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物理交变电流专项复习
知识梳理:
一、交变电流
1.交变电流:
电流强度的大小和方向,这种电流叫交变电流。
2.交变电电流的产生和变化规律
(1)产生:
在匀强磁场中,绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈产生的是交变电流.
(2)规律(瞬时值表达式):
①中性面的特点:
②变化规律:
(交变电流瞬时值的表达式)
电动势:
电压:
电流:
③正弦(余弦)交变电流的图象
二、描述交变电流的物理量
1.交变电流的最大值:
(1)交变电流的最大值(Em、Im)与无关,但是转动轴应与磁感线.
(2)某些电学元件(电容器、晶体管等)的击穿电压指的是交变电压的最大值.
2.交变电流的有效值:
(1)有效值是利用定义的.(即,则直
流电的数值就是该交流电的有效值.)
(2)正弦交变电流的有效值:
(3)通常说的交变电流的电压、电流强度以及交流电表的读数、保险丝的熔断电流的
值,都是指交变电流的值.此外求解交变电流的电热问题时,必须用值来进行计算.
3.交变电流的周期、频率、角速度:
(1)周期T:
交变电流完成一次周期性变化所需的时间.
(2)频率f:
1s内完成周期性变化的次数.
(3)角速度ω:
1s内转过的角度.
1
(4)三者关系:
我国民用交变电流的周期T=s、频率f=Hz、角速度ω=rad/s.
4.交变电流平均值:
(1)交变电流图象中图象与t轴所围成的面积与时间的比值叫做交变电流的平均值.
(2)平均值是利用来进行计算的,计算时只能用平均值.
三、电感和电容对交流的作用
电感是“通流、阻流、通频、阻频”.
电容是“通流、隔流、通频、阻频”.
四、变压器
1.变压器的构造图:
2.变压器的工作原理:
3.理想变压器
(1)电压跟匝数的关系:
(2)功率关系:
(3)电流关系:
(4)决定关系:
五、远距离输电
1、示意图:
2
2、两个关系:
(1).输电过程的电压关系:
(2).输电过程功率的关系:
3
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0.25Hz
B.通过电阻的电流为
2A
C.电阻消耗的电功率为
2.5W
D.用交流电压表测得电阻两端的电压是5V
2、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25Hz
C.该交流电的电压的有效值为
100
2V
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50W
3、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
(
)
交变电源
Um
u/V
~
V
O
1
2
t/×10-2s
-Um
图1
图2
A.通过R的电流iR随时间t变化的规律是iR=2cos100π(A)t
B.通过R的电流iR随时间t变化的规律是iR=2cos50π(V)t
C.R两端的电压uR随时间t变化的规律是uR=52cos100πt(V)
D.R两端的电压uR随时间t变化的规律是uR=52cos50π(V)t
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t1到t2时间内导线圈
M、N互相排斥
M
N
i
B.在t2到t3时间内导线圈
M、N互相吸引
O
t1
t2
t3
t4
t
C.在t1时刻M、N间相互作用的磁场力为零
D.在t2时刻M、N间相互作用的磁场力最大
4
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。
r
B/T
2
B
O
3
4
6
7
t/s
1
9
专题三变压器原理和应用
1、下列有关理想变压器的说法正确的是:
()
A、原、副线圈中交变电流的频率一定相等
B、穿过原、副线圈的磁通量的变化率一定相等
C、副线圈的输出功率和原线圈的输入功率一定相等
D.原线圈的导线比副线圈导线细
E.变压器是一种能够改变交流电压的设备
F.凡是能改变交流电压的设备,都是变压器
G.原线圈中输入功率随着副线圈中的负载阻值增大而增大
H.负载空载时,原线圈中的电流为零
I.当副线圈空载时,原线圈上的电压为零
J.原线圈中的输入电流随着副线圈中的输出电流的增大而增大
2.如图所示,理想变压器原、副线圈匝数之比为20∶1,原线圈接正弦交流电源,副线圈接
入“220V,60W”灯泡一只,且灯泡正常发光。
则()
A.电流表的示数为32
A
220
~
B.电源输出功率为1200W
C.电流表的示数为3A
220
D.原线圈端电压为11V
A
3.如图所示,理想变压器的原线圈匝数为
n=1000匝,副线圈匝数为
n=200匝,交变电源的
1
2
电动势e=311sin314tV,电阻R=88Ω,电流表和电压表对电路的影响忽略不计。
下列结论正确的
A1
A2
5
V1n1
n2V2
R
是()
A.电流表A1的示数为0.10A
B.电压表V1的示数为311V
C.电流表A1的示数为0.75A
D.电压表V2的示数为62.2V
4、如图13-2-6所示,理想变压器的副线圈上接有三个灯泡,原线圈与一灯泡串联在交流电
源上。
若所有灯泡都完全相同且都正常发光,则电源两端的电压U1与灯泡两端的电压U2
之比为()
A、1:
1
B、2:
1
图13-2-6
C、3:
1
D、4:
1
5、图5-52所示为理想变压器,3个灯泡L1,L2,L3都标有“5V,5W”,L4标有“5V,10W”.若
它们都能正常发光,则变压器原、副线圈匝数比n1∶n2
和输入电压u应为()
A.2∶1,25伏
B.1∶2,20伏
C.1∶2,25伏
D.2∶1,20伏
6、用理想变压器向负载供电,变压器的输入电压不变,如图图13-2-4所示,如果负载电阻
的滑动触头向上移动,则图中所有交流电表的读数及变压器输入功率的变化情况为()
A.V1、V2不变,A1增大、A2减小,P增大
A1
A2
B.V1、V2不变,A1、A2
增大,P增大
V1
V2
C.V1、V2不变,A1、A2
减小,P减小
R
D.V1不变、V2增大,A1
减小、A2增大,P减小
图13-2-4
7.如图所示,理想变压器给负载R供电.保持输入的交变电压不变,各交流电表对电路的影
6
响不计。
当负载电阻的滑动触头向下移动时,图中各交流电表的示数及变压器的输入功率P
的变化情况是()
A.V1
和V2不变,A1增大,A2减小,P增大
A1
A2
B.V1和V2不变,A1和A2增大,P增大
V1n1
n2
V2R
C.V1和V2不变,A1和A2减小,P减小
D.V1
不变,V2增大,A1减小,A2增大,P减小
8.如图所示,理想变压器输入的交变电压为
1
1
U,原线圈中的电流为
I。
下列说法中正确的是
a
A.保持U1及R不变,将K由a改接到b时,I1将减小
K
R
B.保持U1
及R不变,将K由b改接到a时,R的功率将增大
U1b
C.保持U1
及K不变,将R增大时,I1将增大
D.K不变,U1增大,I1将增大
9、如图13-2-8所示的变压器,当通以交流电时,每一个线圈产生的磁通量只有一半通过另
一线圈,另一半通过中间臂,已知线圈1、2匝数之比n1:
n2,当线圈1输入电压U时,线圈2输出电压是________V,当线圈2输入电压U时,线圈1输出电压是________V,
图13-2-8
10.钳形电流表的外形和结构如图(a)所示。
图(a)中电流表的读数为1.2A。
图(b)中用同一
电缆线绕了3匝,则()
A.这种电流表能测直流电流,图(b)的读数为2.4A
B.这种电流表能测交流电流,图(b)的读数为0.4A
C.这种电流表能测交流电流,图(b)的读数为3.6A
D.这种电流表既能测直流电流,又能测交流电流,图(b)的读数为3.6A
铁芯
A
图(a)图(b)
7
11.调压变压器是一种自耦变压器,它的构造如图所示。
线圈
AB绕
在一个圆环形的铁芯上。
AB间加上正弦交流电压U,移动滑动触头
P
P的位置,就可以调节输出电压。
在输出端连接了滑动变阻器
R和U
A
Q
A
B
R
理想交流电流表,变阻器的滑动触头为Q。
则(
)
A.保持P的位置不动,将Q向下移动时,电流表的读数变大B.保持P的位置不动,将Q向上移动时,电流表的读数变小
C.保持Q的位置不动,将P沿逆时针方向移动时,电流表的读数变大D.保持Q的位置不动,将P沿逆时针方向移动时,电流表的读数变小
12.如图所示,理想变压器初级线圈接交变电压u,次级线圈a仅有1匝,外电路是一匝同样
材料,同样大小的线圈b,且a的横截面积是b的2倍。
此时测得次级
线圈和外电路连接处两点间的电压为3.2V。
若将a、b线圈的位置对调
后,再测次级线圈和外电路连接处两点间的电压将是多少伏?
uab
8
专题四:
远距离输电
1、山区小型水力发电站的发电机有稳定的输出电压,它发出的电先通过电站附近的升压变
压器升压,然后通过输电线路把电能输送到远处村寨附近的降压变压器,经降低电压后再输
送至各用户.设变压器都是理想的,那么在用电高峰期,随用电器总功率的增加将导致()
A.升压变压器初级线圈中的电流变小
B.升压变压器次级线圈两端的电压变小
C.高压输电线路的电压损失变大
D.降压变压器次级线圈两端的电压变小
2.一台交流发电机的输出电压为250V,输出功率为100kW,向远处输电用的输电线总电阻
为8Ω。
为了使输电线上损耗的功率不超过输送总功率的5%,且用户端刚好能得到220V交
变电压,求:
供电端的升压变压器和用户端的降压变压器的变压比应分别是多少?
3.某发电站的输出功率为104kW,输出电压为4kV,通过理想变压器升压后向80km远处供
电。
已知输电导线的电阻率为ρ=2.4×10-8Ωm,导线横截面积为1.5×10-4m2,输电线路损失
的功率为输出功率的4%,求:
⑴升压变压器的输出电压;⑵输电线路上的电压损失。
5、发电机的端电压220v,输出电功率44kw,输电导线的电阻为0.2Ω,如果用原副级线圈
匝数比为1:
10的升压变压器,经输电线后,再用原副级线圈匝数比为10:
1的降压变压器降
压供给用户。
(1)画出全过程的示意图
(2)求用户得到的电压和功率
(3)若不经过变压而直接送到用户,求用户得到的电压和功率
9
答案
一-1、C2、BD3、A4.C5.⑴图略⑵I=2A
三-
1、ABCEHJ2.C3.A4、D5、A6、C7.B8.D
9、U/4U
10.C
11.C12.1.6V
四-1、CD2.1∶16,190∶113.⑴80kV⑵3200V
1
4、
(1)1400V
(2)2120V(3)5、
(1)略
(2)219.6V,43.92kW(3)
100
180V,36kW
五-1.D2.⑴91V⑵105V
10
动量
一、系统、内力和外力┄┄┄┄┄┄┄┄①
1.系统:
相互作用的两个(或多个)物体组成的一个整体。
2.内力:
系统内部物体间的相互作用力。
3.外力:
系统以外的物体对系统内部的物体的作用力。
[说明]
1.系统是由相互作用、相互关联的多个物体组成的整体。
2.组成系统的各物体之间的力是内力,将系统看作一个整体,系统之外的物体对这个
整体的作用力是外力。
①[填一填]如图,公路上有三辆车发生了追尾事故,如果把前面两辆车看作一个系统,
则前面两辆车之间的撞击力是________,最后一辆车对前面两辆车的撞击力是________(均
填“内力”或“外力”)。
答案:
内力外力
二、动量守恒定律┄┄┄┄┄┄┄┄②
1.内容:
如果一个系统不受外力,或者所受外力的矢量和为0,这个系统的总动量保
持不变。
2.表达式:
对两个物体组成的系统,常写成:
p1+p2=或m1v1+m2v2=。
3.适用条件:
系统不受外力或者所受外力的矢量和为0。
4.动量守恒定律的普适性
动量守恒定律是一个独立的实验规律,它适用于目前为止物理学研究的一切领域。
11
[注意]
1.系统动量是否守恒要看研究的系统是否受外力的作用。
2.动量守恒是系统内各物体动量的矢量和保持不变,而不是系统内各物体的动量不变。
②[判一判]
1.一个系统初、末状态动量大小相等,即动量守恒(×)
2.两个做匀速直线运动的物体发生碰撞,两个物体组成的系统动量守恒(√)
3.系统动量守恒也就是系统的动量变化量为零(√)
1.对动量守恒定律条件的理解
(1)系统不受外力作用,这是一种理想化的情形,如宇宙中两星球的碰撞,微观粒子间的碰撞都可视为这种情形。
(2)系统受外力作用,但所受合外力为零。
像光滑水平面上两物体的碰撞就是这种情形。
(3)系统受外力作用,但当系统所受的外力远远小于系统内各物体间的内力时,系统的总动量近似守恒。
例如,抛出去的手榴弹在空中爆炸的瞬间,弹片所受火药爆炸时的内力
远大于其重力,重力可以忽略不计,系统的动量近似守恒。
(4)系统受外力作用,所受的合外力不为零,但在某一方向上合外力为零,则系统在该方向上动量守恒。
2.关于内力和外力的两点提醒
(1)系统内物体间的相互作用力称为内力,内力会改变系统内单个物体的动量,但不会改变系统的总动量。
(2)系统的动量是否守恒,与系统的选取有关。
分析问题时,要注意分清研究的系统,系统的内力和外力,这是正确判断系统动量是否守恒的关键。
[典型例题]
例1.[多选]如图所示,光滑水平面上两小车中间夹一压缩了的轻弹簧,两手分别按住小
车,使它们静止,对两车及弹簧组成的系统,下列说法中正确的是()
12
A.两手同时放开后,系统总动量始终为零
B.先放开左手,后放开右手,此后动量不守恒
C.先放开左手,后放开右手,总动量向左
D.无论是否同时放手,只要两手都放开后,在弹簧恢复原长的过程中,系统总动量都保持不变,但系统的总动量不一定为零
[解析]当两手同时放开时,系统的合外力为零,所以系统的动量守恒,又因为开始时
总动量为零,故系统总动量始终为零,A正确;先放开左手,左边的小车就向左运动,当
再放开右手后,系统所受合外力为零,故系统的动量守恒,则放开左手时总动量方向向左,
放开右手后总动量方向也向左,故B错误,C、D正确。
[答案]ACD
[点评]
1.两手都放开后,系统在水平方向上不受外力,合外力为零,系统动量守恒。
2.只放开左手,系统在水平方向上受到右手向左的作用力、合外力不为零,系统动量不守恒。
1.[多选]如图所示,A、B为两质量相等的物体,原来静止在平板小车C上,A和B间
夹一被压缩了的轻弹簧。
A、B与平板车上表面动摩擦因数之比为3∶2,地面光滑。
当弹簧
突然释放后,A、B相对C滑动的过程中以下说法中正确的是()
13
A.A、B系统动量守恒
B.A、B、C系统动量守恒
C.小车向左运动
D.小车向右运动
解析:
选BC
弹簧释放后伸长时,A受摩擦力FfA=μAmg向右,B受摩擦力FfB=μBmg
向左,μ
FfA>FfB,故A、B受的合力向右,由牛顿第三定律可知:
小车受的摩擦力
A>μ,则B
向左,故小车向左运动,C正确,D错误;由于A、B、C组成的系统合外力为0,故总动
量守恒,且一直为
0,A错误,B正确。
1.动量守恒定律不同表现形式的表达式的含义
(1)p=p′:
系统相互作用前的总动量p等于相互作用后的总动量p′。
(2)p1=-p2:
相互作用的两个物体组成的系统,一个物体的动量变化量与另一个物体的动量变化量大小相等、方向相反。
(3)p=0:
系统总动量增量为零。
(4)m1v1+m2v2=m1v′1+m2v′2:
相互作用的两个物体组成的系统,作用前的动量和等于作用后的动量和。
例2.如图所示,光滑水平轨道上放置长木板
A(上表面粗糙)和滑块C,滑块B置于A的
左端,三者质量分别为
mA=2kg、mB=1kg、mC=2kg。
开始时C静止,A、B一起以v0
=5m/s的速度匀速向右运动,A与C发生碰撞(时间极短)后C向右运动,经过一段时间,A、
B再次达到共同速度一起向右运动,且恰好不再与C碰撞。
求A与C发生碰撞后瞬间A的
速度大小。
14
[解析]长木板A与滑块C处于光滑水平面上,两滑块碰撞时间极短,碰撞过程中滑
块B与长木板A间的摩擦力可以忽略不计,设碰后瞬间A、C的速度分别为vA、vC,长木
板A与滑块C组成的系统在碰撞过程中动量守恒
,则mAv0
=mAvA+mCvC
A、C碰撞后,对于长木板A与滑块B组成的系统,在两者达到共同速度
v之前系统所
受合力为零,系统动量守恒,则mAvA+mBv0=(mA+mB)v
长木板A和滑块B达到共同速度后,恰好不再与滑块
C碰撞,则最后三者速度相等,
即vC=v
解得vA=2m/s
[答案]
2m/s
[点评]
处理动量守恒问题的一般思路
1.选取合适的系统为研究对象,判断题目涉及的物理过程是否满足动量守恒的条件。
2.确定物理过程及其系统内物体对应的初、末状态的动量。
3.确定正方向,选取恰当的动量守恒的表达式列式求解。
[即时巩固]
2.[多选](2016佛·山高二检测)两位同学穿旱冰鞋,面对面站立不动,互推后向相反的
方向运动,不计摩擦阻力,下列判断正确的是()
15
A.互推后两位同学总动量增加
B.互推后两位同学动量大小相等,方向相反
C.分离时质量大的同学的速度大一些
D.分离时质量大的同学的速度小一些
解析:
选BD互推后两位同学动量大小相等,方向相反,并且两位同学的总动量为0,
故A错误,B正确;根据动量守恒定律有:
0=m1v1+m2v2,则分离时质量大的同学的速度小一些,故C错误,D正确。
1.关于动量守恒的条件,下面说法正确的是()
A.只要系统内有摩擦力,动量就不可能守恒
B.只要系统所受合外力为零,系统动量就一定守恒
C.只要系统中的各个物体有加速度,动量就一定不守恒
D.只要系统合外力不为零,则系统在任何方向上动量都不可能守恒
解析:
选B系统动量守恒的条件是系统所受合外力为零,故A错误,B正确;对于
所受合外力为零的系统,系统中的某个物体所受合外力可以不为零,可以有加速度,故C
错误;若系统合外力不为零,但在某一方向上合外力为零,则系统在这一方向上动量守恒,
D错误。
2.(2016·皇岛高二检测秦)如图所示,在光滑水平面上,用等大异向的F1、F2分别同时
作用于A、B两个静止的物体上,已知mA 体相碰并粘为一体,则粘合体最终将() 16 A.静止B.向右运动 C.向左运动D.无法确定 解析: 选A选取A、B两个物体组成的系统为研究对象,根据动量定理,整个运动过程中,系统所受的合外力为零,所以动量改变量为零,初始时刻系统静止,总动量为零, 最后粘合体的动量也为零,即粘合体静止,所以选项A正确。 3.如图所示,游乐场上,两位同学各驾着一辆碰碰车迎面相撞,此
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