句章變電站的投產(chǎn)大大填補了余姚、慈溪及杭州 灣新區(qū)的用電缺口，緩解了用電緊張局面.相比原來的275千伏輸電，下列說 法正確的是 A.輸電線上

25、的頻率減小一半 B.輸電線上的電流減小一半 C.輸電線上損失的電功率減小一半 D.輸電線上損失的電功率減小為原來的 12345678910111213141516 答案 圖5 9.(多選)如圖6所示，在遠距離輸電過程中，若保持原線圈的輸入功率不變，下 列說法正確的是 A.升高U1會減小輸電電流I2 B.升高U1會增大線路的功率損耗 C.升高U1會增大線路的電壓損耗 D.升高U1會提高電能的利用率 解析答案 12345678910111213141516 圖6 解析輸送功率不變，升高U1，則升壓變壓器的輸出電壓變大，根據(jù)PUI知， 輸電線上的電流I2減小，故A正確； 升高U1，輸電線上的電流減小

26、，根據(jù)P損I2R知，輸電線上的功率損耗減小， 根據(jù)UIR知，輸電線上的電壓損失減小，故B、C錯誤； 12345678910111213141516 10.(多選)(2018溫州市十五校聯(lián)合體期末)如圖7所示，理想變壓器原、副線圈 匝數(shù)之比為101，原線圈接正弦交流電源，電壓u311sin 100t(V)，副線圈 接入“22 V100 W”的燈泡一只，則 A.燈泡正常發(fā)光 B.電源輸出功率為1 000 W C.電流表的示數(shù)為0.45 A D.電流表的示數(shù)為4.5 A 12345678910111213141516 圖7 答案 11.(多選)遠距離送電，已知升壓變壓器輸出電壓為U1，功率為P，降壓

27、變壓器 的輸入電壓為U2，輸電線的電阻為R，輸電線上電壓降為U線，則線路損耗的 熱功率P損可用下面哪幾種方法計算 答案解析 12345678910111213141516 12345678910111213141516 12.(多選)(2019屆余姚中學模擬)如圖8甲所示，在直鐵棒上有兩個線圈，線圈 n120匝，n2400匝，原線圈輸入電壓u1隨時間變化的圖象如圖乙所示，則 A.電壓表讀數(shù)為 B.電壓表讀數(shù)為200 V C.副線圈交流電的周期為0.02 s D.滑動變阻器滑片向下滑動，則 電路輸入功率變大 答案解析 綜合提升練綜合提升練 12345678910111213141516 圖8 根

28、據(jù)題圖乙知原線圈交流電的周期T0.02 s，則副線圈交流電的周期也為 0.02 s，故C正確； 12345678910111213141516 13.(多選)如圖9所示的電路中，理想變壓器的輸入電壓u不變，R1為定值電阻， 若要使電壓表示數(shù)增大，可采用的辦法是 A.保持其他不變，將滑動接頭P向上移 B.保持其他不變，將滑動接頭P向下移 C.保持其他不變，增大R2 D.保持其他不變，減小R2 答案解析 12345678910111213141516 圖9 12345678910111213141516 14.如圖10所示，理想變壓器的原線圈接在u 的交流電源上， 副線圈接有R55 的負載電阻，原、副線圈匝數(shù)比