2020高中物理 第5章 交变电流章末复习课学案 新人教版必备3-2

1、第5章交变电流章末复习课【知识体系】答案填空垂直于磁场的轴最大零最大sintnBSEm11n1fTtn2电流的热效应2n交流高频直流低频I2n2I2rIr主题1交流电四值的计算及应用e1瞬时值：反映不同时刻交变电流的大小和方向，正弦式电流瞬时值表达式为：Emsint，iImsint.应当注意必须从中性面开始在研究某一时刻或某状态的问题时，要用瞬时值2峰值：交变电流的峰值是它能达到的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，在考虑电容器的耐压值时，应根据交流电的最大值1t3平均值：平均值需用En和进行计算，求一段时间内通过导体横截面2，IIm2，UU

2、m4有效值：正弦式交流电的有效值EEm的电荷量时要用电流的平均值，.2，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、焦耳热、确定保险丝的熔断电流，要用电流的有效值；没有特殊说明时，交流电的电流、电压、电动势指有效值，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、额定电流都是有效值【典例1】如图所示，N50匝的矩形线圈abcd，ab边长l120cm，ad边长l225cm，放在磁感应强度B0.4T的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO轴以n3000r/min的转速匀速转动，线圈电阻r1，外电路电阻R9，t0时线圈平面与磁感线平行，ab边正转出纸外、cd边

3、转入纸里求：(3)电动势的有效值EEm线圈匀速转动的周期T0.02s，(1)t0时感应电流的方向；(2)感应电动势的瞬时值表达式；(3)线圈转一圈外力做的功；(4)从图示位置转过90的过程中流过电阻R的电荷量解析：(1)根据右手定则，线圈感应电流方向为adcba.(2)线圈的角速度2n100rad/s，图示位置的感应电动势最大，其大小为EmNBl1l2，代入数据得Em314V，感应电动势的瞬时值表达式：eEmcost314cos100tV.2，2线圈匀速转动一圈，外力做功大小等于电功的大小，即：WI2(Rr)TE2RrT，2qNNBSNBl1l2，代入数据得W98.6J.(4)从t0起转过90

4、过程中，t内流过R的电荷量：（Rr）tRrRr代入数据得q0.1C.题后反思瞬时值、平均值、有效值的应用(1)研究交变电流某一时刻的电流、电压或某一时刻线圈受到的安培力时，只能用瞬时值(2)不仅热量的计算用有效值，与热效应有关的计算，如保险丝的熔断电流都必须用有效值针对训练1一个按正弦规律变化的交流电的图象如图所示，由图象可知()Dt时刻，该交变电流的大小与其有效值相等TtA，将t代入瞬时值公式得i20sin1000.02A102A由以上可知B、DA该交变电流的频率为0.2HzB该交变电流的有效值为14.1AC该交变电流的瞬时值表达式为i20sin0.02tAT81解析：由图象可知T0.02s

5、，频率fT50Hz.电流最大值Im20A，故有效值为IIm102A线圈转动的角速度2f100rad/s.瞬时值表达式为i20sin100288正确答案：BD主题2有关理想变压器的动态分析分清变量和不变量，弄清U1、U2，I1、I2，R，n1、n2，P1、P2等物理量间的制约关系是对理想变压器电路进行动态分析的关键理想变压器电路的动态分析有下列两种情况：1匝数比不变的情况(如下图所示)3n1n2不变，负载R变化U2n2Un(1)U1不变，根据11，输入电压U1决定输出电压U2，不论负载电阻R如何变化，U2不变(2)当负载电阻发生变化时，I2变化，输出电流I2决定输入电流I1，故I1发生变化(3)

6、I2变化引起P2变化，P1P2，故P1发生变化2负载电阻不变的情况(如下图所示)n1n2改变，负载R不变(1)U1不变，1发生变化，故U2变化nn2(2)R不变，U2变化，故I2发生变化U22(3)根据P2R，P2发生变化，再根据P1P2，故P1变化，P1U1I1，U1不变，故I1发生变化【典例2】图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1n251，电阻R20，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光下列说法正确的是()图甲图乙A输入电压u的表达式u202sin50V4解析：由图象可知

7、Um202，T0.02s，故100rad/s，即输入电压u9B只断开S2后，L1、L2均正常发光C只断开S2后，原线圈的输入功率增大D若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8W2T的表达式u202sin100tV，所以A错误断开S2后两灯泡串联，总电压仍为4V，所U2以L1、L2均不能正常发光，B项错误根据P入P出R可知断开S2后R增大，P入变小，CU24220项错误若S1接2，由PR可得PW0.8W，故答案为D.答案：D题后反思解答变压器问题离不开理想变压器的三个关系，即功率关系、电压关系、电流关系仔细分析题目中的已知条件，找到突破口，再结合三个关系求解针对训练2(多选)如图所示，一理想变压

8、器原、副线圈匝数之比为41，原线圈两端接入一正弦交流电源；副线圈电路中R为负载电阻，交流电压表和交流电流表都是理想电表下列结论正确的是()A若电压表读数为6V，则输入电压的最大值为242VB若输入电压不变，副线圈匝数增加到原来的2倍则电流表的读数减小到原来的一半C若输入电压不变，负载电阻的阻值增加到原来的2倍，则输入功率也增加到原来的2倍D若保持负载电阻的阻值不变输入电压增加到原来的2倍则输出功率增加到原来的4倍解析：若电压表读数为6V，即变压器输出电压有效值为6V，则输入电压有效值为U246V24V，其最大值为242V，选项A正确；若输入电压不变，副线圈匝数增加到原来的2倍，则输出电压也增加

9、到原来的2倍，电流表示数应增加到原来的2倍，选项B错误；若输入电压不变，负载电阻的阻值增加到原来的2倍，则输出电压不变输出电流减小到原来的一半，输出功率减小到原来的一半，输入功率等于输出功率，即PIU也减小到原来的一半选项C错误；若保持负载电阻的阻值不变输入电压增加到原来的2倍，输出5电压也增大到原来的2倍则由P可知输出功率增加到原来的4倍，选项D正确U2R答案：AD统揽考情本章知识在试题中多以选择题题型出现，考查以“表征交流电的物理量”和“变压器”为主，也有对本章知识和电学其他部分甚至力学内容相联系的综合考查，近年各地高考和全国卷都会考一道选择题真题例析(2016全国卷)一含有理想变压器的电

10、路如图所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3、1和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()电流为I1I，副线圈的电压U21U，根据欧姆定律I2kI1，当开关S闭合时，原线圈两端电压U1U4IR1，电流为I14I，副线圈的电压U2U1U4IR1kk根据欧姆定律I2kI1U2R2A2B3C4D5解析：该变压器原、副线圈匝数比为k，当开关S断开时，原线圈两端电压U1UIR1，UIR1U2kkR2R3，.综上解得k3，故A、C、D错误，B正确答案：B针对训练(2016全国卷)(

11、多选)如图，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b.当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光下列说法正确的是()A原、副线圈匝数比为91B原、副线圈匝数比为196副线圈两端电压为U2U0，故1，根据11，A正确，B错误；根据公式12可得1，由于小灯泡两端的电压相等，所以根据公式PUI可得两者的电功率之比为19，CC此时a和b的电功率之比为91D此时a和b的电功率之比为19解析：设灯泡的额定电压为U0，两灯泡均能正常发光，所以原线圈输出端电压为U19U0，U9Un9InIU21U2n21I2n1I219错误，D正确答案：AD1.小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为

12、矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO，线圈绕OO匀速转动，如图所示矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压()C有效值是2A峰值是e02Ne0B峰值是2e0D有效值是2Ne0解析：由题意可知，线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，因此对单匝矩形线圈总电动势最大值为2e0，又因为发电机线圈共N匝，所以发电机线圈中总电动势最大值为2Ne0，根据闭合电路欧姆定律可知，在不计线圈内阻时，输出电压等于感应电动势的大小，即其峰值为2Ne0，故选项A、B错误；又由题意可知，若从图示位置开始计时，发电2，即U机线圈中产

13、生的感应电流为正弦式交变电流，由其有效值与峰值的关系可知，UUm2Ne0，故选项C错误；选项D正确答案：D2如图为气流加热装置的示意图，使用电阻丝加热导气管，视变压器为理想变压器，原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变，调节触头P，使输出电压有效值由220V降至110V调节前后()7A副线圈中的电流比为12B副线圈输出功率比为21C副线圈的接入匝数比为21D原线圈输入功率比为12解析：通过调节触头P.使输出电压有效值由220V降至110V输出电压减少为原来的U一半，根据欧姆定律IR，在电阻不变时，调节前后副线圈输出电流之比为I2前I2后U2前U2后21，选项A错误；根据理想变压器原理U

14、1U2n1n2，在原线圈电压和匝数不变的情况下，副线圈接入匝数也应该变为原来的一半，接入匝数比n2前n2后U2前U2后21，选项C正确；根据功率PUI，得到调节前后副线圈输出功率之比P2前P2后U2前I2前U2后I2后41，选项B错误；原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，所以原线圈的输入功率之比P1前P1后P2前P2后41，选项D错误答案：C3电阻R1、R2与交流电源按如图甲方式连接，R110，R220.合上开关S后，通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示则()图甲图乙A通过R1的电流有效值是1.2ABR1两端的电压有效值是6VC通过R2的电流最大值是1.22ADR2两端的

15、电压最大值是62Vm解析：交变电流的最大值Im0.62A，则有效值II20.6A，选项A、C错误R1两端电压的有效值U1IR16V，选项B正确R2两端电压的最大值U2mImR2122V，选项D错误答案：B4图示电路中，变压器为理想变压器，a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，R0为定值电阻，R为滑动变阻器现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一个位置，观察到电流表A1的示数增大了0.2A，电流表A2的示数增大了0.8A则下列说法正确的是()8I24n2I2，电流变化时，n1I1n2I2，故1，应是降压变压器，C错误A电压表V1示数增大B电压表V2、V3示数均增大C该变压器起升压作用D变阻器滑片是沿cd的方向滑动解析：电流表示数增大，说明滑动变阻器接入电路的阻值减小，故应从c向d滑动，故D正确；电压表V1、V1示数不变，故A、B错误；原副线圈中的电流和匝数成反比，即n1I1nn2I11答案：D5如图为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1、n2.在