2020高中物理第五章交变电流章末复习学案新人教版选修3-2

1、交变电流章末复习考试大纲主题内容要求交变 电 流交变电流、交变电流的图象I正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值（不要求讨论交变电流的相位和相位差的冋题）I理想变压器（只限于单相理想变压器）I远距离输电I【本章学习目标】【知识网络梳理】定义：大小和方向都随时间做周期性变化的电流定义：大小和方向都随时间做周期性变化的电流f产生：线圈在匀强磁场中绕垂直产生：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴于磁场方向的轴 匀速转动匀速转动丨丨中性面中性面: :BXS e-0B/SB/S时时,Em= rtBSof最大價：最大價：= =1姨中性面开始计时姨中性面开始计时e=e=Emsin tur i从从B/B/ S

2、 S开始计时开始计时=Emcoscwf有效值有效值: :对正弦交流电对正弦交流电E=EJE=EJ凰、=*屁S S迥平均值平均值: :E-n 晋晋周期和频率周期和频率 原理：电磁感应原理：电磁感应-* 1旳旳基本公式丿基本公式丿$=$=学（如多个副线圈，则有程学（如多个副线圈，则有程“1 =*12I2I2+”g Jg H-）屮屮1 =P P艺 升压升压变压器变压器 降压变压器降压变压器 常见常见的变压器的变压器自耦变压器自耦变压器 电流互感器电流互感器. .电压电压互感器互感器 远距离输电远距离输电！为减为减少电能和电压损失少电能和电压损失通过提高通过提高输电电压输电电压 减小输电电流减小输电电

3、流堂中互动【典题探究】专题 1 交变电流的产生及变化规律交变电流的四值是指：有效值、平均值、最大值（峰值）和瞬时值各值分别用于如下情况.1在研究电容器是否被击穿时，要用峰值（最大值），因电容其器标明的电压 是它在直流电源下工作时承受的最大值.2在研究交变电流的功率和产生的热量时，只能用有效值.3在求解某一时刻的受力情况时，只能用瞬时值.4在求交变电流流过导体的过程中通过导体截面积的电荷量q=I 时，要用平均值.产生产生闻个特姝位置闻个特姝位置瞬时偵瞬时偵表达式表达式表征的表征的物理物理W理想变理想变比器比器例 1 （2020 年 宁夏理综）如图（a）所示，一矩形线圈 abed 放置在匀强磁场中

4、， 并绕过 ab、ed 中点的轴 00 以角速度 逆时针匀速转动。若以线圈平面与磁场夹 角=45 时（如图（b）为计时起点，并规 定当电流自 a 流向 b 时电流方向为正。则下 列四幅图中正确的是（）(b)机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Q I2rt2.225 1J 24.2J, D 对【解析】本题考查正弦交流电的产生过程、楞次定律等知识和规律。从a 图可看出线圈从垂直于中性面开始旋转，由楞次定律可判断，初始时刻电流方向为b 到 a，n故瞬时电流的表达式为 i= i 启 os （玄+t）,则图像为 D 图像所描述。注意线圈绕 垂直于磁场的轴旋转时的瞬时电动势表达式的理解。答案：D例 2 （202

5、0 年福建卷）一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示。已知发电机线圈内阻为 5.0 ，则外接一只电阻为 95.0 的灯泡，如图 乙所示，则A. 电压表Ov 的示数为220vB. 电路中的电流方向 每秒钟改变 50 次C. 灯泡实际消耗的功率为 484WD.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2J【解析】电压表示数为灯泡两端电压的有效值，由图像知电动势的最大值T=0.02S, 一个周期内电流方向变化两次，可知1s 内电流方向变化 100 次，B 错；22匚E=220J2V,有效值 E=220V 灯泡两端电压URER r209V, A 错；由图像知-2O乙机线圈内阻每秒钟

6、产生的焦耳热为Q I2rt2.225 1J 24.2J, D 对灯泡的实际功率P L空W 459 8W,C 错；电流的有效值I - 2.2A，发电R 95R r答案 D专题 2 变压器的基本关系及动态分析变压器的动态分析类问题，大致有两种增况：一是负载电阻不变，原副线圈的 电压Ui、U2，电流Ii、I2，输入和输出功率Pi、P2随匝数比变化而变化的情况另一 类是匝数比不变，上述各量随负载电阻变化而变化的情况不论哪种情况，都要注 意：根据题意分清变量和不变量； 要弄清“谁决定于谁”的制约关系， 即理想 变压器各物理量变化的决定因素.例 3 .如图所示为一理想自耦变压器的电路图， Li、L2、L3

7、、L4为四个完全相同的灯 泡.在A、B 两点间加上交变电压 U 时，四个灯泡均能正常发光，若 C、D 两点间的 电压为 U2，贝 U U ：U U2为（）A. 1 : 1 B . 2 : 1 C . 3 : 1 D . 4 : 1【解析】由题意可知，初、级线圈中的电流之比为 I1: 12=1 : 3，根据变压器的电流比关系 山 匹可知：n1: n2=3 : 1.设初级线圈两端电压为12 m由于四个完全相同，而且都正常发光，所以 L1两端的电压 也为 U2;由此可知 U=U+U=4U,所以 U : 12=4 : 1.【答案】D例 4 （2020 年，四川理综）如图所示，一理想变压器原线圈接入一交

8、流电源，副线圈电路中 R、艮、R 和 R 均为固定电阻，开关 是闭合的。和为理想电压表，读数分别为 和 12;A1、A2和A3为理想电流表，读数分别为5 则电压比关系+十，可得 4 丹：X 即円!I1、I2和 I3。现断开 S，U1数值不变，下列推断中正确的是A . U2变小、I3变小 B . U2不变、I3变大C. Il变小、I2变小D. Il变大、I2变大【解析】因为变压器的匝数与 U 不变，所以 U 与两电压表的示数均不变.当 S 断开 时，因为负载电阻增大， 故次级线圈中的电流 I2减小，由于输入功率等于输出功率， 所以 li也将减小，C 正确；因为 Ri的电压减小，故 R、R R3两

9、端的电压将增大，13变 大， B 正确。答案：BC专题 3 电能的输送问题1.解决远距离送电的问题关键是分清各部分输入、输出的各个物理量及其相互关系通常，可先画出传输的结构示意图通过原、副线圈的电流求出匝数的比， 也可通过电压关系求解2输电导线中的损耗将升压变压器与降压变压器联系起来，即升压变压器副线圈中的电流、输电线上的电流与降压变压器原线圈中的电流三者相等；殴姆定律对 变压器虽然不能应用，但是对导线仍成立即 Pr= I2r = IUr等都可以用来计算导 线上的功率损失，进而可求电压的损耗3电压是由发电站控制， 送电单位通过电压控制用户的使用； 同时用户也可以 通过电流或功率影响送电单位电能

10、输送因此我们在计算时，应根据电压或电流、 功率的决定方向依次向下一级推导.即“发电一升压一输电线一降压一用电器”的 顺序或倒序例 5 （2020 年海南物理） 一台发电机最大输出功率为 4000kW,电压为 4000V,经变压器 Ti升压后向远方输电。输电线路总电阻 R=1kQ。到目的地经变压器 T2降压，负载为多个正常发光的灯泡(220V 60V)。若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的 10%,变压器 Ti和 T2的耗损可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则A. Ti原、副线圈电流分别为 103A 和 20AB. T2原、副线圈电压分别为 1.8X105V 和 220VC. Ti和 T2

11、的变压比分别为 1: 50 和 40: 1D. 有 6X104盏灯泡(220V、60W)正常发光【解析】输电线路上消耗的功率为 P= 400kW= I2R 可知输电线上电流为丨2= 20A,根 据原线圈 P = UiI1,可知IP103A, A 对，T1的变压比为丨2： 1 戶 1: 50;根据 P= U2I2, 可知U2= 2X105V,输电线上电压 U线=l2R= 20000V,则副线圈输入电压为U2 U线二 1.8X105V,又灯泡正常发光、副线圈电压为 220V, B 对，T2的变压比为 U3: 220, C错；根据 Ul2=60n,解得 n = 6X104, D 对。答案：ABD例 6 (2020 年 上海卷 20B).某小型实验水电站输出功率是 20kV,输电线路总电阻 是 6Qo(1) 若采用 380V 输电，求输电线路损耗的功率。(2) 若改用 5000 高压输电，用户端利用 m:n2= 22: 1 的变压器降压，求 用户得到的电压。3【解析】(1)输电线上的电流强度为 l