福建省晋江市首峰中学2014届高考物理总复习 交变电流

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2014届《交变电流》专题复习 一、正余弦交流电变化规律 1、中性面:与磁感线垂直的平面叫中性面。

中性面位置〔A 〕:磁通量φ最大,磁通量变化率t
∆∆φ、电动势E 、感应电流I 都为零
中性面垂直位置〔C 〕:磁通量φ为零,磁通量变化率t
∆∆φ、电动势E 、感应电流I 都最大
ωS 2NB NBlv E m == 〔N 为匝数〕 2、感应电动势瞬时值表达式:
从中性面开始计时:电动势t E e m
ωsin ·= 电流i I t m =·sin ω 从中性面垂直位置开始计时:电动势t E e m
ωcos ·=电流i I t m =·cos ω 3、瞬时值e 、最大值E m 、有效值E 、周期T
电动势2m E E =,电流2m I I =,角速度T
πω2=我国市电频率为50Hz ,周期为0.02s
结论:通常交流电表测出的值就是交流电的有效值。

用电器上标明的额定值等都是指有效值。

用电器上说明的耐压值是指最大值。

4、交流电的图象:
t E e m ωsin ·=图象如图5—3所示。

t E e m ωcos ·=图象如图5—4所示。

结论:线圈每过中性面,电流方向改变一次,因此每一个周期内,电流方向改变2次 练习:
1、一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,所产生的交流电动势的瞬时值表
达式e =220sin10πt 〔V 〕。

如此如下说法不正确的答案是〔 〕
A.该交流电的频率是10π Hz
B.该交流电的峰值是220 V
C.当t =1/20 s 时,e 有最大值
D.当t =0时,线圈平面与磁感线方向垂直
2、线圈的匝数为50匝,在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转
动时,穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图2所示。

如下正
确的答案是〔 〕〔双项〕
A.
在t=0.1 s 和t=0.3 s 时,电动势最大
B.在t=0.2 s 和t=0.4 s 时,电动势改变方向
C.电动势的最大值是157 V
D.在t=0.4 s 时,磁通量变化率最大,其值为3.14 Wb/s
3、在如下列图的电路中,交流电源电压u=200sin 〔100πt 〕 V ,
电阻R=100 Ω.如此电流表和电压表的读数分别为( )
A.1.41 A ,200 V
B.1.41 A ,141 V
C.2 A ,200 V
D.2 A ,141 V
4.交流发电机的线圈转至线圈平面与中性面重合时,如下说法正确的答案是
A .磁场方向和线圈平面平行
B .电流将改变方向
C .线圈联生的感应电动势最大
D .线圈的磁通量最小
5.线圈在匀强磁场中匀速转动,产生交变电流的图像如下列图,由图中可知
A .在A 和C 时刻线圈处于中性面位置
B .在B 和D 时刻穿过线圈的磁通量为零
C .在A ~
D 时刻线圈转过的角度为2π
D .假设从O ~D 时刻经过0.02s,如此在1s 内交变电流的方向改变100

6.如下列图,在磁感强度B =10T 的匀强磁场中有一线圈abcd, 其
电阻 R =10Ω,初始放置时线圈平面与磁感线平行,线圈ab =15cm ,
ad =10cm ,线圈绕对称轴OO’转动,且转速为50转/秒。

求:
(1) 线圈得到的感应电动势峰值是多大?
(2) 如图规定感应电流方向abcd 为正方向,且开始时ab 边沿纸面
向外的方向旋转,写出感应电流i 的表达式。

二、变压器
1、变化规律〔频率f 不变〕
电压关系:2121n n U U =
功率关系:P P 入出=
电流关系:2211I n I n =〔适用于单个副线圈〕
2、一个原线圈多个副线圈的理想变压器的电压、电流的关系
U 1:U 2:U 3:…=n 1:n 2:n 3:…I 1n 1=I 2n 2+I 3n 3+…
上述各公式中的I 、U 、P 均指有效值,不能用瞬时值。

3、解决变压器问题的常用方法
动态分析问题的思路程序可表示为:
U 1决定决定−−−−→−=−−−−−−−−→−==1112211211)(U I P I U I U I P P P 122222121I R U I U n n U U 决定
负载决定−−−−−→−=−−−−→−= 【例题】如下列图,理想变压器的原线圈接在u =2202sin 〔100πt 〕〔V 〕的交流电源上,
副线圈接有R =55Ω的负载电阻。

原、副线圈匝数之比为2∶1。

电流表、电压表均为理想电表。

如下说法正确的答案是〔 〕
A .原线圈中电流表的读数为1 A
B .原线圈中的输入功率为220 2 W
C .副线圈中电压表的读数为1102V
D .副线圈中输出交流电的周期为50s
练习:1〔2008高考〕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 如下
列图。

副线圈仅接入一个10 Ω的电阻。

如此( )
A .流过电阻的电流是20 A
B .与电阻并联的电压表的示数是100 2 V
C .经过1分钟电阻发出的热量是6×103 J
D .变压器的输入功率是1×103W
2.〔2008江苏徐州〕如图甲所示,变压器原副线圈的匝数比为3:1,L 1、L 2、L 3、L 4为四只规格均为“9V,6W 〞的一样灯泡,各电表均为理想交流电表,输入端交变电压u 的图象如图乙所示.如此以下说法中正确的答案是〔 〕
A .电压表的示数为36V
B .电流表的示数为2A
C .四只灯泡均能正常发光
D .变压器副线圈两端交变
电流的频率为50Hz
3.如图13-2-8所示,Q 是熔断电流为1A 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=2202sin100πt 〔V 〕.要使保险丝不熔断,R 的阻值一定〔 〕
A .不能小于55Ω B.不能大小55Ω
C .不能小于77Ω D.不能大于77Ω 4.〔2009阳江调研〕某理想变压器的原、副线圈按如下列图电路连接,图中电表均为理想交流电表,且R 1=R 2,电键S 原来闭合。

现将S 断开,如此电压表的示数U 、电流表的示
数I 、电阻R 1上的功率P 1、变压器原线圈的输入功率P 的变化情况分别是〔 〕
A .U 增大
B .I 增大
C .P 1减小
D .P 增大
5.〔2009广东四校联考〕如下列图,理想变压器的副线圈上通过输电线接两个一样的灯泡L 1和 L 2,输电线的等效电阻为R ,开始时,开关S 断开,当
S 接通时,以下说法中正确的答案是〔 〕
A .副线圈两端M 、N 的输出电压减小
B .副线圈输电线的等效电阻R 上的电压将增大
C .通过灯泡L 1的电流减小
D .原线圈中的电流增大
三、电能的输送
V A R ~
u A
V n 1 R 1 n 2 2 S
远距离高压输电的几个根本关系〔以图为例〕
〔1〕电压关系:
2121n n U U =,4343n n U U =,32U U U +=线 〔2〕电流关系:1221n n I I =,3
443n n I I =,32I I I ==线 〔3〕电功率关系:21P P =,43P P =,32P P P +=线
〔4〕电压损耗和功率损耗的计算:
先根据3
3322232U P I U P I R U U I ====-=线线计算I 线 功率损耗R
I P 2线线=,输送电压损耗32U U R I U -==线线 练习:1、〔09广东〕图为远距离高压输电的示意图。

关于远距离输电表述错误的答案是〔 〕
A .增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失
B .高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗
C .高压输电必须综合考虑各种因素,不一定是电压越高越好
D .在输送电压一定时,输送的电功率越大,输电过程中的电能损
失越小
2、某发电站输出总电功率为P ,用升压变压器将电压升到U 后向远方送电,输电导线的总电阻为R ,如此在时间t 内输电导线上的功率损耗是
A. Pt
B. 〔U 2/R 〕t
C. 〔P/U 〕2Rt
D. U 2Rt
3、(2009·山东理综·19)某小型水电站的电能输送示意图如下列图,发电机的输出电压为200 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,如此( )
A.n 2n 1>n 3n 4
B.n 2n 1<n 3n 4
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
4、一小水电站,输出的电功率为20kW ,输电线总电阻为0.5Ω,如果先用400V 电压输送,后又改用2000V 电压输送,如此输送电压提高后,输电导线上损失的电功率的变化情况是
A.减少50W
B.减少1200W
C.减少7.68×106W
D.增大7.68×106W
5、远距离输送一定功率的交变电流,假设输送电压升高为原来的n 倍,关于输电线上由电阻造成的电压损失和功率损失的说法中,正确的答案是:
A.输电线上的电功率损失是原来的1/n
B.输电线上的电功率损失是原来的1/n 2
C.输电线上的电压损失是原来的1/n
D.输电线上的电压损失是原来的1/n
2 6、一小型水电站输出的电功率为20KW ,输电线总电阻为5Ω,如果发电机输出电压为400V ,且直接进展输电,求〔1〕输电导线上损失的电功率为多少?
〔2〕假设改为2000V电压输电,如此输电导线上损失电功率又为多少?
〔3〕用2000V输电时,这所使用升压变压器、降压变压器的原副线圈匝数比为多少?。

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