2019-2020年高三物理专题复习交变电流人教版.doc
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2019-2020年高三物理专题复习交变电流人教版知识结构:知识要点:(一)正弦交流电的产生1. 交变电流的产生及变化规律(1)交变电流:强度和方向都随时间做周期性变化的电流叫交变电流。(2)正弦交流电的变化规律 中性面的特点:穿过线圈的磁通量最大,但磁通量的变化率为零,感应电动势为零。线圈经过中性面时,内部的电流方向要发生改变。 变化规律电动势电压电流(中性面为计时零点)2. 表征交变电流的物理量(1)正弦交变电流瞬时值:交变电流随时间而变化,不同时刻对应的值,叫交变电流的瞬时值。*瞬时值是时间的函数,不同时刻瞬时值不同。(2)正弦交流电的最大值(峰值)交变电流在一个周期内所能达到的最大值,称为正弦交流电的最大值。* 当线圈平面与磁感线平行时,交流电动势处于峰值。此时(3)正弦交流电的有效值交流的有效值是根据电流的热效应来规定的。让交流和直流通过相同阻值的电阻,如果它们在相同时间内产生的热量相等,就把这一直流的数值叫这一交流的有效值。注意: 正弦交流电有效值和最大值之间的关系 在交变电路中交流电流表,交流电压表的示数为交流的有效值。 用电器的额定电压,额定电流均指交流的有效值。即:交流功率,I、U为有效值。 用电器铭牌上标的值为有效值。(4)平均值交流的平均值是交流图象中波形与横轴(t轴)所围面积的代数和跟时间的比值。对正弦交变电流在一个周期内的平均值为零。*在计算交流通过导体产生的热量和电功率以及确定熔断器的熔断电流时,只能用交流的有效值。计算通过导体的电量时,只能用交流的平均值。(5)周期和频率周期T:指交变电流完成一次周期性变化所需要的时间。频率:是交变电流在内完成周期性变化的次数*我国正弦交变电流的周期是,频率是,每秒内电流方向改变100次。正弦式电流的周期和频率的决定因素是发电机转子转动的角速度 3. 正弦交流电的瞬时表达式 矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的对称轴做匀速转动时,线圈中产生随时间按正弦规律变化的感应电动势。如图,线圈从中性面开始以角速度旋转,经过时间转过角度,它们产生的感应电动势同向相加,则线圈a、b两边切割磁感线产生的感应电动势 若线圈为N匝,(S为线圈的面积,为线圈与中性面的夹角) 4. 正弦交变电流的变化规律(二)电感和电容对交变电流的影响1. 感抗(1)电感对电流阻碍作用的大小,用感抗表示其中L为自感系数,为交变电流频率。(2)说明:感抗不仅与线圈的自感系数有关,还与交变电流的频率有关,线圈的自感系数越大,交变电流的频率越高,感抗越大。感抗的成因:因为交变电流的大小和方向随时间周期性变化,这个变化的电流通过线圈时产生一个自感电动势,自感电动势总是阻碍电流的变化,故线圈对交变电流有阻碍作用,这就是感抗。2. 容抗(1)电容对交流的阻碍作用的大小,用容抗来表示其中为电容器的电容,为交变电流频率(2)说明:电容器的电容越大,交流的频率越高,电容器对交流的阻碍作用就越小,容抗越小。容抗的成因:电容器接入交变电流电路后,极板上的电荷形成了二极间的电压,这电压和电源相反,从而产生了对交变电流的阻碍作用即形成了容抗,电容不仅存在于成形的电容器中,也存在于电路的导线、元件及机壳间。当交流电频率很高时,电容的影响会很小。3. 低频扼流圈和高频扼流圈(三)变压器及电能的输送1. 变压器由原线圈、副线圈和闭合铁芯组成,变压器是根据电磁感应的原理来改变交流电的电压。原线圈由于电流的变化产生自感电动势,相当于用电器。副线圈由于线圈内磁通量变化产生感应电动势,相当于电源。2. 理想变压器我们把铁芯不漏磁,即磁通量全部集中在铁芯中,没有能量损失。即原副线圈无电阻,无热损耗,空截时原线圈电流趋于零,有负荷时变压器的输出功率等于输入功率的变压器叫做理想变压器。与电源连接的线圈叫原线圈(也叫初级线圈)与负载连接的线圈叫副线圈(也叫次级线圈)规律技巧1. 交流有效值的计算2. 电感、电容对交流的作用3. 判定理想变压器各物理量之间变化的决定因素4. 远距离输电减小电能损失的方法【典型例题】例1 通过某电阻的周期性交变电流的图象如下图。求该交流电的有效值I。分析与解答:该交流周期为T=0.3s,前t1=0.2s为恒定电流I1=3A,后t2=0.1s为恒定电流I2= 6A,因此这一个周期内电流做的功可以求出来,根据有效值的定义,设有效值为I,根据定义有: I 2RT=I12Rt1+ I22Rt2 带入数据计算得:I=3A例2 如下图所示为交流发电机示意图,匝数为匝的矩形线圈,边长分别为10cm和20cm,内阻为,在磁感强度的匀强磁场中绕轴以的角速度匀速运动,线圈和外部电阻R相接,求:(1)S断开时,电压表示数;(2)S闭合时,的示数;(3)为使R工作正常,R的额定电压是多少;(4)通过电阻R的电流最大值是多少?R上所消耗的电功率是多少?分析与解答:(1)感应电动势的最大值S断开时示数为电源电动势的有效值(2)S闭合, :(3)40V(4)通过R中电流的最大值,电阻R上所消耗的功率例3 下图所示是某种型号的电热毯的电路图,电热毯接在交变电源上,通过装置P使加在电热丝上的电压的波形如右图所示。此时接在电热丝两端的交流电压表的读数为( )A.110V B.156V C.220V D.311V分析与解答:从u-t图象看出,每个周期的前半周期是正弦图形,其有效值为220V;后半周期电压为零。根据有效值的定义,得U=156V,选B。例4 理想变压器初级线圈和两个次级线圈的匝数分别为n1=1760匝、n2=288匝、n3=8000匝,电源电压为U1=220V。n2上连接的灯泡的实际功率为36W,测得初级线圈的电流为I1=0.3A,求通过n3的负载R的电流I3。分析与解答:由于两个次级线圈都在工作,所以不能用I1/n,而应该用P1=P2+P3和Un。由Un可求得U2=36V,U3=1000V;由U1I1=U2I2+U3I3和I2=1A可得I3=0.03A。【模拟试题】(答题时间:40分钟)1. 下列各图象中属于交流电的有( )2. 一矩形线圈在磁场中转动产生的感应电动热为,则下列说法正确的是( )A. 时,线圈平面与磁感线垂直B. 时,穿过线圈的磁通量最大C. 时,导线切割磁感线的有效速度最大D. 时,感应电动势的瞬时值为3. 交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如下图所示,则( )A. 此交流电的频率为B. 在时,穿过线圈磁通量最小C. 从0.02s到0.03s这段时间内,穿过线圈的磁通量越来越少D. 瞬时电压的表达式为4. 交流发电机产生的正弦交流电动势为,为使电动势的有效值变为原来的4倍,而频率变为原来的2倍,则可采用的方法是( )A. 使转速变为原来的4倍,磁场的磁感强度变为原来的2倍B. 使转速变为原来的2倍,磁场的磁感强度变为原来的2倍C. 使转速变为原来的2倍,线圈的面积增加到原来的2倍D. 使转速变为原来的2倍,线圈的面积增加到原来的4倍5. 在电阻R上分别加上下图(1)、(2)所示的交变电压,和在较长的相等时间内,内阻R上产生的热量相等。电阻R的阻值变化可以忽略,那么( )A. 交变电压的最大值等于UB. 交变电压的最大值等于C. 交变电压的有效值等于UD. 交变电压的有效值等于6. 矩形线圈放在匀强磁场中,如下图所示,从图示位置起以角速度绕不同转轴做匀速转动,则( )A. 以为转轴时,感应电动势B. 以为转轴时,感应电动势C. 以为转轴时,感应电动势D. 以为转轴跟以为转轴时,感应电动势都是7. 如图所示,理想变压器原、副线圈匝数之比,原线圈两端连接光滑导轨,副线圈与电阻R相连接组成闭合回路。当直导线AB在垂直于导轨平面的匀强磁场中沿导轨匀速向右作切割磁感线运动时,安培表A1的读数为12mA,那么安培表A2的读数为( )A. B. C. 0 D. 与R阻值大小有关8. 有一负载电阻R,当它接30V直流电压时,消耗的功率为P,现有一台理想变压器,它的输入电压U=(V),若把上述负载接到此变压器副线圈的两端,消耗的电功率为P/2,则此变压器原、副线圈的匝数比为( ) A. B. C. D. 9. 如图所示,理想变压器接在交流电源上,已知初级线圈和次级线圈匝数之比,图中四个灯泡完全相同,当、正常发光时,则( )A. 一定正常发光B. 实际功率大于额定功率C. 实际功率小于额定功率D. 实际功率与额定功率的关系不确定10. 某交流电压随时间变化的规律如下图所示,则此交流电的频率是 Hz,若将该电压加在一阻值为1的纯电阻用电器上,用电器恰能正常工作。为避免意外事故发生,该电器恰能正常工作,该电器中保险丝的额定电流不能低于 A。若将该电压加在的电容器上,则电容器的耐压值不应小于 V。11. 两个完全相同的电热器,若分别通过如图(a)和(b)所示的电流峰值相等的方波式电流和正弦式电流,则这两个电热器的电功率之比 : 。参题复习1. BCD 2. AB 3. AC 4. BC 5. BC 6. CD 7. C 8. A 9. A10. ;0.14A;200V 11.- 配套讲稿:
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