交變電流和電磁波

關(guān)于交變電流和電磁波第一頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日知識(shí)要求Ⅰ類電阻、電感和電容對(duì)交變電流的作用感抗和容抗變壓器的原理，電壓比和電流比，電能的輸送電磁場(chǎng)，電磁波，電磁波的波速。無線電波的發(fā)射和接收。電視，雷達(dá)。Ⅱ類交流發(fā)電機(jī)及其產(chǎn)生正弦交流電的原理，正弦交流電的圖象和三角函數(shù)表達(dá)式。最大值與有效值，周期與頻率。

第二頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日技能要求一、交流電路中電功的計(jì)算和電量的計(jì)算二、認(rèn)識(shí)身邊的電磁波三、水電站的能量轉(zhuǎn)化和能量輸送

第三頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日例題一如圖所示，矩形線圈共100匝，ad＝0.4m，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直磁場(chǎng)的OO’軸以每秒50轉(zhuǎn)的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。（1）線圈在什么位置時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，為多少？（2）以圖示位置為計(jì)時(shí)時(shí)刻，電動(dòng)勢(shì)的變化規(guī)律怎樣？（3）從圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值為多少？（4）從圖示位置開始計(jì)時(shí)，t＝1/150s時(shí)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是多少？分析與解答（1）線圈平面與磁感線平行時(shí)電動(dòng)勢(shì)最大，Em=（2）（3）E平均=(請(qǐng)注意到它與有效值E=的區(qū)別)第四頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日例題二一小型發(fā)電機(jī)內(nèi)的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以恒定的角速度ω繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)。線圈匝數(shù)n＝100，穿過每匝線圈的磁通量φ隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，如圖所示。發(fā)電機(jī)內(nèi)阻r＝5.0Ω，外電路電阻R＝95Ω。已知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值Em＝nωφm，其中φm為穿過每匝線圈磁通量的最大值。求串聯(lián)在外電路中的交流電流表（內(nèi)阻不計(jì)）的示數(shù)分析與解答交流電表的示數(shù)都是有效值。Em=nωφm,ω=2π/T=2S-1，Em=200VE=100V.I=1.34A

第五頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日例題三如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)正方形金屬線圈abcd，邊長(zhǎng)l＝0.2m，線圈ad邊跟磁場(chǎng)左側(cè)邊界重合，線圈電阻R＝0.4Ω，用外力使線圈從磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)出來，一次是使線圈從左側(cè)邊界勻速平行移出磁場(chǎng)，另一次是使線圈以ad邊為軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)出磁場(chǎng)，兩次所用時(shí)間都是0.1s。試計(jì)算兩次外力做功之差及兩次線圈中通過的電量之比。

第六頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日例題分析與解答向左勻速拉出：V1=l/t=2m/s,E=lVB=0.2V,I=lVB/R=0.5A,F1=IlB=0.05NW1=F1l=0.01J;Δq1=It=0.05C.以ad邊為軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)出磁場(chǎng)過程外力做的功必須用交流電的有效值來計(jì)算：ω=5πS-1,Em=ωl2B=0.1πV第七頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日例題四（2003年上海市高考理綜）攝影機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、錄像帶、畫布、毛筆、光盤、眼鏡、照相底片、放映機(jī)等陸續(xù)出現(xiàn)在人類的生活中。其中作為圖像載體的有

；作為圖像記錄工具的有（按發(fā)明時(shí)間的先后排列）

。分析與解答；注意按發(fā)明時(shí)間的先后排列。作為圖像載體的有（畫布、照相底片、錄像帶、光盤）作為圖像記錄工具的有（毛筆、攝影機(jī)、數(shù)碼相機(jī)）（“毛筆”不在第一位不給分）

第八頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日例題五（2003年上海市高考理綜）用遙控器調(diào)換電視機(jī)頻道的過程，實(shí)際上就是傳感器把光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的過程。下列屬于這類傳感器的是 （）A．紅外報(bào)警裝置 B．走廊照明燈的聲控開關(guān)C．自動(dòng)洗衣機(jī)中的壓力傳感裝置

D．電飯煲中控制加熱和保溫的溫控器分析與解答：聲控開關(guān)是把聲波轉(zhuǎn)化為電信號(hào)；自動(dòng)洗衣機(jī)中的壓力傳感裝置是把機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)；電飯煲中控制加熱和保溫的溫控器是把熱信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)；正確選項(xiàng)只有A第九頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日例題六如圖所示，理想變壓器輸入電壓一定，給負(fù)載R供電，使變壓器輸入功率增大的方法是（）A．只增大負(fù)載電阻的阻值B．只減小負(fù)載電阻的阻值C．只增加原線圈的匝數(shù)D．只增加副線圈的匝數(shù)分析與解答只增大負(fù)載電阻的阻值導(dǎo)致輸出電流減小，A錯(cuò)；理想變壓器每一匝的電壓都相等，只增加原線圈的匝數(shù)使每一匝的電壓減小，C錯(cuò)；正確選項(xiàng)為BD。

第十頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日例題七某河段河水流量為5m3/s，水流下落的高度為8m?，F(xiàn)在利用它來發(fā)電，設(shè)所用發(fā)電機(jī)的效率為50％，求：（1）發(fā)電機(jī)的輸出功率；（2）設(shè)發(fā)電機(jī)的輸出電壓為5000V，向400km外的用戶輸電，輸電線的電阻率ρ＝1.7×10-8Ω/m，橫截面積S＝0.85cm2，輸電導(dǎo)線上的電功率損失要求不超過輸出功率的4％，則在輸電時(shí)的電壓應(yīng)升高到多少伏？所用的升壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比是多少？（g取9.8m/s2）分析與解答（1）P=500×9.8×8×50％=196KW（2）R=ρ×2L/S=160Ω，P失=I2R=7840WI=7A，U2=P/I=28×103V，n1/n2=5/28。

第十一頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日例題八如圖所示，在真空中速度為v＝6.4×10-7m/s的電子束連續(xù)地射出兩平行極板之間，極板長(zhǎng)度為l＝8.0×10-2m，間距為d＝5.0×10-3m。兩極板不帶電時(shí)，電子束將沿兩極板之間的中線通過，在兩極板上加一50Hz的交變電壓U＝U0sinωt，如果所加電壓的最大值U0超過某一值Uc時(shí)，將出現(xiàn)以下現(xiàn)象：電子束有時(shí)能通過兩極板；有時(shí)間斷不能通過。（e＝1.6×10-19C,me＝9.11×10-31kg）求：（1）Uc的大??；（2）U0為何值才能使通過的時(shí)間△t1跟間斷的時(shí)間△t2之比為2:1。

第十二頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日例題分析與解答（1）△t=l/v=1.25×10-9S,在這樣短的時(shí)間內(nèi)可認(rèn)為電場(chǎng)是恒定的電子作類平拋運(yùn)動(dòng)。

Uc=91V

（2）右圖可以幫助理解U0的物理意義：△t1=T/6，△t2=T/4-T/6=T/12，

U0sinπ/3=Uc=91

VU0=105V第十三頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日作業(yè)1、某交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與時(shí)間的關(guān)系如圖所示，如果其他條件不變，僅使線圈的轉(zhuǎn)速加倍，則交流電動(dòng)勢(shì)的最大值和周期分別變?yōu)椋ǎ〢．400V，0.02sB．200V，0.02sC．400V，0.08sD．200V，0.08s轉(zhuǎn)速加倍則最大值加倍，周期減半B第十四頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日作業(yè)2、如圖a所示，A、B為兩個(gè)相同的環(huán)形線圈，共軸并靠近放置。A線圈中通有如圖b所示的交流電i，則（）A．在t1到t2時(shí)間內(nèi)，A、B兩線圈相吸B．在t1到t2時(shí)間內(nèi)，A、B兩線圈相斥C．t2時(shí)刻兩線圈間作用力為零D．t2時(shí)刻兩線圈間吸引力最大

分析：t2時(shí)刻B中的電流為零，AB間無相互作用t1時(shí)刻A中磁通量變化率為零，A中電流為零；在t1到t2時(shí)間內(nèi)B中電流減小這相當(dāng)于B遠(yuǎn)離A所以AB相互吸引。AC第十五頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日作業(yè)3、右圖示意了LC振蕩電路在某時(shí)刻電容器的帶電情況及線圈中的磁感線，由此可以斷定[

]

A．電容器正在充電

B．電感線圈中的磁場(chǎng)能正在增加C．電路中的電流強(qiáng)度正在減少

D．電容器的電場(chǎng)能正在減少

分析：由磁感線的方向可以判斷電流的方向根據(jù)右手螺旋定則電流是從電容器正極流向負(fù)極所以電容器正在放電，電場(chǎng)能正在減少磁場(chǎng)能正在增加BD第十六頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日作業(yè)4、右圖所示電路中的電容器稱為高頻旁路電容，下列說法正確的是：（

）A．電容器的電容很大

B．電容器的電容很小C．對(duì)高頻而言，電容器的容抗很大

D．對(duì)低頻而言，電容器的容抗很大

分析高頻旁路電容一般采用102P到100P的小電容器如果高頻旁路電容的電容過大就會(huì)把低頻信號(hào)也旁路掉。所以高頻旁路電容對(duì)低頻信號(hào)的容抗應(yīng)該很大。BD第十七頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日作業(yè)5、如圖所示，理想變壓器的副線圈上通過輸電線接有兩個(gè)相同的燈泡L1和L2，輸電線的等效電阻為R，開始時(shí)電鍵S斷開，當(dāng)S接通時(shí)，以下說法中正確的是（

）A．副線圈兩端MN的輸出電壓減小B．副線圈輸電線等效電阻R上的電壓降增大C．通過燈泡L1的電流增大D．原線圈中的電流增大分析：變壓器的輸入電壓不變、輸出電壓也不變，故A錯(cuò)S接通后總電阻減小，輸出電流就增大，所以輸入電流也增大輸電線等效電阻R上的電壓降就增大并聯(lián)電燈兩端的電壓就減小，故C錯(cuò)

BD第十八頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日作業(yè)6、如圖a為電熱毯的電路圖，電熱絲接在u＝311sin100tV的電源上，電熱毯被加熱到一定溫度后，通過裝置P使輸入電壓變?yōu)閳Db所示波形，從而進(jìn)入保溫狀態(tài)，若電熱絲電阻保持不變，此時(shí)交流電壓表的讀數(shù)是（

）A．110VB．156VC．220VD．211V分析：電壓表的讀數(shù)是交流電的有效值原電流的有效值是220V設(shè)圖b所示的電流的有效值為U則2U2/R=2202/RU=B第十九頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日作業(yè)7、如圖所示的電表均為理想的交流電表，保險(xiǎn)絲P的熔斷電流為2A，電容器C的擊穿電壓為300V。若在a、b間加正弦交流電壓，并適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)R0和R接入電路中的阻值，使P恰好不被熔斷，C恰好不被擊穿，則電流表的讀數(shù)為

A，電壓表的讀數(shù)為

V。分析：保險(xiǎn)絲的熔斷電流是指電流的有效值而電容器的擊穿電壓是指電壓的最大值所以電流表的讀數(shù)為2A電壓表的讀數(shù)為第二十頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日作業(yè)8、雷達(dá)站正在觀察一飛機(jī)飛行，若飛機(jī)正向雷達(dá)站飛來，從某時(shí)刻雷達(dá)發(fā)出電磁波到接收到反射的電磁波歷時(shí)200μs，隔4s后再觀測(cè)，從發(fā)出電磁波到接收到反射的電磁波歷時(shí)186μs，飛機(jī)的飛行速度為

m/s。分析：本題的示意圖如下

雷達(dá)站S1=Ct1/2=3×104mS2=Ct2/2=2.79×104mS1-S2=V×44V=2100m,V=525m/s第二十一頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日作業(yè)9、如果你通過同步衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的無線電話與對(duì)方通話，則在你講完話后，至少要等多長(zhǎng)時(shí)間才能聽到對(duì)方的回話？已知地球的質(zhì)量M＝6.0×1024kg，地球半徑R＝6.4×106m，萬有引力恒量G＝6.67×10－11Nm2/kg2。分析：首先要知道同步衛(wèi)星的高度

無線電波的傳播距離是4h第二十二頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日作業(yè)10、輸送4.0×106W的電能，若發(fā)電機(jī)輸出電壓為2000V，選用變壓器升壓后應(yīng)用截面積為4.25cm2的銅導(dǎo)線，把電能送到400Km遠(yuǎn)處，線路損失的功率為5.0×105W。已知銅的電阻率=1.7×10-8Ωm。（1）應(yīng)選用匝數(shù)比為多少的升壓變壓器？（2）在用電區(qū)的降壓變壓器的原線圈的兩端電壓是多大？分析：輸電線電阻R=

第二十三頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日作業(yè)11、電磁爐專用平底鍋的鍋底和鍋壁均由耐高溫絕緣材料制成。起加熱作用的是安在鍋底的一系列半徑不同的同心導(dǎo)電環(huán)（導(dǎo)電環(huán)的分布如圖所示）。導(dǎo)電環(huán)所用材料每米的電阻為0.125πΩ，從中心向外第n個(gè)同向圓環(huán)的半徑為rn＝（2n－1）r1（n＝1，2，3，…，7），已知r1＝1.0cm。當(dāng)電磁爐開啟后，能產(chǎn)生垂直于鍋底方向的變化磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間的變化率為100πsinωt，求：（1）半徑為r1的導(dǎo)電圓環(huán)中感應(yīng)電流的最大值是