2023年高考物理復(fù)習(xí)：交流電和電磁振蕩

專題二十三交流電和電磁振蕩

雷區(qū)掃描

本部分常見日勺失分點(diǎn)有：

1.對(duì)交流電產(chǎn)生過程理解不清.

2.對(duì)變壓器的工作原理及電壓比、電流比掌握不精確、遠(yuǎn)距離輸電過程各量關(guān)系不清.

3.對(duì)電磁振蕩過程分析不清.

4.交流電的瞬時(shí)值、最大值、有效值、平均值區(qū)別不清.

導(dǎo)致失誤的主線原因是基礎(chǔ)知識(shí)掌握不精確，理解不深透，對(duì)交流電是怎么形成的，變

壓器原、副線圈上的功率、電壓、電流由誰決定誰，遠(yuǎn)距離輸電過程中各部分之間的電壓、

電流各有怎樣的聯(lián)絡(luò)沒有深刻的認(rèn)識(shí).

雷區(qū)示例

例1.（2023年春季理綜）

磁鐵在電器中有廣泛的應(yīng)用題，如發(fā)電機(jī).如圖所示，已知一臺(tái)單相發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子導(dǎo)線框

共有N匝，線框長為/i,寬為方轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為。，磁極間的磁感應(yīng)強(qiáng)度為A試導(dǎo)出

發(fā)電機(jī)的瞬時(shí)電動(dòng)勢E的體現(xiàn)式.

S

目前懂得有一種強(qiáng)永磁材料鉉鐵硼，用它制成發(fā)電機(jī)的磁極時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度可增大到本

來的K倍.假如保持發(fā)電機(jī)構(gòu)造和尺寸、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)角速度、需產(chǎn)生的電動(dòng)勢都不變，那么這

時(shí)轉(zhuǎn)子上日勺導(dǎo)線框需要多少匝？

雷區(qū)探測本題考察交流電的產(chǎn)生過程，同步考察學(xué)生的空間想象能力.

雷區(qū)診斷規(guī)定出瞬時(shí)值體現(xiàn)式，需要設(shè)定從某時(shí)刻開始計(jì)時(shí)后時(shí)任一時(shí)刻，求該時(shí)刻的

電動(dòng)勢，而線圈在旋轉(zhuǎn)過程中，總有兩邊切割磁感線，且產(chǎn)生電動(dòng)勢方向一致，是串聯(lián)電源,

并且線圈旋轉(zhuǎn)過程中，切割磁感線的兩邊速度方向與磁感線方向夾角不停變化.導(dǎo)致線圈中

電動(dòng)勢不停變化.

對(duì)的解答取軸Ox垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度，線框轉(zhuǎn)角為e（如圖所示），線框長邊垂直于

紙面，點(diǎn)8表達(dá)線框長邊導(dǎo)線與紙面的交點(diǎn)，O點(diǎn)表達(dá)轉(zhuǎn)軸與紙面的交點(diǎn).

線框長邊時(shí)線速度為

尸必①

2

一根長邊導(dǎo)線產(chǎn)生的電動(dòng)勢為也-Bsin。?/i,一匝導(dǎo)線所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為

2

￡i=/i/2wBsin9②

N匝線框產(chǎn)生的電動(dòng)勢瞬時(shí)值體現(xiàn)式為：

EN=NE\=NBl\h3sim3t③

磁極換成數(shù)鐵硼永磁體時(shí)，設(shè)匝數(shù)為N',則有

EN=N'hhB'osinM④

由EN=EN'可得

,N

N'=—⑤

K

例2.（2023年全國）一小型發(fā)電機(jī)內(nèi)的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中以恒定的角速度3繞垂

直于磁場方向的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng).線圈匝數(shù)“=100.穿過每匝線圈的磁通量由隨時(shí)間按正弦規(guī)律變

化.如圖23—3所示.發(fā)電機(jī)內(nèi)阻片5.0Q,外電路電阻R=95Q.已知感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值

0m,其中。m為穿過每匝線圈的磁通量的最大值，求串聯(lián)在外電路中交流電流表（內(nèi)

阻不計(jì)）的讀數(shù).

雷區(qū)探測本問題考察交流電的有效值，同步考察學(xué)生對(duì)圖象物理意義的理解.

雷區(qū)診斷此題關(guān)鍵是先找最大值Em=n。0m,3由圖象找到周期再求得，0m直接由圖象

讀出，所求交流電流表達(dá)數(shù)為有效值.

對(duì)的解答已知感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值：①

27r

設(shè)線圈在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)周期為T,則有：。=——②

T

E

根據(jù)歐姆定律，電路中電流的最大值有：/m=~

R+r

設(shè)交流電流表的讀數(shù)為/,它是電流的有效值，根據(jù)正弦交流電有效值與最大值的關(guān)系:

有

1

④

①②③代入④得：1=2-耙

T(7?+r)

將從①-t圖象中讀得的0m=LOXICT?wb,T=3.14XIO”$及其他已知代入④得：/=1.4A

例3.（1999年廣東）

一理想變壓器的原線圈匝數(shù)"1=1000匝，副線圈匝數(shù)小=200匝，交流電源的電動(dòng)勢

E=311sin（1000V,電阻R=88Q.電流表和電壓表對(duì)電路的影響可忽視不計(jì)

A.4的示數(shù)約為0.10A

B.Vi的示數(shù)約為311V

C4的示數(shù)約為0.75A

D.%的示數(shù)約為44V

雷區(qū)探測本題考察變壓器的電壓比、電流比及交流電的瞬時(shí)值、有效值.

雷區(qū)診斷由題意：Em=311V,故Ui=Em/V2=220V.

又有5:U2=ni：n2

“1

故u2=~X220V=44V

U,44十

，2=-----=—A=0.50A,而I\.，2="2?m

R88

故/i=0.10A.

對(duì)的解答AD

例4.（2023年春季北京）遠(yuǎn)距離輸送交流電都采用高壓輸電.我國正在研究用比330kV

高得多的電壓進(jìn)行輸電.采用高壓輸電的長處是

A.可節(jié)省輸電線的銅材料

B.可根據(jù)需要調(diào)整交流電的頻率

C.可減少輸電線上的能量損失

D.可加緊輸電的速度

雷區(qū)探測本題考察遠(yuǎn)距離輸電過程中輸電線上的線路損失問題.

P

雷區(qū)診斷輸電線上的熱損失功率尸=冏？線=（一）2R線，當(dāng)輸送功率一定期，減小輸電

U

線電阻和提高送電電壓可減少線上能量損失.當(dāng)電壓提高后即可使輸電線較細(xì)些.節(jié)省銅材料,

或使用電阻率較大的鋁線.因此A、C對(duì)的，而交流電的頻率取決于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的頻率，與

送電電壓無關(guān).而電能的傳播速度與光速相等，與輸電電壓無關(guān)，故B、D錯(cuò).

對(duì)的解答AC

例5.（1998年上海）如圖23—5電路中，L是電阻不計(jì)時(shí)電感器，C是電容器.閉合電

鍵S,待電路到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)后，再打開電鍵S,LC電路中將產(chǎn)生電磁振蕩.假如規(guī)定電感工

中時(shí)電流方向從a到b為正，打開電鍵的時(shí)刻為t=0,那么圖中能對(duì)的表達(dá)電感中的電流i隨

時(shí)間f變化規(guī)律的是

雷區(qū)探測本題考察自感知識(shí)以及電磁振蕩的過程.

雷區(qū)診斷當(dāng)S閉合時(shí)，由于L的電阻為零，電容上電量為零，當(dāng)S斷開時(shí)，線圈中產(chǎn)

生自感，電動(dòng)勢阻礙電流減小，使電流繼續(xù)流動(dòng)，方向仍是。至6,給電容器充電，能量由

磁場能逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殡妶瞿埽€圈中電流逐漸減小，充電完畢時(shí)，電流為零，電容器左板帶負(fù)

電，右板帶正電，開始放電時(shí)線圈電流為且逐漸增大，放電完畢時(shí)，電容器電量為零,

電流達(dá)最大.

對(duì)的解答B(yǎng)

排雷演習(xí)

1.當(dāng)交流發(fā)電機(jī)的線圈平面與磁感線成60°角時(shí)，電流瞬時(shí)值為0.5A,則該電流的有

效值是

V3

A.lAB.-----A

D.A/2A

2.將正弦交流電通過整流處理后，得到電流波形剛好去掉半周期.如圖23—7所示，則整

流后電流的有效值為

A.2AB.72A

C.正A

D.lA

2

3.一矩形線圈a6cd處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為BaI勻強(qiáng)磁場中，磁場方向與垂直，當(dāng)線圈以

角速度a繞a方轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢日勺最大值為Ei，線圈受到的I最大磁力矩為Mi；當(dāng)以角

速度3繞中心軸OO'轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值為民,最大磁力矩為M?,則Ei:民和

Mi:跖分別為

A.1：1；1：1

B.l：1；1：2

C.1：2；1：1

D.1：2；1：2

4.某交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢與時(shí)間的關(guān)系如圖23—9所示，假如其他條件不變，僅

使線圈轉(zhuǎn)速加倍，則交流電動(dòng)勢歐I最大值和周期分別為

IZzIccc

A.400V,0.02sB.200V,0.02s

C.400V,0.08sD.200V,0.08s

5.下列有關(guān)電磁波日勺論述中，對(duì)的的是

A.電磁波是電磁場由發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處的傳播

B.電磁波在任何介質(zhì)中的傳播速度均為3.00X108m/s

C.電磁波由真空進(jìn)入介質(zhì)傳播時(shí)，波長將變短

D.電磁波不能產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象

6.在LC振蕩電路中，電容器上的帶電量從最大值變化到零所需日勺最短時(shí)間是

A.-VZCB.-4LC

42

CjVZcD.2〃VZc

7.LC回路中電容器兩端電壓。隨時(shí)間，變化的關(guān)系如圖23-10所示

A.在時(shí)刻A電路中電流最大

B.在時(shí)刻r2電路的I磁場能最大

C.從時(shí)刻f2至t3電路的電場能不停增大

D.從時(shí)刻以至U電容器的帶電量不停增大

8.一理想變壓器，原線圈匝數(shù)”1