步步高高考物理人教版浙江一轮复习课件章讲交变电流

内容索引考点一交变电流的产生和描述考点二电感和电容对交变电流的影响考点三变压器、电能的输送练出高分实验15探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系1.交变电流(1)定义：

和

都随时间做周期性变化的电流.(2)常见类型：如图甲、乙、丙、丁所示都属于交变电流.其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流，简称正弦交流电，如图甲所示.大小方向【考点逐项排查】答案

垂直于磁场重合垂直中性面nBSω两0发生改变最大不改变答案3．交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)规律物理量函数表达式图象磁通量Φ＝Φmcosωt＝Bscosωt电动势e＝Emsinωt＝nBSωsinωt电压u＝Umsinωt＝电流i＝Imsinωt＝4.交变电流的有效值(1)交变电流有效值的规定：交变电流、恒定电流I直分别通过同一电阻R，在相等时间内产生的焦耳热分别为Q交、Q直，若Q交＝Q直，则交变电流的有效值I＝I直(直流有效值也可以这样算).(2)正(余)弦式交变电流的有效值与最大值之间的关系：E有效＝

U有效＝

I有效＝(3)对有效值的理解：①交流电流表、

的示数是指有效值；②用电器铭牌上标的值(如额定电压、

等)指的均是有效值；③计算热量、电功率及保险丝的

指的是有效值；④没有特别加以说明的，是指有效值；⑤“交流的最大值是有效值的

倍”仅用于正弦交流电.(但当讨论电容器的击穿电压时，要用最大值)熔断电流交流电压表额定功率答案[思维深化]1.如图甲、乙、丙、丁、戊所示，把5个面积相同的线圈放入同一匀强磁场中，绕不同的轴转动，在转动过程中感应电动势的最大值是否相同？为什么？答案相同，因为感应电动势的最大值Em＝nBSω，与转轴的位置无关，与线圈的形状无关.答案2.请判断下列说法是否正确.(1)交变电流的主要特征是电流的方向随时间周期性变化.(

)(2)大小变化而方向不变的电流也叫交变电流.(

)(3)线圈经过中性面时产生的感应电动势最大.(

)(4)在一个周期内，正弦交流电的方向改变两次.(

)√××√答案1.(多选)如图所示为交流发电机示意图，线圈的AB边连在金属滑环K上，CD边连在滑环L上，导体制作的两个电刷E、F分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接.关于其工作原理，下列分析正确的是(

)A.当线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大B.当线圈平面转到中性面的瞬间，线圈中的感应电流最大C.当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量最小D.当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，线圈中的感应电流最小AC中性面v

跟中性面垂直v

【题组阶梯突破】解析答案213421342.(多选)图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，

为交流电流表.线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，从图甲所示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示.以下判断正确的是(

)A.电流表的示数为10AB.线圈转动的角速度为50πrad/sC.t＝0.01s时，线圈平面与磁场方向平行D.t＝0.02s时，电阻R中电流的方向自右向左AImT

t＝0.01s时，I最大，线圈平面与磁场方向平行，t＝0.02s时，线圈所处的状态就是图示状况，此时R中电流的方向自左向右.AC解析答案2134

有效值恰好为灯泡额定电压，所以灯泡恰好正常发光峰值311V>300V，电容器可能被击穿VVV解析

的示数为有效值:220VV√解析答案21344.如图所示，N＝50匝的矩形线圈abcd，ab边长l1＝20cm，ad边长l2＝25cm，放在磁感应强度B＝0.4T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n＝3000r/min的转速匀速转动，线圈电阻r＝1Ω，外电路电阻R＝9Ω，t＝0时线圈平面与磁感线平行，ab边正转出纸外、cd边转入纸里.求：(1)t＝0时感应电流的方向；解析根据右手定则，线圈感应电流方向为adcba.解析答案(2)感应电动势的瞬时值表达式；解析答案2134(3)线圈转一圈外力做的功；解析答案2134

[规律总结]返回内容呈现1.电感器对交变电流的阻碍作用(1)实验探究①实验目的：了解电感器对交变电流的阻碍作用.②实验演示：装置如图所示.电感线圈与灯泡串联后分别接直流电源和有效值与直流电源相同的交流电源，观察两种情况下灯泡的亮度.③实验现象：接通直流电源时，灯泡亮些；接通交流电源时，灯泡变暗.④实验结论：电感线圈对交变电流有阻碍作用.(2)影响电感对交变电流的阻碍作用的因素：电感器的

、交变电流的

.①电感器的自感系数越大，对交变电流的阻碍作用

.②交变电流的频率越高，对交变电流的阻碍作用

.【考点逐项排查】答案越大自感系数频率越大(3)电感器的应用——扼流圈类型区别低频扼流圈高频扼流圈构造匝数多，有铁芯(由铜线绕制)匝数少，无铁芯(由铜线绕制)自感系数L较大较小感抗XL大小较大较小作用通直流，阻交流通直流、通低频，阻高频①“通直流，阻交流”这是对两种不同类型的电流而言的，因为(恒定)直流不变化，不能引起自感现象，交变电流时刻改变，必有自感电动势产生来阻碍电流的变化.②“通低频，阻高频”这是对不同频率的交变电流而言的，因为交变电流的频率越高，电流的变化越快，自感作用越强，感抗也就越大.2.电容器对交变电流的影响(1)实验探究①实验目的探究交变电流能否通过电容器.②实验演示如图所示，将灯泡和电容器串联在电路里，分别接直流电源和有效值与直流电源相同的交流电源，观察两种情况下灯泡的亮度.③实验现象电路中串有电容器时，接通直流电源时，灯泡不亮；接通交流电源时，灯泡亮.④实验结论交变电流能够通过电容器，直流不能通过电容器.⑤实验现象的本质直流不能通过电容器是因为电容器的两个极板中间充满了绝缘介质.当交变电流加到电容器上后，在交变电流变化的一个周期内电容器要交替进行充电、放电、反向充电、放电，电路中就有了持续的电流，好像是交变电流“通过”了电容器，实际上自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝缘介质.(2)影响电容器对交变电流阻碍作用的因素：电容器的

、交变电流的

.①电容器的电容越大，对交变电流的阻碍作用

.②交变电流的频率越高，对交变电流的阻碍作用

.答案越小电容频率越小(3)电容器在电路中的应用①隔直电容器：通交流，阻直流.如图所示，输入信号既有交流成分又有直流成分，在下一级电路的输入端前串联一个电容器(电容较大)，就可以阻挡直流成分，只让交流成分通过.②高频旁路电容器：通高频，阻低频.如图所示，输入信号中既有高频成分又有低频成分，在下一级电路的输入端并联一个电容器(电容较小)，就可只把低频成分的交流信号输送到下一级装置.5.(多选)如图所示的实验电路中，若交流电压的有效值与直流电压相等，S为双刀双掷开关，下列叙述中正确的是(

)A.当S掷向a、b时灯较亮，掷向c、d时灯较暗B.当S掷向a、b时灯较暗，掷向c、d时灯较亮C.S掷向c、d，把电感线圈中的铁芯抽出来时灯变亮D.S掷向c、d，电源电压不变，而使频率减小时灯变暗解析线圈对恒定电流几乎无阻碍作用，对交变电流自感系数越大，阻碍作用越大.【题组阶梯突破】解析答案AC6576.如图所示，电路由交流电源供电，最大电压保持不变，如果交变电流的频率升高，则下列说法中正确的是(

)A.电容器上的电荷量最大值增大

B.电容器的阻碍作用增大C.电路中灯泡的亮度变亮 D.电路中灯泡的亮度变暗解析当交变电流的频率升高时，电容器的阻碍作用减小，灯泡的亮度变亮，灯泡两端的电压变大，故选项C正确，选项B、D错误；由Q＝CU可知，选项A错误.解析答案C6577.(多选)如图所示，当交流电源的电压(有效值)U＝220V，频率f＝50Hz时，三只灯泡L1、L2、L3的亮度相同(L无直流电阻)，若将交流电源的频率变为f＝100Hz，则(

)A.L1灯比原来亮 B.L2灯比原来亮C.L3灯和原来一样亮 D.L3灯比原来亮解析电容器对交流电的阻碍作用与交变电流的频率有关，频率高对高频交变电流的阻碍作用小，所以选项A正确；电感器对交变电流的阻碍作用随频率的升高而增大，所以选项B错误；电阻R对交变电流的阻碍作用与电源的频率无关，所以选项C正确，选项D错误.解析答案AC657返回1.理想变压器的基本关系(1)构造如图所示，变压器是由

和绕在铁芯上的

组成的.①原线圈：与交流电源连接的线圈，也叫

线圈.②副线圈：与

连接的线圈，也叫

线圈.【考点逐项排查】答案次级闭合铁芯两个线圈初级负载答案(2)原理电流磁效应、

.(3)基本关系式及制约关系①功率关系：

.即

.而且，原线圈的输入功率P入由

决定.②电压关系：.而且，副线圈电压U2由

和匝数比决定.③电流关系：只有一个副线圈时＝.而且，原线圈电流I1由

和匝数比决定.副线圈电流I2电磁感应P入＝P出U1I1＝U2I2副线圈的输出功率P出原线圈电压U1

3.远距离输电问题(1)远距离输电示意图(如图所示)

电压I2R电阻率截面积答案

答案输电线路线路电阻

AVAV读数：有效值√解析答案【题组阶梯突破】9810119.自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分.一升压式自耦调压变压器的电路如图所示，其副线圈匝数可调.已知变压器线圈总匝数为1900匝，原线圈为1100匝，接在有效值为220V的交流电源上.当变压器输出电压调至最大时，负载R上的功率为2.0kW.设此时原线圈中电流的有效值为I1，负载两端电压的有效值为U2，且变压器是理想的，则U2和I1分别约为(

)A.380V和5.3AB.380V和9.1AC.240V和5.3AD.240V和9.1An2=1900√解析答案98101110.(多选)如图所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节，在副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑动触头.在原线圈上加一电压为U的正弦交流电，则(

)A.保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变大B.保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变小C.保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变大D.保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变小解析Q位置不动，U2不变，当P上滑时，R增大，P出减小P入减小A减小U1不变P位置不动，R不变，当Q上滑时，U2变大，P出增大P入增大A增大BC解析答案98101111.(多选)在远距离输电时，输送的电功率为P，输电电压为U，所用导线电阻率为ρ，横截面积为S，总长度为L，输电线上损失的电功率为P′，用户得到的电功率为P用，则P′、P用的关系式正确的是(

)BD解析答案981011关于理想变压器的四点说明1.变压器不能改变直流电压.2.变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变交变电流的频率.3.理想变压器本身不消耗能量.4.理想变压器基本关系中的U1、U2、I1、I2均为有效值.[规律总结]返回1.实验目的：探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系.2.实验原理：原线圈通过电流时，铁芯中产生磁场，由于交变电流的大小和方向都在不断变化，铁芯中的磁场也在不断的变化，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势，副线圈中就存在输出电压.本实验通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压与匝数的关系.3.实验器材：两只多用电表(或两只交直流数字电压表)、学生电源(低压交流电源)、开关、可拆变压器、导线若干.【考点逐项排查】4.实验步骤(1)按如图所示连接好电路图，将两个多用电表调到交流电压挡，并记录两个线圈的匝数.(2)打开学生电源，读出电压值，并记录在表格中.(3)保持匝数不变多次改变输入电压，记录下每次的两个电压值.(4)保持电压、原线圈的匝数不变，多次改变副线圈的匝数，记录下每次的副线圈匝数和对应的电压值.5.数据记录与处理6.结论：原、副线圈的电压比与原、副线圈的匝数比相等.次序n1(匝)n2(匝)n1∶n2U1(V)U2(V)U1∶U21

2

3

4

7.误差分析(1)实际变压器存在各种损耗.(2)交流电表的读数存在误差.8.注意事项(1)在改变学生电源电压、线圈匝数前均要先断开开关，再进行操作.(2)为了人身安全学生电源的电压不能超过12V，不能用手接触裸露的导线和接线柱.(3)为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测，大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量.12.在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中，实验室中备有下列可供选择的器材：A.可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈)B.条形磁铁C.直流电源D.多用电表E.开关、导线若干上述器材在本实验中不必用到的是_____(填器材前的序号)，本实验中还需用到的器材有______________.【题组阶梯突破】BC低压交流电源131214答案13.做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验时，原线圈接在学生电源上，用多用电表测量副线圈的电压，下列操作正确的是(

)A.原线圈接直流电压，电表用直流电压挡B.原线圈接直流电压，电表用交流电压挡C.原线圈接交流电压，电表用直流电压挡D.原线圈接交流电压，电表用交流电压挡解析副线圈上的感应电动势是通过两个线圈间的互感现象产生的，所以原线圈上的电流应该是变化的，应为交流电流，电压为交流电压，故D正确.D131214解析答案14.有一个教学用的可拆变压器，如图甲所示，它有两个外观基本相同的线圈A、B(内部导线电阻率、横截面积相同)，线圈外部还可以绕线.(1)某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了A、B线圈的电阻值，指针分别对应图乙中的a、b位置，则A线圈的电阻为______Ω，由此可推断_____线圈的匝数较多(选填“A”或“B”).解析多用电表欧姆挡读数＝指针指示值×倍率.A的读数为24，倍率为×1，所以电阻为24Ω，根据电阻定律，导线越长，电阻越大，因为A的电阻比B大，所以A线圈匝数多.24A131214解析答案(2)如果把它看做理想变压器，现要测量A线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源，请完成实验步骤的填空：①用绝缘导线在线圈的外部或变压器的铁芯上绕制n匝线圈；②将_____(选填“A”或“B”)线圈与低压交流电源相连接；③用多用电表的_________挡分别测量A线圈的输入电压UA和绕制线圈的输出电压U.④则A线圈的匝数为______.A交流电压返回解析答案1312142134567891011

√解析答案121314

√解析答案21345678910111213143.小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈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(

)解析答案解析矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，所以发电机的电动势峰值为2Ne0，A、B错误；D21345678910111213144.如图所示是“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验装置，下列说法正确的是(

)A.与灯泡连接的线圈叫原线圈B.测量变压器输出电压要用直流电压表C.若只增加副线圈的匝数，变压器的输出电压变大D.若只增加副线圈的匝数，变压器的输出电压变小C答案21345678910111213145.一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3∶1，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220V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(

)A解析答案21345678910111213146.普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，图中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少，工作时电流为Iab，cd一侧线圈的匝数较多，工作时电流为Icd，为了使电流表能正常工作，则(

)A.ab接MN、cd接PQ，Iab＜IcdB.ab接MN、cd接PQ，Iab＞IcdC.ab接PQ、cd接MN，Iab＜IcdD.ab接PQ、cd接MN，Iab＞IcdB解析答案2134567891011121314

解析答案2134567891011121314答案D单刀双掷开关与a连接，滑片P向上移动时，电压表示数变大，选项C错误.21345678910111213148.(多选)在远距离输电中，当输电线的电阻和输送的电功率不变时，那么(

)A.输电线路上损失的电压与输送电流成正比B.输送电压越高，输电线路上损失的电压越大C.输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反比D.输电线路上损失的功率跟输电线上的电流成正比解析答案AC21345678910111213149.(多选)如图所示，将额定电压为60V的用电器，通过一理想变压器接在正弦交变电源上.闭合开关S后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220V和2.2A.以下判断正确的是(

)A.变压器输入功率为484WB.通过原线圈的电流的有效值为0.6AC.通过副线圈的电流的最大值为2.2AD.变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶3解析答案2134567891011121314答案BD解析变压器的输入功率P1＝P2＝I2U2＝2.2×60W＝132W，选项A错误