2023年高考物理复习：交流电和电磁振荡

专题二十三交流电和电磁振荡

雷区扫描

本部分常见日勺失分点有：

1.对交流电产生过程理解不清.

2.对变压器的工作原理及电压比、电流比掌握不精确、远距离输电过程各量关系不清.

3.对电磁振荡过程分析不清.

4.交流电的瞬时值、最大值、有效值、平均值区别不清.

导致失误的主线原因是基础知识掌握不精确，理解不深透，对交流电是怎么形成的，变

压器原、副线圈上的功率、电压、电流由谁决定谁，远距离输电过程中各部分之间的电压、

电流各有怎样的联络没有深刻的认识.

雷区示例

例1.（2023年春季理综）

磁铁在电器中有广泛的应用题，如发电机.如图所示，已知一台单相发电机转子导线框

共有N匝，线框长为/i,宽为方转子的转动角速度为。，磁极间的磁感应强度为A试导出

发电机的瞬时电动势E的体现式.

S

目前懂得有一种强永磁材料铉铁硼，用它制成发电机的磁极时，磁感应强度可增大到本

来的K倍.假如保持发电机构造和尺寸、转子转动角速度、需产生的电动势都不变，那么这

时转子上日勺导线框需要多少匝？

雷区探测本题考察交流电的产生过程，同步考察学生的空间想象能力.

雷区诊断规定出瞬时值体现式，需要设定从某时刻开始计时后时任一时刻，求该时刻的

电动势，而线圈在旋转过程中，总有两边切割磁感线，且产生电动势方向一致，是串联电源,

并且线圈旋转过程中，切割磁感线的两边速度方向与磁感线方向夹角不停变化.导致线圈中

电动势不停变化.

对的解答取轴Ox垂直于磁感应强度，线框转角为e（如图所示），线框长边垂直于

纸面，点8表达线框长边导线与纸面的交点，O点表达转轴与纸面的交点.

线框长边时线速度为

尸必①

2

一根长边导线产生的电动势为也­Bsin。・/i,一匝导线所产生的感应电动势为

2

£i=/i/2wBsin9②

N匝线框产生的电动势瞬时值体现式为：

EN=NE\=NBl\h3sim3t③

磁极换成数铁硼永磁体时，设匝数为N',则有

EN=N'hhB'osinM④

由EN=EN'可得

,N

N'=—⑤

K

例2.（2023年全国）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3绕垂

直于磁场方向的固定轴转动.线圈匝数“=100.穿过每匝线圈的磁通量由随时间按正弦规律变

化.如图23—3所示.发电机内阻片5.0Q,外电路电阻R=95Q.已知感应电动势的最大值

0m,其中。m为穿过每匝线圈的磁通量的最大值，求串联在外电路中交流电流表（内

阻不计）的读数.

雷区探测本问题考察交流电的有效值，同步考察学生对图象物理意义的理解.

雷区诊断此题关键是先找最大值Em=n。0m,3由图象找到周期再求得，0m直接由图象

读出，所求交流电流表达数为有效值.

对的解答已知感应电动势的最大值：①

27r

设线圈在磁场中转动周期为T,则有：。=——②

T

E

根据欧姆定律，电路中电流的最大值有：/m=~

R+r

设交流电流表的读数为/,它是电流的有效值，根据正弦交流电有效值与最大值的关系:

有

1

④

①②③代入④得：1=2-耙

T(7?+r)

将从①-t图象中读得的0m=LOXICT?wb,T=3.14XIO”$及其他已知代入④得：/=1.4A

例3.（1999年广东）

一理想变压器的原线圈匝数"1=1000匝，副线圈匝数小=200匝，交流电源的电动势

E=311sin（1000V,电阻R=88Q.电流表和电压表对电路的影响可忽视不计

A.4的示数约为0.10A

B.Vi的示数约为311V

C4的示数约为0.75A

D.%的示数约为44V

雷区探测本题考察变压器的电压比、电流比及交流电的瞬时值、有效值.

雷区诊断由题意：Em=311V,故Ui=Em/V2=220V.

又有5:U2=ni：n2

“1

故u2=~X220V=44V

U,44十

，2=-----=—A=0.50A,而I\.，2="2•m

R88

故/i=0.10A.

对的解答AD

例4.（2023年春季北京）远距离输送交流电都采用高压输电.我国正在研究用比330kV

高得多的电压进行输电.采用高压输电的长处是

A.可节省输电线的铜材料

B.可根据需要调整交流电的频率

C.可减少输电线上的能量损失

D.可加紧输电的速度

雷区探测本题考察远距离输电过程中输电线上的线路损失问题.

P

雷区诊断输电线上的热损失功率尸=冏？线=（一）2R线，当输送功率一定期，减小输电

U

线电阻和提高送电电压可减少线上能量损失.当电压提高后即可使输电线较细些.节省铜材料,

或使用电阻率较大的铝线.因此A、C对的，而交流电的频率取决于发电机转子的频率，与

送电电压无关.而电能的传播速度与光速相等，与输电电压无关，故B、D错.

对的解答AC

例5.（1998年上海）如图23—5电路中，L是电阻不计时电感器，C是电容器.闭合电

键S,待电路到达稳定状态后，再打开电键S,LC电路中将产生电磁振荡.假如规定电感工

中时电流方向从a到b为正，打开电键的时刻为t=0,那么图中能对的表达电感中的电流i随

时间f变化规律的是

雷区探测本题考察自感知识以及电磁振荡的过程.

雷区诊断当S闭合时，由于L的电阻为零，电容上电量为零，当S断开时，线圈中产

生自感，电动势阻碍电流减小，使电流继续流动，方向仍是。至6,给电容器充电，能量由

磁场能逐渐转变为电场能，线圈中电流逐渐减小，充电完毕时，电流为零，电容器左板带负

电，右板带正电，开始放电时线圈电流为且逐渐增大，放电完毕时，电容器电量为零,

电流达最大.

对的解答B

排雷演习

1.当交流发电机的线圈平面与磁感线成60°角时，电流瞬时值为0.5A,则该电流的有

效值是

V3

A.lAB.-----A

D.A/2A

2.将正弦交流电通过整流处理后，得到电流波形刚好去掉半周期.如图23—7所示，则整

流后电流的有效值为

A.2AB.72A

C.正A

D.lA

2

3.一矩形线圈a6cd处在磁感应强度为BaI匀强磁场中，磁场方向与垂直，当线圈以

角速度a绕a方转动时，感应电动势日勺最大值为Ei，线圈受到的I最大磁力矩为Mi；当以角

速度3绕中心轴OO'转动时，感应电动势的最大值为民,最大磁力矩为M?,则Ei:民和

Mi:跖分别为

A.1：1；1：1

B.l：1；1：2

C.1：2；1：1

D.1：2；1：2

4.某交流发电机产生感应电动势与时间的关系如图23—9所示，假如其他条件不变，仅

使线圈转速加倍，则交流电动势欧I最大值和周期分别为

IZzIccc

A.400V,0.02sB.200V,0.02s

C.400V,0.08sD.200V,0.08s

5.下列有关电磁波日勺论述中，对的的是

A.电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播

B.电磁波在任何介质中的传播速度均为3.00X108m/s

C.电磁波由真空进入介质传播时，波长将变短

D.电磁波不能产生干涉、衍射现象

6.在LC振荡电路中，电容器上的带电量从最大值变化到零所需日勺最短时间是

A.-VZCB.-4LC

42

CjVZcD.2〃VZc

7.LC回路中电容器两端电压。随时间，变化的关系如图23-10所示

A.在时刻A电路中电流最大

B.在时刻r2电路的I磁场能最大

C.从时刻f2至t3电路的电场能不停增大

D.从时刻以至U电容器的带电量不停增大

8.一理想变压器，原线圈匝数”1