《大高考》2016屆高考物理(全國通用)配套課件+配套練習(xí)：專題十一交變電流

知識點(diǎn)一交變電流及其圖象1.交變電流(1)定義：大小和方向隨時間做________變化的電流.周期性(2)圖象：如圖甲、乙、丙、丁所示都屬于交變電流.2.正弦交流電的產(chǎn)生和圖象(1)產(chǎn)生：在勻強(qiáng)磁場里，線圈繞______磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動.(2)圖象：如圖甲、乙所示.

垂直【易錯防范】(1)交變電流的主要特征是電流的方向隨時間發(fā)生周期性變化.(

)(2)線圈平面與磁感線垂直的位置稱為中性面.(

)(3)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動經(jīng)過中性面時，線圈中的感應(yīng)電動勢為最大.(

)

√√×一次周期性次數(shù)2.交變電流的瞬時值、峰值、有效值和平均值(1)瞬時值：交變電流某一_____的值，是時間的函數(shù).(2)峰值：交變電流的電流或電壓所能達(dá)到的_______.(3)有效值：①定義：讓交流和直流通過相同阻值的電阻，如果它們在相同的時間內(nèi)產(chǎn)生的_____相等，就把這一直流的數(shù)值叫做這一交流的______.②正(余)弦交變電流有效值和峰值的關(guān)系:E＝____，U＝____，I＝_____.(4)平均值:交變電流圖象中波形與橫軸_________跟時間的比值.

時刻最大值熱量有效值所圍面積【易錯防范】(1)在一個周期內(nèi)交變電流的方向要改變兩次.(

)(2)交流電氣設(shè)備上所標(biāo)的電壓和電流值及交流電壓表和電流表測量的是交流電的有效值.(

)(3)交變電流的峰值總是有效值的倍.(

)√√×知識點(diǎn)三理想變壓器1.構(gòu)造和原理(如圖所示)

(1)主要構(gòu)造：由_______、________和_________組成.(2)工作原理：電磁感應(yīng)的_____現(xiàn)象.原線圈副線圈閉合鐵芯互感P入＝P出降壓升壓3.幾種常用的變壓器(1)自耦變壓器——調(diào)壓變壓器.(2)互感器

高電壓大電流小電流低電壓【易錯防范】(1)沒有能量損失的變壓器叫理想變壓器.(

)(2)變壓器只對變化的電流起作用，對恒定電流不起作用.(

)(3)變壓器不但能改變交變電流的電壓.還能改變交變電流的頻率.(

)(4)理想變壓器能改變交變電壓、交變電流，但不改變功率，即輸入功率總等于輸出功率.(

)√√×√知識點(diǎn)四遠(yuǎn)距離輸電1.輸電過程(如圖所示)2.電壓損失(1)ΔU＝U－U′.(2)ΔU＝______.

IR線I2R線【名師助學(xué)】(1)明確U和ΔU的區(qū)別,U是輸電電壓,ΔU是輸電導(dǎo)線上的電壓損失.(2)輸電線上的損耗通常指兩個方面：一是電壓損失，ΔU＝IR線；二是功率損失，P損＝I2R線,可見損耗的根源是輸電線上存在電阻.要點(diǎn)一正弦交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律[突破指南]1.計(jì)時起點(diǎn)物理量函數(shù)圖象從S⊥B(中性面)開始計(jì)時磁通量Φ＝Φmcosωt電動勢e＝Emsinωt從S∥B(磁通量為零)開始計(jì)時磁通量Φ＝Φmsinωt電動勢e＝Emcosωt說明Φm＝BS；Em＝NBSω【典例1】

(2013·山東理綜，17，4分)(多選)圖甲是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，兩磁極N、S間的磁場可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場，為交流電流表.線圈繞垂直于磁場的水平軸OO′沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，從圖示位置開始計(jì)時，產(chǎn)生的交變電流隨時間變化的圖象如圖乙所示.以下判斷正確的是(

)A.電流表的示數(shù)為10AB.線圈轉(zhuǎn)動的角速度為50πrad/sC.0.01s時線圈平面與磁場方向平行D.0.02s時電阻R中電流的方向自右向左答案AC【借題發(fā)揮】

解決交變電流圖象問題的三點(diǎn)注意(1)只有當(dāng)線圈從中性面位置開始計(jì)時，電流的瞬時值表達(dá)式才是正弦形式，其變化規(guī)律與線圈的形狀及轉(zhuǎn)動軸處于線圈平面內(nèi)的位置無關(guān).(2)注意峰值公式Em＝nBSω中的S為有效面積.(3)在解決有關(guān)交變電流的圖象問題時，應(yīng)先把交變電流的圖象與線圈的轉(zhuǎn)動位置對應(yīng)起來，再根據(jù)特殊位置求特征解.要點(diǎn)二交流電的“四值”的應(yīng)用[突破指南]對交變電流的“四值”的比較和理解

【典例2】

(2015·廣東佛山質(zhì)檢)如圖所示，N＝50匝的矩形線圈abcd，ab邊長 l1＝20cm，ad邊長l2＝25cm，放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.4T的勻強(qiáng)磁場中，外力使線圈繞垂直于磁感線且通過線圈中線的OO′軸以n＝3000r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動，線圈電阻r＝1Ω，外電路電阻R＝9Ω，t＝0時線圈平面與磁感線平行，ab邊正轉(zhuǎn)出紙外、cd邊轉(zhuǎn)入紙里.求：(1)t＝0時感應(yīng)電流的方向；(2)感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式；(3)線圈轉(zhuǎn)一圈外力做的功；(4)從圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中流過電阻R的電荷量.【解題探究】

分析題意，明確交變電流的“四值”適用的情況：(1)求電動勢的瞬時值應(yīng)先求電動勢的

.(2)求線圈轉(zhuǎn)一圈外力做的功要用電流的

.(3)求電荷量時要用電流的

.提示

(1)最大值(2)有效值(3)平均值答案

(1)感應(yīng)電流方向沿adcba

(2)e＝314cos(100πt)V (3)98.6J

(4)0.1C

要點(diǎn)三變壓器基本規(guī)律的應(yīng)用[突破指南]理想變壓器及其原、副線圈基本量的關(guān)系理想變壓器①沒有能量損失(銅損、鐵損)②沒有磁通量損失(磁通量全部集中在鐵芯中)基本關(guān)系功率關(guān)系P入＝P出電壓關(guān)系原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比，與負(fù)載情況、副線圈個數(shù)的多少無關(guān)基本關(guān)系電流關(guān)系只有一個副線圈時，電流和匝數(shù)成反比；有多個副線圈時，由輸入功率和輸出功率相等確定電流關(guān)系頻率關(guān)系原、副線圈中電流的頻率相等制約關(guān)系電壓副線圈電壓U2由原線圈電壓U1和匝數(shù)比決定功率原線圈的輸入功率P1由副線圈的輸出功率P2決定電流原線圈的電流I1由副線圈的電流I2和匝數(shù)比決定【典例3】

如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝2∶1，和均為理想電表，燈泡電阻RL＝6Ω，AB端電壓u1＝12sin(100πt)V，下列說法正確的是(

)A.電流頻率為100Hz B.的讀數(shù)為24VC.的讀數(shù)為0.5A D.變壓器輸入功率為6W

答案D【借題發(fā)揮】

基本量關(guān)系解題的兩點(diǎn)提醒(1)理想變壓器的應(yīng)用中要注意副線圈和原線圈功率相等這個特點(diǎn),電流關(guān)系的推導(dǎo)是以其為依據(jù)的.(2)變壓器的關(guān)系都是根據(jù)“口”字型鐵芯的變壓器推出的.如果變壓器不是“口”字型鐵芯，應(yīng)根據(jù)變壓器的原理及各線圈中磁通量的關(guān)系推導(dǎo)出各物理量的關(guān)系.

要點(diǎn)四理想變壓器的動態(tài)分析[突破指南]分清不變量和變量，弄清理想變壓器中電壓、電流、功率之間的聯(lián)系和相互制約關(guān)系，利用閉合電路歐姆定律，串、并聯(lián)電路特點(diǎn)進(jìn)行分析判定.(1)匝數(shù)比不變的情況(如圖所示)

【典例4】

如圖所示，理想變壓器原線圈輸入電壓u＝Umsinωt，副線圈電路中 R0為定值電阻，R是滑動變阻器.和是理想交流電壓表，示數(shù)分別用U1和U2表示；和是理想交流電流表，示數(shù)分別用I1和I2表示.下列說法正確的是(

)A.I1和I2表示電流的瞬時值B.U1和U2表示電壓的最大值C.滑片P向下滑動過程中，U2不變、I1變大D.滑片P向下滑動過程中，U2變小、I1變小

答案C【借題發(fā)揮】

分析該類問題的一般思維流程是：要點(diǎn)五遠(yuǎn)距離輸電問題[突破指南]遠(yuǎn)距離輸電問題的“三二一”1.理清三個回路

【典例5】

(2015·湖南長沙五縣聯(lián)考)(多選)在如圖所示的遠(yuǎn)距離輸電電路圖中，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器，發(fā)電廠的輸出電壓和輸電線的電阻均不變.隨著發(fā)電廠輸出功率的增大，下列說法中正確的有(

)A.升壓變壓器的輸出電壓增大B.降壓變壓器的輸出電壓增大C.輸電線上損耗的功率增大D.輸電線上損耗的功率占總功率的比例增大答案CD【借題發(fā)揮】

遠(yuǎn)距離輸電常用的關(guān)系有：(1)輸電過程的電壓關(guān)系(2)輸電過程功率的關(guān)系三種特殊的變壓器模型分析模型一自耦變壓器高中物理中研究的變壓器本身就是一種忽略了能量損失的理想模型，自耦變壓器(又稱調(diào)壓器)，它只有一個線圈，其中的一部分作為另一個線圈，當(dāng)交流電源接不同的端點(diǎn)時，它可以升壓也可以降壓，變壓器的基本關(guān)系對自耦變壓器均適用，如圖所示.A.380V和5.3A

B.380V和9.1AC.240V和5.3A D.240V和9.1A答案

B模型二互感器分為電壓互感器和電流互感器，比較如下：

類型比較項(xiàng)目電壓互感器電流互感器原理圖【典例2】

普通的交流電流表不能直接接在高壓輸電線路上測量電流，通常要通過電流互感器來連接，圖中電流互感器ab一側(cè)線圈的匝數(shù)較少，工作時電流為Iab，cd一側(cè)線圈的匝數(shù)較多，工作時電流為Icd，為了使電流表能正常工作，則(

)A.ab接MN、cd接PQ，Iab＜IcdB.ab接MN、cd接PQ，Iab＞IcdC.ab接PQ、cd接MN，Iab＜IcdD.ab接PQ、cd接MN，Iab＞Icd

答案

B【典例3】