高中物理交变电流专题.docx

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高中物理交变电流专题

高中物理交变电流复习专题

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（

）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.

（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、两个关系：

（1）.输电过程的电压关系：

（2）.输电过程功率的关系：

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

A

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

D．若将该交流电压加在阻值R＝100Ω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（）

A.通过R的电流iR随时间t变化的规律是iR=

cos100πt（A）

B.通过R的电流iR随时间t变化的规律是iR=

cos50πt（V）

C.R两端的电压uR随时间t变化的规律是uR=5

cos100πt（V）

D.R两端的电压uR随时间t变化的规律是uR=5

cos50πt（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t1到t2时间内导线圈M、N互相排斥

B.在t2到t3时间内导线圈M、N互相吸引

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

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。

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。

外电路电阻R=4Ω。

求：

（1）感应电动势最大值

（2）由图示位置转过60。

角时的感应电动势值

（3）由图示位置转过60。

角过程中产生的感应电动势值

（4）交流电压表的示数

（5）线圈转动一周在电阻R上产生的热量

（6）在

周期内通过电阻R的电荷量为多少。

2.如下图所示，是一个交变电流的电流强度i随时间t变化的规律。

此交变电流的有效值是

A.5

AB.5AC.3.5

AD.3.5A

3、一个在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动的线框，当线框转至中性面时开始计时。

t1=1/60s，线框中感应电动势为50V，当t2=1/30s时，线框中感应电动势为50

V，求：

（1）感应电动势的最大值；

（2）线框转动的角速度的大小；

（3）线框中感应电动势的瞬时表达式。

4、一根电阻丝接入100v的直流电，1min产生的热量为Q，同样的电阻丝接入正弦交变电压，2min产生的热量为0.5Q，那么该交变电压的最大值为（）

A、50vB、100vC、50

vD、50

v

5、将硬导线中间一段折成不封闭的正方形，每边长为l，它在磁感应强度为B、方向如图的匀强磁场中匀速转动，转速为n，导线在a、b两处通过电刷与外电路连接，外电路有额定功率为P的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，灯泡的电阻应为（）

A.（2πl2nB）2/P

B.2（πl2nB）2/P

C.（l2nB）2/2P

D.（l2nB）2/P

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

A

B．电源输出功率为1200W

C．电流表的示数为

A

D．原线圈端电压为11V

3.如图所示，理想变压器的原线圈匝数为n1=1000匝，副线圈匝数为n2=200匝，交变电源的电动势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

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

B．V1、V2不变，A1、A2增大，P增大

C．V1、V2不变，A1、A2减小，P减小

D．V1不变、V2增大，A1减小、A2增大，P减小　

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

B.V1和V2不变，A1和A2增大，P增大

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U1，原线圈中的电流为I1。

下列说法中正确的是

A.保持U1及R不变，将K由a改接到b时，I1将减小

B.保持U1及R不变，将K由b改接到a时，R的功率将增大

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，

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

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？

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。

4、图5-43为一输电系统，A地有一台升压变压器，B地有一台匝数比为10∶1的降压变压器，使120盏标有“120V,100W”的灯正常工作，A、B两地输电线的电阻是20Ω，求：

（1）升压变压器输出端的电压．

（2）若不用变压器，要在B地得到同样大小的电流和电功率，那么在A地要用多大的电压将电能输出？

（3）两情况下输电线上损耗功率之比是多少？

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

专题五：

带电粒子在交变电场中的运动

1.从t=0时刻起，在两块平行金属板间分别加上如图所示的交变电压，加其中哪种交变电压时，原来处于两板正中央的静止电子不可能在两板间做振动？

（）

A.B.C.D.

2.如图所示，平行金属板板长L=8.0cm，板间距离d=5.0mm，两板间加有交变电压u=Umsin314tV。

有一连续的电子束，以v0=6.4×107m/s从左端沿两板中线向右射入。

当交变电压的最大值Um超过某一值U0时，将会出现电子束有时能穿过平行金属板从右端射出，有时不能。

已知电子质量m=0.91×10-30kg，基本电荷e=1.6×10-19C求：

⑴U0的值．

⑵当Um多大时，有电子通过两板间和无电子通过两板间的时间之比恰好是2∶1？

答案

一-1、C2、BD3、A4.C5.⑴图略⑵I=

A

二-1、（3.14V）（1.57V）（2.6V）（1.78V）（0.79J）（0.0867C）2.B

3、ω=10π（rad/s）Em=100（V）e=100sin10πt（V）4、C5.B

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

4、

（1）1400V

（2）2120V（3）

5、

（1）略

（2）219.6V，43.92kW（3）180V，36kW

五-1.D2.⑴91V⑵105V