高中物理-《交变电流》章末复习
高中物理交变电流复习课(详细)
专题一 交变电流的产生和图像1、将阻值为5Ω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所示．下列说法正确的是 （ ） A ．电路中交变电流的频率为0.25 Hz BC ．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是5 V2、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 ．该交流电的电压瞬时值的表达式为u ＝100sin （25t ）V B ．该交流电的频率为25 HzC ．该交流电的电压的有效值为D ．若将该交流电压加在阻值R ＝100 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率为50 W3、正弦交变电源与电阻R 、交流电压表按照图1所示的方式连接，R =10Ω，交流电压表的示数是10V 。
图2是交变电源输出电压u 随时间t 变化的图象。
则 （ ）A.通过R 的电流i R 随时间t 变化的规律是i R =2cos100πt (A)B.通过R 的电流i R 随时间t 变化的规律是i R =2cos50πt (V)C.R 两端的电压u R 随时间t 变化的规律是u R =52cos100πt (V)D.R 两端的电压u R 随时间t 变化的规律是u R =52cos50πt (V)4、如图所示，同轴的两个平行导线圈M 、N ，M 中通有图象所示的交变电流，则（ ） A.在t 1到t 2时间内导线圈M 、N 互相排斥 B.在t 2到t 3时间内导线圈M 、N 互相吸引C.在t 1时刻M 、N 间相互作用的磁场力为零D.在t 2时刻M 、N 间相互作用的磁场力最大5、在周期性变化的匀强磁场区域内有垂直于磁场的一半径为r =1m 、电阻为R =3.14Ω的圆形线框，当磁感应强度B 按图示规律变化时（以向里为正方向），线框中有感应电流产生。
⑴画出感应电流i 随时间变化的图象（以逆时针方向为正）。
⑵求该感应电流的有效值。
/s-2sU -U专题二 表征交流电的物理量、四值问题1、如图，匀强磁场的磁感应强度B=0.5T,边长为L=10cm 的正方形线圈abcd 共100匝，线圈电阻r=1Ω，线圈绕垂直于磁感线的轴匀速转动。
高三物理交变电流知识复习
高三物理交变电流知识复习篇一：高中物理汇总：交变电流知识点详解高中物理汇总：交变电流知识点详解交变电流知识点讲解1、交流电的产生（1）交流电：大小和方向均随时间作周期性变化的电流。
方向随时间变化是交流电的最主要特征。
（2）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。
（3）正弦式交流电的变化规律：若从中性面位置开始计时，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。
②图像如图所示：2、表征交流电的物理量（1）描述交流电的大小①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。
②最大值：交流电在变化过程中所能达到的最大值是表征交流电强弱的物理量。
③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相同的电阻，若在相等时间内产生的热量相等，这一恒定电流值就是交流电的有效值。
各种电器设备所标明的额定电流和额定电压均是有效值。
（2）周期和频率是用来表示交流电变化快慢的物理量：3、变压器（1）变压器的构造及原理①构造：由一个闭合的铁芯以及绕在铁芯上的两组（或两组以上）的线圈组成。
和电源相连的线圈叫原线圈，与负载相连的线圈叫副线圈。
②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，若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，由于原、副线圈中有交变电流通过而发生的一种相互感应现象叫互感现象。
变压器工作的物理基础就是利用互感现象。
第五章交变电流章末测试卷三(答案含解析)—人教版高中物理选修3-2
人教版物理选修3-2第五章交变电流章末测试卷三一、单选题(共30分)1．(本题3分)如图所示为一交变电流的图象，则该交变电流的有效值为多大（）A．I0B．32I0C．02+I0D．022．(本题3分)如图甲所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴OO’匀速转动，从某时刻开始计时，产生的感应电动势e随时间t的变化曲线如图乙所示，若线圈匝数N=100匝，外接电阻R=70Ω，线圈电阻r=10Ω，则下列说法正确的是（）A．通过线圈的最大电流为1.25A B．线圈的角速度为50rad/sC．电压表的示数为502V D．穿过线圈的最大磁通量为2πWb3．(本题3分)如图所示，矩形闭合导线框abcd处于水平方向的匀强磁场中，线框绕垂直于磁场方向的轴OO′匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，变压器副线圈接有一只“11V，33W”的灯泡.当灯泡正常发光时，变压器输入电压u=33√2cos10πt(V).下列说法正确的是（）A．图示位置可能是计时起点B．图示位置通过线框的磁通量变化率最小C．变压器原、副线圈匝数之比为3√2:1D．电流表A的示数为√2A4．(本题3分)如图所示，电阻不计面积为S的矩形线圈在匀强磁场B中绕垂直于磁场的轴以角速度ω匀速转动，t＝0时刻线圈平面与磁场垂直，产生e＝2202sin100πtV的正弦交流电，理想变压器的原、副线圈匝数比为10:1，灯泡的电阻R L＝10Ω(不考虑电阻的变化)，C为电容器，L为直流电阻不计的自感线圈，刚开始开关S断开，下列说法正确的是()A．线圈从t＝0时刻到转过180°的过程中矩形线圈的磁通量变化量为零B．交流电压表的示数为202VC．闭合开关S后，电阻R上不产生焦耳热D．灯泡的功率小于48.4W5．(本题3分)远距离输电线路的示意图如图所示，若发电机的输出电压不变，那么当用户用电的总功率增大时，下列说法错误的是（）A．升压变压器的原线圈中的电流变大B．升压变压器的输出电压升高C．降压变压器的输出电压降低D．输电线上损失的功率增大6．(本题3分)如图所示,某小型发电站发电机输出的交变电压为500V,输出的电功率为50kW,用电阻为3Ω的输电线向远处输电,要求输电线上损失的功率为输电功率的0.6% ,则发电站要安装一升压变压器,到达用户再用降压变压器变为220V供用户使用(两个变压器均为理想变压器)．对整个输电过程,下列说法正确的是()A．升压变压器的匝数比为1:100B．输电线上的电流为100AC．输电线上损失的功率为300WD．降压变压器的输入电压为4700V7．(本题3分)当交流发电机的转子线圈平面与磁感线平行时，电流方向如图所示，当转子线圈平面旋转到中性面位置时（）A ．线圈中的感应电流最大，方向将不变B ．线圈中的感应电流最大，方向将改变C ．线圈中的感应电流等于零，方向将不变D ．线圈中的感应电流等于零，方向将改变8．(本题3分)如图所示，边长为L=0.2 m 的正方形线圈abcd ，其匝数n=10，总电阻为r=2Ω，外电路的电阻为R=8Ω，ab 的中点和cd 的中点的连线OO'恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度B=1T ，若线圈从图示位置开始计时，以角速度ω= 2 rad/s 绕OO'轴匀速转动．则以下判断中正确的是（ ）A ．闭合电路中感应电动势的瞬时表达式e=0.8sin 2tB ．从t=0到t=4π 时间内，通过R 的电荷量q=0.02C C ．从t=0到t=4π时间内，电阻R 上产生的热量为Q = 3.2π×10-4J D ．在t=4π时刻，磁场穿过线圈的磁通量为零，此时线圈中的磁通量随时间变化最慢 9．(本题3分)如图，理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，原线圈一侧接一输出电压恒为U 1的正弦交流电源，电阻R 1，R 2，R 3，R 4的阻值相等。
高二物理-高二物理交变电流单元复习课
a
2
小都为 ，速度方向与磁感线夹角为30°或150°
2
d
B.线圈转动过程中只有ab、cd两边产生感应电动势，大小
1
各为 1 2
2
sinω（从中性面开始计时），且在线圈回
路中提供的电流方向相同
C.如果闭合线圈能绕ab边为轴转动，线圈中产生的感应电
动势也是 = 1 2 sin
d
变化规律：Φ = Bl1l2 cos ω
R
O
（1）关于穿过线圈平面的磁通量及其变化
A.线圈处于中性面位置时，磁通量最大，磁
b
通量的变化率为零.
B.线圈从中性面转过30°过程中，磁通量的
变化量为Bl1l2 cos 30°.
a
c
d
C.线圈平面与磁感线夹角为60°时，磁通量
的变化率为 1 2 (1 −
流电。
图像
b
交变电流
O'
a
交变电流
c
定义
d
R
产生
O
正弦式
交变电流
变化规律
从中性面计时
图像
交变电流
交变电流
定义
产生
正弦式
交变电流
变化规律
从中性面计时
图像
= sin
交变电流
周期T
频率f
交变电流
的四值
描述交变电
流的பைடு நூலகம்理量
正弦式
交变电流
工作原理
常见变压器
定义
产生
构造
基本关系
交变电流
变压器
D.若从垂直于中性面位置开始计时，线圈转动过程产生的
感应电动势表达式为 = 1 2 cos
交变电流 章末测试(答案)
选修3-2 交变电流传感器(时间100分钟，满分120分)命题设计难度题号较易中等稍难目标交变电流的产生6、87、12、13描述交变电流的“四值” 5变压器的原理及U、I与n的1、4、911关系传感器2、3、10交变电流的产生14、15与变压器综合交变电流的16综合应用一、单项选择题(本题共7小题，每小题5分，共35分)1．如图1所示，电路中有四个完全相同的灯泡，额定电压均为U，额定功率均为P，变压器为理想变压器，现在四个灯泡都正常发光，则变压器的匝数比n1∶n2和电源电压U1分别为()A．1∶22U B．1∶24UC．2∶14U D．2∶12U解析：设灯泡正常发光时，额定电流为I0.由题图可知，原线圈中电流I原＝I0，副线圈中两灯并联，副线圈中电流I副＝2I0，U副＝U，根据理想变压器的基本规律：I原n1＝I副n2得n1∶n2＝2∶1；U原/U副＝n1/n2得U原＝2U，所以U1＝4U.C项正确．答案：C2．(2008·江苏高考)2007年度诺贝尔物理学奖授予了法国和德国的两位科学家，以表彰他们发现“巨磁电阻效应”．基于巨磁电阻效应开发的用于读取硬盘数据的技术，被认为是纳米技术的第一次真正应用．在下列有关其他电阻应用的说法中，错误的是() A．热敏电阻可应用于温度测控装置中B．光敏电阻是一种光电传感器C．电阻丝可应用于电热设备中D．电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用解析：热敏电阻对温度很敏感，光敏电阻对光照很敏感，电阻丝可用于电加热，这很常见，所以A、B、C三个说法均正确；交流电、直流电均可通过电阻，电阻对它们均可产生阻碍作用，所以D错误．答案：D3．如图2所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻(负温度系数热敏电阻是指阻值随温度的升高而减小的热敏电阻)，L为小灯泡，当温度降低时()A．R1两端的电压增大B．电流表的示数增大C．小灯泡的亮度变强D．小灯泡的亮度变弱解析：温度降低时R2的阻值增大，干路电流减小，R1两端电压、电流表示数都减小，灯泡两端电压变大、亮度变强．只有C项正确．答案：C4．(2009·四川高考)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的正弦式电流如图乙所示，则()A ．交变电流的频率为0.02 HzB ．原线圈输入电压的最大值为200 2 VC ．电阻R 2的电功率约为6.67 WD ．通过R 3的电流始终为零解析：由图乙可知交变电流的频率为50 Hz ，所以A 错．副线圈电压最大值U 2＝I 2R 2＝20 V ，由U 1n 1＝U 2n 2可知U 1＝200 V ，B 错．R 1和R 2并联，P 2＝(U 22)2/30≈6.67 W ，C 对．因电容器接交变电流有充、放电现象，故D 错． 答案：C5．多数同学家里都有调光台灯、调速电风扇，过去是用变压器来实现上述调节的，缺点是成本高、体积大、效率低，且不能任意调节灯的亮度或风扇的转速．现在的调光台灯、调速电风扇是用可控硅电子元件来实现调节的，如图4所示为一个经过双向可控硅电子元件调节后加在电灯上的电压，即在正弦式电流的每一个12周期中，前面的14被截去，从而改变了电灯上的电压．那么现在电灯上的电压为 ( )A ．U m B.U m2C.U m 2D.U m 4 解析：由有效值的定义知U 2R T ＝(U m 2)2R ×T2得U ＝U m2.C 项正确．答案：C6．如图5所示，一个匝数为10的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 .若把万用电表的选择开关拨到交流电压挡，测得a 、b 两点间的电压为20 V ，则可知：从中性面开始计时，当t ＝T /8时，穿过线圈的磁通量的变化率约为 ( ) A ．1.41 Wb/s B ．2.0 Wb/s C ．14.1 Wb/s D ．20.0 Wb/s解析：由于电压表测量的是交变电流的有效值，由此可以计算出交变电压的最大值为E m ＝2E ＝20 2 V.交变电压的瞬时值表达式为：e ＝202sin 2πTt 当t ＝T /8时的瞬时值为：e ＝20 V由法拉第电磁感应定律知，对应该时刻磁通量的变化率为ΔΦΔt ＝2.0 Wb/s ，故选项B 是正确的． 答案：B7．一个闭合的矩形线圈放在匀强磁场中匀速转动，角速度为ω时，线圈中产生的交变电动势的最大值为E 0，周期为T 0，外力提供的功率为P 0.若使线圈转动的角速度变为2ω，线圈中产生的交变电动势的最大值为E ，周期为T ，外力提供的功率为P .则E 、T 和P 的大小为 ( ) A ．E ＝2E 0，T ＝12T 0，P ＝2P 0B ．E ＝E 0，T ＝12T 0，P ＝2P 0C ．E ＝2E 0，T ＝T 0，P ＝2P 0D ．E ＝2E 0，T ＝12T 0，P ＝4P 0解析：设线圈为N 匝，面积为S ，所在区域磁感应强度为B ，当角速度为ω时，产生的最大感应电动势E 0＝NBSω，周期T 0＝2πω，外力提供的功率P 0＝E 有2R ＝(NBSω)2(2)2R ＝N 2B 2S 2ω22R .当角速度为2ω时，产生的最大感应电动势E ＝2NBSω＝2E 0，周期T ＝2π2ω＝πω＝12T 0，外力提供的功率P ＝(NBS 2ω)2(2)2R ＝4N 2B 2S 2ω22R ＝4P 0.故选项D 对． 答案：D二、多项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分．每小题有多个选项符合题意，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，错选或不答的得0分)8．(2010·扬州模拟)如图6所示，面积为S 、匝数为N 、电阻为r 的线圈与阻值为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．线圈在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕垂直于磁场的转动轴以角速度ω匀速转动．设线圈转动到图示位置的时刻t ＝0.则 ( )A ．在t ＝0时刻，线圈处于中性面，流过电阻R 的电流为0，电压表的读数也为0B ．1秒钟内流过电阻R 的电流方向改变ωπ次C ．在电阻R 的两端再并联一只电阻后，电压表的读数将减小D ．在电阻R 的两端再并联一只电容较大的电容器后，电压表的读数不变解析：图示位置为中性面，但由于产生的是正弦式电流，故流过电阻的瞬时电流是零，电压表的读数为其有效值，不是0，故A 错；线圈每转过一圈，电流方向改变2次，故1秒内电流方向改变的次数为2f ＝2×ω2π＝ωπ，B 正确；R 两端再并联电阻时，干路电流增大，路端电压减小，故电压表读数减小，C 正确；并上电容后，由于电路与交变电源相连，电容反复充电放电，该支路有电流通过，故电压表的读数也减小，D 错误． 答案：BC9．利用如图7所示的电流互感器可以测量被测电路中的大电流，若互感器原、副线圈的匝数比n 1∶n 2＝1∶100，交流电流表A 的示数是50 mA ，则 ( ) A ．被测电路的电流的有效值为5 A B ．被测电路的电流的平均值为0.5 A C ．被测电路的电流的最大值为5 2 A D ．原、副线圈中的电流同时达到最大值解析：交流电流表示数为副线圈中电流的有效值，即I 2＝50 mA ＝0.05 A ，根据I 1I 2＝n 2n 1得，I 1＝5 A ，A 正确B 错误；原线圈(被测电路)中电流的最大值I 1m ＝2I 1＝52A ，C 项正确；原线圈中电流最大时，线圈中磁通量的变化率等于零，此时副线圈中的电流最小；原线圈中电流等于0时，磁通量的变化率最大，副线圈中电流最大；所以原、副线圈中的电流有相位差，故不能同时达到最大值，D 项错误． 答案：AC10．计算机光驱的主要部分是激光头，它可以发射脉冲激光信号，激光扫描光盘时，激光头利用光敏电阻自动计数器将反射回来的脉冲信号传输给信号处理系统，再通过计算机显示出相应信息．光敏电阻自动计数器的示意图如图8所示，其中R 1为光敏电阻，R 2为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是()A．当有光照射R1时，处理系统获得高电压B．当有光照射R1时，处理系统获得低电压C．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次解析：R1、R2和电源组成一个闭合电路，只有R2两端获得高电压时，处理系统才能进行信号处理，当激光照到光敏电阻时，R1的阻值变小，总电流变大，则R2两端获得高电压，因此选A、D.答案：AD11．(2008·四川高考)如图9所示，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是闭合的.和为理想电压表，读数分别为U1和U2；和为理想电流表，读数分别为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变大解析：因为变压器的匝数与U1不变，所以U2不变，故两电压表的示数均不变．当S 断开时，因为负载电阻增大，故副线圈中的电流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．答案：BC12．(2010·盐城模拟)面积为S的两个电阻相同的线圈，分别放在如图10所示的磁场中，图甲中是磁感应强度为B 0的匀强磁场，线圈在磁场中以周期T 绕OO ′轴匀速转动，图乙中磁场变化规律为B ＝B 0cos 2πtT ，从图示位置开始计时，则 ( )A ．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 )，两线圈产生的热量相同D ．从此时刻起，经T /4时间，流过两线圈横截面的电荷量相同解析：图甲中的磁通量变化规律为Φ甲＝B 0S cos 2πT t ，图乙中磁通量的变化规律为Φ乙＝B 0S cos 2πTt .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，到达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，流过两线圈横截面的电荷量q ＝I ·T4也相同．故A 、C 、D 三项正确． 答案：ACD三、计算题(本题共4小题，共55分．解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13．(10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n ＝100.穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间按正弦规律变化，如图11所示，发电机内阻r ＝5.0 Ω，外电路电阻R ＝95 Ω.已知感应电动势的最大值E m ＝nωΦm ，其中Φm 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．解析：从Φ－t 图象可以看出Φm ＝1.0×10－2 Wb ，T ＝3.14×10－2 s ， 已知E m ＝nωΦm ，又ω＝2πT ，故电路中电流最大值 I m ＝E m R ＋r ＝n ·2π·ΦmT (R ＋r )＝100×2×3.14×1.0×10－23.14×10－2×(95＋5.0)A ＝2 A.交流电流表读数I ＝I m /2≈1.4 A. 答案：1.4 A14．(14分)交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO ′匀速转动．一小型发电机的线圈共220匝，线圈面积S ＝0.05 m 2，线圈转动的频率为50 Hz ，线圈内阻不计，磁场的磁感应强度B ＝2πT ．为用此发电机所发出交变电流带动两个标有“220 V ,11 kW ”的电机正常工作，需在发电机的输出端a 、b 与电机之间接一个理想变压器，电路如图12所示，求：(1)发电机的输出电压有效值为多少？ (2)变压器原、副线圈的匝数比为多少？(3)与变压器原线圈串联的交流电流表的示数为多大？ 解析：(1)根据E m ＝NBSω＝1100 2 V 得输出电压的有效值为U 1＝E m2＝1100 V . (2)根据U 1U 2＝n 1n 2得n 1n 2＝51.(3)根据P 入＝P 出＝2.2×104 W 再根据P 入＝U 1I 1，解得I 1＝20 A. 答案：(1)1100 V (2)5∶1 (3)20 A15．(14分)为了减少因火电站中煤的燃烧对大气的污染，目前正大力发展水电站．某一水电站发电机组设计为：水以v 1＝3 m/s 的速度流入水轮机后以v 2＝1 m/s 的速度流出，流出水位比流入的水位低100 m ，水流量为Q ＝100 m 3/s ，水轮机效率为75%，发电机效率为80%，求：(g ＝10 m/s 2，水的密度ρ＝103 kg/m 3) (1)发电机组的输出功率是多少？(2)如果发电机输出电压为24 kV ，输电线路中能量损失为0.05%，输电线电阻为 19.5 Ω，那么所需升压变压器的原、副线圈匝数比是多少？ 解析：(1)时间t 内水流质量m ＝ρQt ， 水轮机获得的机械能E ＝[mgh ＋12m (v 12－v 22)]×75%则发电机输出的电能E 电＝E ×80% 发电机的输出功率 P 0＝E 电t ≈6.02×107W.(2)发电机的输出电流 I 1＝P 0/U 1≈2508 A输电线路损失ΔP ＝P 0×0.05% 输电电流满足I 22＝ΔP /R ，得I 2≈39.3 A 则升压变压器原、副线圈匝数比： n 1∶n 2＝I 2∶I 1≈1∶64.答案：(1)6.02×107 W (2)1∶6416．(17分)如图13所示，一个半径为r 的半圆形线圈，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，磁感应强度为B .M 和N 是两个集流环，负载电阻为R ，线圈、电流表和连接导线的电阻不计，求： (1)从图示位置起转过1/4转的时间内负载电阻R 上产生的热量；(2)从图示位置起转过1/4转的时间内通过负载电阻R 的电 荷量；(3)电流表的示数．解析：线圈绕轴匀速转动时，在电路中产生如图所示的交变电流．此交变电动势的最大值为E m ＝BSω＝B ·πr 22·2πn ＝π2Bnr 2.(1)在线圈从图示位置转过1/4转的时间内，电动势的有效值为 E ＝E m 2＝2π2Bnr 22电阻R 上产生的热量 Q ＝(E R )2R ·T 4＝π4B 2r 4n8R.(2)在线圈从图示位置转过1/4转的时间内，电动势的平均值为E ＝ΔΦΔt .通过R 的电荷量q ＝I ·Δt ＝ER ·Δt ＝ΔΦR ＝πBr 22R.(3)设此交变电动势在一个周期内的有效值为E ′，由有效值的定义得 (E m 2)2R ·T 2＝E ′2RT 解得E ′＝E m 2.故电流表的示数为 I ＝E ′R ＝π2r 2nB 2R.答案：(1)π4B 2r 4n 8R (2)πBr 22R (3)π2r 2nB 2R。
高中物理：交变电流复习
高中物理：交变电流复习考纲要求1、交流发电机及其产生正弦式电流的原理,正弦式电流的图象和三角函数表达,最大值与有效值,周期与频率Ⅱ2、电阻、电感和电容对交变电流的作用,感抗和容抗Ⅰ3、变压器的原理,电压比和电流比Ⅱ4、电能的输送Ⅰ说明：只要求讨论单相理想变压器知识网络：单元切块：按照考纲的要求,本章内容可以分成两部分,即：交变电流；变压器、电能的输送。
其中重点是交变电流的规律和变压器,交流电路的分析和计算是复习的难点。
§1 交变电流教学目标：1．掌握交流发电机及其产生正弦式电流的原理,正弦式电流的图象和三角函数表达,2．理解最大值与有效值,周期与频率；3．知道电阻、电感和电容对交变电流的作用,感抗和容抗教学重点：交流的基本概念教学难点：交流电路的分析与计算教学方法：讲练结合,计算机辅助教学教学过程：一、交变电流的产生1. 正弦交流电的产生当闭合矩形线圈在匀强磁场中,绕垂直于磁感线的轴线做匀角速转动时,闭合线圈中就有交流电产生．如图所示．设矩形线圈abcd 以角速度ω绕oo ' 轴、从线圈平面跟磁感线垂直的位置开始做逆时针方向转动．此时,线圈都不切割磁感线,线圈中感应电动势等于零．经过时间t 线圈转过ωt 角,这时ab 边的线速度v 方向跟磁感线方向夹角等于ωt ,设ab 边的长度为l ,bd 边的长度为l',线圈中感应电动势为t l Bl e ωωsin 22'= 当线圈平面转到跟磁感线平行的位置时,线圈转过T /4时间,ωt =π/2,ab 边和cd 边都垂直切割磁感线,sin ωt =1,线圈中感应电动势最大,用E m 来表示,E m =BS ω．则e =E m sin ωt由上式知,在匀强磁场中,绕垂直于磁感线的轴做匀角速转动的线圈里产生的感应电动势是按正弦规律变化的．根据闭合电路欧姆定律：t R E R e i m ωsin ==,令R E I m m =,则 i=I m sin ωt路端电压u=iR=I m R sin ωt ,令U m =I m R ,则u=U m sin ωt如果线圈从如图所示位置开始转动,电路中感应电动势、感应电流和路端电压将按余弦规律变化e=E m cos ωt i=I m cos ωt u=U m cos ωt2．中性面当线圈转动至线圈平面垂直于磁感线位置时,各边都不切割磁感线,线圈中没有感应电流,这个特定位置叫做中性面．应注意：①中性面在垂直于磁场位置．②线圈通过中性面时,穿过线圈的磁通量最大．③线圈平面通过中性面时感应电动势为零．④线圈平面每转过中性面时,线圈中感应电流方向改变一次,转动一周线圈两次通过中性面,故一周里线圈中电流方向改变两次．3．正弦交流电的图象矩形线圈在匀强磁场中,绕垂直于磁感线的轴做匀角速转动,线圈里产生正弦交流电．当线圈从中性面开始转动,在一个周期中：在t （0,T /4）时间内,线圈中感应电动势从0达到最大值E m ．在t （T /4,T /2）时间内,线圈中感应电动势从最大值E m 减小到0．在t （T /2,3T /4）时间内,线圈中感应电动势从0增加到负的最大值-E m ．在t（3T /4,T ）时间内,线圈中感应电动势的值从负的最大值-E m减小到0．电路中的感应电流、路端电压与感应电动势的变化规律相同,如图所示．二、描述交变电流的物理量1、瞬时值：它是反映不同时刻交流电的大小和方向,正弦交流瞬时值表达式为：t e m ωεsin =,t I i m ωsin =.应当注意必须从中性面开始。
人教版高中物理选修二《交变电流章末复习》ppt课件(1)
四、电能的输送
1. 远距离输电问题的“三二一” (1)理清三个回路．
四、电能的输送
输电过程的电路被划分为三个独立的回路，即电源回路、输送回路和用户 回路． 在每个回路中，变压器的原线圈是回路的用电器，而相应的副线圈是下一 个回路的电源，每个回路均可应用闭合电路欧姆定律、串并联电路的规律， 而变压器的电压、电流、功率关系则是联系不同回路的桥梁．
一、交变电流的产生及变化规律
【答案】： AD
【解析】： 由Φ t 图可知，t＝0 时，Φ＝0，则线圈平面平行于磁感线，选项 A 正确；t ＝1 s 时Φ＝0，此时线圈平面平行于磁感线，线圈中的电流方向不变，电动势最大，t＝0.5 s 和 t＝1.5 s 时，Φ最大，此时电动势为 0，电流改变方向，选项 B、C 错误；交流电电动 势的最大值 Em＝nBSω＝nΦm2π T ＝4π V，有效值 E＝ 22Em＝2 2π V，一个周期内线圈产生 的热量 Q＝E2·T＝8π2 J，D 正确。
峰值 交变电流的电流或电压所能达到的_____最_大__值 让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在一个周期内产生
有效值 的___热__量___相等，就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值 交变电流图象中波形与横轴所围面积跟时间的比值，其数值可以
平均值 用 E＝nΔΔΦt 计算
一、交变电流的产生及变化规律
一、交变电流的产生及变化规律
2. 正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)
物理量
函数表达式
图象
磁通量 Φ＝Φmcos ωt＝_B__S_c_o_s_ω__t ____
电动势 e＝Emsin ωt＝__n_B_S_ω__si_n__ω_t__
一、交变电流的产生及变化规律
高二物理交变电流复习课
I
2 Rt
Ba2
2R
2
R
2
B2a4
4R
(2)线圈从图示位置转过T／4的过程中通过线圈某截 面的电量q
解析：
E
t
Ba2
2
2Ba2
I E 2Ba2 R R
q It 2Ba2 Ba2 R 2 R
例3、一线圈在匀强磁场中匀速转动，每分 钟转240转，已知这线圈平面在转至跟磁场 平行时的电动势是2V。求:
e Em sin t i Im sin t
u Um sin t
应用：计算线圈某时刻的受力情况
2、最大值
m nBS
Um
R R
r
m
Im
m
R
r
应用：电容器和晶体管的耐压值
3、有效值
（1）、正弦交流电的有效值与最大值的关系是：
m ;U Um ; I Im .
2
2
2
（2）、一般交流电有效值的求法---- 分段求和
3
4
ts
I 2 ( 2 )2 1 ( 4 )2 1 22 22
图15 3
I 5A
练习4：通过某电阻的周期性交变电流的图象 如右。求该交流电的有效值I
【例4】如图所示，线圈的面积是0.05㎡，共有100匝； 线圈电阻为1Ω，外接电阻R＝9Ω，匀强磁场的磁感应 强度为B＝1／πT，当线圈以300r/min的转速匀速旋 转时，求：
e 50sin(10 1 ) 43.3V
30
(3)电路中电压表和电流表示数各是多少。 电动势的有效值为
E Em 50 35.4V 22
电流表的示数
I E 35.4 3.54A R r 91
电压表的示数
高中物理课件-交变电流复习
电流名称 正弦式交变
电流
图象
有效值 I＝Im
2
正弦半波电 流
I
＝Im 2
矩形脉动电流
非对称性交变电 流
I＝
t T
Im
I＝ 12（I21＋I22）
复习回顾 变压器
一、变压器的构造
1．示意图
2．符号
二、变压器的工作原理：
1、互感现象：变压器只能改变交流电的电压和电流
2、能量转化：电能→磁场能→电能
3、理想变压器功率：
归纳： 1.磁通量按余弦： m cost
2.电动势按正弦规律变化
E nBS max
3.电流按正弦规律变化 4.电压按正弦规律变化
电流i通过R时：
成立条件： 转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时
课堂练习
3.如图表示一交流的电流随时间变化的图 像，求该电流的有效值。
42
3 2
3．几种典型电流有效值的计算．
I2变化，输出电流I2决定输 入电流I1，故I1发生变化．
(3)I2变化引起P2变化，P1＝P2，故P1发生变化．
1.如图所示：理想变压器的原线圈接高电压，变 压后接用电器，线路电阻不计。S原来闭合，且
R1=R2，现将S断开，那么交流电压表的示数U、
交流电流表的示数I和用电器上R1的功率P1将分 别是( )
三、交变电流的变化规律
情景：以线圈经过中性面开始计 v
时，切割边L1，另一边L2,推导 任意时刻t线圈中的感应电动势
θ
e
2N（BL1v
sin
）
又v
L2 2
θ θ
v
中性面
e NBL1L2 sin 令Em NBL1L2 NBS
第三章 交变电流 综合复习讲义 高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第二册
交变电流综合复习一、正弦式交变电流（1）瞬时值：e =NBSωsin ωt (中性面开始计时) e =NBSωcos ωt (中性面的垂直面开始计时)（2）峰值：E m =NBSω，峰值与线圈的形状无关，与转轴的位置无关，但转轴必须垂直于磁场（3）周期：T=2πω 频率：f =1T（4）中性面和垂直面的比较1. 线圈处于中性面位置时，穿过线圈的Φ最大，但线圈中的电流为零．2. 线圈每次经过中性面时，线圈中感应电流方向都要改变．线圈转动一周，感应电流方向改变两次．【例1】有一个正方形线圈的匝数为10匝，边长为20 cm ，线圈总电阻为1 Ω，线圈绕OO ′轴以10π rad/s 的角速度匀速转动，如图所示，匀强磁场的磁感应强度为0.5 T ，问： (1)该线圈产生的交变电流电动势的峰值、电流的峰值分别是多少． (2)若从中性面位置开始计时，写出感应电动势随时间变化的表达式． (3)线圈从中性面位置开始，转过30°时，感应电动势的瞬时值是多大．【例2】线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生交变电流的图象如图所示，由图中信息可以判断( )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 ．从A ～D 线圈转过的角度为2πD ．若从O ～D 历时0.02 s ，则在1 s 内交变电流的方向改变100次【例3】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θ=45°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（ ）【变式1】1.（多选）如图所示，矩形线圈abcd 放在匀强磁场中，ad ＝bc ＝l 1，ab ＝cd ＝l2.从图示位置起该线圈以角速度ω绕不同转轴匀速转动，则( ) A ．以OO ′为转轴时，感应电动势e ＝Bl 1l 2ωsin ωt B ．以O 1O 1′为转轴时，感应电动势e ＝Bl 1l 2ωsin ωt C ．以OO ′为转轴时，感应电动势e ＝Bl 1l 2ωcos ωtD ．以OO ′为转轴跟以ab 为转轴一样，感应电动势e ＝Bl 1l 2ωsin (ωt ＋π2)2. (多选)如图所示，一正方形线圈abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO ′匀速转动，沿着OO ′轴观察，线圈沿逆时针方向转动。
(文末附答案)人教版2022年高中物理交变电流必考知识点归纳
(每日一练)(文末附答案)人教版2022年高中物理交变电流必考知识点归纳单选题1、如图所示，绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在变压器铁芯的左右两个臂上，当通以交变电时，两个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂。
已知线圈1、2的匝数之比N1:N2=2:1。
在不接负载的情况下（）①当线圈1输入电压220V时，线圈2输出的电压为110V②当线圈1输入电压220V时，线圈2输出电压为55V③当线圈2输入电压110V时，线圈1输出电压为220V④当线圈2输入电压110V时，线圈1输出电压为110VA．①③B．②④C．①④D．③④2、如图所示，甲图为远距离输电示意图，输电线的总电阻为r=22 Ω，若升压变压器的输入电压如图乙所示，用户端电压为220V。
输电效率为90%，输电线上损耗功率为P损=5.5×104 W，变压器均为理想变压器。
设升压变压器原、副线圈匝数比为n1n2，降压变压器原、副线圈匝数比为n3n4，下列说法正确的是（）A．n1n2=511B．升压变压器原线圈电流I=200 AC．n3n4=451D．用户端消耗功率P消=5×105 W3、将如图所示的交流电压加在一个阻值R＝1Ω的定值电阻两端，通电时间2min，则下列说法正确的是（）A．通过该电阻的电荷量为120CB．通过电阻的电流的有效值为0.5AC．电阻产生的焦耳热为500JD．电阻两端电压的有效值为√52V4、在如图所示的电路中，L1、L2、L3是三盏相同的灯泡。
当a、b两端接交流电的电压为6V时，三盏灯的发光情况相同。
若仅增大交流电的频率，稳定后观察到的现象是（）A．三盏灯的亮度相同B．L1变亮，L2、L3变暗C．L1变亮，L2变暗，L3不变D．L1变暗，L2变亮，L3不变5、近十年来，我国环形变压器从无到有，已形成相当大的生产规模，广泛应用于计算机、医疗设备、家电设备和灯光照明等方面，如图甲所示。
高中物理精品课件：交变电流单元复习
A．线圈中感应电流的方向为abcda
B．线圈中的感应电动势为2nBl2ω
C．穿过线圈的磁通量随时间的变化率最大 D．线圈ad边所受安培力的大小为 n2B2l1l22
R
时感应电动势.
t=0
1.线圈与中性面的夹角是多少？ t
A(B)
θ
θ
2.AB边的速度多大？
v
1 2
Lad
L2
2
v
B
D(C)
3.AB边速度方向与磁场方向夹角是多大？ t
4.AB边中的感应电动势多大？
eAB BLabV
BL1V sin
BL1
L2
2
sin
t
5.线圈中的感应电动势多大？
AB、CD等效为两个串联的电源
3.1 交变电流
一、交变电流
1.恒定电流： 大小方向都不随时间变化的电流。
2.直流电：方向不随时间变化的电流叫做直流电，简称直流（DC）。
大小可以改变！
3.交流电：方向随时间做周期性变化的电流叫做交流电，简称交流（AC）。
二、交变电流的产生
B
A
L
K
F
E
C D
交流发电机的基本构造 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴逆时针匀速转动
3．如图是交流发电机的示意图，线圈ab边连接在金属滑环K上，cd边连接在金属滑环L上，左 右两个导体电刷分别压在滑环K、L上，线圈转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接。 若线圈绕转轴顺时针匀速转动，取从左向右通过电流表G为电流正方向，从图示位置开始计时
，下列图中能正确表示电流表G中电流随时间变化关系的是（A ）
Em NBS 为电动势的最大值（峰值）
7.交变电流的变化规律图像
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高中物理-《交变电流》章末复习
【本章学习目标】
【
知
识
网
络梳理】
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【典题探究】
专题1 交变电流的产生及变化规律
交变电流的四值是指：有效值、平均值、最大值（峰值）和瞬时值．各值分别用于如下情况．
１．在研究电容器是否被击穿时,要用峰值（最大值）,因电容其器标明的电压是它在直流电源下工作时承受的最大值．
2．在研究交变电流的功率和产生的热量时,只能用有效值．
3．在求解某一时刻的受力情况时,只能用瞬时值．
4．在求交变电流流过导体的过程中通过导体截面积的电荷量tΔI
q=时,要用
平均值．
例1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45
θ︒
＝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（）
【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（
π
4+ωt）,则图像为D图像所描述。
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。
答案：D
例2一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。
已知
发电机线圈内阻为5.0Ω,则外接一只电阻为95.0Ω的灯泡,如图乙所示,则
A.电压表○v的示数为
220v
B.电路中的电流方向
每秒钟改变50次
C.灯泡实际消耗的功
V
乙
t/×10-2
e/V
甲
O
1 2
2
2202
-
O
O
率为484W
D.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2J
【解析】电压表示数为灯泡两端电压的有效值,由图像知电动势的最大值E m =2202V ,有效值E=220V ,灯泡两端电压()
RE
U 209R V r =
=+,A 错；由图像知T =0.02S,一个周期内电流方向变化两次,可知1s 内电流方向变化100次,B 错；灯泡的实际功率2
2
U 209P W 459.8W R
95
===,C 错；电流的有效值E
I 2.2R A r
=
=+,发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为222.25124.2Q I rt J J ==⨯⨯=,D 对。
答案D
专题2 变压器的基本关系及动态分析
变压器的动态分析类问题,大致有两种增况：一是负载电阻不变,原副线圈的电压 1U 、2U ,电流 1I 、2I ,输入和输出功率21P P 、随匝数比变化而变化的情况另一类是匝数比不变,上述各量随负载电阻变化而变化的情况．不论哪种情况,都要注意：①根据题意分清变量和不变量；②要弄清“谁决定于谁”的制约关系,即理想变压器各物理量变化的决定因素．
例3 .如图所示为一理想自耦变压器的电路图,L 1、L 2、L 3、L 4为四个完全相同的灯泡．在A 、B 两点间加上交变电压U 1时,四个灯泡均能正常发光,若C 、D 两点间的电压为U 2,则U 1∶U 2为（）
A ．1∶1
B ．2∶1
C ．3∶1
D ．4∶1
【解析】由题意可知,初、级线圈中的电流之比为I 1∶I 2=1∶3,根据变压器的电流比关系
1
2
21n n I I =可知：n 1∶n 2=3∶1.设初级线圈两端电压为U 0,则电压比关系
2
1
20n n U U =,可得U 0∶U 2=3∶1,即U 0=3U 2.
由于四个完全相同,而且都正常发光,所以L 1两端的电压也为U 2；
由此可知U 1=U 2+U 0=4U 2,所以U 1∶U 2=4∶1. 【答案】D
例4 如图所示,一理想变压器原线圈接入一交流电源,副线圈电路中R 1、R 2、R 3和R 4均为固定电阻,开关S 是闭合的。
和为理想电压表,读数分别为U 1和U 2；
、
和为
理想电流表,读数分别为I 1、I 2和I 3。
现断开S ,U 1
数值不变,下列推断中正确的是 （ ） A ．U 2变小、I 3变小 B ．U 2不变、I 3变大 C ．I 1变小、I 2变小 D ．I 1变大、I 2变大
【解析】因为变压器的匝数与U 1不变,所以U 2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I 2减小,由于输入功率等于输出功率,所以I 1也将减小,C 正确；因为R 1的电压减小,故R 2、R 3两端的电压将增大,I 3变大,B 正确。
答案：BC
专题3 电能的输送问题
1．解决远距离送电的问题关键是分清各部分输入、输出的各个物理量及其相互关系．通常,可先画出传输的结构示意图．通过原、副线圈的电流求出匝数的比,也可通过电压关系求解．
2．输电导线中的损耗将升压变压器与降压变压器联系起来,即升压变压器副线圈中的电流、输电线上的电流与降压变压器原线圈中的电流三者相等；殴姆定律对变压器虽然不能应用,但是对导线仍成立．即P r = I 2r = IU r 等都可以用来计算导线上的功率损失,进而可求电压的损耗．
A 3 A 2 A 1 V 2 V 1
3．电压是由发电站控制,送电单位通过电压控制用户的使用；同时用户也可以通过电流或功率影响送电单位电能输送．因此我们在计算时,应根据电压或电流、功率的决定方向依次向下一级推导．即“发电→升压→输电线→降压→用电器”的顺序或倒序．
例5一台发电机最大输出功率为4000kW,电压为4000V,经变压器T1升压后向远方输电。
输电线路总电阻R=1kΩ。
到目的地经变压器T2降压,负载为多个正常发光的灯泡（220V、60W）。
若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%,变压器T1和T2的耗损可忽略,发电机处于满负荷工作状态,则
A．T1原、副线圈电流分别为103A和20A
B．T2原、副线圈电压分别为1.8×105V和220V
C．T1和T2的变压比分别为1：50和40：1
D．有6×104盏灯泡（220V、60W）正常发光
【解析】输电线路上消耗的功率为P＝400kW＝I2R可知输电线上电流为I2＝20A,根据原线圈P1＝U1I1,可知I1＝103A,A对,T1的变压比为I2：I1＝1：50；根据P＝U2I2,可知U2＝2×105V,输电线上电压U线＝I2R＝20000V,则副线圈输入电压为U3＝U2－U线＝1.8×105V,又灯泡正常发光、副线圈电压为220V,B对,T2的变压比为U3：220,C 错；根据U3I2＝60n,解得n＝6×104,D对。
答案：ABD
例6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n1:n2＝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＝
3
2010
380
P
U
⨯
=A＝52.63A
输电线路损耗的功率为P
损
＝I2R＝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′＝
3
2010
5000
P
U
⨯
=
'
A＝4A
用户端在变压器降压前获得的电压U1＝U－I′R＝（5000－4×6）V＝4976V
根据
11
22
U n U n 用户得到的电压为U 2＝211n U n ＝122
×4976V ＝226.18V。