高中物理 第二章 交变电流章末复习课学案 粤教版选修32

1、6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3

2、3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5第二章第二章 交变电流交变电流章末复习课【知识体系】交变电流正弦式交变电流定义：大小和方向都随时间做周期性变化的电流产生线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动特殊位置sb：最大，e0，i0sb：0，e最大，i最大描述图象函数表达式表征交变电流的物理量周期和频率的关系峰值有效值瞬时值平均值电感器电容器电感器：通直流、阻交流、通低频、阻高频电容器：隔直流、通交流、阻低频、通高频理想变压器结构：原副线圈，铁芯原理：互感现象基本规律

3、变压关系变流关系功率关系远距离输电功率损失电压损失高压输电高压交流高压直流答案填写t1femnbseem2eemsintntu1u2n1n2i1i2n2n1p1p2p耗i2线r线u耗i线r线6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1

4、 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5主题 1交变电流的“四值”应用1瞬时值(1)当线圈平面与中性面重合(bs)时， 线圈中感应电动势为零， 若从此位置开始计时，则瞬时值表达式为eemsintnbssint，iimsintnbsrsint.(2)当线圈平面与中性面垂直(bs)时，

5、线圈中感应电动势最大； 若从此位置开始计时，则瞬时值表达式应为eemcostnbscost，iimcostnbsrcost.2最大值线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴旋转所产生的交变电流的电动势，其最大值emnbs.其中n表示线圈匝数，s表示线圈面积，与线圈转动时转轴的位置无关，与线圈的形状无关在考虑电容器的耐压值时，应采用交流电的最大值3有效值正弦式交流电的有效值大小为eem2，iim2.其他交变电流的有效值根据有效值的定义计算求电功、电功率，确定保险丝的熔断电流，要用有效值；没有特殊说明时，交流电的电流、电压、电动势均指有效值，交流电表的测量值是有效值，交流用电设备上所标的额定电压、额定电流

6、是有效值4平均值平均值需用进行计算，求一段时间内通过导体横截面的电荷量时要用平均值，qt.【典例 1】如图所示，匀强磁场的磁感应强度b0.5 t，边长l10 cm 的正方形线圈abcd共 100 匝，线圈电阻r1，线圈绕垂直于磁感线的对称轴oo匀速转动，角速度为2 rad/s，外电路电阻r4，求：(1)转动过程中感应电动势的最大值；6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d

7、 b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5(2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过 60时的瞬时感应电动势；(3)由图示位置转过 60角的

8、过程中产生的平均感应电动势；(4)交流电压表的示数；(5)转动一周外力做的功；(6)16周期内通过r的电荷量解析：(1)感应电动势的最大值emnbs1000.50.122 v3.14 v.(2)转过 60时的瞬时感应电动势：eemcos 603.140.5 v1.57 v.(3)通过 60角过程中产生的平均感应电动势：e1000.5320.1232v2.6 v.(4)电压表示数为外电路电压的有效值：uerrr3.14245v1.78 v.(5)转动一周外力所做的功等于电流产生的热量：wqem22rrt0.99 j.(6)16周期内通过电阻r的电荷量：tntrrtnrrnbssin 60rr0.

9、086 6 c.答案：(1)3.14 v(2)1.57 v(3)2.6 v(4)1.78 v(5)0.99 j(6)0.086 6 c针对训练1(2014天津卷)(多选)如图 1 所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图 2 中曲线a、b所示，则()6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1

10、 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5图 1图 2a两次t0 时刻线圈平面均与中性面重合b曲线a、b对应的线圈转速之比为 23c曲线a表示的交变电动势频率

11、为 25 hzd曲线b表示的交变电动势有效值为 10 v解析：线圈位于中性面时，磁通量最大，电动势为零，所以选项 a 正确；转速之比等于周期的反比，故该比值为 32，故选项 b 错误；频率为周期的倒数，即f1t，a的周期为0.04 s，频率为 25 hz，所以选项 c 正确；正弦交流电动势的有效值为eem2nbs2，已知ea152v，且b23a，故可知eb23152v102v，所以选项 d 错误答案：ac主题 2理想变压器的分析1输入功率和输出功率理想变压器无能量损失，输入功率和输出功率相等，即p入p出当变压器只有一个副线圈时，p1p2；当变压器有多个副线圈时，p1p2p3输入功率p入由输出功

12、率p出决定，即输出功率增大，输入功率也随之增大，输出功率减小，输入功率也随之减小通俗地说，就是用多少给多少，而不是给多少用多少2输入电压和输出电压变压器原、副线圈的电压之比为u1u2n1n2；当变压器有多个副线圈时u1n1u2n2u3n3即对同一变压器的任意两个线圈，都有电压和匝数成正比输入u1电压决定输出电压u2，即u2随着u1的变化而变化，因为u2n2n1u1，所以只要u1和匝数比不变化，不论负载如何变化，u2不变3输入电流与输出电流由ipu知，当变压器只有一个副线圈时：i1i2n2n1.有多个副线圈时n1i1n2i2n3i3当线圈的结构一定时，n1、n2一定，输出电流决定输入电流输出电流

13、增大，输入电流也随之增大；输出电流减小，输入电流也随之减小当变压器有多个副线圈同时输出时，同样也有输出电流决定输入电流的关系【典例 2】如图所示的电路中，理想变压器的两端共接有三个规格完全相同的灯泡，变压器输入端接交变电压u0，在开关 s 闭合的情况下，三个灯泡的亮度相同如果将开关 s6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d

14、 d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5断开，灯泡都不会损坏时，将要发生的现象是()a灯泡 l1比 s 闭合时暗一些b灯泡 l1比 s 闭合时亮一些c灯泡 l2亮度不变d灯泡 l2比 s

15、闭合时暗一些解析：当开关 s 断开后，减少了输出功率，因输出功率减少，输入功率也减少，因u0不变，则流过 l1的电流变小，灯 l1变暗，灯 l1两端的电压u1ir，i减少，u1也减少，变压器初级线圈两端的电压u1u0u1增大，输入电压增大，输出电压与输入电压成正比也增大，即 l2两端的电压增大，流过 l2的电流增大，灯泡 l2比 s 闭合时亮，故 a 正确，b、c、d错误答案：a针对训练2.(2017北京卷)如图所示，理想变压器的原线圈接在u220 2sin 100t(v)的交流电源上，副线圈接有r55 的负载电阻，原、副线圈匝数之比为 21，电流表、电压表均为理想电表下列说法正确的是()a原

16、线圈的输入功率为 220 2 wb电流表的读数为 1 ac电压表的读数为 110 2 vd副线圈输出交流电的周期为 50 s解析：电表的读数均为有效值，原线圈两端电压有效值为 220 v，由理想变压器原、副线圈两端电压与线圈匝数成正比，可知副线圈两端电压有效值为 110 v，c 错误；流过电阻r的电流为 2 a，可知负载消耗的功率为 220 w，根据能量守恒可知，原线圈的输入功率为220 w，a 错误；由pui可知，电流表的读数为 1 a，b 正确，由交变电压瞬时值表达式可知，100 rad/s，周期t0.02 s，d 错误答案：b主题 3远距离高压输电问题1输电示意图6 e d b c 3

17、1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5

18、f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 52正确理解几个基本关系(1)功率关系，p1p2，p2p损p3，p3p4.(2)电压关系：u1u2n1n2，u2u线u3，u3u4n3n4.(3)电流关系：i1i2n2n1，i2i线i3，i3i4n4n3.(4)输电电流：i线p2u2p3u3u线r线.(5)输电导线上损耗的电功率：p损p2p3i2线r线u2线r线u线i线(6)输电导线上的电压损失u线i线r线u2u3.【典例 3】如图所示为远距离交流输电的简化电路图发电厂的输出电压是u，用等效总电阻是r的两

19、条输电线输电，输电线路中的电流是i1，其末端间的电压为u1.在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流是i2.则()a用户端的电压为i1u1i2b输电线上的电压降为uc理想变压器的输入功率为i21rd输电线路上损失的电功率为i1u解析：根据理想变压器输入端与输出端的电功率相同，可得u1i1u2i2，得u2u1i1i2，所以 a 正确；根据欧姆定律可得输电线上的电压降为i1r，所以 b 错误；理想变压器的输入功率为u1i1，故 c 错误；输电线路上损失的电功率为i21r，故 d 错误答案：a针对训练3如图所示为某小型电站高压输电示意图发电机输出功率恒定，升压变压器原、副线圈两端的电压分别

20、为u1和u2.下列说法正确的是()6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1

21、 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5a采用高压输电可以增大输电线中的电流b升压变压器原、副线圈匝数比n1n2u1u2c输电线损耗的功率为u22rd将p下移，用户获得的电压将升高解析： 发电机输出功率恒定， 根据pui可知， 采用高压输电可以减小输电线中的电流，故 a 错误；变压器的原副线圈两端电压与匝数成正比，即u1u2n1n2，故 b 正确；输电线上损失的功率为p损u2损r，u2为升压变压器副线圈两端的电压，c 错误；若p下移降压

22、变压器的原线圈匝数增大，u2n2n1u1，用户的电压减小，d 错误答案：b统揽考情1交变电流的四值计算以及变压器的原理和应用是高考考查的热点，题型以选择题为主，分值 6 分左右2本章知识与生产、生活联系紧密，理论联系实际的题目出现的可能性较大，如涉及民生的远距离输电问题真题例析(2015课标全国卷)一理想变压器的原、副线圈的匝数比为 31，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为 220 v 的正弦交流电源上，如图所示设副线圈回路中电阻两端的电压为u，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k，则()au66 v，k19bu22 v，k19cu66 v，k13du22 v

23、，k136 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f

24、f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5解析：原副线圈电压比等于匝数比，根据副线圈负载电阻的电压u，可知副线圈电压为u，原线圈电压为 3u，副线圈电流iur，原副线圈电流与匝数成反比，所以原线圈电流i1u3r，那么原线圈输入电压 2203uu3rr，整理可得u66 v；原副线圈电阻消耗的功率根据pi2r，电阻相等，电流为 13，可得功率比为 19，k19，对照选项 a 对答案：a针对训练(2016全国卷)一含有理想变压器的电路如图所示， 图中电阻r1、r2和r3

25、的阻值分别为 3 、1 、4 ，a 为理想交流电流表，u为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定当开关 s 断开时，电流表的示数为i；当 s 闭合时，电流表的示数为 4i.该变压器原、副线圈匝数比为()a2b3c4d5解析：设变压器原、副线圈匝数之比为k，则可知，开关断开时，副线圈电流为ki；则根据理想变压器原理可知：uir1ki（r2r3）k同理可知，u4ir14kir2k代入数据联立解得：u48i；代入式可得：k3; 故 b 正确，a、c、d 错误答案：b1 (2015江苏卷)一电器中的变压器可视为理想变压器， 它将 220 v 交变电流改为 110v，已知变压器原线圈匝数为 800，则副线

26、圈匝数为()a200b400c1 600d3 200解析：根据变压器的变压规律u1u2n1n2，代入数据可求副线圈匝数为 400，b 正确答案：b2.(2017天津卷)(多选)在匀强磁场中， 一个 100 匝的闭合矩形金属线圈， 绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动， 穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化 设线圈总电阻为6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3

27、 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 52 ，则()at0 时，线圈平面平行于磁感线bt1 s 时，线圈中的电流改变方向ct1.5 s 时，线圈中的感应

28、电动势最大d一个周期内，线圈产生的热量为 82j解析：t0 时， 磁通量为零， 线圈平面平行于磁感线， 故 a 正确； 每经过一次中性面(线圈平面垂直于磁感线，磁通量有最大值)电流的方向改变一次，t1 s 时，磁通量为零，线圈平面平行于磁感线， 故 b 错误；t1.5 s 时， 磁通量有最大值， 但磁通量的变化率为零(t0)，根据法拉第电磁感应定律可知线圈中的感应电动势为零，故 c 错误；感应电动势最大值emnbsnm.2t4 v，有效值eem22 2 v，一个周期内线圈产生的热量qe2rt82j，故 d 正确答案：ad3(2015福建卷)下图为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变

29、压器t的原、副线圈匝数分别为n1、n2.在t的原线圈两端接入一电压uumsint的交流电源，若输送电功率为p，输电线的总电阻为 2r，不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为()a.n1n2u2m4rb.n2n1u2m4rc4n1n22pum2rd4n2n12pum2r解析： 原线圈电压的有效值u1um2， 根据u1u2n1n2可求得u2n2n1um2， 又因为是理想变压器，所以t的副线圈的电功率等于输入功率p， 所以输电线上电流ipu2， 导线上损耗的电功率pi2(2r)4rn1n22pum2，所以 c 正确，a、b、d 错误6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d

30、d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5答案：c4(2016天津卷)如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表，下列说法正确的是()a当滑动变阻器的滑动触头p向上滑动时，r1消耗的功率变大b当滑动变阻器的滑动触头p向上滑动时，电压表示数变大c当滑动变阻器的滑动触头p向上滑动时，电流表示数变大d若闭合开关 s，则电流表示数变大