河北省石家庄市高中物理第五章交变电流直流电路与交流电路变压器学案（无答案）新人教版.docx

直流电路与交流电路变压器导学目标1、解读命题角度，掌握类题通法。导学目标2、记牢基础知识，方法技巧要用好一、基础知识要记牢1交变电流的产生2交流电的“四值”二、方法技巧要用好交变电流瞬时值表达式书写的基本思路(1)确定正余弦交变电流的峰值，根据已知图象或由公式EmNBS求出相应峰值。(2)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式。如：线圈从中性面开始计时，则it关系为正弦函数，函数表达式为iImsin t。线圈从垂直中性面开始计时，则it关系为余弦函数，函数表达式为iImcos t。 考点一：交流电的产生及描述 例1图甲是交流发电机模型示意图。在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO转动，由线圈引出的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕OO转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路。图乙是线圈的主视图，导线ab和cd分别用它们的横截面来表示。已知ab长度为L1，bc长度为L2，线圈以恒定角速度逆时针转动。(只考虑单匝线圈)(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式；(2)线圈平面处于与中性面成0夹角位置时开始计时，如图丙所示，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式；(3)若线圈电阻为r，求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热。(其他电阻均不计)思路点拨(1)明确交流电的瞬时表达式与开始计时位置有关。(2)画出交流电路的等效电路。(3)计算电阻R上产生的焦耳热时应使用交变电流的有效值。解析(1)矩形线圈abcd在磁场中转动时，只有ab和cd切割磁感线，且转动的半径为r，设ab和cd的转动速度为v，则v在t时刻，导线ab和cd因切割磁感线而产生的感应电动势均为 E1BL1v由图可知vvsin t则整个线圈的感应电动势为e12E1BL1L2sin t(2)当线圈由题图丙位置开始运动时，在t时刻整个线圈的感应电动势为e2BL1L2sin (t0)(3)由闭合电路欧姆定律可知I这里E为线圈产生的电动势的有效值E则线圈转动一周在R上产生的焦耳热为QRI2RT其中T所以QRR2答案(1)e1BL1L2sin t(2)e2BL1L2sin (t0)(3)R2考点二：有关变压器问题的分析一、基础知识要记牢1理想变压器的基本关系式(1)功率关系：P入P出 (2)电压关系：若n1n2，为降压变压器；若n11 000D实现点火的条件是1 000，选项C正确、D错误。9调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图乙所示，线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，CD之间输入交变电压，转动滑动触头P就可以调节输出电压，图乙中两电表均为理想交流电表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，现在CD两端输入图甲所示正弦式交流电，变压器视为理想变压器。则下列说法正确的是 A由甲图可知CD两端输入交流电压u的表达式为u=36sin（l00t）（V） B当动触头P逆时针转动时，MN之间输出交流电压的频率变大 C当滑动变阻器滑动触头向上滑动时，电流表读数变小，电压表读数变大 D当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电阻R2消耗的电功率变小10如图所示为一理想变压器，原、副线圈的匝数比为n原线圈接电压为u=Uosint的正弦交流电，输出端接有一个交流电流表和一个电动机，电动机的线圈电阻为R当原线圈接通电源后，电动机带动一质量为m的重物匀速上升，此时电流表的示数为I，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）A电动机两端电压为IR B原线圈中的电流为nI C电动机消耗的电功率为 D重物匀速上升的速度为11、(2011苏、锡、常二模）我国“西电东送”采用高压直流输电，继三峡至常州500kV直流输电工程后，又实现了三峡至广东的500kV直流输电工程图示为其输电示意图关于高压直流输电，下列说法正确的有A有利于减小输电电流，从而减少输电导线上的能量损失B有利于变压器直接改变输电电压，从而实现电网同步输送C有利于消除输电线路中感抗和容抗的影响D有利于降低对输电线路绝缘性能的要求答案：AC12如右图所示，N匝矩形导线框以角速度在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴OO匀速转动，线框面积为S，线框的电阻、电感均不计，外电路接有电阻R、理想交流电流表和二极管D。二极管D具有单向导电性，即正向电阻为零，反向电阻无穷大。下列说法正确的是 A图示位置电流表的示数为0 BR两端电压的有效值C一个周期内通过R的电荷量 D交流电流表的示数13(2012四川高考)四川省“十二五”水利发展规划指出，若按现有供水能力测算，我省供水缺口极大，蓄引提水是目前解决供水问题的重要手段之一。某地要把河水抽高20 m，进入蓄水池，用一台电动机通过传功效率为80%的皮带，带动效率为60%的离心水泵工作。工作电压为380 V，此时输入电动机的电功率为19 kW，电动机的内阻为0.4 。已知水的密度为1103 kg/m3，重力加速度取10 m/s2。求：(1)电动机内阻消耗的热功率；(2)将蓄水池蓄入864 m3的水需要的时间(不计进、出水口的水流速度)。解析：(1)设电动机的电功率为P，则PUI设电动机内阻r上消耗的热功率为Pr，则PrI2r代入数据解得Pr1103 W。(2)设蓄水总质量为M，所用抽水时间为t。抽水高度为h，蓄水池容积为V，水的密度为，则Mv 设质量为M的河水增加的重力势能为Ep，则EpMgh设电动机的输出功率为P0，则P0PPr根据能量守恒定律得P0t60%80%Ep代入数据解得t2104 s答案：(1)1103 W(2)2104 s14(2012江苏高考)某兴趣小组设计了一种发电装置，如图8所示。在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角均为，磁场均沿半径方向。匝数为N的矩形线圈abcd的边长abcdl、bcad2l。线圈以角速度绕中心轴匀速转动，bc和ad边同时进入磁场。在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直。线圈的总电阻为r，外接电阻为R。求：图8(1)线圈切割磁感线时，感应电动势的大小Em；(2)线圈切割磁感线时，bc边所受安培力的大小F；(3)外接电阻上电流的有效值I。解析：(1)bc、ad边的运动速度v，感应电动势Em4NBlv解得Em2NBl2。(2)电流Im ，安培力F2NBIml解得F。(3)一个周期内，通电时间tTR上消耗的电能WIRt且WI2RT解得I答案：(1)2NBl2(2)(3)15（【2012北京市海淀区期末】如图13甲所示，长、宽分别为L1、L2的矩形金属线框位于竖直平面内，其匝数为n，总电阻为r，可绕其竖直中心轴O1O2转动。线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D（集流环）焊接在一起，并通过电刷和定值电阻R相连。线框所在空间有水平向右均匀分布的磁场，磁感应强度B的大小随时间t的变化关系如图13乙所示，其中B0、B1和t1均为已知。在0t1的时间内，线框保持静止，且线框平面和磁场垂直；t1时刻后线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴以角速度匀速转动。求：（1）0t1时间内通过电阻R的电流大小；（2）线框匀速转动后，在转动一周的过程中电流通过电阻R产生的热量；（3）线框匀速转动后，从图甲所示位置转过90的过程中，通过电阻R的电荷量。【答案】(1) (2) R (3)【解析】（1）0t1时间内，线框中的感应电动势 E=n根据闭合电路欧