高中物理交變電流——知識(shí)點(diǎn)總結(jié)及五年真題詳解.doc

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交變電流、電磁學(xué) 第一部分（理論知識(shí)點(diǎn)、重點(diǎn)） 一、知識(shí)網(wǎng)絡(luò) 產(chǎn)生: 線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生的 瞬時(shí)值: I=I msinωt 峰值:I m= nsBω/R 有效值: 周期和頻率的關(guān)系:T=1/f 圖像：正弦曲線 描 述 交變電流 電感對(duì)交變電流的作用：通直流、阻交流，通低頻、阻高頻 電容對(duì)交變電流的作用：通交流、阻直流，通高頻、阻低頻 原理：電磁感應(yīng) 變壓比：U1/U2=n1/n2 應(yīng)用 變壓器 只有一個(gè)副線圈：I1/I2=n2/n1 有多個(gè)副線圈：I1n1= I2n2= I3n3=…… 變流比： 電能的輸送 功率損失： 電壓損失： 遠(yuǎn)距離輸電方式：高壓輸電 定義：機(jī)械能是指動(dòng)能和勢(shì)能的總和。 轉(zhuǎn)化：動(dòng)能和勢(shì)能之間相互轉(zhuǎn)化。 機(jī)械能守恒：無阻力，動(dòng)能和勢(shì)能之間總量不變。 機(jī)械能 及其轉(zhuǎn)化 二、重、難點(diǎn)知識(shí)歸納 1．交變電流產(chǎn)生 圖17-1 (一)、交變電流：大小和方向都隨時(shí)間作周期性變化的電流叫做交變電流，簡(jiǎn)稱交流。如圖17-1所示（b）、（c）、（e）所示電流都屬于交流，其中按正弦規(guī)律變化的交流叫正弦交流。如圖（b）所示。而（a）、(d)為直流其中（a）為恒定電流。 （二）、正弦交流的產(chǎn)生及變化規(guī)律。 (1)、產(chǎn)生：當(dāng)線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈中產(chǎn)生的交流是隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的。即正弦交流。 (2)、中性面：勻速旋轉(zhuǎn)的線圈，位于跟磁感線垂直的平面叫做中性面。這一位置穿過線圈的磁通量最大，但切割邊都未切割磁感線，或者說這時(shí)線圈的磁通量變化率為零，線圈中無感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 (3)、規(guī)律：從中性面開始計(jì)時(shí)，則e=NBSωsinωt 。用ε表示峰值NBSω則e=εsinωt在純電阻電路中,電流I=sinωt=Isinωt，電壓u=Usinωt 。 2、表征交變電流大小物理量 (1)瞬時(shí)值：對(duì)應(yīng)某一時(shí)刻的交流的值 用小寫字母x 表示，e i u (2)峰值：即最大的瞬時(shí)值。大寫字母表示，Um　?。蒻　　εm εm= nsBω Ｉm=εm/ R 注意：線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值為ε=NBSω，即僅由匝數(shù)N，線圈面積S，磁感強(qiáng)度B和角速度ω四個(gè)量決定。與軸的具體位置，線圈的形狀及線圈是否閉合都是無關(guān)的。 (3)有效值： a、意義：描述交流電做功或熱效應(yīng)的物理量 b、定義：跟交流熱效應(yīng)相等的恒定電流的值叫做交流的有效值。 c、正弦交流的有效值與峰值之間的關(guān)系是ε= I= U=。 　　注意：正弦交流的有效值和峰值之間具有ε=，U=的關(guān)系，非正弦（或余弦）交流無此關(guān)系，但可按有效值的定義進(jìn)行推導(dǎo)，如對(duì)于正負(fù)半周最大值相等的方波電流，其熱效應(yīng)和與其最大值相等的恒定電流是相同的，因而其有效值即等于其最大值。即I=I。 e、交流用電器的額定電壓和額定電流指的是有效值；交流電流表和交流電壓表的讀數(shù)是有效值。對(duì)于交流電若沒有特殊說明的均指有效值。 f、在求交流電的功、功率或電熱時(shí)必須用交流電的有效值。 (4)峰值、有效值、平均值在應(yīng)用上的區(qū)別。 　　峰值是交流變化中的某一瞬時(shí)值，對(duì)純電阻電路來說，沒有什么應(yīng)用意義。若對(duì)含電容電路，在判斷電容器是否會(huì)被擊穿時(shí)，則需考慮交流的峰值是否超過電容器的耐壓值。 　　交流的有效值是按熱效應(yīng)來定義的，對(duì)于一個(gè)確定的交流來說，其有效值是一定的。而平均值是由公式確定的，其值大小由某段時(shí)間磁通量的變化量來決定，在不同的時(shí)間段里是不相同的。如對(duì)正弦交流，其正半周或負(fù)半周的平均電動(dòng)勢(shì)大小 為，而一周期內(nèi)的平均電動(dòng)勢(shì)卻為零。在計(jì)算交流通過電阻產(chǎn)生的熱功率時(shí)，只能用有效值，而不能用平均值。在計(jì)算通過導(dǎo)體的電量時(shí)，只能用平均值，而不能用有效值。 在實(shí)際應(yīng)用中，交流電器銘牌上標(biāo)明的額定電壓或額定電流都是指有效值，交流電流表和交流電壓表指示的電流、電壓也是有效值，解題中，若題示不加特別說明，提到的電流、電壓、電動(dòng)勢(shì)時(shí)，都是指有效值。 (5)、表征交變電流變化快慢的物理量 a、周期T：電流完成一次周期性變化所用的時(shí)間。單位：s . b、頻率f：一秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)。單位：ＨZ. c、角頻率ω：就是線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。單位：rad/s. d、角速度、頻率、周期，的關(guān)系ω=2f= (6)、疑難辨析 圖17-2 交流電的電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值和穿過線圈面積的磁通量的變化率成正 比。當(dāng)線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈磁通量也是按正弦（或余弦）規(guī)律變化的，若從中性面開始計(jì)時(shí)，t=0時(shí)，磁通量最大，φ應(yīng)為余弦函數(shù)，此刻變化率為零（切線斜率為零），t=時(shí)，磁通量為零，此刻變化率最大（切線斜率最大），因此從中性面開始計(jì)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式是正弦函數(shù)，如上圖17-2所示分別是φ=φcosωt和e=εsinωt。 3、變壓器 （1）變壓器的構(gòu)造： 原線圈、 副線圈、 鐵心 （2）．變壓器的工作原理 在原、副線圈上由于有交變電流而發(fā)生的互相感應(yīng)現(xiàn)象，叫做互感現(xiàn)象，互感現(xiàn)象是變壓器工作的基礎(chǔ)。 （3）．理想變壓器：磁通量全部集中在鐵心內(nèi)，變壓器沒有能量損失，輸入功率等于輸出功率。 （4）．理想變壓器電壓跟匝數(shù)的關(guān)系： U1/U2= n1/n2 說明：對(duì)理想變壓器各線圈上電壓與匝數(shù)成正比的關(guān)系，不僅適用于原、副圈只有一個(gè)的情況，而且適用于多個(gè)副線圈的情況。即有=……。這是因?yàn)槔硐胱儔浩鞯拇磐咳考性阼F心內(nèi)。因此穿過每匝線圈的磁通量的變化率是相同的，每匝線圈產(chǎn)生相同的電動(dòng)勢(shì)，因此每組線圈的電動(dòng)勢(shì)與匝數(shù)成正比。在線圈內(nèi)阻不計(jì)的情況下，每組線圈兩端的電壓即等于電動(dòng)勢(shì)，故每組電壓都與匝數(shù)成正比。 （5）理想變壓器電流跟匝數(shù)的關(guān)系 I1/I2= n2/n1 （適用于只有一個(gè)副線圈的變壓器） 說明：原副線圈電流和匝數(shù)成反比的關(guān)系只適用于原副線圈各有一個(gè)的情況，一旦有多個(gè)副線圈時(shí)，反比關(guān)系即不適用了，可根據(jù)輸入功率與輸出功率相等的關(guān)系推導(dǎo)出：U1I1= U2I2+ U3I3+U4I4+……再根據(jù)U2=U1 U3=U1 U4= U4……可得出： n1I1=n2I2+ n3I3+ n4I4+…… （6）．注意事項(xiàng) （1）當(dāng)變壓器原副線圈匝數(shù)比()確定以后,其輸出電壓U2是由輸入電壓U1決定的(即U2=U1)但若副線圈上沒有負(fù)載 , 副線圈電流為零輸出功率為零 , 則輸入 功率為零,原線圈電流也為零,只有副線圈接入一定負(fù)載,有了一定的電流,即有了一定的輸出功率，原線圈上才有了相應(yīng)的電流（I1=I2），同時(shí)有了相等的輸入功率，（P入=P出）所以說：變壓器上的電壓是由原線圈決定的，而電流和功率是由副線圈上的負(fù)載來決定的。 4、電能的輸送 (1)輸送電能的過程:輸送電能的過程如下所示：發(fā)電站→升壓變壓器→高壓輸電線→降壓變壓器→用電單位。 (2). 高壓輸電的道理 思路：輸電→導(dǎo)線（電阻）→發(fā)熱→損失電能→減小損失。 輸電要用導(dǎo)線，導(dǎo)線當(dāng)然有電阻，如果導(dǎo)線很短，電阻很小可忽略，而遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，導(dǎo)線很長(zhǎng)，電阻大不能忽略。電流通過很長(zhǎng)的導(dǎo)線要發(fā)出大量的熱，所以，輸電時(shí)，必須設(shè)法減小導(dǎo)線發(fā)熱損失。由焦耳定律Q=I2Rt，減小發(fā)熱Q有以下三種方法：一是減小輸電時(shí)間t，二是減小輸電線電阻R，三是減小輸電電流I。第一種方法等于停電，沒有實(shí)際價(jià)值。第二種方法從材料、長(zhǎng)度、粗細(xì)三方面來說都有實(shí)際困難。適用的超導(dǎo)材料還沒有研究出來。排除了前面兩種方法，就只能考慮第三種方法了。從焦耳定律公式Q=I2Rt可以看出，第三種辦法是很有效的：電流減小一半，損失的電能就降為原來的四分之一。所以說要減小電能的損失，必須減小輸電電流。 但從另一方面講，輸電就是要輸送電能，輸送的功率必須足夠大，才有實(shí)際意義。 根據(jù)公式P=UI，要使輸電電流I減小，而輸送功率P不變（足夠大），就必須提高輸電電壓U。所以說通過高壓輸電可以保證在輸送功率不變，減小輸電電流來減小輸送電的電能損失。 (3) 變壓器能把交流電的電壓升高（或降低） 在發(fā)電站都要安裝用來升壓的變壓器，實(shí)現(xiàn)高壓輸電。但是我們用戶使用的是低壓電，所以在用戶附近又要安裝降壓的變壓器。一是為了安全，二是用電器只能用低電壓。 三、典型例題 例1、交流發(fā)電機(jī)在工作時(shí)產(chǎn)生的電壓流表示式為，保持其他條件不變，使該線圈的轉(zhuǎn)速和匝數(shù)同時(shí)增加一倍，則此時(shí)電壓流的變化規(guī)律變?yōu)椋? ） A． B． C． D． 解析：線圈的轉(zhuǎn)速和匝數(shù)同時(shí)增加一倍，則Um增加4倍，線圈的轉(zhuǎn)速增加一倍，則ω為原來的兩倍。答案為B。 點(diǎn)撥：此題是一個(gè)基礎(chǔ)題，考查的是對(duì)電壓流表示式為的理解，最好親自動(dòng)手推導(dǎo)公式，才有利于公式的記憶。 小試身手 M N 圖17-3 Q P A B C D E 1.1、關(guān)于線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生交變電流，以下說法正確的是（ ） A．線圈每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電流方向就改變一次，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向不變 B．線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流方向就改變一次 C．線圈每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的方向都要改變一次 D．線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的方向都要改變一次 1.2、如圖17-3所示，矩形線圈ACDE放在磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線圈以相同的角速度，分別繞MN、PQ、AC、AE軸線勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分別為E1、E2、E3、E4，則下列關(guān)系中正確的是（ ） A．E1=E2，E3=E4 B．E1=E2=E3，E4=0 C．E1=E2=E3=E4 D．E2=E3，E1=E4 例2、如圖17-4表示一交流隨時(shí)間變化的圖像，求此交流的有效值。 解析：此題所給交流正負(fù)半周的最大值不相同，許多同學(xué)對(duì)交流電有效值的意義理解不深，只知道機(jī)械地套用正弦交流電的最大值是有效值的倍的關(guān)系，直接得出有效值，而對(duì)此題由于正負(fù)半周最大值不同，就無從下手。應(yīng)該注意到在一個(gè)周期內(nèi)前半周期和后半周期的有效值是可求的，再根據(jù)有效值的定義，選擇一個(gè)周期的時(shí)間，利用在相同時(shí)間內(nèi)通過相同的電阻所產(chǎn)生的熱量相同，從焦耳定律求得。 IRT=I1R+ I2R 圖17-4 即I=(+（) 解得 I=A 點(diǎn)撥：此題是一個(gè)簡(jiǎn)單計(jì)算題，主要是考查對(duì)交變電流中最大值的有效值的關(guān)系的理解。 小試身手 2.1、一個(gè)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為（V），則如下說法中正確的是（ ） A．此交流電的頻率是100Hz B．t=0時(shí)線圈平面恰與中性面重合 C．如果發(fā)電機(jī)的功率足夠大，它可使“220V100W”的燈泡正常發(fā)光 D．用交流電壓表測(cè)量的讀數(shù)為V 2.2、一個(gè)電熱器接在10V的直流電源上，在ts內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱為Q，今將該電熱器接在一交流電源上，它在2ts內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱為Q，則這一交流電源的交流電壓的最大值和有效值分別是（ ） A．最大值是V，有效值是10V B．最大值是10V，有效值是V C．最大值是V，有效值是5V D．最大值是20V，有效值是V 例3、如圖17-5所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)“”形導(dǎo)線框可繞AB軸轉(zhuǎn)動(dòng)，已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度B=T，線框的CD邊長(zhǎng)為20cm、CE、DF長(zhǎng)均為10cm，轉(zhuǎn)速為50r/s，若從圖示位置開始計(jì)時(shí)（1）寫出線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式。（2）若線框電阻r=3,再將AB兩端接“6V，12W”燈泡，小燈泡能否正常發(fā)光？若不能，小燈泡實(shí)際功率多大？ 解析：（1）注意到圖17-5示位置磁感線與線圈平面平行，瞬時(shí)值表達(dá)式應(yīng)為余弦函數(shù)，先出最大值和角頻率。 　　ω=2πn=100πrad/s 　　ε=BSω=0.20.1100π=10(V) 所以電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)表達(dá)式應(yīng)為e=10cos100πt(V)。 圖17-5 （2）小燈泡是純電阻電路，其電阻為R= 首先求出交流電動(dòng)勢(shì)有效值ε==10（V）此后即可看成 恒定電流電路，如圖15-5 所示，顯然由于R=r,=5v，小于額定電壓，不能正常發(fā)光。其實(shí)際功率是p==8.3(w) 點(diǎn)撥：此題是一個(gè)綜合計(jì)算題，考查的是電動(dòng)勢(shì)的最大值和有效值之間關(guān)系，應(yīng)該多加強(qiáng)這方面的練習(xí)，以熟悉此計(jì)算公式。 小試身手 A B O a b c d 3.1、某矩形線圈，切割磁感線的邊長(zhǎng)ab=40cm，寬ab=20cm，共50匝，磁感強(qiáng)度為0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以300r/min，繞中心軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖17-6所示．問： （1）線圈角速度、頻率各多少？長(zhǎng)邊切割磁感線的線速度多大？ 圖17-6 （2）若t=0時(shí)線圈恰在中性面位置，寫出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式，求出當(dāng)t=0.025s時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值． （3）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值多少？從圖示位置轉(zhuǎn)動(dòng)900過程中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)值又是多少？（4）若線圈的電阻為10Ω，為了使線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，每秒要提供的機(jī)械能是多少？ 圖17-7 例4、如圖17-7所示,理想變壓器鐵芯上繞有A、B、C三個(gè)線圈，匝數(shù)比為nA:nB:nC=4:2:1,在線圈B和C的兩端各接一個(gè)相同的電阻R，當(dāng)線圈A與交流電源連通時(shí)，交流電流表A2的示數(shù)為I0，則交流電表A1的讀數(shù)為_______________I0 。 解析：此題如果輕易用電流強(qiáng)度與匝數(shù)成反比的關(guān)系來解，即得出IA=0.5I0就錯(cuò)了。應(yīng)該注意到變壓器副線圈有多組，電流反比關(guān)系不成立，但電壓與匝數(shù)成正比的關(guān)系還是成立的，應(yīng)先根據(jù)這一關(guān)系求出C組線圈電壓，再根據(jù)R相等的條件求出C組電流，由和，得IC=0.5I0 .此后利用關(guān)系式 nA IA=nBnB +nCnC 即 4IA=2I0+10.5I0 得IA=0.625I0 點(diǎn)撥：此題為一個(gè)簡(jiǎn)單計(jì)算題?？疾榈氖菍?duì)變壓器工作規(guī)律的一個(gè)理解。 小試身手 圖17-8 4.1、如圖17-8所示,變壓器輸入 交變電壓U一定,兩個(gè)副線圈的匝數(shù)為n2和n3,當(dāng)把一電阻先后接在a,b間和c,d 間時(shí),安培表的示數(shù)分別為I和I’，則I：I’為（ ） A .n22 :n32 B .: C . n2 :n3 D . n32 :n22 4.2 、有一個(gè)理想變壓器,原線圈1200匝,副線圈400匝,現(xiàn)在副線圈上接一個(gè)變阻器R,如圖17-9所示,則下列說法中正確的是 ( ) A .安培表A1與A2的示數(shù)之比為3:1 圖17-9 B .伏特表V1與 V2的示數(shù)之比為3:1 C .當(dāng)變阻器滑動(dòng)頭向下移動(dòng)時(shí),原線圈的輸入功率將增加 D .原、副線圈的功率之比為3:1 例5、將電阻R1和R2如下圖17-10甲所示接在變壓器上，變壓器原線圈接在電壓恒為U的交流電源上，R1和R2上的電功率之比為2：1，若其它條件不變，只將R1和R2改成如圖乙接法，R1和R2上的功率之比為1：8。若甲圖中原線圈電流為I1，乙圖中原線圈電流為I2，求：（1）兩組副線圈的匝數(shù)之比；（2）I1和I2之比。 解析：（1）甲圖中R1和R2串聯(lián)，電流相同，功率與電阻成正比，所以有 R1=2R2……（1） 設(shè)三組線圈的匝數(shù)分別是n1 ,n2 ,n3，兩組副線圈上的電壓分別是U2和U3，易得 U2=U U3=U 乙圖中R1和R2上的功率之比為1 : 8 圖17-10 即 8 ……（2） 聯(lián)列（1）式和（2）式解得 = （2）設(shè)甲圖中輸出功率為P1，則P1=（）2/（R1+R2） 設(shè)乙圖中輸出 功率為P2，則P2=（）2/R1+（）2/R2 以R1=2R2，n3=2n2代入，可得： 。由于輸入功率等于輸出功率，所以甲、乙兩圖中輸入功率之比也為，根據(jù)P=IU，電壓恒定，所以兩圖中電流之比I1：I2=2：3 點(diǎn)撥：此題是一個(gè)綜合計(jì)算題，考查的是變壓器電壓、電流與線圈匝數(shù)的關(guān)系，并且要理解變壓器中輸出功率與輸入功率之間的關(guān)系。 小試身手 5.1、有一理想變壓器在其原線圈上串一熔斷電流為I0=1A的保險(xiǎn)絲后接到220V交流電源上，副線圈接一可變電阻R作為負(fù)載，已知原、副線圈的匝數(shù)比n1:n2=5:1,問了不使保險(xiǎn)絲熔斷，可變電阻的取值范圍如何？ 5.2、一臺(tái)理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10：1，原線圈接U=100sin100πtV的交變電壓，副線圈兩端用導(dǎo)線接規(guī)格為“6V，12W”的小燈，已知導(dǎo)線總電阻r=0.5Ω,試求：副線圈應(yīng)接幾盞小燈？這些小燈又如何連接才能使這些小燈都正常發(fā)光？ 例6、發(fā)電廠輸出的交流電壓為2.2萬伏,輸送功率為2.2106瓦,現(xiàn)在用戶處安裝一降壓變壓器,用戶的電壓為220伏,發(fā)電廠到變壓器間的輸電導(dǎo)線總電阻為22歐,求:(1)輸電導(dǎo)線上損失的電功率;(2)變壓器原副線圈匝數(shù)之比。 解析：（1）應(yīng)先求出輸送電流，由 線=P總/U總=2.2106 2.2104=100(A) 則損失功率為P損=I線2R線=100222=2.2105 (w) (2)變壓器原線圈電壓U1為 U1=U總-U線= U總- I線R線=2.2104-10022=19800(V) 所以原副線圈匝數(shù)比=19800/220=90. 點(diǎn)撥：此題是一個(gè)綜合計(jì)算題，考查的是電能在輸送的過程中能量的損失，以及變壓器的原副線圈的應(yīng)用。 小試身手 6.1、遠(yuǎn)距離輸電，當(dāng)輸電電阻和輸送功率不變時(shí)，則（ ） A．輸電線上損失的功率跟輸送電線上的電流的平方成正比 B．輸電線上損失的電壓跟輸送電線上的電流成正比 C．輸送的電壓越高，輸電線路上損失的電壓越大 D．輸電線上損失的功率跟輸送電壓的平方成正比 6.2、用1萬伏高壓輸送100千瓦的電功率，在輸電線上損失2%的電功率，則輸電線的電阻是___________歐姆，如果把輸送電壓降低一半，則輸電線上損失功率將占輸送功率的___%。 6.3、如圖16-10所示，理想變壓器和三個(gè)定值電阻R1、R2和R3接在交流電源上，R1=R3，若R1、R2和R3上的電功率相等，則R1：R2=_____________,變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為__________。 四、章節(jié)練習(xí) 一 .填空題: 1、如圖17-11甲所示，一個(gè)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以角速度ω逆時(shí)針轉(zhuǎn) 動(dòng)，當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)過圖中位置時(shí)開始計(jì)時(shí)，且以電流自a端流出為正， 則在圖乙中能表示這一交流電的圖象的是 。 圖乙 圖甲 圖17-11 2、在電子技術(shù)中，從前一級(jí)裝置輸出的既有直流成分（工作電流），又有交流成分（信號(hào)電流）。如果我們希望輸送到后一級(jí)裝置的只有直流成分，電容器應(yīng)該和后一級(jí)裝置 ；如果我們希望輸送到后一級(jí)裝置的只有交流成分，電容器應(yīng)該和后一級(jí)裝置___ （兩空均填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”）。 3、用U1和U2兩種電壓分別通過相同長(zhǎng)度和材料的導(dǎo)線輸電，若輸送的電功率相等,在輸電線上損失的電功率也相同，則在兩種情況下輸電線截面積之比S1：S2為__________ 4、一個(gè)接在直流電源上的電熱器所消耗的電功率為P1，若把它接到電壓最大值與直流電壓相等的交流電源上，該電熱器所消耗的電功率為P2，則Pl∶P2為__________ 5、圖17-12中理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比nl∶n2=4∶ l，原線圈兩端連接光滑導(dǎo)軌，副線圈與電阻R相連成閉合回路．當(dāng)直導(dǎo)線AB在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中沿導(dǎo)軌勻速地向右做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，電流表Al的讀數(shù)是12mA，那么電流表A2的讀數(shù)是______ 圖17-12 6、如右圖17-13所示，有一理想變壓器，原線圈接在電壓一定的正弦交流電源上，副線圈電路中接入三個(gè)電阻R1、R2、R3，各交流電表的內(nèi)阻對(duì)電路的影響不計(jì)，當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，電流表A1示數(shù)___________ B．電流表A2示數(shù)_________ （填“變大、變小、不變”） 圖17-14 圖17-13 7、兩個(gè)電流隨時(shí)間的變化關(guān)系如下圖17-14甲、乙所示，把它們通人相同的電阻中，則在1s內(nèi)兩電阻消耗的電功比Wa：Wb等于_____________ 8、將u = 110sin100πtV的交變電壓接到“220V，100W”的燈泡兩端，設(shè)燈絲的電阻不隨溫度變化，流過燈泡電流的最大值______；燈泡發(fā)揮的實(shí)際功率_______。 9、一閉合線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻角速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈轉(zhuǎn)速為240rad/min ，當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)動(dòng)至與磁場(chǎng)平行時(shí)，線圈的電動(dòng)勢(shì)為2.0V 。設(shè)線圈從垂直磁場(chǎng)瞬時(shí)開始計(jì)時(shí)，該線圈電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式_______________；電動(dòng)勢(shì)在1/48s末的瞬時(shí)值為__________。 二 .選擇題: 10、矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞著垂直磁感線方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈通過中性面時(shí)，下列說法中正確的是（　 　?。? A、穿過線圈的磁通量最大，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 B、穿過線圈的磁通量等于零，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 C、穿過線圈的磁通量最大，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于零 D、穿過線圈的磁通量等于零，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于零 11.一矩形線圈繞垂直磁場(chǎng)方向的軸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)e = 20sin20πt V，由此可以判斷（ ） A．t = 0時(shí)，線圈平面和磁場(chǎng)垂直 B．t = 0時(shí)，線圈的磁通量為零 C．t = 0.05s時(shí)，線圈切割磁感線的有效速度最小 D．t = 0.05s時(shí)，e第一次出現(xiàn)最大值 12. 線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻角速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交變電流如圖17-15所示，則（ ） A．在A和C時(shí)刻線圈平面和磁場(chǎng)垂直 B．在B和時(shí)刻線圈中的磁通量為零 C．從A時(shí)刻到B時(shí)刻線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角度為πrad 圖17-15 D．若從O時(shí)刻到D時(shí)刻經(jīng)歷的時(shí)間為0.02s ，則該交變電流在1.0s的時(shí)間內(nèi)方向會(huì)改變100次 13.一個(gè)矩形線框的面積為S ，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，從線圈平面與磁場(chǎng)垂直的位置開始計(jì)時(shí)，轉(zhuǎn)速為n轉(zhuǎn)/秒，則（ ） A．線框交變電動(dòng)勢(shì)的最大值為nπBS B．線框交變電動(dòng)勢(shì)的有效值為nπBS C．從開始轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過1/4周期，線框中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為2nBS D．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值為e = 2nπBSsin2nπt 14.關(guān)于交流電的有效值和最大值，下列說法正確的是（ ） A．任何形式的交變電流的有效值和最大值都有關(guān)系U = Um/ B．只有正弦式電流才有U = Um/的關(guān)系 C．照明電壓220V 、動(dòng)力電壓380V，指的都是交變電流的有效值 D．交流電壓表和電流表測(cè)量的都是交變電流的有效值 15. 一只氖管的起輝電壓為50V ，把它接在u = 50sin314tV的交變電源上，在一個(gè)交變電壓的周期內(nèi)，氖管的發(fā)光時(shí)間為（ ） A．0.02s B．0.01s C．0.015s D．0.005s 16.對(duì)于如圖17-16所示的電路，下列說法正確的是（ ） 圖17-16 A．a(chǎn)、b端接穩(wěn)恒直流電，燈泡發(fā)亮 B．a(chǎn)、b端接交變電流，燈泡發(fā)亮 C．a(chǎn)、b端接交變電流，燈泡發(fā)亮，且將電容器電容增大時(shí)，燈泡亮度增大 D．a(chǎn)、b端接交變電流，燈泡發(fā)亮，且將電容器電容減小時(shí)，燈泡亮度增大 17. 對(duì)于如圖17-17所示的電路，下列說法正確的是（ ） A．雙刀雙擲開關(guān)S接上部時(shí)，燈泡亮度較大 B．雙刀雙擲開關(guān)S接下部時(shí)，燈泡亮度較大 圖17-17 C．雙刀雙擲開關(guān)S接下部，同時(shí)將電感線圈的L的鐵芯抽出，在抽出的過程中，燈泡亮度變大 D．雙刀雙擲開關(guān)S接下部，同時(shí)將電感線圈的L的鐵芯抽出，在抽出的過程中，燈泡亮度變小 18.在圖17-18所示的電路中，如果交變電流的頻率增大，1、2和3燈的亮度變化情況是（ ） A．1、2兩燈均變亮，3燈變暗 B．1燈變亮，2、3兩燈均變暗 C．1、2燈均變暗，3燈亮度不變D．1等變暗，2燈變亮，3燈亮度不變 圖17-18 19.在電工和電子技術(shù)中使用的扼流圈有兩種：低頻扼流圈和高頻扼流圈。它們的區(qū)別在于（ ） A．低頻扼流圈的自感系數(shù)較大B．高頻扼流圈的自感系數(shù)較大 C．低頻扼流圈的能有效地阻礙低頻交變電流，但不能阻礙高頻交變電流 D．高頻扼流圈的能有效地阻礙高頻交變電流，但不能阻礙低頻交變電流 20.關(guān)于電容器通過交變電流的理解，正確的是（ ） A．有自由電荷通過電容器中的電介質(zhì) B．電容不斷的充、放電，與之相連的導(dǎo)線中必須有自由電荷移動(dòng)，這樣就形成了電流 C．交變電壓相同時(shí)，電容越大，電流越大 D．交變電壓相同時(shí)，頻率越高，電流越大 21.對(duì)于圖17-19所示的電路，下列說法正確的是（ ） A．a(chǎn)、b兩端接穩(wěn)恒直流，燈泡將不發(fā)光 B．a(chǎn)、b兩端接交變電流，燈泡將不發(fā)光 圖17-19 C．a(chǎn)、b兩端由穩(wěn)恒的直流電壓換成有效值相同的交變電壓，燈泡亮度相同 D．a(chǎn)、b兩端由穩(wěn)恒的直流電壓換成有效值相同的交變電壓，燈泡亮度將會(huì)減弱 三．計(jì)算題 22、如圖17-20所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度B = 0.1T ，矩形線圈的匝數(shù)N = 100匝，邊長(zhǎng)= 0.2m ，= 0.5m ，轉(zhuǎn)動(dòng)角速度ω= 100πrad/s ，轉(zhuǎn)軸在正中間。試求： （1）從圖示位置開始計(jì)時(shí)，該線圈電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式； （2）當(dāng)轉(zhuǎn)軸移動(dòng)至ab邊（其它條件不變），再求電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式； （3）當(dāng)線圈作成半徑為r = 的圓形，再求電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式。 圖17-20 23、一臺(tái)變壓器有兩個(gè)次級(jí)線圈，它的初級(jí)線圈接在220V的電源上，一個(gè)次級(jí)線圈的電壓為6V，輸出電流為2A，匝數(shù)為24匝；另一個(gè)次級(jí)線圈的電壓為250V，輸出電流為200mA．求： (1)250V線圈的匝數(shù)，初級(jí)線圈的匝數(shù)； (2)初級(jí)線圈的輸入功率． 24．在真空中速度為υ=6.4107m／s的電子束，連續(xù)地射入兩平行極板之間，極板長(zhǎng) 度為L(zhǎng)=8.010-2m，間距d=5.010-3m．兩極板不帶電時(shí)，電子束將沿兩極板之間的中線通過．在兩極板上加一個(gè)50Hz的交變電壓u=Umsinωt，如果所加電壓的最大值Um超過某一值U0時(shí),將開始出現(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． (1)求U0的大??； (2)求Um為何值才能使通過的時(shí)間跟間斷的時(shí)間之比為2：1． 25.圖17-21是一個(gè)帶有兩個(gè)副線圈的理想變壓器，今將原線圈接至穩(wěn)壓交流電源上，副線圈L1的匝數(shù)為nl，副線圈L2的匝數(shù)為n2.當(dāng)L2兩端斷開、電阻R接到L2兩端時(shí),電流表的讀數(shù)為I2；當(dāng)L1斷開、電阻R接到L2兩端時(shí)，電流表的讀數(shù)為I2;當(dāng)Ll、L2都接上R時(shí)，電流表的讀數(shù)為I3，問I1：I2：I3=? 圖17-21 26．圖17-22所示是一個(gè)交流發(fā)電機(jī)的示意圖．線框abcd處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，已知ab =bc=10cm.B=1T，線圈匝數(shù)n=100，線圈電阻r=5Ω，外電路負(fù)載電阻R=5Ω，線圈以600r／min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，求： (1)電流表和電壓表的讀數(shù)； (2)從如圖示位置開始經(jīng)過1／60s時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值為多少? 圖17-22 (3)從如圖所示位置開始轉(zhuǎn)過30角的過程中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)值為多少? 27、水能是可再生能源，可持續(xù)地利用它來發(fā)電，為人類提供“清潔”的能源．若一水力發(fā)電站水庫的平均流量為Q（m3/s），落差為h（m），下落時(shí)水的流速為v（m/s），發(fā)電機(jī)的效率為，則全年的發(fā)電量為多少度？（設(shè)流過發(fā)電機(jī)后水的速度為零）某小型水力發(fā)電站水流量為Q=10m3/s，落差h=5m，發(fā)電機(jī)效率50%，輸出電壓為400V，若要向一鄉(xiāng)鎮(zhèn)供電，輸電線的總電阻為R=8Ω，為使線路上損耗功率限制在發(fā)電機(jī)輸出功率的8%，需在發(fā)電機(jī)輸出端安裝升壓變壓器，若用戶所需電壓為220V，則在用戶處需安裝降壓變壓器，忽略下落時(shí)水的速度．求： （1）發(fā)電機(jī)的輸出功率． （2）輸電線上的電流強(qiáng)度． （3）升壓變壓器和降壓變壓器的原副線圈的匝數(shù)比． 第17章:交變電流參考答案：（改為1。5倍行距） 小試身手答案： 1.1、C 1.2、B 2.1、BC 2.2、B 3.1、（1）rad/s f=5HZ v=5m/s；（2）V V； （3） V V； （4）J。 4.1、A 4.2、BC 5.1、大于8.8Ω 5.2、4盞，并聯(lián) 6.1、AB 6.2、20 ，8 6.3、1：4 ，2：1。 章節(jié)練習(xí)答案 一 .填空題: 1、D 2、并聯(lián)，串聯(lián) 3、U12/U22 4、2:1 5、0 6、變大，變大 7、1：2 8、0.32A， 25W 9、U=2sin8πtV ，1.0V。 二 .選擇題: 10、C 11、AC 12、D 13、BD 14、BCD 15、B 16、BC 17、 AC 18、D 19、AD 20、ACD 21、C 三．計(jì)算題 22、（1）314cos100πtV 、（2）不變、（3）不變。 23、(1)1000匝，880匝；(2)62W 24、(1)Uo=91V；(2)Um=105V(提示：若電子束能通過兩極板，則電子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為 ,而交變電壓的周期卻為0.02s．可以認(rèn)為電子是在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)．兩 極板問電壓為Uo，電子束剛好搏不過兩極板，則有 (2)由正弦函數(shù)的圖象性質(zhì)可知，當(dāng)Uo = Umsin60時(shí)，(t1)通：(t2)間=2∶1，所以Um105V． 25、n12：n22：(n21+n22) 提示：設(shè)穩(wěn)壓交流電源的電壓為U，R接到L1兩端時(shí)R上的電壓為 U1，則，Il U= 26、4.44A，22.2V(提示：Em = nBsω= nBS2πf = 20πV,E= , (2)31.4V(提示：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式為e=Emcosω t =62.8cos20πtV,則時(shí)瞬時(shí)值為 62.8cos20π . =31.4V．)； (3)60V(提示：△Φ=Φ2Φ1=nBSsin30,△t= ,所以 ) 27、（1）度；（2）①2.5105W ②50A ③升壓：2/25、降壓：230/11。 第二部分 五年高考題薈萃 2009年 高考新題 一、選擇題 1.（09天津9）（1）如圖所示，單匝矩形閉合導(dǎo)線框abcd全部處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框面積為S，電阻為R。線框繞與cd邊重合的豎直固定轉(zhuǎn)軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線框中感應(yīng)電流的有效值I= 。線框從中性面開始轉(zhuǎn)過的過程中，通過導(dǎo)線橫截面的電荷量q= 。 答案：（1）， 解析：本題考查交變流電的產(chǎn)生和最大值、有效值、平均值的關(guān)系及交變電流中有關(guān)電荷量的計(jì)算等知識(shí)。 電動(dòng)勢(shì)的最大值，電動(dòng)勢(shì)的有效值，電流的有效值；。 2.（09廣東物理9）圖為遠(yuǎn)距離高壓輸電的示意圖。關(guān)于遠(yuǎn)距離輸電，下列表述正確的是 （ ABD ） A．增加輸電導(dǎo)線的橫截面積有利于減少輸電過程中的電能損失 B．高壓輸電是通過減小輸電電流來減小電路的發(fā)熱損耗 C．在輸送電壓一定時(shí)，輸送的電功率越大，輸電過程中的電能損失越小 D．高壓輸電必須綜合考慮各種因素，不一定是電壓越高越好 解析：依據(jù)輸電原理，電路中的功率損耗，而,增大輸電線的橫截面積，減小輸電線的電阻，則能夠減小輸電線上的功率損耗，A正確；由P=UI來看在輸送功率一定的情況下，輸送電壓U越大，則輸電電流越小，則功率損耗越小，B正確；若輸電電壓一定，輸送功率越大，則電流I越大，電路中損耗的電功率越大，C錯(cuò)誤；輸電電壓并不是電壓越高越好，因?yàn)殡妷涸礁?，?duì)于安全和技術(shù)的要求越高，因此并不是輸電電壓越高越好，D正確。 3.（09江蘇物理6）如圖所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為1：5，原線圈兩端的交變電壓為 氖泡在兩端電壓達(dá)到100V時(shí)開始發(fā)光，下列說法中正確的有 （ AB ） A．開關(guān)接通后，氖泡的發(fā)光頻率為100Hz B．開關(guān)接通后，電壓表的示數(shù)為100 V C．開關(guān)斷開后，電壓表的示數(shù)變大 D．開關(guān)斷開后，變壓器的輸出功率不變 解析：本題主要考查變壓器的知識(shí)，要能對(duì)變壓器的最大值、有效值、瞬時(shí)值以及變壓器變壓原理、功率等問題徹底理解。由交變電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式知，原線圈兩端電壓的有效值為V=20V，由得副線圈兩端的電壓為V，電壓表的示數(shù)為交流電的有效值，B項(xiàng)正確；交變電壓的頻率為 Hz，一個(gè)周期內(nèi)電壓兩次大于100V，即一個(gè)周期內(nèi)氖泡能兩次發(fā)光，所以其發(fā)光頻率為100Hz，A項(xiàng)正確；開關(guān)斷開前后，輸入電壓不變，變壓器的變壓比不變，故輸出電壓不變，C項(xiàng)錯(cuò)誤；斷開后，電路消耗的功率減小，輸出功率決定輸入功率，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 4.（09海南物理9）一臺(tái)發(fā)電機(jī)最大輸出功率為4000kW,電壓為4000V，經(jīng)變壓器升壓后向遠(yuǎn)方輸電。輸電線路總電阻．到目的地經(jīng)變壓器降壓，負(fù)載為多個(gè)正常發(fā)光的燈泡（220V、60W）。若在輸電線路上消耗的功率為發(fā)電機(jī)輸出功率的10%,變壓器和的耗損可忽略，發(fā)電機(jī)處于滿負(fù)荷工作狀態(tài)，則（ ABD ） A．原、副線圈電流分別為和20A B．原、副線圈電壓分別為和220V C．和的變壓比分別為1：50和40：1 D．有盞燈泡（220V、60W）正常發(fā)光 5.（09海南物理12）鉗型表的工作原理如圖所示。當(dāng)通有交流電的導(dǎo)線從環(huán)形鐵芯的中間穿過時(shí)，與繞在鐵芯上的線圈相連的電表指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。由于通過環(huán)形鐵芯的磁通量與導(dǎo)線中的電流成正比，所以通過偏轉(zhuǎn)角度的大小可以測(cè)量導(dǎo)線中的電流。日常所用交流電的頻率在中國和英國分別為50Hz和60Hz?，F(xiàn)用一鉗型電流表在中國測(cè)量某一電流，電表讀數(shù)為10A；若用同一電表在英國測(cè)量同樣大小的電流，則讀數(shù)將是 A。若此表在中國的測(cè)量值是準(zhǔn)確的，且量程為30A；為使其在英國的測(cè)量值變?yōu)闇?zhǔn)確，應(yīng)重新將其量程標(biāo)定為 A． 答案：12 25 6.（09山東19）某小型水電站的電能輸送示意圖如下。發(fā)電機(jī)的輸出電壓為200V，輸電線總電阻為r，升壓變壓器原副線圈匝數(shù)分別為n，n2。降壓變壓器原副線匝數(shù)分別為n3、n4（變壓器均為理想變壓器）。要使額定電壓為220V的用電器正常工作，則 （ AD ） A． B． C．升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓 D．升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功率 解析：根據(jù)變壓器工作原理可知，，由于輸電線上損失一部分電壓，升壓變壓器的輸出電壓大于降壓變壓器的輸入電壓，有，所以，A正確，BC不正確。升壓變壓器的輸出功率等于降壓變壓器的輸入功率加上輸電線損失功率，D正確。 考點(diǎn)：變壓器工作原理、遠(yuǎn)距離輸電 提示：理想變壓器的兩個(gè)基本公式是：⑴ ，即對(duì)同一變壓器的任意兩個(gè)線圈，都有電壓和匝數(shù)成正比。⑵，即無論有幾個(gè)副線圈在工作，變壓器的輸入功率總等于所有輸出功率之和。只有當(dāng)變壓器只有一個(gè)副線圈工作時(shí)，才有。 遠(yuǎn)距離輸電，從圖中應(yīng)該看出功率之間的關(guān)系是：P1=P2，P3=P4，P1/=Pr=P2。電壓之間的關(guān)系是：。電流之間的關(guān)系是：。輸電線上的功率損失和電壓損失也是需要特別注意的。分析和計(jì)算時(shí)都必須用，而不能用。特別重要的是要會(huì)分析輸電線上的功率損失。 7.（09四川17）如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10：1，R1＝20 ，R2＝30 ，C為電容器。已知通過R1的正弦交流電如圖乙所示，則 （ C ） A.交流電的頻率為0.02 Hz B.原線圈輸入電壓的最大值為200 V C.電阻R2的電功率約為6.67 W D.通過R3的電流始終為零 解析：根據(jù)變壓器原理可知原副線圈中電流的周期、頻率相同，周期為0.02s、頻率為50赫茲，A錯(cuò)。由圖乙可知通過R1的電流最大值為Im＝1A、根據(jù)歐姆定律可知其最大電壓為Um＝20V，再根據(jù)原副線圈的電壓之比等于匝數(shù)之比可知原線圈輸入電壓的最大值為200 V、B錯(cuò)；因?yàn)殡娙萜饔型ń涣鳌⒆柚绷鞯淖饔?，則有電流通過R3和電容器，D錯(cuò)；根據(jù)正弦交流電的峰值和有效值關(guān)系并聯(lián)電路特點(diǎn)可知電阻R2的電流有效值為I＝、電壓有效值為U＝Um/V，電阻R2的電功率為P2＝UI＝W、C對(duì)。 9.（09福建16）一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的正弦規(guī)律圖象如圖甲所示。已知發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻為5.0，則外接一只電阻為95.0的燈泡，如圖乙所示，則 （ D ） A.電壓表的示數(shù)為220v B.電路中的電流方向每秒鐘改變50次 C.燈泡實(shí)際消耗的功率為484w D.發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為24.2J 解析：電壓表示數(shù)為燈泡兩端電壓的有效值,由圖像知電動(dòng)勢(shì)的最大值Em=V，有效值E=220V，燈泡兩端電壓，A錯(cuò)；由圖像知T=0.02S，一個(gè)周期內(nèi)電流方向變化兩次，可知1s內(nèi)電流方向變化100次，B錯(cuò)；燈泡的實(shí)際功率,C錯(cuò)；電流的有效值，發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為，D對(duì)。 2008—2005年高考題 題組一 一、選擇題 1.（08北京18）一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1:n2=11:5。原線圈與正弦交變電源連接，輸入電壓u如圖所示。副線圈僅接入一個(gè)10 的電阻。則 （ D ） A．流過電阻的電流是20 A B．與電阻并聯(lián)的電壓表的示數(shù)是100V C．經(jīng)過1分鐘電阻發(fā)出的熱量是6103 J D．變壓器的輸入功率是1103W 解析 原線圈中電壓的有效值是220V，由變壓比知副線圈中電壓為100V，流過電阻的電流是10A；與電阻并聯(lián)的電壓表的示數(shù)是100V；經(jīng)過1分鐘電阻發(fā)出的熱量是61034J。 2.（08天津17）一理想變壓器的原線圈上接有正弦交變電壓，其最大值保持不變，副線圈接有可調(diào)電阻R 設(shè)原線圈的電流為I1，輸入功率為P1，副線圈的電流為I2，輸出功率為P2。當(dāng)R增大時(shí) （ B ） A．I1減小，P1增大 B．I1減小，P1減小 C．I2增大，P2減小 D．I2增大，P2增大 解析 理想變壓器的特點(diǎn)是輸入功率等于輸出功率，當(dāng)負(fù)載電阻增大時(shí)，由于副線圈的電壓不變，所以輸出電流I2減小，導(dǎo)致輸出功率P2減小，所以輸入功率P1減??；輸入的電壓不變，所以輸入的電流I1減小，B正確 3.（08四川16）如圖，一理想變壓器原線圈接入一交流電源，副線圈電路中R1、R2、R3和R4均為固定電阻，開關(guān)S是閉合的。V1 和V2 為理想電壓表，讀數(shù)分別為U1和U2； A1 、A2 和A3 為理想電流表，讀數(shù)分別為I1、I2和I3?，F(xiàn)斷開S，U1數(shù)值不變，下列推斷中正確的是 （ BC ） A．U2變小、I3變小 B．U2不變、I3變大 C．I1變小、I2變小 D．I1變大、I2變大 解析：因?yàn)樽儔浩鞯脑褦?shù)與U1不變，所以U2與兩電壓表的示數(shù)均不變．當(dāng)S斷開時(shí)，因?yàn)樨?fù)載電阻增大，故次級(jí)線圈中的電流I2減小，由于輸入功率等于輸出功率，所以I1也將減小，C正確；因?yàn)镽1的電壓減小，故R2、R3兩端的電壓將增大，I3變大，B正確． 4.（08寧夏19）如圖a所示，一矩形線圈abcd放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并繞過ab、cd中點(diǎn)的軸OO′以角速度 逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。若以線圈平面與磁場(chǎng)夾角時(shí)（如圖b）為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，并規(guī)定當(dāng)電流自a流向b時(shí)電流方向?yàn)檎?。則下列四幅圖中正確的是 （ D ） 【解析】本題考查正弦交流電的產(chǎn)生過程、楞次定律等知識(shí)和規(guī)律。從a圖可看出線圈從垂直于中性面開始旋轉(zhuǎn)，由楞次定律可判斷，初始時(shí)刻電流方向?yàn)閎到a，故瞬時(shí)電流的表達(dá)式為i=－imcos（+ωt），則圖像為D圖像所描述。平時(shí)注意線圈繞垂直于磁場(chǎng)的軸旋轉(zhuǎn)時(shí)的瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)表達(dá)式的理解。 5.（08海南7）如圖，理想變壓器原副線圈匝數(shù)之比為4∶1．原線圈接入一電壓為u＝U0sinωt的交流電源，副線圈接一個(gè)R＝27.5 Ω的負(fù)載電阻．若U0＝220V，ω＝100π Hz，則下述結(jié)論正確的是 （ AC ） V A R A．副線圈中電壓表的讀數(shù)為55 V B．副線圈中輸出交流電的周期為 C．原線圈中電流表的讀數(shù)為0.5 A D．原線圈中的輸入功率為 【解析】：原線圈電壓有效值U1=220V，由電壓比等于匝數(shù)比可得副線圈電壓U2=55V，A對(duì)；電阻R上的電流為2A，由原副線圈電流比等于匝數(shù)的反比，可得電流表示數(shù)為0.5A， C對(duì)；輸入功率為P=2200.5W=110W，D錯(cuò)；周期T= =0.02s，B錯(cuò)。 6.（08廣東5）小型交流發(fā)電機(jī)中，矩形金屬線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與時(shí)間呈正弦函數(shù)關(guān)系，如圖所示國。此線圈與一個(gè)R＝10Ω的電阻構(gòu)成閉合電路，不計(jì)電路的其他電阻。下列說法正確的是 （ C ） A．交變電流的周期為0.125s B．交變電流的頻率為8Hz C．交變電流的有效值為A D．交變電流的最大值為4A 【解析】由e－t圖像可知，交變電流電流的周期為0.25s，故頻率為4Hz，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤。根據(jù)歐姆定律可知交變電流的最大值為2A，故有效值為A，選項(xiàng)C正確。 二、非選擇題 7.（08上海物理20 B）某小型實(shí)驗(yàn)水電站輸出功率是20kW，輸電線路總電阻是6Ω。 （1）若采用380 V輸電，求輸電線路損耗的功率。 （2）若改用5000 V高壓輸電，用戶端利用n1:n2＝22：1的變壓器降壓，求用戶得到的電壓。 答案：見解析 解析：（1）輸電線上的電流強(qiáng)度為I＝A＝52.63A 輸電線路損耗的功率為P損＝I2R＝52.6326W≈16620W＝16.62kW （2）改用高壓輸電后，輸電線上的電流強(qiáng)度變?yōu)镮′＝A＝4A 用戶端在變壓器降壓前獲得的電壓 U1＝U－I′R＝（5000－46）V＝4976V 根據(jù) 用戶得到的電壓為U2＝＝4976V＝226.18V 題組二 一、選擇題 1.(05.廣東物理9)鉗形電流表的結(jié)構(gòu)如圖4（a）所示。圖4（a）中電流表的讀數(shù)為1.2A。圖4（b）中用同一電纜線繞了3匝，則 （ C ） A．這種電流表能測(cè)直流電流，圖4（b）的讀數(shù)為2.4A B．這種電流表能測(cè)交流電流，圖4（b）的讀數(shù)為0.4A C．這種電流表能測(cè)交流電流，圖4（b）的讀數(shù)為3.6A D．這種電流表既能測(cè)直流電流，又能測(cè)交流電流，圖4（b）的讀數(shù)為3.6A 2.（05.廣東物理8）關(guān)于電磁場(chǎng)和電磁波，下列說法正確的是 （ ACD ） A．電磁波是橫波 B．電磁波的傳播需要介質(zhì) C．電磁波能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象 D．電磁波中電場(chǎng)和磁場(chǎng)方向處處互相垂直 二、非選擇題 3.（07廣東物理19）如圖所示，沿水平方向放置一條平直光滑槽，它垂直穿過開有小孔的兩平行薄板，板相距3.5L。槽內(nèi)有兩個(gè)質(zhì)量均為m的小球A和B，球A帶電量為 +2q，球B帶電量為－3q，兩球由長(zhǎng)為2L的輕桿相連，組成一帶電系統(tǒng)。最初A和B分別靜止于左板的兩側(cè)，離板的距離均為L(zhǎng)。若視小球?yàn)橘|(zhì)點(diǎn)，不計(jì)輕桿的質(zhì)量，在兩板間加上與槽平行向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)E后（設(shè)槽和輕桿由特殊絕緣材料制成，不影響電場(chǎng) 的分布），求： ⑴球B剛進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)，帶電系統(tǒng)的速度大小； ⑵帶電系統(tǒng)從開始運(yùn)動(dòng)到速度第一次為零所需的時(shí)間及球A相對(duì)右板的位置。 答案 對(duì)帶電系統(tǒng)進(jìn)行分析，假設(shè)球A能達(dá)到右極板，電場(chǎng)力對(duì)系統(tǒng)做功為W1，有： 由此可以判定，球A不僅能達(dá)到右極板， 而且還能穿過小孔，離開右極板。假設(shè)球B能達(dá)到右極板，電場(chǎng)力對(duì)系統(tǒng)做功為W2，有：由此判定，球B不能達(dá)到右極板 綜上所述，帶電系統(tǒng)速度第一次為零時(shí)，球A、B應(yīng)分別在右極板兩側(cè)。 （1）電系統(tǒng)開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，設(shè)加速度為a1，由牛頓第二定律：＝ 球B剛進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)，帶電系統(tǒng)的速度為v1，有： 求得： ⑵設(shè)球B從靜止到剛進(jìn)入電場(chǎng)的時(shí)間為t1，則： 解得： 球B進(jìn)入電場(chǎng)后，帶電系統(tǒng)的加速度為a2，由牛頓第二定律： 顯然，帶電系統(tǒng)做勻減速運(yùn)動(dòng)。設(shè)球A剛達(dá)到右極板時(shí)的速度為v2，減速所需時(shí)間為t2，則有： 求得： 球A離電場(chǎng)后，帶電系統(tǒng)繼續(xù)做減速運(yùn)動(dòng)，設(shè)加速度為a3，再由牛頓第二定律： 設(shè)球A從離開電場(chǎng)到靜止所需的時(shí)間為t3，運(yùn)動(dòng)的位移為x，則有： 求得： 可知，帶電系統(tǒng)從靜止到速度第一次為零所需的時(shí)間為： 45 S2 S1 A2 A1 L L D P v0 ＋ 固定擋板 固定薄板 電子快門 B 球A相對(duì)右板的位置為： 4.（07廣東物理20）如圖為裝置的垂直截面圖，虛線A1A2是垂直截面與磁場(chǎng)區(qū)邊界面的交線，勻 強(qiáng)磁場(chǎng)分布在A1A2的右側(cè)區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.4T，方向垂直紙面向外，A1A2與垂直截面上的水平線夾角為45。在A1A2左側(cè)，固定的薄板和等大的擋板均水平放置，它們與垂直截面交線分別為S1、S2，相距L＝0.2 m。在薄板上P處開一小孔，P與A1A2線上點(diǎn)D的水平距離為L(zhǎng)。在小孔處裝一個(gè)電子快門。起初快門開啟，一旦有帶正電微粒通過小孔，快門立即關(guān)閉，此后每隔T＝3.010－3 s開啟一次并瞬間關(guān)閉。從S1S2之間的某一位置水平發(fā)射一速度為v0的帶正電微粒，它經(jīng)過磁場(chǎng)區(qū)域后入射到P處小孔。通過小孔的微粒與檔板發(fā)生碰撞而反彈，反彈速度大小是碰前的0.5倍。 （1）過一次反彈直接從小孔射出的微粒，