高中物理第二章交变电流章末整合课件粤教版选修
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图 2－3
①输电过程的电压关系： ②输电过程功率的关系：
【例题】发电机的端电压为 220 V，输出电功率为 44 kW，
输电导线的电阻为0.2 Ω，如果用初、次级线圈匝数之比为1∶10
的升压变压器升压，经输电线路后，再用初、次级线圈匝数比
(1)画出全过程的线路图． 为 10∶(21)的求降用压户变压得器到降的压供电给压用和户．功率．
108 kW D．输电线上损失的功率为ΔP＝U2/r，U 为输电电压，r 为
The End
谢谢您的聆听！
期待您的指正！
(3)假设不经过变压而直接送到用户，求用户得到的功率和电 压．
解析：(1)线路图如图 2－4 所示：
图 2－4 (2)升压变压器次级的输出电压：U2＝nn21U1＝2 200 V 升压变压器次级输出电流：I2＝nn12I1
升压变压器初级输入电流，由 P＝U1I1 得： I1＝UP1＝442×21003A＝200 A 所以 I2＝nn12I1＝110×200 A＝20 A 输电线路上的电压损失和功率损失分别为： UR＝I2R＝4 V，PR＝I22R＝0.08 kW 加到降压变压器初级上的输入电流和电压： I3＝I2＝20 A，U3＝U2－UR＝2 196 V
最大值
对正弦交流电：有效值＝
，
2
是交流电的有效值．各种电器设备所标明的额定电流和额定电
即：E＝Em2，U＝U2m，I＝ Im2.
【例题】3 A 直流电通过电阻 R 时，t s 内产生的热量为 Q.
现让一交流电通过电阻 R，若 2t s 内产生的热量为 Q，则该交
变电流的有效值和最大值分别为( )
A．I 有＝3 2 2 A，Im＝3 A
1．(2021 年新课标卷)如图 2－5，一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 电合流开表关，的灯读泡数正常，发那光么．假( 设用) U 和 I 分别表示此时电压表和
A．U＝110 V，I＝0.2 A
10∶1，它的输入电压Байду номын сангаас大值为 220 V，另有一白炽灯泡，当把
它 副接线在上22，V变直流压电器源的上，输消入耗功功率率为为P(.假设把它) 接在上述变压器
A．P/4
B．P/2
C．P
D．2P
解析：设白炽灯电阻为 R，接直流时 P＝UR2直＝2R22 ① 接变压器副线圈时 P′＝UR22，又原线圈 U1＝U2m＝2220 V.
(b)瞬时值：交流电的瞬时值反映的是不同时刻交流电的大 小和方向．
(c)最大值：交流电在变化过程中所能到达的最大值是表征 交流电强弱的物理量．
(d)有效值：是根据交流电的热效应规定的，反映的是交流
电在能量方面的平均效果．让交流电与恒定电流通过阻值一样
的电阻，假设在相等时间内产生的热量相等，这一恒定电流值就
理想变压器 P1＝P2
原线圈中的电流 I1＝UP11
解得 I1＝0.28 A(或
2 5
A)
(3)设 ab 间匝数为 n1
Un11＝Unccee
同理Un11＝Unddee
由题意知URc2cee＝URd2dee
解得nncdee＝
Rce Rde
代入数据得nncdee＝34.
3．(双选，2021 年广东卷)图 2－7 是某种正弦式交变电压
5．(2021 年浙江卷)某水电站，用总电阻为 2.5 Ω的输电线
输 kV电电给 压500输km电外，的那用户么，以其下输出说电法功正率是确3的×选106项BkW是.)现( 用 500
A．输电线上输送的电流大小为 2.0×105 A B．输电线上由电阻造成的损失电压为 15 kV C．假设改用 5 kV 电压输电，那么输电线上损失的功率为 9×
D．每当电动势 e 变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对 值都为最大
解析：应把交变电流的图象与线圈转动位置对应起来，线 圈平面垂直于磁感线的位置为中性面，此时穿过线圈的磁通量 最大，感应电流为零，恰是电流改变方向的时刻，对应图象中 的t1、t3 时刻；线圈平面与磁感线平行时，穿过线圈的磁通量为 零，但磁通量变化率最大，感应电动势最大，感应电流最大， 对应图象中的t2、t4 时刻，因此正确的选项是 BD.
的波形图，由图可确定该电压的( )
A．周期是 0.01 s
B．最大值是 311 V
C．有效值是 220 V D．表达式为 u＝220sin 100πt (V)
图 2－7
解析：选项A 错误，周期是0.02 s；选项 D 错误，应该用
峰值，即正确的表达式应该为 u＝311sin 100πt(V)．
答案：BC
4．(双选，2021 年山东卷)一理想变压器原、副线圈的匝数 比为 10∶1，原线圈输入电压的变化规律如图 2－8 甲所示，副
线 说圈法所正接电确路的如选图项2－是8 乙( )所示，P 为滑动变阻器的触头，以下
图 2－8
A．副线圈输出电压的频率为 50 Hz B．副线圈输出电压的有效值为 31 V C．P 向右移动时，原、副线圈的电流比减小 D．P 向右移动时，变压器的输出功率增加 答案：AD
2．(2011 年江苏卷)图 2－6 甲为一理想变压器，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 弦式交变电压的 u－t 图象如图 2－6 乙所示．若只在 ce 间接一 只 Rce＝400 Ω 的电阻，或只在 de 间接一只 Rde＝225 Ω 的电阻， 两种情况下电阻消耗的功率均为 80 W.
由UU12＝nn12，得：U2＝nn21U1＝2220×110＝
22 2
V.
∴P′＝UR22＝2222·R1 ②
比较①②可知 P′＝P/2，即选项 B 正确．
答案：B
2．远距离输电
远距离输电时，由于输电线路上存在电阻，根据电流热效 应 Q＝I2Rt，总有一局部电能损失在输电线路上，减小线路上的 电能损失，有两种方法：一是减少导线上的电阻；二是减少输 电线上通过的电流．根据 P＝UI 可知，通过减小输电线路的电 流，可减少线路的能量损失，即采用高压输电，这是减少线路 电能损失的有效方法(如图 2－3 所示)．
②原副线圈中的电压、电流关系 (a)电压关系：UU12＝nn12，若有多组线圈，则Un21＝Un22＝Un33＝…. (b)功率关系：P1＝P2. (c)电流关系：II12＝nn21，若有多组线圈，则 n1I1＝n2I2＋n3I3＋ n4I4＋….
【例题】一台理想降压变压器，原、副线圈的匝数比为
B．U＝110 V，I＝0.05 A
C．U＝110 2 V，I＝0.2 A D．U＝110 2 V，I＝0.2 2 A
图 2－5
解析：U2＝220 V，根据 U1∶U2＝n1：n2 得：U1＝110 V； I2＝UP2＝0.1 A，根据 I1∶I2＝n2∶n1 得：I1＝0.2 A，选 A.
答案：A
图 2－6
(1)请写出原线圈输入电压瞬时值 uab 的表达式；
(2)求只在 ce 间接 400 Ω 的电阻时，原线圈中的电流 I1；
(3)求 ce 和 de 间线圈的匝数比nncdee. 解：(1)由题图乙知 ω＝200π rad/s
电压瞬时值 uab＝400sin 200πt(V)
(2)电压有效值 U1＝200 2 V
B．I 有＝3 A，Im＝3 2 A
C．I 有＝ 3 A，Im＝ 6 A D．I 有＝3 2 A，Im＝6 A
解析：由 Q＝I2Rt＝I2有Rt 得 I 有＝3 2 2 A，Im＝ 2I 有＝3 A. 答案：A
专题二 变压器和远距离输电
1．变压器原理及其应用： ①工作原理：原线圈加上交变电压后会产生交变的电流， 这个交变电流会在铁芯中产生交变的磁通量，那么副线圈中会 产生交变电动势，假设副线圈与负载组成闭合电路，副线圈中也 会有交变电流产生，它同样在铁芯中激发交变的磁通量，这样，
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专题一 交变电流的产生和描述
1．交流电的产生 ①平面线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴转动时，线
圈中就会产生按正弦规律变化的交流电，这种交流电叫正弦式 交流电．
②中性面：垂直于磁场的平面叫中性面．线圈位于中性面 时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，此位置 线圈中的感应电动势为零，且每经过中性面一次感应电流的方 向改变一次．线圈每转一周，两次经过中性面，感应电流的方 向改变两次．
【例题】(双选)一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线
圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势 e 随时间 t 的变
化如图 2－1 所示，下面说法正确的选项是( ) A．t1 时刻通过线圈的磁通量为零 B．t1 时刻通过线圈的磁通量的绝对值
最大
C．t3 时刻通过线圈的磁通量变化率的 绝对值最大
图 2－1
答案：BD
2．正弦式交流电的变化规律及其描述 假设从中性面位置开场计时，那么线圈中的电动势、电流、 加在外电阻上的电压的瞬时值均按正弦规律变化． ①函数式为 e＝Emsin ωt，i＝Imsin ωt，u＝Umsin ωt，Em＝ NBSω，Im＝ERm ②图象如图 2－2 所示：
图 2－2
③表征交流电的物理量 (a)周期和频率：是用来表示交流电变化快慢的物理量． T＝1f ＝2ωπ，ω＝2Tπ＝2πf(对正弦式交流电)．
降压变压器次级的输出电压和电流： U4＝nn43U3＝219.6 V，I4＝nn34I3＝200 A 用户得到的功率：P4＝U4I4＝43.92 kW (3)若不采用高压输电，线路损失电压为： U′R＝I1R＝40 V 用户得到的电压：U′＝U1－U′R＝180 V 用户得到的功率为：P′＝U′I1＝36 kW. 答案：见解析
①输电过程的电压关系： ②输电过程功率的关系：
【例题】发电机的端电压为 220 V，输出电功率为 44 kW，
输电导线的电阻为0.2 Ω，如果用初、次级线圈匝数之比为1∶10
的升压变压器升压，经输电线路后，再用初、次级线圈匝数比
(1)画出全过程的线路图． 为 10∶(21)的求降用压户变压得器到降的压供电给压用和户．功率．
108 kW D．输电线上损失的功率为ΔP＝U2/r，U 为输电电压，r 为
The End
谢谢您的聆听！
期待您的指正！
(3)假设不经过变压而直接送到用户，求用户得到的功率和电 压．
解析：(1)线路图如图 2－4 所示：
图 2－4 (2)升压变压器次级的输出电压：U2＝nn21U1＝2 200 V 升压变压器次级输出电流：I2＝nn12I1
升压变压器初级输入电流，由 P＝U1I1 得： I1＝UP1＝442×21003A＝200 A 所以 I2＝nn12I1＝110×200 A＝20 A 输电线路上的电压损失和功率损失分别为： UR＝I2R＝4 V，PR＝I22R＝0.08 kW 加到降压变压器初级上的输入电流和电压： I3＝I2＝20 A，U3＝U2－UR＝2 196 V
最大值
对正弦交流电：有效值＝
，
2
是交流电的有效值．各种电器设备所标明的额定电流和额定电
即：E＝Em2，U＝U2m，I＝ Im2.
【例题】3 A 直流电通过电阻 R 时，t s 内产生的热量为 Q.
现让一交流电通过电阻 R，若 2t s 内产生的热量为 Q，则该交
变电流的有效值和最大值分别为( )
A．I 有＝3 2 2 A，Im＝3 A
1．(2021 年新课标卷)如图 2－5，一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 电合流开表关，的灯读泡数正常，发那光么．假( 设用) U 和 I 分别表示此时电压表和
A．U＝110 V，I＝0.2 A
10∶1，它的输入电压Байду номын сангаас大值为 220 V，另有一白炽灯泡，当把
它 副接线在上22，V变直流压电器源的上，输消入耗功功率率为为P(.假设把它) 接在上述变压器
A．P/4
B．P/2
C．P
D．2P
解析：设白炽灯电阻为 R，接直流时 P＝UR2直＝2R22 ① 接变压器副线圈时 P′＝UR22，又原线圈 U1＝U2m＝2220 V.
(b)瞬时值：交流电的瞬时值反映的是不同时刻交流电的大 小和方向．
(c)最大值：交流电在变化过程中所能到达的最大值是表征 交流电强弱的物理量．
(d)有效值：是根据交流电的热效应规定的，反映的是交流
电在能量方面的平均效果．让交流电与恒定电流通过阻值一样
的电阻，假设在相等时间内产生的热量相等，这一恒定电流值就
理想变压器 P1＝P2
原线圈中的电流 I1＝UP11
解得 I1＝0.28 A(或
2 5
A)
(3)设 ab 间匝数为 n1
Un11＝Unccee
同理Un11＝Unddee
由题意知URc2cee＝URd2dee
解得nncdee＝
Rce Rde
代入数据得nncdee＝34.
3．(双选，2021 年广东卷)图 2－7 是某种正弦式交变电压
5．(2021 年浙江卷)某水电站，用总电阻为 2.5 Ω的输电线
输 kV电电给 压500输km电外，的那用户么，以其下输出说电法功正率是确3的×选106项BkW是.)现( 用 500
A．输电线上输送的电流大小为 2.0×105 A B．输电线上由电阻造成的损失电压为 15 kV C．假设改用 5 kV 电压输电，那么输电线上损失的功率为 9×
D．每当电动势 e 变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对 值都为最大
解析：应把交变电流的图象与线圈转动位置对应起来，线 圈平面垂直于磁感线的位置为中性面，此时穿过线圈的磁通量 最大，感应电流为零，恰是电流改变方向的时刻，对应图象中 的t1、t3 时刻；线圈平面与磁感线平行时，穿过线圈的磁通量为 零，但磁通量变化率最大，感应电动势最大，感应电流最大， 对应图象中的t2、t4 时刻，因此正确的选项是 BD.
的波形图，由图可确定该电压的( )
A．周期是 0.01 s
B．最大值是 311 V
C．有效值是 220 V D．表达式为 u＝220sin 100πt (V)
图 2－7
解析：选项A 错误，周期是0.02 s；选项 D 错误，应该用
峰值，即正确的表达式应该为 u＝311sin 100πt(V)．
答案：BC
4．(双选，2021 年山东卷)一理想变压器原、副线圈的匝数 比为 10∶1，原线圈输入电压的变化规律如图 2－8 甲所示，副
线 说圈法所正接电确路的如选图项2－是8 乙( )所示，P 为滑动变阻器的触头，以下
图 2－8
A．副线圈输出电压的频率为 50 Hz B．副线圈输出电压的有效值为 31 V C．P 向右移动时，原、副线圈的电流比减小 D．P 向右移动时，变压器的输出功率增加 答案：AD
2．(2011 年江苏卷)图 2－6 甲为一理想变压器，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 弦式交变电压的 u－t 图象如图 2－6 乙所示．若只在 ce 间接一 只 Rce＝400 Ω 的电阻，或只在 de 间接一只 Rde＝225 Ω 的电阻， 两种情况下电阻消耗的功率均为 80 W.
由UU12＝nn12，得：U2＝nn21U1＝2220×110＝
22 2
V.
∴P′＝UR22＝2222·R1 ②
比较①②可知 P′＝P/2，即选项 B 正确．
答案：B
2．远距离输电
远距离输电时，由于输电线路上存在电阻，根据电流热效 应 Q＝I2Rt，总有一局部电能损失在输电线路上，减小线路上的 电能损失，有两种方法：一是减少导线上的电阻；二是减少输 电线上通过的电流．根据 P＝UI 可知，通过减小输电线路的电 流，可减少线路的能量损失，即采用高压输电，这是减少线路 电能损失的有效方法(如图 2－3 所示)．
②原副线圈中的电压、电流关系 (a)电压关系：UU12＝nn12，若有多组线圈，则Un21＝Un22＝Un33＝…. (b)功率关系：P1＝P2. (c)电流关系：II12＝nn21，若有多组线圈，则 n1I1＝n2I2＋n3I3＋ n4I4＋….
【例题】一台理想降压变压器，原、副线圈的匝数比为
B．U＝110 V，I＝0.05 A
C．U＝110 2 V，I＝0.2 A D．U＝110 2 V，I＝0.2 2 A
图 2－5
解析：U2＝220 V，根据 U1∶U2＝n1：n2 得：U1＝110 V； I2＝UP2＝0.1 A，根据 I1∶I2＝n2∶n1 得：I1＝0.2 A，选 A.
答案：A
图 2－6
(1)请写出原线圈输入电压瞬时值 uab 的表达式；
(2)求只在 ce 间接 400 Ω 的电阻时，原线圈中的电流 I1；
(3)求 ce 和 de 间线圈的匝数比nncdee. 解：(1)由题图乙知 ω＝200π rad/s
电压瞬时值 uab＝400sin 200πt(V)
(2)电压有效值 U1＝200 2 V
B．I 有＝3 A，Im＝3 2 A
C．I 有＝ 3 A，Im＝ 6 A D．I 有＝3 2 A，Im＝6 A
解析：由 Q＝I2Rt＝I2有Rt 得 I 有＝3 2 2 A，Im＝ 2I 有＝3 A. 答案：A
专题二 变压器和远距离输电
1．变压器原理及其应用： ①工作原理：原线圈加上交变电压后会产生交变的电流， 这个交变电流会在铁芯中产生交变的磁通量，那么副线圈中会 产生交变电动势，假设副线圈与负载组成闭合电路，副线圈中也 会有交变电流产生，它同样在铁芯中激发交变的磁通量，这样，
高中物理第二章交变电流章末整合 课件粤教版选修
专题一 交变电流的产生和描述
1．交流电的产生 ①平面线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴转动时，线
圈中就会产生按正弦规律变化的交流电，这种交流电叫正弦式 交流电．
②中性面：垂直于磁场的平面叫中性面．线圈位于中性面 时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，此位置 线圈中的感应电动势为零，且每经过中性面一次感应电流的方 向改变一次．线圈每转一周，两次经过中性面，感应电流的方 向改变两次．
【例题】(双选)一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线
圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势 e 随时间 t 的变
化如图 2－1 所示，下面说法正确的选项是( ) A．t1 时刻通过线圈的磁通量为零 B．t1 时刻通过线圈的磁通量的绝对值
最大
C．t3 时刻通过线圈的磁通量变化率的 绝对值最大
图 2－1
答案：BD
2．正弦式交流电的变化规律及其描述 假设从中性面位置开场计时，那么线圈中的电动势、电流、 加在外电阻上的电压的瞬时值均按正弦规律变化． ①函数式为 e＝Emsin ωt，i＝Imsin ωt，u＝Umsin ωt，Em＝ NBSω，Im＝ERm ②图象如图 2－2 所示：
图 2－2
③表征交流电的物理量 (a)周期和频率：是用来表示交流电变化快慢的物理量． T＝1f ＝2ωπ，ω＝2Tπ＝2πf(对正弦式交流电)．
降压变压器次级的输出电压和电流： U4＝nn43U3＝219.6 V，I4＝nn34I3＝200 A 用户得到的功率：P4＝U4I4＝43.92 kW (3)若不采用高压输电，线路损失电压为： U′R＝I1R＝40 V 用户得到的电压：U′＝U1－U′R＝180 V 用户得到的功率为：P′＝U′I1＝36 kW. 答案：见解析