高中物理交变电流-知识点总结及五年真题详解(理论知识及真题两部分)

交变电流、电磁学

第一部分（理论学问点、重点）

一、学问网络

A产生：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动而产生的

「瞬时值：I=ImSin3t

峰值:Im=nsBw/R

描<有效值:/=/,“/也

述

周期和频率的关系:T=l〃

交L图像：正弦曲线

变

〔电感对交变电流的作用：通直流、阻沟通，通低频、阻高频

电

电容对交变电流的作用：通沟通、阻直流，通高频、阻低频

流

\r原理：电磁感应

变变压比：U|/U2=n）/n2

压r只有一个副线圈：L/l2=n2/m

需\变流比■“

有多个副线圈：lm=kn2=13113=

IP

<r功率损失：P报=（—尸R纹

I电能的输送J

电压损失：U损=±R线

jU

远距离输电方式：高压输电

二、重、难点学问归纳

1.交变电流产生

（一）、交变电流：大小和方向都随时间作周期性变更的电流叫做交变电流，简称沟通。如图17-1

所示（b）、（c）、（e）所示电流都属于沟通，其中按正弦规律变更的沟通叫正弦沟通。如图（b）

图17-「

所示。而（a）、（d）为直流其中（a）为恒定电流。

(二)、正弦沟通的产生及变更规律。

(1)、产生：当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生的沟通是随时间

按正弦规律变更的。即正弦沟通。

(2)、中性面：匀速旋转的线圈，位于跟磁感线垂直的平面叫做中性面。这一位置穿过线圈的

磁通量最大，但切割边都未切割磁感线，或者说这时线圈的磁通量变更率为零，线圈中无感应电

动势。

(3)、规律：从中性面起先计时，则e=NBS3sin3t。用e，”表示峰值NBS3则e=emsin<Jt

在纯电阻电路中，电流1=二sin3t=I,“sin3t,电压11=1}.闾113。

2,表征交变电流大小物理量

(1)瞬时值：对应某一时刻的沟通的值用小写字母x表示，eiu

(2)峰值：即最大的瞬时值。大写字母表示，UmImem

em=nsB3Im=em/R

留意：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动时，所产生感应电动势的峰值为e

『NBS3,即仅由匝数N,线圈面积S,磁感强度B和角速度3四个量确定。与轴的详细位

置，线圈的形态及线圈是否闭合都是无关的。

(3)有效值:

a、意义：描述沟通电做功或热效应的物理量

b、定义：跟沟通热效应相等的恒定电流的值叫做沟通的有效值。

mU“,

c、正弦沟通的有效值与峰值之间的关系是7Tu=

£U1

留意：正弦沟通的有效值和峰值之间具有€=—卢，U=-^/=-卢的关系，非正弦(或余

725/2T2

弦)沟通无此关系，但可按有效值的定义进行推导，如对于正负半周最大值相等的方

波电流，其热效应和与其最大值相等的恒定电流是相同的，因而其有效值即等于其最

大值。即1=1.。

e、沟通用电器的额定电压和额定电流指的是有效值；沟通电流表和沟通电压表的读数是有效

值。对于沟通电若没有特殊说明的均指有效值。

f、在求沟通电的功、功率或电热时必需用沟通电的有效值。

(4)峰值、有效值、平均值在应用上的区分。

峰值是沟通变更中的某一瞬时值，对纯电阻电路来说，没有什么应用意义。若对含电容

电路，在推断电容器是否会被击穿时，则需考虑沟通的峰值是否超过电容器的耐压值。

沟通的有效值是按热效应来定义的，对于一个确定的沟通来说，其有效值是肯定的。而

平均值是由公式工=〃丝确定的，其值大小由某段时间磁通量的变更量来确定，在不同的时间段

A/

里是不相同的。如对正弦沟通，其正半周或负半周的平均电动势大小

为—£=巴,7-令2B.v=乌2H巳B丝，而一周期内的平均电动势却为零。在计算沟通通过电阻产生的热功率

17t

2

时，只能用有效值，而不能用平均值。在计算通过导体的电量时，只能用平均值，而不能用

有效值。

在实际应用中，沟通电器铭牌上标明的额定电压或额定电流都是指有效值，沟通电流表和

沟通电压表指示的电流、电压也是有效值，解题中，若题示不加特殊说明，提到的电流、电

压、电动势时，都是指有效值。

(5)、表征交变电流变更快慢的物理量

a、周期T：电流完成一次周期性变更所用的时间。单位：s.

b、频率f：一秒内完成周期性变更的次数。单位：Hz.

c、角频率3：就是线圈在匀强磁场中转动的角速度。单位：rad/s.

27r

d、角速度、频率、周期，的美系3=2乃仁—

T

(6)、疑难辨析

沟通电的电动势瞬时值和穿过线圈面积的磁通量的变更率

成正比。当线圈在匀强磁场中匀速转动时，线圈磁通量也是按

正弦(或余弦)规律变更的，若从中性面起先计时，t=0时，磁

通量最大，小应为余弦函数，此刻变更率为零(切线斜率为零)，t=二时，图"I

4

磁通量为零，此刻变更率最大(切线斜率最大)，因此从中性面起先计时，感应电动势的瞬时

表达式是正弦函数，如上图17-2所示分别是"cos3t和e=eQinat。

3,变压器

(1)变压器的构造：原线圈、副线圈、铁心

(2).变压器的工作原理

在原、副线圈上由于有交变电流而发生的相互感应现象，叫做互感现象，互感现象是变压器

工作的基础。

（3）.志向变压器：磁通量全部集中在铁心内，变压器没有能量损失，输入功率等于输出功率。

（4）.志向变压器电压跟匝数的关系：

Ui/U2=ni/n2

说明：对志向变压器各线圈上电压与匝数成正比的关系，不仅适用于原、副圈只有一个的

状况，而且适用于多个副线圈的状况。即有4=七=幺=……。这是因为志向变压器的磁通

/I,n2n,

量全部集中在铁心内。因此穿过每匝线圈的磁通量的变更率是相同的，每匝线圈产生相同的电

动势，因此每组线圈的电动势与匝数成正比。在线圈内阻不计的状况下，每组线圈两端的电压

即等于电动势，故每组电压都与匝数成正比。

（5）志向变压器电流跟匝数的关系

L/L=n2/n.（适用于只有一个副线圈的变压器）

说明：原副线圈电流和匝数成反比的关系只适用于原副线圈各有一个的状况，一旦有多个

副线圈时，反比关系即不适用了，可依据输入功率与输出功率相等的关系推导出：UJ产U』2+

U3I3+U1I1+....再依据—-UiU3---UiUa=——U.i....可得出：

“Int/

mL=n2L+n：J：i+mL+....

（6）.留意事项

n

（1）当变压器原副线圈匝数比（二）确定以后，其输出电压U2是由输入电压U确定的（即

〃〃2

U2=^UD但若副线圈上没有负载，副线圈电流为零输出功率为零，则输入功率为零,原线圈

电流也为零，只有副线圈接入肯定负载，有了肯定的电流，即有了肯定的输出功率，原线圈上才有了

相应的电流（I产区12），同时有了相等的输入功率，（PA=PM）所以说：变压器上的电压是由原

线圈确定的，而电流和功率是由副线圈上的负载来确定的。

4、电能的输送

（1）输送电能的过程:输送电能的过程如下所示：发电站一升压变压器一高压输电线一降压变压

器一用电单位。

（2）.高压输电的道理

思路：输电f导线（电阻）一发热f损失电能减小损失。

输电要用导线，导线当然有电阻，假如导线很短，电阻很小可忽视，而远距离输电时，导线

很长，电阻大不能忽视。电流通过很长的导线要发出大量的热，所以，输电时，必需设法减小导

线发热损失。由焦耳定律Q=12Rt,减小发热Q有以下三种方法：一是减小输电时间3二是减小

输电线电阻R,三是减小输电电流I。第一种方法等于停电，没有实际价值。其次种方法从材料、

长度、粗细三方面来说都有实际困难。适用的超导材料还没有探讨出来。解除了前面两种方法，

就只能考虑第三种方法了。从焦耳定律公式Q=FRt可以看出，第三种方法是很有效的：电流减小

一半，损失的电能就降为原来的四分之一。所以说要减小电能的损失，必需减小输电电流。

但从另一方面讲，输电就是要输送电能，输送的功率必需足够大，才有实际意义。

依据公式「=5,要使输电电流I减小，而输送功率P不变(足够大)，就必需提高输电电压U。

所以说通过高压输电可以保证在输送功率不变，减小输电电流来减小输送电的电能损失。

(3)变压器能把沟通电的电压上升(或降低)

在发电站都要安装用来升压的变压器，实现高压输电。但是我们用户运用的是低压电，所以

在用户旁边又要安装降压的变压器。一是为了平安，二是用电器只能用低电压。

三、典型例题

例1、沟通发电机在工作时产生的电压流表示式为“=U〃,sin次，保持其他条件不变，使该线圈

的转速和匝数同时增加一倍，则此时电压流的变更规律变为()

A.2Umsin2a>tB.4Umsin2a)tC.2UmsincotD.Umsincot

解析：线圈的转速和匝数同时增加一倍，则Um增加4倍，线圈的转速增加一倍，则3为原来的两

倍。答案为B。

点拨：此题是一个基础题，考查的是对电压流表示式为"=U,“sin初的理解，最好亲自动手推导

公式，才有利于公式的记忆。

小试身手

1.1、关于线圈在匀强磁场中转动产生交变电流，以下说法正确的是()

A.线圈每经过中性面一次，感应电流方向就变更一次，感应电动

势方向不变

B.线圈每转动一周，感应电流方向就变更一次图17-3

C.线圈每经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要变更

一次

D.线圈每转动一周，感应电动势和感应电流的方向都要变更一次

1.2、如图17-3所示，矩形线圈ACOE放在磁感强度为B的匀强磁场中,线圈以相同的角速度，分

别绕MN、PQ、AC,AE轴线匀速转动，线圈中产生的感应电动势分别为昂、及、&、反，则

下列关系中正确的是()

A.E\=Ei，£3=^4B.EI=EZ=E3,£4=0

C.E\=E2=E3=EAD-£2=^3»E\=EA

例2、如图17-4表示一沟通随时间变更的图像，求此沟通的有效值。

解析：此题所给沟通正负半周的最大值不相同，很多同学对沟通电有效值的意义理解不深，

只知道机械地套用正弦沟通电的最大值是有效值的后倍的关系，干脆得出有效值，而对此题

由于正负半周最大值不同，就无从下手。应当留意到在一个周期内前半周期和后半周期的有

效值是可求的，再依据有效值的定义，选择一个周期的时间，利用在相同时间内通过相同的

电阻所产生的热量相同，从焦耳定律求得。

I2R-T=I|2R•—+I<R•—

22

解得1=,\/5A

点拨：此题是一个简洁计算题，主要是考查对交变电流中最大值的有效值的关系的理解。

小试身手

2.1、一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动时，产生的感应电动势为

e=220V2sinl（Xto（V）,则如下说法中正确的是（）

A.此沟通电的频率是100Hz

B.t=0时线圈平面恰与中性面重合

C.假如发电机的功率足够大，它可使“220V100W”的灯泡正常发光

D.用沟通电压表测量的读数为220匹v

2.2、一个电热器接在10V的直流电源上，在ts内产生的焦耳热为Q,今将该电热器接在一沟通电

源上，它在2ts内产生的焦耳热为Q,则这一沟通电源的沟通电压的最大值和有效值分别是（）

A.最大值是1°拉V,有效值是10VB.最大值是10V,有效值是5&V

C.最大值是5&V,有效值是5VD.最大值是20V,有效值是10忘V

例3、如图17-5所示，在匀强磁场中有一个“”形导线框可绕AB轴转动，已知匀强磁场的磁感强

5万

度13=——T,线框的CD边长为20cm、CE、DF长均为10cm,转速为50r/s,若从图示位置起先

71

计时（1）写出线框中感应电动势的瞬时值表达式。（2）若线框电阻r=3Q,再将AB两端接“6V,

12W”灯泡，小灯泡能否正常发光？若不能，小灯泡实际功率多大？

解析：（1）留意到图17-5示位置磁感线与线圈平面平行，瞬时值表达式应为余弦函数，先出最

大值和角频率。

3=2北n=100“rad/s

5叵

e„=BSw=----X0.2X0.1X100n=10>/2(V)

71

所以电动势瞬时表达式应为e=10V2cos100Jtt(V)o

(2)小灯泡是纯电阻电路，其电阻为R=^='=3Q

P额12图17-5

m

首先求出沟通电动势有效值7T=10(V)此后即可看成

恒定电流电路，如图15-5所示，明显由于R=r,“灯=]=5v,小于额定电压，不能正常发光。其实

U25225

际功率是p=—=—=—=8.3(w)

R33

点拨：此题是一个综合计算题，考查的是电动势的最大值和有效值之间关系，应当多加强这方面

的练习，以熟识此计算公式。

小试身手

3.1、某矩形线圈，切割磁感线的边长ab=40cm,宽ab=20cm,共50匝磁

图

感强度为0.5T的匀强磁场中以300r/min,绕中心轴。。'匀速转动，如

17-6所示.问:

(1)线圈角速度、频率各多少？长边切割磁感线的线速度多大？

求

(2)若r=0时线圈恰在中性面位置，写出感应电动势的瞬时表达式，出

图17-6

当f=0.025s时感应电动势的瞬时值.

(3)感应电动势的有效值多少？从图示位置转动90°过程中的平均感应电动势值又是多少？(4)

若线圈的电阻为10。，为了使线圈匀速转动，每秒要供应的机械能是多少？

例4、如图17-7所示，志向变压器铁芯上绕有A、B、C三个线圈，।网”,；

-A」,

匝数比为m:nB：nc=4:2:l,在线圈B和C的两端各接一个相同的电阻・£”

R,当线圈A与沟通电源连通时，沟通电流表A2的示数为卜，则沟通电表Ai的读

图17-7

数为Io=

J77

解析：此题假如轻易用电流强度与匝数成反比的关系来解，即上=。得出IA=O.5IO就错了。

nA

应当留意到变压器副线圈有多组，电流反比关系不成立，但电压与匝数成正比的关系还是成立的,

u*

应先依据这一关系求出C组线圈电压，再依据R相等的条件求出C组电流，由」二，和

UB〃8

/=得Ic=0.5I0.此后利用关系式

R

nAlA=nBnB+ncnc

即4IA=2I（）+1X0.5I（）得IA=O.625IO

点拨：此题为一个简洁计算题。考查的是对变压器工作规律的一个理解。

小试身手

4.1、如图17-8所示，变压器输入交变电压U肯定，两

个副线圈的匝数为m和m,当把一电阻先后接在a,b间

函17-8

和c,d间时,安培表的示数分别为I和［,则I：］为。

22

A.n2:nsB.

22

C.na:n3D.n：（:n2

4.2、有一个志向变压器,原线圈1200匝,副线圈400匝，

现在副线圈上接一个变阻器R,如图17-9所示,则下列说法

中正确的是（）

A.安培表4与Az的示数之比为3:1

B.伏特表山与V?的示数之比为3:1图17-9

C.当变阻器滑动头向下移动时，原线圈的输入功率将增加

D.原、副线圈的功率之比为3:1

例5、将电阻Ri和R2如下图17-10甲所示接在变压器上，变压器原线圈接在电压恒为U的沟通电

源上，Ri和R2上的电功率之比为2：1,若其它条件不变，只将Ri和R2改成如图乙接法，Ri和

R2上的功率之比为1：8。若甲图中原线圈电流为L，乙图中原线圈电流为上，求：（1）两组副线

圈的匝数之比；（2）h和12之比。

解析：（1）甲图中R|和R2串联，电流相同，功率与电阻成正比，所以有RI=2R2……

（1）

设三组线圈的匝数分别是m,g,两组副线圈上的电压分别是U2和U3，易得

U产区uu3=—U

々nx

乙图中Ri和R2上的功率之比为1：8

联列（1）式和（2）式解得色•=•!■

2

则Pk(%+&U)2/(R|+R，)

（2）设甲图中输出功率为

%

2

设乙图中输出功率为P2,则P2=C—U）2/R+（殳。）/R2

«1

以Ri=2R?.nv=2n2代入，可得：—=—。由于输入功率等于输出功率，所以甲、乙两图中输入功

P23

2

率之比也为一，依据P=IU,电压恒定，所以两图中电流之比L：1=2：3

32

点拨：此题是一个综合计算题，考查的是变压器电压、电流与线圈匝数的关系，并且要理解变压

器中输出功率与输入功率之间的关系。

小试身手

5.1、有一志向变压器在其原线圈上串一熔断电流为Io=lA的保险丝后接到220V沟通电源上，副

线圈接一可变电阻R作为负载，己知原、副线圈的匝数比m：m=5：l,问了不使保险丝熔断，可变电

阻的取值范围如何？

5.2、一台志向变压器原、副线圈匝数比为10：1,原线圈接U=l(X)JIsinl00"tV的交变电压，副

线圈两端用导线接规格为“6V,12W”的小灯，已知导线总电阻尸0.5试求：副线圈应接几盏小

灯？这些小灯又如何连接才能使这些小灯都正常发光？

例6、发电厂输出的沟通电压为2.2万伏，输送功率为2.2X106瓦，现在用户处安装一降压变压器，用

户的电压为220伏，发电厂到变压器间的输电导线总电阻为22欧，求:(1)输电导线上损失的电功率;(2)

变压器原副线圈匝数之比。

解析：(1)应先求出输送,流，由

Is/U总=2.2X1062.2X104=l00(A)

则损失功率为PJK=1线2R"=10()2x22=2.2X105(w)

(2)变压器原线圈电压3为

U1=Ufi-Utt=U.e-IttR线=2.2X104-100X22=19800(V)

nI]

所以原副线圈匝数比--=--=19800/220=90.

n2U2

点拨：此题是一个综合计算题，考查的是电能在输送的过程中能量的损失，以及变压器的原副线

圈的应用。

小试身手

6.1、远距离输电，当输电电阻和输送功率不变时，则。

A.输电线上损失的功率跟输送电线上的电流的平方成正比

B.输电线上损失的电压跟输送电线上的电流成正比

C.输送的电压越高，输电线路上损失的电压越大

D.输电线上损失的功率跟输送电压的平方成正比

6.2、用1万伏高压输送100千瓦的电功率，在输电线上损失2%的电功率，则输电线的电阻是

欧姆，假如把输送电压降低一半，则输电线上损失功率将占输送功率的一％。

6.3、如图16-10所示，志向变压器和三个定值电阻Ri、R?和R3接在沟通电源上，RI=R3，若Ri、

R2和R3上的电功率相等，则Ri：R2=，变压器原、副线圈的匝数比为

四、章节练习

-.填空题：

1、如图17-11甲所示，一个矩形线圈在匀强磁场中以角速度“逆时针转

动，当线圈平面转过图中位置时起先计时，且以电流自“端流出为正,

则在图乙中能表示这

图乙图甲

图17-11

2、在电子技术中，从前一级装置输出的既有直流成分（工作电流），又有沟通成分（信号电流）。

假如我们希望输送到后一级装置的只有直流成分，电容器应当和后一级装置；假如我们希望输送

到后一级装置的只有沟通成分，电容器应当和后一级装置一（两空均填“串联”或“并联

3、用G和。2两种电压分别通过相同长度和材料的导线输电，若输送的电功率相等，在输电线

上损失的电功率也相同，则在两种状况下输电线截面积之比S2为

4、一个接在直流电源上的电热器所消耗的电功率为Pi,若把它接到电压最大值与直流电压相等的

沟通电源上，该电热器所消耗的电功率为修，则丹：匕为

5、图17-12中志向变压器原、副线圈匝数之比5：m=4:1,原线圈两端连接光滑导轨，副线圈

与电阻R相连成闭合回路.当直导线AB在匀强磁场中沿导轨匀速地

向右做切割磁感线运动时，电流表A的读数是12mA,则电流表A2

的读数是

6、如右图17-13所示，有一志向变压器，原线圈接在电压肯定的正弦图17-12

沟通电源上，副线圈电路中接入三个电阻吊、R2、尺3,

各沟通电表的内阻对电路的影响不计，当开关S闭合

时，电流表Ai示数B.电流表A2示数

（填“变大、变小、不变”）

7、两个电流随时间的变更关系如下图

17-14甲、乙所示，把它们通人相同的电

阻中，则在1s内两电阻消耗的电功比

”,等于____________

图17-14

8、将u=110及sinlOOmV的交变电压接到“220V,100W”的灯泡两端，设灯丝的电阻不随温度

变更，流过灯泡电流的最大值_____;灯泡发挥的实际功率o

9、一闭合线圈在匀强磁场中做匀角速转动，线圈转速为240rad/min,当线圈平面转动至与磁场平

行时，线圈的电动势为2.0V。设线圈从垂直磁场瞬时起先计时，该线圈电动势的瞬时表达式

；电动势在1/48S末的瞬时值为。

二.选择题：

10、矩形线圈在匀强磁场中围着垂直磁感线方向的轴匀速转动，当线圈通过中性面时，下列说法

中正确的是（）

A、穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势最大

B、穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势最大

C、穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势等于零

D、穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势等于零

11.一矩形线圈绕垂直磁场方向的轴在匀强磁场中转动，产生的交变电动势e=20五sin20“tV,

由此可以推断（）

A.t=0时，线圈平面和磁场垂直

B.t=0时，线圈的磁通量为零

C.t=0.05s时，线圈切割磁感线的有效速度最小

D.t=0.05s时，e第一次出现最大值

12.线圈在匀强磁场中匀角速转动，产生的交变电流如图17-15所示，则（）

A.在A和C时刻线圈平面和磁场垂直

B.在B和时刻线圈中的磁通量为零

C.从A时刻到B时刻线圈转动的角度为nrad

D.若从O时刻到D时刻经验的时间为0.02s,则该

交变电流在1.0s的时间内方向会变更100次

13.一个矩形线框的面积为S,在磁感应强度为B的匀强磁场中，从线圈平面与磁场垂直的位置起

先计时，转速为n转/秒，则（）

A.线框交变电动势的最大值为mtBSB.线框交变电动势的有效值为后tmBS

C.从起先转动经过1/4周期，线框中的平均感应电动势为2nBs

D.感应电动势瞬时值为e=2n7tBSsin2n7tt

14.关于沟通电的有效值和最大值，下列说法正确的是（）

A.任何形式的交变电流的有效值和最大值都有关系U=Um/上

B.只有正弦式电流才有U=Um/板的关系

C.照明电压220V、动力电压380V,指的都是交变电流的有效值

D.沟通电压表和电流表测量的都是交变电流的有效值

15.一只筑管的起辉电压为50V,把它接在u=50sin314tV的交变电源上，在一个交变电压的周

期内，鼠管的发光时间为（）

A.0.02sB.0.01sC.0.015saO------------1

D.0.005s

16.对于如图17-16所示的电路，下列说法正确的是（

A.a、b端接稳恒直流电，灯泡发亮

图17-16

B.a、b端接交变电流，灯泡发亮

C.a、b端接交变电流，灯泡发亮，且将电容器电容增大时，灯泡亮度增大

D.a、b端接交变电流，灯泡发亮，且将电容器电容减小时，灯泡亮度增大

17.对于如图17-17所示的电路，下列说法正确的是（）

+一

A.双刀双掷开关S接上部时，灯泡亮度较大!

B.双刀双掷开关S接下部时，灯泡亮度较大下，-----0------'

C.双刀双掷开关S接下部，同时将电感线圈的L的铁芯抽出，在抽出、图17-17

的过程中，灯泡亮度变大

D.双刀双掷开关S接下部，同时将电感线圈的L的铁芯抽出，在抽出的过程中，灯泡亮度变小

18.在图17-18所示的电路中，假如交变电流的频率增大，1、2和3灯的亮度变更状况是（）

A.1、2两灯均变亮，3灯变暗B.1灯变亮，2、3两灯均变暗

LJCRi

C.1、2灯均变暗，3灯亮度不变D.1等变暗，2灯变亮，3灯亮度3T

19.在电工和电子技术中运用的扼流圈有两种：低频扼流圈和高频扼流圈。它们的区分在于（）

A.低频扼流圈的自感系数较大B.高频扼流圈的自感系数较大图17-18

C.低频扼流圈的能有效地阻碍低频交变电流，但不能阻碍高频交变电流

D.高频扼流圈的能有效地阻碍高频交变电流，但不能阻碍低频交变电流

20.关于电容器通过交变电流的理解，正确的是（）

A.有自由电荷通过电容器中的电介质

B.电容不断的充、放电，与之相连的导线中必需有自由电荷移动，这样就形成了电流

C.交变电压相同时，电容越大，电流越大

D.交变电压相同时，频率越高，电流越大

21.对于图17-19所示的电路，下列说法正确的是（）

A.a、b两端接稳恒直流，灯泡将不发光

B.a、b两端接交变电流，灯泡将不发光

C.a、b两端由稳恒的直流电压换成有效值相同的交变电压，灯泡

相同

D.a、b两端由稳恒的直流电压换成有效值相同的交变电压，灯泡亮度将会减弱

三.计算题

22、如图17-20所示，匀强磁场的磁感强度B=0.1T，矩形线圈的匝数N=100匝，边长乃=0.2m,

从'=0.5m,转动角速度3=100nrad/s,转轴在正中间。试求：

（1）从图示位置起先计时，该线圈电动势的瞬时表达式；

（2）当转轴移动至ab边（其它条件不变），再求电动势的瞬时表达式；

（3）当线圈作成半径为r=不的圆形,再求电动势的瞬时表达式。

3

图17-20

23、一台变压器有两个次级线圈，它的初级线圈接在2201/的电源上，一个次级线圈的电压为6V,

输出电流为2A,匝数为24匝；另一个次级线圈的电压为250V,输出电流为200mA.求：

(l)250V线圈的匝数，初级线圈的匝数;

(2)初级线圈的输入功率.

24.在真空中速度为D=6.4xl07m/s的电子束，连续地射入两平行极板之间，极板长度为

L=8.OxlO-2m,间距启5.0x1o+m.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

板上加一个50Hz的交变电压a=U,"Sintt>3假如所加电压的最大值超过某一值Uo时，将起先出

现以下现象：电子束有时能通过两极板，有时间断，不能通过.

⑴求仇的大小；

(2)求Um为何值才能使通过的时间跟间断的时间之比为2：1.

25.图17-21是一个带有两个副线圈的志向变压器，今将原线圈接至稳压沟通电源上，副线圈心的

匝数为M，副线圈上的匝数为"2.当心两端断开、电阻R接到心两端时，电流表的读数为人当

心断开、电阻R接到〃两端时，电流表的读数为/2；当L、心都接上R时，电流表的读数为/3,

问/i：h-，3=

图17-21

26.图17-22所示是一个沟通发电机的示意图.线框abed处于匀强磁场中，己知时

=fec=10cm.B=lT,线圈匝数"=100,线圈电阻尸5C,外电路负载

R=5d线圈以600”min的转速匀速转动，求：

(1)电流表和电压表的读数；

(2)从如图示位置起先经过1/60s时感应电动势的瞬时值为多少

(3)从如图所示位置起先转过30。角的过程中的平均感应电动势值为

图17-22

27、水能是可再生能源，可持续地利用它来发电，为人类供应“清洁”的能源.若一水力发电站水库

的平均流量为Q（nP/s）,落差为A（m）,下落时水的流速为v（m/s）,发电机的效率为乙，则

全年的发电量为多少度？（设流过发电机后水的速度为零）某小型水力发电站水流量为

Q=10m%,落差〃=5m,发电机效率〃=50%,输出电压为400V,若要向一乡镇供电，输电线

的总电阻为R=8d为使线路上损耗功率限制在发电机输出功率的8%,需在发电机输出端安

装升压变压器，若用户所需电压为220V,则在用户处需安装降压变压器，忽视下落时水的速

度.求：（1）发电机的输出功率.（2）输电线上的电流强度.（3）升压变压器和降压变压器的

原副线圈的匝数比.

第17章:交变电流参考答案改为1。5倍行距）

小试身手答案：

l.KC1.2、B2.1、BC2.2、B3."l)0=l(hrrad/s户5Hzy=5m/s；(2)e=20%sin1()RV

<?!=V；(3)E=10G:兀VE=40V；(4)20^,2Jo

4.1、A4.2、BC5.1、大于8.8Q5.2、4盏，并联6.1、AB6.2、20,8

6.3、1：4,2：1«

章节练习答案

-.填空题：

1、D2、并联，串联3、UiW4、2:15、06、变大，变大7、1：2

8、0.32A,25W9、U=2sin8ntV,1.0V.

二.选择题：

10、C11、AC12、D13、BD14、BCD15、B16、BC17、AC

18、D19、AD20、ACD21、C

三.计算题

22、(1)314cos100"tV、(2)不变、(3)不变。

23、(1)1000匝,880E；(2)62W

提示：4=4.=5.，所以％=1000匝，4=880匝;0=p,+%=U,/,+1//=12W+50W=62W.)

%n2%

24、(1)U°=91V；(2)U,“=105V(提示：若电子束能通过两极板，则电子在电场中的运动时间

I=人=125x1

为一^一.，而交变电压的周期却为0.02s.可以认为电子是在匀强电场中运动.两

d191eEeUot2匚口、|一

-=-ar------12=-----，所以=

极板间电压为U。，电子束刚好搏不过两极板，则有222m2dm

d2m(50x10-3)x0.91x10-3。“

---=---------------------v=91V•

et21.60x1019X(1.25X10-9)---------'

(2)由正弦函数的图象性质可知，当U“=a”sin60。时，①加出)昨2：1,所以U,”105V.

25、m2：n22：(n2i+n22)

提示：设稳压沟通电源的电压为U,R接到小两端时R上的电压为

*需，所以“端同样人喘当…都接上R时，P=3,即"号+当

Ui，则，W=

222

Utn2U,,2、炉所以八=(〃；+〃J)1.)

=--=(n-i+〃2)—^―

Rn2Rn2R

EmEftiE

26、4.44A,22.2V(提示：Em=nBs3=nBS27rf=20兀V,E=正^］二市二222匕/=^7=4.44A：)

(2)3L4V(提示：感应电动势的瞬时表达式为e=E〃coscu，=62.8必20加V,则」-S时瞬时值为

60

62.8cos207r上V.=31.4V.)；

T

(3)60V(提示：△中二市26尸nBSsin30°,At=R所以豆二丝」2〃8ssm30;9丫)

ArT

V2

27、(1)8760"。(8%+万)度；(2)①2.5X10^②50A③升压:2/25、降压:230/11。

其次部分五年高考题荟萃

2009年高考新题

一、选择题

1.（09•天津•9）（1）如图所示，单匝矩形闭合导线框abed全部处于磁感应强度为B

XXXIXX

ad

的水平匀强磁场中，线框面积为S,电阻为R。线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角XX[—X\XX

XXXXX

速度@匀速转动，线框中感应电流的有效值1=。线框从中性面起先转过27T的过程中，

2XXXIXX

通过导线横截面的电荷量q=。

yflBSo)BS

答案：（1）

2R~R

解析：本题考查交变流电的产生和最大值、有效值、平均值的关系及交变电流中有关电荷量的计

算等学问。

电动势的最大值Em=BS/,电动势的有效值后=与，电流的有效值/=£=叵BS"；

V2R2R

7“E40“A（PBS

C]—IZJZ=—/A/=-----zlZ=---=0

RRAtRR

2.（09•广东物理•9）图为远距离高压输电的示意图。关于远距离输电，下列表述正确的是

（ABD）

A.增加输电导线的横截面积有利于削减输电过程中的电能损失远距离高压

输电线路

升高压

B.高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗压变电

变所

C.在输送电压肯定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小低压

变电

D.高压输电必需综合考虑各种因素，不肯定是电压越高越好所

解析：依据输电原理，电路中的功率损耗好二尸凡,金，而凡支=0士L，增大输电线的横截面积，减

小输电线的电阻，则能够减小输电线上的功率损耗，A正确；由P=UI来看在输送功率肯定的状况

下，输送电压U越大，则输电电流越小，则功率损耗越小，B正确；若输电电压肯定，输送功率

越大，则电流I越大，电路中损耗的电功率越大，C错误；输电电压并不是电压越高越好，因为电

压越高，对于平安和技术的要求越高，因此并不是输电电压越高越好，D正确。

3.（09•江苏物理*6）如图所示，志向变压器的原、副线圈匝数比为1：5,原线圈两端的交变电

压为〃=2O0sinlOORV敏泡在两端电压达到100V时起先发光，下列说法中正确的有

开关接通后,翅泡的发光频率为100Hz

B.开关接通后，电压表的示数为100V~~11~1—

C.开关断开后，电压表的示数变大

D.开关断开后，变压器的输出功率不变

解析：本题主要考查变压器的学问，要能对变压器的最大值、有效值、瞬时值以及变压器变压原

理、功率等问题彻底理解。由交变电压的瞬时值表达式知，原线圈两端电压的有效值为

5=型或V=2OV,由=得副线圈两端的电压为=100V,电压表的示数为沟通电的

有效值，B项正确；交变电压的频率为/=W2三=5。Hz,一个周期内电压两次大于I00V,即

一个周期内覆泡能两次发光，所以其发光频率为100Hz,A项正确；开关断开前后，输入电压不

变，变压器的变压比不变，故输出电压不变，C项错误；断开后，电路消耗的功率减小，输出功

率确定输入功率，D项错误。

4.（09•海南物理•9）一台发电机最大输出功率为4000kW,电压为4000V,经变压器工升压后向

远方输电。输电线路总电阻R=1k。.到目的地经变压器T2降压，负载为多个正常发光的灯泡

（220V、60W）o若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%,变压器工和T2的耗损可忽

视，发电机处于满负荷工作状态，则（ABD）

A.工原、副线圈电流分别为103A和20A

B.4原、副线圈电压分别为1.8xl（）5v和220V

C.工和T2的变压比分别为1：50和40：1

D.有6xl（）4盏灯泡（220V、60W）正常发光

5.（09•海南物理•12）钳型表的工作原理如图所示。当通有沟通电的导线从环形铁芯

的中间穿过时，与绕在铁芯上的线圈相连的电表指针会发生偏转。由于通过环形铁芯的

磁通量与导线中的电流成正比，所以通过偏转角度的大小可以测量导线中的电流。日常

所用沟通电的频率在中国和英国分别为50Hz和60Hz。现用一钳型电流表在中国测量某

一电流，电表读数为10A；若用同一电表在英国测量同样大小的电流，则读数将是A。

若此表在中国的测量值是精确的，且量程为30A；为使其在英国的测量值变为精确，应重新将其

量程标定为A.

答案：1225

6.（09•山东•19）某小型水电站的电能输送示意图如下。发电机的输出电压为200V,输电线总

电阻为r,升压变压器原副线圈匝数分别为n,n2o降压变压器原副线匝数分别为m、n4（变压器

均为志向变压器）。要使额定电压为220V的用电器正常工作，则

(AD)

C.升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压

D.升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率

解析：依据变压器工作原理可知理，％

2==0,由于输电线上损失一部分电压，升压变