江苏省2018-2019高考物理总复习讲义：第五章 交变电流 3 Word版含答案
江苏省2018-2019高考物理总复习讲义：第五章 交变电流 4 Word版含答案
4变压器[学习目标] 1.了解变压器的构造及几种常见的变压器，理解变压器的工作原理.2.掌握理想变压器的电压与匝数的关系，并能用它解决相关问题.3.掌握理想变压器的功率关系，并能推导出原、副线圈的电流关系.一、变压器的原理1.构造：由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成，与交流电源连接的线圈叫原线圈，与负载连接的线圈叫副线圈.2.原理互感现象是变压器工作的基础.原线圈中电流的大小、方向不断变化，在铁芯中激发的磁场也不断变化，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势.二、电压与匝数的关系1.理想变压器：没有能量损失的变压器叫做理想变压器，它是一个理想化模型.2.电压与匝数的关系原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比，即U1U2＝n1n2.3.理想变压器原、副线圈功率关系P1＝P2(填“>”“＝”或“<”).4.两类变压器副线圈的电压比原线圈电压低的变压器叫降压变压器；副线圈的电压比原线圈电压高的变压器叫升压变压器.[即学即用]1.判断下列说法的正误.(1)理想变压器原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比.(√)(2)输入交变电流的频率越高，输出交变电流的电压就越高.(×)(3)我们在使用质量好的变压器工作时没有能量损失.(×)(4)理想变压器不能改变交变电流的频率.(√)2.一台理想降压变压器从10 kV的线路中降压并提供200 A的负载电流.已知两个线圈的匝数比为40∶1，则副线圈中的输出电压为________，输出功率为________，变压器原线圈中的电流为________.答案250 V50 kW 5 A解析 由U 1U 2＝n 1n 2，得U 2＝U 1n 2n 1＝10×103×140V ＝250 V ；由理想变压器功率关系，得P 入＝P出＝U 1I 1＝U 2I 2＝250×200 W ＝50 kW ，同时得I 1＝U 2I 2U 1＝250×20010×103A ＝5 A.一、变压器的原理及电压与匝数的关系[导学探究] 如图1所示，把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈(原线圈)通过开关可以连接到交流电源的两端，另一个线圈(副线圈)连到小灯泡上.连接电路，接通电源，小灯泡能发光.图1(1)两个线圈并没有连接，小灯泡为什么会发光？(2)小灯泡两端的电压与学生电源的输出电压相等吗？如果不相等，与什么因素有关？ (3)若将原线圈接在恒定的直流电源上小灯泡发光吗？为什么？答案 (1)当左边线圈加上交流电压时，左边线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生周期性变化的磁场，根据法拉第电磁感应定律知，在右线圈中会产生感应电动势，右线圈作为电源给小灯泡供电，小灯泡就会发光.(2)不考虑漏磁及线圈电阻，左、右线圈中每一圈上磁通量的变化率ΔΦΔt 都相同，若左边匝数为n 1，则U 1＝E 1＝n 1ΔΦΔt .若右边匝数为n 2，则U 2＝E 2＝n 2ΔΦΔt ，故有U 1U 2＝n 1n 2；又U 1＝U 电源，这样看来只要n 1≠n 2，小灯泡两端的电压与学生电源的输出电压就不相等.小灯泡两端的电压，即副线圈两端的电压与原、副线圈匝数比有关. (3)不发光，因为无法在副线圈中产生感应电动势. [知识深化]1.变压器能改变交变电压、交变电流，但不能改变恒定电压、恒定电流.2.变压器不能改变交流电的频率与功率.3.变压器原、副线圈中电压关系：U 1U 2＝n 1n 2.例1 关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是( ) A.通有正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变B.穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都不相等C.穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势D.原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈 答案 C解析 通有正弦交变电流的原线圈产生的磁场是变化的，面积S 不变，故磁通量Φ变化，A 错误；因理想变压器无漏磁，故B 错误；由互感现象知C 正确；原线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能，原、副线圈通过磁场联系在一起，故D 错误. 二、理想变压器原、副线圈的功率关系和电流关系 [导学探究] 阅读教材回答下列三个问题：(1)什么是理想变压器？理想变压器原、副线圈中的功率有什么关系？ (2)根据能量守恒推导只有一个副线圈时原、副线圈中的电流与匝数的关系.答案 (1)理想变压器的理想化条件一般指的是：忽略原、副线圈内阻上的分压，忽略原、副线圈磁通量的差别，忽略变压器自身的能量损耗.所以理想变压器的输入功率等于输出功率，即P 入＝P 出.(2)由能量守恒有P 入＝P 出，即U 1I 1＝U 2I 2. 所以I 1I 2＝U 2U 1＝n 2n 1.[知识深化] 1.电流关系只有一个副线圈时，U 1I 1＝U 2I 2，得：n 1I 1＝n 2I 2，即I 1I 2＝n 2n 1.2.功率关系从能量守恒看，理想变压器的输入功率等于输出功率P 入＝P 出.例2 如图2所示，理想变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝2∶1，和均为理想交流电表，灯泡电阻R L ＝6 Ω，AB 两端电压u 1＝122sin 100πt (V).下列说法正确的是( )图2A.电流频率为100 HzB.的读数为24 VC.的读数为0.5 AD.变压器输入功率为6 W答案 D解析 根据u 1＝122sin 100πt (V)及U ＝U m 2知U 1＝12 V ，f ＝ω2π＝50 Hz ，选项A 错误；根据U 1U 2＝n 1n 2得U 2＝n 2n 1U 1＝12×12 V ＝6 V ，即的读数为6 V ，选项B 错误；又I 2＝U 2R L ＝66 A ＝1 A ，即的读数为1 A ，选项C 错误；根据P 入＝P 出及P 出＝U 2 2R L ＝626W ＝6 W ，选项D 正确.1.电压表、电流表示数均为有效值.2.理想变压器P 入＝P 出.3.变压器不改变交变电流频率，即原、副线圈交变电流频率相等. 三、理想变压器的动态分析 1.电压、电流、功率的制约关系(1)电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比n 1n 2一定时，输入电压U 1决定输出电压U 2，即U 2＝n 2U 1n 1.(2)功率制约：P 出决定P 入，P 出增大，P 入增大；P 出减小，P 入减小；P 出为0，P 入为0. (3)电流制约：只有一个副线圈时，当变压器原、副线圈的匝数比n 1n 2一定，且输入电压U 1确定时，副线圈中的输出电流I 2决定原线圈中的电流I 1，即I 1＝n 2I 2n 1.2.对理想变压器进行动态分析的两种常见情况：(1)原、副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是R →I 2→P 出→P 入→I 1.(2)负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是n 1、n 2→U 2→I 2→P 出→P 入→I 1.例3 (多选)(2017·南通、扬州、泰州、淮安四市第三次模拟考试)如图3所示，T 为理想变压器，电流表、电压表均为理想交流电表.R 1、R 2为定值电阻，R 3为滑动变阻器，L 为电感线圈，A 、B 两点间接正弦交流电，则( )图3A.只将滑片P 1下移时，电流表示数变小B.只将滑片P 2下移时，电压表示数变大C.只增大交流电的电压时，电流表示数变大D.只增大交流电的频率时，电压表示数不变 答案 AC解析 只将滑片P 1下移时，变压器副线圈输出电压U 2减小，由U 1I 1＝U 22R可知，U 1、R 不变，I 1减小，A 正确；只将滑片P 2下移时，副线圈电路中的总电阻减小，U 2不变，因此副线圈电路中的电流增大，R 1两端的电压增大，R 3两端的电压减小，电压表的示数减小，B 错误；只增大交流电的电压时，根据变压器的变压比公式可知，副线圈两端的电压增大，因此副线圈的电流增大，根据变压器的变流比公式可知，原线圈的电流增大，故电流表示数增大，C 正确；只增大交流电的频率时，电感线圈的感抗增大，副线圈电路中的总电阻增大，总电流减小，R 1两端的电压减小，R 3两端的电压增大，电压表示数增大，D 错误. 四、自耦变压器和互感器 1.自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，如果把整个线圈作为原线圈，副线圈只取线圈的一部分，就可以降低电压，反之则可以升高电压，如图4所示.图42.互感器交流电压表和交流电流表都有一定的量度范围，不能直接测量高电压和大电流. 互感器是利用变压器的原理来测量高电压或大电流的仪器.(1)电压互感器：实质是降压变压器，可以把高电压变成低电压.(如图5所示)图5(2)电流互感器：实质是升压变压器，可以把大电流变成小电流.(如图6所示)图6例4 (多选)图7甲、乙是配电房中的互感器和电表的接线图，下列说法中正确的是( )图7A.线圈匝数n 1<n 2，n 3<n 4B.线圈匝数n 1>n 2，n 3>n 4C.甲图中的电表是电压表，输出端不可短路D.乙图中的电表是电流表，输出端不可断路 答案 CD解析 题图甲中的原线圈并联在电路中，为电压互感器，是降压变压器，n 1>n 2，其中的电表为电压表；题图乙中的原线圈串联在电路中，为电流互感器，是升压变压器，n 3<n 4，其中的电表为电流表，故选项C 、D 正确.1.电压互感器应并联接入电路；电流互感器应串联接入电路.2.电压互感器是把高电压变成低电压，故原线圈匝数n 1大于副线圈匝数n 2.3.电流互感器是把大电流变成小电流，故原线圈匝数n 1小于副线圈匝数n 2.例5 (2016·江苏单科·4)一自耦变压器如图8所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a 、b 间作为原线圈.通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c 、d 间作为副线圈，在a 、b 间输入电压为U 1的交变电流时，c 、d 间的输出电压为U 2，在将滑动触头从M 点顺时针转到N 点的过程中( )图8A.U 2>U 1，U 2降低B.U 2>U 1，U 2升高C.U 2<U 1，U 2降低D.U 2<U 1，U 2升高答案 C解析 由U 1U 2＝n 1n 2，n 1>n 2知U 2<U 1；滑动触头从M 点顺时针旋转至N 点过程，n 2减小，则U 2降低，C 项正确.1.(变压器的工作原理)(多选)理想变压器正常工作时，原、副线圈中一定相同的物理量是( )A.每匝线圈中磁通量的变化率B.交变电流的频率C.原线圈的输入功率和副线圈的输出功率D.原线圈的感应电动势和副线圈的感应电动势 答案 ABC2.(理想变压器基本关系的应用)(多选)如图9所示，将额定电压为60 V 的用电器，通过一理想变压器接在正弦交变电源上.闭合开关S 后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220 V 和2.2 A.以下判断正确的是( )图9A.变压器输入功率为484 WB.通过原线圈的电流的有效值为0.6 AC.通过副线圈的电流的最大值为2.2 AD.变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝11∶3 答案 BD解析 变压器的输入功率等于输出功率P 1＝P 2＝I 2U 2＝2.2×60 W ＝132 W ，选项A 错误；由U 1U 2＝n 1n 2得n 1n 2＝U 1U 2＝22060＝113，选项D 正确；由I 1I 2＝n 2n 1得I 1＝n 2n 1I 2＝311×2.2 A ＝0.6 A ，选项B 正确；根据I ＝I m 2得通过副线圈的电流的最大值I 2m ＝2I 2＝115 2 A ，选项C 错误.3.(理想变压器的动态分析)如图10所示，理想变压器原线圈输入电压u ＝U m sin ωt ，副线圈电路中R 0为定值电阻，R 是滑动变阻器.和是理想交流电压表，示数分别用U 1和U 2表示；和是理想交流电流表，示数分别用I 1和I 2表示.下列说法正确的是( )图10A.I 1和I 2表示电流的平均值B.U 1和U 2表示电压的最大值C.滑片P 向下滑动过程中，U 2不变、I 1变大D.滑片P 向下滑动过程中，U 2变小、I 2变大解析 电路中的电压表和电流表表示的都是有效值，选项A 、B 错误.根据U 1U 2＝n 1n 2得U 2＝n 2n 1U 1，U 1不变，则U 2不变，滑片P 向下滑动过程中，滑动变阻器接入电路中的电阻变小，由闭合电路欧姆定律知I 2变大，根据I 1I 2＝n 2n 1得I 1＝n 2n 1I 2，I 1变大，故C 正确，D 错误.4.(互感器)(多选)如图11所示，L 1、L 2是高压输电线，图中两电表示数分别是220 V 和10 A ，已知甲图中原、副线圈匝数比为100∶1，乙图中原、副线圈匝数比为1∶10，两变压器均为理想变压器，电表均为理想电表，则( )图11A.甲图中的电表是电压表，输电电压为22 000 VB.甲图是电流互感器，输电电流是100 AC.乙图中的电表是电压表，输电电压为22 000 VD.乙图是电流互感器，输电电流是100 A 答案 AD解析 根据U 1U 2＝n 1n 2，有U 1＝n 1n 2U 2＝1001×220 V ＝22 000 V ，故A 正确；题图甲是电压互感器，故B 错误；题图乙是电流互感器，电表是电流表，故C 错误；只有一个副线圈的变压器，电流比等于匝数的反比I 3I 4＝n 4n 3，有I 3＝n 4n 3I 4＝101×10 A ＝100 A ，故D 正确.一、选择题考点一 变压器的工作原理1.如图所示的四个电路，能够实现升压的是( )解析 变压器只能对交变电流变压，不能对直流变压，故A 、B 错误；由于电压与线圈匝数成正比，所以D 能实现升压，C 不能实现升压，故C 错误，D 正确.2.如图1所示，理想变压器原、副线圈匝数之比n 1∶n 2＝4∶1，当导体棒在平行导轨上匀速切割磁感线时，电流表的示数是12 mA ，则副线圈中电流表的示数是( )图1A.3 mAB.48 mAC.零D.与R 的阻值有关答案 C解析 当导体棒在平行导轨上匀速运动时，产生的电流是恒定的，不会使副线圈的磁通量变化，因而副线圈中无感应电流，选项C 正确. 考点二 理想变压器基本关系的应用3.(多选)如图2所示，Q 是熔断电流为1 A 的保险丝，R 为用电器，理想变压器的原、副线圈的匝数比为n 1∶n 2＝2∶1.原线圈的电压为u ＝2202sin (100πt ) V.要使保险丝不熔断，则( )图2A.副线圈电流最大值不超过2 AB.副线圈中电流有效值不超过2 AC.R 的阻值一定不能小于55 ΩD.R 的阻值一定不能小于77 Ω 答案 BC解析 保险丝的原理是电流的热效应，应该用电流的有效值.由U 1U 2＝n 1n 2得：U 2＝n 2n 1U 1＝12×220 V＝110 V .由I 1I 2＝n 2n 1得：I 2＝n 1n 2I 1＝21×1 A ＝2 A.所以R min ＝U 2I 2＝55 Ω，故B 、C 正确.4.一理想变压器原、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 变化的图象如图3所示，副线圈仅接入一个10 Ω的电阻.则( )图3A.流过电阻的电流是20 AB.与电阻并联的理想电压表的示数是100 2 VC.经过1 min 电阻发出的热量是6×103 JD.变压器的输入功率是1×103 W 答案 D解析 设输入电压有效值为U 1，输出电压有效值为U 2，由题图知U 1＝220 V ，则由U 1U 2＝n 1n 2知U 2＝100 V ，I 2＝U 2R ＝10010A ＝10 A ，故选项A 、B 错误；1 min 内电阻产生的热量Q ＝I 22Rt＝102×10×60 J ＝6×104J ，故选项C 错误；P 入＝P 出＝U 22R＝1×103 W ，故选项D 正确.5.如图4甲所示，一理想变压器给一个小灯泡供电.当原线圈输入如图乙所示的交变电压时，额定功率为10 W 的小灯泡恰好正常发光，已知灯泡的电阻为40 Ω，图中电压表为理想电表，下列说法正确的是( )图4A.变压器输入电压的瞬时值表达式为u ＝220 2sin πt (V)B.电压表的示数为220 VC.变压器原、副线圈的匝数比为11∶1D.变压器的输入功率为110 W 答案 C解析 由题图乙可知，ω＝2πT ＝100π rad/s ，故A 错误；原线圈输入电压为220 V ，电压表示数为灯泡的额定电压U ＝PR ＝20 V ，故B 错误；由B 项分析，结合电压与匝数的关系得n 1n 2＝22020＝111，故C 正确；变压器的输入功率与输出功率相等，为10 W ，故D 错误. 6.(2017·扬州市邗江中学高二(下)期中)一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3∶1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220 V 的正弦交流电源上，如图5所示，设副线圈回路中电阻两端的电压为U ，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k ，则( )图5A.U ＝66 V ，k ＝19B.U ＝22 V ，k ＝19C.U ＝66 V ，k ＝13D.U ＝22 V ，k ＝13答案 A解析 由题意知：副线圈的电流为：I 2＝UR则原线圈的电流为：I 1＝13I 2＝U3R与原线圈串联的电阻两端的电压为：U R ＝I 1R ＝U3由理想变压器的电压关系可知，原线圈的电压为3U ，所以有：U3＋3U ＝220 V解得：U ＝66 V原线圈回路中的电阻的功率为：P 1＝I 12R ＝U 29R副线圈回路中的电阻的功率为：P 2＝U 2R所以k ＝P 1P 2＝19，选项A 正确，B 、C 、D 错误.7.如图6为气流加热装置的示意图，使用阻值恒定的电阻丝加热导气管，视变压器为理想变压器.原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变，调节触头P ，使输出电压有效值由220 V 降至110 V ，调节前后( )图6A.副线圈中的电流比为1∶2B.副线圈输出功率比为2∶1C.副线圈的接入匝数比为2∶1D.原线圈输入功率比为1∶2 答案 C解析 在输入电压U 1和原线圈匝数n 1不变的情况下，使输出电压U 2有效值由220 V 降至110 V ，由U 2U 1＝n 2n 1知，副线圈接入匝数应该减为原来的一半，故C 正确；副线圈电压减半，电阻不变，电流也随之减半，所以电流之比为2∶1，故A 错误；由P ＝UI 知，输出功率之比为4∶1，故B 错误；副线圈输出功率等于原线圈输入功率，所以原线圈输入功率之比为4∶1，故D 错误.考点三 变压器问题的动态分析8.(多选)如图7所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L 1和L 2，输电线的等效电阻为R .开始时，开关S 断开.当开关S 接通时，以下说法中正确的是( )图7A.副线圈两端M 、N 的输出电压减小B.副线圈输电线等效电阻R 上的电压增大C.通过灯泡L 1的电流减小D.原线圈中的电流增大 答案 BCD解析 由于输入电压和原、副线圈匝数比不变，所以当S 接通时，理想变压器副线圈M 、N 两端输出电压不变，故A 项错误.并联灯泡L 2，总电阻变小，由闭合电路欧姆定律知，流过R 的电流增大，副线圈输电线等效电阻上的电压U R ＝IR 增大，故B 项正确.副线圈输出电流I 2增大，输入功率等于输出功率，即I 1U 1＝I 2U 2，则原线圈输入电流I 1也增大，故D 项正确.U MN 不变，U R 变大，所以U L1变小，流过灯泡L 1的电流减小，故C 项正确.9.(多选)如图8所示的电路中，P 为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压U 1不变，闭合开关S ，下列说法正确的是( )图8A.P 向下滑动时，灯L 变亮B.P 向下滑动时，变压器的输出电压不变C.P 向上滑动时，变压器的输入电流变小D.P 向上滑动时，变压器的输出功率变大 答案 BD解析 由于理想变压器输入电压U 1不变，原、副线圈匝数不变，所以输出电压U 2也不变，灯L 的亮度不随P 的滑动而改变，故选项A 错误，B 正确.P 向上滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，负载总电阻R 总减小，由I 2＝U 2R 总知，通过副线圈的电流I 2增大，输出功率P 出＝U 2I 2增大，再由I 1I 2＝n 2n 1知输入电流I 1也增大，故选项C 错误，D 正确.10.(多选)(2017·徐州市、连云港市、宿迁市第三次模拟考试)如图9甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，原线圈接入如图乙所示的正弦交变电流，电表均为理想电表，下列说法正确的是( )图9A.电压表的示数为110 VB.交变电流的频率为50 HzC.滑动变阻器滑片向下滑动时，电压表示数变大D.滑动变阻器滑片向上滑动时，电流表示数变小 答案 BD解析 根据题图乙可知原线圈电压的有效值U 1＝220 V ，根据U 1U 2＝n 1n 2可得副线圈输出电压有效值U 2＝110 V ，电压表测量的是滑动变阻器R 的电压，小于110 V ，A 错误；根据题图乙可知交流电的周期为0.02 s ，频率为50 Hz ，B 正确；滑动变阻器滑片向下滑动时，电阻R 接入电路的阻值变小，电压表示数变小，C 错误；滑动变阻器滑片向上滑动时，电阻R 接入电路的阻值变大，流过副线圈的电流变小，根据I 1I 2＝n 2n 1可得原线圈的电流变小，电流表示数变小，D 正确.考点四 自耦变压器与互感器11.钳式电流表的外形和结构如图10中a 、b 所示.图b 中电流表的读数为1.2 A ，图c 中用同一电缆线绕了3匝，则( )图10A.这种电流表能测直流电流，图c 的读数为2.4 AB.这种电流表能测交变电流，图c 的读数为0.4 AC.这种电流表能测交变电流，图c 的读数为3.6 AD.这种电流表既能测直流电流，又能测交变电流，图c 的读数为3.6 A 答案 C解析 钳式电流表利用了变压器的工作原理，因此钳式电流表只能测交变电流.根据n 1I 1＝n 2I 2可知，题图b 中线圈单匝时，的读数为1.2 A.在题图c 中绕3匝时，的读数应为3.6 A ，故选项C 正确.12.(多选)理想自耦变压器的原线圈接有如图11乙所示的正弦式交变电压，副线圈接有可调电阻R ，触头P 与线圈始终接触良好，下列判断正确的是( )图11A.交变电源的电压u 随时间t 变化的规律是u ＝U 0cos (100πt ) VB.若仅将触头P 向A 端滑动，则电阻R 消耗的电功率增大C.若仅使电阻R 增大，则原线圈的输入电功率增大D.若使电阻R 增大的同时，将触头P 向B 端滑动，则通过A 处的电流一定增大 答案 AB解析 由题图乙可得交变电源的周期为T ＝0.02 s ，最大值为U 0，则电源的电压u ＝U 0cos (2πT·t ) V ＝U 0cos (100πt ) V ，选项A 正确；由U 1U 2＝n 1n 2，若仅将触头P 向A 端滑动，即n 2增大，则副线圈的输出电压U 2增大，电阻R 消耗的电功率P ＝U 22R 增大，选项B 正确；若仅使电阻R增大，输出电压U 2一定，则输出电功率P ＝U 22R减小，原线圈的输入电功率减小，选项C 错误；若使电阻R 增大的同时，将触头P 向B 端滑动，则输出电压U 2减小，输出和输入的电功率都减小，通过A 处的电流I 1＝PU 1一定减小，选项D 错误.二、非选择题13.(理想变压器基本关系的应用)如图12所示，匝数n ＝100的正方形线圈abcd 固定在竖直平面内，与电阻R 1、理想变压器连成电路.在线圈的中心水平放置一个条形磁铁，使磁铁绕竖直方向的轴OO ′匀速转动，使线圈内的磁通量Φ＝2sin (100πt ) Wb.已知线圈的电阻r ＝4Ω，R 1＝46 Ω，R 2＝10 Ω，其余导线的电阻不计.理想变压器原、副线圈的匝数比n 1∶n 2＝4∶1.求：图12(1)线圈产生电动势的最大值E m ；(2)若断开S 2，闭合S 1，求磁铁从图示位置转过90°的过程中，通过R 1的电荷量q ； (3)断开S 1，闭合S 2，求R 2消耗的功率P . 答案 (1)200 2 V (2)225π C (3)238 W解析 (1)E m ＝nBSω＝nΦm ω， 解得E m ＝200 2 V.(2)q ＝I Δt ，I ＝Er ＋R 1，E ＝n ΔΦΔt ，解得q ＝225π C.(3)线圈产生电动势的有效值E ＝E m 2，E ＝U 1＋I 1r ，U 2＝I 2R 2，U 1U 2＝n 1n 2，I 1n 1＝I 2n 2，P ＝I 22R 2，联立解得P ≈238 W.。
最新-2018届高考物理 交变电流复习课件3 精品
• [解析] 由于线圈转动的角速度试题中已 给出，所以线圈的转动频率可以由公式直 接求出，线圈的频率和交变电流的频率是 相同的．ω＝4π rad/s，而ω＝2πf，故f＝2 Hz，T＝ ＝0.5 s．由图象可看出：t＝0 时e＝0，线圈位于中性面，即线圈平面跟 磁感线垂直．t＝0.5 s时，ωt＝2π，e＝0. 所以，应选D.
• [答案] D
2．交变电流瞬时值、最大值、有效值和平均值的应用
• 如图14－1－4所示，匀 强磁场B＝0.1 T，所用 矩形线圈的匝数N＝100， 边长ab＝0.2 m，bc＝0.5 m，以角速度ω＝100 πrad/s绕OO′轴匀速转
动．当线圈平面通过中 性面时开始计时，试求：
• (1)线圈产生的感应电动势的峰值；
(1)所用的时间 Δt＝Lv≈10－9 s，交变电压的周期 T＝ 2.0×10－2 s，则有 Δt≪T，因此，电子通过平行板时，极 板的电压及板间场强可以看做是恒定不变的，电子在板间 受恒力作用，电子将做相当于平抛运动的曲线运动，d2＝12 a(Δt)2，而 a＝mF＝emUdC所以 UC＝medL22v2＝91 V.
• 由题意知n＝50，B＝0.5 T，ω＝ rad/s＝5π rad/s，
• S ＝ 0.48 m2 ， Em ＝ nBSω ＝ 50×0.5×0.48×5 π V≈188 V，
• 所以e＝188sin 5πt V.
• (2)根据交流电的方程画图线时，最大值 是正弦图线的峰值，由纵轴上的刻度值标 出，交流电的频率与正弦图线的周期相对 应，ω＝ ，而周期由时间轴上的刻度 值标出．T＝2π/ω＝0.4 s，e－t图线如图 14－1－6所示．
• (2)分析具体问题时，要在研究分析物体 在整个过程中各个阶段的运动性质、建立 起动态的物理图象上下功夫，不能简单地 认为物体受力方向改变时，物体一定同时 改变运动方向，要根据物体的初始状态和 受力条件这两个决定因素来确定物体的运 动性质，下面例题则是从相反的方向来说 明这一点．
(完整版)高二物理选修3.2_第五章交变电流知识点总结,推荐文档
第五章交变电流5.1交变电流一、直流电(DC) 电流方向不随时间而改变交变电流(AC) 大小和方向都随时间做周期性变化的电流交流发电机模型的原理简图二、交变电流的产生中性面线圈平面与磁感线垂直的位置叫做中性面（1）线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，线圈中的电动势为零（2）线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次三、交变电流的变化规律以线圈经过中性面开始计时，在时刻t 线圈中的感应电动势（ab 和cd 边切割磁感线）e 为电动势在时刻t 的瞬时值，Em 为电动势的最大值（峰值）．四、交流电的图像五、交变电流的种类课堂练习5.2《描述交变电流的物理量》复习回顾(一)交变电流：大小和方向随时间做周期性变化的电流;简称交流。
其中按正弦规律变化的交流电叫正弦交流电。
(二)正弦交流电的产生及变化规律1、产生：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，产生正弦交流电。
2、中性面：跟磁场方向垂直的平面叫做中性面。
这一位置穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率为零，线圈中无感应电动势。
3、规律：瞬时值表达式：从中性面开始计时一、周期和频率物理意义：表示交流电变化的快慢1、周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间。
2、频率：交变电流一秒内完成周期性变化的次数。
角频率：线圈在磁场中转动的角速度二、峰值和有效值3.有效值定义：E、U、I根据电流的热效应来规定，让交流与直流分别通过相同的电阻，如果在交流的一个周期内它们产生的热量相等，就把这个直流的数值叫做这个交流的有效值。
4. 正弦交流电的有效值与最大值的关系：说明：A 、以上关系式只适用于正弦或余弦交流电；B 、交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值；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注意：峰值（最大值）、有效值、 平均值在应用上的区别。
1、在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。
江苏省2018-2019届高三物理总复习课件：第五章 交变电流 5
因为ΔU＝U2－U3＝I2R线
所以U3＝U2－I2R线＝6 000 V.
解析 答案
达标检测
1.( 输电线上功率损失的计算 )(2017· 南京市学情调研卷 )“ 西电东送 ” 是
实现经济跨地区可持续快速发展的重要保证，它将西部丰富的能源转化
为电能输送到电力供应紧张的沿海地区.为了减少远距离输电线路中电阻 损耗的能量，需要采用高压输电，在保持输送功率及输电线路电阻不变 的情况下，将输送电压提高到原来的10倍，则输电线路中电阻损耗的能 量将减少到原来的
U3 n 3 即U ＝n ，I3n3＝I4n4，P3＝P4. 4 4
(3)掌握一个定律 根据能量守恒定律得P2＝ΔP＋P3.
例3
如图4所示，发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电
能输送到用户(升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器)，若发电 机的输出功率是100 kW，输出电压是250 V，升压变压器的原、副线圈 的匝数比为1∶25，
3 4 5
C.I1U1＝I22R
1 2
解析
答案
5.(远距离高压输电的分析与计算 ) 一小型发电站通过升压、降压变压器
把电能输给用户，已知发电机的输出功率为500 kW，路端电压为500 V，
升压变压器原、副线圈的匝数比为1∶5，两变压器间输电线的总电阻为 1.5 Ω，降压变压器的输出电压为220 V，不计变压器能量损耗，求：
U12 A. R线
解析
√
U1－U22 B. R线
√
C.I2R 线
D.I(U －U ) √
1 2
2 U 线 输电线功率损耗 P 损＝I2R 线＝ ＝IU 线，其中 U 线＝U1－U2，故 R线
B、C、D 正确.
高考物理一轮复习知识点总结课件：第五章 1 交变电流
答案： BC
图 5－1－1
2．电流特点 (1)线圈处于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但感应电 动势和感应电流为零； (2)线圈平面与磁感线平行时，穿过线圈的磁通量为零，但 感应电动势和感应电流最大； (3)感应电动势和感应电流的方向每一个周期改变两次，在 中性面时开始改变．
知识点 3 交变电流的变化规律
1．正弦交变电流的数学表达式
条件不变，则电动势为( C )
A．e＝
1 Emsin2ωt
B．e＝
1 2Emsin2ωt
C．e＝ Emsin 2ωt
D．e＝12Emsin 2ωt
解析：e=nBSωsin ωt，转速增大一倍，所围面积减少一半，
最大值不变，则可知表达式为 e＝Emsin 2ωt.
2．如图 5－1－5 所示，一半径为 r＝10 cm 的圆形线圈共 100 匝，在磁感应强度 B＝π52 T 的匀强磁场中绕垂直于磁场方 向的中心轴线 OO′以 n＝600 r/min 的转速匀速转动，当线圈转 至中性面位置时开始计时．求：
解析： 以 OO′为转轴时，图示位置相当于是峰值面，根 据感应电动势的表达式 e＝Emcos ωt 及Em＝BSω=Bl1l2w 可知e ＝Bl1l2ωcos ωt，则 C 对 A 错；再根据三角函数关系可知 D 选 项正确．若线圈以 O1O1′为转轴，线圈磁通量变化始终为零， 则感应电动势为零．
图 5－1－5
(1)写出线圈内产生的交变电动势的瞬时值表达式； (2)求线圈从图示位置经610 s 时的电动势的瞬时值； (3)求线圈从图示位置经610 s 时间内的电动势的平均值. 解：当线圈从中性面开始计时，产生的感应电动势的瞬时 值表达式为 e＝NBSωsin ωt (1)e＝NBSωsin ωt，其中 ω＝2πn＝2π×10 rad/s＝20π rad/s 所以 e＝NBSωsin ωt
2018_2019学年高中物理第五章交变电流模块复习课课件新人教版选修3_2.ppt
【体系构建】
【核心速填】 1.正弦式交变电流的产生: (1)产生:闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴 _匀__速__转动。 (2)中性面:线圈平面_垂__直__于__磁场,磁通量最大,感应 电动势为_零__。
2.正弦式交变电流的描述:
(1)瞬时值变化规律:e=_E_m_s_i_n_ω_t_,i=_I_m_s_i_n_ω__t,
u=_U_m_s_i_n_ω_t_。
1
(2)周期和频率:T=__f _。
(3)峰值和平均值:Em=_N_B_S_ω__,E _N___t__。
Em
Im
Um
(4)有效值:E=__2_,i=__2_,u=__2_。
3.特征元件: (1)电感:通_直__流__、阻交流;通低频、阻_高__频__。 (2)电容:通交流、隔_直__流__;通高频、阻_低__频__。
4.理想变压器: (1)结构:原线圈、副线圈、_铁__芯__。 (2)工作原理:_互__感__现象。
(3)基本规律: U1 n1 ,P输入=_损失:Δ P=_I_2R_。 (2)电压损失:Δ U=_I_R_。 (3)远距离输电最经济的最佳方式:_高__压__输__电__。
江苏省2018-2019高考物理总复习讲义：第五章交变电流2Word版含答案
e＝Emsin ωｔ＝ 50sin 10 t(πV).
5
(3) 感应电动势的有效值 E＝ Em＝ 50 V ＝ 25 2 V ， 22
则电流表的示数为
I＝ E ＝ 25 2 R＋ r 10
52 A＝ 2
A，
电压表的示数
U
＝IR
＝
5 2
2×
9
V
＝
45 2
2
V
1.(描述交变电流的物理量 )小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴
电荷量
q＝
I
·Δt＝
E R
·Δt ＝
RΔ·ΦΔt·Δt＝
ΔRΦ＝
BS R.
一、选择题 考点一 对描述交变电流物理量的理解
1.下列选项中提到的交流电，不是指有效值的是
()
A. 交流电压表的读数
B.保险丝熔断电流
C.电容器击穿电压
D.220 V 交流电压
答案 C
解析 电容器击穿电压指电容器两端允许加的电压的最大值
2.最大值 写正弦式交流电瞬时值表达式
e＝ Emsin ωｔ时要用到最大值 .最大值 Em＝ nBSω.
3.平均值 (1) 求某一过程中的电动势是平均值，
ΔΦ E ＝ n Δt .
(2) 计算通过线圈横截面的电荷量时用电动势的平均值，即
E
ΔΦ
q＝ I ·Δt＝ Δt ＝n .
R总
R总
例 5 (2017 ·镇江市丹徒高级bcd 的面积是 0.05 m2，
2 描述交变电流的物理量
[ 学习目标 ] 1.掌握交变电流的周期、频率、线圈转动角速度三者之间的关系
.2.能理解电流的
有效值， 知道有效值是与热效应有关的量 .3.掌握交变电流有效值与峰值的关系， 会进行有效
2018-2019版物理新导学笔记选修3-2江苏专用版讲义：第五章 交变电流 微型专题4 Word版含答案
微型专题4 交变电流的产生及描述[学习目标] 1.理解交变电流的产生过程，能够求解交变电流的瞬时值.2.理解交变电流图象的物理意义.3.知道交变电流“四值”的区别，会求解交变电流的有效值.一、交变电流图象的应用正弦交流电的图象是一条正弦曲线，从图象中可以得到以下信息： (1)周期(T )和角速度(ω)：线圈转动的角速度ω＝2πT .(2)峰值(E m 、I m )：图象上的最大值.可计算出有效值E ＝E m 2、I ＝I m2. (3)瞬时值：每个“点”表示某一时刻的瞬时值.(4)可确定线圈位于中性面的时刻，也可确定线圈平行于磁感线的时刻. (5)判断线圈中磁通量Φ及磁通量变化率ΔΦΔt的变化情况.例1 (多选)如图1所示，图线a 是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图象如图线b 所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是( )图1A.在图中t ＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零B.线圈先后两次转速之比为3∶2C.交流电a 的瞬时值表达式为u ＝10sin (5πt ) VD.交流电b 的最大值为203 V答案 BCD解析 由题图可知，t ＝0时刻线圈均在中性面，穿过线圈的磁通量最大，A 错误；由题图可知T a ∶T b ＝2∶3，故n a ∶n b ＝3∶2，B 正确；由题图可知，C 正确；因ωa ∶ωb ＝3∶2，交流电最大值U m ＝NBSω，故U m a ∶U m b ＝3∶2，U m b ＝23U m a ＝203V ，D 正确.二、交变电流有效值的求解和应用对于交变电流有效值的计算一般有以下两种情况：(1)对于按正(余)弦规律变化的电流，可先根据E m ＝nBSω求出其最大值，然后根据E ＝E m2求出其有效值.有关电功、电功率的计算，各种交流仪表读数都要用有效值.(2)当电流按非正(余)弦规律变化时，必须根据有效值的定义求解，在计算有效值时要注意三同：相同电阻、相同时间(一般要取一个周期)、产生相同热量.例2 (2016·南京市、盐城市期末)一只电阻分别通过四种不同形式的电流，电流随时间变化的情况如图所示，在相同时间内电阻产生热量最大的是( )答案 D解析 在相同时间内电阻产生的热量最大，即电流有效值最大，A 、B 选项的电流有效值为22A ＝ 2 A ，C 选项中的电流有效值为1.5 A ，D 选项中的电流有效值为2 A ，所以D 正确. 例3 如图2所示的交变电流由正弦式交变电流的一半和反向脉冲电流组合而成，则这种交变电流的有效值为( )图2A.12I 0B.22I 0C.32I 0 D.I 0 答案 C解析 由题图知交变电流的周期T ＝2 s.一个周期内：前半个周期电流的有效值：I 1＝I 02，后半个周期电流的有效值：I 2＝I 0.设交变电流的有效值为I ，根据交变电流有效值的定义有I 2RT ＝I 12R T 2＋I 22R T 2＝⎝⎛⎭⎫I 022R T 2＋I 02R T 2，解得I ＝32I 0，故选项C 正确.三、交变电流“四值”的比较交变电流的四值，即峰值、有效值、瞬时值、平均值，在不同情况下的应用：(1)在研究电容器的耐压值时，只能用峰值.(2)在研究交变电流做功、电功率及产生的热量时，只能用有效值，交流电表显示的也是有效值. (3)在研究交变电流通过导体横截面的电荷量时，只能用平均值. (4)在研究某一时刻线圈受到的安培力时，只能用瞬时值.例4 一个电阻为r 、边长为L 的正方形线圈abcd 共N 匝，线圈在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO ′以如图3所示的角速度ω匀速转动，外电路电阻为R.图3(1)写出此时刻线圈中感应电流的方向.(2)线圈转动过程中感应电动势的最大值为多大？ (3)线圈平面与磁感线夹角为60°时的感应电动势为多大？(4)从图示位置开始，线圈转过60°的过程中通过R 的电荷量是多少？ (5)图中理想电流表和理想电压表的示数各是多少？ 答案 见解析解析 (1)由右手定则可判定电流沿adcba 方向. (2)E m ＝NBSω＝NBL 2ω.(3)线圈平面与磁感线成60°角时的瞬时感应电动势 e ＝E m cos 60°＝12NBL 2ω.(4)通过R 的电荷量 q ＝I ·Δt ＝N ΔΦΔtR ＋r·Δt＝N ΔΦR ＋r ＝NBL 2·sin 60°R ＋r ＝3NBL 22(R ＋r )(5)理想电流表的示数I ＝E R ＋r ＝E m 2(R ＋r )＝NBL 2ω2(R ＋r )＝2NBL 2ω2(R ＋r ) 理想电压表的示数 U ＝IR ＝2NBL 2ωR 2(R ＋r ).1.(交变电流图象的应用)如图4甲所示，标有“220 V 40 W ”的灯泡和标有“20 μF 300 V ”的电容器并联到交流电源上，为理想交流电压表，交流电源的输出电压如图乙所示，闭合开关.下列判断正确的是( )图4A.t ＝T2时刻，的示数为零B.灯泡恰好正常发光C.电容器不可能被击穿D.的示数保持110 2 V 不变 答案 B 解析的示数应是交流电压的有效值220 V ，故A 、D 错误；电压的有效值恰好等于灯泡的额定电压，灯泡正常发光，B 正确；交流电压的峰值U m ＝220 2 V ≈311 V ，大于电容器的耐压值，故电容器有可能被击穿，C 错误.2.(交变电流有效值的应用)如图5所示，图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系.若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻，则经过1 min 的时间，两电阻消耗的电功之比W 甲∶W 乙为( )图5A.1∶ 2B.1∶2C.1∶3D.1∶6答案 C解析 计算电功时，电流要用有效值.题图甲中，设周期为T ，由有效值的定义得(12A)2R ·T3＋0＋(12A)2R ·T 3＝I 12RT ，得I 1＝33 A ；题图乙中，电流的大小不变，I 2＝1 A ，由W ＝I 2Rt可以得到W 甲∶W 乙＝1∶3，C 正确.3.(有效值的计算和应用)(多选)如图6甲所示为电热毯电路示意图，交流电压u ＝311sin 100πt (V)，当开关S 接通时，电热丝的电功率为P 0；当开关S 断开时，加在电热丝上的电压如图乙所示，图中电压表为理想电表，则( )图6A.开关接通时，交流电压表的读数为220 VB.开关接通时，交流电压表的读数为311 VC.开关断开时，交流电压表的读数为311 V ，电热丝功率为P 02D.开关断开时，交流电压表的读数为156 V ，电热丝功率为P 02答案 AD解析 当S 接通时，加在电热丝上的瞬时电压u ＝311sin 100πt (V)，所以电热丝两端电压的有效值U 1＝U m 2＝3112V ≈220 V ，故A 正确，B 错误.当S 断开时，前半个周期内所加电压不变，但后半个周期内电压为0，所以电热丝的功率P ＝12P 0.设此时交变电压的有效值为U 2，由U 2 2R ＝12·U 1 2R 得U 2＝U 12≈156 V ，即电压表的读数为156 V ，故D 正确，C 错误.一、选择题考点一 交变电流图象的应用1.某台家用柴油发电机正常工作时能够产生与我国照明电网相同的交变电流.现在该发电机出现了故障，转子匀速转动时的转速只能达到正常工作时的一半，则它产生的交变电动势随时间变化的图象是( )答案 B解析 线圈转速为正常工作时的一半，据ω＝2πn ＝2πT 知，周期变为正常工作时的2倍，又据E m ＝NBSω知，电动势的最大值变为正常时的一半，结合我国电网交流电实际情况，知正确选项为B.2.(2016·无锡市期末)一正弦交流电的电流随时间变化的规律如图1所示，由图可知( )图1A.该交流电的电流瞬时值表达式i ＝2sin 100πt (A)B.该交流电的频率是50 HzC.该交流电的电流有效值为2 2 AD.若该交变电流通过R ＝10 Ω的电阻，则电阻消耗的功率是20 W 答案 D解析 由题图可知，该交流电周期为4×10－2 s ，电流的最大值为2 A ，初相位为0，频率为25 Hz ，则该交变电流瞬时值表达式为i ＝2sin 50πt (A)，A 、B 错误；正弦交流电的电流有效值I ＝I m 2＝22A ＝ 2 A ，C 错误；电阻消耗功率为P ＝I 2R ＝(2)2×10 W ＝20 W ，D 正确. 3.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2甲所示，产生的交变电动势随时间变化规律的图象如图乙所示，已知发电机线圈内阻为1.0 Ω，外接一只电阻为9.0 Ω的灯泡，则( )图2A.电压表V 的示数为20 VB.电路中的电流方向每秒改变5次C.灯泡实际消耗的功率为36 WD.电动势随时间变化的瞬时值表达式为e ＝20cos 5πt (V)答案 C解析 由题图乙知电动势峰值为20 2 V ，周期为0.2 s ，所以有效值为20 V ，角速度ω＝2πT ＝10π rad/s.电压表测的是路端电压U ＝209＋1×9 V ＝18 V ，A 错误；交流电的频率为5 Hz ，每一周期电流方向改变两次，所以每秒改变10次，B 错误；灯泡实际消耗的功率为P ＝U 2R ＝1829 W＝36 W ，C 正确；电动势随时间变化的瞬时值表达式为e ＝202cos 10πt (V)，D 错误. 考点二 交变电流有效值的应用4.如图3所示是某种交变电流的电流随时间变化的图线，i >0部分的图线是一个正弦曲线的正半周，i <0部分的图线是另一个正弦曲线的负半周，则这种交变电流的有效值为( )图3A.I 0B.2I 0C.3I 0D.6I 0答案 B解析 设这种交变电流的有效值为I ，则I 2R ·3T ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫22I 022R ·T ＋⎝ ⎛⎭⎪⎫2I 022R ·2T ，解得：I ＝2I 0，故选B.5.(多选)如图4所示，A 、B 两输电线间的电压是u ＝2002sin (100πt ) V ，输电线电阻不计，把电阻R ＝50 Ω的纯电阻用电器接在A 、B 两输电线上，下列说法正确的是( )图4A.理想电流表示数为4 AB.理想电压表示数为200 VC.通过R 的电流方向每秒钟改变50次D.用电器消耗的电功率为1.6 kW 答案 AB解析 由u ＝2002sin (100πt ) V 可知，电压最大值U m ＝200 2 V ，角速度ω＝100π rad/s ，所以电压的有效值U ＝U m 2＝200 V ，周期T ＝2πω＝0.02 s ，频率f ＝1T ＝50 Hz.由欧姆定律得I＝U R ＝20050 A ＝4 A ，所以A 、B 正确；一周期内电流方向改变两次，而f ＝50 Hz ，则1 s 内电流方向改变100次，C 项错误；电功率P ＝IU ＝4×200 W ＝800 W ，D 项错误.6.如图5所示电路，电阻R 1与电阻R 2阻值相同，都为R ，和R 1并联的D 为理想二极管(正向电阻可看做零，反向电阻可看做无穷大)，在A 、B 间加一正弦交流电u ＝202sin (100πt ) V ，则加在R 2上的电压有效值为( )图5A.10 VB.20 VC.15 VD.510 V 答案 D解析 前半个周期内电压值取正值时，二极管导通，R 1被短路，R 2两端电压U 1＝2022 V ＝20 V ；后半个周期内电压值取负值时，二极管截止， R 1、R 2串联，R 2两端电压U 2＝10 V ； 设R 2两端电压的有效值为U ，则在一个周期内U 2R 2·T ＝U 1 2R 2·T2＋U 2 2R 2·T 2.解得U ＝510 V ，D 正确.7.将阻值为5 Ω的电阻接到内阻不计的交流电源上，电源电动势随时间变化的规律如图6所示.下列说法中正确的是( )图6A.电路中交变电流的频率为0.25 HzB.通过电阻的电流为 2 AC.电阻消耗的电功率为2.5 WD.用交流电压表测得电阻两端的电压为5 V 答案 C解析 电路中交变电流的频率为f ＝1T ＝14×10－2Hz ＝25 Hz ，选项A 错误；通过电阻的电流为I ＝E R ＝E m 2R ＝52×5 A ＝22 A ，选项B 错误；电阻消耗的电功率为P ＝I 2R ＝⎝⎛⎭⎫222×5 W＝2.5 W ，选项C 正确；用交流电压表测得电阻两端的电压为U ＝IR ＝22×5 V ＝2.5 2 V ，选项D 错误.考点三 交变电流“四值”的比较8.面积均为S 的两个电阻相同的线圈，分别放在如图7甲、乙所示的磁场中，甲图中是磁感应强度为B 0的匀强磁场，线圈在磁场中以周期T 绕垂直磁场方向的OO ′轴匀速转动，乙图中匀强磁场变化规律为B ＝B 0cos2πTt ，从图示位置开始计时，则( )图7A.两线圈的磁通量变化规律相同B.两线圈中感应电动势达到最大值的时刻不同C.经相同的时间t (t ＞T )，两线圈产生的热量不同D.从此时刻起，经过T4时间，通过两线圈横截面的电荷量不同答案 A解析 题图甲中磁通量的变化规律为Φ甲＝B 0S cos 2πTt ，题图乙中磁通量的变化规律为Φ乙＝B 0S cos2πTt .由于两线圈的磁通量变化规律相同，则两线圈中感应电动势的变化规律相同，达到最大值的时刻也相同，有效值E 也相同，又因两线圈电阻相同，所以Q ＝E 2R t 也相同，经过T 4时间，通过两线圈横截面的电荷量q ＝I ·T4也相同，故A 正确. 9.(多选) 如图8所示，单匝矩形线圈放置在磁感应强度为B 的匀强磁场中，以恒定的角速度ω绕垂直磁场方向的ab 边转动，磁场方向垂直于纸面向里，线圈所围面积为S ，线圈导线的总电阻为R .t ＝0时刻线圈平面与纸面重合.则( )图8A.t 时刻线圈中电流的瞬时值表达式为i ＝BSωR cos ωtB.线圈中电流的有效值为I ＝BSωR C.线圈中电流的有效值为I ＝2BSω2RD.线圈消耗的电功率为P ＝B 2S 2ω22R答案 CD解析 回路中感应电动势的最大值E m ＝BSω，电流的最大值I m ＝E m R ＝BSωR，t ＝0时刻线圈位于中性面，故电流的瞬时值表达式i ＝BSωR sin ωt .线圈中电流的有效值I ＝I m 2＝2BSω2R ，P ＝I 2R＝B 2S 2ω22R，故A 、B 错误，C 、D 正确.10.(多选)如图9所示，交流发电机的矩形线圈边长ab ＝cd ＝0.4 m ，ad ＝bc ＝0.2 m ，线圈匝数N ＝100 匝，电阻r ＝1 Ω，线圈在磁感应强度B ＝0.2 T 的匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以ω＝100π rad/s 的角速度匀速转动，外接电阻R ＝9 Ω，从图示时刻开始计时，则( )图9A.电动势瞬时值为160πsin (100πt ) VB.t ＝0时线圈中磁通量变化率最大C.t ＝12 s 时线圈中感应电动势最大D.交变电流的有效值是82π A 答案 BCD解析 电动势的瞬时值e ＝NBSωcos ωt ＝100×0.2×0.4×0.2×100πcos (100πt ) V ＝160πcos (100πt ) V ，A 错误；题图所示时刻即t ＝0时，Φ＝0，但ΔΦΔt 最大，B 正确；t ＝12 s 时，e ＝E m ，C 正确；交变电流的有效值是I ＝I m 2＝E m2(R ＋r )＝82π A ，D 正确. 11.(多选)如图10所示，一半径为r 的半圆形单匝线圈放在具有理想边界的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B .线圈以直径ab 为轴匀速转动，转速为n ，ab 的左侧有垂直于纸面向里(与ab 垂直)的匀强磁场，M 和N 是两个滑环，负载电阻为R .线圈、电流表和连接导线的电阻不计，下列说法中正确的是( )图10A.转动过程中电流表的示数为π2Bnr 22RB.从图示位置起转过14圈的时间内产生的平均感应电动势为2n πBr 2C.从图示位置起转过14圈的时间内通过负载电阻R 的电荷量为2πBr 28RD.转动过程中交变电流的最大值为π2Bnr 2R答案 ABD解析 交变电流的最大值为I m ＝BSωR ＝B ·12R πr 2·2n π＝B π2nr 2R ，D 正确；由交变电流有效值的定义得I 2RT ＝(I m 2)2R ·T 2，转动过程中电流表的示数为有效值I ＝I m 2＝B π2nr 22R ，A 正确；从题图所示位置起转过14圈的时间内产生的平均感应电动势E ＝B ·12πr 214n ＝2n πBr 2，B 正确；从题图所示位置起转过14圈的时间内通过负载电阻R 的电荷量为q ＝ΔΦR ＝B ·12πr 2R ＝B πr 22R ，C 错误.二、非选择题12.(交变电流“四值”的比较应用)图11甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图.其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO ′匀速转动，线圈的匝数n ＝100匝，电阻r ＝10 Ω，线圈的两端经集流环与电阻R 连接，电阻R ＝90 Ω，与R 并联的交流电压表为理想电表.在t ＝0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t 按图乙所示正弦规律变化.求：图11(1)交流发电机产生的电动势最大值； (2)电动势的瞬时值表达式；(3)线圈转过130 s 时电动势的瞬时值；(4)电路中交流电压表的示数.答案 (1)62.8 V (2)e ＝62.8cos (10πt ) V (3)31.4 V (4)40 V 解析 (1)交流发电机产生电动势的最大值E m ＝nBSω 而Φm ＝BS ，ω＝2πT ，所以E m ＝2n πΦmT由Φ－t 图线可知，Φm ＝2.0×10－2 Wb ，T ＝0.2 s所以E m ＝20π V ≈62.8 V .(2)线圈转动的角速度ω＝2πT ＝2π0.2 rad/s ＝10π rad/s ，由于从垂直中性面位置开始计时，所以感应电动势的瞬时值表达式为e ＝E m cos ωt ＝62.8cos (10πt ) V (3)当线圈转过130s 时e ＝62.8cos (10π×130) V ＝31.4 V(4)电动势的有效值E ＝E m2＝102π V U ＝R R ＋rE ＝90100×102π V ＝92π V ≈40 V .13.(交变电流“四值”的比较应用)如图12所示，边长为l 的正方形线圈abcd 的匝数为n ，线圈电阻为r ，外电路的电阻为R ，ab 中点和cd 中点的连线OO ′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OO ′为轴，以角速度ω匀速转动，求：图12(1)从图示位置开始计时，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°的过程中电阻R 上产生的热量； (3)线圈从图示位置转过90°的过程中电阻R 上通过的电荷量； (4)电阻R 上的最大电压.答案 (1)i ＝nBl 2ω2(R ＋r )sin ωt (2)n 2πB 2l 4ωR 16(R ＋r )2 (3)nBl 22(R ＋r ) (4)nBl 2ωR2(R ＋r )解析 (1)线圈转动时，总有一条边切割磁感线，且ad 边和bc 边转动的线速度大小相等，当线圈平行于磁场时，产生的感应电动势最大，为E m ＝nBl v ＝nBl ·ω·12l ＝12nBl 2ω.由闭合电路欧姆定律可知I m ＝nBl 2ω2(R ＋r )，当以题图所示位置为计时起点时，流过R 的电流瞬时值表达式为i ＝I m sin ωt ＝nBl 2ω2(R ＋r )sin ωt .(2)在线圈从题图所示位置匀速转过90°的过程中，用有效值来计算电阻R 上产生的热量Q ＝I 2R ·T 4，其中I ＝I m 2＝2nBl 2ω4(R ＋r )，T ＝2πω，即Q ＝I 2R ·T 4＝n 2πB 2l 4ωR16(R ＋r )2.(3)在转过90°的过程中感应电动势的平均值为 E ＝n ΔΦΔt ＝12nBl 2π2ω＝nBl 2ωπ，流过R 的平均电流 I ＝ER ＋r ＝nBl 2ωπ(R ＋r )，所以通过R 的电荷量q ＝I ·T 4＝nBl 2ωπ(R ＋r )·π2ω＝nBl 22(R ＋r ).(4)由欧姆定律可知电阻R 上的最大电压为U m ＝I m R ＝nBl 2ωR2(R ＋r ).。
江苏省2018-2019高考物理总复习讲义：第五章交变电流1Word版含答案
图4
3.正弦交变电流的瞬时值表达式
(1) 从中性面位置开始计时
e＝Emsin ωｔ， i＝ Imsin ωｔ， u＝U msin ωｔ
(2) 从与中性面垂直的位置开始计时
e＝Emcos ωｔ， i ＝I mcos ωｔ， u＝ Umcos ωｔ. 例 2 一矩形线圈，面积是 0.05 m2，共 100 匝，线圈电阻 r ＝ 2 Ω，外接电阻 R＝ 8 Ω，线圈
线圈的磁通量的变化率一直在减小，故 A 、 D 正确， B、 C 错误 .
3.(交变电流的图象 )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，穿过线圈的 磁通量随时间变化的图象如图 10 甲所示，则下列说法中正确的是 ( )
7
图 10
A. t＝ 0 时刻，线圈平面与中性面垂直
B.t＝ 0.01 s 时刻， Φ 的变化率最大 C.t＝ 0.02 s 时刻，感应电动势达到最大
产生的交变电流与
线圈的形状无关 .如图 6 所示，若线圈的面积和匝数与例 2 中题图所示线圈面积相同，则答
案完全相同 .
图6 三、交变电流的图象 如图 7 甲、乙所示，从图象中可以解读到以下信息：
5
图7 (1) 交变电流的峰值 Em、 I m 和周期 T. (2) 两个特殊值对应的位置： ①e＝ 0(或 i ＝ 0)时，线圈位于中性面上； e 最大 (或 i 最大 )时，线圈平行于磁感线 . ②e＝ 0(或 i ＝ 0)时， ΔΔΦt ＝ 0，Φ 最大 . e 最大 (或 i 最大 )时， ΔΔΦt 最大， Φ＝ 0. (3) 分析判断 e、 i 大小和方向随时间的变化规律 . 例 3 一闭合矩形线圈 abcd 绕垂直于磁感线的固定轴 OO ′匀速转动，线圈平面位于如图 8 甲所示的匀强磁场中， 通过线圈的磁通量 Φ 随时间 t 的变化规律如图乙所示， 下列说法正确 的是 ( )
江苏省2018-2019届高三物理总复习课件：第五章 交变电流 3
1
2
3
4
解析
答案
3.(电阻、感抗、容抗的对比)(2017· 无锡市第一学期 期末考试)如图10所示，交流电源的电动势有效值 与直流电源的电动势相等，两电源的内阻均可忽略， 三个灯泡是完全相同的，分别与定值电阻、电感器 和电容器相接.当S接1时三个灯泡的亮度相同，那么S接2时 A.三个灯泡亮度相同 B.甲灯比乙灯亮，丙灯不亮 图10
解析 答案
三、电阻、感抗、容抗的对比
1.容抗的大小除了与电容自身的性质有关外，还与交变电流的频率有关 . 若用XC表示容抗，则XC＝ 1 . 2πfC 2.感抗的大小除了与电感线圈自身的性质有关外，还与交变电流的频率有
关.若用XL表示感抗，则XL＝2πf L.
3.电阻无论对直流还是交流，阻碍作用相同，只取决于电阻本身.
B.电容器的容抗增大
C.电路中灯泡的亮度变亮 √ 解析 D.电路中灯泡的亮度变暗 图5
当交变电流的频率升高时，电容器的容抗减小，灯泡的亮度变亮，
灯泡两端的电压变大，故选项C正确，选项B、D错误； 由Q＝CU可知，选项A错误.
解析 答案
总结提升 交变电流不同于直流，交变电流能“通过”电容器.交变电流的频率改变， 电容器的容抗改变，电容器两端的电压变化，灯泡两端的电压也随着变化.
自主预习
一、电感器对交变电流的阻碍作用
1.电感器的感抗是由 变化的电流 在线圈中产生的感应电动势引起的，与
制成线圈导体的电阻无关.是表征电感器对交变电流的 阻碍作用大小 的 物理量.
高 2.线圈的自感系数越 大 ，交流电的频率越
阻碍作用越大.
，电感线圈对交变电流的
3.电感线圈在电路中的作用：通 直 流，阻 交 流；通 低 频，阻 高 频.
2018_2019学年高中物理第五章交变电流章末复习总结课件新人教版
交变电流
章末复习总结
系统构建
基础速查 一 正弦交变电流的产生原理及变化规律 1．交变电流：大小和方向均随时间做周期性变化的电 流，叫做交变电流，简称交流。方向随时间做周期性变化 是交变电流最重要的特征。 2．正弦交流电的产生 (1)面积为 S，匝数为 N 的矩形线圈(不是矩形也有相同 的结论)在磁感应强度为 B 的匀强磁场中绕垂直于磁场的轴 以角速度 ω 匀速转动，则线圈内产生交流电。
3.掌握“一个能量守恒关系” 远距离输电过程中， 在回路 2 的输电线上会损耗一小部 分电功率， 剩余的绝大部分电功率通过降压变压器和回路 3 输送到用户使用。整个输电过程中的功率关系为 P 用 ＝ P 总－ P 损 。 此外， 在求解远距离输电的相关问题时， 我们还应熟练 掌握以下几点：
(1)一个原理 要减小输电线上的电压损失和电功率损失， 就要减小输 电电流，而输电功率是确定的，由 P＝IU 知，应提高输电 电压。 (2)两个损失 ①电压损失：ΔU＝I 线 R 线，主要原因是输电线有电阻。
2 Δ U ②功率损失：P 损＝I2 。 线R 线＝ R线
(3)三个关系 ①电压损失关系：ΔU＝U2－U3，U2 是升压变压器的输 出电压，U3 是降压变压器的输入电压。
2 Δ U ②功率损失关系：P 损＝I2 ，升压变压器的输 线R 线＝ R线
出功率和降压变压器的输入功率之差即为损失的电功率。 ③功率关系：P 用＝P 总－P 损。
3．瞬时值 瞬时值是指交变电流在变化过程中某一时刻的电动势、 电压、 电流的数值， 它反映的是某一时刻交变电流某物理量 的大小。 当线圈平面处于中性面时开始计时， 瞬时电动势的 表达式为 e＝Emsinωt。在求用电器某一时刻的电动势、电 压、电流、消耗功率时用瞬时值。
2018_2019学年高中物理第五章交变电流综合小结课件新人教版
A．所有粒子都不会打到两极板上 B．所有粒子最终都垂直电场方向射出电场 C．运动过程中所有粒子的最大动能不可能超过 2Ek0 T D．只有 t＝n (n＝0,1,2…)时刻射入电场的粒子才能垂直电 2 场方向射出电场
【解析】 本题考查了带电粒子在交变电场中的运动，难度
较大，关键是利用运动的合成与分解知识搞清粒子的运动规 律．带电粒子在平行于电场方向上做匀变速直线运动，在平行于
A、B间和M、N间的电压分别是( )
A．10 V,10 V C．4 V,10 V
B．10 V,4 V D．10 V,0
【解析】
本题考查了变压器和分压器的原理及区别．图甲
是一个自耦变压器，当A、B作为输入端，C、D作为输出端时，
是一个降压变压器 ，两边的电压之比等于两边线圈的匝数之 比．当C、D作为输入端，A、B作为输出端时，是一个升压变压 器，电压比也等于匝数比，所以C、D接4 V交流时，A、B间将得 到10 V交流．图乙是一个分压电路，当M、N作为输入端时，上
例1
( 多选) 如图甲所示，两平行金属板 MN、 PQ的板长
和板间距离相等，板间存在如图乙所示的随时间周期性变化的电
场，电场方向与两板垂直，不计重力的带电粒子沿板间中线垂直 电场方向源源不断地射入电场，粒子射入电场时的初动能均为 Ek0，已知t＝0时刻射入电场的粒子刚好沿上板右边缘垂直电场方 向射出电场．则( )
qE T ＝ · ，联立各式解得， vy＝ vx，则粒子运动过程中的最大速度 m 2 1 2 1 2 为 vm＝ 2vx，最大动能为 Ekm＝ mvm＝ m 2vx ＝mv2 x＝2Ek0， 2 2 则运动过程中所有粒子的最大动能不可能超过 2Ek0， 故 C 选项正 确．
【答案】 ABC
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3电感和电容对交变电流的影响[学习目标] 1.通过演示实验，了解电感器和电容器对交变电流的阻碍作用和导通作用.2.知道感抗和容抗的物理意义以及与哪些因素有关.3.能够分析简单电路中的电容器、电感器的作用.一、电感器对交变电流的阻碍作用1.电感器的感抗是由变化的电流在线圈中产生的感应电动势引起的，与制成线圈导体的电阻无关.是表征电感器对交变电流的阻碍作用大小的物理量.2.线圈的自感系数越大，交流电的频率越高，电感线圈对交变电流的阻碍作用越大.3.电感线圈在电路中的作用：通直流，阻交流；通低频，阻高频.二、电容器对交变电流的阻碍作用1.电容器接到交流电源两端时，交替地进行充电和放电，电路中就有了电流，表现为交流“通过”了电容器.2.电容器的电容越大，交流电的频率越高，电容器对交变电流的阻碍作用越小.3.电容器在电路中的作用：通交流，隔直流；通高频，阻低频.[即学即用]1.判断下列说法的正误.(1)线圈的匝数越多，对同一个交变电流的阻碍作用就越大.(√)(2)线圈对交变电流的阻碍作用随着交变电流的频率的变大而减小.(×)(3)电流通过电容器，并不是电荷穿过电容器两极板间的绝缘层到达另一极板，而是电容器不断地充、放电的表现.(√)(4)电容器的电容越大，对同一交变电流的阻碍作用就越大.(×)2.在频率为f的交变电流电路中，如图1所示，当开关S依次分别接通R、C、L支路，这时通过各支路的电流有效值相等.若将交变电流的频率提高到2f，维持其他条件不变，则通过R 的电流有效值________，通过C的电流有效值________，通过L的电流有效值________.(选填“不变”“变大”或“变小”)图1答案不变变大变小一、电感器对交变电流的阻碍作用[导学探究]如图2所示，把带铁芯的线圈L与小灯泡串联起来，先把它们接到直流电源上，再把它们接到电压有效值等于直流电源电压的交流电源上.图2(1)两种情况下灯泡的亮度有什么不同？说明了什么？(2)乙图中换用自感系数更大的线圈或调换频率更高的交流电源，灯泡的亮度有何变化？说明了什么？答案(1)甲图中灯泡比乙图中灯泡更亮，说明电感器对交变电流有阻碍作用.(2)不论是换用自感系数更大的线圈还是调换频率更高的交流电源，灯泡均变得更暗，说明线圈的自感系数越大，交流电的频率越高，线圈对交流电的阻碍作用越大.[知识深化]交变电流通过电感器时，由于电流时刻在变化，在线圈中就会产生自感电动势，而自感电动势总是阻碍原电流的变化，故电感器对交变电流产生阻碍作用.例1(多选)如图3所示实验电路中，若直流电压和交变电压的有效值相等，S为双刀双掷开关，下面叙述正确的是()图3A.当S掷向a、b时灯较亮，掷向c、d时灯较暗B.当S掷向a、b时灯较暗，掷向c、d时灯较亮C.S掷向c、d，把电感线圈中的铁芯抽出时灯变亮D.S掷向c、d，电源电压不变，而使频率减小时，灯变暗答案AC解析线圈对直流无感抗，对交变电流有感抗，当交流电频率减小时，感抗变小，灯变亮；有铁芯时感抗更大，故铁芯抽出时灯变亮.二、电容器对交变电流的阻碍作用[导学探究]如图4甲、乙所示，把灯泡和电容器串联起来，先把它们接到直流电源上，再把它们接到交流电源上.图4(1)观察灯泡的发光情况，并分析原因.(2)若把图乙中的电容器去掉，变成图丙所示电路，会发生什么现象？说明了什么？(3)在图乙中，改变电容器的电容和电源频率，灯泡亮度会有什么变化？说明了什么？答案(1)甲图中的灯泡不亮，乙图中的灯泡亮.甲图中的电源是直流电源，电容器在电路中是断路，电路中没有电流，灯泡不亮.乙图中的电源是交流电源，把交流电源接到电容器两个极板上后，电容器交替进行充电和放电，电路中就有了电流，好像是交流“通过”了电容器，灯泡就亮了，但实际上自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝缘介质.(2)灯泡变得比乙中亮，说明电容器对交变电流有阻碍作用.(3)电容越大，灯泡越亮；频率越高，灯泡越亮.电容器的电容和交变电流的频率都对电容器对交变电流的阻碍作用有影响.[知识深化]电容器在充、放电的过程中电容器两极板上聚集着等量异种电荷，从而在两极板存在着电场，此电场的电场力阻碍电荷的定向移动，其表现就是电容器对交流电的阻碍作用.例2如图5所示，电路由交流电源供电，最大电压保持不变，如果交变电流的频率升高，则下列说法中正确的是()图5A.电容器上的电荷量最大值增大B.电容器的容抗增大C.电路中灯泡的亮度变亮D.电路中灯泡的亮度变暗答案 C解析当交变电流的频率升高时，电容器的容抗减小，灯泡的亮度变亮，灯泡两端的电压变大，故选项C正确，选项B、D错误；由Q＝CU可知，选项A错误.交变电流不同于直流，交变电流能“通过”电容器.交变电流的频率改变，电容器的容抗改变，电容器两端的电压变化，灯泡两端的电压也随着变化.例3(多选)图6甲、乙两图是电子技术中的常用电路，a、b是各部分电路的输入端，其中输入的交流高频成分用“～～～”表示，交流低频成分用“～”表示，直流成分用“－”表示.关于两图中负载电阻R上得到的电流特征是()图6A.图甲中R得到的是交流成分B.图甲中R得到的是直流成分C.图乙中R得到的是低频成分D.图乙中R得到的是高频成分答案AC解析当交变电流加在电容器上时，电容器有“通交流、隔直流，通高频、阻低频”的特性，题图甲中电容器隔直流，R得到的是交流成分，A正确，B错误；题图乙中交流高频成分能通过电容器，电容器阻碍交流低频成分，R得到的是低频成分，C正确，D错误.三、电阻、感抗、容抗的对比1.容抗的大小除了与电容自身的性质有关外，还与交变电流的频率有关.若用X C表示容抗，则X C＝12πfC.2.感抗的大小除了与电感线圈自身的性质有关外，还与交变电流的频率有关.若用X L表示感抗，则X L＝2πfL.3.电阻无论对直流还是交流，阻碍作用相同，只取决于电阻本身.例4(多选)(2017·扬州市邗江中学高二(下)期中)如图7所示的电路中，A、B、C三灯亮度相同，电源为220 V、50 Hz的交流电源，以下叙述中正确的是()图7A.改接220 V、100 Hz的交流电源时，A灯变亮，B灯变暗，C灯亮度不变B.改接220 V、100 Hz的交流电源时，A灯变暗，B灯变亮，C灯变亮C.改接220 V的直流电源时，A灯熄灭，B灯变亮，C灯亮度不变D.改接220 V的直流电源时，A灯熄灭，B灯变亮，C灯变暗答案AC解析增加交流电源的频率时，感抗增大，容抗减小，电阻对电流的阻碍作用不变，故A 灯变亮，B灯变暗，C灯亮度不变，故A正确，B错误；改为直流电源时，电容器相当于断路，A灯熄灭，电感L无感抗，B灯更亮，电阻R对电流阻碍作用不变，C灯亮度不变，故C正确，D错误.1.电阻对交流、直流有相同的阻碍作用，交流频率变化时，阻碍作用不变.2.电感器通直流、阻交流，通低频、阻高频.3.电容器通交流、隔直流，通高频、阻低频.4.在分析电流变化时，把感抗、容抗类比于导体的电阻，再用欧姆定律分析.1.(感抗的理解)(多选)在如图8所示的电路中，L为电感线圈，灯泡的电阻值为R，电流表内阻为零，电压表内阻无限大，交流电源的电压u＝2202sin (100πt) V.若保持电压的有效值不变，只将电源频率改为100 Hz，下列说法正确的是()图8A.电流表示数增大B.电压表示数增大C.灯泡变暗D.灯泡变亮答案BC解析由u＝2202sin (100πt) V，可得电源原来的频率f＝ω2π＝100π2πHz＝50 Hz，当电源频率由原来的50 Hz增为100 Hz时，线圈的感抗增大，在电压不变的情况下，电路中的电流减小，选项A错误；灯泡的电阻值R是一定的，电流减小时，实际消耗的电功率(P＝I2R)减小，灯泡变暗，选项C正确，D错误；电压表与电感线圈并联，其示数为线圈两端的电压U L，设灯泡两端电压为U R，则电源电压的有效值为U＝U L＋U R，因U R＝IR，故电流I 减小时，U R减小，因电源电压的有效值保持不变，故U L＝U－U R增大，选项B正确.2.(容抗的理解)如图9所示的电路，F为一交流发电机，C为平行板电容器，为使电流表A 的示数增大，可行的办法是()图9A.使发电机F的转速增大B.使发电机F的转速减小C.在平行板电容器间换用相对介电常数更小的电介质D.使电容器两极板间的距离增大答案 A解析当发电机转速增大时，交变电流的频率增大，电容器容抗减小，电流表A的示数增大，A项正确，B项错误；在平行板电容器间换用相对介电常数更小的电介质时，电容器的电容减小，电容器两极板间距离增大时电容器的电容也减小，当电容减小时，容抗增大，对交变电流的阻碍作用增大，电流表A的示数减小，C、D项错误.3.(电阻、感抗、容抗的对比)(2017·无锡市第一学期期末考试)如图10所示，交流电源的电动势有效值与直流电源的电动势相等，两电源的内阻均可忽略，三个灯泡是完全相同的，分别与定值电阻、电感器和电容器相接.当S接1时三个灯泡的亮度相同，那么S接2时()图10A.三个灯泡亮度相同B.甲灯比乙灯亮，丙灯不亮C.甲灯比乙灯暗，丙灯不亮D.甲灯和乙灯亮度相同，丙灯不亮答案 C4.(电阻、感抗、容抗的对比)(多选)如图11所示的电路中，a、b两端连接的交流电源中既含高频交流，又含低频交流，L是一个25 mH的高频扼流圈，C是一个100 pF的电容器，R 是负载电阻，下列说法正确的是()图11A.L的作用是“通低频，阻高频”B.C的作用是“通低频，隔高频”C.C的作用是“通高频，阻低频”D.通过R的电流中，低频交流所占的百分比远远大于高频交流所占的百分比答案ACD解析因为电感线圈L是一个高频扼流圈，“通低频，阻高频”，A选项正确；C是一个电容较小的电容器，所以对低频的交流容抗较大，故选项C正确，B错误；根据分析可知通过电阻R的电流中，低频交流所占百分比远远大于高频交流所占的百分比，选项D正确.考点一电感器对交变电流的阻碍作用1.一个灯泡通过一个粗导线的线圈与一交流电源相连接，如图1所示.一铁棒插进线圈后，该灯将()图1A.变亮B.变暗C.对灯的亮度没影响D.无法判断答案 B解析在线圈内由于磁场变化而产生的感应电动势总是阻碍电流变化，正是这种阻碍变化的特性，使线圈产生了感抗.加入铁芯改变了电感线圈的自感系数，使自感系数增大，感抗增大，流过灯泡的电流减小，所以灯变暗，故B项正确.2.如图2所示的电路中，正弦交流电源的电压有效值为220 V，则关于交流电压表的示数，以下说法中正确的是()图2A.等于220 VB.大于220 VC.小于220 VD.等于零答案 C3.如图3所示，交流电源的电压有效值跟直流电源的电压相等，当将双刀双掷开关接到直流电源上时，灯泡的实际功率为P1，而将双刀双掷开关接在交流电源上时，灯泡的实际功率为P2，忽略线圈的直流电阻，则()图3A.P1＝P2B.P1＞P2C.P1＜P2D.不能比较答案 B解析接在直流电源上，稳定后线圈对直流没有阻碍作用，而当接至交流电源上时，线圈对电流有阻碍作用，故P1＞P2.4.(多选)如图4所示，图甲、乙中电源为交流电源，图丙中电源为直流电源，各电路中线圈自感系数相同且直流电阻不计，各理想电压表示数相同，下列说法正确的是()图4A.灯L1比灯L2亮B.灯L3比灯L1亮C.灯L2与灯L3一样亮D.灯L1与灯L3一样亮答案BC解析题图甲中电源电压U＝U1＋U L1，线圈对交流有阻碍作用，相当于串联了一个电阻，根据电阻的分压作用可知U1≠0，灯泡两端电压U L1<U；题图乙中线圈与灯泡并联，相当于灯泡与一个电阻并联，并联电路中各支路的电压相同，灯泡电压U L2＝U；题图丙中，线圈对直流电没有阻碍作用，线圈就像一根没有电阻的导线，灯泡电压U L3＝U，故U L1<U L2＝U L3，即L2与L3一样亮且都比L1亮，B、C正确，A、D错误.考点二电容器对交变电流的阻碍作用5.有两个电容分别为C1＝5 μF和C2＝3 μF的电容器，分别加在峰值一定的交流电源上，在下列各种情况下，哪一种情况通过电容器的电流最大()A.在C1上所加交变电流的频率为50 HzB.在C2上所加交变电流的频率为50 HzC.在C1上所加交变电流的频率为100 HzD.在C2上所加交变电流的频率为100 Hz答案 C解析电容越大，电流频率越高，容抗越小，电流越容易“通过”电容器.C1>C2,100 Hz>50 Hz，所以C正确.6.在如图5所示电路中，u是有效值为220 V的交流电源，C是电容器，R是电阻.关于理想交流电压表的示数，下列说法正确的是()图5A.等于220 VB.大于220 VC.小于220 VD.等于零答案 C解析交变电流“通过”电容器，电阻R中有电流，电压表的示数不为零；电容器与电阻串联，电容器有容抗，根据串联分压原理可知电阻两端电压应小于电源电压，而电压表测量的是电阻两端的电压，故选项C正确.7.(多选)如图6所示，甲、乙两图中用交流电源，丙、丁两图中用直流电源，各电路图中灯泡、电容器、电压表示数都相同，则下列说法正确的是()图6A.灯L1比灯L2亮B.灯L3也能发光，但亮度最暗C.灯L2和L4亮度相同D.灯L4比灯L1亮答案CD解析电压表示数相同，说明交流电压的有效值和直流电压值相同.题图甲中电容器与灯L1串联，电容器对电流有阻碍作用；题图乙中电容器与灯L2并联，电压表的示数为灯L2两端的电压；题图丙中电容器与灯L3串联且是直流电源，电容器“隔直流，通交流”，所以没有电流流过灯L3，灯L3不亮；题图丁中电容器与灯L4并联，电压表的示数为灯L4两端的电压.综合以上分析，C、D两项正确.考点三电阻、感抗、容抗的对比8.如图7所示，甲、乙是规格相同的灯泡，接线柱a、b接电压为U的直流电源时，无论电源的正极与哪一个接线柱相连，甲灯均能正常发光，乙灯完全不亮.当a、b接电压的有效值为U的交流电源时，甲灯发出微弱的光，乙灯能正常发光，则下列判断正确的是()图7A.与甲灯串联的元件x是电容器，与乙灯串联的元件y是电感线圈B.与甲灯串联的元件x是电感线圈，与乙灯串联的元件y是电容器C.与甲灯串联的元件x是二极管，与乙灯串联的元件y是电容器D.与甲灯串联的元件x是电感线圈，与乙灯串联的元件y是二极管答案 B解析由a、b接直流电源时的现象可知，元件x“通直流”，元件y“隔直流”，由a、b 接交流电源时的现象可知，元件x“阻交流”，元件y“通交流”，根据电容器和电感线圈的特点可判断，元件x是电感线圈，元件y是电容器，选项B正确.9.如图8所示的电路，有直流和交流成分的电流通过，为了尽量减少R2上的交流成分，应()图8A.选用自感系数较大的线圈和电容较小的电容器B.选用自感系数较小的线圈和电容较大的电容器C.选用自感系数较小的线圈和电容较小的电容器D.选用自感系数较大的线圈和电容较大的电容器答案 D10.在收音机线路中，经天线接收到的电信号中既有高频成分又有低频成分，经放大后送给下一级，需要把低频成分和高频成分分开，只让低频成分输送给下一级，我们采用了如图9所示的装置电路，其中代号a、b应选择的元件是()图9A.a是电容较大的电容器，b是低频扼流线圈B.a是电容较大的电容器，b是高频扼流线圈C.a是电容较小的电容器，b是高频扼流线圈D.a是电容较小的电容器，b是低频扼流线圈答案 C解析电容器具有“通高频、阻低频”的作用，这样的电容器电容应较小，故a是电容较小的电容器.电感线圈在该电路中要求做到“通低频、阻高频”，所以b是一个高频扼流线圈，故C选项正确.11.(多选)(2017·扬州市邗江中学高二(下)期中)如图10所示，某电子电路的输入端输入电流既有直流成分，又有交流低频成分和交流高频成分.若通过该电路只把交流的低频成分输送到下一级，那么关于该电路中各器件的作用，下列说法中正确的有()图10A.L在此的功能为通直流，阻交流，叫高频扼流圈B.C1在此的功能为通交流，隔直流，叫隔直电容C.C2在此的功能为通高频、阻低频，叫做高频旁路电容D.上述说法都正确答案BC解析L在此的功能为通直流、阻交流，将低频的交流成分送到下一级，是低频扼流圈，自感系数很大，故A错误；C1在此的功能为通交流，隔直流，使直流不能到达下一级电路，叫隔直电容，故B正确；C2与输出电路并联，功能为通高频，阻低频，使高频成分能通过，低频成分到达下一级，C2又叫高频旁路电容，故C正确；由上分析可知，D错误.12.(多选)(2017·江苏单科·7)某音响电路的简化电路图如图11所示，输入信号既有高频成分，也有低频成分，则()图11A.电感线圈L1的作用是通高频B.电容器C2的作用是通高频C.扬声器甲用于输出高频成分D.扬声器乙用于输出高频成分答案BD解析在电路中电感线圈的作用是“通直流、阻交流，通低频、阻高频”，在电路中电容器的作用是“通交流、隔直流，通高频、阻低频”，所以A错误，B正确.扬声器甲输出低频成分，扬声器乙输出高频成分，故C错误，D正确.13.(多选)某一电学黑箱内可能有电容器、电感线圈、定值电阻等元件，在接线柱间以如图12所示的“Z”字形连接(两接线柱间只有一个元件).为了确定各元件种类，小华同学把DIS 计算机辅助实验系统中的电流传感器(相当于电流表)与一直流电源、滑动变阻器、开关串联后，分别将AB、BC、CD接入电路，闭合开关S，计算机显示的电流随时间变化的图象分别如图a、b、c所示，则以下判断中正确的是()图12A.AB间是电容器B.BC间是电感线圈C.CD间是电容器D.CD间是定值电阻答案ABD解析根据题图a可知，有瞬时充电电流，稳定后电路中无电流，说明AB间是电容器，充电完毕，电路为断路，故A正确.根据题图b可知，BC间的元件阻碍电流的增大，但是稳定后电流恒定，符合电感线圈的特点，所以BC间是电感线圈，故B正确.根据题图c，接通电路后，电流马上达到稳定值，说明CD间是定值电阻，故C错误，D正确.。