【講與練】高中物理人教版(2019)選擇性必修2：第3章交變電流章末小結(jié)課件

第三章交變電流章

末

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結(jié)方法歸納提煉進(jìn)考場(chǎng)練真題知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法歸納提煉

一、交變電流的“四值”的計(jì)算和應(yīng)用1．瞬時(shí)值它反映的是不同時(shí)刻交流電的大小和方向，瞬時(shí)值是時(shí)間的函數(shù)，正弦交流電瞬時(shí)值表達(dá)式為：e＝Emsinωt，i＝Imsinωt，應(yīng)當(dāng)注意此式表示從中性面開始計(jì)時(shí)。2．最大值線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的交變電流的電動(dòng)勢(shì)，其最大值Em＝nBSω，在考慮電容器的耐壓值時(shí)，應(yīng)根據(jù)交流電壓的最大值。(1)若從圖示位置開始計(jì)時(shí)，求線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式；(2)從圖示位置開始，線框轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中，通過(guò)導(dǎo)線橫截面的電荷量是多少？該電荷量與線框轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢是否有關(guān)？典例1(3)由題目所給已知條件，外電路所接小燈泡能否正常發(fā)光？如不能，則小燈泡的實(shí)際功率為多大？思路引導(dǎo)：交變電流的“四值”是易于混淆的問(wèn)題。要認(rèn)真掌握“四值”的辨析及應(yīng)用。二、變壓器基本規(guī)律的應(yīng)用解決變壓器問(wèn)題的幾種思路1．原理思路3．功率思路理想變壓器的輸入、輸出功率關(guān)系為P入＝P出，即P1＝P2；當(dāng)變壓器有多個(gè)副線圈時(shí)，P1＝P2＋P3＋…。4．電流思路典例2D三、遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題1．理清三個(gè)回路回路1：發(fā)電機(jī)回路。該回路中，通過(guò)線圈1的電流I1等于發(fā)電機(jī)中的電流I機(jī)；線圈1兩端的電壓U1等于發(fā)電機(jī)的路端電壓U機(jī)；線圈1輸入的電功率P1等于發(fā)電機(jī)輸出的電功率P機(jī)?；芈?：輸送電路。I2＝I3＝IR，U2＝U3＋UR，P2＝PR＋P3。回路3：輸出電路。I4＝I用，U4＝U用，P4＝P用。2．抓住兩個(gè)關(guān)系3．掌握兩種損耗(1)電壓損耗：輸電線上的電阻導(dǎo)致的電壓損耗，UR＝U2－U3＝IRR。

遠(yuǎn)距離輸電的原理圖如圖所示，升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2，電壓分別為U1、U2，電流分別為I1、I2，輸電線上的電阻為R。變壓器為理想變壓器，則下列關(guān)系式中正確的是()典例3D進(jìn)考場(chǎng)練真題一、高考真題探析

(2021·湖南卷，6)如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為n1∶n2，輸入端C、D接入電壓有效值恒定的交流電源，燈泡L1、L2的阻值始終與定值電阻R0的阻值相同。在滑動(dòng)變阻器R的滑片從a端滑動(dòng)到b端的過(guò)程中，兩個(gè)燈泡始終發(fā)光且工作在額定電壓以內(nèi)，下列說(shuō)法正確的是()A．L1先變暗后變亮，L2一直變亮B．L1先變亮后變暗，L2一直變亮C．L1先變暗后變亮，L2先變亮后變暗D．L1先變亮后變暗，L2先變亮后變暗

典題A[試題情境]本題以變壓器為素材創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)探索問(wèn)題情境，屬于綜合性題目。[必備知識(shí)]理想變壓器、串并聯(lián)電路規(guī)律、閉合電路歐姆定律、部分電路歐姆定律。[能力素養(yǎng)]本題屬于含變壓器的動(dòng)態(tài)電路問(wèn)題，著重考查考生的理解能力和推理論證能力?？疾榈膶W(xué)科核心素養(yǎng)為物理觀念和科學(xué)思維，要求考生能對(duì)總阻值一定的并聯(lián)電路進(jìn)行分析推理，利用等效法將復(fù)雜電路轉(zhuǎn)化成簡(jiǎn)單的串并聯(lián)電路。由于輸入端C、D的電壓U恒定，原線圈與燈泡L1串聯(lián)，原線圈所在電路各部分電壓滿足U＝U1＋UL1，根據(jù)部分電路歐姆定律可知UL1＝I1R0。設(shè)通過(guò)原線圈的電流為I1，通過(guò)副線圈的總電流為I2，根據(jù)歐姆定律，副線圈電壓U2＝I2R2。Ra所在支路電流為I21，Rb所在支路電流為I22，兩條支路電流始終滿足I2＝I22＋I(xiàn)21。因此可將題目中的復(fù)雜電路圖轉(zhuǎn)化為如上圖所示的電路圖。燈泡的亮度取決于功率，由于燈泡電阻不變，根據(jù)P＝I2R，通過(guò)燈泡的電流越大，燈泡越亮。[失分剖析]本題易錯(cuò)點(diǎn)在于不能熟練運(yùn)用等效電阻的思想判斷原、副線圈中電流的變化。二、進(jìn)考場(chǎng)練真題1．(2023·浙江卷)我國(guó)1100kV特高壓直流輸電工程的送電端用“整流”設(shè)備將交流變換成直流，用戶端用“逆變”設(shè)備再將直流變換成交流。下列說(shuō)法正確的是()A．送電端先升壓再整流B．用戶端先降壓再變交流C．1100kV是指交流電的最大值D．輸電功率由送電端電壓決定A解析：升壓和降壓都需要在交流的時(shí)候才能進(jìn)行，故送電端應(yīng)該先升壓再整流，用戶端應(yīng)該先變交流再降壓，故A正確，B錯(cuò)誤；1100kV指的是交流電的有效值，故C錯(cuò)誤；輸電的功率是由用戶端負(fù)載的總功率來(lái)決定的，故D錯(cuò)誤。2．(多選)(2021·河北卷，8)如圖，發(fā)電機(jī)的矩形線圈長(zhǎng)為2L、寬為L(zhǎng)，匝數(shù)為N，放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)分別為n0、n1和n2，兩個(gè)副線圈分別接有電阻R1和R2，當(dāng)發(fā)電機(jī)線圈以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，理想電流表讀數(shù)為I，不計(jì)線圈電阻，下列說(shuō)法正確的是()BC3．(2021·廣東卷，7)某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)充電裝置，如圖所示，假設(shè)永磁鐵的往復(fù)運(yùn)動(dòng)在螺線管中產(chǎn)生近似正弦式交流電，周期為0.2s，電壓最大值為0.05V，理想變壓器原線圈接螺線管，副線圈接充電電路，原、副線圈匝數(shù)比為1∶60，下列說(shuō)法正確的是()A．交流電的頻率為10HzB．副線圈兩端電壓最大值為3VC．變壓器輸入電壓與永磁鐵磁場(chǎng)強(qiáng)弱無(wú)關(guān)D．充電電路的輸入功率大于變壓器的輸入功率B4．(多選)(2021·山東卷，9)輸電能耗演示電路如圖所示。左側(cè)變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶3，輸入電壓為7.5V的正弦交流電。連接兩理想變壓器的導(dǎo)線總電阻為r，負(fù)載R的阻值為10Ω。開關(guān)S接1時(shí)，右側(cè)變壓器原、副線圈匝數(shù)比為2∶1，R上的功率為10W；接2時(shí)，匝數(shù)比為1∶2，R上的功率為P。以下判斷正確的是()A．r＝10Ω B．r＝5ΩC．P＝45W D．P＝22.5WBD5．(多選)(2023·湖南卷)某同學(xué)自制了一個(gè)手搖交流發(fā)電機(jī)，如圖所示。大輪與小輪通過(guò)皮帶傳動(dòng)(皮帶不打滑)，半徑之比為4∶1，小輪與線圈固定在同一轉(zhuǎn)軸上。線圈是由漆包線繞制而成的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形，共n匝，總阻值為R。磁體間磁場(chǎng)可視為磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。大輪以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)小輪及線圈繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸與磁場(chǎng)方向垂直。線圈通過(guò)導(dǎo)線、滑環(huán)和電刷連接一個(gè)阻值恒為R的燈泡。假設(shè)發(fā)電時(shí)燈泡能發(fā)光且工作在額定電壓以內(nèi)，下列說(shuō)法正確的是()AC6．(2022·廣東卷，4)如圖是簡(jiǎn)化的某種旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)原理圖。定子是僅匝數(shù)n不同的兩線圈，n1>n2，二者軸線在同一平面內(nèi)且相互垂直，兩線圈到其軸線交點(diǎn)O的距離相等，且均連接阻值為R的電阻，轉(zhuǎn)子是中心在O點(diǎn)的條形磁鐵，繞O點(diǎn)在該平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩線圈輸出正弦式交變電流。不計(jì)線圈電阻、自感及兩線圈間的相互影響，下列說(shuō)法正確的是()A．兩線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的有效值相等B．兩線圈產(chǎn)生的交變電流頻率相等C．兩線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)同時(shí)達(dá)到最大值D．兩電阻消耗的電功率相等B解析：根據(jù)E＝n，兩線圈中磁通量的變化率相等，但是匝數(shù)不等，則產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值不相等，有效值也不相等，根據(jù)P＝，可知，兩電阻的電功率也不相等，A、D錯(cuò)誤；因兩線圈放在同一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁鐵的旁邊，則兩線圈產(chǎn)生的交流電的頻率相等，B正確；當(dāng)磁鐵的磁極到達(dá)線圈附近時(shí)，磁通量變化率最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，可知兩線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不可能同時(shí)達(dá)到最大值，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。7．(2022·山東卷，4)如圖所示的變壓器，輸入電壓為220V，可輸出12V、18V、30V電壓，匝數(shù)為n1的原線圈中電壓隨時(shí)間變化為u＝Umcos(100πt)。單匝線圈繞過(guò)鐵芯連接交流電壓表，電壓表的示數(shù)為0.1V。將阻值為12Ω的電阻