高三一轮复习专题交流电复习.docx
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高三一轮复习专题交流电复习
交流电
考点1正弦交变电流的产生及变化规律
1.交流电产生过程中的两个特殊位置
图示
概念
中性面位置
与中性面垂直的位置
B//S
0=0,最小
O=BS,最大
特点
e=□¥=0,最小
e=n■^t=nBSo,最大
感应电流最大,
万冋不变
感应电流为零,
方向改变
2.正弦式交变电流的变化规律
1.[交变电流的产生]如图所示,矩形线圈abed在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向
2.
()
的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动,当线圈平面转到与磁场方向平行时
C.线圈绕
D.线圈绕
Pi和P2转动时电流的方向相同,都是a7b7e7d
Pi转动时de边受到的安培力大于绕P2转动时de边受到的安培力
3.[交变电流的图象](多选)如图甲是小型交流发电机的示意图,两磁极N、S间的磁场可
为交流电流
视为水平方向的匀强磁场,
表。
线圈绕垂直于磁场的水平轴0。
沿逆时针方向匀速转动,从图示位置开始计时,产
()
生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示。
以下判断正确的是
4.
[交变电流的瞬时表达式]边长为a的N匝正方形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线且
变化的规律如图所示,图象中①0为已知。
则下列说法正确的是()
A.ti时刻线圈中感应电动势最大
B.t2时刻线圈中感应电流为零
C.匀强磁场的磁感应强度大小为
①0
Na2
D•线圈中瞬时感应电动势的表达式为e=2Nn①ncos2nnt
考点2有效值的理解与计算
1•公式法
利用E=号2、u=Um、1=扌2计算,只适用于正(余)弦式交变电流。
2•利用有效值的定义计算(非正弦式电流)
计算时相同时间”至少取一个周期或为周期的整数倍。
3•利用能量关系
当有电能和其他形式的能转化时,可利用能的转化和守恒定律来求有效值。
1.[公式法求有效值](多选)电阻Ri、R2与交流电源按照图甲所示方式连接,Ri=10Q,
R2=20Q。
合上开关S后,通过电阻R2的正弦式交变电流i随时间t变化的情况如图乙
所示。
则()
C.通过R2的电流有效值是
2.[利用有效值的定义计算
AD.R2两端的电压最大值是12\[2V
]如图所示,表示一交流电的电流随时间而变化的图象,此交
流电的有效值是(
C.A
A.5a/2a
3.[有效值的计算和法拉第电磁感应定律的综合]一个边长为6cm的正方形金属线框置于
匀强磁场中,线框平面与磁场垂直,电阻为
Q。
磁感应强度B随时间t的变化关系如图
所示,则线框中感应电流的有效值为
考点3交变电流四值”的应用
交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较
物理量
物理含义
重要关系
适用情况及说明
瞬时值
交变电流某一时刻的值
从中性面开始计时
e=Emsinot
i=Imsinot
计算线圈某时刻的受力情况
峰值
最大的瞬时值
Lr亠1Em
Em=nBSoIm=L
R+r
讨论电容器的击穿电压
有效值
跟交变电流的热效应等效
的恒定电流的值
EmUm
E=^^U=~r
V2N2
I=寸2(只适用于正弦式交
变电流)
(1)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热等)
(2)电气设备铭牌”上所标的一般是指有效值
(3)保险丝的熔断电流为有效值
(4)交流电压表和电流表的读数为有效值
平均值
某段时间内感应电动势或
电流的平均值
E=BLv
-△①
E=n—
At
—EI一
R+r
计算通过电路截面的电荷量
1.[对交变电流四值”的理解]如图甲所示,标有“220V40W”的灯泡和标有“20门
300V”的电容器并联到交流电源上,
交流电压表,交流电源的输出电压如图乙所示,闭合开关。
下列判断正确的是
泡恰好正常发光
示数保持110迈V不变
2.[交变电流四值”的计算](多选)边长为L的正方形线框在匀强磁场B中以角速度3匀
速转动,产生的感应电流的最大值为Im,设灯泡的电阻为R,其他电阻不计。
从如图所
示位置开始计时,则()
3.[由图象求交变电流的
四值”一正弦交变电流的电压随时间变化的规律如图所示,由
图可知()
A.该交变电流的电压的瞬时值表达式为U=lOOsin(25t)V
B.该交变电流的频率为4Hz
4.(2016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
n=100匝,
C.1:
4
5•某正弦交流发电机产生的电动势波形如图所示,已知该发电机线圈匝数
线圈面积为S=m2,线圈内阻为r=1Q,用一理想交流电压表接在发电机的两个输出
端。
由此可知()
B•线圈所在处的磁感应强度是B=1T
C.交流电压表的读数为220V
D.交变电动势的平均值为E=200V
灯泡正常发光时的电阻为R,电表均为理想电表,导线电阻可忽略。
则()
C.发电机的线圈中产生的电动势的最大值为U(1+R)
u=72usinot
D•从线圈转到中性面开始计时,灯泡两端电压的瞬时值表达式为
课时达标
一、选择题(1〜6题为单项选择题,7〜11题为多项选择题)
1.某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动,产生的交变电流的图象如图
示,由图中信息可以判断()
D.若从0〜D历时S,则在1s内交变电流的方向改变了100次2.(2017山东潍坊市联考)现在的调光灯、调速电风扇是用可控硅电子元件来实现调控
的。
如图所示为经过一个双向可控硅调节后加在电灯上的电压,即在正弦交流电的每个二分之一周期中,前面四分之一周期被截去。
调节台灯上的旋钮可以控制截去的多少,从而改变电灯上的电压,那么现在电灯上的电压为
B的匀强
3.图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图,其矩形线圈在磁感应强度为
磁场中,绕垂直于磁场方向的固定轴0。
匀速转动,线圈的两端经集流环和电刷与电阻
R=10◎连接,与电阻R并联的交流电压表为理想电表,示数是10V。
图乙是穿过矩形
线圈磁通量①随时间t变化的图象。
则下列说法正确的是()
A.电阻R上的电功率为20W
B.s时R两端的电压瞬时值为零
D.通过R的电流随时间变化的规律是i=cos50nt(A)4.(2016福建福州质检)某交流电源电动势随时间变化的规律如图所示,现用该电源对
标称值为“5V10W”的电动机供电,电源内阻不计,下列说法正确的是
B、方向
关于0中心对称的扇形区域内分布有匀强磁场,两磁场的磁感应强度大小均为
相反且均与纸面垂面。
导体杆OM可绕0转动,M端通过滑动触点与圆环良好接触,在
圆心和圆环间连有电阻
R,不计圆环和导体杆的电阻,当杆OM以恒定角速度3逆时针
OO匀速转动,从图示
6.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
位置开始计时,产生的感应电动势e随时间t的变化曲线如图乙所示。
若线圈的转速变为
原来的2倍,而其他条件保持不变,从图示位置转过90°开始计时,则能正确反映线圈中
7.(多选)将电阻R、理想电压表V、开关S和交流电源按照图所示的方式连接起来,其
中R=30Q合上开关
S后,交流电源输出的正弦交变电压U随时间t变化的关系如图所
示。
B.
R消耗的电功率是
D.通过R的电流最大值为A
a、b所示,则()
8.(多选)如图甲所示,在匀强磁场中,一矩形金属线圈两次分别以不同的转速,绕与磁
感线垂直的轴匀速转动,产生的交变电动势图象如图乙中曲线
图9
9.(多选)如图所示,N匝矩形导线框以角速度3在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴
OO匀速转动,线框面积为S,线框的电阻、电感均不计,外电路接有电阻R、理想交流
电流表
和二极管D。
二极管D具有单向
导电性,即正向电阻为零,反向电阻无穷大。
下列说法正确的是
A.交流电流表的示数1=2RnBS
2NBS
B.一个周期内通过R的电荷量q=2NRS
3
C.R两端电压的有效值U=;J2NBSD.图示位置电流表的示数为0
10.
(多选)如图所示,面积为S、匝数为N、电阻为r的正方形导线框与阻值为R的电阻
3匀速转动,不计其他电
场中,以与电路连接的一边所在直线为轴垂直于磁场以角速度
阻,则下列说法正确的是()
e=NBSosinot
A.若从图示位置开始计时,线框中感应电动势的瞬时值为
B.线框通过中性面前后,流过电阻R的电流方向将发生改变,1秒钟内流过电阻R的电
流方向改变亠次
n
C.线框从图示位置转过60。
的过程中,通过电阻R的电荷量为2黑r)
D.电压表的示数跟线框转动的角速度o大小无关
11.侈选)如图甲所示,将阻值为R=5Q的电阻接到内阻不计的正弦交变电源上,电流随时间变化的规律如图乙所示,电流表串联在电路中测量电流的大小。
对此,下列说法
正确的是()
A•电阻R两端电压变化规律的函数表达式为u=200nt(V)
B.电阻R消耗的电功率为Wc.如图丙所示,若此交变电流由一矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生,当线圈的转
速提升一倍时,电流表的示数为1A
D.这一交变电流与图丁所示电流比较,其有效值之比为
变压器远距离输电
知识点一、理想变压器
1构造和原理
(1)构造:
如图1所示,变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。
(2)原理:
电磁感应的互感现象。
2.基本关系式
(1)功率关系:
P入=P出。
⑵电压关系:
ni
U1=丄。
有多个副线圈时一=丄=—=…。
n2
nin2n3
⑶电流关系:
只有一个副线圈时』=匡。
I2ni
由P入=P出及P=UI推出有多个副线圈时,
Ul|l=U2I2+U3|3+…+UnIn。
3•几种常用的变压器
(1)自耦变压器
调压变压器,如图A、
B所示。
C所示。
D所示。
电压互感器:
把高电压变成低电压,如图
(2)互感器电流互感器;把大电流变成小电流,如图知识点二、远距离输电
1输电过程
(如图2所示):
2.电压损失
(1)AUU—U'。
(2)AUIR。
3.功率损失
(1)AiPP—P'。
(2)△妾i2r=誓。
R
4.输送电流
(1)1=P。
(2)1=
考点1理想变压器的分析与计算
1.关于理想变压器
(1)变压器不能改变直流电压;
(2)变压器只能改变交变电流的电压和电流,不能改变交变电流的频率;
(3)理想变压器本身不消耗能量;
(4)理想变压器基本关系中的U1、U2、11、I2均为有效值。
2.理想变压器的基本关系
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:
屮=-
U2n2
电流关系
只有一个副线圈时,电流和匝数成反比:
7=-
l2m
频率关系
原、副线圈中电流的频率相等
制约
关系
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l2和匝数比决定原线圈电流l1
1.[基本关系的应用]如图所示,一理想变压器原、畐y线圈的匝数比为1:
2;畐9线圈电路
中接有灯泡,灯泡的额定电压为220V,额定功率为22W;原线圈电路中接有电压表和
数,则()
A.U=110V,I=AB.U=110V,1=A
C.U=110^2V,I=AD.U=110迈V,I=A
2.
a、b间
[自耦变压器]一自耦变压器如图所示,环形铁芯上只绕有一个线圈,将其接在
入电压为Ui的交变电流时,
C、d间的输出电压为U2,在将滑动触头从M点顺时针转到
N点的过程中()
A.U2>Ui,U2降低B.U2>Ui,U2升高
C.U2 3.[互感器](多选)如图所示,在某一输电线路的起始端接入两个互感器,原、副线圈的 匝数比分别为100: 1和1: 100,图中a、b表示电压表或电流表,已知电压表的示数为 22V,电流表的示数为1A则( 交变电压U的图象,各电表均为理想交流电表。 则下列说法正确的是 A.a、b输入端电压的最大值为24V B.电流表的示数为4A,电压表V1的示数为24V C.流过灯L2的电流每秒钟方向改变50次 D.a、b输入端输入功率Pab=18W 考点2理想变压器的动态分析 a、b两端接正弦式交 1.[匝数比不变,负载改变](多选)如图所示,理想变压器的原线圈 S为单刀 2.[匝数比改变,负载不变](多选)如图所示,电路中的变压器为理想变压器, 双掷开关,U1为加在原线圈两端的交变电压,I1、I2分别为原、副线圈中的电流。 下列 说法中正确的是() 3. A、理 [匝数比、负载都改变]如图所示,理想变压器的原、副线圈分别接理想电流表 想电压表V,副线圈上通过输电线接有一个灯泡L、一个电动机M,输电线的等效电阻 为R,副线圈匝数可以通过调节滑片P改变。 S断开时,灯泡L正常发光,滑片P位置不 C.等效电阻R两端电压增大 D.为使灯泡L正常发光,滑片P应向下滑动 方法技巧 含有变压器的动态电路问题的解题思路: 考点3远距离输电问题 远距离输电问题的 1.理清三个回路 回路1: 发电机回路。 该回路中,通过线圈1的电流I1等于发电机中的电流I机;线圈1 两端的电压Ui等于发电机的路端电压U机;线圈1输入的电功率P1等于发电机输出的电 功率P机。 回路2: 输送电路。 12=I3=IR,U2=U3+AU,P2=AP+P3。 回路3: 输出电路。 I4=I用,U4=U用,P4=P用。 2.抓住两个联系 (1)理想的升压变压器联系着回路1和回路2,由变压器原理可得: 线圈1(匝数为ni)和线 圈2(匝数为n2)中各个量间的关系是U1=¥,¥=幕P1=P2。 (2)理想的降压变压器联系着回路2和回路3,由变压器原理可得: 线圈3(匝数为n3)和线 3.掌握两种损耗 是热损耗,计算功率损耗时用公式AP=iRr线或 1.[输电线上功率损失]如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=UmSin的交流 ](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( 3.[远距离输电与传感器结合](多选)如图甲为远距离输电示意图,变压器均为理想变压 器,升压变压器原、副线圈匝数比为1: 100,其输入电压如图乙所示,远距离输电线的 V显示加 阻,R2为用半导体热敏材料制成的传感器,当温度升高时其阻值变小。 电压表 750kW, 在报警器上的电压(报警器未画出)。 未出现火警时,升压变压器的输入功率为 则下列说法中正确的有() A•降压变压器副线圈输出的交变电流频率为50Hz B.远距离输电线路损耗功率为180kW C.当出现火警时,电压表V的示数变小 D•当出现火警时,输电线上的电流变小 () P1,输出功率为P2,电压表读数为U2,各交流电表均为理想电表。 由此可知 Pl=P2 Rl、R2和R3均为定值电 A.灯泡中电流方向每秒钟改变100次 B.变压器原、副线圈的匝数比为Ulm: U2 C.当滑动变阻器R的滑动头向下移动时各个电表读数均变大 D•当滑动变阻器R的滑动头向上移动时Pi变大,且始终有 5.如图,一理想变压器原线圈接入一交流电源,副线圈电路中 为Ui和U2;A1和A2的读数分别为|1和|2。 若交流电源电压不变,现断开S,下列推断 中正确的是() C.I1一定变小、I2可能变大D.I1可能变大、I2可能变大 6. 1,图乙是该变压器cd输入端 如图甲所示的电路中,变压器原、畐y线圈匝数比为 B.ab输入端输入功率Pab=18W C.电流表的示数为2A,且四只灯泡均能正常发光 D•断开开关K,电压表V的读数将变小 7. ni: n2,原线圈的两端a、b接正 (多选)如图所示,理想变压器原、畐y线圈的匝数比为 弦式交流电源,电压表V的示数为220V,负载电阻Ri=66QR2=33Q电流表Ai的 a•原、副线圈的匝数比为1: 10B•原、副线圈的匝数比为5: 1 C.电流表A2的示数为2A D.电流表A2的示数为A 8.(2016深圳一调)(多选)如图甲所示,理想变压器的原、畐y线圈匝数比 n1: n2= 10: 1,原线圈输入的交流电压如图乙所示,畐y线圈电路接有滑动变阻器 R和额定电压 为12V、工作时内阻为2Q的电动机。 闭合开关,电动机正常工作,电流表示数为 1A, a.副线圈两端电压为22V B.电动机输出的机械功率为12W 9.(多选)如图所示,矩形线框的面积为60cm2,匝数为100匝,转速为25r/s,匀强磁场 的磁感应强度为2也T,线框的电阻不计。 L1、L2是两个标有 n “6V1A”的灯泡,开关S 断开时,灯泡L1正常发光,那么() A.从图示位置开始计时,线框内产生的交变电压的瞬时值为 e=60V2cos50nt(V) B•变压器原、副线圈的匝数比为20: 1 C.开关S断开时,电流表示数是A D.开关S闭合后,灯泡Li将变暗 10.侈选)如图所示,某小型发电站发电机输出的交流电压为 500V,输出的电功率为 50kW,用电阻为30的输电线向远处送电,要求输电线上损失的功率为输电功率的 %, 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)。 对整个送电过程,下列说法正确的是() A•输电线上损失的功率为300W B.升压变压器的匝数比为1: 100 C.输电线上的电流为10A D.降压变压器的输入电压为4970V 11.侈选)如图所示,边长为L、匝数为 N、电阻不计的正方形线圈abed,在磁感应强度 为B的匀强磁场中绕转轴0。 以角速度 3匀速转动,轴00垂直于磁感线,制成一台交 1: 2,二极 流发电机,它与理想变压器的原线圈连接,变压器原、副线圈的匝数之比为管的正向电阻为零,反向电阻无穷大,从正方形线圈处于图示位置开始计时,下列判断 正确的是() A.交流发电机的感应电动势的瞬时值表达式为e=NB3L2cos3t B.变压器的输入功率与输出功率之比为2: 1 C.电压表V示数为NB3L2 D.若将滑动变阻器的滑片向下滑动,电流表和电压表示数均变小 12•远距离输电的原理图如图2所示,升压变压器原、副线圈的匝数分别为ni、n2,电 压分别为Ui、U2,电流分别为11、12,输电线上的电阻为R。 变压器为理想变压器,则 下列关系式中正确的是( 间t的变化关系如图乙所示。 现将Si接1、S2闭合,此时L2正常发光。 下列说法正确的 50匝,线圈的总电阻r=1Q线圈在磁感应强度B=T的匀强磁场中绕垂直磁场的虚线 轴以号r/s的转速匀速转动,外接电阻R=9Q电压表为理想交流电表,则() B.图甲中电阻R上消耗的电功率为1152(2W R上消耗的电功率最大 R上消耗的电功率最大15.(多选)如图所示,理想变压器原、畐y线圈上接有四个完全相同的灯泡,若四个灯 泡恰好都能正常发光,则下列说法正确的是() D.若将 L2短路,则副线圈的两个灯泡两端的电压变为额定电压的 考点11、A2、AC 3、D 考点21、BD2、D 3、B 考点31、B2、AD 3、D 4、A5、D6、D 课时达标 1、D2、B3、C 4、C 5、A6、A7、BCD 10、ABC11、AD 交流电 8、AC9、AB 考点1 考点2 考点3 变压器 远距离输电 A2、C 3、 BC 4、B ABC2、 B C 3、 C C2、CD 3、 AC 4、A 5、B6、C7、BC8、AC 1、 1、 1、
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- 一轮 复习 专题 交流电