高考专题:交变电流
(7)交变电流——2023届高考物理一轮复习揭秘高考原题
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B.闭合开关 ,电灯L变暗
C.将滑动变阻器 的滑片向右移动,电灯L变暗
D.将滑动变阻器 的滑片向右移动,电灯L变亮
答案以及解析
1.答案:B
解析:本题考查理想变压器的工作原理、闭合电路欧姆定律的应用。设原、副线圈匝数比为 ,电源电压为 ,变压器电路等效为电源与滑动变阻器 及阻值为 的电阻串联。当保持 的位置不变, 向左缓慢滑动的过程中,滑动变阻器接入电路的电阻减小,电路中的电流增大,电压表的读数减小,A项错误;当保持 的位置不变, 向左缓慢滑动的过程中,由于原线圈中的电流增大,根据理想变压器的变流规律可知,副线圈上电流增大,根据 可知, 消耗的功率增大,B项正确;保持 位置不变, 向下缓慢滑动的过程中,副线圈匝数 减小,k增大,回路的总电阻增大,电路中电流I减小,电阻 上电压减小,C项错误;由于电阻 上电压减小,原线圈上电压 增大,副线圈上电压 ,无法确定 是增大还是减小,电阻 消耗的功率的变化也无法确定,D项错误。
A.保持 位置不变, 向左缓慢滑动的过程中,I减小,U不变
B.保持 位置不变, 向左缓滑动的过程中, 消耗的功率增大
C.保持 位置不变, 向下缓慢滑动的过程中,I减小,U增大
D.保持 位置不变, 向下缓慢滑动的过程中, 消耗的功率减小
2.【2022年山东卷】如图所示的变压器,输入电压为220V,可输出12V、18V、30V电压,匝数为 的原线圈中电随时间变化为 。单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表,电压表的示数为0.1V。将阻值为12Ω的电阻R接在 两端时,功率为12W。下列说法正确的是()
(三)变式训练
5.某同学设计了一个充电装置,如图所示。假设永磁铁的往复运动在螺线管中产生近似正弦式交流电,周期为0.2s,电压最大值为0.05V。理想变压器原线圈接螺线管,副线圈接充电电路,原、副线圈匝数比为1:60。下列说法正确的是()
高考物理专题复习:交变电流的描述
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高考物理专题复习:交变电流的描述一、单选题1.一边长为L 的正方形单匝线框绕垂直于匀强磁场的固定轴转动,线框中产生的感应电动势e 随时间t 的变化情况如图所示。
已知匀强磁场的磁感应强度为B ,则结合图中所给信息可判定( )A .t 1时刻穿过线框的磁通量最大B .t 2时刻穿过线框的磁通量为零C .t 3时刻穿过线框的磁通量变化率为零D .线框转动的角速度为m2E BL 2.如图,在甲、乙两图分别接交流电源,下列关于图中灯泡亮度变化的说法正确的是( )A .在甲图中增大交流电频率,灯泡变亮B .在甲图的线圈L 中插入铁芯,灯泡变亮C .在乙图中增大交流电频率,灯泡变亮D .在乙图的电容器中插入电介质,灯泡变暗 3.如图,1D 、2D 是两只理想二极管(正向电阻为零,反向电阻无穷大),电阻123R R R R ===,当A 、B 两端接正弦交流电m sin u U t ω=时,则A 、B 之间电流的有效值为( )A B C .m23U RD .m2U R4.如图所示,闭合开关后,5R =Ω的电阻两端的交流电压为V u t π=,电压表和电流表均为理想交流电表,则( )A .该交流电周期为0.02sB .电压表的读数为100VC .电流表的读数为10AD .电阻的电功率为1kW5.如图所示电路,电阻1R 与电阻2R 阻值相同,都为R ,和1R 并联的D 为理想二极管(正向电阻可看作零,反向电阻可看作无穷大),在A 、B 间加一正弦交流电20sin100π(V)t μ=,则加在2R 上的电压有效值为( )A .B .20VC .D .6.电阻R 1、R 2与交流电源按照图甲所示的电路连接,R 1=10 Ω,R 2=20 Ω。
闭合开关S 后,通过电阻R 2的正弦式交变电流i 随时间t 变化的图像如图乙所示。
则( )A .通过R 1的电流有效值是1.2 AB .R 1两端的电压有效值是6 VC .通过R 2的电流最大值是D .R 2两端的电压最大值是7.一个灯泡,上面写着“220V 40W”,当它正常工作时,通过灯丝电流的峰值是( )A .211B .211C .112D .1128.如图甲乙分别是两种交流电的i 2-t 、i -t 关系图像,则甲、乙两种交流电的有效值之比为( )A B C .1 D .2二、多选题9.如图甲所示,正方形闭合导线圈abcd 平面垂直放在图示匀强磁场中,导线圈匝数为20匝、边长为0.1m 、总电阻为1 磁感应强度B 随时间t 的变化,关系如图乙所示,则以下说法正确的是( )A .导线圈中产生的是正弦交变电流B .在 5.5s t =时导线圈产生的感应电流为0.8AC .在0~2s 内通过导线横截面的电荷量为1CD .在0~6s 内,导线圈内产生的焦耳热为1.92J10.如图(a )所示,理想变压器原、副线圈匝数比为n 1:n 2=1:5,定值电阻R 1的阻值为10Ω,滑动变阻器R 2的最大阻值为50Ω,定值电阻R 3的阻值为10Ω,图中电表均为理想电表。
高考物理知识点公式大总结:交变电流
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2019年高考物理学问点公式大总结:交变电流
中学物理公式大总结14:交变电流
十四、交变电流(正弦式交变电流)
1.电压瞬时值e=Emsinωt 电流瞬时值i=Imsinωt;(ω=2πf)
2.电动势峰值Em=nBSω=2BLv 电流峰值(纯电阻电路中)Im=Em/R 总
3.正(余)弦式交变电流有效值:
E=Em/(2)1/2;U=Um/(2)1/2 ;I=Im/(2)1/2
4.志向变压器原副线圈中的电压与电流及功率关系
U1/U2=n1/n2; I1/I2=n2/n2; P入=P出
5.在远距离输电中,采纳高压输送电能可以削减电能在输电线上的损失损=(P/U)2R;(P损:输电线上损失的功率,P:输送电能的总功率,U:输送电压,R:输电线电阻)〔见其次册P198〕;
6.公式1、2、3、4中物理量及单位:ω:角频率(rad/s);t:时间(s);n:线圈匝数;B:磁感强度(T);S:线圈的面积(m2);U输出)电压(V);I:电流强度(A);P:功率(W)。
注:
(1)交变电流的变更频率与发电机中线圈的转动的频率相同
即:ω电=ω线,f电=f线;
(2)发电机中,线圈在中性面位置磁通量最大,感应电动势为零,过中性面电流方向就变更;
(3)有效值是依据电流热效应定义的,没有特殊说明的沟通数值都指有效值;
(4)志向变压器的匝数比肯定时,输出电压由输入电压确定,输入电流由输出电流确定,输入功率等于输出功率,当负载的消耗的功率增大时输入功率也增大,即P出确定P入;
(5)其它相关内容:正弦沟通电图象〔见其次册P190〕/电阻、电感和电容对交变电流的作用〔见其次册P193〕。
高考物理 专题10-1 交变电流的产生和描述(题型专练)
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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。
高二物理交变电流的产生和变化规律表征交变电流的物理量
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嗦夺市安培阳光实验学校高二物理交变电流的产生和变化规律、表征交变电流的物理量【本讲主要内容】交变电流的产生和变化规律、表征交变电流的物理量【知识掌握】【知识点精析】本讲的重点、难点是交流电的概念和变化规律,交变电流的有效值和交流电的优越性,有效值的物理意义。
高考主要考察交流电的产生和有效值、瞬时值的计算,题型都为选择题,尤其是有效值的计算,主要考察物理中的等效思想。
1. 交变电流的产生及其变化规律(1)交变电流:强度和方向都随时间周期性变化的电流。
(2)正弦交变电流的产生:一个矩形线圈在匀强磁场中,绕垂直于磁场的轴匀速转动便可产生。
(3)正弦交变电流的变化规律中性面:与磁场方向垂直的平面。
线圈转到中性面时,穿过线圈的磁通量最大,但磁通量的变化率为零,感应电动势为零,线圈每经过一次中性面,电流的方向改变一次。
变化规律:正弦交变电流图象(如下图):2. 表征交变电流的物理量(1)周期和频率交变电流的周期和频率是表征交变电流变化快慢的物理量。
周期T:交变电流完成一次周期性变化所需要的时间。
从交变电流产生的角度来看,它就等于旋转电枢式发电机中线圈转动的周期。
频率f :交变电流在1s内完成周期性变化的次数。
显然,f =T1。
(1)有效值和最大值有效值:在热效应上和直流电等效的物理量。
譬如,上面的交流电流的有效值就是I 。
如果我们不要每次都用实验去测量,那么,物理学家已经用高等数学工具计算出来:对于正弦交流电而言,其有效值和最大值之间具有以下关系I =21Im U = 21Um我们已经介绍有效值在意义和对于正弦交流电的计算方法。
那么,在实际应用中,它还有什么价值呢?原来,交流电表中的实数全部都是有效值(交流电表的工作原理、为什么指示有效值,目前不便介绍,有兴趣的同学可以参看相关的课外资料)。
此外,人们通常口头上所说的多少伏、多少安的交流电也是指的交流电的有效值。
与之相对应的,最大值也有它的意义:譬如,当一个电容器接在交流电源上,它是否安全(不被击穿)取决于其间的场强情况,如果超过了额定场强,绝缘介质的击穿是一瞬间的事,而不需要多长时间的热效应累计。
2024全国高考真题物理汇编:交变电流章节综合
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2024全国高考真题物理汇编交变电流章节综合一、单选题 1.(2024湖北高考真题)在如图所示电路中接入正弦交流电,灯泡1L 的电阻是灯泡2L 的2倍。
假设两个二极管正向电阻为0、反向电阻无穷大。
闭合开关S ,灯泡1L 、2L 的电功率之比12:P P 为( )A .2︰1B .1︰1C .1︰2D .1︰42.(2024浙江高考真题)理想变压器的原线圈通过a 或b 与频率为f 、电压为u 的交流电源连接,副线圈接有三个支路、如图所示。
当S 接a 时,三个灯泡均发光,若( )A .电容C 增大,L 1灯泡变亮B .频率f 增大,L 2灯泡变亮C .R G 上光照增强,L 3灯泡变暗D .S 接到b 时,三个泡均变暗3.(2024北京高考真题)如图甲所示,理想变压器原线圈接在正弦式交流电源上,输入电压u 随时间t 变化的图像如图乙所示,副线圈接规格为“6V ,3W”的灯泡。
若灯泡正常发光,下列说法正确的是( )A .原线圈两端电压的有效值为B .副线圈中电流的有效值为0.5AC .原、副线圈匝数之比为1∶4D .原线圈的输入功率为12W4.(2024广东高考真题)将阻值为50 的电阻接在正弦式交流电源上。
电阻两端电压随时间的变化规律如图所示。
下列说法正确的是( )A .该交流电的频率为100HzB .通过电阻电流的峰值为0.2AC .电阻在1秒内消耗的电能为1JD .电阻两端电压表达式为π)V u t =5.(2024湖南高考真题)根据国家能源局统计,截止到2023年9月,我国风电装机4亿千瓦,连续13年居世界第一位,湖南在国内风电设备制造领域居于领先地位。
某实验小组模拟风力发电厂输电网络供电的装置如图所示。
已知发电机转子以角速度ω匀速转动,升、降压变压器均为理想变压器,输电线路上的总电阻可简化为一个定值电阻0R 。
当用户端接一个定值电阻R 时,0R 上消耗的功率为P 。
不计其余电阻,下列说法正确的是( )A .风速增加,若转子角速度增加一倍,则0R 上消耗的功率为4PB .输电线路距离增加,若0R 阻值增加一倍,则0R 消耗的功率为4PC .若升压变压器的副线圈匝数增加一倍,则0R 上消耗的功率为8PD .若在用户端再并联一个完全相同的电阻R ,则0R 上消耗的功率为6P6.(2024山东高考真题)如图甲所示,在-d ≤x ≤d ,-d ≤y ≤d 的区域中存在垂直Oxy 平面向里、磁感应强度大小为B 的匀强磁场(用阴影表示磁场的区域),边长为2d 的正方形线圈与磁场边界重合。
高考物理专练题交变电流(试题部分)
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高考物理专练题交变电流考点一交变电流的产生及描述1.甲图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,为理想交流电流表。
线圈绕垂直于磁场的水平轴OO'沿逆时针方向匀速转动,产生的电动势随时间变化的图像如图乙所示。
已知发电机线圈电阻为10Ω,外接一只阻值为90Ω的电阻,不计电路的其他电阻,则()A.电流表的示数为0.31AB.线圈转动的角速度为50πrad/sC.0.01s时线圈平面与磁场方向平行D.在线圈转动一周过程中,外电阻发热约为0.087J答案D2.(2018东北三校联考,9)(多选)如图所示,面积为S、匝数为N、电阻为r的正方形导线框与阻值为R的电阻构成闭合回路,理想交流电压表并联在电阻R的两端。
线框在磁感应强度为B的匀强磁场中,以与电路连接的一边所在直线为轴垂直于磁场以角速度ω匀速转动,不计其他电阻,则下列说法正确的是()A.若从图示位置开始计时,线框中感应电动势的瞬时值为e=NBSωsinωtB.线框通过中性面前后,流过电阻R的电流方向将发生改变,1秒钟内流过电阻R的电流方向改变ω次πC.线框从图示位置转过60°的过程中,通过电阻R的电荷量为NBS2(R+r)D.电压表的示数跟线框转动的角速度ω大小无关答案ABC3.(2020届吉林长春质量监测,6)(多选)如图甲所示为风力发电的简易模型。
在风力的作用下,风叶带动与其固定在一起的磁铁转动,转速与风速成正比。
若某一风速时,线圈中产生的正弦式电流如图乙所示。
下列说法正确的是()A.电流的表达式为i=0.6sin10πt(A)B.磁铁的转速为10r/sC.风速加倍时电流的表达式为i=1.2sin10πt(A)D.风速加倍时线圈中电流的有效值为3√2A5答案AD考点二变压器、电能的输送1.(2019广西南宁、玉林、贵港等高三毕业班摸底,16)如图所示,为一变压器的实物图,若将其视为理想变压器,根据其铭牌所提供的信息,以下判断正确的是()A.副线圈的匝数比原线圈多B.当原线圈输入交流电压110V时,副线圈中输出交流电压6VC.当原线圈输入交流电压220V时,副线圈输出直流电压12VD.当变压器输出为12V和3A时,原线圈电流为9√2A55答案B2.(2018江西上饶六校一联)如图所示,一正弦交流电瞬时值表达式为e=220sin100πt(V),通过一个理想电流表,接在一个理想变压器两端,变压器起到降压作用,开关S闭合前后,A、B两端输出的电功率相等,以下说法正确的是()A.流过r的电流方向每秒钟变化50次B.变压器原线圈匝数小于副线圈匝数C.开关从断开到闭合时,电流表示数变小D.R=√2r答案D方法理想变压器的动态分析1.(多选)如图所示,理想变压器的副线圈接有规格为“44V44W”的灯泡和线圈电阻为r=1Ω的电动机,原线圈上接有u=220√2sin100πt(V)的正弦交流电压,此时灯泡和电动机都正常工作,且原线圈中的理想交流电流表示数为1A,不考虑灯泡电阻变化和电动机内阻变化,则下列说法正确的是()A.变压器原、副线圈的匝数之比为4∶1B.电动机的输出功率为176WC.电动机的热功率为16WD.若电动机被卡住,灯泡仍正常发光,则电流表示数将变为9A,此时应立即切断电源答案CD2.如图所示的电路中,理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=11∶1,原线圈接u=220√2sin100πt(V)的交流电,电阻R1=2R2=10Ω,D1、D2均为理想二极管(正向电阻为零,反向电阻为无穷大),则副线圈电路中理想交流电流表的读数为()A.3AB.2√5AC.√10AD.√3A答案A3.如图所示为一理想变压器,原线圈接在一输出电压为u=U0sinωt的交流电源两端。
高考理科综合物理部分(交变电流部分)
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高考理科综合物理部分(交变电流部分)一、单项选择题(本大题共8小题,共0分)1. 如图所示,是某交流发电机产生的交变电流的图像,根据图像可以判定( )A . 此交变电流的周期为0.1sB . 此交变电流的频率为5HzC . 将标有“12V 、3W ”的灯泡接在此交变电流上,灯泡可以正常发光D . 与图像上a 点对应的时刻发电机中的线圈刚好转至中性面2.电学元件的正确使用,对电路安全工作起着重要作用。
某电解电容器上标有“25V ,450μF ”字样,下列说法中正确的是 ( ) A.此电容器在交流、直流电路25V 的电压时都能正常工作 B.此电容器只有在不超过25V 的直流电压下才能正常工作 C.当工作电压是直流25V 时,电容才是450μFD.若此电容器在交流电压下工作,交流电压的最大值不能超过25V3.如图所示,一面积为S 的单匝正方形线圈,线圈电阻为R ,以角速度ω绕MN 轴匀速转动,MN 右边存在磁感应强度为B 的匀强磁场,左边卫真空区域。
则线圈转动一周,外力所需做的功为( )(第3题) (第5题)A .222B SRπω B .222B S Rπω C .22B SRπω D .224B S Rπω4.一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动,周期为T ,从中性面开始计时,当4T t =时,感应电动势的瞬时值为2V ,则此交变电动势的有效值为( )A .22VB .2VC .2VD .22V5.一理想变压器原、副线圈匝数比n1 : n2=5 : 3。
原线圈两端接一正弦式交变电流,其电压u随时间t变化的规律如图所示。
当副线圈仅接入一个100Ω的纯电阻用电器时,用电器恰能正常工作。
则( )A.该用电器的额定电压为100V B.该用电器的额定电压为602VC.变压器的输入功率是36W D.原线圈中的电流是0.60A6.某交流电电源电压的瞬时值表达式为u=6 sin100πt(V),则下列说法中正确的是()A.用交流电压表测该电源电压时,示数为6 VB.用交流电压表测该电源电压时,示数为6 VC.用该电源给电磁打点计时器供电时,打点的时间间隔一定为0.01 sD.把标有“6 V 3 W”的小灯泡接在该电源上时,小灯泡将被烧毁7.一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示。
2023年高考物理热点复习:交变电流的产生和描述(附答案解析)
![2023年高考物理热点复习:交变电流的产生和描述(附答案解析)](https://img.taocdn.com/s3/m/56118cb96429647d27284b73f242336c1eb9301c.png)
第1页(共21页)2023年高考物理热点复习:交变电流的产生和描述
【2023高考课标解读】
1.掌握交变电流、交变电流的图象
2.掌握正弦交变电流的函数表达式,峰值和有效值
【2023高考热点解读】
一、交变电流的产生
1.产生
如图所示,将闭合线圈置于匀强磁场中,并绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。
2.交变电流
(1)定义:大小和方向都随时间做周期性变化的电流。
(2)按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流。
3.正弦式交变电流
(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)函数表达式(线圈在中性面位置开始计时)
①电动势e 随时间变化的规律:e =E m sin ωt 。
②负载两端电压u 随时间变化的规律:u =U m sin_ωt 。
③电流i 随时间变化的规律:i =I m sin_ωt 。
其中ω等于线圈转动的角速度,E m =nBl 1l 2ω=nBSω。
(3)图象(如图所示
)
甲乙
丙。
【最新】高考物理一轮复习考点归纳:专题《交变电流》
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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.。
2024广东高考物理第一轮章节复习--交变电流
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专题十二交变电流基础篇考点一交变电流的产生及描述1.(2022浙江1月选考,9,3分)如图所示,甲图是一种手摇发电机及用细短铁丝显示的磁场分布情况,摇动手柄可使对称固定在转轴上的矩形线圈转动;乙图是另一种手摇发电机及磁场分布情况,皮带轮带动固定在转轴两侧的两个线圈转动。
下列说法正确的是()甲乙A.甲图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场B.乙图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场C.甲图中线圈转动时产生的电流是正弦式交变电流D.乙图线圈匀速转动时产生的电流是正弦式交变电流答案A2.(2021天津,3,5分)如图所示,闭合开关后,R=5 Ω的电阻两端的交流电压为u=50√2 sin 10πt V,电压表和电流表均为理想交流电表,则()A.该交流电周期为0.02 sB.电压表的读数为100 VC.电流表的读数为10 AD.电阻的电功率为1 kW答案C3.(2021北京,5,3分)一正弦式交变电流的i-t图像如图所示。
下列说法正确的是()A.在t=0.4 s时电流改变方向B.该交变电流的周期为0.5 sC.该交变电流的表达式为i=2 cos 5πt(A)D.该交变电流的有效值为√2A2答案C4.(2022梅州二模,3)在匀强磁场中,一个100匝的闭合矩形金属线圈,绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动,穿过该线圈的磁通量随时间按正弦规律变化(如图),则()A.t=0.5 s时,线圈平面平行于磁感线B.t=1 s时,线圈中的感应电流最大C.t=1.5 s时,线圈中的感应电动势最大D.t=2 s时,线圈中的感应电流方向将改变答案B5.(2022汕头二模,2)有M、N两条导线,它们与大地之间的电压随时间变化的规律如图所示。
已知我国民用电压为220 V。
则关于这两个交变电压的说法正确的是()A.导线M、N与大地之间的交变电压的频率不相同B.导线N与大地之间的的电压可以作为民用电压C.导线N与大地之间的交变电压的方向每秒变化50次D.用多用电表的交流挡测导线N与大地之间的电压,读数为311 V答案B6.(2021辽宁,5,4分)如图所示,N匝正方形闭合金属线圈abcd边长为L,线圈处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,绕着与磁场垂直且与线圈共面的轴OO'以角速度ω匀速转动,ab边距轴L4。
高中物理-专题 交变电流电路问题(解析版)
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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5.21 交变电流电路问题一、选择题1.(2020江苏高考仿真模拟2)如图所示,电路中完全相同的三只灯泡L 1、L 2、L 3分别与电阻R 、电感L 、电容C 串联,先把双刀双掷开关S 与“220V ,100Hz ”的交流电路a 、b 两端连接,三只灯泡亮度恰好相同。
若保持交变电压有效值不变,而将双刀双掷开关S 变为与“220V ,50Hz ”的交流电路c 、d 两端连接,则发生的现象是 ( )A .三灯均变暗B .三灯均变亮C .L 1亮度不变,L 2变亮,L 3变暗D .L 1亮度不变,L 2变暗,L 3变亮 【参考答案】C【名师解析】由题意知,交变电流的电压有效值不变,频率减小了,电阻R 的阻值不随频率而变化,交变电压不变,灯泡L 1的电压不变,亮度不变。
电感L 的感抗减小,流过L 2的电流增大,L 2变亮。
电容C 的容抗增大,流过L 3的电流减小,L 3变暗,选项C 正确,选项A 、B 、D 错误。
2.(2020江苏高考仿真模拟2)如图所示,一个边长L =10cm ,匝数n =100匝的正方形线圈abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO´匀速转动,磁感应强度B=0.50T ,角速度ω=10πrad/s ,闭合回路中两只灯泡均能正常发光。
下列说法正确的是 ( ) A .从图中位置开始计时,感应电动势瞬时表达式为e =5πcos10πt (V ) B .增大线圈转动角速度ω时,感应电动势的峰值E m 不变 C .抽去电感器L 的铁芯时,灯泡L 2变亮D .增大电容器C 两极板间的距离时,灯泡L 1变亮图220V ,50Hz220V ,100Hz图【参考答案】AC【名师解析】:由E m=nBSω=5πV,线框垂直于中性面开始计时,所以闭合电路中电动势瞬时值的表达式:e=5πcos10πt(V),选项A正确;根据电动势最大值公式E m=nBSω,增大线圈转动角速度ω时,感应电动势的峰值E m变大,选项B错误;抽去电感器L的铁芯时,即减小自感系数,则减小感抗,灯泡L2变亮,选项C正确;当增大电容器C两极板间的距离时,电容器的电容C变小,容抗增大,灯泡L1变暗,选项D错误。
高考物理考点:交变电流
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交变电流(正弦式交变电流)1.电压瞬时值e=Emsint 电流瞬时值i=Imsin(=2f)2.电动势峰值Em=nBS=2BLv 电流峰值(纯电阻电路中)Im=Em/R总3.正(余)弦式交变电流有效值:E=Em/(2)1/2;U=Um/(2)1/2 ;I=Im/(2)1/24.理想变压器原副线圈中的电压与电流及功率关系U1/U2=n1/n2;I1/I2=n2/n2;P入=P出中华考试网5.在远距离输电中,采用高压输送电能可以减少电能在输电线上的损失损=(P/U)2R;(P损:输电线上损失的功率,P:输送电能的总功率,U:输送电压,R:输电线电阻)〔见第二册P198〕;6.公式1、2、3、4中物理量及单位::角频率(rad/s);t:时间(s);n:线圈匝数;B:磁感强度(T);S:线圈的面积(m2);U输出)电压(V);I:电流强度(A);P:功率(W)。
注:(1)交变电流的变化频率与发电机中线圈的转动的频率相同即:电=线,f电=f线;(2)发电机中,线圈在中性面位置磁通量最大,感应电动势为零,过中性面电流方向就改变;(3)有效值是根据电流热效应定义的,没有特别说明的交流数值都指有效值;(4)理想变压器的匝数比一定时,输出电压由输入电压决定,输入电流由输出电流决定,输入功率等于输出功率,当负载的消耗的功率增大时输入功率也增大,即P出决定P入;(5)其它相关内容:正弦交流电图象〔见第二册P190〕/电阻、电感和电容对交变电流的作用〔见第二册P193〕。
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交变电流(高考真题+模拟新题)(有详解)
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交变交变电流图1-620.M1[2011·四川卷] 如图1-6所示,在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T ,转轴O 1O 2垂直于磁场方向,线圈电阻为2 Ω.从线圈平面与磁场方向平行时开始计时,线圈转过60°时的感应电流为1 A .那么( )A .线圈消耗的电功率为4 WB .线圈中感应电流的有效值为2 AC .任意时刻线圈中的感应电动势为e =4cos 2πT tD. 任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ=T πsin 2πTt【解析】 AC 当线圈从图示位置开始计,此时交变电流的瞬时值表达式为i =I m cos ωt ,当ωt =60°时,i =1 A ,可解得I m =2 A ,其有效值为I =I m2= 2 A ,B 错误;回路消耗的功率P =I 2R =4 W ,A 正确;线圈中感应感应电动势的最大值E m =I m R =4 V ,所以任意时刻线圈中的感应电动势为e =4cos2πT t ,C 正确;磁通量的最大值Φm =BS =BSωω=E m ω=4ω=2T π,则穿过线圈任意时刻的磁通量Φ=2T πsin 2πT,D 错误.19.L3 M1[2011·安徽卷] 如图1-11所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度为B .电阻为R 、半径为L 、圆心角为45°的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O 轴以角速度ω匀速转动(O 轴位于磁场边界).则线框内产生的感应电流的有效值为( )图1-11A.BL 2ω2R B. 2BL 2ω 2RC. 2BL 2ω 4RD.BL 2ω4R【解析】 D 线框在磁场中转动时产生感应电动势最大值E m =BL 2ω2,感应电流最大值I m =BL 2ω2R ,在转动过程中I —t 图象如图所示(以逆时针方向为正方向):设该感应电流的有效值为I ,在一个周期T 内:I 2RT =I 2m R ·14T ,解得:I =I m 2=BL 2ω4R,故选项ABC 错误,选项D 正确.图1 图24.M1[2011·天津卷] 在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动,如图1所示.产生的交变电动势的图象如图2所示,则( )A .t =0.005 s 时线框的磁通量变化率为零B .t =0.01 s 时线框平面与中性面重合 C. 线框产生的交变电动势有效值为311 VD. 线框产生的交变电动势频率为100 Hz4.[2011·天津卷] B 【解析】 由图2可知,正弦交流电的最大值为311 V ,周期T =0.02s ,所以该交流电的有效值为U 有=E m 2=3112V ≈220 V ,频率f =1T =50 Hz ,CD 错;由图2,t =0.005 s 时电动势最大,磁通量的变化率最大,A 错;由图2,t =0.01 s 时电动势为0,磁通量变化率为0,但磁通量最大,线框处于中性面位置,B 正确.M2变压器远距离输电20.M2[2011·山东卷] 为保证用户电压稳定在220 V,变电所需适时进行调压,图1-5甲为调压变压器示意图.保持输入电压u1不变,当滑动接头P上下移动时可改变输出电压.某次检测得到用户电压u2随时间t变化的曲线如图1-5乙所示.以下正确的是()图1-5A.u2=190 2sin(50πt) VB.u2=190 2sin(100πt) VC.为使用户电压稳定在220 V,应将P适当下移D.为使用户电压稳定在220 V,应将P适当上移【解析】BD由图乙可知,交变电流的最大值为190 2V,周期为0.02 s,ω=2πT=100πrad/s,所以A项错误,B项正确.为了让用户得到220 V的电压,由u1u2=n1n2可知,要想使电压u2升高,n1必须变小,C项错误,D项正确.M3交变电流综合17.M3[2011·课标全国卷] 如图1-3所示,一理想变压器原副线圈的匝数比为1∶2;副线圈电路中接有灯泡,灯泡的额定电压为220 V,额定功率为22 W;原线圈电路中接有电压表和电流表.现闭合开关,灯泡正常发光.若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数,则()图1-3A.U=110 V,I=0.2 AB.U=110 V,I=0.05 AC.U=110 2 V,I=0.2 AD.U=110 2 V,I=0.2 2 A【解析】A由题意知,n1n2=12,U2=220 V,因n1n2=UU2,故U=110 V,即电压表的读数为110 V;理想变压器中,P出=P入=UI,故I=P出U=22110A=0.2 A,即电流表的读数为0.2 A,A正确.11.M3[2011·海南物理卷] 如图1-8所示,理想变压器原线圈与一10 V 的交流电源相连,副线圈并联两个小灯泡a 和b ,小灯泡a 的额定功率为0.3 W ,正常发光时电阻为30 Ω.已知两灯泡均正常发光,流过原线圈的电流为0.09 A ,可计算出原、副线圈的匝数比为________,流过灯泡b 的电流为________A .图1-9【答案】 10∶3 0.2【解析】 小灯泡a 正常发光,由P =I 2R 和I =UR 可求得,小灯泡a 两端电压即副线圈电压U a =U b =U 2=3 V ,通过小灯泡a 的电流I a =0.1 A ,由理想变压器电压与匝数成正比可得,n 1n 2=U 1U 2=103;对理想变压器,输出功率和输入功率相等,P 1=P 2,即I 1U 1=I 2U 2,可得副线圈总电流I 2=0.3 A ,利用并联电路特点可得,I b =I 2-I a =0.2 A.19.M3[2011·广东物理卷] 图7甲左侧的调压装置可视为理想变压器,负载电路中R =55Ω,A 、V 为理想电流表和电压表.若原线圈接入如图7乙所示的正弦交变电压,电压表的示数为110 V ,下列表述正确的是( )甲 乙图7A .电流表的示数为2AB .原、副线圈的匝数比为1∶2C .电压表的示数为电压的有效值D .原线圈中交变电压的频率为100Hz19.M3[2011·广东物理卷] AC 【解析】 电流表、电压表测量值均为有效值,由交流电的波形图可知,原线圈电压有效值为U 1=220 V ,由电压表示数可知,副线圈电压有效值为U 2=110 V ,则n 1n 2=U 1U 2=21;由欧姆定律得,电流表示数I 2=U2R =2 A ;由交流电波形图知,T=0.02 s ,故f =1T50 Hz ,综上分析AC 选项正确.16.M3[2011·浙江卷] 如图所示,在铁芯上、下分别绕有匝数n 1=800和n 2=200的两个线圈,上线圈两端与u =51sin314t V 的交流电源相连,将下线圈两端接交流电压表,则交流电压表的读数可能是( )A .2.0 VB .9.0 VC .12.7VD .144.0 V【解析】 A 根据理想变压器电压关系U 1U 2=n 1n 2可知,下线圈两端的电压有效值为U 2=514 2V ≈9.0 V ,交流电压表测量的是有效值,考虑到实际有损耗,故实际读数应该小于9.0 V ,故选项B 、C 、D 错误,A 正确.13. M3[2011·江苏物理卷] 图为一理想变压器,ab 为原线圈,ce 为副线圈,d 为副线圈引出的一个接头,原线圈输入正弦式交电压的u -t 图象如图所示.若只在ce 间接一只R ce =400 Ω的电阻,或只在de 间接一只R de =225 Ω的电阻,两种情况下电阻消耗的功率均为80 W.(1)请写出原线圈输入电压瞬时值u ab 的表达式;(2)求只在ce 间接400 Ω电阻时,原线圈中的电流I 1; (3)求ce 和de 间线圈的匝数比nce n de.图1213.M3[2011·江苏物理卷]【解析】 (1)由题图知ω=200π rad/s 电压瞬时值u ab =400sin200πt (V) (2)电压有效值U 1=200 2 V 理想变压器P 1=P 2 原线圈中的电流I 1=P1U 1解得I 1=0.28 A(或25A) (3)设ab 间匝数为n 1 U 1n 1=U cen de 同理U 1n 1=U den de由题意知U 2ceR ce =U 2de R de解得n cen de=R ceR de代入数据得n ce n de =4315.M3[2011·福建卷] 图1-2甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n 1∶n 2=5∶1,电阻R =20 Ω,L 1、L 2为规格相同的两只小灯泡,S 1为单刀双掷开关.原线圈接正弦交变电源,输入电压u 随时间t 的变化关系如图1-2乙所示.现将S 1接1、S 2闭合,此时L 2正常发光.下列说法正确的是( )图1-2A .输入电压u 的表达式u =202sin50πt VB .只断开S 2后,L 1、L 2均正常发光C .只断开S 2后,原线圈的输入功率增大D .若S 1换接到2后,R 消耗的电功率为0.8 W15.M3[2011·福建卷] D 【解析】 由图乙,T =0.02 s ,所以ω=2πT 100π rad/s ,u =E m sin ωt=202sin100πt V ,A 错;只断开S 2,副线圈电压U 2不变,但副线圈总电阻R 副增大,流过L 1、L 2的电流减小且每个小灯泡两端的电压小于其额定电压,无法正常发光,由P 副=U22R 副可得,副线圈的功率减小,副线圈的功率决定原线圈的功率,所以原线圈的输入功率减小,BC 错;由U 1U 2=n 1n 2得U 2=4 V ,所以S 1接到2后,R 消耗的电功率P =U 22R =4220 W =0.8 W ,D 正确.1.[2011·济南一模]一理想变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2=11∶5,原线圈与正弦交变电源连接,输入电压u 随时间t 的变化规律如图X24-1所示,副线圈仅接入一个10 Ω的电阻,则( )图X24-1A .流过电阻的最大电流是20 AB .与电阻并联的电压表的示数是141 VC .变压器的输入功率是1×103 WD .在交变电流变化的一个周期内,电阻产生的焦耳热是2×103J1.C 【解析】 由图象知,输入电压的最大值为220 2 V ,周期为0.02 s ,由电压与匝数比关系知,输出电压最大值为100 2 V ,流过电阻的电流最大值为10 2 A ,输出电压有效值为100 V ,电流有效值为10 A ,输出功率为1000 W ,电阻在一个周期内产生焦耳热为20 J ,故A 、B 、D 错误,C 正确.2.[2011·苏北模拟]如图X24-3所示,50匝矩形闭合导线框ABCD 处于磁感应强度大小B =210T 的水平匀强磁场中,线框面积S =0.5 m 2,线框电阻不计.线框绕垂直于磁场的轴OO ′以角速度ω=200 rad/s 匀速转动,并与理想变压器原线圈相连,副线圈线接入一只“220 V ,60 W ”灯泡,且灯泡正常发光,熔断器允许通过的最大电流为10 A ,下列说法正确的是( )图X24-3A .图示位置穿过线框的磁通量为零B .线框中产生交变电压的有效值为500 2 VC .变压器原、副线圈匝数之比为25︰11D .允许变压器输出的最大功率为5000 W2.CD 【解析】 图示位置穿过线框的磁通量最大,A 错;产生的交变电流的最大电动势E m =NBSω=500 2 V ,有效值为500 V ,B 错;变压器原、副线圈匝数之比为500∶220=25∶11,C 对;允许变压器输出的最大功率为500×10 W =5000 W ,D 对.3. [2011·苏北模拟]如图X24-4甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为10︰1,电阻R =22 Ω,各电表均为理想电表.原线圈输入电压的变化规律如图乙所示.下列说法正确的是( )甲图X24-4A .该输入电压的频率为100 HzB .电压表的示数为22 VC .电流表的示数是1 AD .电阻R 消耗的电功率是22 W3.BD 【解析】 由图象可知,原线圈输入电压的周期T =0.02 s ,频率为f =50 Hz ,A 错;原线圈输入电压的有效值为220 V ,副线圈的输出电压为22 V ,B 对;电阻R 消耗的电功率是P =22222 W =22 W ,电流表的示数是I =22220A =0.1 A ,C 错,D 对.4.[2011·潍坊一模]图X24-6为某小型水电站的电能输送示意图,发电机通过升压变压器T 1和降压变压器T 2向用户供电,已知输电线的总电阻R =10 Ω,降压变压器T 2的原、副线圈匝数之比为4∶1,副线圈与用电器R 0组成闭合电路.若T 1、T 2均为理想变压器,T 2的副线圈两端电压u =2202sin100πt (V),当用电器电阻R =11 Ω时( )图X24-6A .通过用电器R 0的电流有效值是20 AB .升压变压器的输入功率为4650 WC .发电机中的电流变化频率为100 HzD .当用电器的电阻R 0减小时,发电机的输出功率减小4.AB 【解析】 由T 2的副线圈两端电压的表达式知,副线圈两端的电压有效值为220V ,电流为I =22011 A =20 A ,A 对;由于输电线电流I ′=204A =5 A ,所以升压变压器的输入功率为P =P 线+PR 0=52×10 W +202×11 W =4650 W ,B 对;发电机中的电流变化频率与T 2的副线圈两端电压的频率相同,也为50 Hz ,C 错;当用电器的电阻R 0减小时,其消耗的功率变大,发电机的输出功率变大,D 错.5.[2011·德州模拟]如图X25-1所示,两块相距为d 的水平放置的金属板组成一个平行板电容器,用导线、开关S 将其与一个n 匝的线圈连接,线圈置于方向竖直向上的均匀变化图X25-1在其上表面静止放置一个质量为m 、电荷量+q 的小球.已知S 断开时传感器上有示数,S 闭合后传感器上的示数变为原来的二倍,则穿过线圈的磁场的磁感应强度变化情况和磁通量变化率分别是( )A .正在增强,ΔΦΔt =mgdqB .正在增强,ΔΦΔt =mgdnqC .正在减弱,ΔΦΔt =mgdqD .正在减弱,ΔΦΔt =mgdnq5.D 【解析】 S 闭合后传感器上的示数变为原来的2倍,说明小球受到了向下的电场力作用,大小为mg ,故板间电压为mgd q ,线圈产生的感应电动势E =n ΔΦΔt =mgd q ,则ΔΦΔt =mgdnq,电容器上极板带正电,由楞次定律知,磁感应强度正在减弱,D 对.6.[2011·甘肃模拟]图X25-2是一火警报警器电路的示意图.其中R 3为用半导体热敏材料制成的传感器,这种半导体热敏材料的电阻率随温度的升高而增大.值班室的显示器为电路中的电流表,电源两极之间接一报警器.当传感器R 3所在处出现火情时,显示器的电流I 、报警器两端的电压U 的变化情况是( )A .I 变大,U 变小B .I 变小,U 变大C .I 变小,U 变小D .I 变大,U 变大6.D 【解析】 当R 3处出现火情时,其电阻增大,电路中的总电阻增大,总电流减小,路端电压增大,所以报警器两端的电压增大,其中电流表支路的电流也增大.7.[2011·苏北模拟]在探究超重和失重规律时,某体重为G 的同学站在一压力传感器上完成一次下蹲动作.传感器和计算机相连,经计算机处理后得到压力F 随时间t 变化的图象,则如图X25-5图X25-57.D 【解析】 该同学站在压力传感器上完成一次下蹲动作过程中,先向下加速,后向下减速,其加速度先向下后向上,即先失重后超重,D 对.。
专题11交变电流 第1讲交变电流的产生和描述(教学课件)高考物理一轮复习
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(1)在磁场中与 B 垂直的位置为中性面,Φ 最大,I 感=0,线圈转一 周两次经过中性面,电流方向改变两次.
(2)交变电流某一时刻的值,是时间的函数.①线圈从中性面开始转 动:e=Emsin ωt;②线圈从平行于磁场方向开始转动:e=Emcos ωt.
(3)只有正(余)弦式交变电流的有效值和峰值之间是 E=Em2的关系, 非正弦式交变电流一般不满足
[方法归纳] 几种典型交变电流的有效值
电流名称
电流图像
正弦式 交变电流
正弦 半波电流
有效值
I=
Im 2
I=I2m
电流名称 矩形脉 冲电流
非对称性 交变电流
电流图像
有效值 I= Tt0Im
I= 21I21+I22
1.(2018 年全国卷Ⅲ)一电阻接到方波交流电源上,在一个周期内产
磁感线的中心轴OO′匀速转动,产生的感应电动势e随时间t变化的曲线
如图乙所示.若外接电阻的阻值R=9 Ω,线圈的电阻r=1 Ω,则下列说
法正确的是
()
A.线圈转速为100π r/s B.0.01 s末穿过线圈的磁通量最大 C.通过线圈的最大电流为10 A D.电压表的示数为90 V 【答案】C
【解析】由乙图可知,线圈转动的周期 T=0.04 s,线圈转速 n=T1= 25 r/s,故 A 错误;0.01 s 末,线圈产生的感应电动势最大,此时线圈处 于与中性面垂直位置,穿过线圈的磁通量最小且为零,故 B 错误;根据 闭合电路的欧姆定律,可知 I=RE+mr=91+001 A=10 A,故 C 正确;电压 表测量的是有效值,故 U= I2R=45 2 V,故 D 错误.
u0
2
uR20T,Q 正=UR2有效T=
高考物理一轮教学案:专题十一考点一 交变电流的产生及描述 含解析
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专题十一交变电流考点一交变电流的产生及描述基础点知识点1交变电流、交变电流的图象1.交变电流(1)定义:大小和方向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。
2.正弦交流电的产生和图象(1)产生:如图所示,在匀强磁场里,线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时,可产生正弦式交变电流。
(2)中性面及其特点①定义:与磁场方向垂直的平面。
②特点:a.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。
b.线圈转动一周,两次经过中性面,线圈每经过中性面一次,电流的方向就改变一次。
(3)图象:用以描述交流电随时间变化的规律,如果线圈从中性面位置开始计时,其图象为正弦函数曲线,如图所示。
知识点2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(线圈转动一周)所需的时间,单位是秒(s)。
公式:T=2πω。
(2)频率f:交变电流在1 s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:T=1f或f=1T。
2.正弦交变电流的函数表达式(线圈从中性面位置开始计时)(1)电动势e随时间变化的规律:e=E m sinωt。
(2)负载两端的电压u随时间变化的规律:u=U m sinωt。
(3)电流i随时间变化的规律:i=I m sinωt。
其中ω等于线圈转动的角速度,E m=nBSω。
3.正弦交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值(1)瞬时值:交变电流某一时刻的值,是时间的函数。
(2)峰值:交变电流的电流或电压所能达到的最大值。
(3)有效值①定义:让交流和直流通过相同阻值的电阻,如果它们在相同的时间内产生的热量相等,就把这一直流的数值叫作这一交流的有效值。
②有效值和峰值的关系:E =E m 2,U =U m 2,I =I m 2。
(4)平均值:交变电流图象中波形与横轴所围面积跟时间的比值。
高考物理复习要点第十五单元nbsp交变电流nbsp电磁场和电磁波
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第十五单元 交变电流 电磁场和电磁波教学目标1.掌握交流电变化规律。
2.理解交流电的有效值。
3.掌握变压器工作原理及规律。
4.知道变压器的输入功率随输出功率增大而增大,知道变压器原线圈中的电流随副线圈电流增大而增大。
5.知道电磁场电磁波电磁波的波速。
6.培养综合应用电磁感应知识解决复杂问题的能力。
教学重点、难点分析1.交流电的产生和变化规律。
2.交流电有效值的计算。
教学过程设计一、正弦交变电流 法拉第电磁感应定律的内容:电路中感应电动势大小跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比,ΔtΔN E ϕ=。
启发引导:一个矩形闭合线框在磁场中绕垂直于磁场方向的轴转动,情况将如何?线框边长a b=dc=L 1,a d=bc=L 2OO′为过a d 、bc 中点的轴。
从图示位置开始计时,经过时间t ,线圈转过角度θ=ωt ,此时a b 和dc 边产生感应电动势,θωsin 2211ab L BL v BL E ==⊥,θωsin 2211dc L BL v BL E ==⊥。
线圈产生总电动势e= E ab + E dc =BL 1L 2ωsinωt ,记作e=E m sinωt设线圈总电阻为R ,线圈中感应电流t RE i m ωsin =,记作i=I m sinωt e 和i 随t 按正弦规律变化。
1.正弦交变电流的产生闭合矩形线圈在磁场中绕垂直于场强方向的轴转动产生的电流随时间作周期性变化,称交流电。
当闭合线圈由中性面位置(右图中O 1O 2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:e =E m sin ωt ,其中E m =nBSω,这就是正弦交变电流。
2.交流电的变化规律(1)函数表达式:e=E m sinωt 、i=I m sinωt 、u=U m sinωt(2)图像:以e (i 、u )为因变量,t 或ωt 为自变量作图。
3.描述交流电的周期性变化规律的物理量(1)周期(T ):完成一次周期性变化所需要的时间。
高考物理一轮交变电流理想变压器
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高考物理一轮:交变电流、理想变压器主要知识点:1.正弦交流电的产生和图象(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)峰值:交变电流(电流、电压或电动势)所能达到的最大的值,也叫最大值. E m =nBSω (3)有效值:跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值叫做交变电流的有效值.对正弦交流电,其有效值和峰值的关系为:E =E m 2,U =U m 2,I =I m2.1、如图,线圈在磁场中匀速转动产生交变电流,以下相关说法中正确的是( )A .线圈在甲、丙图位置时,磁通量变化率最大B .线圈在乙、丁图位置时,产生的电流最大C .线圈经过甲、丙图位置时,电流的方向都要改变一次D .线圈每转动一周,电流方向改变一次 2、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(V ),则如下说法中正确的是( ) A .此交流电的频率是100HzB .t=0时线圈平面恰与中性面重合C .如果发电机的功率足够大,它可使“220V100W ”的灯泡正常发光D .用交流电压表测量的读数为 Vt e π100sin 2220=甲 乙 丙 丁22203、如图所示,在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T ,转轴O 1O 2垂直于磁场方向,线圈电阻为2 Ω.从线圈平面与磁场方向平行时开始计时,线圈转过60°时的感应电流为1 A .那么( ).A .线圈消耗的电功率为4 WB .线圈中感应电流的有效值为2 AC .任意时刻线圈中的感应电动势为e =4cos 2πT tD .任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ=T πsin 2πTt4、如图1所示,在匀强磁场中矩形金属线圈两次分别以不同的转速绕与磁感线垂直的轴匀速转动,产生的交变电动势图像如图2中曲线a 、b 所示,则( ) A.两次时刻线圈平面均与中性面重合B.曲线 、 对应的线圈转速之比为C.曲线 表示的交变电动势频率为25D.曲线 表示的交变电动势有效值为105、如图所示,单匝矩形闭合导线框abcd 全部处于水平方向的匀强磁场中,线框面积为S ,电阻为R . 线框绕与 合的竖直固定转轴以角速度ω从中性面开始匀速转动,线框转过时的感应电流为I 下列说法正确的是( )6、如图所示,有一矩形线圈,面积为S ,匝数为N ,内阻为r ,在匀强磁场中绕垂直磁感线的对称轴OO ′以角速度ω匀速转动,从图示位置转过90°的过程中,下列说法正确的是( ).A .通过电阻R 的电荷量Q =πNBS 22(R +r )B .通过电阻R 的电荷量Q =NBS R +rC .外力做功的平均功率P =N 2B 2S 2ω22(R +r )D .从图示位置开始计时,则感应电动势随时间变化的规律为e =NBSωsin ωt7、如图所示为发电机结构示意图,其中N 、S 是永久磁铁的两个磁极,其表面呈半圆柱面状.M 是圆柱形铁芯,它与磁极柱面共轴,铁芯上绕有矩形线框,可绕与铁芯共轴的固定轴转动.磁极与铁芯间的磁场均匀辐向分布.从图示位置开始计时,当线框匀速转动时,图中能正确反映线框感应电动势e 随时间t 的变化规律的是( ).补充:求交变电流有效值的方法1.公式法:利用E =E m 2,U =U m 2,I =I m2计算,只适用于正余弦式交流电. 2.利用有效值的定义计算(非正弦式交流电) 在计算有效值“相同时间”至少取一个周期或周期的整数倍.1、如图所示为一交变电流随时间变化的图象,此交流电的有效值是( ).A .5 2 AB .5 AC .3.5 2 AD .3.5 A2、如图左所示,先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电.第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化,如图右甲所示;第二次灯泡两端的电压变化规律如图乙所示.若图甲、乙中的U 0、T 所表示的电压、周期值是相等的,则以下说法正确的是( ).A .第一次灯泡两端的电压有效值是22U 0B .第二次灯泡两端的电压有效值是32U 0C .第一次和第二次灯泡的电功率之比是2∶9D .第一次和第二次灯泡的电功率之比是1∶53、如图所示,N 匝矩形导线框以角速度ω在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕轴OO ′匀速转动,线框面积为S ,线框的电阻、电感均不计,外电路接有电阻R 、理想电流表和二极管D .二极管D 具有单向导电性,即正向电阻为零,反向电阻无穷大.下列说法正确的是( ).A .图示位置电流表的示数为0B .R 两端电压的有效值U =ω2NBSC .一个周期内通过R 的电荷量q =2BS /RD .交流电流表的示数I =ω2R NBS4、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交流电源上,它在2ts 内产生的焦耳热为Q ,则这一交流电源的交流电压的最大值和有效值分别是( ) A .最大值是V ,有效值是10V B .最大值是10V ,有效值是V C .最大值是V ,有效值是5VD.最大值是20V ,有效值是V5、如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度为B .电阻为R 、半径为L 、圆心角为45°的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O 轴以角速度ω匀速转动(O 轴位于磁场边界).则线框内产生的感应电流的有效值为( ).A.BL 2ω2RB.2BL 2ω2RC.2BL 2ω4RD.BL 2ω4R巩固练习:21025252101、如图,M 为半圆形导线框,圆心为O M ;N 是圆心角为直角的扇形导线框,圆心为O N ;两导线框在同一竖直面(纸面)内;两圆弧半径相等;过直线O M O N 的水平面上方有一匀强磁场,磁场方向垂直于纸面。
第十三章第1讲 交变电流的产生和描述--2025版高考总复习物理
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[基础落实练]1.如图所示,在水平向右的匀强磁场中,一线框绕垂直于磁感线的轴匀速转动,线框通过电刷、圆环、导线等与定值电阻组成闭合回路。
t1、t2时刻线框分别转到图甲、乙所示的位置,下列说法正确的是()A.t1时刻穿过线框的磁通量最大B.t1时刻电阻中的电流最大,方向从右向左C.t2时刻穿过线框的磁通量变化最快D.t2时刻电阻中的电流最大,方向从右向左解析:t1时刻,穿过线框的磁通量为零,线框产生的感应电动势最大,电阻中的电流最大,根据楞次定律,通过电阻的电流方向从右向左,故A错误,B正确;t2时刻,穿过线框的磁通量最大,线框产生的感应电动势为零,电阻中的电流为零,故C、D错误。
答案:B2.(2022·海南卷)一个有N匝的矩形线框,面积为S,以角速度ω从如图所示的位置开始,在匀强磁场B中匀速转动,则产生的感应电动势随时间变化的图像是()解析:N匝的矩形线框,面积为S,以角速度ω在匀强磁场B中匀速转动,产生的感应电动势为NBSω,图中位置为穿过线框磁通量为零的位置。
以角速度ω从题图所示的位置开始,在匀强磁场B中匀速转动,则产生的感应电动势随时间变化的图像是A。
答案:A3.(2024·四川成都树德中学诊断)如图所示,KLMN是一个竖直的矩形导线框,全部处于磁感应强度为B的水平方向的匀强磁场中,线框面积为S,MN边水平,线框绕某竖直固定轴以角速度ω匀速转动。
在MN边与磁场方向的夹角达到30°的时刻(图示位置),导线框中产生的瞬时电动势e的大小和线框此时电流的方向分别为(已知线框按俯视的逆时针方向转动)()A.1BSω,电流方向为KNMLK2B.3BSω,电流方向为KNMLK2C.1BSω,电流方向为KLMNK2D.3BSω,电流方向为KLMNK2解析:当MN边与磁场方向成30°时,感应电动势为e=E m cosωt=BSωcos30°=3BSω,由右手定则可知电流方向为KNMLK。
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交变电流(08北京卷)18.一理想变压器原、副线圈匝数比n1:n2=11:5。
原线圈与正弦交变电源连接,输入电压u如图所示。
副线圈仅接入一个10 的电阻。
则A.流过电阻的电流是20 AB.与电阻并联的电压表的示数是100 2 VC.经过1分钟电阻发出的热量是6×103 JD.变压器的输入功率是1×103W答案:D【解析】原线圈中电压的有效值是220V,由变压比知副线圈中电压为100V,流过电阻的电流是10A;与电阻并联的电压表的示数是100V;经过1分钟电阻发出的热量是6×1034J。
(08天津卷)17.一理想变压器的原线圈上接有正弦交变电压,其最大值保持不变,副线圈接有可调电阻R。
设原线圈的电流为I1,输入功率为P1,副线圈的电流为I2,输出功率为P2。
当R增大时A.I1减小,P1增大B.I1减小,P1减小D.I2增大,P2减小D.I2增大,P2增大答案:B【解析】理想变压器的特点是输入功率等于输出功率,当负载电阻增大时,由于副线圈的电压不变,所以输出电流I2减小,导致输出功率P2减小,所以输入功率P1减小;输入的电压不变,所以输入的电流I1减小,B正确(08四川卷)16.如图,一理想变压器原线圈接入一交流电源,副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为固定电阻,开关S是U1和U2;I1、I2和I3。
现断开S,U1数值不变,下列推断中正确的是A.U2变小、I3变小B.U2不变、I3变大C.I1变小、I2变小D.I1变大、I2变大答案:BC解析:因为变压器的匝数与U1不变,所以U2与两电压表的示数均不变.当S断开时,因为负载电阻增大,故次级线圈中的电流I2减小,由于输入功率等于输出功率,所以I1也将减小,C正确;因为R1的电压减小,故R2、R3两端的电压将增大,I3变大,B正确.(08宁夏卷)19.如图a所示,一矩形线圈abcd放置在匀 强磁场 中,并绕过ab 、cd 中点的轴OO ′以角速度ω逆时针匀速转动。
若以线圈平面与磁场夹角45θ︒=时(如图b )为计时起点,并规定当电流自a 流向b 时电流方向为正。
则下列四幅图中正确的是答案:D【解析】本题考查正弦交流电的产生过程、楞次定律等知识和规律。
从a 图可看出线圈从垂直于中性面开始旋转,由楞次定律可判断,初始时刻电流方向为b 到a ,故瞬时电流的表达式为i =-i m cos (π4+ωt ),则图像为D 图像所描述。
平时注意线圈绕垂直于磁场的轴旋转时的瞬时电动势表达式的理解。
(08上海卷)20B .(10分)某小型实验水电站输出功率是20kW ,输电线路总电阻是6Ω。
(1)若采用380V 输电,求输电线路损耗的功率。
(2)若改用5000高压输电,用户端利用n 1:n 2=22:1的变压器降压,求用户得到的电压。
解析:(1)输电线上的电流强度为I =32010380P U ⨯=A =52.63A输电线路损耗的功率为P 损=I 2R =52.632×6W ≈16620W =16.62kW(2)改用高压输电后,输电线上的电流强度变为I ′=320105000P U ⨯='A =4A 用户端在变压器降压前获得的电压 U 1=U -I ′R =(5000-4×6)V =4976V 根据1122U n U n = 用户得到的电压为U 2=211n U n =122×4976V =226.18V(08海南卷)7、如图,理想变压器原副线圈匝数之比为4∶1.原线圈接入一电压为u =U 0sin ωt 的交流电源,副线圈接一个R =27.5 Ω的负载电阻.若U 0=,ω=100π Hz ,则下述结论正确的是 A .副线圈中电压表的读数为55 V B .副线圈中输出交流电的周期为1s 100πC .原线圈中电流表的读数为0.5 A D.原线圈中的输入功率为 【答案】:AC【解析】:原线圈电压有效值U 1=220V ,由电压比等于匝数比可得副线圈电压U 2=55V ,A 对;电阻R 上的电流为2A ,由原副线圈电流比等于匝数的反比,可得电流表示数为0.5A ,C 对;输入功率为P =220×0.5W=110W ,D 错;周期T = 2πω=0.02s ,B 错。
(08广东卷)5.小型交流发电机中,矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动。
产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系,如图所示,此线圈与一个R =10Ω的电阻构成闭合电路,不计电路的其他电阻,下列说法正确的是A .交变电流的周期为0.125B .交变电流的频率为8HzC .交变电流的有效值为2AD .交变电流的最大值为4A 【答案】C【解析】由e -t 图像可知,交变电流电流的周期为0.25s ,故频率为4Hz ,选项A 、B 错误。
根据欧姆定律可知交变电流的最大值为2A ,故有效值为2A ,选项C 正确。
(00天津、江西卷)1 (12分)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100=n ,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Ω=0.5r ,外电路电阻Ω=95R ,已知感应电动势的最大值Φ=ωn E m ,其中m Φ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)的读数。
18.参考解答:已知感应电动势的最大值m m na E Φ= ○1 设线圈在磁场中转动的周其为T ,则有Tπω2=○2根据欧姆定律,电路中电流的最大值为rR E I mm +=○4 设交流电流表的读数I ,它是电流的有效值,根据有效值与最大值的关系,有m I I 21=○4 由题给的1-Φ图线可读得W b m -2100.1⨯=Φ ○5 B T 21014.3-⨯= ○6解以上各式,并代入数据,得A I 4.1= ○702全国2 (20分)电视机的显像管中,电子束的偏转是用磁偏转技术实现的。
电子束经过电压为U 的加速电场后,进入一圆形匀强磁场区,如图所示。
磁场方向垂直于圆面。
磁场区的中心为O ,半径为r 。
当不加磁场时,电子束将通过O 点而打到屏幕的中心M 点。
为了让电子束射到屏幕边缘P ,需要加磁场,使电子束偏转一已知角度θ,此时磁场的磁感应强度B 应为多少?27.(20分)电子在磁场中沿圆弧ab 运动,圆心为C ,半径为R 。
以v 表示电子进入磁场时的速度,m 、e 分别表示电子的质量和电量,则eU=21mv 2①eVB =R m v 2②又有tg 2θ=R r③由以上各式解得B =221θtg e mU r ④ 04(江苏卷)3 . (16分)汤姆生用来测定电子的比荷(电子的电荷量与质量之比)的实验装置如图所示,真空管内的阴极K 发出的电子(不计初速、重力和电子间的相互作用)经加速电压加速后,穿过A '中心的小孔沿中心轴O 1O 的方向进入到两块水平正对放置的平行极板P 和P '间的区域.当极板间不加偏转电压时,电子束打在荧光屏的中心O 点处,形成了一个亮点;加上偏转电压U 后,亮点偏离到O '点,(O '与O 点的竖直间距为d ,水平间距可忽略不计.此时,在P 和P '间的区域,再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场.调节磁场的强弱,当磁感应强度的大小为B 时,亮点重新回到O 点.已知极板水平方向的长度为L 1,极板间距为b ,极板右端到荧光屏的距离为L 2(如图所示). (1)求打在荧光屏O 点的电子速度的大小。
(2)推导出电子的比荷的表达式解答:(1)当电子受到的电场力与洛沦兹力平衡时,电子做匀速直线运动,亮点重新回复到中心O 点,设电子的速度为v ,则 eE evB =得 BE v =即 Bb U v =(2)当极板间仅有偏转电场 时,电子以速度v 进入后,竖直方向作匀加速运动,加速度为mbeUa =电子在水平方向作匀速运动,在电场内的运动时间为 vL t 11=这样,电子在电场中,竖直向上偏转的距离为 bmv U eL at d 221211221==离开电场时竖直向上的分速度为 m v bUeL at v 111== 电子离开电场后做匀速直线运动,经t 2时间到达荧光屏 vL t 22=t 2时间内向上运动的距离为 bm v L eUL t v d 22122==⊥这样,电子向上的总偏转距离为 )2(121221L L L bm v eUd d d +=+= 可解得)2/(1212L L bL B Udm e += 04(全国卷)4 (22分) 空间中存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B ,一带电量为+q 、质量为m 的粒子,在p 点以某一初速开始运动,初速方向在图中纸面内如图中P 点箭头所示。
该粒子运动到图中Q 点时速度方向与P 点时速度方向垂直,如图中Q 点箭头所示。
已知P 、Q 间的距离为l 。
若保持粒子在P 点时的速度不变,而将匀强磁场换成匀强电场,电场方向与纸面平行且与粒子在P 点时速度方向垂直,在此电场作用下粒子也由P 点运动到Q 点。
不计重力。
求:(1)电场强度的大小。
(2)两种情况中粒子由P 运动到Q 点所经历的时间之差。
4.(22分)(1)粒子在磁场中做匀速圆周运动,以v 0表示粒子在P 点的初速度,R 表示圆周的半径,则有 qv 0B=m Rv 20①由于粒子在Q 点的速度垂直它在p 点时的速度,可知粒子由P 点到Q 点的轨迹为41圆周,故有 2l R =②以E 表示电场强度的大小,a 表示粒子在电场中加速度的大小,t E 表示粒子在电场中由p 点运动到Q 点经过的时间,则有qE=ma ③221E at R =④ R=v 0t E ⑤由以上各式,得 mqlB E 22= ⑥(2)因粒子在磁场中由P 点运动到Q 点的轨迹为41圆周,故运动经历的时间t E 为圆周运动周期T 的41,即有 t E =41T ⑦ 而 02v RT π=⑧ 由⑦⑧和①式得 qBmt E 2π=⑨由①⑤ 两式得 qBmt E =⑩ qBmt t E R )12(-=-π ○11 04(全国卷)5 (19分)一匀磁场,磁场方向垂直于x y 平面,在x y 平面上,磁场分布在以O 为中心的一个圆形区域内。
一个质量为m 、电荷量为q 的带电粒子,由原点O 开始运动,初速为v ,方向沿x 正方向。
后来,粒子经过y 轴上的P 点,此时速度方向与y 轴的夹角为30°,P 到O 的距离为L ,如图所示。
不计重力的影响。
求磁场的磁感强度B 的大小和x y 平面上磁场区域的半径R 。
24.(19分) 粒子在磁场中受各仑兹力作用,作匀速圆周运动,设其半径为r ,rv m qvB 2= ①据此并由题意知,粒子在磁场中的轨迹的圆心C 必在y 轴上,且P 点在磁场区之外。