高中物理 第5章 交變電流章末復(fù)習(xí)課學(xué)案 新人教版選修32

1、6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3

2、3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5第第 5 5 章章 交變電流交變電流章末復(fù)習(xí)課【知識(shí)體系】答案填空垂直于磁場(chǎng)的軸最大零最大sintnbs電流的熱效應(yīng)em21f1tnt交流高頻直流低頻n1n2i2n2i2rir主題 1交流電四值的計(jì)算及應(yīng)用1 瞬時(shí)值： 反映不同時(shí)刻交變電流的大小和方向， 正弦式電流瞬時(shí)值表達(dá)式為：eemsint，iimsint.應(yīng)當(dāng)注意必須從中性面開始在研究某一時(shí)刻或某狀態(tài)的問題時(shí)，要用瞬時(shí)值2峰值：交變電流的峰值是它能達(dá)到的最大值線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)

3、中繞垂直于磁場(chǎng)的軸旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的交變電流的電動(dòng)勢(shì)，其最大值emnbs，在考慮電容器的耐壓值時(shí)，應(yīng)根據(jù)交流電的最大值6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4

4、3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 53平均值：平均值需用ent和進(jìn)行計(jì)算，求一段時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量時(shí)要用電流的平均值，.4有效值：正弦式交流電的有效值eem2，iim2，uum2，其他交變電流的有效值根據(jù)有效值的定義計(jì)算，求電功、電功率、焦耳熱、確定保險(xiǎn)絲的熔斷電流，要用電流的有效值；沒有特殊說(shuō)明時(shí)，交流電的電流、電壓、電動(dòng)勢(shì)指有效值，交流電表的

5、測(cè)量值是有效值，交流用電設(shè)備上所標(biāo)的額定電壓、額定電流都是有效值【典例 1】如圖所示，n50 匝的矩形線圈abcd，ab邊長(zhǎng)l120 cm，ad邊長(zhǎng)l225cm，放在磁感應(yīng)強(qiáng)度b0.4 t 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，外力使線圈繞垂直于磁感線且通過(guò)線圈中線的oo軸以n3 000 r/min 的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈電阻r1，外電路電阻r9，t0 時(shí)線圈平面與磁感線平行，ab邊正轉(zhuǎn)出紙外、cd邊轉(zhuǎn)入紙里求：(1)t0 時(shí)感應(yīng)電流的方向；(2)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式；(3)線圈轉(zhuǎn)一圈外力做的功；(4)從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò) 90的過(guò)程中流過(guò)電阻r的電荷量解析：(1)根據(jù)右手定則，線圈感應(yīng)電流方向?yàn)閍dcba.(2)線圈的

6、角速度2n100 rad/s，圖示位置的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，其大小為emnbl1l2，代入數(shù)據(jù)得em314 v，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式：eemcost314cos 100tv.(3)電動(dòng)勢(shì)的有效值eem2，線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的周期t20.02 s，線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，外力做功大小等于電功的大小，即：wi2(rr)te2rrt，6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1

7、 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5代入數(shù)據(jù)得w98.6 j.(4)從t0 起轉(zhuǎn)過(guò) 90過(guò)程中，t內(nèi)流過(guò)r的電荷量：qn（rr）ttnbsrrnbl1l

8、2rr，代入數(shù)據(jù)得q0.1 c.題后反思瞬時(shí)值、平均值、有效值的應(yīng)用(1)研究交變電流某一時(shí)刻的電流、電壓或某一時(shí)刻線圈受到的安培力時(shí)，只能用瞬時(shí)值(2)不僅熱量的計(jì)算用有效值，與熱效應(yīng)有關(guān)的計(jì)算，如保險(xiǎn)絲的熔斷電流都必須用有效值針對(duì)訓(xùn)練1一個(gè)按正弦規(guī)律變化的交流電的圖象如圖所示，由圖象可知()a該交變電流的頻率為 0.2 hzb該交變電流的有效值為 14.1 ac該交變電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為i20sin 0.02tadtt8時(shí)刻，該交變電流的大小與其有效值相等解析：由圖象可知t0.02 s，頻率f1t50 hz.電流最大值im20 a，故有效值為iim210 2 a線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度2f100

9、rad/s.瞬時(shí)值表達(dá)式為i20sin 100ta，將tt8代入瞬時(shí)值公式得i20sin100180.02a10 2 a由以上可知 b、d正確答案：bd主題 2有關(guān)理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析分清變量和不變量，弄清u1、u2，i1、i2，r，n1、n2，p1、p2等物理量間的制約關(guān)系是對(duì)理想變壓器電路進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析的關(guān)鍵理想變壓器電路的動(dòng)態(tài)分析有下列兩種情況：1匝數(shù)比不變的情況(如下圖所示)6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3

10、3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5n1n2不變，負(fù)載r變化(1)u1不變，根據(jù)u1u

11、2n1n2，輸入電壓u1決定輸出電壓u2，不論負(fù)載電阻r如何變化，u2不變(2)當(dāng)負(fù)載電阻發(fā)生變化時(shí)，i2變化，輸出電流i2決定輸入電流i1，故i1發(fā)生變化(3)i2變化引起p2變化，p1p2，故p1發(fā)生變化2負(fù)載電阻不變的情況(如下圖所示)n1n2改變，負(fù)載r不變(1)u1不變，n1n2發(fā)生變化，故u2變化(2)r不變，u2變化，故i2發(fā)生變化(3)根據(jù)p2u22r，p2發(fā)生變化，再根據(jù)p1p2，故p1變化，p1u1i1，u1不變，故i1發(fā)生變化【典例 2】圖甲中理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比n1n251，電阻r20，l1、l2為規(guī)格相同的兩只小燈泡，s1為單刀雙擲開關(guān)原線圈接正弦交變電源，

12、輸入電壓u隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示現(xiàn)將 s1接 1、s2閉合，此時(shí) l2正常發(fā)光下列說(shuō)法正確的是()圖甲圖乙a輸入電壓u的表達(dá)式u20 2sin 50 v6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d

13、 d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5b只斷開 s2后，l1、l2均正常發(fā)光c只斷開 s2后，原線圈的輸入功率增大d若 s1換接到 2 后，r消耗的電功率為 0.8 w解析：由圖象可知um20 2，t0.02 s，故2t100 rad/s，即輸入電壓u9的表達(dá)式u20 2sin 100t v，所以 a 錯(cuò)誤斷開

14、s2后兩燈泡串聯(lián)，總電壓仍為 4 v，所以 l1、l2均不能正常發(fā)光，b 項(xiàng)錯(cuò)誤根據(jù)p入p出u2r可知斷開 s2后r增大，p入變小，c項(xiàng)錯(cuò)誤若 s1接 2，由pu2r可得p4220w0.8 w，故答案為 d.答案：d題后反思解答變壓器問題離不開理想變壓器的三個(gè)關(guān)系，即功率關(guān)系、電壓關(guān)系、電流關(guān)系仔細(xì)分析題目中的已知條件，找到突破口，再結(jié)合三個(gè)關(guān)系求解針對(duì)訓(xùn)練2(多選)如圖所示，一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為 41，原線圈兩端接入一正弦交流電源；副線圈電路中r為負(fù)載電阻，交流電壓表和交流電流表都是理想電表下列結(jié)論正確的是()a若電壓表讀數(shù)為 6 v，則輸入電壓的最大值為 24 2 vb若輸入電

15、壓不變，副線圈匝數(shù)增加到原來(lái)的 2 倍則電流表的讀數(shù)減小到原來(lái)的一半c若輸入電壓不變，負(fù)載電阻的阻值增加到原來(lái)的 2 倍，則輸入功率也增加到原來(lái)的2 倍d若保持負(fù)載電阻的阻值不變輸入電壓增加到原來(lái)的 2 倍則輸出功率增加到原來(lái)的 4 倍解析：若電壓表讀數(shù)為 6 v，即變壓器輸出電壓有效值為 6 v，則輸入電壓有效值為u246 v24 v，其最大值為 24 2 v，選項(xiàng) a 正確；若輸入電壓不變，副線圈匝數(shù)增加到原來(lái)的 2 倍，則輸出電壓也增加到原來(lái)的 2 倍，電流表示數(shù)應(yīng)增加到原來(lái)的 2 倍，選項(xiàng) b錯(cuò)誤；若輸入電壓不變，負(fù)載電阻的阻值增加到原來(lái)的 2 倍，則輸出電壓不變輸出電流減小到原來(lái)的一

16、半，輸出功率減小到原來(lái)的一半，輸入功率等于輸出功率，即piu也減小到原來(lái)的一半選項(xiàng) c 錯(cuò)誤；若保持負(fù)載電阻的阻值不變輸入電壓增加到原來(lái)的 2 倍，輸出6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d

17、8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5電壓也增大到原來(lái)的 2 倍則由pu2r可知輸出功率增加到原來(lái)的 4 倍，選項(xiàng) d 正確答案：ad統(tǒng)攬考情本章知識(shí)在試題中多以選擇題題型出現(xiàn)， 考查以“表征交流電的物理量”和“變壓器”為主， 也有對(duì)本章知識(shí)和電學(xué)其他部分甚至力學(xué)內(nèi)容相聯(lián)系的綜合考查， 近年各地高考和全國(guó)卷都會(huì)考一道選

18、擇題真題例析(2016全國(guó)卷)一含有理想變壓器的電路如圖所示， 圖中電阻r1、r2和r3的阻值分別為 3 、1 和 4 ，a 為理想交流電流表，u為正弦交流電壓源，輸出電壓的有效值恒定當(dāng)開關(guān) s 斷開時(shí)，電流表的示數(shù)為i；當(dāng) s 閉合時(shí)，電流表的示數(shù)為 4i.該變壓器原、副線圈匝數(shù)比為()a2b3c4d5解析：該變壓器原、副線圈匝數(shù)比為k，當(dāng)開關(guān) s 斷開時(shí)，原線圈兩端電壓u1uir1，電流為i1i，副線圈的電壓u2u1kuir1k，根據(jù)歐姆定律i2ki1u2r2r3，當(dāng)開關(guān) s 閉合時(shí)，原線圈兩端電壓u1u4ir1，電流為i14i，副線圈的電壓u2u1ku4ir1k，根據(jù)歐姆定律i2ki1u

19、2r2.綜上解得k3，故 a、c、d 錯(cuò)誤，b 正確答案：b針對(duì)訓(xùn)練(2016全國(guó)卷)(多選)如圖，理想變壓器原、副線圈分別接有額定電壓相同的燈泡 a和 b.當(dāng)輸入電壓u為燈泡額定電壓的 10 倍時(shí)，兩燈泡均能正常發(fā)光下列說(shuō)法正確的是()a原、副線圈匝數(shù)比為 91b原、副線圈匝數(shù)比為 196 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1

20、 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5c此時(shí) a 和 b 的電功率之比為 91d此時(shí) a 和 b 的電功率之比為 19解析： 設(shè)燈泡的額定電壓為u0， 兩燈泡均能正常發(fā)光， 所以原線

21、圈輸出端電壓為u19u0，副線圈兩端電壓為u2u0，故u1u291，根據(jù)u1u2n1n291，a 正確，b 錯(cuò)誤；根據(jù)公式i1i2n2n1可得i1i219，由于小燈泡兩端的電壓相等，所以根據(jù)公式pui可得兩者的電功率之比為 19，c錯(cuò)誤，d 正確答案：ad1.小型手搖發(fā)電機(jī)線圈共n匝，每匝可簡(jiǎn)化為矩形線圈abcd，磁極間的磁場(chǎng)視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于線圈中心軸oo，線圈繞oo勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖所示矩形線圈ab邊和cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值都為e0，不計(jì)線圈電阻，則發(fā)電機(jī)輸出電壓()a峰值是e0b峰值是 2e0c有效值是22ne0d有效值是2ne0解析：由題意可知，線圈ab邊和cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電

22、動(dòng)勢(shì)的最大值都為e0，因此對(duì)單匝矩形線圈總電動(dòng)勢(shì)最大值為 2e0，又因?yàn)榘l(fā)電機(jī)線圈共n匝，所以發(fā)電機(jī)線圈中總電動(dòng)勢(shì)最大值為 2ne0，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，在不計(jì)線圈內(nèi)阻時(shí)，輸出電壓等于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，即其峰值為 2ne0，故選項(xiàng) a、b 錯(cuò)誤；又由題意可知，若從圖示位置開始計(jì)時(shí)，發(fā)電機(jī)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為正弦式交變電流，由其有效值與峰值的關(guān)系可知，uum2，即u 2ne0，故選項(xiàng) c 錯(cuò)誤；選項(xiàng) d 正確答案：d2如圖為氣流加熱裝置的示意圖，使用電阻絲加熱導(dǎo)氣管，視變壓器為理想變壓器，原線圈接入電壓有效值恒定的交流電并保持匝數(shù)不變， 調(diào)節(jié)觸頭p， 使輸出電壓有效值由 220v 降至

23、110 v調(diào)節(jié)前后()6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8

24、 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5a副線圈中的電流比為 12b副線圈輸出功率比為 21c副線圈的接入匝數(shù)比為 21d原線圈輸入功率比為 12解析：通過(guò)調(diào)節(jié)觸頭p.使輸出電壓有效值由 220 v 降至 110 v輸出電壓減少為原來(lái)的一半，根據(jù)歐姆定律iur，在電阻不變時(shí)，調(diào)節(jié)前后副線圈輸出電流之比為i2 前i2 后u2 前u2 后21，選項(xiàng) a 錯(cuò)誤；根據(jù)理想變壓器原理u1u2n1n2，在原線圈電壓和匝數(shù)不變的情況下，副線圈接入匝數(shù)也應(yīng)該變?yōu)樵?/p>

25、來(lái)的一半，接入匝數(shù)比n2 前n2 后u2 前u2 后21，選項(xiàng) c 正確；根據(jù)功率pui，得到調(diào)節(jié)前后副線圈輸出功率之比p2 前p2 后u2 前i2 前u2 后i2 后41，選項(xiàng) b 錯(cuò)誤；原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率，所以原線圈的輸入功率之比p1 前p1 后p2 前p2 后41，選項(xiàng) d 錯(cuò)誤答案：c3電阻r1、r2與交流電源按如圖甲方式連接，r110 ，r220 .合上開關(guān) s 后，通過(guò)電阻r2的正弦交變電流i隨時(shí)間t變化的情況如圖乙所示則()圖甲圖乙a通過(guò)r1的電流有效值是 1.2 abr1兩端的電壓有效值是 6 vc通過(guò)r2的電流最大值是 1.2 2 adr2兩端的電壓最大值是 6 2 v解析：交變電流的最大值im0.6 2 a，則有效值iim20.6 a，選項(xiàng) a、c 錯(cuò)誤r1兩端電壓的有效值u1ir16 v，選項(xiàng) b 正確r2兩端電壓的最大值u2mimr212 2 v，選項(xiàng) d 錯(cuò)誤答案：b4圖示電路中，變壓器為理想變壓器，a、b接在電壓有效值不變的交流電源兩端，r0為定值電阻，r為滑動(dòng)變阻器現(xiàn)將變阻器的滑片從一個(gè)位置滑動(dòng)到另一個(gè)位置，觀察到電流表 a1的示數(shù)增大了 0.2 a，電流表 a2的示數(shù)增大了 0.8 a則下列說(shuō)法正確的是()6 e d