交变电流专题

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交变电流习题(答案解析)

一. 教学内容：专题一交变电流［教学过程］一. 交流电：1. 交流电：大小和方向随时间作周期性变化的电流。

如：￥2. 正弦交流电的产生：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场轴匀速转动。

（1）电动势的产生：,③任意时刻t，线圈从中性面转过角度θ=ω·t说明：①交流电的峰值与线圈转轴位置和线圈形状都无关。

②交流电瞬时表达式是正弦或余弦，取决于计时零点线圈所处位置。

-（2）外电路闭合，R外，r（3）线圈转动一圈，交流电变化一个周期，电流方向变化两次。

（每经过中性面时，e=0，i=0，电流方向将发生改变）~3. 描述交流电变化规律：4. 描述交流电物理量：.（5）有效值：根据交流电热效应利用等效原理规定：让交流电和恒定电流通过同样阻值的电阻，在相等时间内产生的热量Q相等，则恒定电流的值为交流电有效值。

式交流电，依据定义Q交=Q直求有效值。

…（2）通常所说交流电值均指交流电的有效值。

秒电流方向改变100次）交流电器的铭牌上标明U额、I额是有效值，交流电表（电压表、电流表）读数也是有效值。

（3）计算通过电量，用平均值，计算交流产生热量，电功率用有效值。

Q=I2Rt，P=I2R二. 变压器1. 主要构造：输入线圈（原、初级）、输出线圈（副、次级）、闭合铁芯、符号：2. 工作原理：原线圈输入交流电U1，在铁芯中产生变化的磁通量，这样原线圈产生自感，副线圈产生电磁感应，反过来，副线圈在铁芯中产生变化的磁通量，引起原线圈的电磁感3. （1）理想变压器：传输交流电能时，自身不消耗电能。

P2=P1。

①原、副线圈没有电阻，不产生焦耳热，不计铜损。

③不计铁芯内电磁感应，即不计铁损。

?注：￥三. 远距离输电1. 输电原理：输电线总电阻R线，输送电功率P，输电电压U。

2. 高压输电原理：已知P输，输电电压U，输电线电阻R线，n1，n2，n3，n4。

/【典型例题】例1. 如图所示，N=100匝的正方形线圈，边长L=10cm，电阻r=1Ω，在匀强磁场中，B=，以n=100/π（r/s）的转速匀速转动，线圈通过滑环和电刷与R=9Ω的电阻组成闭合回路（伏特表是恒热电表），求：（1）从中性面开始计时，写出线圈中产生电动势e的表达式。

交变电流专题练习

第一节交变电流1．线圈在匀强磁场中匀速转动而产生交变电流，则( )A ．当线圈位于中性面时，感应电动势为零B ．当线圈位于中性面时，感应电流方向将改变C ．当穿过线圈磁通量为零时，线圈中感应电流也为零D ．当线圈转过一周时，感应电动势方向改变一次2．如图5－10所示，一个单匝矩形线圈abcd ，已知ab 边长为l 1，ad 边长为l 2，在磁感应强度为B 磁场中绕OO ′轴以角速度ω (从图中所示位置开始)匀速转动，则线圈两个输出端感应电动势为( )A ．B ．t l Bl ωωcos 21C ．t l Bl ωωsin 21D ．3．有一台交流发电机，其产生电动势e ＝10sin 2314t V 。

当发电机转速增加为原来2倍，其他条件不变时，则其电动势瞬时表达式为( )A ．e ＝10sin 2314t VB ．e ＝20sin 2628t VC ．e ＝10sin 2628t VD ．e ＝20sin 2314t V4．线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向轴匀速转动，在t ＝0时感应电动势为零，在t ＝0.3s 时，感应电动势达到最大值为6V 。

已知线圈转动周期大于0.3s ，则t ＝0.4s 时，感应电动势可能值为( )A ．0VB ．6VC ．3VD ．33V5．一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内固定轴转动，线圈中感应电动势e 随时间t 变化规律如图5－11所示，下列说法正确是( )A ．t 1时刻通过线圈磁通量为零B ．t 2时刻通过线圈磁通量绝对值最大C ．t 3时刻通过线圈磁通量变化率绝对值最大D ．每当e 变化方向时，通过线圈磁通量绝对值都为最大6．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，从中性面开始转动180°角过程中，平均感应电动势和最大感应电动势比值为( )A ．π/2B ．2/πC ．2πD ．π7．矩形线圈匝数为50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场轴匀速转动时，穿过线圈磁通量随时间变化规律如图5－12所示，则下列结论正确是( )A ．在t ＝0.1s 和t ＝0.3s 时电动势最大B ．在t ＝0.2s 和t ＝0.4s 时电动势改变方向C ．电动势最大值是157VD ．在t ＝0.4s 时磁通量变化率最大，其值为3.14Wb/s8．如图5－13矩形线圈有n 匝，转动时穿过线圈磁通量最大值为Φm 。

《交变电流》期末复习专题

《交变电流》期末复习专题高2015届班姓名：一、知识网络:二、重、难点知识归纳: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化的电流叫做交变电流，简称交流。

如图所示（b ）、（c ）、（e ）所示电流都属于交流，其中按正弦规律变化的交流叫正弦交流。

如图（b ）所示。

(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，线圈中产生的交流是随时间按正弦规律变化的。

即正弦交流。

(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化率为零，线圈中无感应电动势。

(3)、规律：从中性面开始计时，则e=NBS ωsin ωt 。

用εm表示峰值NBS ω则e=εm sin ωt 在纯电阻电路中,电流I=RR e mε=sin ωt=I m sin ωt ，电压u=U m sin ωt 。

2、表征交变电流大小物理量(1)瞬时值：对应某一时刻的交流的值用小写字母x 表示，e i u (2)峰值：即最大的瞬时值。

大写字母表示，U m Ｉm εmεm = nsB ωＩm =εm / R注意：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εm =NBS ω，即仅由匝数N ，线圈面积S ，磁感强度B 和角速度ω四个量决定。

与轴的具体位置，线圈的形状及线圈是否闭合都是无关的。

(3)有效值：a 、意义：描述交流电做功或热效应的物理量b 、定义：跟交流热效应相等的恒定电流的值叫做交流的有效值。

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描述瞬时值:I=I m sin ωt 峰值:I m = nsB ω/R有效值:2/m I I = 周期和频率的关系:T=1/f 图像：正弦曲线电感对交变电流的作用：通直流、阻交流，通低频、阻高频应用交变电流电容对交变电流的作用：通交流、阻直流，通高频、阻低频变压器变流比：电能的输送原理：电磁感应变压比：U 1/U 2=n 1/n 2只有一个副线圈：I 1/I 2=n 2/n 1有多个副线圈：I 1n 1= I 2n 2= I 3n 3=……功率损失：线损R ）UP （P 2= 电压损失：线损R UP U =远距离输电方式：高压输电c 、正弦交流的有效值与峰值之间的关系是ε=2mε I=2m I U=2m U 。

专题十交变电流专题训练(附答案解析)—高三三轮物理冲刺

交变电流题型归纳一、交变电流的特点，描述交变电流的几个物理量。

1、甲、乙两电路中电流与时间关系如图1，属于交变电流的是( B )A ．甲乙都是B ．甲是乙不是C ．乙是甲不是D ．甲乙都不是2、对于图所示的电流i 随时间t 做周期性变化的图象，下列描述正确的是（ B ）A.电流的大小变化，方向也变化，是交变电流B.电流的大小变化，方向不变，不是交变电流C.电流的大小不变，方向不变，是直流电D.电流的大小不变，方向变化，是交变电流3、某交变电压随时间的变化规律如图3所示，则此交变电流的频率为________Hz .线圈转动的角速度是________rad /s .若将此电压加在10 μF 的电容器上，则电容器的耐压值不应小于________V 。

二、交变电流的有效值与最大值平均值的关系4、下列说法正确的是（ B ）A ．使用交流的设备所标的电压和电流都是最大值B ．交流电流表和电压表测定的是有效值C ．电容器的击穿电压是指有效值D ．保险丝的熔断电流是指最大值5、如右图所示，是一个交变电流的电流强度i 随时间t 变化的规律。

此交变电流的有效值是（ B ） A 、52A B 、5AC 、3.52AD 、3.5A6、如图5-2-4所示为正弦式交变电流的图象，由图可知该交变电流的周期为T=___________，频率f=___________，电流峰值I m =___________，电流的有效值I=___________.7、某电流的图象如图所示，此电流的有效值为( D )A.22AB.2AC.322A D.2 A8、关于交变电流的感应电动势的有效值U 和最大值U m ，下列说法中正确的是( B )A ．任何形式的交变电流都具有U ＝U m /2的关系B ．只有正(余)弦交变电流才具有U ＝Um 2的关系 C ．照明电压220 V 、动力电压380 V 指的都是最大值D ．交流电压表和交流电流表测的都是最大值9、如图甲为电热毯的电路示意图。

高考物理热点快速突破必考部分专题交变电流

专题12 交变电流【高考命题热点】主要考查以理想变压器相关计算为核心的选择题。

【知识清单】一、交变电流的产生与描述1. 交变电流：大小和方向都做周期性变化的电流即为交变电流，简称交流电。

2. 产生和规律（1）产生：在匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈中产生正弦式交变电流。

（2）规律：①中性面特点：B S ⊥且φ最大，感应电动势为零，感应电流为零，线圈经过中性面时，电流方向发生改变；B S //（或垂直于中性面）时，0=φ且有最大感应电动势和感应电流。

②变化规律（交变电流瞬时值表达式）从中性面开始计时（B S ⊥），则t E e m ωsin = t U u m ωsin = t I i m ωsin =从垂直中性面开始计时（B S //），则则t E e m ωcos = t U u m ωcos = t I i m ωcos = 其中f n T πππω222===（n ：转速；f ：频率，Tf 1=）感应电动势最大值ωNBS E m =说明：①交变电流的最大值与线圈形状、转动轴位置无关，但转动轴应与磁感线垂直；②某些电学元件（电容器、晶体管）的击穿电压指的是交变电压最大值。

3.交变电流的有效值（1）定义：相同时间内交流电通过一电阻产生的热量与直流电通过该电阻产生的热量相等，则直流电数值就称为交流电的有效值。

（2）正（余）弦交变电流有效值2最大值有效值= 即m m E E E 707.02== m m U U U 707.02== m m I I I 707.02== 扩展：我国民用家庭电路交变电流周期s T 02.0=，频率Hz 50=f ，角频率πω100=。

二、变压器1.构造电能损耗减少I R 或采用高压输电 1P 2P 3P 4P 原线圈副线圈 ⇒ 原线圈副线圈闭合铁芯简化图（实物图）2.工作原理：在原、副线圈上由于有交变电流而发生的互相感应现象，叫做互感现象，是变压器工作的基础。

高考物理专题10-1 交变电流的产生和描述(题型专练)

1．一正弦式交变电流的瞬时电流与时间的关系式为i＝102sinωt(A)，其中ω＝314rad/s。

它的电流的有效值为()A．10A B．102AC．50A D．314A答案：A＝解析：由题中所给电流的表达式i＝102sinωt(A)可知，电流的最大值为102A，对正弦式交变电流有I有I最大值2，所以有效值为10A，选项A正确。

2．如图，实验室一台手摇交流发电机，内阻r＝1.0Ω，外接R＝9.0Ω的电阻。

闭合开关S，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e＝102sin10πt(V)，则()A．该交变电流的频率为10HzB．该电动势的有效值为102VC．外接电阻R所消耗的电功率为10WD．电路中理想交流电流表的示数为1.0A答案：D3．一台电风扇的额定电压为交流220V。

在其正常工作过程中，用交流电流表测得某一段时间内的工作电流I随时间t的变化如图所示。

这段时间内电风扇的用电量为()A．3.9×10－2度B．5.5×10－2度C．7.8×10－2度D．11.0×10－2度答案：B解析：由于电风扇正常工作，根据W＝UIt可得：W＝220×(0.3×10＋0.4×10＋0.2×40)×60J＝1.98×105J＝5.5×10－2kW·h，选项B正确。

4．一个匝数为100匝，电阻为0.5Ω的闭合线圈处于某一磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，从某时刻起穿过线圈的磁通量按图示规律变化。

则线圈中产生交变电流的有效值为()A ．52AB ．25AC ．6AD ．5A答案：B 解析：0～1s 内线圈中产生的感应电动势E 1＝n ΔΦΔt＝100×0.01V ＝1V,1～1.2s 内线圈中产生的感应电动势E 2＝n ΔφΔt ＝100×0.010.2V ＝5V ，对一个定值电阻，在一个周期内产生的热量Q ＝Q 1＋Q 2＝120.5×1＋520.5×0.2J ＝12J ，根据交变电流有效值的定义Q ＝I 2Rt ＝12得：I ＝25A ，故B 正确，ACD 错误。

电路交变电流专题训练经典化

第一篇专题六电路交变电流[基础等级评价]1．(2010·新课标全国卷)电源的效率η定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比．在测电源电动势和内电阻的实验中得到的实验图线如图6－15所示，图中U 为路端电压，I 为干路电流，a 、b 为图线上的两点，相应状态下电源的效率分别为ηa 、ηb .由图可知ηa 、ηb 的值分别为( )A.34、14B.13、23图6－15 C.12、12 D.23、13解析：电源的效率η＝UI EI ×100%＝U E×100%.a 点对应的路端电压U 为4个格，而电动势E 为6个格．因此ηa ＝23；b 点对应的路端电压为2个格，因此ηb ＝13.故D 项正确．答案：D2．(2010·天津高考)为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L 1、L 2，电路中分别接了理想交流电压表V 1、V 2和理想交流电流表A 1、A 2，导线电阻不计，如图6－16所示．当开关S 闭合后( )图6－16A ．A 1示数变大，A 1与A 2示数的比值不变B ．A 1示数变大，A 1与A 2示数的比值变大C ．V 2示数变小，V 1与V 2示数的比值变大D ．V 2示数不变，V 1与V 2示数的比值不变解析：因为变压器的匝数与输入电压U 1不变，所以电压表V 1的示数和电压表V 2的示数不变，C 错误，D 正确；当S 闭合后，因为负载电阻减小，故次级线圈中的电流I 2增大，由于输入功率等于输出功率，所以I 1也将增大，但因为变压器的匝数不变，故B 错误，A 正确．答案：AD3．(2010·福建高考)中国已投产运行的1000 kV 特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程．假设甲、乙两地原来用500 kV 的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P .在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1000 kV 特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为( )A.P 4B.P 2C ．2PD ．4P解析：输送电功率不变，则输电电压与输电电流成反比，所以用1000 kV 特高压输电时，输电电流为原来输电电流的一半；而输电线上损耗的电功率与输电电流的平方成正比，所以输电线上损耗功率为原来输电线上损耗功率的14，即P 4，A 项正确．答案：A4．(2010·济宁模拟)如图6－17所示，电源电动势为E ＝12 V ，内阻r ＝3 Ω，R 0＝1 Ω，直流电动机内阻R 0′＝1 Ω，当调节滑动变阻器R 1时可使甲电路输出功率最大，调节R 2时可使乙电路输出功率最大，且此时电动机刚好正常工作(额定输出功率为P 0＝2 W)，则R 1和R 2的值为( )图6－17A ．2 Ω，2 ΩB ．2 Ω，1.5 ΩC ．1.5 Ω，1.5 ΩD ．1.5 Ω，2 Ω解析：对于题图甲电路是纯电阻电路，当外电阻与电源内阻相等时，电源的输出功率最大，所以R 1＝2 Ω；对于题图乙电路是含电动机电路，欧姆定律不成立，其输出功率P ＝IU ＝I (E －Ir )，当I ＝E 2r＝2 A 时有最大值，此时电动机的输出功率为2 W ，发热功率为4 W ，所以电动机的输入功率为6 W ，电动机两端的电压为3 V ，电阻R 2两端电压为3 V ，所以R 2＝1.5 Ω，即B 正确．答案：B5．(2010·泉州模拟)某小型水电站的电能输送示意如图6－18所示．发电机的输出电压为220 V ，输电线总电阻为r ，升压变压器原、副线圈匝数分别为n 1、n 2.降压变压器原、副线圈匝数分别为n 3、n 4(变压器均为理想变压器)．要使额定电压为220 V 的用电器正常工作，则( )图6－18A.n 2n 1＞n 3n 4B.n 2n 1＜n 3n 4C ．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：根据变压器工作原理可知n 1n 2＝220U 2，n 3n 4＝U 3220，由于输电线上损失一部分电压，升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压，有U 2＞U 3，所以n 2n 1＞n 3n 4，A 正确，B 、C 错误．升压变压器的输出功率等于降压变压器的输入功率加上输电线损失功率，D 正确．答案：AD6．(2010·重庆高考)某电容式话筒的原理示意图如图6－19所示，E 为电源，R 为电阻，薄片P 和Q 为两金属极板，对着话筒说话时，P 振动而Q 可视为不动．在P 、Q 间距增大过程中( )A ．P 、Q 构成的电容器的电容增大图6－19B ．P 上电荷量保持不变C ．M 点的电势比N 点的低D ．M 点的电势比N 点的高解析：由极板电容器的电容C ＝εS 4πkd可知，当P 、Q 之间的距离d 增大时，电容器的电容C 减小，A 错误；而电容器两极板之间的电势差不变，根据Q ＝CU 可知，电容器两极板上的电荷量减小，B 错误；此时电容器对外放电，故M 点的电势高于N 点的电势，D 正确．答案：D7．(2010·江苏高考)在如图6－20所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变．随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有( )图6－20A ．升压变压器的输出电压增大B ．降压变压器的输出电压增大C ．输电线上损耗的功率增大D ．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大解析：设升压变压器的原、副线圈匝数比为N 1，降压变压器的原、副线圈匝数比为N 2，发电厂输出电压为U 1，输出功率为P 1，则升压变压器的输出电压为U 1/N 1，输电线中的电流为P 1/(U 1/N 1)，输电线损耗的功率为N 1 2P 1 2R U 1 2，降压变压器输出电压为(U 1N 1－P 1N 1R U 1)，输电线上损耗的功率占总功率的比例为N 1 2P 1R U 1 2，可见，当输出功率P 1增大时，选项C 、D 正确．答案：CD8．(2010·浙江高考)如图6－21所示，一矩形轻质柔软反射膜可绕过O 点垂直纸面的水平轴转动，其在纸面上的长度为L 1，垂直纸面的宽度为L 2，在膜的下端(图中A 处)挂有一平行于转轴，质量为m ，长为L 2的导体棒使膜展成平面．在膜下方水平放置一足够大的太阳能光电池板，能接收到经反射膜反射到光电池板上的所有光能，并将光能转化成电能．图6－21 光电池板可等效为一个电池，输出电压恒定为U ；输出电流正比于光电池板接收到的光能(设垂直于入射光单位面积上的光功率保持恒定)．导体棒处在方向竖直向上的匀强磁场B 中，并与光电池构成回路．流经导体棒的电流垂直纸面向外(注：光电池与导体棒直接相连，连接导线未画出)．(1)现有一束平行光水平入射，当反射膜与竖直方向成θ＝60°时，导体棒处于受力平衡状态，求此时电流强度的大小和光电池的输出功率．(2)当θ变为45°时，通过调整电路使导体棒保持平衡，光电池除维持导体棒力学平衡外，还能输出多少额外电功率？解析：(1)导体棒所受安培力F A ＝IBL 2 ①导体棒有受力平衡关系mg tan θ＝F A ②解得I ＝mg tan θBL 2③ 所以当θ＝60°时，I 60＝mg tan60°BL 2＝3mg BL 2光电池输出功率为P 60＝UI 60＝3mgU BL 2 (2)当θ＝45°时，根据③式可知维持受力平衡需要的电流为I 45＝mg tan45°BL 2＝mg BL 2根据几何关系可知P 45P 60＝L 1L 2cos45°L 1L 2cos60°＝ 2可得P 45＝2P 60＝6mgU BL 2而光电池产生的电流为I 光电＝P 45U ＝6mg BL 2 所以能提供的额外电流为I 额外＝I 光电－I 45＝(6－1)mg BL 2可提供额外功率为P 额外＝I 额外U ＝(6－1)mgU BL 2答案：(1)3mg BL 2 3mgU BL 2 (2)(6－1)mgU BL 2[发展等级评价](限时60分钟满分100分)一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1．(2010·广东高考)如图1是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的( )图1 A ．周期是0.01 sB ．最大值是311 VC ．有效值是220 VD ．表达式为u ＝220sin 100πt (V)解析：由交变电流的图象知，周期是0.02 s ，A 项错；最大值是311 V ，B 项正确；有效值是220 V ，C 项正确；瞬时值表达式为u ＝311 sin 100πt (V)，D 项错误．答案：BC2.如图2所示，闭合开关S ，电路处于稳定状态．若突然断开开关S ，则在开关S 断开瞬间( )A ．流过电阻R 1的电流可能比原来大B ．流过电阻R 3的电流肯定比原来小C ．流过电阻R 2的电流可能比原来大D ．流过电阻R 3的电流可能比原来大图2解析：闭合开关S ，电路处于稳定状态时，电容器充有电荷，在开关S 断开瞬间，电容器要通过R 1和R 2、R 3放电，但R 1两端的电压不能突变，流过电阻R 1的电流的大小不变，即A 错误；R 3两端的电压一定减小，流过电阻R 3的电流一定减小，即B 正确，D 错误；因为R 1、R 2、R 3间的大小关系不确定，所以在开关S 断开瞬间电阻R 2的电压可能变大，也可能变小，也可能不变，所以C正确．答案：BC3．如图3甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R1＝20 Ω，R2＝30 Ω，C为电容器．已知通过R1的正弦交流电如图3乙所示，则()图3A．交流电的频率为0.02 HzB．原线圈输入电压的最大值为200 2 VC．电阻R2的电功率约为6.67 WD．通过R3的电流始终为零解析：因为理想变压器的原副线圈中的电流的周期、频率相同，即周期为0.02 s、频率为50 Hz，A错误．由题图乙可知通过R1的电流最大值为I m＝1 A、根据欧姆定律可知其最大电压为U m＝20 V，再根据原副线圈的电压之比等于匝数之比可知原线圈输入电压的最大值为200 V，B错误；因为电容器有通交流、阻直流的作用，则有电流通过R3和电容器，D 错误；根据正弦交流电的峰值和有效值关系及并联电路特点可知电阻R2的电流有效值为I2＝I1R1R22、电压有效值为U＝U m2V，电阻R2的电功率为P2＝UI2＝203W，C正确.答案：C4．在研究微型电动机的性能时，可采用如图4所示的实验电路．当调节滑动变阻器R，使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.5 A和 1.0 V；重新调节R，使电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示数分别为2.0 A和15.0 V．图4 则有关这台电动机正常运转时的说法正确的是()A．电动机的输出功率为8 WB．电动机的输出功率为30 WC．电动机的内电阻为2 ΩD．电动机的内电阻为7.5 Ω解析：电动机停止转动时，电动机内阻r＝U1I1＝2 Ω，电动机恢复正常运转时，电动机的输出功率P＝15×2 W－22×2 W＝22 W．故A、B、D错误，C正确．答案：C5．(2010·丹东模拟)如图5所示，M是一小型理想变压器，接线柱a、b接在电压u＝311sin314t (V)的正弦交流电源上，变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R 2为用半导体热敏材料制成的传感器，电阻随着温度的升高而减小，电流表A 2为值班室的显示器，显示通过R 1的电流，电压表V 2显示加在报警器上的电压(报警器未画出)，R 3为一定值电阻．当传感器R 2所在处出现火警时，以下说法中正确的是( )图5A ．A 1的示数不变，A 2的示数增大B ．A 1的示数增大，A 2的示数增大C ．V 1的示数增大，V 2的示数增大D ．V 1的示数不变，V 2的示数减小解析：当出现火警时，因温度升高使R 2阻值减小，使副线圈回路中的R 总减小，由I 2＝U 2R 总知，I 2变大，I 1变大，UR 3变大．因U 1不变则U 2不变，由U V 2＝U 2－UR 3知U V 2减小，又因I A 2＝U V 2R 1，得I A 2减小，综上所述只有选项D 正确．答案：D6．(2010·浙江高考)某水电站，用总电阻为2.5 Ω的输电线输电给500 km 外的用户，其输出电功率是3×106 kW.现用500 kV 电压输电，则下列说法正确的是( )A ．输电线上输送的电流大小为2.0×105 AB ．输电线上由电阻造成的损失电压为15 kVC ．若改用5 kV 电压输电，则输电线上损失的功率为9×108 kWD ．输电线上损失的功率为ΔP ＝U 2/r ，U 为输电电压，r 为输电线的电阻解析：输电线上输送的电流为I 输＝P 输U 输＝3×106kW 500 kV ＝6000 A ，A 选项错误．输电线上由电阻造成的损失电压U 损＝I 输×R 线＝6000 A ×2.5 Ω＝1.5×104 V ，B 选项正确．若输电电压为5 kV ，则输电线上损失的功率不可能大于输电总功率3×106 kW ，C 选项错误，ΔP ＝U 2r 中，U 应当为输电线上损失的电压，D 选项错误．答案：B7．电阻R 1、R 2与交流电源按照图6a 方式连接，R 1＝10 Ω，R 2＝20 Ω.合上开关S 后，通过电阻R 2的正弦交变电流i 随时间t 变化的情况如图b 所示．则( )图6A ．通过R 1的电流有效值是65A B ．R 1两端的电压有效值是6 VC ．通过R 2的电流最大值是652 A D ．R 2两端的电压最大值是6 2 V解析：首先从交变电流图象中找出交变电流的最大值即为通过R 2的电流的最大值，为352 A ，由正弦交变电流最大值与有效值的关系I m ＝ 2 I ，可知其有效值为0.6 A ，由于R 1与R 2串联，所以通过R 1的电流的有效值也是0.6 A ，A 、C 错误；R 1两端电压的有效值为U 1＝IR 1＝6 V ，B 正确；R 2两端电压的最大值为U m2＝I m R 2＝352×20 V ＝12 2 V ，D 错误．答案：B8．如图7所示，两条平行金属导轨竖直放置，其间有与导轨平面垂直的匀强磁场，金属棒ab 沿导轨下滑，下滑过程中与导轨接触良好．金属棒、导轨、电流表A 1和理想变压器原线圈构成闭合回路．金属棒ab 在沿导轨下滑的过程中，电流表A 1一直有示数，而电流表A 2在某时刻之后示数变成了零，以下说法正确的是( )图7A ．电流表A 2示数等于零之前，金属棒必是变速运动B ．电流表A 2示数等于零之后，金属棒必是变速运动C ．电流表A 2示数等于零之前，金属棒必是匀速运动D ．电流表A 2示数等于零之后，金属棒必是匀速运动解析：A 2示数等于零后，说明A 1所在回路电流恒定不变，故金属棒匀速运动，B 错D 对．A 2示数等于零前，A 1所在回路中一定有变化的电流存在，故ab 棒必做变速运动，A 对C 错，故选A 、D.答案：AD二、非选择题(本题共4小题，共52分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)9．(12分)现代家庭电器化程度越来越高，安全用电是一个十分突出的问题．(1)下表提供了一组部分人的人体电阻平均值数据．从表中可看出干燥时电阻大约是潮湿时电阻的________倍．(2)电路上有规格为10 A 的熔丝(俗称保险丝)，如图8中所示，用电器R 的功率是1500 W ，这时通过熔丝的实际电流是多少？一个潮湿的人，手脚触电，为什么熔丝不会断(即熔丝不能保障安全)? 图8解析：(1)将每组干燥时的阻值和潮湿时的阻值相比，从表中可看出干燥时的阻值大约是潮湿时的阻值的40～80倍．(2)通过电阻R 的电流为I 1＝P /U ＝1500 W/220 V ＝6.82 A ，人的手脚触电时，通过人体的电流为I 2＝U /R ＝220 V/8000 Ω＝0.0275 A所以熔丝中的总电流为I ＝6.82 A ＋0.0275 A ＝6.8475 A<10 A ，故熔丝不会熔断．答案：(1)40～80 (2)见解析10．(12分)如图9所示的电路中，已知电阻R 1＝2 Ω，R 2＝5 Ω，灯泡L 标有“3 V ,1.5 W”字样，电源内阻r ＝1 Ω，滑动变阻器的最大阻值为R x .当滑片P 滑至a 端时，电流表的示数为1 A ，此时灯泡L 恰好正常发光．求：图9(1)当滑片P 滑至b 端时，电流表的示数；(2)当滑动变阻器Pb 段的电阻为0.5R x 时，变阻器上消耗的功率．某同学的部分解答如下：灯L 的电阻R L ＝U 灯 2P ＝321.5 Ω＝6 Ω，滑片P 滑至b 端时，灯L 和(R x ＋R 2)并联，并联电阻为：R 并＝R L (R x ＋R 2)R L ＋R x ＋R 2由R L ·I A ＝(R x ＋R 2)·I 2(I A 、I 2分别为通过电流表和R 2的电流)得I 2＝R L I A R x ＋R 2流过电源的电流为I ＝I A ＋I 2上述解法是否正确？若正确，请求出最后结果；若不正确，请指出错在何处，纠正后求出最后结果．解析：灯L 的电阻R L ＝6 Ω正确，错在没有看出当P 滑至b 端时，R x 和R 2串联部分已被短路，E ＝I (R 1＋r )＋U 0＝1×(1＋2) V ＋3 V ＝6 V ，I 0＝P /U 0＝0.5 A ，I x ＝I －I 0＝0.5 A ，R x ＝U 0/I x ＝6 Ω，(1)当P 在b 端时，电流表示数为I ′＝E /(R 1＋r )＝2 A ，(2)当R Pb ＝3 Ω时，R 并＝R Pb R L R Pb ＋R L＝2 Ω，电流表示数为I ″＝E /(R 1＋R 并＋r )＝1.2 A ，U 并＝E －I ″(R 1＋r )＝2.4 V ，P R ＝U 并 2/R Pb ＝1.92 W.答案：见解析11．(13分)某小型实验水电站输出功率是20 kW ，输电线总电阻为6 Ω.(1)若采用380 V 输电，求输电线路损耗的功率．(2)若改用5000 V 高压输电，用户端利用n 1∶n 2＝22∶1的变压器降低，求用户得到的电压．解析：(1)输电线上的电流强度为I ＝P U ＝20×103380A ＝52.63 A 输电线路损耗的功率为P 损＝I 2R ＝52.632×6 W ≈16620 W ＝16.62 kW.(2)改用高压输电后，输电线上的电流为I ′＝P U ′＝20×1035000 A ＝4 A 用户端在变压器降压前获得的电压U 1＝U －I ′R ＝(5000－4×6) V ＝4976 V根据U 1U 2＝n 1n 2用户得到的电压为U2＝n2n1U1＝122×4976 V＝226.18 V.答案：(1)16.62 kW(2)226.18 V12．(15分)(2010·南京调研)如图10所示，电解槽A与电炉B并联后接到电源上，电源内阻r＝1 Ω，电炉电阻R＝19 Ω，电解槽电阻r′＝0.5 Ω.当S1闭合、S2断开时，电炉消耗功率684 W；S1、S2都闭合时电炉消耗功率475 W(电炉电阻可看作不变)．试求：(1)电源的电动势；图10(2)S1、S2闭合时，流过电解槽的电流大小；(3)S1、S2闭合时，电解槽中电能转化成化学能的功率．解析：(1)S1闭合，S2断开时电炉功率为P1，电炉中电流I＝P1R＝68419A＝6 A，电源电动势E＝I(R＋r)＝120 V.(2)S1、S2都闭合时电炉功率为P2电炉中电流为I R＝P2R＝47519A＝5 A电源路端电压为U＝I R R＝5×19 V＝95 V流过电源的电流为I＝E－Ur＝120－951A＝25 A流过电解槽的电流为I A＝I－I R＝20 A.(3)电解槽消耗的功率P A＝I A U＝20×95 W＝1900 W电解槽内热的损耗功率P热＝I2A r′＝203×0.5 W＝200 W电解槽转化成化学能的功率为P化＝P A－P热＝1700 W.答案：(1)120 V(2)20 A(3)1700 W。

【最新】高考物理一轮复习考点归纳：专题《交变电流》

最新高考物理一轮复习知识考点专题一《交变电流》第一节交变电流的产生和描述【基本概念、规律】一、交变电流的产生和变化规律1．交变电流大小和方向随时间做周期性变化的电流．2．正弦交流电(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动．(2)中性面①定义：与磁场方向垂直的平面．②特点：线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零．线圈每经过中性面一次，电流的方向就改变一次．(3)图象：用以描述交变电流随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，其图象为正弦曲线．二、描述交变电流的物理量1．交变电流的周期和频率的关系：T＝1 f.2．峰值和有效值(1)峰值：交变电流的峰值是它能达到的最大值．(2)有效值：让交流与恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交流的一个周期内它们产生的热量相等，则这个恒定电流I、恒定电压U就是这个交变电流的有效值．(3)正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系I＝I m2，U＝U m2，E＝E m2.3．平均值：E＝n ΔΦΔt＝BL v.【重要考点归纳】考点一交变电流的变化规律1．正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)函数图象磁通量Φ＝Φm cos ωt ＝BS cos ωt电动势e＝E m sin ωt ＝nBSωsin ωt电压u＝U m sin ωt ＝RE mR＋rsin ωt电流i＝I m sin ωt ＝E mR＋rsin ωt2.(1)线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ最大，ΔΦΔt＝0，e＝0，i＝0，电流方向将发生改变．(2)线圈平面与中性面垂直时，S∥B，Φ＝0，ΔΦΔt最大，e最大，i最大，电流方向不改变．3.解决交变电流图象问题的三点注意(1)只有当线圈从中性面位置开始计时，电流的瞬时值表达式才是正弦形式，其变化规律与线圈的形状及转动轴处于线圈平面内的位置无关．(2)注意峰值公式E m＝nBSω中的S为有效面积．(3)在解决有关交变电流的图象问题时，应先把交变电流的图象与线圈的转动位置对应起来，再根据特殊位置求特征解．考点二交流电有效值的求解1．正弦式交流电有效值的求解利用I＝I m2，U＝U m2，E＝E m2计算．2．非正弦式交流电有效值的求解交变电流的有效值是根据电流的热效应(电流通过电阻生热)进行定义的，所以进行有效值计算时，要紧扣电流通过电阻生热(或热功率)进行计算．注意“三同”：即“相同电阻”，“相同时间”内产生“相同热量”．计算时“相同时间”要取周期的整数倍，一般取一个周期．考点三交变电流的“四值”的比较物理含义重要关系适用情况瞬时值交变电流某一时刻的值e＝E m sin ωt计算线圈某一时刻的受力情况峰值最大的瞬时值E m＝nBSωI m＝E mR＋r确定用电器的耐压值，电容器的击穿电压有效值跟交变电流的热效应等效的恒定电流值E＝E m2U＝U m2I＝I m2(1)计算与电流热效应相关的量(如功率、热量)(2)交流电表的测量值(3)电器设备标注的额定电压、额定电流(4)保险丝的熔断电流平均值交变电流图象中图线与时间轴所夹面积与时间的比值E＝ΔΦΔtI＝ER＋r计算通过电路截面的电荷量1.书写交变电流瞬时值表达式的基本思路(1)求出角速度ω，ω＝2πT＝2πf.(2)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图象读出或由公式E m＝nBSω求出相应峰值．(3)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式．①线圈从中性面位置开始转动，则i－t图象为正弦函数图象，函数式为i＝I m sin ωt.②线圈从垂直中性面位置开始转动，则i－t图象为余弦函数图象，函数式为i＝I m cos ωt第二节变压器远距离输电【基本概念、规律】一、变压器原理1．工作原理：电磁感应的互感现象．2．理想变压器的基本关系式(1)功率关系：P入＝P出．(2)电压关系：U1U2＝n1n2，若n1>n2，为降压变压器；若n1<n2，为升压变压器．(3)电流关系：只有一个副线圈时，I1I2＝n2n1；有多个副线圈时，U1I1＝U2I2＋U3I3＋…＋U n I n.二、远距离输电1．输电线路(如图所示)2．输送电流(1)I ＝P U .(2)I ＝U －U ′R .3．电压损失 (1)ΔU ＝U －U ′. (2)ΔU ＝IR . 4．功率损失 (1)ΔP ＝P －P ′.(2)ΔP ＝I 2R ＝⎝⎛⎭⎫P U 2R ＝ΔU2R. 【重要考点归纳】考点一理想变压器原、副线圈关系的应用 1．基本关系(1)P 入＝P 出，(有多个副线圈时，P 1＝P 2＋P 3＋……) (2)U 1U 2＝n 1n 2，有多个副线圈时，仍然成立． (3)I 1I 2＝n 2n 1，电流与匝数成反比(只适合一个副线圈) n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3＋……(多个副线圈)(4)原、副线圈的每一匝的磁通量都相同，磁通量变化率也相同，频率也就相同． 2．制约关系(1)电压：副线圈电压U 2由原线圈电压U 1和匝数比决定． (2)功率：原线圈的输入功率P 1由副线圈的输出功率P 2决定． (3)电流：原线圈电流I 1由副线圈电流I 2和匝数比决定． 3.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U 1、U 2、I 1、I 2均为有效值．考点二理想变压器的动态分析 1.匝数比不变的情况(如图所示) (1)U 1不变，根据U 1U 2＝n 1n 2可以得出不论负载电阻R 如何变化，U 2不变．(2)当负载电阻发生变化时，I 2变化，根据I 1I 2＝n 2n 1可以判断I 1的变化情况．(3)I 2变化引起P 2变化，根据P 1＝P 2，可以判断P 1的变化．2.负载电阻不变的情况(如图所示) (1)U 1不变，n 1n 2发生变化，U 2变化．(2)R 不变，U 2变化，I 2发生变化．(3)根据P 2＝U 22R 和P 1＝P 2，可以判断P 2变化时，P 1发生变化，U 1不变时，I 1发生变化．3.变压器动态分析的思路流程考点三关于远距离输电问题的分析 1．远距离输电的处理思路对高压输电问题，应按“发电机→升压变压器→远距离输电线→降压变压器→用电器”这样的顺序，或从“用电器”倒推到“发电机”一步一步进行分析．2．远距离高压输电的几个基本关系(以下图为例)：(1)功率关系：P 1＝P 2，P 3＝P 4，P 2＝P 损＋P 3. (2)电压、电流关系：U 1U 2＝n 1n 2＝I 2I 1，U 3U 4＝n 3n 4＝I 4I 3U 2＝ΔU ＋U 3，I 2＝I 3＝I 线． (3)输电电流：I 线＝P 2U 2＝P 3U 3＝U 2－U 3R 线. (4)输电线上损耗的电功率： P 损＝I 线ΔU ＝I 2线R 线＝⎝⎛⎭⎫P 2U 22R 线．3.解决远距离输电问题应注意下列几点 (1)画出输电电路图．(2)注意升压变压器副线圈中的电流与降压变压器原线圈中的电流相等． (3)输电线长度等于距离的2倍． (4)计算线路功率损失一般用P 损＝I 2R 线．【思想方法与技巧】特殊变压器问题的求解一、自耦变压器高中物理中研究的变压器本身就是一种忽略了能量损失的理想模型，自耦变压器(又称调压器)，它只有一个线圈，其中的一部分作为另一个线圈，当交流电源接不同的端点时，它可以升压也可以降压，变压器的基本关系对自耦变压器均适用．二、互感器分为：电压互感器和电流互感器，比较如下：电压互感器电流互感器原理图原线圈的连接并联在高压电路中串联在大电流电路中副线圈的连接连接电压表连接电流表互感器的作用将高电压变为低电压将大电流变为小电流利用的公式U1U2＝n1n2I1n1＝I2n2对于副线圈有两个及以上的理想变压器，电压与匝数成正比是成立的，而电流与匝数成反比的规律不成立．但在任何情况下，电流关系都可以根据原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率即P入＝P出进行求解．实验十一传感器的简单使用一、实验目的1．了解传感器的工作过程，探究敏感元件的特性．2．学会传感器的简单使用．二、实验原理闭合电路欧姆定律，用欧姆表进行测量和观察．三、实验器材热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、温度计、烧杯、冷水、热水、小灯泡、学生电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线等．四、实验步骤1．研究热敏电阻的热敏特性(1)将热敏电阻放入烧杯中的水中，测量水温和热敏电阻的阻值(如实验原理图甲所示)．(2)改变水的温度，多次测量水的温度和热敏电阻的阻值，记录在表格中．2．研究光敏电阻的光敏特性(1)将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器连接好(如实验原理图乙所示)，其中多用电表置于“×100”挡．(2)先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值，并记录数据．(3)打开电源，让小灯泡发光，调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录．(4)用手掌(或黑纸)遮光时，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录．一、数据处理1．热敏电阻的热敏特性(1)画图象在右图坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线．(2)得结论热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，随温度的降低而增大．2．光敏电阻的光敏特性(1)探规律根据记录数据定性分析光敏电阻的阻值与光照强度的关系．(2)得结论①光敏电阻在暗环境下电阻值很大，强光照射下电阻值很小；②光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量．二、误差分析本实验误差主要来源于温度计和欧姆表的读数．三、注意事项1．在做热敏实验时，加开水后要等一会儿再测其阻值，以使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温．2．光敏实验中，如果效果不明显，可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并通过盖上小孔改变射到光敏电阻上的光的多少．3．欧姆表每次换挡后都要重新调零．专题二《静电场》第一节电场力的性质【基本概念、规律】一、电荷和电荷守恒定律1．点电荷：形状和大小对研究问题的影响可忽略不计的带电体称为点电荷．2．电荷守恒定律(1)电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分；在转移过程中，电荷的总量保持不变．(2)起电方式：摩擦起电、接触起电、感应起电．二、库仑定律1．内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上．2．公式：F＝k q1q2r2，式中的k＝9.0×109 N·m2/C2，叫做静电力常量．3．适用条件：(1)点电荷；(2)真空．三、电场强度1．意义：描述电场强弱和方向的物理量．2．公式(1)定义式：E＝Fq，是矢量，单位：N/C或V/m.(2)点电荷的场强：E＝k Qr2，Q为场源电荷，r为某点到Q的距离．(3)匀强电场的场强：E＝U d.3．方向：规定为正电荷在电场中某点所受电场力的方向．四、电场线及特点1．电场线：电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向．2．电场线的特点(1)电场线从正电荷或无限远处出发，终止于负电荷或无限远处．(2)电场线不相交．(3)在同一电场里，电场线越密的地方场强越大．(4)沿电场线方向电势降低．(5)电场线和等势面在相交处互相垂直．3．几种典型电场的电场线(如图所示)【重要考点归纳】考点一对库仑定律的理解和应用1．对库仑定律的理解(1)F＝k q1q2r2，r指两点电荷间的距离．对可视为点电荷的两个均匀带电球，r为两球心间距．(2)当两个电荷间的距离r→0时，电荷不能视为点电荷，它们之间的静电力不能认为趋于无限大．2．电荷的分配规律(1)两个带同种电荷的相同金属球接触，则其电荷量平分．(2)两个带异种电荷的相同金属球接触，则其电荷量先中和再平分．考点二电场线与带电粒子的运动轨迹分析1．电荷运动的轨迹与电场线一般不重合．若电荷只受电场力的作用，在以下条件均满足的情况下两者重合：(1)电场线是直线．(2)电荷由静止释放或有初速度，且初速度方向与电场线方向平行．2．由粒子运动轨迹判断粒子运动情况：(1)粒子受力方向指向曲线的内侧，且与电场线相切．(2)由电场线的疏密判断加速度大小．(3)由电场力做功的正负判断粒子动能的变化．3.求解这类问题的方法：(1)“运动与力两线法”——画出“速度线”(运动轨迹在初始位置的切线)与“力线”(在初始位置电场线的切线方向)，从二者的夹角情况来分析曲线运动的情景．(2)“三不知时要假设”——电荷的正负、场强的方向(或等势面电势的高低)、电荷运动的方向，是题意中相互制约的三个方面．若已知其中的任一个，可顺次向下分析判定各待求量；若三个都不知(三不知)，则要用“假设法”分别讨论各种情况．考点三静电力作用下的平衡问题1.解决这类问题与解决力学中的平衡问题的方法步骤相同，只不过是多了静电力而已．2.(1)解决静电力作用下的平衡问题，首先应确定研究对象，如果有几个物体相互作用时，要依据题意，适当选取“整体法”或“隔离法”．(2)电荷在匀强电场中所受电场力与位置无关；库仑力大小随距离变化而变化．考点四带电体的力电综合问题解决该类问题的一般思路【思想方法与技巧】用对称法处理场强叠加问题对称现象普遍存在于各种物理现象和物理规律中，应用对称性不仅能帮助我们认识和探索某些基本规律，而且也能帮助我们去求解某些具体的物理问题．利用对称法分析解决物理问题，可以避免复杂的数学演算和推导，直接抓住问题的特点，出奇制胜，快速简便地求解问题．第二节电场能的性质【基本概念、规律】一、电场力做功和电势能1．电场力做功(1)特点：静电力做功与实际路径无关，只与初末位置有关．(2)计算方法①W＝qEd，只适用于匀强电场，其中d为沿电场方向的距离．②W AB＝qU AB，适用于任何电场．2．电势能(1)定义：电荷在电场中具有的势能，数值上等于将电荷从该点移到零势能位置时静电力所做的功．(2)静电力做功与电势能变化的关系：静电力做的功等于电势能的减少量，即W AB＝E p A－E p B＝－ΔE p.(3)电势能具有相对性．二、电势、等势面1．电势(1)定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值．(2)定义式：φ＝E p q.(3)相对性：电势具有相对性，同一点的电势因零电势点的选取不同而不同．2．等势面(1)定义：电场中电势相同的各点构成的面．(2)特点①在等势面上移动电荷，电场力不做功．②等势面一定与电场线垂直，即与场强方向垂直．③电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面．④等差等势面的疏密表示电场的强弱(等差等势面越密的地方，电场线越密)．三、电势差1．定义：电荷在电场中，由一点A移到另一点B时，电场力所做的功W AB与移动的电荷的电量q的比值．2．定义式：U AB＝W AB q.3．电势差与电势的关系：U AB＝φA－φB，U AB＝－U BA.4．电势差与电场强度的关系匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场方向的距离的乘积，即U AB＝Ed.特别提示：电势和电势差都是由电场本身决定的，与检验电荷无关，但电场中各点的电势与零电势点的选取有关，而电势差与零电势点的选取无关．【重要考点归纳】考点一电势高低及电势能大小的比较1．比较电势高低的方法(1)根据电场线方向：沿电场线方向电势越来越低．(2)根据U AB＝φA－φB：若U AB＞0，则φA＞φB，若U AB＜0，则φA＜φB.(3)根据场源电荷：取无穷远处电势为零，则正电荷周围电势为正值，负电荷周围电势为负值；靠近正电荷处电势高，靠近负电荷处电势低．2．电势能大小的比较方法(1)做功判断法电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增加(与其他力做功无关)．(2)电荷电势法正电荷在电势高处电势能大，负电荷在电势低处电势能大．考点二等势面与粒子运动轨迹的分析1．几种常见的典型电场的等势面比较电场等势面(实线)图样重要描述匀强电场垂直于电场线的一簇平面点电荷的电场以点电荷为球心的一簇球面等量异种点电荷的电场连线的中垂线上的电势为零等量同种正点电荷的电场连线上，中点电势最低，而在中垂线上，中点电势最高2.带电粒子在电场中运动轨迹问题的分析方法(1)从轨迹的弯曲方向判断受力方向(轨迹向合外力方向弯曲)，从而分析电场方向或电荷的正负；(2)结合轨迹、速度方向与静电力的方向，确定静电力做功的正负，从而确定电势能、电势和电势差的变化等；(3)根据动能定理或能量守恒定律判断动能的变化情况．考点三公式U＝Ed的拓展应用1．在匀强电场中U＝Ed，即在沿电场线方向上，U∝d.推论如下：(1)如图甲，C点为线段AB的中点，则有φC＝φA＋φB2.(2)如图乙，AB∥CD，且AB＝CD，则U AB＝U CD.2．在非匀强电场中U＝Ed虽不能直接应用，但可以用作定性判断．考点四电场中的功能关系1．求电场力做功的几种方法(1)由公式W＝Fl cos α计算，此公式只适用于匀强电场，可变形为W＝Eql cos α.(2)由W AB＝qU AB计算，此公式适用于任何电场．(3)由电势能的变化计算：W AB＝E p A－E p B.(4)由动能定理计算：W电场力＋W其他力＝ΔE k.注意：电荷沿等势面移动电场力不做功．2．电场中的功能关系(1)若只有电场力做功，电势能与动能之和保持不变．(2)若只有电场力和重力做功，电势能、重力势能、动能之和保持不变．(3)除重力、弹簧弹力之外，其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化．(4)所有外力对物体所做的功等于物体动能的变化．3.在解决电场中的能量问题时常用到的基本规律有动能定理、能量守恒定律和功能关系．(1)应用动能定理解决问题需研究合外力的功(或总功)．(2)应用能量守恒定律解决问题需注意电势能和其他形式能之间的转化．(3)应用功能关系解决该类问题需明确电场力做功与电势能改变之间的对应关系．(4)有电场力做功的过程机械能不守恒，但机械能与电势能的总和可以守恒．【思想方法与技巧】E－x和φ－x图象的处理方法1．E－x图象(1)反映了电场强度随位移变化的规律．(2)E＞0表示场强沿x轴正方向；E＜0表示场强沿x轴负方向．(3)图线与x轴围成的“面积”表示电势差，“面积”大小表示电势差大小，两点的电势高低根据电场方向判定．2．φ－x图象(1)描述了电势随位移变化的规律．(2)根据电势的高低可以判断电场强度的方向是沿x轴正方向还是负方向．(3)斜率的大小表示场强的大小，斜率为零处场强为零．3.看懂图象是解题的前提，解答此题的关键是明确图象的斜率、面积的物理意义．第三节电容器与电容带电粒子在电场中的运动【基本概念、规律】一、电容器、电容1．电容器(1)组成：由两个彼此绝缘又相互靠近的导体组成．(2)带电量：一个极板所带电量的绝对值．(3)电容器的充、放电充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两板带上等量的异种电荷，电容器中储存电场能．放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中电场能转化为其他形式的能．2．电容(1)定义式：C＝Q U.(2)单位：法拉(F)，1 F＝106μF＝1012pF.3．平行板电容器(1)影响因素：平行板电容器的电容与正对面积成正比，与介质的介电常数成正比，与两极板间距离成反比．(2)决定式：C＝εr S4πkd，k为静电力常量．特别提醒：C＝QU⎝⎛⎭⎫或C＝ΔQΔU适用于任何电容器，但C＝εr S4πkd仅适用于平行板电容器．二、带电粒子在电场中的运动1．加速问题(1)在匀强电场中：W＝qEd＝qU＝12mv2－12mv2；(2)在非匀强电场中：W＝qU＝12mv2－12mv2.2．偏转问题(1)条件分析：不计重力的带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场．(2)运动性质：匀变速曲线运动．(3)处理方法：利用运动的合成与分解．①沿初速度方向：做匀速运动．②沿电场方向：做初速度为零的匀加速运动．特别提示：带电粒子在电场中的重力问题(1)基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或有明确的暗示以外，一般都不考虑重力(但并不忽略质量)．(2)带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力．【重要考点归纳】考点一平行板电容器的动态分析运用电容的定义式和决定式分析电容器相关量变化的思路1．确定不变量，分析是电压不变还是所带电荷量不变．(1)保持两极板与电源相连，则电容器两极板间电压不变．(2)充电后断开电源，则电容器所带的电荷量不变．2．用决定式C ＝εr S 4πkd 分析平行板电容器电容的变化． 3．用定义式C ＝Q U分析电容器所带电荷量或两极板间电压的变化． 4．用E ＝U d分析电容器两极板间电场强度的变化． 5.在分析平行板电容器的动态变化问题时，必须抓住两个关键点：(1)确定不变量：首先要明确动态变化过程中的哪些量不变，一般情况下是保持电量不变或板间电压不变．(2)恰当选择公式：要灵活选取电容的两个公式分析电容的变化，还要应用E ＝U d，分析板间电场强度的变化情况．考点二带电粒子在电场中的直线运动1．运动类型(1)带电粒子在匀强电场中做匀变速直线运动．(2)带电粒子在不同的匀强电场或交变电场中做匀加速、匀减速的往返运动．2．分析思路(1)根据带电粒子受到的电场力，用牛顿第二定律求出加速度，结合运动学公式确定带电粒子的运动情况．(2)根据电场力对带电粒子所做的功等于带电粒子动能的变化求解．此方法既适用于匀强电场，也适用于非匀强电场．(3)对带电粒子的往返运动，可采取分段处理．考点三带电粒子在电场中的偏转1．基本规律设粒子带电荷量为q ，质量为m ，两平行金属板间的电压为U ，板长为l ，板间距离为d (忽略重力影响)，则有(1)加速度：a ＝F m ＝qE m ＝qU md. (2)在电场中的运动时间：t ＝l v 0. (3)位移⎩⎪⎨⎪⎧ v x t ＝v 0t ＝l 12at 2＝y ， y ＝12at 2＝qUl 22mv 20d. (4)速度⎩⎪⎨⎪⎧v x ＝v 0v y ＝at ，v y ＝qUt md ， v ＝v 2x ＋v 2y ，tan θ＝v y v x ＝qUl mv 20d.2．两个结论(1)不同的带电粒子从静止开始经过同一电场加速后再从同一偏转电场射出时的偏转角度总是相同的．证明：由qU 0＝12mv 20及tan θ＝qUl mdv 20得tan θ＝Ul 2U 0d. (2)粒子经电场偏转后，合速度的反向延长线与初速度延长线的交点O 为粒子水平位移的中点，即O 到电场边缘的距离为l 2. 3．带电粒子在匀强电场中偏转的功能关系：当讨论带电粒子的末速度v 时也可以从能量的角度进行求解：qU y ＝12mv 2－12mv 20，其中U y ＝U dy ，指初、末位置间的电势差．【思想方法与技巧】带电粒子在交变电场中的偏转1．注重全面分析(分析受力特点和运动特点)，找到满足题目要求所需要的条件．2．比较通过电场的时间t 与交变电场的周期T 的关系：(1)若t ≪T ，可认为粒子通过电场的时间内电场强度不变，等于刚进入电场时刻的场强．(2)若不满足上述关系，应注意分析粒子在电场方向上运动的周期性．对称思想、等效思想在电场问题中的应用一、割补法求解电场强度由于带电体不规则，直接求解产生的电场强度较困难，若采取割或补的方法，使之具有某种对称性，从而使问题得到简化．二、等效法求解电场中的圆周运动1.带电粒子在匀强电场和重力场组成的复合场中做圆周运动的问题是一类重要而典型的题型．对于这类问题，若采用常规方法求解，过程复杂，运算量大．若采用“等效法”求解，则过程往往比较简捷．2.等效法求解电场中圆周运动问题的解题思路：(1)求出重力与电场力的合力F 合，将这个合力视为一个“等效重力”．(2)将a ＝F 合m视为“等效重力加速度”． (3)将物体在重力场中做圆周运动的规律迁移到等效重力场中分析求解．。

基于学习进阶理论的教学案例研究——以高二“交变电流专题”为例

2021年4月1日理科考试研究•综合版• 45 •验基本思想，那么著名的“a 粒子散射实验”就不会成功（极少数a 粒子散射发生大角度偏转），原子的核式结构就不会被提出，发现源于细节，成功更源于精准. 在实验备考中，教师要精心设计实验教学内容，组织开展好基础性实验和拓展性实验（探究性实验、创新性实验、综合性实验等），在做实验的过程中更有利于强化实验基础知识、基本技能、基本思想、基本活动经验，调动学习的主动性、积极性和创造性，激发学生的创新思维和创新意识，是提升学生实验创新能力和综合素质的有效途径.参考文献：[1 ]肖秋芳.应用数学处理物理问题能力培养的探究[J]•中学理科园地,2017,13（05）：16 - 17.[2] [1]王平.高中物理实验教学的有效途径探索[J].试题与研究,2019（20）:64.[3] 王继群.物理高考真题中应用数学能力处理物理问题的重要性浅析[J].中学物理,2016,34（ 13）：84 -85.（收稿日期：2021 -01 -09）基于学习进阶理论的教学變例研克——以高二“交变电流专题”为例潘学升（江苏省高淳高级中学江苏南京211300）摘要：学习进阶也称“学习进程”，它着重强调的是教师在教学设计中设计"阶”和各进阶"起点”与“终点”，进阶理论在实际应用中对“如何设定路径促进学生发展”的探索.笔者以"交变电流”单元复习课为例，应用学习进阶理论对 “阶”和“路径”的探索做了一些尝试.关键词：学习进阶;教学案例；交变电流知识碎片理论认为,学生的知识来源于一些零散的知识碎片，在特殊物理情境下学生需要将这些碎片知识解析、重构从而构建相对完整的概念解释⑴•教师的教学行为应该是设计基于学情的核心情境，对情境中的物理概念和规律采取有效的方式分解,让学生在割裂的情境下一步步实现知识的解析与重构，最终实现概念和规律的有效转化.美国国家研究理事会（NRC ）将学习进阶定义为 “学习进阶是对学生连贯且逐渐深入的思维方式的假定描述，在一个适当的时间跨度下，学生学习和探究某一重要的知识或实践领域时,其思维方式的逐渐进阶⑵.”学习进阶理论强调学生的学习是需要分阶段、分层次进行的，而且每一阶段、每一层次的学习都是建立在前一阶段的基础上的深化与拓展.有人把学习进阶喻为极限运动——攀岩，如图1 所示,运动员要想达到岩石的顶端，运动员必须结合自己的实际，利用脚踏点，逐步实现攀登•在学习进阶理论中，教师的教学行为就是设置合理的最优化的图1“脚踏点”，助学生“登顶”的同时，促进其知识与方法的进阶.1 “交变电流专题”案例分析1. 1 进阶分析模型建构是髙中物理核心素养中的重要组成部分.在科学领域，模型被视为是对真实世界的一种表征，建模是建构或修改模型的动态过程，即从复杂的现象中，抽取出能描绘该现象的元素或参数，并找出这些元素或参数之间的正确关系，建构足以正确描述、解释现象的模型的过程⑶. “交变电流的产生和描述”是高中物理模型建构的典型案例，是学生提升物理核心素养中科学思维的最佳素材之一 •掌握“交变电流的产生和描述”是理解变压器及电能的输送的基础,也是能区别线圈在辐射状磁场中切割模型的基础.1. 1- 1进阶起点的分析建模教学首先需要全面了解学生的相关知识层基金项目：南京市教育科学规划第十一期"个人课题”“基于学习进阶理论的高中物理概念教学案例研究”（项目编号:MK3751）. 作者简介：潘学升（1982 -）,男，安徽六安人，本科，中学高级教师，研究方向：高中物理教与学.•46•理科考试研究•综合版2021年4月1日次和能力水平，根据学生的知识和能力水平确定进阶的起点⑷•学生已有的知识结构：知道法拉第电磁感应定律的内容；知道如何判断感应电流的方向；知道如何计算切割模型的感应电动势的大小.对于转动切割模型较为模糊（前两节内容已经学习），概念（中性面、交变电流“四值”等）和规律（中心面的特点、交变电流产生的规律等）在脑中还没有形成体系，大多数同学仍处于“死记硬背”的状态，知识暂时处于“碎片”状态.现阶段学生的思维特性:高中生已经具备一定的逻辑推理的能力，理性认识正在丰富.1.1.2进阶目标的预设通过本章复习学生可以做到:进一步理解闭合线圈在匀强磁场中绕轴转动切割产生的交变电流，能够独立推导其感应电动势的表达式,能够区分不同形式下的切割模型的相同点和不同点，能进一步理解磁通量的变化率与感应电动势的关系，能独立画出e-t或的图像并能解释特殊位置时对应的物理量的关系.1.1.3进阶途径与教学策略重新提炼物理模型,通过问题链的形式完成对模型的进阶和概念的深化理解•具体的教学行为：设置问题链，完成对交变电流电动势表达式的推导，补充进阶所要构建完成知识体系的问题，通过变形、变式、对比等形式制造认知冲突.通过生生互动、师生互动的方式引导学生对概念和规律进行辨析，对规律进一步总结，从而能够建立正确的物理模型并能区分各种模型的异同,实现知识体系的系统构建.1.2进阶层次划分与教学设计1.2.1统一进阶起点：创设物理情境，复习回顾，确定学生的思维水平问题1：如图2所示，说出甲、乙图中线圈所在位置的特征.甲乙图2学生分析结果见表1.表1位置中性面:线圈与磁感线垂直的面特征①磁通量最大②感应电流为零③感应电流方向改变垂直中性面位置①磁通量为零②感应电动势最大问题2：如图3所示，磁感应强度为线圈ab边长为L x,cd边长为厶2,线圈逆时针绕垂直于磁场的中心轴匀速转动，角速度为从中性面开始计时，经时间t,求图3此时:①线圈与中性面的夹角；②切割速度大小；③线圈中感应电动势；④若线圈匝数为N,感应电动势;⑤若线圈匝数为N,磁通量.问题3：请同学们画出e_t和④_t的图像并根据法拉第电磁感应定律和楞次定律解释图像区别及对应的特征.设计意图:本章内容虽然已经学完，但因其内容的难度及学生的学情的影响，学生的进阶起点各不相同,故可以通过问题链的形式呈现知识的形成线索,确定认知的起点与盲点.通过独立和小组合作的方式让学生重温知识的形成过程，理解其来龙去脉，初步形成知识框架，确定统一的进阶起点.学生的思维水平整体向单一结构水平过渡.1-2.2进阶1：设置不同情境，体会各种情境的异同点，进一步深化对交变电流的理解问题4：如图4所示，四幅图中线圈的面积相同,它们产生的交流电的电动势相同吗？图4迷思点部分同学对“转轴的位置对电动势的影响”不清.总结:从表达式可以看出，E”的大小与转轴的位置和线圈的形状无关，只与线圈的匝数、转动的角速度、线圈面积、磁感应强度大小有关，所以感应电动势都相同.2021年4月1日理科考试研究•综合版•47•设计意图：在进阶一的基础上，让学生辨析四幅图，其目的是让学生对模型有一个清晰的认识.学生的思维认识水平由单点结构水平向多点结构水平的过渡.问题5：如下图甲、乙所示,请画出线圈在转动时产生的感应电流随时间的图像.(规定顺时针为正)IX XXI图5迷思点不少同学认为两幅图产生的感应电动势完全相同.设计意图:学生已经推导交变电流感应电动势的表达式，但是否具备辨析本质的能力并不清楚，问题5可以让学生从切割角度重新审视推导过程.学生通过问题5的分析与讨论，得出不同形式下的线圈切割产生的感应电动势的异同点，对概念进一步深化理解. 1.2.3进阶2：设置物理情境，实现对交变电流“四值”问题的进阶问题6：如图6所示，边长为I的正方形线圈abed的匝数为N,线圈电阻为r,外电路的电阻为R,ab的中点和cd的中点的连线00,垂直磁场且恰好位于匀强磁场的边界上，磁感应强度为B,现在线圈以00'为轴，以角速度3匀速转动，求：(1)以图示位置为计时起点，闭合电路中电流瞬时值的表达式；(2)线圈从图示位置转过90。

高中物理-专题交变电流的有效值(基础篇)(解析版)

2021年高考物理100考点最新模拟题千题精练（选修3-2）第五部分交变电流专题5.4 交变电流的有效值（基础篇）一．选择题1.（2020贵州安顺市3月调研）一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q 方；若该电阻接到正弦交流电源上，在个周期内产生的热量为Q 正，该电阻上电压的峰值均为0u ，周期均为T ，如图甲、乙所示。

则:Q Q 正方等于（）A.2：1 B.1：2C.2:1D. 1:2【参考答案】C 【名师解析】根据焦耳定律知2u Q TR=方；而正弦交流电压的有效值等于峰值的12，所以： 2020122u u Q T TR R⎛⎫⎪⎝⎭==⋅正，可得：:2:1Q Q 正方，故C 正确，ABD 错误。

2．(2019·江西重点中学协作体第二次联考)如图所示为一个经双可控硅调节后加在电灯上的电压，正弦交流电的每一个二分之一周期中，前面四分之一周期被截去。

现在电灯上电压的有效值为( )A ．U mB ．U m2C.U m 3 D ．U m2【参考答案】D 【名师解析】从u -t 图像上看，每个14周期正弦波形的有效值U 1＝U m 2，根据有效值的定义U 2R T ＝⎝⎛⎭⎫U m 22R ×T4×2＋0，解得U ＝U m2，D 正确。

3．(5分)如图11所示，是一交流电压随时间变化的图象，此交流电压的有效值等于_____V ．A ．50 2B ．50C ．25 2D ．75【参考答案】A【名师解析】题图中给出的是一方波交流电，周期T ＝0.3 s ，前T 3时间内U 1＝100 V ，后2T3时间内U 2＝－50 V ．设该交流电压的有效值为U ，根据有效值的定义，有U 2R T ＝U 21R ·⎝⎛⎭⎫T 3＋U 22R ·⎝⎛⎭⎫23T ，代入已知数据，解得U ＝50 2 V.，选项A 正确。

4．（2019山西三模）现代社会是数字化社会，需要把模拟信号转换为数字信号。

专题69 交变电流的变化规律及其描述(解析版)

2023届高三物理一轮复习重点热点难点专题特训专题69 交变电流的变化规律及其描述特训目标特训内容目标1 旋转线框产生交变电流的问题（1T —4T ）目标2 导体棒切割产生交变电流的问题（5T —8T ）目标3 有效值的计算（9T —12T ）目标4平均值的计算（13T —16T ）一、旋转线框产生交变电流的问题1．如图甲所示，单匝矩形线框在匀强磁场B 中，绕与磁场B 垂直的轴OO ′匀速转动。

已知线框电阻R ，转动周期T ，穿过线框的磁通量Φ与时间t 的关系图，如图乙所示。

则下列说法错误．．的是（）A ．2T时刻，线框平面与中性面垂直 B 2mπΦ C ．4T 到34T 过程中，线框中平均感应电动势为零 D ．线框转动一周，线框中产生的热量为222mRTπΦ【答案】C【详解】A ．2T时刻，回路磁通量为零，则线框平面与中性面垂直，故A 正确； B ．角速度2T πω= 感应电动势最大值m E BS ωω==Φ感应电流EI R=有效值m 22I πΦ=有故B 正确；C ．4T 到34T 过程中，磁通量变化不是零，则平均感应电动势不为零，故C 错误； D ．线框转动一周，线框中产生的热量为222m2Q I RT RTπΦ==有故D 正确。

本题选错误的，故选C 。

2．如图甲，交流发电机通过一理想变压器，给“220V ，1100W”的电饭煲和“220V ，220W”的抽油烟机正常供电。

交流发电机线圈匀速转动，从某时刻开始计时得电动势－时间关系，如图乙所示，所有导线的电阻均不计，交流电流表是理想电表。

下列说法正确的是（）A ．正常工作时，电饭锅和抽烟机的发热功率之比为5︰1B ．从图乙中可得，t =0时刻穿过发电机线圈的磁通量和A 表的示数均为零C ．电饭锅和抽油烟机同时正常工作时，A 表的示数为1.2AD ．若线圈转速减半，电饭锅的功率将变成原来的1/2 【答案】C【详解】A ．正常工作时，电饭锅为纯电阻电路，工作的功率1100W 即为发热功率，抽油烟机为非纯电阻电路，发热功率小于工作功率220W ，故电饭锅和抽烟机的发热功率之比大于5︰1，故A 错误；B ．从图乙中可得，t =0时刻穿过发电机线圈的磁通量最大，变化率为零； A 表的示数为有效值，不为零，故B 错误；C ．根据变压器的输入功率等于输出的功率11001320I ⨯=解得电流表读数为1.2A ，故C 正确；D ．若线圈转速减半，输入电压和输出电压均变为原来的1/2，电饭锅的功率将变成原来的1/4，故D 错误。

专题5.3 交变电流

高三物理第二轮专题复习资料专题五电路和电磁感应第三讲交流电路、变压器一、交流电1．交流电的产生：矩形线圈在匀强磁场中绕着跟磁场垂直的轴匀速转动，产生交流电。

线圈平面每经过_____面（是跟磁感线_____的平面）一次，感应电动势和感应电流方向就改变一次。

交流发电机：利用电磁感应原理把____能转变为____能。

2．交流电的变化规律：公式：e=t E m ωsin ωNBS NBLV E m ==2t I i m ω=s i n REI m m =当线圈平面转到中性面位置时，穿过线圈磁通量_____，磁通量变化率等于________，感应电动势瞬时值等于______。

上述交流电瞬时值表达式都是从______开始计时的。

电动势的最大值等于线圈平面转到与______垂直（与_______方向平行）位置时的瞬时值。

有效值：让交流电和直流电__________________________________，就把这一直流电的数值叫这一交流电的有效值。

有效值与最大值的关系：m m I I I 707.02==m m U U U 707.02==（适用正弦式交变电流）（1）“有效”是指交流电在产生_____效应方面跟直流电等效。

不要把交流电的有效值与平均值相混淆。

（2）除特别指明的以外，通常所讲的交流电的值都是指_________值，而不是平均值。

交流电压表和电流表测量的数值，以及电气设备上所标的额定电压和额定电流的数值，都是指______值。

二、理想变压器电压比：2121n n U U =（此式对三组以上线圈也成立）功率：输入功率等于输出功率。

电流比：1221n nI I =（此式对三组以上线圈不成立，此时电流关系应根据输入功率等于输出功率来推导）变压器不能改变交流电的频率，也不能改变直流电压和电流。

三、远距离送电输电电压U 2，输电导线的电流I 2=I 3，用户电压U 4，输电导线上的电压降（电压损失）U 损=I 2R 损，损损R I 22P = P =P 用+P 损 U 3=U 2-U 损据I 2=P /U 2，采用高压输电，输电电流I 2_______，输电线上的电压损失(U 损=I 2R 损)及输电线上的功率损耗P 损________。

超级经典高中物理：交变电流专题复习

P 2 2 ＝思考：能用 U U 线 /R
( ) R
( ) R线，
增大输电电压U，即采用高压输电 U 3 n3 是有效方法。 U 4 n4
P 2 U
3.重要关系式：
U 1 n1 U 2 n2
P I U2
2
来计算线损吗？
U 损＝IR线
U3 U2 U损
P损＝I R线 P用＝P P损
EN t
应用:计算通过某导体截面的电量
N E t q It t tN R总 R总 R总
典例导悟：
如图所示，为一交流发电机构造示意图，矩形线圈 abcd，已知 ad =L1，ab=L2，匝数为n，线圈绕OO′轴在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动，线圈电阻为r，外电路电阻为R，求：(1)由图示位置转过60角时的瞬时感应电动势（2)转动过程中电压表的示数(3)线圈每转一周，外力所做的功。(不计一切摩擦)(4)1/6周期内通过R的电荷 O 量 a b
u／ V P
u
V
311 0
图1
电热毯
0.01 0.02 0.03 0.04 t／s 图2
应用
A、计算电路中的电功、电热、电功率用有效值 B、交流用电器的额定电压和额定电流及保险丝的熔断电流指的是有效值； C、交流电流表和交流电压表的读数是有效值 D、对于交流电若没有特殊说明的均指有效值
4、平均值
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
再见!
2、（2009山东高考理综）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，n2。降压变压器原副线匝数分别为a3、n4（变压器均为理想变压器）。要使额定电压为220V的用电器正常工作，则（ AD）

交变电流-知识点和例题详解

交变电流的知识点和经典例题一.交流电:大小和方向都随时间作周期性变化的电流，叫做交变电流(正弦交流电是其中一种特殊）。

二.正弦交流电的变化规律线框在匀强磁场中匀速转动．１．当从中性面．．．位置开始在匀强磁场中匀速转动时，线圈中产生的感应电动势随时间而变的函数是正弦函数：即 E=εm ｓinωt , I ＝I m ｓinωtωt 是从该位置经t 时间线框转过的角度也是线速度Ｖ与磁感应强度B 的夹角还是线框面与中性面的夹角2.当从平行B 位置开始计时:则:Ｅ=εm cosωt , Ｉ＝I m ｃo ｓωｔωｔ是线框在时间ｔ转过的角度;是线框与磁感应强度Ｂ的夹角；此时Ｖ、B 间夹角为（π/2一ωｔ)．3．对于单匝矩形线圈来说E m =２Blv =BSω；对于ｎ匝面积为S 的线圈来说E ｍ＝ｎBSω。

对于总电阻为Ｒ的闭合电路来说Ｉm =m E R三．几个物理量1．中性面:如图所示的位置为中性面，对它进行以下说明：(1）此位置过线框的磁通量最多．（2）此位置磁通量的变化率为零.所以Ｅ=εm ｓinωt ＝0,Ｉ＝I m sinωｔ=０(3）此位置是电流方向发生变化的位置，具体对应图中的t 2,ｔ4时刻，因而交流电完成一次全变化中线框两次过中性面，电流的方向改变两次,频率为5０Hz 的交流电每秒方向改变1００次．2．交流电的最大值：εｍ=BωS 当为Ｎ匝时εm =N ＢωS(１）ω是匀速转动的角速度，其单位一定为弧度/秒,（２）最大值对应的位置与中性面垂直,即线框面与磁感应强度B 平行．（３)最大值对应图中的t 1、t 3时刻,每周中出现两次．3．瞬时值Ｅ=εｍsi ｎωt, I=I m ｓinωt 代入时间即可求出．不过写瞬时值时，不要忘记写单位，4.有效值：为了度量交流电做功情况人们引入有效值,它是根据电流的热效应而定的.就是分别用交流电,直流电通过相同阻值的电阻，在相同时间内产生的热量相同,则直流电的值为交流电的有效值．(1)有效值跟最大值的关系εｍ=2Ｕ有效（2)伏特表与安培表读数为有效值．(3）用电器铭牌上标明的电压、电流值是指有效值．５.周期与频率:交流电完成一次全变化的时间为周期；每秒钟完成全变化的次数叫交流电的频率．单位1/秒为赫兹(Ｈz).规律方法一、关于交流电的变化规律【例1】如图所示，匀强磁场的磁感应强度B ＝0．5T,边长L=10cm 的正方形线圈abcd 共1０0匝,线圈电阻r=１Ω/,角速度为ω=2πrad／s,外电路电阻R＝4Ω，求:(1)转动过程中感应电动势的最大值.(2)由图示位置((３）由图示位置转过600.（4)交流电电表的示数.(5）转动一周外力做的功.（R的电量为多少？解析：（1）感应电动势的最大值,εm＝．14V (２）转过600时的瞬时感应电动势：e＝0．5V=1.５7 V（３)通过600(4)电压表示数为外电路电压的有效值：Ｖ（5）２（Ｒ十ｒ)·Ｔ=0．99Ｊ６6C【例2】磁铁在电器中有广泛的应用，如发电机, 已知一台单相发电机转子导线框共有Ｎ匝，线框长为l１，宽为ｌ2，转子的转动角速度为ω，磁极间的磁感应强度为Ｂ。

高中物理交变电流专题讲解

交变电流的产生和变化规律要点一、直流电和交流电1．直流电电流的方向不随时间变化的电流或电压叫做直流电。

直流电可以分为：脉动直流电和恒定电流两种形式。

脉动直流电：电流或电压的大小随时间发生变化，但方向不发生变化，如图甲、乙所示。

恒定电流（或恒定电压）：电流或电压的大小和方向都不随时间发生变化，如图丙、丁。

2．交电流1．定义：大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫交变电流。

要点诠释：（1）方向不变的电流叫做直流，大小和方向都不变的电流叫恒定电流。

（2）大小不变、方向改变的电流也是交变电流。

2．产生：在匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈里产生的是正弦式交变电流。

要点诠释：（1）矩形线框在匀强磁场中匀速转动，仅是产生交变电流的一种方式，但不是唯一方式。

（2）交变电流的典型特征是电流方向变化，其大小可能不变，如图所示的交变电流称为矩形交变电流，在方向变化时其大小可能不变。

【典型例题】类型一、判断电流是否为交变电流例1（多选）．如图所示图象中属于交变电流的有（）【答案】ABC【解析】本题考查交变电流的定义。

A、B、C中e的方向均发生了变化，故它们属于交变电流，但不是正弦式交变电流，D 中的方向未变化，故是直流。

要点二、交变电流的变化规律3．中性面：线圈平面垂直于磁感线时，各边都不切割磁感线，线圈中的感应电流为零，这一位置叫中性面。

特点：（1）线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零，感应电流为零。

（2）线圈经过中性面时，线圈中的电流方向要发生改变。

线圈转一周有两次经过中性面，所以每转一周电流方向改变两次。

如图所示，该线圈从中性面起经时间t 转过角度θ，则t θω=，此时两边ab cd 、速度方向与磁感线方向的夹角分别为t ω和180t ω︒－，它们产生的感应电动势同向相加，整个线圈中的感应电动势为：sin sin(180)2sin ab cd ab e Bl v t Bl v t Bl v t ωωω=+︒-=，因为2adl v ω=⋅，代入上式得 sin e B S t ωω=。

交变电流

专题一、交变电流的产生及描述一．交变电流大小和方向都随时间变化的电流，叫做交变电流。

交变电流的主要特征是电流的方向发生变化。

二．交变电流产生及规律1.中性面：线圈平面垂直于磁感线时，各边都不切割磁感线，线圈中的感应电流为零，这一位置叫做中性面。

2.正（余）弦交流电的规律：①从中性面位置开始计时，任意时刻t ，感应电动势大小为：sin e NBS t ωω=②从与中性面垂直的面位置开始计时，任意时刻t ，感应电动势大小为：cos e NBS t ωω= ③正弦式交变电流的变化规律（线圈在中性面位置开始计时）两个特殊位置的特点（1）线圈平面与中性面重合时，S ⊥B ，Φ 最大，0t∆Φ=∆ ，e=0，i=0，电流方向将发生改变。

（2）线圈平面与中性面垂直时，S ∥B ，0Φ= ，t∆Φ∆ 最大，e 最大，i 最大，电流方向不改变。

三．描述交变电流的物理量 1.周期和频率（1）周期T ：交变电流完成一次周期性变化（线圈转一周）所需的时间，单位是秒（s ），公式：2T πω=。

（2）频率f :交变电流在1s 内完成周期性变化的次数，单位是赫兹（Hz ）。

（3）周期和频率的关系：1T f=或1f T = .2.交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值(1)瞬时值：交变电流某一时刻的值 ①与中性面重合时开始计时sin sin t m m e E ti I ωω=⎧⎨=⎩②与中性面垂直时开始计时cos cos t m m e E ti I ωω=⎧⎨=⎩(2)峰值：最大瞬时值，m E nBS ω= (讨论电容器击穿电压)(3)有效值：交变电流有效值是根据电流的热效应规定的。

即在相同时间内，使同一电阻在交流和恒定电流两种情况下产生热量相同，则该恒定电流的值叫做交流电的有效值。

①正弦式交变电流有效值E U I ⎧=⎪⎪⎪=⎨⎪⎪=⎪⎩②几种常见交变电流有效值的计算Ⅰ.正弦式交变电流有效值：I =Ⅱ.正弦半波电流有效值：2mI I =Ⅲ.正弦单向脉冲电流有效值：I =Ⅳ.矩形脉冲电流有效值：m I =Ⅴ.非对称性交变电流有效值：I =(4)平均值：是交变电流图像中波形与横轴所谓的面积跟时间的比值，其数值可以用E nt∆Φ=∆ 计算。

专题十交变电流

专题十交变电流1．一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示.由图可知（）A ．该交流电压的瞬时值表达式为v =100sin(25t )VB ．该交流电的频率为25HzC ．该交流电压的最大值为1002VD ．若将该交流电加在阻值Ω=100R 的电阻两端，则电阻消耗的功率是50W2．某线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过它的磁通量φ随时间的变化规律可用右图表示，则（）A ．t 1和t 2时刻，穿过线圈磁通量的变化率最大B ．t 2时刻，穿过线圈的磁通量变化率为零C ．t 3时刻，线圈中的感应电动势为零D ．t 4时刻，线圈中的感应电动势达最大值3．ΩA B C ．经过1D 4.AB 压U 滑动变阻器R A ．保持P B ．保持P C ．保持Q D ．保持Q 5线圈的电流为I 1A ．I 16S ，U 1 A ．U 2 C ．I 17.一电压为u ＝U 阻．若U 0＝ A B C ．原线圈中电流表的读数为0.5 AD ．原线圈中的输入功率为8.有一电路连接如图所示，理想变压器初级线圈接电压一定的交流电，则下列说法中正确的是（）A ．只将S 1从2拨向1时，电流表示数变小B ．只将S 2从4拨向3时，电流表示数变小C ．只将S 3从闭合变为断开，电阻R 2两端电压增大D ．只将变阻器R 3的滑动触头上移，变压器的输入功率增大9．如图所示，绕组线圈电阻不可忽略的变压器，接电动势t e π100sin 2220=（V ）的正弦交流电，副线圈接有理想电流表、理想电压表和一只“110V ，60W ”的灯泡，已知原、副线圈匝数比为2∶1，下（）A ．电压表读数为110VB ．灯泡能正常发光C ．副线圈产生的电动势的有效值为110VD ．变压器的输出功率等于输入功率 10.如图所示，一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，转动过程线框中产生的感应电动势的瞬时值为 e = 0 . 5sin20t( V ) ，由该表达式可推知以下哪些物理量：A ．匀强磁场的磁感应强度B ．线框的面积C ．穿过线框的磁通量的最大值D ．线框转动的角速度11.同灯泡，）A C12.A B C D13.的矩形线圈，其面积为S ，线圈绕对称轴O A B C D ．电阻产生的热量为)(2r R S B RN +πω。

专题25 交变电流表达式及计算(解析版)

专题二十五交变电流表达式及计算基本知识点1．两个特殊位置的特点中性面中性面的垂面位置线圈平面与磁场垂直线圈平面与磁场平行磁通量最大零磁通量变化率零最大感应电动势零最大感应电流零最大电流方向改变不变2．推导正弦式交变电流瞬时值的表达式若线圈平面从中性面开始转动，如图所示，则经时间t ：(1)线圈转过的角度为ωt 。

(2) ab 边的线速度跟磁感线方向的夹角θ＝ωt 。

(3) ab 边转动的线速度大小v ＝ωL ad 2。

(4) ab 边产生的感应电动势e ab ＝BL ab v sin θ＝BSω2sin ωt 。

(5)整个线圈产生的感应电动势e ＝2e ab ＝BSωsin ωt ，若线圈为N 匝，e ＝NBSωsin ωt 。

(6)若线圈给外电阻R 供电，设线圈本身电阻为r ，由闭合电路欧姆定律得i ＝e R ＋r ＝E m R ＋rsin ωt ，即i ＝I m sin ωt ，R 两端的电压可记为u ＝U m sin ωt 。

3．从两个特殊位置开始计时瞬时值的表达式从中性面位置开始计时从与中性面垂直的位置开始计时磁通量 Φ＝Φm cos ωt ＝BS cos ωt Φ＝Φm sin ωt ＝BS sin ωt感应电动势 e ＝E m sin ωt ＝NBSωsin ωt e ＝E m cos ωt ＝NBSωcos ωt电压 u ＝U m sin ωt ＝RNBSωR ＋r sin ωt u ＝U m cos ωt ＝RNBSωR ＋rcos ωt 电流 i ＝I m sin ωt ＝NBSωR ＋r sin ωt i ＝I m cos ωt ＝NBSωR ＋rcos ωt 4．峰值(1)由e ＝NBSωsin ωt 可知，电动势的峰值E m ＝NBSω。

(2)交变电动势的最大值，由线圈匝数N 、磁感应强度B 、转动角速度ω及线圈面积S 决定，与线圈的形状无关，与转轴的位置无关，但转轴必须垂直于磁场，因此如图所示几种情况，若N 、B 、S 、ω相同，则电动势的最大值相同。