2019-2020年高中物理 第五章 交变电流章末整合提升学案 新人教版选修3-2.doc

2019-2020年高中物理 第五章 交变电流章末整合提升学案 新人教版选修3-2一、交流电“四值”的计算和应用1最大值：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动所产生的交流电，最大值EmnBS.在考虑电容器的耐压值时应根据交流电的最大值2有效值：正弦式交流电的有效值E、I，非正弦式交流电的有效值应根据有效值的定义计算求电功、电功率，确定保险丝的熔断电流，要用到有效值；没有特殊说明时，交流电的电流、电压、电动势指有效值，交流电表的测量值是有效值，交流用电设备上所标的额定电压、额定电流是有效值3瞬时值：当线圈平面处于中性面时开始计时，电动势的瞬时值表达式为eEmsin t.瞬时值对应某一时刻的电压、电流值4平均值：平均值需用n和进行计算，求一段时间内通过导体横截面的电荷量时要用平均值，qtn.例1将交流电压u220sin (100t) V接到“220 V，100 W”的灯泡两端，若灯泡灯丝电阻保持不变，求：(1)通过灯泡电流的最大值；(2)灯泡的实际功率；(3)每秒钟电流方向改变的次数；(4)通过灯泡电流i的瞬时值表达式解析(1)交流电压的有效值U V220 V，灯泡的额定电压为UL220 V，因此恰好正常发光由“220 V,100 W”知该灯泡的电阻为RL484 .通过灯泡电流的最大值为Im A0.64 A.(2)灯泡的实际功率与额定功率相同，P100 W.(3)周期T0.02 s,1秒钟电流方向改变的次数n22100(次)(4)通过灯泡电流i的瞬时值表达式为iImsin t0.64sin (100t) A.答案(1)0.64 A(2)100 W(3)100次(4)i0.64sin (100 t) A针对训练1如图1所示，矩形线圈的匝数为n，线圈面积为S，线圈总电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO轴以角速度匀速转动，外电路电阻为R，在线圈由图示位置转过90的过程中(不计转动中的一切摩擦)，求：图1(1)通过电阻R的电荷量q；(2)电阻R上产生的焦耳热Q；(3)驱动线圈转动的外力所做的功W.答案(1)(2)(3)解析(1)在此过程中，穿过线圈的磁通量变化量BS，时间t，平均电动势为nnBS，平均电流为，通过R的电荷量qt.(2)在该过程中电阻R上产生的焦耳热为一个周期内产生焦耳热的，QI2RT2R.(3)由于线圈在磁场中匀速转动，所以外力做的功全部转化为电路的内能，WI2(Rr)t.二、变压器原理及相关电路的动态分析处理此类问题的关键是分清变量和不变量，弄清理想变压器中各物理量之间的联系和相互制约关系，大致有两种情况：(1)负载不变，原、副线圈匝数比改变；(2)原、副线圈匝数比不变，负载改变动态分析该类问题的思路可表示为：U1U2I2I1P1例2一理想变压器原、副线圈的匝数比为101，原线圈输入电压的变化规律如图2甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的滑片下列说法正确的是()图2A副线圈输出电压的频率为50 HzB副线圈输出电压的有效值为31 VCP向右移动时，原、副线圈的电流比减小DP向右移动时，变压器的输入功率增大解析变压器不改变电压的频率，副线圈中的电压频率等于原线圈中的电压频率为f Hz50 Hz；由可得副线圈中电压的最大值为31 V，故有效值为 V；P向右移动时，输出电压不变，电阻减小，电流增大，由于输出电流决定输入电流，输入电流也增大，由知，原、副线圈的电流比不变；输出电压不变，输出电流增大，所以输出功率增大，变压器的输入功率等于输出功率，输入功率也增大，故正确的选项为A、D.答案AD针对训练2图3甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1n251，电阻R20 ，L1、L2为规格相同的两只灯泡，S1为单刀双掷开关原线圈接正弦交流电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光下列说法正确的是()图3A输入电压u的表达式u20sin (50t) VB只断开S1后，L1、L2均正常发光C只断开S2后，原线圈的输入功率增大D若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8 W答案D解析由输入电压u随时间t的变化关系图象可知，交变电流周期为0.02 s，输入电压u的表达式u20sin(100t) V，选项A错误；只断开S1后，L1、L2均不能发光，选项B错误；只断开S2后，L1、L2串联后接入电路，变压器输出电流减小，原线圈的输入功率减小，选项C错误；若S1换接到2后，变压器输出电压U4 V，R中电流为I0.2 A，R消耗的电功率为PUI0.8 W，选项D正确三、电能的输送解决远距离输电问题要注意以下两点：1首先画出输电线路示意图，包括发电机、升压变压器、输电线、降压变压器、负载等，在图中标出相应物理量符号，利用输电电流I，输电线上损失电压UIR线，输电线损失功率PI2R线()2R线及其相关知识解答2分别在“三个回路”以及“两个变压器”上找各物理量之间的关系，特别注意以升压变压器的副线圈、输电线、降压变压器的原线圈组成的回路，在此回路中利用电路知识分析电压关系和功率关系例3交流发电机两端电压是220 V，输出功率为4 400 W，输电导线总电阻为2 .试求：(1)用户得到的电压和功率各多大？输电损失功率多大？(2)若发电机输出端用110的升压变压器升压后，经同样输电导线输送，再用101的降压变压器降压后供给用户，则用户得到的电压和功率又是多大？解析(1)如图，由PIU得：I A20 A由UU用IR得：用户得到的电压为U用UIR220 V202 V180 V由PP用I2R得：用户得到的功率为P用PI2R4 400 W2022 W3 600 W输电损失功率为P损I2R2022 W800 W(2)输电线路示意图如图所示根据理想变压器原、副线圈两端的电压与匝数成正比可得：，解得U2 V2 200 V因理想变压器不改变功率，即P2P1，所以I22 AU3U2I2R2 200 V22 V2 196 V由得：降压变压器副线圈两端电压为U4 V219.6 V用户得到的功率等于发电机的输出功率减去输电导线上损失的功率，即P4P3P2IRP1IR4 392 W答案(1)180 V3 600 W800 W(2)219.6 V4 392 W