高三物理 交变电流专题复习学案学生版Word格式.docx
- 文档编号:1099728
- 上传时间:2023-04-30
- 格式:DOCX
- 页数:15
- 大小:158.42KB
高三物理 交变电流专题复习学案学生版Word格式.docx
《高三物理 交变电流专题复习学案学生版Word格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高三物理 交变电流专题复习学案学生版Word格式.docx(15页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
重要关系
适用情况
瞬时值
交变电流某一时刻的值
e=Emsinωt
u=Umsinωt
i=Imsinωt
计算线圈某一时刻的受力情况
峰值
最大的瞬时值
Em=nBSω
Im=
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
对正(余)弦交流电有:
E=
U=
I=
(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
=BL
=n
=
计算通过电路截面的电荷量
2.有效值的理解与计算
(1)正弦式交流电
利用I=,U=,E=计算.
(2)非正弦式交流电
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“”“”内产生“”.(计算时“相同时间”要取周期的整数倍,一般取一个周期.)
【练1】
(2018·
北京海淀质检)如图甲所示,长、宽分别为L1、L2的矩形金属线框位于竖直平面内,其匝数为n,总电阻为r,可绕其竖直中心轴O1O2转动.线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D(集流环)焊接在一起,并通过电刷和定值电阻R相连.线框所在空间有水平向右均匀分布的磁场,磁感应强度B的大小随时间t的变化关系如图乙所示,其中B0、B1和t1均为已知量.在0~t1的时间内,线框保持静止,且线框平面和磁场垂直;
t1时刻后线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴以角速度ω匀速转动.求:
(1)0~t1时间内通过电阻R的电流大小;
(2)线框匀速转动后,在转动一周的过程中电流通过电阻R产生的热量;
(3)线框匀速转动后,从图甲所示位置转过90°
的过程中,通过电阻R的电荷量.
【练2】如图所示,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)感应电动势的最大值;
(2)从图示位置起转过转的时间内负载电阻R上产生的热量;
(3)从图示位置起转过转的时间内通过负载电阻R的电荷量;
(4)电流表的示数.
【练3】
高考全国卷Ⅲ)一电阻接到方波交流电源上,在一个周期内产生的热量为Q方;
若该电阻接到正弦交流电源上,在一个周期内产生的热量为Q正.该电阻上电压的峰值均为u0,周期均为T,如图所示.则Q方∶Q正等于( )
A.1∶ B.∶1
C.1∶2D.2∶1
【练4】
(2016·
全国卷Ⅲ)(多选)如图,M为半圆形导线框,圆心为OM;
N是圆心角为直角的扇形导线框,圆心为ON;
两导线框在同一竖直面(纸面)内;
两圆弧半径相等;
过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场,磁场方向垂直于纸面。
现使线框M、N在t=0时从图示位置开始,分别绕垂直于纸面、且过OM和ON的轴,以相同的周期T逆时针匀速转动,则( )
A.两导线框中均会产生正弦交流电
B.两导线框中感应电流的周期都等于T
C.在t=时,两导线框中产生的感应电动势相等
D.两导线框的电阻相等时,两导线框中感应电流的有效值也相等
【练5】
唐山模拟)一个U形金属线框在匀强磁场中绕OO′轴以相同的角速度匀速转动,通过导线给同一电阻R供电,如图甲、乙所示。
其中甲图中OO′轴右侧有磁场,乙图中整个空间均有磁场,两磁场磁感应强度相同。
则甲、乙两图中交流电流表的示数之比为( )
A.1∶B.1∶2C.1∶4D.1∶1
三、理想变压器
1.理想变压器的构造、作用、原理及特征
构造:
原线圈、副线圈、铁芯
原理:
其工作原理是利用了电磁感应现象.只能改变交变电压.
2.理想变压器规律:
(1)由电磁感应定律有:
,
理想条件:
忽略原、副线圈内阻,有U1=E1,U2=E2
忽略铁心漏磁,穿过原、副线圈的磁通量都相等,又有ΔΦ1=ΔΦ2
忽略变压器自身的能量损失,有:
P1=P2P1=I1U1、P2=I2U2
(2)电压变化规律为
(3)多组副线圈理想变压器的规律
由法拉第电磁感应定律,并考虑到线圈无电阻等,有
。
由能的转化和守恒定律,并考虑到为变压器自身无能量损耗,又有P入=P出,即
(4)原副线圈的地位
原(副)线圈在原(副)线圈回路中所处的地位是充当负载(电源)。
(一)理想变压器的分析与计算
基本
关系
功率关系
P入=P出
电压关系
原、副线圈的电压比等于匝数比:
电流关系
只有一个副线圈时,电流和匝数成反比:
频率关系
原、副线圈中电流的频率相等
制约
电压
原线圈电压U1和匝数比决定副线圈电压U2
功率
副线圈的输出功率P出决定原线圈的输入功率P入
电流
副线圈电流I2和匝数比决定原线圈电流I1
【练6】
(多选)(2016·
高考全国卷Ⅲ)如图,理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b.当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时,两灯泡均能正常发光.下列说法正确的是( )
A.原、副线圈匝数之比为9∶1
B.原、副线圈匝数之比为1∶9
C.此时a和b的电功率之比为9∶1
D.此时a和b的电功率之比为1∶9
【练7】
高考全国卷Ⅰ)一含有理想变压器的电路如图所示,图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3Ω、1Ω和4Ω,A为理想交流电流表,U为正弦交流电压源,输出电压的有效值恒定.当开关S断开时,电流表的示数为I;
当S闭合时,电流表的示数为4I.该变压器原、副线圈匝数比值为( )
A.2 B.3
C.4D.5
【练8】
(2015·
高考全国卷Ⅰ)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220V的正弦交流电源上,如图所示.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( )
A.小灯泡变亮
B.小灯泡变暗
C.原、副线圈两端电压的比值不变
D.通过原、副线圈电流的比值不变
四、远距离输电问题
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(如图所示)
(1)功率关系:
(2)电压、电流关系:
==,==
U2=,I2=I3=I线.
(3)输电电流:
I线===.
(4)输电线上损耗的电功率
P损=I线ΔU=IR线=R线.
当输送的电功率一定时,输电电压增大到原来的n倍,输电线上损耗的功率就减小到原来的.
【练13】
福建理综)图为远距离输电示意图,两变压器均为理想变压器,升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1、n2,在T的原线圈两端接入一电压u=Umsinωt的交流电源,若输送电功率为P,输电线的总电阻为2r,不考虑其他因素的影响,则输电线上损失的电功率为( )
A.()B.()
C.4()2()2rD.4()2()2r
【练14】
(多选)在如图所示的远距离输电电路图中,升压变压器和降压变压器均为理想变压器,发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变,随着发电厂输出功率的增大,下列说法中正确的有( )
A.升压变压器的输出电压增大
B.降压变压器的输出电压增大
C.输电线上损耗的功率增大
D.输电线上损耗的功率占总功率的比例增大
参考答案
题号
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
答案
D
BC
A
AD
B
BD
C
CD
1.解析:
(1)0~t1时间内,线框中的感应电动势
E=n=
根据闭合电路欧姆定律可知,通过电阻R的电流
I==.
(2)线框产生感应电动势的最大值Em=nB1L1L2ω
感应电动势的有效值E=nB1L1L2ω
通过电阻R的电流的有效值I=
线框转动一周所需的时间t=
此过程中,电阻R产生的热量
Q=I2Rt=πRω.
(3)线框从图甲所示位置转过90°
的过程中,
平均感应电动势=n=
平均感应电流=
通过电阻R的电荷量q=Δt=.
2.[审题指导] 线圈转动产生感应电动势,最大值为NBSω,热量按有效值进行计算,电流表示数也为有效值,而电荷量用平均值计算即q=.
[解析]
(1)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
Em=BSω=B·
·
2πn=π2Bnr2.
(2)在线圈从图示位置转过转的时间内,电动势的有效值为E==
电阻R上产生的热量
Q=R·
=.
(3)在线圈从图示位置转过转的时间内,电动势的平均值为E=
通过R的电荷量
q=·
Δt=·
Δt==.
(4)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·
=T,解得E′=
故电流表的示数为I==.
10.解析:
(1)由变压器原理可知n1∶n2∶n3=U1∶U2∶U3,则n2=n1=×
1100匝=40匝
n3=n1=×
1100匝=60匝.
(2)由输入功率等于输出功率知I1U1=2PL2+2PL3,则I1==A=0.2A.
交变电流课时作业
1.(2018·
合肥模拟)一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动.在转动过程中,线框中的最大磁通量为Φm,最大感应电动势为Em,下列说法中正确的是( )
A.当磁通量为零时,感应电动势也为零
B.当磁通量减小时,感应电动势也减小
C.当磁通量等于0.5Φm时,感应电动势等于0.5Em
D.角速度ω等于
2.(2018·
沈阳质检)如图所示为一交流电压随时间变化的图象.每个周期内,前三分之一周期电压按正弦规律变化,后三分之二周期电压恒定.根据图中数据可得,此交流电压的有效值为( )
A.7.5V
B.8V
C.2V
D.3V
3.(2018·
湖南十二校联考)
如图所示,边长为L的正方形单匝线圈abcd,其电阻为r,外电路的电阻为R,ab的中点和cd的中点的连线O′O恰好位于匀强磁场的边界线上,磁场的磁感应强度为B.若线圈从图示位置开始以角速度ω绕轴O′O匀速转动,则以下判断正确的是( )
A.图示位置线圈中的感应电动势最大,为Em=BL2ω
B.闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为e=BL2ωsinωt
C.线圈从图示位置转过180°
的过程中,流过电阻R的电荷量为q=
D.线圈转动一周的过程中,电阻R上产生的热量为Q=
4.(2018·
唐山模拟)如图所示,理想变压器的原、副线圈匝数之比为2∶1,原线圈接在u=220sin100πt(V)的交流电源上,副线圈一端接有R=55Ω的负载电阻、熔断电流为1A的保险丝和一个灯泡D,电流表为理想电表.下列说法正确的是( )
A.S断开时,原线圈中电流表的读数为A
B.S断开时,原线圈的输入功率为220W
C.副线圈中输出交流电的周期为50s
D.S闭合时,灯泡D正常发光,原线圈中电流表读数不会超过1.5A
5.普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流,通常要通过电流互感器来连接,图中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少,工作时电流为Iab,cd一侧线圈的匝数较多,工作时电流为Icd,为了使电流表能正常工作,则( )
A.ab接MN、cd接PQ,Iab<
Icd
B.ab接MN、cd接PQ,Iab>
C.ab接PQ、cd接MN,Iab<
D.ab接PQ、cd接MN,Iab>
6.(多选)如图所示,三只灯泡均正常发光,现将滑动变阻器R的滑片向下移动,已知原线圈两端的电压及原、副线圈的匝数均不变,则下列说法中正确的是( )
A.灯L3变暗
B.灯L1和L2均变暗
C.变压器原线圈的输入功率变大
D.副线圈n2中的电流变大
7.(2018·
湖南师大附中等四校联考)如图所示是发电厂通过升压变压器进行高压输电,接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电的示意图;
图中变压器均可视为理想变压器,图中电表均为理想交流电表;
设发电厂输出的电压一定,两条输电线总电阻用R0表示,变阻器R相当于用户用电器的总电阻.当用电器增加时,相当于R变小,则当用电进入高峰时( )
A.电压表V1、V2的读数均不变,电流表A2的读数增大,电流表A1的读数减小
B.电压表V3、V4的读数均减小,电流表A2的读数增大,电流表A3的读数减小
C.电压表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值不变
D.线路损耗功率不变
8.(2018·
江西八校联考)有一种调压变压器的构造如图所示.线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上,C、D之间加上输入电压,转动滑动触头P就可以调节输出电压.图中A为交流电流表,V为交流电压表,R1、R2为定值电阻,R3为滑动变阻器,C、D两端接正弦交流电源,变压器可视为理想变压器,则下列说法正确的是( )
A.当R3不变,滑动触头P顺时针转动时,电流表读数变小,电压表读数变小
B.当R3不变,滑动触头P逆时针转动时,电流表读数变小,电压表读数变小
C.当P不动,滑动变阻器滑动触头向上滑动时,电流表读数变小,电压表读数变小
D.当P不动,滑动变阻器滑动触头向下滑动时,电流表读数变大,电压表读数变大
1
2
C
AC
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 高三物理 交变电流专题复习学案学生版 物理 电流 专题 复习 学生