步步高高考物理人教版浙江一輪復(fù)習課件章講交變電流

內(nèi)容索引考點一交變電流的產(chǎn)生和描述考點二電感和電容對交變電流的影響考點三變壓器、電能的輸送練出高分實驗15探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系1.交變電流(1)定義：

和

都隨時間做周期性變化的電流.(2)常見類型：如圖甲、乙、丙、丁所示都屬于交變電流.其中按正弦規(guī)律變化的交變電流叫正弦式交變電流，簡稱正弦交流電，如圖甲所示.大小方向【考點逐項排查】答案

垂直于磁場重合垂直中性面nBSω兩0發(fā)生改變最大不改變答案3．交變電流的變化規(guī)律(線圈在中性面位置開始計時)規(guī)律物理量函數(shù)表達式圖象磁通量Φ＝Φmcosωt＝Bscosωt電動勢e＝Emsinωt＝nBSωsinωt電壓u＝Umsinωt＝電流i＝Imsinωt＝4.交變電流的有效值(1)交變電流有效值的規(guī)定：交變電流、恒定電流I直分別通過同一電阻R，在相等時間內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱分別為Q交、Q直，若Q交＝Q直，則交變電流的有效值I＝I直(直流有效值也可以這樣算).(2)正(余)弦式交變電流的有效值與最大值之間的關(guān)系：E有效＝

U有效＝

I有效＝(3)對有效值的理解：①交流電流表、

的示數(shù)是指有效值；②用電器銘牌上標的值(如額定電壓、

等)指的均是有效值；③計算熱量、電功率及保險絲的

指的是有效值；④沒有特別加以說明的，是指有效值；⑤“交流的最大值是有效值的

倍”僅用于正弦交流電.(但當討論電容器的擊穿電壓時，要用最大值)熔斷電流交流電壓表額定功率答案[思維深化]1.如圖甲、乙、丙、丁、戊所示，把5個面積相同的線圈放入同一勻強磁場中，繞不同的軸轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)動過程中感應(yīng)電動勢的最大值是否相同？為什么？答案相同，因為感應(yīng)電動勢的最大值Em＝nBSω，與轉(zhuǎn)軸的位置無關(guān)，與線圈的形狀無關(guān).答案2.請判斷下列說法是否正確.(1)交變電流的主要特征是電流的方向隨時間周期性變化.(

)(2)大小變化而方向不變的電流也叫交變電流.(

)(3)線圈經(jīng)過中性面時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大.(

)(4)在一個周期內(nèi)，正弦交流電的方向改變兩次.(

)√××√答案1.(多選)如圖所示為交流發(fā)電機示意圖，線圈的AB邊連在金屬滑環(huán)K上，CD邊連在滑環(huán)L上，導(dǎo)體制作的兩個電刷E、F分別壓在兩個滑環(huán)上，線圈在轉(zhuǎn)動時可以通過滑環(huán)和電刷保持與外電路的連接.關(guān)于其工作原理，下列分析正確的是(

)A.當線圈平面轉(zhuǎn)到中性面的瞬間，穿過線圈的磁通量最大B.當線圈平面轉(zhuǎn)到中性面的瞬間，線圈中的感應(yīng)電流最大C.當線圈平面轉(zhuǎn)到跟中性面垂直的瞬間，穿過線圈的磁通量最小D.當線圈平面轉(zhuǎn)到跟中性面垂直的瞬間，線圈中的感應(yīng)電流最小AC中性面v

跟中性面垂直v

【題組階梯突破】解析答案213421342.(多選)圖甲是小型交流發(fā)電機的示意圖，兩磁極N、S間的磁場可視為水平方向的勻強磁場，

為交流電流表.線圈繞垂直于磁場的水平軸OO′沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，從圖甲所示位置開始計時，產(chǎn)生的交變電流隨時間變化的圖象如圖乙所示.以下判斷正確的是(

)A.電流表的示數(shù)為10AB.線圈轉(zhuǎn)動的角速度為50πrad/sC.t＝0.01s時，線圈平面與磁場方向平行D.t＝0.02s時，電阻R中電流的方向自右向左AImT

t＝0.01s時，I最大，線圈平面與磁場方向平行，t＝0.02s時，線圈所處的狀態(tài)就是圖示狀況，此時R中電流的方向自左向右.AC解析答案2134

有效值恰好為燈泡額定電壓，所以燈泡恰好正常發(fā)光峰值311V>300V，電容器可能被擊穿VVV解析

的示數(shù)為有效值:220VV√解析答案21344.如圖所示，N＝50匝的矩形線圈abcd，ab邊長l1＝20cm，ad邊長l2＝25cm，放在磁感應(yīng)強度B＝0.4T的勻強磁場中，外力使線圈繞垂直于磁感線且通過線圈中線的OO′軸以n＝3000r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動，線圈電阻r＝1Ω，外電路電阻R＝9Ω，t＝0時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)t＝0時感應(yīng)電流的方向；解析根據(jù)右手定則，線圈感應(yīng)電流方向為adcba.解析答案(2)感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式；解析答案2134(3)線圈轉(zhuǎn)一圈外力做的功；解析答案2134

[規(guī)律總結(jié)]返回內(nèi)容呈現(xiàn)1.電感器對交變電流的阻礙作用(1)實驗探究①實驗?zāi)康模毫私怆姼衅鲗蛔冸娏鞯淖璧K作用.②實驗演示：裝置如圖所示.電感線圈與燈泡串聯(lián)后分別接直流電源和有效值與直流電源相同的交流電源，觀察兩種情況下燈泡的亮度.③實驗現(xiàn)象：接通直流電源時，燈泡亮些；接通交流電源時，燈泡變暗.④實驗結(jié)論：電感線圈對交變電流有阻礙作用.(2)影響電感對交變電流的阻礙作用的因素：電感器的

、交變電流的

.①電感器的自感系數(shù)越大，對交變電流的阻礙作用

.②交變電流的頻率越高，對交變電流的阻礙作用

.【考點逐項排查】答案越大自感系數(shù)頻率越大(3)電感器的應(yīng)用——扼流圈類型區(qū)別低頻扼流圈高頻扼流圈構(gòu)造匝數(shù)多，有鐵芯(由銅線繞制)匝數(shù)少，無鐵芯(由銅線繞制)自感系數(shù)L較大較小感抗XL大小較大較小作用通直流，阻交流通直流、通低頻，阻高頻①“通直流，阻交流”這是對兩種不同類型的電流而言的，因為(恒定)直流不變化，不能引起自感現(xiàn)象，交變電流時刻改變，必有自感電動勢產(chǎn)生來阻礙電流的變化.②“通低頻，阻高頻”這是對不同頻率的交變電流而言的，因為交變電流的頻率越高，電流的變化越快，自感作用越強，感抗也就越大.2.電容器對交變電流的影響(1)實驗探究①實驗?zāi)康奶骄拷蛔冸娏髂芊裢ㄟ^電容器.②實驗演示如圖所示，將燈泡和電容器串聯(lián)在電路里，分別接直流電源和有效值與直流電源相同的交流電源，觀察兩種情況下燈泡的亮度.③實驗現(xiàn)象電路中串有電容器時，接通直流電源時，燈泡不亮；接通交流電源時，燈泡亮.④實驗結(jié)論交變電流能夠通過電容器，直流不能通過電容器.⑤實驗現(xiàn)象的本質(zhì)直流不能通過電容器是因為電容器的兩個極板中間充滿了絕緣介質(zhì).當交變電流加到電容器上后，在交變電流變化的一個周期內(nèi)電容器要交替進行充電、放電、反向充電、放電，電路中就有了持續(xù)的電流，好像是交變電流“通過”了電容器，實際上自由電荷并沒有通過電容器兩極板間的絕緣介質(zhì).(2)影響電容器對交變電流阻礙作用的因素：電容器的

、交變電流的

.①電容器的電容越大，對交變電流的阻礙作用

.②交變電流的頻率越高，對交變電流的阻礙作用

.答案越小電容頻率越小(3)電容器在電路中的應(yīng)用①隔直電容器：通交流，阻直流.如圖所示，輸入信號既有交流成分又有直流成分，在下一級電路的輸入端前串聯(lián)一個電容器(電容較大)，就可以阻擋直流成分，只讓交流成分通過.②高頻旁路電容器：通高頻，阻低頻.如圖所示，輸入信號中既有高頻成分又有低頻成分，在下一級電路的輸入端并聯(lián)一個電容器(電容較小)，就可只把低頻成分的交流信號輸送到下一級裝置.5.(多選)如圖所示的實驗電路中，若交流電壓的有效值與直流電壓相等，S為雙刀雙擲開關(guān)，下列敘述中正確的是(

)A.當S擲向a、b時燈較亮，擲向c、d時燈較暗B.當S擲向a、b時燈較暗，擲向c、d時燈較亮C.S擲向c、d，把電感線圈中的鐵芯抽出來時燈變亮D.S擲向c、d，電源電壓不變，而使頻率減小時燈變暗解析線圈對恒定電流幾乎無阻礙作用，對交變電流自感系數(shù)越大，阻礙作用越大.【題組階梯突破】解析答案AC6576.如圖所示，電路由交流電源供電，最大電壓保持不變，如果交變電流的頻率升高，則下列說法中正確的是(

)A.電容器上的電荷量最大值增大

B.電容器的阻礙作用增大C.電路中燈泡的亮度變亮 D.電路中燈泡的亮度變暗解析當交變電流的頻率升高時，電容器的阻礙作用減小，燈泡的亮度變亮，燈泡兩端的電壓變大，故選項C正確，選項B、D錯誤；由Q＝CU可知，選項A錯誤.解析答案C6577.(多選)如圖所示，當交流電源的電壓(有效值)U＝220V，頻率f＝50Hz時，三只燈泡L1、L2、L3的亮度相同(L無直流電阻)，若將交流電源的頻率變?yōu)閒＝100Hz，則(

)A.L1燈比原來亮 B.L2燈比原來亮C.L3燈和原來一樣亮 D.L3燈比原來亮解析電容器對交流電的阻礙作用與交變電流的頻率有關(guān)，頻率高對高頻交變電流的阻礙作用小，所以選項A正確；電感器對交變電流的阻礙作用隨頻率的升高而增大，所以選項B錯誤；電阻R對交變電流的阻礙作用與電源的頻率無關(guān)，所以選項C正確，選項D錯誤.解析答案AC657返回1.理想變壓器的基本關(guān)系(1)構(gòu)造如圖所示，變壓器是由

和繞在鐵芯上的

組成的.①原線圈：與交流電源連接的線圈，也叫

線圈.②副線圈：與

連接的線圈，也叫

線圈.【考點逐項排查】答案次級閉合鐵芯兩個線圈初級負載答案(2)原理電流磁效應(yīng)、

.(3)基本關(guān)系式及制約關(guān)系①功率關(guān)系：

.即

.而且，原線圈的輸入功率P入由

決定.②電壓關(guān)系：.而且，副線圈電壓U2由

和匝數(shù)比決定.③電流關(guān)系：只有一個副線圈時＝.而且，原線圈電流I1由

和匝數(shù)比決定.副線圈電流I2電磁感應(yīng)P入＝P出U1I1＝U2I2副線圈的輸出功率P出原線圈電壓U1

3.遠距離輸電問題(1)遠距離輸電示意圖(如圖所示)

電壓I2R電阻率截面積答案

答案輸電線路線路電阻

AVAV讀數(shù)：有效值√解析答案【題組階梯突破】9810119.自耦變壓器鐵芯上只繞有一個線圈，原、副線圈都只取該線圈的某部分.一升壓式自耦調(diào)壓變壓器的電路如圖所示，其副線圈匝數(shù)可調(diào).已知變壓器線圈總匝數(shù)為1900匝，原線圈為1100匝，接在有效值為220V的交流電源上.當變壓器輸出電壓調(diào)至最大時，負載R上的功率為2.0kW.設(shè)此時原線圈中電流的有效值為I1，負載兩端電壓的有效值為U2，且變壓器是理想的，則U2和I1分別約為(

)A.380V和5.3AB.380V和9.1AC.240V和5.3AD.240V和9.1An2=1900√解析答案98101110.(多選)如圖所示，理想變壓器的原線圈連接一只理想交流電流表，副線圈匝數(shù)可以通過滑動觸頭Q來調(diào)節(jié)，在副線圈兩端連接了定值電阻R0和滑動變阻器R，P為滑動變阻器的滑動觸頭.在原線圈上加一電壓為U的正弦交流電，則(

)A.保持Q的位置不動，將P向上滑動時，電流表讀數(shù)變大B.保持Q的位置不動，將P向上滑動時，電流表讀數(shù)變小C.保持P的位置不動，將Q向上滑動時，電流表讀數(shù)變大D.保持P的位置不動，將Q向上滑動時，電流表讀數(shù)變小解析Q位置不動，U2不變，當P上滑時，R增大，P出減小P入減小A減小U1不變P位置不動，R不變，當Q上滑時，U2變大，P出增大P入增大A增大BC解析答案98101111.(多選)在遠距離輸電時，輸送的電功率為P，輸電電壓為U，所用導(dǎo)線電阻率為ρ，橫截面積為S，總長度為L，輸電線上損失的電功率為P′，用戶得到的電功率為P用，則P′、P用的關(guān)系式正確的是(

)BD解析答案981011關(guān)于理想變壓器的四點說明1.變壓器不能改變直流電壓.2.變壓器只能改變交變電流的電壓和電流，不能改變交變電流的頻率.3.理想變壓器本身不消耗能量.4.理想變壓器基本關(guān)系中的U1、U2、I1、I2均為有效值.[規(guī)律總結(jié)]返回1.實驗?zāi)康模禾骄孔儔浩骶€圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系.2.實驗原理：原線圈通過電流時，鐵芯中產(chǎn)生磁場，由于交變電流的大小和方向都在不斷變化，鐵芯中的磁場也在不斷的變化，變化的磁場在副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，副線圈中就存在輸出電壓.本實驗通過改變原、副線圈匝數(shù)，探究原、副線圈的電壓與匝數(shù)的關(guān)系.3.實驗器材：兩只多用電表(或兩只交直流數(shù)字電壓表)、學(xué)生電源(低壓交流電源)、開關(guān)、可拆變壓器、導(dǎo)線若干.【考點逐項排查】4.實驗步驟(1)按如圖所示連接好電路圖，將兩個多用電表調(diào)到交流電壓擋，并記錄兩個線圈的匝數(shù).(2)打開學(xué)生電源，讀出電壓值，并記錄在表格中.(3)保持匝數(shù)不變多次改變輸入電壓，記錄下每次的兩個電壓值.(4)保持電壓、原線圈的匝數(shù)不變，多次改變副線圈的匝數(shù)，記錄下每次的副線圈匝數(shù)和對應(yīng)的電壓值.5.數(shù)據(jù)記錄與處理6.結(jié)論：原、副線圈的電壓比與原、副線圈的匝數(shù)比相等.次序n1(匝)n2(匝)n1∶n2U1(V)U2(V)U1∶U21

2

3

4

7.誤差分析(1)實際變壓器存在各種損耗.(2)交流電表的讀數(shù)存在誤差.8.注意事項(1)在改變學(xué)生電源電壓、線圈匝數(shù)前均要先斷開開關(guān)，再進行操作.(2)為了人身安全學(xué)生電源的電壓不能超過12V，不能用手接觸裸露的導(dǎo)線和接線柱.(3)為了多用電表的安全，使用交流電壓擋測電壓時，先用最大量程擋試測，大致確定被測電壓后再選用適當?shù)膿跷贿M行測量.12.在“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”的實驗中，實驗室中備有下列可供選擇的器材：A.可拆變壓器(鐵芯、兩個已知匝數(shù)的線圈)B.條形磁鐵C.直流電源D.多用電表E.開關(guān)、導(dǎo)線若干上述器材在本實驗中不必用到的是_____(填器材前的序號)，本實驗中還需用到的器材有______________.【題組階梯突破】BC低壓交流電源131214答案13.做“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實驗時，原線圈接在學(xué)生電源上，用多用電表測量副線圈的電壓，下列操作正確的是(

)A.原線圈接直流電壓，電表用直流電壓擋B.原線圈接直流電壓，電表用交流電壓擋C.原線圈接交流電壓，電表用直流電壓擋D.原線圈接交流電壓，電表用交流電壓擋解析副線圈上的感應(yīng)電動勢是通過兩個線圈間的互感現(xiàn)象產(chǎn)生的，所以原線圈上的電流應(yīng)該是變化的，應(yīng)為交流電流，電壓為交流電壓，故D正確.D131214解析答案14.有一個教學(xué)用的可拆變壓器，如圖甲所示，它有兩個外觀基本相同的線圈A、B(內(nèi)部導(dǎo)線電阻率、橫截面積相同)，線圈外部還可以繞線.(1)某同學(xué)用一多用電表的同一歐姆擋先后測量了A、B線圈的電阻值，指針分別對應(yīng)圖乙中的a、b位置，則A線圈的電阻為______Ω，由此可推斷_____線圈的匝數(shù)較多(選填“A”或“B”).解析多用電表歐姆擋讀數(shù)＝指針指示值×倍率.A的讀數(shù)為24，倍率為×1，所以電阻為24Ω，根據(jù)電阻定律，導(dǎo)線越長，電阻越大，因為A的電阻比B大，所以A線圈匝數(shù)多.24A131214解析答案(2)如果把它看做理想變壓器，現(xiàn)要測量A線圈的匝數(shù)，提供的器材有：一根足夠長的絕緣導(dǎo)線、一只多用電表和低壓交流電源，請完成實驗步驟的填空：①用絕緣導(dǎo)線在線圈的外部或變壓器的鐵芯上繞制n匝線圈；②將_____(選填“A”或“B”)線圈與低壓交流電源相連接；③用多用電表的_________擋分別測量A線圈的輸入電壓UA和繞制線圈的輸出電壓U.④則A線圈的匝數(shù)為______.A交流電壓返回解析答案1312142134567891011

√解析答案121314

√解析答案21345678910111213143.小型手搖發(fā)電機線圈共N匝，每匝可簡化為矩形線圈abcd，磁極間的磁場視為勻強磁場，方向垂直于線圈中心軸OO′，線圈繞OO′勻速轉(zhuǎn)動，如圖所示.矩形線圈ab邊和cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值都為e0，不計線圈電阻，則發(fā)電機輸出電壓(

)解析答案解析矩形線圈ab邊和cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值都為e0，所以發(fā)電機的電動勢峰值為2Ne0，A、B錯誤；D21345678910111213144.如圖所示是“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”的實驗裝置，下列說法正確的是(

)A.與燈泡連接的線圈叫原線圈B.測量變壓器輸出電壓要用直流電壓表C.若只增加副線圈的匝數(shù)，變壓器的輸出電壓變大D.若只增加副線圈的匝數(shù)，變壓器的輸出電壓變小C答案21345678910111213145.一理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為3∶1，在原、副線圈的回路中分別接有阻值相同的電阻，原線圈一側(cè)接在電壓為220V的正弦交流電源上，如圖所示.設(shè)副線圈回路中電阻兩端的電壓為U，原、副線圈回路中電阻消耗的功率的比值為k，則(

)A解析答案21345678910111213146.普通的交流電流表不能直接接在高壓輸電線路上測量電流，通常要通過電流互感器來連接，圖中電流互感器ab一側(cè)線圈的匝數(shù)較少，工作時電流為Iab，cd一側(cè)線圈的匝數(shù)較多，工作時電流為Icd，為了使電流表能正常工作，則(

)A.ab接MN、cd接PQ，Iab＜IcdB.ab接MN、cd接PQ，Iab＞IcdC.ab接PQ、cd接MN，Iab＜IcdD.ab接PQ、cd接MN，Iab＞IcdB解析答案2134567891011121314

解析答案2134567891011121314答案D單刀雙擲開關(guān)與a連接，滑片P向上移動時，電壓表示數(shù)變大，選項C錯誤.21345678910111213148.(多選)在遠距離輸電中，當輸電線的電阻和輸送的電功率不變時，那么(

)A.輸電線路上損失的電壓與輸送電流成正比B.輸送電壓越高，輸電線路上損失的電壓越大C.輸電線路上損失的功率跟輸送電壓的平方成反比D.輸電線路上損失的功率跟輸電線上的電流成正比解析答案AC21345678910111213149.(多選)如圖所示，將額定電壓為60V的用電器，通過一理想變壓器接在正弦交變電源上.閉合開關(guān)S后，用電器正常工作，交流電壓表和交流電流表(均為理想電表)的示數(shù)分別為220V和2.2A.以下判斷正確的是(

)A.變壓器輸入功率為484WB.通過原線圈的電流的有效值為0.6AC.通過副線圈的電流的最大值為2.2AD.變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝11∶3解析答案2134567891011121314答案BD解析變壓器的輸入功率P1＝P2＝I2U2＝2.2×60W＝132W，選項A錯誤