《高考物理一輪總復(fù)習(xí)考點(diǎn)大全 第十一章核心考點(diǎn) 交變電流課件》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高考物理一輪總復(fù)習(xí)考點(diǎn)大全 第十一章核心考點(diǎn) 交變電流課件（46頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第十一講第十一講 交流電交流電【知識(shí)要點(diǎn)】 強(qiáng)度和方向隨時(shí)間做周期性變化的電流叫做交流電。隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的電流叫做正弦交流電。 一、正弦交流電的產(chǎn)生及變化規(guī)律一、正弦交流電的產(chǎn)生及變化規(guī)律 二、表征交流電的物理量二、表征交流電的物理量 三、變壓器三、變壓器 四、遠(yuǎn)距離送電四、遠(yuǎn)距離送電一、正弦交流電的產(chǎn)生及變化規(guī)律一、正弦交流電的產(chǎn)生及變化規(guī)律 1、正弦交流電的產(chǎn)生 用矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的對(duì)稱軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則在線圈中產(chǎn)生正弦交流電。tnBStLnBLtvnBLtnesinsin22sin2211nBStemm其中,sin 2、正弦交流電的變化規(guī)律)sin()sin()sin

2、(000tIitUutemmmrRIrRRUnBSmmmmm其中 3、交流電的圖象二、表征交流電的物理量二、表征交流電的物理量 1、最大值rRIrRRUnBSmmmmm2、角頻率、周期和頻率 角頻率：對(duì)于簡(jiǎn)單的發(fā)電機(jī)，相當(dāng)于線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。 周期T：交流電完成一次周期性變化所需的時(shí)間， 頻率f：交流電在1秒的時(shí)間內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)， 顯然同期與頻率互為倒數(shù)T 2。f 。2fT1。t 3、初相角與相角 中性面：線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)，當(dāng)線圈平面與磁感線垂直時(shí)，各邊都不切割磁感線，線圈中沒(méi)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)位置叫做中性面。初相角 ：是指在初始時(shí)刻線圈平面與中性面的夾角。0t0:相角 4、有效值

3、 交流電的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)耒規(guī)定的，即在同一時(shí)間內(nèi)，跟某一交流電能使同一電阻產(chǎn)生相等熱量的直流電的數(shù)值，叫該交流的有效值。.2;2;2mmmIIUU正弦交流電的有效值與最大值的關(guān)系是：證明:22cos1sin2222tRItRIRipmm交22RIpm交RIP2直又交直P(pán)P .2mII .2;2mmUU 同理亦可證明:三、變壓器三、變壓器 變壓器是交流電能輸送中改變電壓的裝置。它的主要構(gòu)造是把輸入線圈與輸出線圈繞在同一閉合鐵芯上。它的工作原理是電磁感應(yīng)。 對(duì)于理想變壓器，磁通量全部集中在鐵芯上，變壓器本身不損耗能量。理想變壓器的基本關(guān)系式為：。；1221212121nnIIPPnnUU

4、四、遠(yuǎn)距離送電四、遠(yuǎn)距離送電 1、輸電線上的功率損失 2、輸電效率。損00RP=RI=P222U。損021RUPPPP【典型例題】 例例1 如圖所示，正方形線圈abcd繞對(duì)稱軸OO在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，圖中的位置是初始位置，轉(zhuǎn)數(shù)n=120r/min。若已知ab=bc=20cm，匝數(shù)N=20，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T，試求： (1)瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式。 (2)從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90過(guò)程中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 (3)設(shè)線圈是閉合的，總電阻R=10，線圈所受磁力矩的瞬時(shí)值表達(dá)式。 分析：分析：根據(jù)導(dǎo)線切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的公式可計(jì)算瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì); e = BLvsintN根據(jù)通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受安培

5、力的公式 F = BIlsin可推導(dǎo)并計(jì)算線圈所受磁力矩的瞬時(shí)值表達(dá)式。 根據(jù)磁通量的平均變化率計(jì)算公式可計(jì)算平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；解解：(1)N匝線圈從圖示位置在磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值為由、式得eNBabbctNBStfnn222226030 sin()coseNBSnntt VtV30302002020212030120302014cos.cos.cos(2)從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90的過(guò)程中，線圈中發(fā)生的磁通量變化。因此，有，歷時(shí)ss81120460=tBS= (3)由于電流不是恒定電流，通電線圈所受安培力矩受兩個(gè)因素的影響：一是安培力隨電流發(fā)生變化，一是力臂隨線圈的位置發(fā)生變化。ieRN

6、BSRtMNBiabbctNBiSt coscoscos22VtNBStN882 . 02 . 02 . 020由、兩式得線圈受磁力矩的瞬時(shí)值表達(dá)式為mNttnnRSBNtRSBNM)30120(cos3012010)2 . 02 . 02 . 020()30(cos30cos2222222222 003242.costNm答：答：瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e=2.01cos4tV；從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90過(guò)程中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為1.28V；線圈所受磁力矩的瞬時(shí)值表達(dá)式為M=說(shuō)明：說(shuō)明：要掌握最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的區(qū)別及各自的計(jì)算。要掌握閉合線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所受的磁力矩，與線

7、圈通過(guò)恒定電流在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所受的磁力矩是不同的，并會(huì)分別進(jìn)行計(jì)算。0.032cos 4tNm2 。例例2 有一交流電壓的變化規(guī)律為u=311sin314tV，若將一輝光電壓最小值是220V的氖管接上此交流電壓，則在1秒鐘內(nèi)氖管發(fā)光的時(shí)間是多少？分析：分析：根據(jù)氖管的發(fā)光條件|U|220V，先計(jì)算在半個(gè)周期的時(shí)間內(nèi)氖管發(fā)光的時(shí)間間隔t，再算出1秒包含的半周期數(shù)n，兩者相乘即是1秒鐘內(nèi)氖管發(fā)光的時(shí)間。解：解：根據(jù)u=311sin314tV，可知周期為 ssT50131414. 322在0T/2，即01/100s的時(shí)間內(nèi)，將U=220V代入u=311sin314tV中，可得tsts1214

8、003400，氖管的發(fā)光時(shí)間為ssttt2001)40014003(121秒鐘的時(shí)間包含的半周期數(shù)為nTtntss21211 50100100120005/.答：答：1秒鐘內(nèi)氖管的發(fā)光時(shí)間為0.5s。說(shuō)明：說(shuō)明：交流電的瞬時(shí)值反映的是不同時(shí)刻交流電的大小和方向，瞬時(shí)值是時(shí)間的函數(shù)，不同時(shí)刻瞬時(shí)值是不一樣的，要求熟練掌握正弦交流電瞬時(shí)值表達(dá)式。例3.接通電鍵后正確結(jié)論是=nnn321為圈，三組線圈匝數(shù)之比一個(gè)變壓器上有三組線321nnn231 ，現(xiàn)將、兩組線圈上各接一個(gè)相同規(guī)格的燈泡，在線圈中也接一個(gè)同樣的燈泡，并把的接線端接交流電源，如圖如示。n1ALLLLL12323如果正常發(fā)光，、都通電，

9、但、都不到正常的亮度BLL21如果正常發(fā)光，將燒毀CLLLLL21313如果正常發(fā)光，、都發(fā)光，但、都不到正常的亮度DLL32如果正常發(fā)光，將燒毀分析：分析：燈泡的亮度由它的實(shí)際功率決定，3個(gè)規(guī)格相同的燈泡，燈絲電阻都相同，實(shí)際功率與燈泡兩端的實(shí)際電壓的平方成正比，或與流更方便。理想變壓器正常工作時(shí)，原、副線圈的電壓與匝數(shù)成正比；原線圈經(jīng)燈泡的電流的平方成正比。但這里要注意，燈泡兩端電壓與原LU1ab線圈兩端電壓并不是一回事。計(jì)算燈泡的功率用公式U = ULP= I R1bc1L112的輸入功率等于兩個(gè)副線圈的總輸出功率。但原線圈中的電流 與兩個(gè)I1副線圈中的電流 、 是什么關(guān)系卻比較復(fù)雜，需

10、要計(jì)算之后才知道：II23123=nnn=UUU321321：解解IIURURPPURUR23232322322141145)(3232321PPPPPPP365112435332211321UPUPUPIII (1)LPL1L12當(dāng)正常發(fā)光時(shí)，達(dá)到額定功率，此時(shí)的實(shí)際功率為PI RIRI RPP22212126536253625()額額因此，將燒毀，選項(xiàng) 錯(cuò)誤。LA2(2)LP= PLP= I2L221L112當(dāng)正常發(fā)光時(shí)，達(dá)到額定功率，此時(shí)的實(shí)際功率為額額RIRI RPP()56253635362222因此，不會(huì)燒毀，選項(xiàng) 錯(cuò)誤。LB1(3)LL23如果正常發(fā)光時(shí)，的實(shí)際功率為額額PPRI

11、RIRIPPL4141)63(22222333因此，也不會(huì)燒毀，但、都不到正常亮度，選項(xiàng) 正確。LLLC313答答：本題選項(xiàng)C、D正確。(4)LP= PL3L332如果正常發(fā)光，達(dá)到額定功率，此時(shí)的實(shí)際功率為額額PPRIIRIPPL44)36(23232222因此，將燒毀，選項(xiàng) 正確。LD23L2222nPLPn是相同的，副線圈的功率與的輸出功率：副線圈說(shuō)明說(shuō)明的輸出功率與的功率是相同的；但是，原線圈的輸入功率PLPP33L31與的功率卻不是相同的。LP1L1 例例4 圖表示一個(gè)交流電隨時(shí)間變化的圖像，此交流電的有效值是AA5 . 3DA25 . 3C5B A25A分析：分析：圖給出的是非正弦

12、交流電，其周期是0.2s。此交流電在前半個(gè)周期內(nèi)，為一個(gè)電流的直流恒定電流；在后半周期內(nèi)，電I = 4 2A1流反向，但仍是電流為的直流恒定電流。根據(jù)交流電有效值的I = 3 2A2此交流電在 上產(chǎn)生的焦耳熱為；再設(shè)相讓一電流為 的恒定直流交RQI，且上產(chǎn)生的焦耳熱為內(nèi)，在一段時(shí)間電通過(guò)此電阻，在同樣直QRT。即為此交流電的有效值。那么，直交IQ=Q定義，設(shè)想讓此交流電通過(guò)一阻值為R的電阻，則在一個(gè)周期的時(shí)間內(nèi)，答答：此交流電的有效值為5A，選項(xiàng)B正確。說(shuō)明說(shuō)明：學(xué)習(xí)物理，要分清什么規(guī)律是普遍適用的規(guī)律，什么規(guī)律是特殊規(guī)律。例如，正弦交流電不同于其他交流電，它是按正弦規(guī)律變化的情況)就不能套用

13、這個(gè)結(jié)論。但不論什么形式的交流電有效值的定義卻是相同的，都可以根據(jù)有效值的物理意義去計(jì)算有效值的大小。JRRTRITR01. 0)23(01. 0)24(2/2/I=Q222221：交解解，即因?yàn)橹苯恢盦QRJIRTIQRJ2202. 05 . 0050020500252.RI RIAA的。只有正弦交流電的有效值才是其最大值的，其他交流電 如本題1/2(例5.的圓筒，如圖所示。整個(gè)裝置放在真空內(nèi)，電子發(fā)射的初速度不計(jì)。的陽(yáng)極加速后，沿平發(fā)射的電子經(jīng)電勢(shì)差從陰極5kV=UK 0行于板面的方向從中央射入兩塊長(zhǎng)、間距的平行金屬板l =10cmd = 4cm1ABl = 75cmD = 20cm2、

14、之間，在金屬板邊緣處放置一直徑、帶有記錄紙(1)U =1kV(UU )1AB求若在兩金屬板上加以的直流電壓，為使電子筒繞伏的交流電壓，并使圓若在兩金屬板上加以t1000cos2=U(2)2沿入射方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，應(yīng)加怎樣的磁場(chǎng)？中心軸按圖示方向以n=2轉(zhuǎn)/秒勻速轉(zhuǎn)運(yùn)，試確定電子在記錄紙上的軌跡形狀，并畫(huà)出1秒鐘內(nèi)所記錄到的圖形。分析：分析：由于電子通過(guò)兩極間的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)地小于交流電的周期，所以一個(gè)電子通過(guò)兩板間的時(shí)間內(nèi)，交流電的電壓的變化可以略去不計(jì)，可視為恒定電壓。電子在兩板間做類似于平拋的運(yùn)動(dòng)，而飛離兩板后沿豎直方向的分運(yùn)動(dòng)是勻速運(yùn)動(dòng)。秒。米秒米得電子入射速度由/103/101 . 950

15、00106 . 122217511900200meUvmveU解：解：EUd112410004102510伏 米伏 米；/./電子作直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，由條件，得應(yīng)加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度qE = qv B10BEv10473251031008310.特特，(1)加直流電壓時(shí)，板間場(chǎng)強(qiáng)方向垂直紙面向內(nèi)。從飛離板到達(dá)圓筒時(shí)偏距EUdtt22241000241025102cos/.cos/伏 米 伏 米；yateEmlv1122102122() ；)(0121vlmeEatvyyv teE lmvlveE l lmvy222 10202 1 202；(2)加交流電壓時(shí)，A、B兩極間場(chǎng)強(qiáng)電子飛離時(shí)偏距電子飛離板時(shí)

16、堅(jiān)直速度在記錄紙上落點(diǎn)的總偏距yyylleE lmvlll UdUtt12122 102121202222102751010100022450000202()()()cos.cos 米 米，圓筒每秒轉(zhuǎn)2周，故在1秒內(nèi)，紙上圖形如圖所示?？梢?jiàn)，在記錄紙上的點(diǎn)以振幅米，周期秒作筒諧振動(dòng)。因0.20T=2= I【反饋練習(xí)】1一個(gè)按正弦規(guī)律變化的交流電流，如圖所示，根據(jù)圖像可以知道A該交流電流的頻率是0.02HzB該交流電流的有效值是14.1AC該交流電流的瞬時(shí)值表示式為i=20sin0.02tAD在t=T/8(T是周期)時(shí)刻，該電流的大小與其有效值相等答案：答案：D轉(zhuǎn)速提高1倍，其他條件不變，則其電

17、動(dòng)勢(shì)變?yōu)榇鸢福捍鸢福篋 3電路如圖所示，已知交流電源電壓u=200sin100tV，電阻R=100。則電流表和電壓表的讀數(shù)分別為 A1.41A，200V B1.41A，141V C2A，200V D2A，141V答案：答案：B 4如圖5-22所示的(a)、(b)兩圖分別表示兩個(gè)交流電壓，比較這兩個(gè)交變電壓，它們具有共同的 A有效值 B頻率 C最大值 D均不一樣答案：答案：BC 5在圖中，4個(gè)電燈的規(guī)格完全相同，而且都在正常發(fā)光，下述說(shuō)法正確的有 An1 n2=1 3 Bn1 n2=3 1 C電源電壓的有效值為一個(gè)電燈額定電壓的4倍 D電源的輸出能量與變壓器的輸出能量相等答案答案:BC6如圖5-

18、5所示為一理想變壓器，K為單刀雙擲開(kāi)關(guān)，P是滑動(dòng)則變阻器的滑動(dòng)頭，為加在原線圈兩端的電壓， 為原線圈中的電流，UI11AUPKabI11保持及 的位置不變， 由 合到 時(shí)， 將增大BUPKbaR1保持及 的位置不變， 由 合到 時(shí)， 消耗的功率減小CUKaPIDPKaUI1111保持不變， 合在 處，當(dāng) 上滑時(shí)， 將增大保持 的位置不變， 合在 處，當(dāng)增大時(shí)， 將增大答案：答案：ABD變小時(shí)阻。當(dāng)副線圈中的負(fù)載電副線圈中電流為，電流為降壓變壓器。原線圈中為一與電源相接的理想圖RII8-11721AIIBII2121變小， 變小變小， 變大CIIDII2121變大， 變大變大， 變小答案：答案：

19、C 8遠(yuǎn)距離送電時(shí)，在輸送的電功率和輸電線電阻一定的條件下，輸電線上損失的電功率 A與輸電電壓成正比 B與輸電電壓的平方成正比 C與輸電電壓成反比 D與輸電電壓的平方成反比答案：答案：D 9電站向某地輸送5000kW的電功率，輸電線上損耗的電功率為100kW。如果把輸電電壓提高為原來(lái)的10倍，同時(shí)將輸電線的截面積減為原來(lái)的一半，而輸送的電功率不變，那么輸電線損耗的電功率為 A0.5kW B1.0kW C2.0kW D5.0kW答案：答案：C 10A、B是一對(duì)平行金屬板，在兩板間加有周期為T(mén)的交變電壓子從A板小孔進(jìn)入兩板間的電場(chǎng)中，設(shè)電子的初速度和重力的影響均可以忽略，則 A若電子是在t=0時(shí)刻

20、進(jìn)入的，它將一直向B板運(yùn)動(dòng) B若電子是在t=T/8時(shí)刻進(jìn)入的，它可能時(shí)而向B板運(yùn)動(dòng)，時(shí)而向A板運(yùn)動(dòng)，最后打在B板上 C若電子是在t=3T/8時(shí)刻進(jìn)入的，它可能時(shí)而向B板運(yùn)動(dòng)，時(shí)而向A板運(yùn)動(dòng)，最后打在B板上 D若電子是在t=T/2時(shí)刻進(jìn)入的，它可能時(shí)而向B板運(yùn)動(dòng)，時(shí)而向A板運(yùn)動(dòng)uAu= 0ButAB， 板電勢(shì)， 板電勢(shì)隨時(shí)間 變化的規(guī)律如圖所示?，F(xiàn)有一電答案：答案：AB【課后練習(xí)】 1在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一正方形閉合線圈，邊長(zhǎng)為20cm，匝數(shù)為100匝，總電阻為0.986，繞垂直磁感線的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為3000r/min。試求外界驅(qū)動(dòng)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的功率。答案：答案： 32千瓦。

21、 2在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.8T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一邊長(zhǎng)為20cm的10匝正方形線圈，線圈的總電阻為1，線圈外接一阻值為9的電阻。若以某一垂直于磁場(chǎng)的邊為軸在磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，現(xiàn)測(cè)得電阻R上的電功率為4.5W，試求： (1)線圈中感應(yīng)電流的有效值； (2)線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值； (3)線圈在磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速； (4)寫(xiě)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式。答案：答案： (1)0.707安；(2)10伏；(3)5轉(zhuǎn)/秒(4)e=10sin10t伏。3電路如圖所示，一理想變壓器的原線圈跟副線圈的匝數(shù)比R時(shí)，其阻值最低不能小于多少歐？為 。電源電壓。圖中， 是額定電流為NN =12U = 220VAI =1A1

22、20的保險(xiǎn)絲， 是可變電阻。為了不使原線圈中的電流超過(guò)，調(diào)節(jié)電阻RI0答案：答案：55歐。 4一臺(tái)發(fā)電機(jī)組輸出電壓為250V，輸出功率為4.4kW，輸電線路的電阻是2。用原、副線圈匝數(shù)比為1 8.8的變壓器高壓送電，再用10 1的變壓器將電壓降低供給用戶。求用戶實(shí)際得到的電壓和功率各是多少？答案：答案：219.6伏，4392瓦。 5如圖，閉合的單匝線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以繞中心軸OO逆時(shí)針 圈的電阻值R=0.050，角速度=300rad/s，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T，方向與OO軸垂直。規(guī)定當(dāng)線圈平面與B垂直，且ab邊在紙面(即過(guò)OO軸平行于B的平面)前開(kāi)始計(jì)算轉(zhuǎn)角。要維持線圈做勻角速轉(zhuǎn)動(dòng)，除 的圖線。

23、勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。已知線圈的邊長(zhǎng)，線abcdlmbcdalm12020010.隨時(shí)作用在線圈上。寫(xiě)出外，還必須另外有力矩電磁力矩外外磁MMM變化隨時(shí)間為縱坐標(biāo)畫(huà)出為橫坐標(biāo)，變化的關(guān)系式，并以間外外tMMtt答案：答案：變化的圖線如圖所示牛米，外力矩隨時(shí)間外t300t0.60sin=M2 6如圖所示，N個(gè)長(zhǎng)度逐漸增大的金屬筒和一個(gè)靶子沿軸線排成串，筒相間地接到頻率為f、最大電壓為U的正弦交流電兩端。整個(gè)裝置處在高真空中，筒與軸線交點(diǎn)處有小孔?，F(xiàn)有一質(zhì)量為m帶正電的q粒子沿軸線射入圓筒。不計(jì)粒子通過(guò)筒間縫隙的時(shí)間。已知粒子進(jìn)入筒1 2的低。為使打到靶上的粒子具有最大的能量，各筒的最短長(zhǎng)度應(yīng)滿足什么條件？并求出在這種情況下打到靶上的粒子的最大動(dòng)能？左端時(shí)，速度為，且此時(shí) 、 兩筒間的電壓為 ，筒 的電勢(shì)比筒v12U11答案：答案：21i) 1(22v1=LUmqUi(i=1，2，3，N)E= N q U +12m Uk12。課后練習(xí)答案：答案：132千瓦。2(1)0.707安；(2)10伏；(3)5轉(zhuǎn)/秒；(4)e=10sin10t伏。355歐。4219.6伏，4392瓦。變化的圖線如圖所示牛米，外力矩隨時(shí)間外t300t0.60sin=M526L =12vi2112()iqUmUE= N q U +12m Uk12。(i=1，2，3，N)