交变电流电磁场和电磁波

交变电流电磁场和电磁波一、本章高考要求（1）交流发电机及其产生正弦交流电的原理，正弦交流电的图像和三角函数表达式。最大值与有效值，周期与频率（Ⅱ）（2）电阻、电感和电容对交变电流的作用。感抗和容抗。（3）变压器的原理，电压比和电流比，电的的输送。（4）电磁场。电磁波。电磁波的波速。（5）无线电波的发射和接收。（6）电视。雷达。（Ⅰ）（Ⅰ）（Ⅰ）（Ⅰ）（Ⅰ）二、本章知识网络产生：匀强磁场中线圈绕垂直磁场轴匀角速转动瞬时值e=sintm最大值=NBSm1有效值=NBS2描述22f周期、频率、圆频率：T图像正弦交流电电压比U:U:U=n:n:n123123电流比In=In+In331122功率关系P=P变压器入出频率关系f=f21U损2PIr交变电流输送2损线导r导高压输电P=P+P入出损PI送送U送电容、电感对电流的阻碍定义：大小、方向均作周期性变化的电流振荡电路：能产生振荡电流的电路（如LC电路）在介质中传播速度为v=λf电磁场在真中空传播速度为c=λf0(c为光速，λ为真中空的波长)振荡电流0电磁振动平均变化的磁场产生稳固的电场麦克斯韦不平均变化的磁场产生变化的电场理论平均变化的电场产生稳固的磁场不平均变化的电场产生变化的磁场三、高考热点纵观近几年的高考试题，虽不是高考的重点部分，但涉及本章知识年年有。涉及本章内容的高考试题，既有对本章知识的单独考查，命题频率较高的知识点有交变电流的变化规律、图像、有效值的运算，变压器的电压比、电流比、也有把本章知识和力学、电学内容相联系的综合考查。对电磁场和电磁波运算要求已不高，但这一部分和现代科技联系比较紧密，对c=λf的运算要求可能有所提高。四、高考真题再现1、（1991年全车高考题）在相同的时刻内，某正弦交流电通过一阻值为100Ω的电阻产生的热量，与一电流强度为3A的直流电通过同一阻值的电阻产生的热量相等，则（）A、此交流电的电流B、此交流电的电流强度的有效值为32A，最大值为6A两端的交流电电压的有效值为300V，最大值为3002V两端的交流电电压的有效值为3002V，最大值为600V强度的有效值为3A，最大值为32AC、电阻D、电阻2、（1991年全国高考题）一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动。线圈中的感应电动势e随时刻t的变化如图所示。下面说法中正确的是（A、t时刻通过线圈的磁通量为零B、t时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大C、t时刻通过量变化率的绝对值最大D、每当e变换方向线圈的磁通量绝对值都为最大3、（1992年全国高考题）交流发电机在工作时的电动势为e=Esin，若将其电枢的转速提高1倍，其他条件不变，则其电动势变为（）12线圈的磁通3时，通过t0）tEsin02A、tB、2Esin02tB、Esin2t0D、2Esin204、（1995年全国高考题）图A、52AB、5A表示一交流电的电流随时高而变化的图像。此交流电的有效值是（）C、3.52AD、3.5A5、（1993年全国高考题）如图所示，一理想变压器的原、副线圈分别由双线圈ab和cd（匝数都为n）、1ef和gh（匝数都为n）组成。用I和U表示输入电流和电压，I和U表示输出电流和电压。在下列四种22112Un1nIn1I2n连接法中，符合关系，的有（）1U2221A、b与c相连，以a、d为输入端；f与g相连，以e、h为输出端B、b与c相连，以a、d为输入端；e与g相连，f与h相连作为输出端C、a与c相连，b与d相连作为输入端；f与g相连，以e、h为输出端D、a与c相连，b与d相连作为输入端；e与g相连，f与h相连作为输出端6、（1997年全国高考题）如图所示的（1）、（2）两电路中，当a、b两端与e、f两端分别加上220V的交流电压时，测得c、d间与g、h间的电压均为110V。若分别在c、d两端与g、h两端加上110V的交流电C、110V，110VD、220V，07、（2000年全国高考题）一个理想变压器，原线圈和副线圈的匝数分别为n和n，正常工作时输入和输12出的电压、电流、功率分别是U和U、I和I、P和P，已知n＞n则（）12122121112112128、（1990年广东高考题）边长为a的正方开线框，其电阻为R，在磁感强度为B的匀强磁场中绕OO’轴匀速转动（如图）每秒转数为n。从线圈平面平行于磁感线时开始计时，线框中产生的感应电动势瞬时值为。9、（1994年全国高考题）一个面积为S的矩形线圈在匀强磁场中以其一条边为转轴匀速转动，磁场方向与转轴垂直。线圈中感应电动势e与时刻t的关系如图所示，感应电动势最大值和周期可由图中读出，则磁T感应强度B=。在t=时刻，线圈平面与磁感应强度的夹角等12于。10、（1998年全国高考题）一理想变压器，原线圈匝数n=1100，接在电压为1220V的交流电上源。当它对11只并联的“36V、60W”灯泡供电时，灯泡正常发光。由此可知该变压器副线圈的匝数n=，通过原线圈的电流2I=A。111、（1984年全国高考题）如图所示，有真空速度为v=6.4×107m/s的电子束，连续地射入两平行板间，极板的长度为L=8.0×10-2m，间距为d=5.0×10-3m。两极板不带电时，电子束沿t0某个值U时，电子束将有时能通过两极板，有时两极板之间的中线通过。在两极板上加一个50Hz的交流电压U=UsinV，假如所加电压的最大值U超过0不能通过。求：c（1）U的大小。c（2）U为何值时才能通过时刻Δt跟间断的时刻Δt之比为Δt：Δt=2：1？0高考真题答案通通通通1、A、C2、D3、D4、B5、A、D6、B7、B、C8、2πnBa2cos2πntEt;30m9、2S10、180；311、（1）UC=91V；（2）UO=105V第一课时交变电流的产生及描述知识回忆一、正弦交流电的产生2、矩形线圈在匀强磁场里绕垂直于磁场的转轴以角速度ω匀速转动，如图所示，线圈内将产生正弦交流电。二、正弦交流电的变化规律1、上题图中所产生的交流电，假如从中性面开始计时，线圈中的感应电动势的瞬时表达式为e=2、线圈在上题图所示位置时，线圈与磁感线垂直，此位置叫。3、线圈在中性面时，磁通量最，但现在磁通量的变化率为，线圈中感应电动势为。线圈与中性面垂直时，磁通量为，但现在磁通量变化率最，线圈中感应电动势4线圈每次通过中性面时，电流方改变一次，一周期内，电流方向改变两次。三、表征交流电的物理量1、交流电的有效值，是依照电流的规定的，对正弦交流电而言，它们与最大值的关系是：ε=，U=,I=。2、周期T与频率f能够反映交变电变化的四、其它几个问题1、上图中产生的正弦交流电电动势的最大值ε=。ε的值与线圈的形快慢，T=1/f，角频率ω=2πf=2π/T状及转动轴于处线mm圈平面内哪个位置无关。常说的额定电压、额定电、交流电表的晶体管等）的击穿电压，均指交流电的3、流电中，有效值知识回忆答案2、通读数均是值，而考虑一些电器元件（如电容器、值，但保险丝的熔断电流指值。≠平均值，求解交流电热量问题时，必须用有效值运算，切忌使用平均值求解热。一、正弦交流电的产生1、强度和方向都随时刻作周期变化二、正弦交流电的变化规律1、Esintm2、中性面2、大；零；零；零；大；大三、表征交流电的物理量1、热效应EUIm;;m2、m222四、其它几个问题1、nBS2、有效；有效；有效例题解析例1把一只电热器接到10V的直流电（V）的交流电源上去，则煮沸这壶温水的时刻为；若接到u=20314t（V）的交流电则煮沸这壶水的时刻为。sin源上，在t时刻内将一壶水煮沸，现将电热器接到u=10314tsin源上，思路依照交流电的有效值与最大值的关系，求得交流电的效值，运算电热功率。解依照交流电有效值的意义知1022102tt，1RR1022102tt得t=。222t解得t=2t。同明白得1RR小结在交流电路中运算电功与电热均用交流电的有效值进行运算，熟练把握IIUm,Um的关22系。交流电的有效值是电路中产生相同热效应时的等效直流值。例2有一交流电压的变化规律为u=311sin314t（V），若将一辉光电压是220V的氖管接上此交流电，则在1s内氖管发光的时刻是多少？思路同交流电瞬时电压的变化规律，求得半个周期内瞬时电压大于220V所对应的时刻，即可求得1s内氖管发光时刻。1s50解依照u=311sin314t（V）可知周期T2T1132100内有ts,t2将U=220代入u=311sin314t（V）中,可得在0~ss。4004001因此在1s内氖管发光的时刻为t=100Δt=0.5s（1s为100个半周期）。小结本题也可用图解法：（如图所示）1Δt=×0.01=0.005s,t=100×Δt=0.5s（1s为100个半周期）2例3正弦交流电压u=50sin314t（V），加在一氖管的两端。忆知当氖管两端电压达到252V时，才开始发光，则此氖管在一周期内发光时刻是多少？在5min内发光次数是多少？思路氖管两端电压的最大值为50V的物理意义是：加在氖管两端电压按正弦规律变化，随时刻同0V变化到50V，或由50V变化到0V。仅在氖管两端电压在252V~50V之间时，氖管方能发光。为此，画出交流电压的正弦图像，有于利构建思路。解如图所示为此交流电压的正弦图像，此交流电周期为：T223.14s1s31450设在第一周期内电压的绝对值为252的时刻为t，则有50sin(314t)252。即：sin(314t)=±2/2，解得：t112T，t313T4314831484314812t515T，t717T431484314834对比图知，在一周期内氖管发光时刻，即电压绝对值大于252V的时刻为：t(tt)(tt)T1s。21002143因交流电压在一周期内发光两次，5min内的发光次数为：N(2t2560)次30000次T2小结反映正弦交变电压的瞬时值方程U=Usinωt(I=Isinωt)描述了正弦交流电压（或电流）的mm变化规律，有时须直观形象画出交变电压（或电流）的图像，再据瞬时值方程转化成的正弦图像，清晰地分析物理图景，使问题更易明白得。这种做法常给解题带来方便。例4如图所示，矩形七圈面积为S，匝数为n，总电阻为r，绕其对称中心轴OO/在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω做匀速转动，线圈两端通过两个圆开电极与电阻R串联。不计一切摩擦阻力，在线圈从图示位置转过900的过程中，试求：（1）通过电阻R的电量q;（2）外力转动力线圈扫做的功。思路穿过某个面的磁通量与线圈匝数无关，线圈在题设条件下，磁通量的变化1量ΔΦ=BS，求电量用平均值来求。线圈转过900的时刻Δt=T=。求功W用有24效值来求。解（1）由法拉第电磁感应定律知，线圈产生的平均感应电动势为：EnnBS①ttERr(Rr)tnBS依照全电路欧姆定律可知：I②③故所求电量为q=IΔt②③式得qnBSRr（2）线圈转动产生交流电，其峰值为：E=nBS,则有效值Em，即EnBSE。2m2依照能量转化与守恒定律知，外力做功W等于回路产生的电热，即：E2tn2B2S22n2B2S2W4(Rr)Rr2(Rr)2例5如图所示直流电通过图中的电阻R，则交变电流表的示数为多少？解析由图所示的直流电的大小是变化的，它不属于恒定的电流，而交变电流所示的示数为电流的有效值，但那个电流的有效值不是52A。明显，应该从电流有效值的定义来求解。图中的I——t图像是正弦曲线，在半个周期内，它的有效值与正弦交变电流的有效值想同，再依照直流电在一个周期内所做的功和其有效值做功等效的关系，就能够求出通过电流表的示数。5A,II2.52A;I2RTIRT,II2.5A因Im2m222AA小结许多的学生认为此直流电的I——t图线在一个周期内是正弦的一半，那么它的有效值应为正弦交流电的一半。这种方法是把电流的有效值认为是与电流一次函数的关系得来的。电流的有效值是通过电流的热效应得来的，电流产生电热是电流做功的结果，W=IRt。由那个公式可知，电流的有效值不是电2流一次函数的平均值，而是电流二次函数的平均值事半功开方的结果。因此，深刻明白得有效值与平均值的区别，才能正确求解有关习题。例6如图所示，M、N为中心有小孔的平行板电容器的两极，相距D=1m，其右侧为垂直向里的匀强磁场，磁感应强度B=1×10-3T，磁场区域足够长，为宽d=0.01m；在极板MN间加有如图所示的交变电压（设N极电热高于M极时，电压为正），现有带负电的粒子不断从极板M中央小孔（粒子的初速处射入电容器内q21011C/kg，试求：比m可视为零，重力不计），取其荷质（1）在交变电压第一个周期内（2）若上述交变电压的周期能够变化，则其周期射出来。哪些时刻进入电容器内的粒子能从磁场的右侧射出。满足什么条件时，才能保证有带电粒子从磁场右侧mv径r≥d,又r，则粒子进入磁场思路粒子要从磁场右侧射出，它在磁场中做匀速圆周运动的半qBBqdqUa，带电粒子在电场中先加速后减速，加速度大小均为，最后满足条件的mD时速度必须满足vm速度v进入磁场。1(at2)v22aDv2因此t,则D2at2解（1）高加速时刻为t2a2a2：t6.1107代入数据解得sT因此在0~(t)0~3.9107s进入电容器内的粒子将从磁场右侧射出。内，即在2T（2）带电业子加速的时刻至少为t6.1107s则6.1107s因此T1.22106s2小结这类试题用到的交变电流的知识专门少，事实上确实是一个力学题，由于这类试题综合性较强，已成为近年考试热点。跟踪反馈1、如图所示为一交流电的电流随时刻变化的图像，此交流电的电流有效值是（）2A、5AB、5A2C、3.5AD、3.5A2、一矩形线圈，在匀强磁场中绕垂直于磁场方向并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时刻t的变化规律如图所示，下列说法中正确的是（）A、t和t穿过线圈的磁通量为零13B、t和t时刻线的的磁通量变化率为零13C、线圈平面与磁场方向平行的时刻开始计时D、每当感应电动势e变换方向时，穿过线圈的磁通量的绝对值最大3、如图矩形线圈面积为S，匝数为n，线圈电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO/轴以角速度匀速转动，外电路电阻为R。在线圈由图示位置转过900的过程中，下列说法正确的是（）A、磁通量的变化量Δφ=nBSB、平均感应电动势E=2nBS/πC、电阻R产生的焦耳热Q=(nBS)2/2RD、电阻R产生的焦耳热Q=(nBS)2Rπ/4(R+r)24、如图所示，A、B是一对中间开有小孔的平行金属板，两小孔的连线与金属板互距离为L，两极间加有低频交流电压，A板电势为零，B板电势U=Ucost相垂直，两胡板的，现有一电0子在t=0时刻射入电场，设初速度和重力的阻碍均可忽略，则电子在两极板间可能（）A、以A、B间某一点为平稳们置来回振动B、时而向B板运动，时而向A板运动，但最后穿出B板C、假如小于0某个值、L小于某个值L，则一直向B板运动，最后穿出B板0而不论、L为何值D、一直向B板运动，最后穿出B板，a）所示，矩形金属导轨水平放置，属棒ab，与路，并能在导轨上自由滑动，在侧与ab平行放置的导线cd中通以图（自c向d为正，则ab棒受到向左的安培力的作用时刻是（）5、如图（导轨上跨接一金导轨构成闭合回导轨左b）所示的交流电流，规定电流方向A、0t1B、tt21C、tt32D、tt436、某正弦交流电通过如图所示，则它的有效值为（A、2A整流器处理后，得到的电流波形去掉半周，）2B、A2C、A2D、1A7、一个电热器接在10V的直流电源上，在ts内产生焦耳热为Q，今将该电热器接在一交流电源上，有效值分别是（）它在2t内产生的焦耳热为Q，则这一交流电流的电压最大值和A、最大值102V，有效值10V2B、最大值10V，有效值5VC、最大值52V，有效值5V2D、最大值202V，有效值10V8、如图所示，该交流电流的有效值是A，频率是Hz，该交流电流的瞬时值表达式是，在等时刻电路中2的电流改变方向，当t=T（T是周期）时交流电流的3瞬时值是A。9、如图所示，闭合矩形线圈abcd在匀强磁场中绕OO/轴匀速转动，在图示位置时，线圈受到的磁场力矩为M，若从图示位置转过θ角（θ<900）时，线1圈所受磁场力矩为M，则M：M为。21210、如图所示，边长为10cm的正方形线圈z绕垂直于磁感线的OO轴以n=10r/s的转速匀速转动，磁/场的磁感应强度B=0.1T，线圈的匝数N=100匝，电阻r=1Ω。线圈金属滑环上，外电路接有R=9Ω的电阻，并接有压表，求：（1）若从线圈势的瞬时表达式；（2）电压表的读数；（3）若从线圈性面开始计时，转过900过程中，（4）在1min内，作用在线圈上的外力做功的大小。两端分别接在两个固定于OO/轴上且彼此绝缘的一只理想交流电通过中性面开始计时，写出线圈中交变电动通过中平均电动势的大小；11、如图甲所示是转旋电枢式交流R=95Ω，图乙所示是电枢匀速转动时产生的正（1）线圈产生的电动势在什么位置为零？在什么位置最大？什么缘故？（2）线圈转旋一周，电动势（或电流）的方向如何样变化？（3）电动势的峰值、周期和频率各是多少？（4）写出电动势和电流的瞬时值的表达式？0.015s时刻电动（5）电压表和电流表的读数各是多少？发电机示意图，电枢的电阻r=5Ω,灯泡电阻弦电动势随时刻变化的图像。势的瞬时值是多少？反馈答案1、B2、B、C、D3、B、D4、A、C5、A、C6、D7、B8、52A；2.5Hz；I=10sin5πt(A)；0.2s、0.4s、0.6s……；-0.86A9、1：cos210、(1)e=6.28sin62.8t(V)；(2)4.0V；(3)4.0V；(4)120J11、（1）当线圈平面和磁感线垂直（处于中性面）时感应电动势为零。因线圈边ab、cd不切割磁感线，磁通量的变化率为零；当线圈平面和磁感线平行时，感应电动势最大，因线圈边ab、cd垂直切割磁感线，磁通量的变化率最大（2）311V；0.02s；50Hz；（3）当线圈转动从中性面（图中所示位置）开始计时，按右手定则，在线圈转动半周过程中，电流（或电动势）方向为a→d→c→b→a(设为正方向)；线咩连续转动的另半周过程中，电流（或电动势）方向为a→b→c→d→a（负方向）。可得在一个周期内正弦电流（或电动势）的方向改变两次。（4）E=311sin100πt(V)；-311V（5）2.2A；209V第二课时变压器电能输送知识回忆一、变压器1、变压器是能够改变电压的高备，但不能改变恒定电压。2、理想变压器：磁通量全部集中在铁心中（即没有漏磁），变压器本身不损耗能量，因而理想变压器没有能量缺失，即。3、理想变压器原、副线圈的端电压与匝数的关系式，此式关于有一个或几个副线圈的变压器均适用，还适用两个副线圈之间的端电压和匝数的关。系4、理想变压器原、副线圈中电流与匝数的关系为：。此式仅适用于只有一个副线圈供电的变压器，若有几个副线圈同时输出电流，则。二、远距离输电1、远距离输送电能时，输电导线上的发热缺失Q=I2Rt。（R为输电线电阻，I为通过输电线的电流。）减小输电导线的电阻是减少输电线上电能缺失的一种方法。①可选用电阻率ρ较小的铜和铝。②2、远距离输电中用增大导线截面积S来减小R，以减小3、减小输电导线中的电流能够减小输电线上电能的缺失，由于I=因而在输送一定电功率时，可采纳以减少输电线上电能缺失，这是行之有效的方法。4要注意：①远距离输送单相交流电时，输电导线长度按距离2倍运算。②要注意输电的电压与输电导线上损耗的电压、输送的电功率与输电导线上损耗的电功率的区别。知识回忆答案能量缺失是有限的。一、变压器2、输出功率等于输入功率U3、n1n1U22In4、12nI215、UIUIUI112233二、远距离输电P3、；高压输电输U输例题解析例1在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在如图所示变压器铁芯的左右两个臂上。当通以交变电流时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂。已知线圈1、2的匝数之比n1:n2=2:1，在不接负载的情形下（）A、当线圈1输入电压为220V时，线圈2输出电压为110VB、当七圈1输入电压220V时。线圈2输出电压为55VC、当线圈2输入电压110V时，线圈1输出电压为220VD、当线圈2输入电压110V时，线圈1输出电压为110V思路从变压器的变压原理来分析解析变压器的变压原理是当线圈中通有交变电流时，在闭合铁芯中产生交变的磁通量，由于闭合铁芯中交变的磁通量处处相同，因此在线圈中产生的感应电动势与线圈的匝数成正比（这是同法拉第电磁感应定律所确定。）而本题是的闭合铁芯中多了中间的一个臂，导致原线圈中产生的交变磁通量只有一半通过另一个线圈，而另一半通过中间的臂，这确实是导到线圈是的感应电动势只有全部通过时的一半。综上所述，可知（B）和（D）两选项正确。错选（A）和（C）的缘故是对变压吕的变压原理不清所致，学生对一个定律、一个定理、一个重要的结论，不但要知其然，还要知其因此然，否则用起来主会混为一谈，导到误错百出。例2如图所示理想变压器的初级线圈L，次级线圈有L和L，R=11×104Ω。已知线圈L和L的匝1122数之比为1：50。当S断开时，L中的电流为。0.5A。电源电压为55V，若将S闭合，求初级2线圈中的电流。1思路本题中两个次级线圈为两个等效电源。解题的动身点因此应为闭全电路的欧姆定律。解高两个次级线圈的电压分别为U、U，电流分别为I、I，由变21212222压吕的工作原理得：UUn1nUn；111nU21212222两次级线圈可视为电源，次级线圈分别与外电路电阻R1和R2组成闭全电路，由闭全电路欧姆定律得：IU21；IUR2221R2212UR111104I212005011因此21UR2I22221212001421PIU得1PIU5022222由题述的输入功率与输出功率的关系为：PIUPP2入111PP5P162.5mA因此I12UU4U1121小结较简单的有关变压器的部题，解题的思路是：紧紧扣住变压器的工作原理，依据结合部分电路欧姆定律和电路串并联知识求解。U1nI1n21n2，I2n1，U2例3如图所示为一理想变压器，S为半单刀双掷开关，P是滑到变阻器的滑动触头，U1为加在变压器两端的电压，I1为原线圈中的电流，则A、保持U和P的位置不变，由a合到b时，I将增大11B、保持U和P的位置不变，由b合到a时，R消耗功率较小1C、保持U不变，S合在a处，当P上滑时，I将增大11D、保持P的位置不变，S合在a处，当U增大时，I将增大11思路为直观起见，以下用“箭头升降”表示各量变化（1）S同a合到b，n↓,U↑,P↑,I↑1122（2）S由b合到a，n↑,U↓,P↓12（3）P上滑，R↑,I↓,I↓221（4）U↑,U↑,I↑,I↑122解正确选项为（A）、（B）、（D）。1小结讨论变压器电路中电流，电压变化时先要注意讨论前提。当U不变而负载电阻R变化时，输出1功率的变化决定输了入功率的变化，由此判定输入电流I的变化。变压器匝数改变时，输出电压的变化决1定输了出功率的变化，现由理想变压器的输出功率等于输入功率来确信线圈中电流的变化。例4一座小型水电站，水以3m/s的速度流入水轮机，而以1m/s的速度流出。流出水位比流入水信低1.6m，水的流量为1m3/s。假如水流能量的75%代给发电机，20%使水温度升高，求：(1)水温升高多少？(2)若发电机效率为80%，则发电机的输出功率多大？(3)发电机的输出电压为240V，输电线路电阻为162Ω，承诺缺失的电3功率为5%，用户所需电压为220V，则所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈匝数比各是多少？（变压器为现想变压器，g取10m/s，水的比热为1×103cal/kg·C0思路水京戏能量依照能的守恒从机械能的变化来求，再依照已知能够求出第（1）、（2）两问。为解了答（3）问，第一依题意画出输电线路原理图，如图所示。解（1）每秒水流机械能缺失为E1m(vv)mgh210J224122其中的20%使水温升高，则cmt0.2420%E因此cmt0.2420%E9.6104℃cm（2）发电机的输出功率为P75%E80%，而t=1s出t因此P=12kW出（3）画动身电机以变压器到用户的供电线路示意图。P=5%P=600W因为P=I2R因此I=6A线出线线线线又因I2=I=6A，I线P出50A1U1Inn1I2因此对升压变压器有2即12InnI121PP570A116IIIA，出线U44又因为3线9511n因此，对降压变压器有I34。nI43小结此题综合性强，应用了能的转化和守恒定律，关键在于：求出转化为电能的机械能并求动身电机输出功率；解析有关输电过程问题时，最好能依照题意画出输电过程示意图，再依照题设条件逐级求解。例5图是四种亮度可调的台灯电路示意图，它们所用的白炽灯泡相同，且差不多上“220V40W”，当灯泡消耗的功率都调至20W时，消耗功率最小的电路是（A）解析题中所给四种调或用定值电阴、滑动变阻器组成分压限流电路来改变灯泡两端的电压（或流过灯泡中电流），从而改变灯泡目的。四种电路中灯泡的规相格同，均为“220V40W”，而要求实际功率相同，全为20W，则加在灯泡必须从电源电压220V降到相同的值U。（A）是用滑动变阻器构成的限流电路，（B）是固定电阻组成的滑动变阻器组成的都有电流通过电阻，电阻上都要消耗电能，因此整个电路消耗的功率都大于20W。而（C）是抽头式的理想变压器，它既能改变交变电压又不确实是20W，因此应选（C）小结该题是将物理学与社会生活相结合的一道有用性题目，将分压、限流电路和理相变压器综合在一起，尽管它们都能改变电压，但变压原理不同。解除题时不必具体运算每个电路在灯泡为20W时所实际功率，如此使问题大为简化。例6加在理想变压器原线圈上的交流电源的电动如图所示，求解下列各题：（1）原线圈中I多大时，负载上获得的功率最大？最大功率是多少？（B）（C）（D）光台灯分别是得用变压器消耗的功率，达到改变亮度的两端的电压抽头式限流电路，（D）是用分压电路，它们在降压时消耗电能，电路的功率耗的势为E，内阻为r。与副线圈相连的负协电阻为R。1（2）负载电阻获得最大功率时，变压解析依照题意，题中所给交流的电动势、原线圈中的电流，均为交流的有效值，应用有效值这一概念可把问题转化为直流问题来处理。（1）由于变压器为理想变压器，则负载电阻上R上获得的功率等于交流电吕的匝数比多大？即PIEI2。该式说明负载电阻上获得的功率P是I1的一11源的输出功率，元二次函数，为此求P的最大值：EI)r(I)E可见，当I时，E2EPmE2Pr(I212P有最大值：4r。2r112r4r1EUEIrE()rE2。E（2）由于负载获得最大功率时I，变压器原线圈上电压为122r11U22RE2ERU，由P()R2变压器副线圈上的电压为，得U2P。24rrmmRnU因此变压器原副线圈的匝数比为：1nUrR。122跟踪反馈1、如图所示，某理想变压器的原、副线圈的匝数均可调剂，原线圈两端电压为一最大值不变的正弦交流电，在其他条件不变的情形下，为了使变压器输入功率增大，可使A、原线圈匝数n增加1B、副线圈匝数n增加2C、负载电阻R的阻值增大D、负载电阻R的阻值减小2、如图所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L和L；输电线的等效电阻为21R，开始时，开关S断开，当S接通时，以下说法中正确的是：A、副线圈两端M、N的输出电压减小C、通过灯泡L的电流减小1D、原线圈中的电流增大3、如图所示，ab和cd分别是放在变压器两测光滑水平导轨上的导体，cd静止。通电导线与ab在同一平面内A、ab向右匀速运动时，cd一定向左运动B、ab向右匀速运动时，cd不可能运动C、ab向右加速运动时，cd一定向左运动D、ab向右加速运动时，cd可能不动4、两个互相连接的金属环，粗环的电阻R等于细环电阻r的1/2，将细不套在变压器铁芯上时，A、B两点间电压为0.6V，则将粗环套在变压器铁芯上时，如图所示，A、B两点间的电压是A、1.8VB、1.2VC、0.6VD、0.3V5、如图所示，理想变压器的5个相同灯泡均正常发光，则A、三个电流比I：I：I=1：2：1123B、三个电流比I：I：I=2：2：1123C、三个匝数比n:n:n=4:1:2123D、三个匝数比n:n:n=2:1:11212的电动势e=311sin100πt(V),电阻R=88Ω，电流表、电压表对电路阻碍可忽略不1C、A表的示数为0.75A2D、V表的示数为44V27、如图所示电路，T为理想变压器，副线圈回路中的输电线ab和cd的电阻不可忽略，其余电线电阻可不计，则当开关S闭合时A、交流电压表V和V的示数一定都变小12B、交流电压表只有V的示数变小2C、交流电流表A、A、A的示数一定都变大123D、只有电流表A的示数变大18、有5个完全相同的灯泡连接在理想变压器的原副线圈中，如图所示。若将该线路与交流电源接通，且开关S接在位置1时，5个灯泡发光亮虎相同；若将开关S接在位置2时，灯泡未烧坏，则下述可能的A、该变压器是降压变压器，原副线圈匝数比为4：1B、该变压器是升压变压器，原副线圈匝数比为4：1C、副线圈中的灯泡仍能发光，只是更亮些D、副线圈中的灯泡仍能发光，只是亮度变暗12中的电阻A与副线圈回中的负载电阻B的阻值相等，a、b端加一定交流电压后两电阻消耗的电功率之比P：P=。两电阻两端电压之AA10、如图所示，水平铜盘半径为r，置于磁感应强度为B，方向竖直向下的匀强磁场中，铜盘绕过中心轴以角速度做匀速圆周运动，铜盘的中心及边缘处分别用滑片与一个理想变压器的原线圈相连，理想变压器原、副线圈匝数比为n，变压器的副线圈与一电阻为R的负载相连，则变压吕原线圈两端的电压为。通过负载R的电流为。11、一个小型发电机输出功率为50kW，输出电压为240V。现用一台升压变压器使其升压，用户处再用一台降压变压器降到所需要的220V，输电线总电阻30Ω，缺失电功率为总功率的6%，变压器是理想的。（1两这台变压器原副线圈的匝数比各是多少？（2）画出送电电路简图。12、电站向某地输送5000kW的电功率，输电线上缺失的电功率为100kW，若输送的电功率不变，把输电电压提高为原先的10倍，同时将输电线的横截面积减为原先的一半，求输电线上缺失的电功率减少多少？反馈习题答案1、B、C、D2、B、C、D3、A、D4、B5、A、C6、A、D7、B8、A、C9、1：16；1：4110、Br2;02n6n235；311、（1）1（2）n125n2114第三课时电磁场电磁波知识回忆一、电磁场1、稳固的电场（或磁场）周围磁场（或电场）；变化的电场（或磁场）周围磁场（或电场）。2、平均变化的电场（或磁场）周围产生磁场（或电场）；非平均变化的电场（或磁场）周围产生磁场（或电场）3、振荡电场（或磁场）周围产生磁场（或电场）；而振荡的磁场（或电场）又可在周围产生电场（或磁场）……形成不可分离的统一体——电磁场。二、电磁波1、，形成电磁波。2、电磁波能够在真空中传播，真空中电磁波的速度为3、电磁波是波。交替产生的电场方向、磁场方向及电磁波的传播方向三者互相垂直。4、波长、波速、频率三者关系是：。知识回忆答案一、电磁场1、不产生产生2、稳固变化3、同频率振荡同频率振荡二、电磁波1、电磁场由发生区域向远处传播2、3×10m/s83、横波4、v=λf例题解析例1、依照麦克斯韦电磁理论，下述正确的有A、在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场B、在变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围一定产生变化的电场C、平均变化的电场周围一定产生平均变化的磁场D、振荡的电场一定产生同频率振荡的磁场思路变化的电场周围才会产生磁场，恒定的电场周围可不能产生磁场，同理，恒定的磁场周围也可不能产生电场，因此选项A错。随时刻做平均变化的电场，的，同理，平均变化的磁场周围产生的电场也是恒定的；因此选项B、C不对。电场周期相同，因此选项D正确。射出电增波，后若通过1.8×10-4s收到敌机反射的后回波，则敌机距雷达站的距离约为其变化率是常量，故周围产生的磁场是恒定期性变化，其周围产生的磁场一定随之周期性变化，且变化周例2、雷达发。思路设距离为sct3.0101.8104m2.7108则2s=ct,因此，s4m22例3、电磁波A、电磁波的传播不气进入水中时，电磁波速度变小，声波速度变大气进入水中时，电磁波波长变小，声波波长变大和声波在个质中的传播速度都时由介质决定，与频率特点和声波的行分析。选项A、B均与事实相符，因此A、B项正确。与声波比较需要介质，声波的传播需要介质B、由空C、由空D、电磁波无关思路能够依照电磁波的特点进依照vf，电磁波速度变水，频率不变，波长变小；声波速度变大，频率不变，波长变大，因此选项C正确。电磁波在介质中的速度，与介质有关，也与频率有关，在同一种介质中，频率越大，波速越小，因此选项D错误。例4、下列关于电磁波的A、电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播叙述中，正确的是B、电磁波在任何介质传播速度均为3×108m/s时，波长变短C、电磁波由真空进入介质传播D、电磁波不能产生干涉、衍射现象思路电磁波是交替产生周期变化的电磁场由发生区域向远处的传播。在真空中的传播速度为3×过程中频率f不变，由波动公式v=f。由于电磁波在介质中传播速度变小，因此波衍射现象结论A、C正确108m/s。电磁波在传播长变短。电磁波具有波动性，能产生干涉、例5、同步卫星能够转播无线，问说话后至少经多长时刻才能听到对方回话？（设对方听到话后赶忙回话，已知M=6×1024m，R=6.4×106m）地地思路要求出说话后听到对方讲话经历的时刻，需要明白同步卫星分别和两人之间的距离，汉两人都站在同步卫星的正下方时，电磁波经同步卫星传播的距离最短，需时最少。解设卫星的质为量m，离地高度为h，同步卫星的角速度和地球自转的角速度相同。由牛顿第二定Mmm(Rh)G(Rh)2律得：2R36.67101161024(360024)43.142GM26.41063.58107m2.58104km因此h32s1.431080.477s310无线电传播的最短时刻为：tc8小结本题是一联系实际的综合题，力学知识在题中占较大比例，解题的关键是找到电磁波传播的时刻最短的人的们置。例6雷达是用来对目标进行定位的现代化定位系统。海豚也具有完善的声纳系统，它能在黑背地准确而快速地捕捉食物，躲开敌害，远远优于现代化的无线电系统（1）海豚生活在A、沙漠（2）海豚的定位是利用了自身发射的A、电磁波B、红外线（3）雷达的定位是利用自身发射的A、电磁波B、红外线解析（1）海豚生活在海中，选D。（2）海豚能发射超声波，它是一种频率高于2×104Hz的声波，它的波长专门短，因而能定向发射，而且在水中传播时因能量缺失小，要比无线电波和光波传的远。海豚确实是靠自身发出的超声波的回声在混浊的水里准确确定远处的小鱼位置而猛冲过去吞食。选D（3）雷达是一个电磁波的发射和接收系统，因而是靠发射电磁波B、陆地C、树上D海中C、次声波C、次声波D、超声波D、光线来定位的，选A跟踪反馈1、英国物理学假如你用心看书，就会发觉机械波与电磁波有许多可比之处，某同学对此做了一下结论，你认为错误．．的是（）A、机械波可能是纵波，也可能是横波，电磁波B、机械波的传播依靠于个质，而电磁波C、机械波和电磁波都能产生反射、折射、干涉、衍射现象D、当机械波或电磁波从