高中物理交變電流-知識點總結及五年真題詳解(理論知識及真題兩部分)

交變電流、電磁學

第一部分（理論學問點、重點）

一、學問網絡

A產生：線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉動而產生的

「瞬時值：I=ImSin3t

峰值:Im=nsBw/R

描<有效值:/=/,“/也

述

周期和頻率的關系:T=l〃

交L圖像：正弦曲線

變

〔電感對交變電流的作用：通直流、阻溝通，通低頻、阻高頻

電

電容對交變電流的作用：通溝通、阻直流，通高頻、阻低頻

流

\r原理：電磁感應

變變壓比：U|/U2=n）/n2

壓r只有一個副線圈：L/l2=n2/m

需\變流比■“

有多個副線圈：lm=kn2=13113=

IP

<r功率損失：P報=（—尸R紋

I電能的輸送J

電壓損失：U損=±R線

jU

遠距離輸電方式：高壓輸電

二、重、難點學問歸納

1.交變電流產生

（一）、交變電流：大小和方向都隨時間作周期性變更的電流叫做交變電流，簡稱溝通。如圖17-1

所示（b）、（c）、（e）所示電流都屬于溝通，其中按正弦規(guī)律變更的溝通叫正弦溝通。如圖（b）

圖17-「

所示。而（a）、（d）為直流其中（a）為恒定電流。

(二)、正弦溝通的產生及變更規(guī)律。

(1)、產生：當線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉動時，線圈中產生的溝通是隨時間

按正弦規(guī)律變更的。即正弦溝通。

(2)、中性面：勻速旋轉的線圈，位于跟磁感線垂直的平面叫做中性面。這一位置穿過線圈的

磁通量最大，但切割邊都未切割磁感線，或者說這時線圈的磁通量變更率為零，線圈中無感應電

動勢。

(3)、規(guī)律：從中性面起先計時，則e=NBS3sin3t。用e，”表示峰值NBS3則e=emsin<Jt

在純電阻電路中，電流1=二sin3t=I,“sin3t,電壓11=1}.閭113。

2,表征交變電流大小物理量

(1)瞬時值：對應某一時刻的溝通的值用小寫字母x表示，eiu

(2)峰值：即最大的瞬時值。大寫字母表示，UmImem

em=nsB3Im=em/R

留意：線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線方向的軸勻速轉動時，所產生感應電動勢的峰值為e

『NBS3,即僅由匝數N,線圈面積S,磁感強度B和角速度3四個量確定。與軸的詳細位

置，線圈的形態(tài)及線圈是否閉合都是無關的。

(3)有效值:

a、意義：描述溝通電做功或熱效應的物理量

b、定義：跟溝通熱效應相等的恒定電流的值叫做溝通的有效值。

mU“,

c、正弦溝通的有效值與峰值之間的關系是7Tu=

￡U1

留意：正弦溝通的有效值和峰值之間具有€=—盧，U=-^/=-盧的關系，非正弦(或余

725/2T2

弦)溝通無此關系，但可按有效值的定義進行推導，如對于正負半周最大值相等的方

波電流，其熱效應和與其最大值相等的恒定電流是相同的，因而其有效值即等于其最

大值。即1=1.。

e、溝通用電器的額定電壓和額定電流指的是有效值；溝通電流表和溝通電壓表的讀數是有效

值。對于溝通電若沒有特殊說明的均指有效值。

f、在求溝通電的功、功率或電熱時必需用溝通電的有效值。

(4)峰值、有效值、平均值在應用上的區(qū)分。

峰值是溝通變更中的某一瞬時值，對純電阻電路來說，沒有什么應用意義。若對含電容

電路，在推斷電容器是否會被擊穿時，則需考慮溝通的峰值是否超過電容器的耐壓值。

溝通的有效值是按熱效應來定義的，對于一個確定的溝通來說，其有效值是肯定的。而

平均值是由公式工=〃絲確定的，其值大小由某段時間磁通量的變更量來確定，在不同的時間段

A/

里是不相同的。如對正弦溝通，其正半周或負半周的平均電動勢大小

為—￡=巴,7-令2B.v=烏2H巳B絲，而一周期內的平均電動勢卻為零。在計算溝通通過電阻產生的熱功率

17t

2

時，只能用有效值，而不能用平均值。在計算通過導體的電量時，只能用平均值，而不能用

有效值。

在實際應用中，溝通電器銘牌上標明的額定電壓或額定電流都是指有效值，溝通電流表和

溝通電壓表指示的電流、電壓也是有效值，解題中，若題示不加特殊說明，提到的電流、電

壓、電動勢時，都是指有效值。

(5)、表征交變電流變更快慢的物理量

a、周期T：電流完成一次周期性變更所用的時間。單位：s.

b、頻率f：一秒內完成周期性變更的次數。單位：Hz.

c、角頻率3：就是線圈在勻強磁場中轉動的角速度。單位：rad/s.

27r

d、角速度、頻率、周期，的美系3=2乃仁—

T

(6)、疑難辨析

溝通電的電動勢瞬時值和穿過線圈面積的磁通量的變更率

成正比。當線圈在勻強磁場中勻速轉動時，線圈磁通量也是按

正弦(或余弦)規(guī)律變更的，若從中性面起先計時，t=0時，磁

通量最大，小應為余弦函數，此刻變更率為零(切線斜率為零)，t=二時，圖"I

4

磁通量為零，此刻變更率最大(切線斜率最大)，因此從中性面起先計時，感應電動勢的瞬時

表達式是正弦函數，如上圖17-2所示分別是"cos3t和e=eQinat。

3,變壓器

(1)變壓器的構造：原線圈、副線圈、鐵心

(2).變壓器的工作原理

在原、副線圈上由于有交變電流而發(fā)生的相互感應現象，叫做互感現象，互感現象是變壓器

工作的基礎。

（3）.志向變壓器：磁通量全部集中在鐵心內，變壓器沒有能量損失，輸入功率等于輸出功率。

（4）.志向變壓器電壓跟匝數的關系：

Ui/U2=ni/n2

說明：對志向變壓器各線圈上電壓與匝數成正比的關系，不僅適用于原、副圈只有一個的

狀況，而且適用于多個副線圈的狀況。即有4=七=幺=……。這是因為志向變壓器的磁通

/I,n2n,

量全部集中在鐵心內。因此穿過每匝線圈的磁通量的變更率是相同的，每匝線圈產生相同的電

動勢，因此每組線圈的電動勢與匝數成正比。在線圈內阻不計的狀況下，每組線圈兩端的電壓

即等于電動勢，故每組電壓都與匝數成正比。

（5）志向變壓器電流跟匝數的關系

L/L=n2/n.（適用于只有一個副線圈的變壓器）

說明：原副線圈電流和匝數成反比的關系只適用于原副線圈各有一個的狀況，一旦有多個

副線圈時，反比關系即不適用了，可依據輸入功率與輸出功率相等的關系推導出：UJ產U』2+

U3I3+U1I1+....再依據—-UiU3---UiUa=——U.i....可得出：

“Int/

mL=n2L+n：J：i+mL+....

（6）.留意事項

n

（1）當變壓器原副線圈匝數比（二）確定以后，其輸出電壓U2是由輸入電壓U確定的（即

〃〃2

U2=^UD但若副線圈上沒有負載，副線圈電流為零輸出功率為零，則輸入功率為零,原線圈

電流也為零，只有副線圈接入肯定負載，有了肯定的電流，即有了肯定的輸出功率，原線圈上才有了

相應的電流（I產區(qū)12），同時有了相等的輸入功率，（PA=PM）所以說：變壓器上的電壓是由原

線圈確定的，而電流和功率是由副線圈上的負載來確定的。

4、電能的輸送

（1）輸送電能的過程:輸送電能的過程如下所示：發(fā)電站一升壓變壓器一高壓輸電線一降壓變壓

器一用電單位。

（2）.高壓輸電的道理

思路：輸電f導線（電阻）一發(fā)熱f損失電能減小損失。

輸電要用導線，導線當然有電阻，假如導線很短，電阻很小可忽視，而遠距離輸電時，導線

很長，電阻大不能忽視。電流通過很長的導線要發(fā)出大量的熱，所以，輸電時，必需設法減小導

線發(fā)熱損失。由焦耳定律Q=12Rt,減小發(fā)熱Q有以下三種方法：一是減小輸電時間3二是減小

輸電線電阻R,三是減小輸電電流I。第一種方法等于停電，沒有實際價值。其次種方法從材料、

長度、粗細三方面來說都有實際困難。適用的超導材料還沒有探討出來。解除了前面兩種方法，

就只能考慮第三種方法了。從焦耳定律公式Q=FRt可以看出，第三種方法是很有效的：電流減小

一半，損失的電能就降為原來的四分之一。所以說要減小電能的損失，必需減小輸電電流。

但從另一方面講，輸電就是要輸送電能，輸送的功率必需足夠大，才有實際意義。

依據公式「=5,要使輸電電流I減小，而輸送功率P不變(足夠大)，就必需提高輸電電壓U。

所以說通過高壓輸電可以保證在輸送功率不變，減小輸電電流來減小輸送電的電能損失。

(3)變壓器能把溝通電的電壓上升(或降低)

在發(fā)電站都要安裝用來升壓的變壓器，實現高壓輸電。但是我們用戶運用的是低壓電，所以

在用戶旁邊又要安裝降壓的變壓器。一是為了平安，二是用電器只能用低電壓。

三、典型例題

例1、溝通發(fā)電機在工作時產生的電壓流表示式為“=U〃,sin次，保持其他條件不變，使該線圈

的轉速和匝數同時增加一倍，則此時電壓流的變更規(guī)律變?yōu)?)

A.2Umsin2a>tB.4Umsin2a)tC.2UmsincotD.Umsincot

解析：線圈的轉速和匝數同時增加一倍，則Um增加4倍，線圈的轉速增加一倍，則3為原來的兩

倍。答案為B。

點撥：此題是一個基礎題，考查的是對電壓流表示式為"=U,“sin初的理解，最好親自動手推導

公式，才有利于公式的記憶。

小試身手

1.1、關于線圈在勻強磁場中轉動產生交變電流，以下說法正確的是()

A.線圈每經過中性面一次，感應電流方向就變更一次，感應電動

勢方向不變

B.線圈每轉動一周，感應電流方向就變更一次圖17-3

C.線圈每經過中性面一次，感應電動勢和感應電流的方向都要變更

一次

D.線圈每轉動一周，感應電動勢和感應電流的方向都要變更一次

1.2、如圖17-3所示，矩形線圈ACOE放在磁感強度為B的勻強磁場中,線圈以相同的角速度，分

別繞MN、PQ、AC,AE軸線勻速轉動，線圈中產生的感應電動勢分別為昂、及、&、反，則

下列關系中正確的是()

A.E\=Ei，￡3=^4B.EI=EZ=E3,￡4=0

C.E\=E2=E3=EAD-￡2=^3?E\=EA

例2、如圖17-4表示一溝通隨時間變更的圖像，求此溝通的有效值。

解析：此題所給溝通正負半周的最大值不相同，很多同學對溝通電有效值的意義理解不深，

只知道機械地套用正弦溝通電的最大值是有效值的后倍的關系，干脆得出有效值，而對此題

由于正負半周最大值不同，就無從下手。應當留意到在一個周期內前半周期和后半周期的有

效值是可求的，再依據有效值的定義，選擇一個周期的時間，利用在相同時間內通過相同的

電阻所產生的熱量相同，從焦耳定律求得。

I2R-T=I|2R?—+I<R?—

22

解得1=,\/5A

點撥：此題是一個簡潔計算題，主要是考查對交變電流中最大值的有效值的關系的理解。

小試身手

2.1、一個矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉動時，產生的感應電動勢為

e=220V2sinl（Xto（V）,則如下說法中正確的是（）

A.此溝通電的頻率是100Hz

B.t=0時線圈平面恰與中性面重合

C.假如發(fā)電機的功率足夠大，它可使“220V100W”的燈泡正常發(fā)光

D.用溝通電壓表測量的讀數為220匹v

2.2、一個電熱器接在10V的直流電源上，在ts內產生的焦耳熱為Q,今將該電熱器接在一溝通電

源上，它在2ts內產生的焦耳熱為Q,則這一溝通電源的溝通電壓的最大值和有效值分別是（）

A.最大值是1°拉V,有效值是10VB.最大值是10V,有效值是5&V

C.最大值是5&V,有效值是5VD.最大值是20V,有效值是10忘V

例3、如圖17-5所示，在勻強磁場中有一個“”形導線框可繞AB軸轉動，已知勻強磁場的磁感強

5萬

度13=——T,線框的CD邊長為20cm、CE、DF長均為10cm,轉速為50r/s,若從圖示位置起先

71

計時（1）寫出線框中感應電動勢的瞬時值表達式。（2）若線框電阻r=3Q,再將AB兩端接“6V,

12W”燈泡，小燈泡能否正常發(fā)光？若不能，小燈泡實際功率多大？

解析：（1）留意到圖17-5示位置磁感線與線圈平面平行，瞬時值表達式應為余弦函數，先出最

大值和角頻率。

3=2北n=100“rad/s

5叵

e?=BSw=----X0.2X0.1X100n=10>/2(V)

71

所以電動勢瞬時表達式應為e=10V2cos100Jtt(V)o

(2)小燈泡是純電阻電路，其電阻為R=^='=3Q

P額12圖17-5

m

首先求出溝通電動勢有效值7T=10(V)此后即可看成

恒定電流電路，如圖15-5所示，明顯由于R=r,“燈=]=5v,小于額定電壓，不能正常發(fā)光。其實

U25225

際功率是p=—=—=—=8.3(w)

R33

點撥：此題是一個綜合計算題，考查的是電動勢的最大值和有效值之間關系，應當多加強這方面

的練習，以熟識此計算公式。

小試身手

3.1、某矩形線圈，切割磁感線的邊長ab=40cm,寬ab=20cm,共50匝磁

圖

感強度為0.5T的勻強磁場中以300r/min,繞中心軸。。'勻速轉動，如

17-6所示.問:

(1)線圈角速度、頻率各多少？長邊切割磁感線的線速度多大？

求

(2)若r=0時線圈恰在中性面位置，寫出感應電動勢的瞬時表達式，出

圖17-6

當f=0.025s時感應電動勢的瞬時值.

(3)感應電動勢的有效值多少？從圖示位置轉動90°過程中的平均感應電動勢值又是多少？(4)

若線圈的電阻為10。，為了使線圈勻速轉動，每秒要供應的機械能是多少？

例4、如圖17-7所示，志向變壓器鐵芯上繞有A、B、C三個線圈，?網”,；

-A」,

匝數比為m:nB：nc=4:2:l,在線圈B和C的兩端各接一個相同的電阻?￡”

R,當線圈A與溝通電源連通時，溝通電流表A2的示數為卜，則溝通電表Ai的讀

圖17-7

數為Io=

J77

解析：此題假如輕易用電流強度與匝數成反比的關系來解，即上=。得出IA=O.5IO就錯了。

nA

應當留意到變壓器副線圈有多組，電流反比關系不成立，但電壓與匝數成正比的關系還是成立的,

u*

應先依據這一關系求出C組線圈電壓，再依據R相等的條件求出C組電流，由」二，和

UB〃8

/=得Ic=0.5I0.此后利用關系式

R

nAlA=nBnB+ncnc

即4IA=2I（）+1X0.5I（）得IA=O.625IO

點撥：此題為一個簡潔計算題?？疾榈氖菍ψ儔浩鞴ぷ饕?guī)律的一個理解。

小試身手

4.1、如圖17-8所示，變壓器輸入交變電壓U肯定，兩

個副線圈的匝數為m和m,當把一電阻先后接在a,b間

函17-8

和c,d間時,安培表的示數分別為I和［,則I：］為。

22

A.n2:nsB.

22

C.na:n3D.n：（:n2

4.2、有一個志向變壓器,原線圈1200匝,副線圈400匝，

現在副線圈上接一個變阻器R,如圖17-9所示,則下列說法

中正確的是（）

A.安培表4與Az的示數之比為3:1

B.伏特表山與V?的示數之比為3:1圖17-9

C.當變阻器滑動頭向下移動時，原線圈的輸入功率將增加

D.原、副線圈的功率之比為3:1

例5、將電阻Ri和R2如下圖17-10甲所示接在變壓器上，變壓器原線圈接在電壓恒為U的溝通電

源上，Ri和R2上的電功率之比為2：1,若其它條件不變，只將Ri和R2改成如圖乙接法，Ri和

R2上的功率之比為1：8。若甲圖中原線圈電流為L，乙圖中原線圈電流為上，求：（1）兩組副線

圈的匝數之比；（2）h和12之比。

解析：（1）甲圖中R|和R2串聯(lián)，電流相同，功率與電阻成正比，所以有RI=2R2……

（1）

設三組線圈的匝數分別是m,g,兩組副線圈上的電壓分別是U2和U3，易得

U產區(qū)uu3=—U

々nx

乙圖中Ri和R2上的功率之比為1：8

聯(lián)列（1）式和（2）式解得色?=?!■

2

則Pk(%+&U)2/(R|+R，)

（2）設甲圖中輸出功率為

%

2

設乙圖中輸出功率為P2,則P2=C—U）2/R+（殳。）/R2

?1

以Ri=2R?.nv=2n2代入，可得：—=—。由于輸入功率等于輸出功率，所以甲、乙兩圖中輸入功

P23

2

率之比也為一，依據P=IU,電壓恒定，所以兩圖中電流之比L：1=2：3

32

點撥：此題是一個綜合計算題，考查的是變壓器電壓、電流與線圈匝數的關系，并且要理解變壓

器中輸出功率與輸入功率之間的關系。

小試身手

5.1、有一志向變壓器在其原線圈上串一熔斷電流為Io=lA的保險絲后接到220V溝通電源上，副

線圈接一可變電阻R作為負載，己知原、副線圈的匝數比m：m=5：l,問了不使保險絲熔斷，可變電

阻的取值范圍如何？

5.2、一臺志向變壓器原、副線圈匝數比為10：1,原線圈接U=l(X)JIsinl00"tV的交變電壓，副

線圈兩端用導線接規(guī)格為“6V,12W”的小燈，已知導線總電阻尸0.5試求：副線圈應接幾盞小

燈？這些小燈又如何連接才能使這些小燈都正常發(fā)光？

例6、發(fā)電廠輸出的溝通電壓為2.2萬伏，輸送功率為2.2X106瓦，現在用戶處安裝一降壓變壓器，用

戶的電壓為220伏，發(fā)電廠到變壓器間的輸電導線總電阻為22歐，求:(1)輸電導線上損失的電功率;(2)

變壓器原副線圈匝數之比。

解析：(1)應先求出輸送,流，由

Is/U總=2.2X1062.2X104=l00(A)

則損失功率為PJK=1線2R"=10()2x22=2.2X105(w)

(2)變壓器原線圈電壓3為

U1=Ufi-Utt=U.e-IttR線=2.2X104-100X22=19800(V)

nI]

所以原副線圈匝數比--=--=19800/220=90.

n2U2

點撥：此題是一個綜合計算題，考查的是電能在輸送的過程中能量的損失，以及變壓器的原副線

圈的應用。

小試身手

6.1、遠距離輸電，當輸電電阻和輸送功率不變時，則。

A.輸電線上損失的功率跟輸送電線上的電流的平方成正比

B.輸電線上損失的電壓跟輸送電線上的電流成正比

C.輸送的電壓越高，輸電線路上損失的電壓越大

D.輸電線上損失的功率跟輸送電壓的平方成正比

6.2、用1萬伏高壓輸送100千瓦的電功率，在輸電線上損失2%的電功率，則輸電線的電阻是

歐姆，假如把輸送電壓降低一半，則輸電線上損失功率將占輸送功率的一％。

6.3、如圖16-10所示，志向變壓器和三個定值電阻Ri、R?和R3接在溝通電源上，RI=R3，若Ri、

R2和R3上的電功率相等，則Ri：R2=，變壓器原、副線圈的匝數比為

四、章節(jié)練習

-.填空題：

1、如圖17-11甲所示，一個矩形線圈在勻強磁場中以角速度“逆時針轉

動，當線圈平面轉過圖中位置時起先計時，且以電流自“端流出為正,

則在圖乙中能表示這

圖乙圖甲

圖17-11

2、在電子技術中，從前一級裝置輸出的既有直流成分（工作電流），又有溝通成分（信號電流）。

假如我們希望輸送到后一級裝置的只有直流成分，電容器應當和后一級裝置；假如我們希望輸送

到后一級裝置的只有溝通成分，電容器應當和后一級裝置一（兩空均填“串聯(lián)”或“并聯(lián)

3、用G和。2兩種電壓分別通過相同長度和材料的導線輸電，若輸送的電功率相等，在輸電線

上損失的電功率也相同，則在兩種狀況下輸電線截面積之比S2為

4、一個接在直流電源上的電熱器所消耗的電功率為Pi,若把它接到電壓最大值與直流電壓相等的

溝通電源上，該電熱器所消耗的電功率為修，則丹：匕為

5、圖17-12中志向變壓器原、副線圈匝數之比5：m=4:1,原線圈兩端連接光滑導軌，副線圈

與電阻R相連成閉合回路.當直導線AB在勻強磁場中沿導軌勻速地

向右做切割磁感線運動時，電流表A的讀數是12mA,則電流表A2

的讀數是

6、如右圖17-13所示，有一志向變壓器，原線圈接在電壓肯定的正弦圖17-12

溝通電源上，副線圈電路中接入三個電阻吊、R2、尺3,

各溝通電表的內阻對電路的影響不計，當開關S閉合

時，電流表Ai示數B.電流表A2示數

（填“變大、變小、不變”）

7、兩個電流隨時間的變更關系如下圖

17-14甲、乙所示，把它們通人相同的電

阻中，則在1s內兩電阻消耗的電功比

”,等于____________

圖17-14

8、將u=110及sinlOOmV的交變電壓接到“220V,100W”的燈泡兩端，設燈絲的電阻不隨溫度

變更，流過燈泡電流的最大值_____;燈泡發(fā)揮的實際功率o

9、一閉合線圈在勻強磁場中做勻角速轉動，線圈轉速為240rad/min,當線圈平面轉動至與磁場平

行時，線圈的電動勢為2.0V。設線圈從垂直磁場瞬時起先計時，該線圈電動勢的瞬時表達式

；電動勢在1/48S末的瞬時值為。

二.選擇題：

10、矩形線圈在勻強磁場中圍著垂直磁感線方向的軸勻速轉動，當線圈通過中性面時，下列說法

中正確的是（）

A、穿過線圈的磁通量最大，線圈中的感應電動勢最大

B、穿過線圈的磁通量等于零，線圈中的感應電動勢最大

C、穿過線圈的磁通量最大，線圈中的感應電動勢等于零

D、穿過線圈的磁通量等于零，線圈中的感應電動勢等于零

11.一矩形線圈繞垂直磁場方向的軸在勻強磁場中轉動，產生的交變電動勢e=20五sin20“tV,

由此可以推斷（）

A.t=0時，線圈平面和磁場垂直

B.t=0時，線圈的磁通量為零

C.t=0.05s時，線圈切割磁感線的有效速度最小

D.t=0.05s時，e第一次出現最大值

12.線圈在勻強磁場中勻角速轉動，產生的交變電流如圖17-15所示，則（）

A.在A和C時刻線圈平面和磁場垂直

B.在B和時刻線圈中的磁通量為零

C.從A時刻到B時刻線圈轉動的角度為nrad

D.若從O時刻到D時刻經驗的時間為0.02s,則該

交變電流在1.0s的時間內方向會變更100次

13.一個矩形線框的面積為S,在磁感應強度為B的勻強磁場中，從線圈平面與磁場垂直的位置起

先計時，轉速為n轉/秒，則（）

A.線框交變電動勢的最大值為mtBSB.線框交變電動勢的有效值為后tmBS

C.從起先轉動經過1/4周期，線框中的平均感應電動勢為2nBs

D.感應電動勢瞬時值為e=2n7tBSsin2n7tt

14.關于溝通電的有效值和最大值，下列說法正確的是（）

A.任何形式的交變電流的有效值和最大值都有關系U=Um/上

B.只有正弦式電流才有U=Um/板的關系

C.照明電壓220V、動力電壓380V,指的都是交變電流的有效值

D.溝通電壓表和電流表測量的都是交變電流的有效值

15.一只筑管的起輝電壓為50V,把它接在u=50sin314tV的交變電源上，在一個交變電壓的周

期內，鼠管的發(fā)光時間為（）

A.0.02sB.0.01sC.0.015saO------------1

D.0.005s

16.對于如圖17-16所示的電路，下列說法正確的是（

A.a、b端接穩(wěn)恒直流電，燈泡發(fā)亮

圖17-16

B.a、b端接交變電流，燈泡發(fā)亮

C.a、b端接交變電流，燈泡發(fā)亮，且將電容器電容增大時，燈泡亮度增大

D.a、b端接交變電流，燈泡發(fā)亮，且將電容器電容減小時，燈泡亮度增大

17.對于如圖17-17所示的電路，下列說法正確的是（）

+一

A.雙刀雙擲開關S接上部時，燈泡亮度較大!

B.雙刀雙擲開關S接下部時，燈泡亮度較大下，-----0------'

C.雙刀雙擲開關S接下部，同時將電感線圈的L的鐵芯抽出，在抽出、圖17-17

的過程中，燈泡亮度變大

D.雙刀雙擲開關S接下部，同時將電感線圈的L的鐵芯抽出，在抽出的過程中，燈泡亮度變小

18.在圖17-18所示的電路中，假如交變電流的頻率增大，1、2和3燈的亮度變更狀況是（）

A.1、2兩燈均變亮，3燈變暗B.1燈變亮，2、3兩燈均變暗

LJCRi

C.1、2燈均變暗，3燈亮度不變D.1等變暗，2燈變亮，3燈亮度3T

19.在電工和電子技術中運用的扼流圈有兩種：低頻扼流圈和高頻扼流圈。它們的區(qū)分在于（）

A.低頻扼流圈的自感系數較大B.高頻扼流圈的自感系數較大圖17-18

C.低頻扼流圈的能有效地阻礙低頻交變電流，但不能阻礙高頻交變電流

D.高頻扼流圈的能有效地阻礙高頻交變電流，但不能阻礙低頻交變電流

20.關于電容器通過交變電流的理解，正確的是（）

A.有自由電荷通過電容器中的電介質

B.電容不斷的充、放電，與之相連的導線中必需有自由電荷移動，這樣就形成了電流

C.交變電壓相同時，電容越大，電流越大

D.交變電壓相同時，頻率越高，電流越大

21.對于圖17-19所示的電路，下列說法正確的是（）

A.a、b兩端接穩(wěn)恒直流，燈泡將不發(fā)光

B.a、b兩端接交變電流，燈泡將不發(fā)光

C.a、b兩端由穩(wěn)恒的直流電壓換成有效值相同的交變電壓，燈泡

相同

D.a、b兩端由穩(wěn)恒的直流電壓換成有效值相同的交變電壓，燈泡亮度將會減弱

三.計算題

22、如圖17-20所示，勻強磁場的磁感強度B=0.1T，矩形線圈的匝數N=100匝，邊長乃=0.2m,

從'=0.5m,轉動角速度3=100nrad/s,轉軸在正中間。試求：

（1）從圖示位置起先計時，該線圈電動勢的瞬時表達式；

（2）當轉軸移動至ab邊（其它條件不變），再求電動勢的瞬時表達式；

（3）當線圈作成半徑為r=不的圓形,再求電動勢的瞬時表達式。

3

圖17-20

23、一臺變壓器有兩個次級線圈，它的初級線圈接在2201/的電源上，一個次級線圈的電壓為6V,

輸出電流為2A,匝數為24匝；另一個次級線圈的電壓為250V,輸出電流為200mA.求：

(l)250V線圈的匝數，初級線圈的匝數;

(2)初級線圈的輸入功率.

24.在真空中速度為D=6.4xl07m/s的電子束，連續(xù)地射入兩平行極板之間，極板長度為

L=8.OxlO-2m,間距啟5.0x1o+m.兩極板不帶電時，電子束將沿兩極板之間的中線通過.在兩極

板上加一個50Hz的交變電壓a=U,"Sintt>3假如所加電壓的最大值超過某一值Uo時，將起先出

現以下現象：電子束有時能通過兩極板，有時間斷，不能通過.

⑴求仇的大小；

(2)求Um為何值才能使通過的時間跟間斷的時間之比為2：1.

25.圖17-21是一個帶有兩個副線圈的志向變壓器，今將原線圈接至穩(wěn)壓溝通電源上，副線圈心的

匝數為M，副線圈上的匝數為"2.當心兩端斷開、電阻R接到心兩端時，電流表的讀數為人當

心斷開、電阻R接到〃兩端時，電流表的讀數為/2；當L、心都接上R時，電流表的讀數為/3,

問/i：h-，3=

圖17-21

26.圖17-22所示是一個溝通發(fā)電機的示意圖.線框abed處于勻強磁場中，己知時

=fec=10cm.B=lT,線圈匝數"=100,線圈電阻尸5C,外電路負載

R=5d線圈以600”min的轉速勻速轉動，求：

(1)電流表和電壓表的讀數；

(2)從如圖示位置起先經過1/60s時感應電動勢的瞬時值為多少

(3)從如圖所示位置起先轉過30。角的過程中的平均感應電動勢值為

圖17-22

27、水能是可再生能源，可持續(xù)地利用它來發(fā)電，為人類供應“清潔”的能源.若一水力發(fā)電站水庫

的平均流量為Q（nP/s）,落差為A（m）,下落時水的流速為v（m/s）,發(fā)電機的效率為乙，則

全年的發(fā)電量為多少度？（設流過發(fā)電機后水的速度為零）某小型水力發(fā)電站水流量為

Q=10m%,落差〃=5m,發(fā)電機效率〃=50%,輸出電壓為400V,若要向一鄉(xiāng)鎮(zhèn)供電，輸電線

的總電阻為R=8d為使線路上損耗功率限制在發(fā)電機輸出功率的8%,需在發(fā)電機輸出端安

裝升壓變壓器，若用戶所需電壓為220V,則在用戶處需安裝降壓變壓器，忽視下落時水的速

度.求：（1）發(fā)電機的輸出功率.（2）輸電線上的電流強度.（3）升壓變壓器和降壓變壓器的

原副線圈的匝數比.

第17章:交變電流參考答案改為1。5倍行距）

小試身手答案：

l.KC1.2、B2.1、BC2.2、B3."l)0=l(hrrad/s戶5Hzy=5m/s；(2)e=20%sin1()RV

<?!=V；(3)E=10G:兀VE=40V；(4)20^,2Jo

4.1、A4.2、BC5.1、大于8.8Q5.2、4盞，并聯(lián)6.1、AB6.2、20,8

6.3、1：4,2：1?

章節(jié)練習答案

-.填空題：

1、D2、并聯(lián)，串聯(lián)3、UiW4、2:15、06、變大，變大7、1：2

8、0.32A,25W9、U=2sin8ntV,1.0V.

二.選擇題：

10、C11、AC12、D13、BD14、BCD15、B16、BC17、AC

18、D19、AD20、ACD21、C

三.計算題

22、(1)314cos100"tV、(2)不變、(3)不變。

23、(1)1000匝,880E；(2)62W

提示：4=4.=5.，所以％=1000匝，4=880匝;0=p,+%=U,/,+1//=12W+50W=62W.)

%n2%

24、(1)U°=91V；(2)U,“=105V(提示：若電子束能通過兩極板，則電子在電場中的運動時間

I=人=125x1

為一^一.，而交變電壓的周期卻為0.02s.可以認為電子是在勻強電場中運動.兩

d191eEeUot2匚口、|一

-=-ar------12=-----，所以=

極板間電壓為U。，電子束剛好搏不過兩極板，則有222m2dm

d2m(50x10-3)x0.91x10-3?！?/p>

---=---------------------v=91V?

et21.60x1019X(1.25X10-9)---------'

(2)由正弦函數的圖象性質可知，當U“=a”sin60。時，①加出)昨2：1,所以U,”105V.

25、m2：n22：(n2i+n22)

提示：設穩(wěn)壓溝通電源的電壓為U,R接到小兩端時R上的電壓為

*需，所以“端同樣人喘當…都接上R時，P=3,即"號+當

Ui，則，W=

222

Utn2U,,2、爐所以八=(〃；+〃J)1.)

=--=(n-i+〃2)—^―

Rn2Rn2R

EmEftiE

26、4.44A,22.2V(提示：Em=nBs3=nBS27rf=20兀V,E=正^］二市二222匕/=^7=4.44A：)

(2)3L4V(提示：感應電動勢的瞬時表達式為e=E〃coscu，=62.8必20加V,則」-S時瞬時值為

60

62.8cos207r上V.=31.4V.)；

T

(3)60V(提示：△中二市26尸nBSsin30°,At=R所以豆二絲」2〃8ssm30;9丫)

ArT

V2

27、(1)8760"。(8%+萬)度；(2)①2.5X10^②50A③升壓:2/25、降壓:230/11。

其次部分五年高考題薈萃

2009年高考新題

一、選擇題

1.（09?天津?9）（1）如圖所示，單匝矩形閉合導線框abed全部處于磁感應強度為B

XXXIXX

ad

的水平勻強磁場中，線框面積為S,電阻為R。線框繞與cd邊重合的豎直固定轉軸以角XX[—X\XX

XXXXX

速度@勻速轉動，線框中感應電流的有效值1=。線框從中性面起先轉過27T的過程中，

2XXXIXX

通過導線橫截面的電荷量q=。

yflBSo)BS

答案：（1）

2R~R

解析：本題考查交變流電的產生和最大值、有效值、平均值的關系及交變電流中有關電荷量的計

算等學問。

電動勢的最大值Em=BS/,電動勢的有效值后=與，電流的有效值/=￡=叵BS"；

V2R2R

7“E40“A（PBS

C]—IZJZ=—/A/=-----zlZ=---=0

RRAtRR

2.（09?廣東物理?9）圖為遠距離高壓輸電的示意圖。關于遠距離輸電，下列表述正確的是

（ABD）

A.增加輸電導線的橫截面積有利于削減輸電過程中的電能損失遠距離高壓

輸電線路

升高壓

B.高壓輸電是通過減小輸電電流來減小電路的發(fā)熱損耗壓變電

變所

C.在輸送電壓肯定時，輸送的電功率越大，輸電過程中的電能損失越小低壓

變電

D.高壓輸電必需綜合考慮各種因素，不肯定是電壓越高越好所

解析：依據輸電原理，電路中的功率損耗好二尸凡,金，而凡支=0士L，增大輸電線的橫截面積，減

小輸電線的電阻，則能夠減小輸電線上的功率損耗，A正確；由P=UI來看在輸送功率肯定的狀況

下，輸送電壓U越大，則輸電電流越小，則功率損耗越小，B正確；若輸電電壓肯定，輸送功率

越大，則電流I越大，電路中損耗的電功率越大，C錯誤；輸電電壓并不是電壓越高越好，因為電

壓越高，對于平安和技術的要求越高，因此并不是輸電電壓越高越好，D正確。

3.（09?江蘇物理*6）如圖所示，志向變壓器的原、副線圈匝數比為1：5,原線圈兩端的交變電

壓為〃=2O0sinlOORV敏泡在兩端電壓達到100V時起先發(fā)光，下列說法中正確的有

開關接通后,翅泡的發(fā)光頻率為100Hz

B.開關接通后，電壓表的示數為100V~~11~1—

C.開關斷開后，電壓表的示數變大

D.開關斷開后，變壓器的輸出功率不變

解析：本題主要考查變壓器的學問，要能對變壓器的最大值、有效值、瞬時值以及變壓器變壓原

理、功率等問題徹底理解。由交變電壓的瞬時值表達式知，原線圈兩端電壓的有效值為

5=型或V=2OV,由=得副線圈兩端的電壓為=100V,電壓表的示數為溝通電的

有效值，B項正確；交變電壓的頻率為/=W2三=5。Hz,一個周期內電壓兩次大于I00V,即

一個周期內覆泡能兩次發(fā)光，所以其發(fā)光頻率為100Hz,A項正確；開關斷開前后，輸入電壓不

變，變壓器的變壓比不變，故輸出電壓不變，C項錯誤；斷開后，電路消耗的功率減小，輸出功

率確定輸入功率，D項錯誤。

4.（09?海南物理?9）一臺發(fā)電機最大輸出功率為4000kW,電壓為4000V,經變壓器工升壓后向

遠方輸電。輸電線路總電阻R=1k。.到目的地經變壓器T2降壓，負載為多個正常發(fā)光的燈泡

（220V、60W）o若在輸電線路上消耗的功率為發(fā)電機輸出功率的10%,變壓器工和T2的耗損可忽

視，發(fā)電機處于滿負荷工作狀態(tài)，則（ABD）

A.工原、副線圈電流分別為103A和20A

B.4原、副線圈電壓分別為1.8xl（）5v和220V

C.工和T2的變壓比分別為1：50和40：1

D.有6xl（）4盞燈泡（220V、60W）正常發(fā)光

5.（09?海南物理?12）鉗型表的工作原理如圖所示。當通有溝通電的導線從環(huán)形鐵芯

的中間穿過時，與繞在鐵芯上的線圈相連的電表指針會發(fā)生偏轉。由于通過環(huán)形鐵芯的

磁通量與導線中的電流成正比，所以通過偏轉角度的大小可以測量導線中的電流。日常

所用溝通電的頻率在中國和英國分別為50Hz和60Hz?，F用一鉗型電流表在中國測量某

一電流，電表讀數為10A；若用同一電表在英國測量同樣大小的電流，則讀數將是A。

若此表在中國的測量值是精確的，且量程為30A；為使其在英國的測量值變?yōu)榫_，應重新將其

量程標定為A.

答案：1225

6.（09?山東?19）某小型水電站的電能輸送示意圖如下。發(fā)電機的輸出電壓為200V,輸電線總

電阻為r,升壓變壓器原副線圈匝數分別為n,n2o降壓變壓器原副線匝數分別為m、n4（變壓器

均為志向變壓器）。要使額定電壓為220V的用電器正常工作，則

(AD)

C.升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓

D.升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功率

解析：依據變壓器工作原理可知理，％

2==0,由于輸電線上損失一部分電壓，升壓變