交变电流和电磁波

关于交变电流和电磁波知识要求Ⅰ类电阻、电感和电容对交变电流的作用感抗和容抗变压器的原理，电压比和电流比，电能的输送电磁场，电磁波，电磁波的波速。无线电波的发射和接收。电视，雷达。Ⅱ类交流发电机及其产生正弦交流电的原理，正弦交流电的图象和三角函数表达式。最大值与有效值，周期与频率。

第2页,共26页，2024年2月25日，星期天技能要求一、交流电路中电功的计算和电量的计算二、认识身边的电磁波三、水电站的能量转化和能量输送

第3页,共26页，2024年2月25日，星期天例题一如图所示，矩形线圈共100匝，ad＝0.4m，在磁感应强度为0.5T的匀强磁场中绕垂直磁场的OO’轴以每秒50转的速度转动。（1）线圈在什么位置时感应电动势最大，为多少？（2）以图示位置为计时时刻，电动势的变化规律怎样？（3）从图示位置转过90°的过程中感应电动势的平均值为多少？（4）从图示位置开始计时，t＝1/150s时，线圈中感应电动势是多少？分析与解答（1）线圈平面与磁感线平行时电动势最大，Em=（2）（3）E平均=(请注意到它与有效值E=的区别)第4页,共26页，2024年2月25日，星期天例题二一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴转动。线圈匝数n＝100，穿过每匝线圈的磁通量φ随时间按正弦规律变化，如图所示。发电机内阻r＝5.0Ω，外电路电阻R＝95Ω。已知感应电动势的最大值Em＝nωφm，其中φm为穿过每匝线圈磁通量的最大值。求串联在外电路中的交流电流表（内阻不计）的示数分析与解答交流电表的示数都是有效值。Em=nωφm,ω=2π/T=2S-1，Em=200VE=100V.I=1.34A

第5页,共26页，2024年2月25日，星期天例题三如图所示，在磁感应强度B＝0.5T的匀强磁场中，有一个正方形金属线圈abcd，边长l＝0.2m，线圈ad边跟磁场左侧边界重合，线圈电阻R＝0.4Ω，用外力使线圈从磁场中运动出来，一次是使线圈从左侧边界匀速平行移出磁场，另一次是使线圈以ad边为轴匀速转动出磁场，两次所用时间都是0.1s。试计算两次外力做功之差及两次线圈中通过的电量之比。

第6页,共26页，2024年2月25日，星期天例题分析与解答向左匀速拉出：V1=l/t=2m/s,E=lVB=0.2V,I=lVB/R=0.5A,F1=IlB=0.05NW1=F1l=0.01J;Δq1=It=0.05C.以ad边为轴匀速转动出磁场过程外力做的功必须用交流电的有效值来计算：ω=5πS-1,Em=ωl2B=0.1πV第7页,共26页，2024年2月25日，星期天例题四（2003年上海市高考理综）摄影机、数码相机、录像带、画布、毛笔、光盘、眼镜、照相底片、放映机等陆续出现在人类的生活中。其中作为图像载体的有

；作为图像记录工具的有（按发明时间的先后排列）

。分析与解答；注意按发明时间的先后排列。作为图像载体的有（画布、照相底片、录像带、光盘）作为图像记录工具的有（毛笔、摄影机、数码相机）（“毛笔”不在第一位不给分）

第8页,共26页，2024年2月25日，星期天例题五（2003年上海市高考理综）用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程。下列属于这类传感器的是 （）A．红外报警装置 B．走廊照明灯的声控开关C．自动洗衣机中的压力传感装置

D．电饭煲中控制加热和保温的温控器分析与解答：声控开关是把声波转化为电信号；自动洗衣机中的压力传感装置是把机械信号转化为电信号；电饭煲中控制加热和保温的温控器是把热信号转化为电信号；正确选项只有A第9页,共26页，2024年2月25日，星期天例题六如图所示，理想变压器输入电压一定，给负载R供电，使变压器输入功率增大的方法是（）A．只增大负载电阻的阻值B．只减小负载电阻的阻值C．只增加原线圈的匝数D．只增加副线圈的匝数分析与解答只增大负载电阻的阻值导致输出电流减小，A错；理想变压器每一匝的电压都相等，只增加原线圈的匝数使每一匝的电压减小，C错；正确选项为BD。

第10页,共26页，2024年2月25日，星期天例题七某河段河水流量为5m3/s，水流下落的高度为8m。现在利用它来发电，设所用发电机的效率为50％，求：（1）发电机的输出功率；（2）设发电机的输出电压为5000V，向400km外的用户输电，输电线的电阻率ρ＝1.7×10-8Ω/m，横截面积S＝0.85cm2，输电导线上的电功率损失要求不超过输出功率的4％，则在输电时的电压应升高到多少伏？所用的升压变压器的原、副线圈的匝数比是多少？（g取9.8m/s2）分析与解答（1）P=500×9.8×8×50％=196KW（2）R=ρ×2L/S=160Ω，P失=I2R=7840WI=7A，U2=P/I=28×103V，n1/n2=5/28。

第11页,共26页，2024年2月25日，星期天例题八如图所示，在真空中速度为v＝6.4×10-7m/s的电子束连续地射出两平行极板之间，极板长度为l＝8.0×10-2m，间距为d＝5.0×10-3m。两极板不带电时，电子束将沿两极板之间的中线通过，在两极板上加一50Hz的交变电压U＝U0sinωt，如果所加电压的最大值U0超过某一值Uc时，将出现以下现象：电子束有时能通过两极板；有时间断不能通过。（e＝1.6×10-19C,me＝9.11×10-31kg）求：（1）Uc的大小；（2）U0为何值才能使通过的时间△t1跟间断的时间△t2之比为2:1。

第12页,共26页，2024年2月25日，星期天例题分析与解答（1）△t=l/v=1.25×10-9S,在这样短的时间内可认为电场是恒定的电子作类平抛运动。

Uc=91V

（2）右图可以帮助理解U0的物理意义：△t1=T/6，△t2=T/4-T/6=T/12，

U0sinπ/3=Uc=91

VU0=105V第13页,共26页，2024年2月25日，星期天作业1、某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图所示，如果其他条件不变，仅使线圈的转速加倍，则交流电动势的最大值和周期分别变为（）A．400V，0.02sB．200V，0.02sC．400V，0.08sD．200V，0.08s转速加倍则最大值加倍，周期减半B第14页,共26页，2024年2月25日，星期天作业2、如图a所示，A、B为两个相同的环形线圈，共轴并靠近放置。A线圈中通有如图b所示的交流电i，则（）A．在t1到t2时间内，A、B两线圈相吸B．在t1到t2时间内，A、B两线圈相斥C．t2时刻两线圈间作用力为零D．t2时刻两线圈间吸引力最大

分析：t2时刻B中的电流为零，AB间无相互作用t1时刻A中磁通量变化率为零，A中电流为零；在t1到t2时间内B中电流减小这相当于B远离A所以AB相互吸引。AC第15页,共26页，2024年2月25日，星期天作业3、右图示意了LC振荡电路在某时刻电容器的带电情况及线圈中的磁感线，由此可以断定[

]

A．电容器正在充电

B．电感线圈中的磁场能正在增加C．电路中的电流强度正在减少

D．电容器的电场能正在减少

分析：由磁感线的方向可以判断电流的方向根据右手螺旋定则电流是从电容器正极流向负极所以电容器正在放电，电场能正在减少磁场能正在增加BD第16页,共26页，2024年2月25日，星期天作业4、右图所示电路中的电容器称为高频旁路电容，下列说法正确的是：（

）A．电容器的电容很大

B．电容器的电容很小C．对高频而言，电容器的容抗很大

D．对低频而言，电容器的容抗很大

分析高频旁路电容一般采用102P到100P的小电容器如果高频旁路电容的电容过大就会把低频信号也旁路掉。所以高频旁路电容对低频信号的容抗应该很大。BD第17页,共26页，2024年2月25日，星期天作业5、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L1和L2，输电线的等效电阻为R，开始时电键S断开，当S接通时，以下说法中正确的是（

）A．副线圈两端MN的输出电压减小B．副线圈输电线等效电阻R上的电压降增大C．通过灯泡L1的电流增大D．原线圈中的电流增大分析：变压器的输入电压不变、输出电压也不变，故A错S接通后总电阻减小，输出电流就增大，所以输入电流也增大输电线等效电阻R上的电压降就增大并联电灯两端的电压就减小，故C错

BD第18页,共26页，2024年2月25日，星期天作业6、如图a为电热毯的电路图，电热丝接在u＝311sin100tV的电源上，电热毯被加热到一定温度后，通过装置P使输入电压变为图b所示波形，从而进入保温状态，若电热丝电阻保持不变，此时交流电压表的读数是（

）A．110VB．156VC．220VD．211V分析：电压表的读数是交流电的有效值原电流的有效值是220V设图b所示的电流的有效值为U则2U2/R=2202/RU=B第19页,共26页，2024年2月25日，星期天作业7、如图所示的电表均为理想的交流电表，保险丝P的熔断电流为2A，电容器C的击穿电压为300V。若在a、b间加正弦交流电压，并适当地调节R0和R接入电路中的阻值，使P恰好不被熔断，C恰好不被击穿，则电流表的读数为

A，电压表的读数为

V。分析：保险丝的熔断电流是指电流的有效值而电容器的击穿电压是指电压的最大值所以电流表的读数为2A电压表的读数为第20页,共26页，2024年2月25日，星期天作业8、雷达站正在观察一飞机飞行，若飞机正向雷达站飞来，从某时刻雷达发出电磁波到接收到反射的电磁波历时200μs，隔4s后再观测，从发出电磁波到接收到反射的电磁波历时186μs，飞机的飞行速度为

m/s。分析：本题的示意图如下

雷达站S1=Ct1/2=3×104mS2=Ct2/2=2.79×104mS1-S2=V×44V=2100m,V=525m/s第21页,共26页，2024年2月25日，星期天作业9、如果你通过同步卫星转发的无线电话与对方通话，则在你讲完话后，至少要等多长时间才能听到对方的回话？已知地球的质量M＝6.0×1024kg，地球半径R＝6.4×106m，万有引力恒量G＝6.67×10－11Nm2/kg2。分析：首先要知道同步卫星的高度

无线电波的传播距离是4h第22页,共26页，2024年2月25日，星期天作业10、输送4.0×106W的电能，若发电机输出电压为2000V，选用变压器升压后应用截面积为4.25cm2的铜导线，把电能送到400Km远处，线路损失的功率为5.0×105W。已知铜的电阻率=1.7×10-8Ωm。（1）应选用匝数比为多少的升压变压器？（2）在用电区的降压变压器的原线圈的两端电压是多大？分析：输电线电阻R=

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