教科版物理高考第一輪復(fù)習(xí)——交流電問題（學(xué)案）

1、.高考第一輪復(fù)習(xí)交流電問題一、教學(xué)內(nèi)容：高考第一輪復(fù)習(xí)交流電問題二、學(xué)習(xí)目的：1、掌握交流發(fā)電機及其產(chǎn)生正弦式電流的原理、正弦交流電的圖象及變化規(guī)律。2、理解描繪交變電流的物理量及交流電的最大值與有效值、瞬時值、平均值的區(qū)別。3、理解變壓器的工作原理及遠間隔 輸電的原理及其應(yīng)用。4、重點掌握與交流電問題相關(guān)的重要的習(xí)題類型及其解法?？键c地位：交流電的產(chǎn)生、描繪交流電的物理量內(nèi)容重點考察交流電的產(chǎn)生原理、交流電有效值與瞬時值的計算、正弦交流電的函數(shù)表達式、圖象及利用函數(shù)關(guān)系式或圖象求解涉及交流電的“四值問題，出題形式多以選擇題形式為主。一交變電流1. 交變電流的概念1交變電流：大小和方向都隨時間

2、作周期性變化的電流叫做交變電流，簡稱交流電。2正弦式電流：隨時間按正弦規(guī)律變化的電流叫做正弦式電流，正弦式電流的圖象是正弦曲線，我國使用的交變電流都是正弦式電流。2. 正弦交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律1正弦式電流的產(chǎn)生產(chǎn)生方法：如下圖，將一個平面線圈置于勻強磁場中，并使它繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動，線圈中就會產(chǎn)生正弦式電流。中性面：中性面的特點是，線圈位于中性面時，穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零，感應(yīng)電動勢為零；線圈經(jīng)過中性面時，內(nèi)部的電流方向要發(fā)生改變。2規(guī)律：N匝面積為S的線圈以角速率轉(zhuǎn)動，從某次經(jīng)過中性面開場計時，那么，用表示峰值，那么，電流。3. 交變電流的有效值1交變電流的有效

3、值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來規(guī)定的，即在同一時間內(nèi)，某一交流電能使同一電阻產(chǎn)生相等熱量的直流電的數(shù)值，叫做該交流電的有效值。2正弦交流電的有效值與最大值之間的關(guān)系為：。各種交流電器設(shè)備上的標示值及交流電表上的測量值都指有效值。3正弦交變電流的圖象如下圖從中性面開場計時物理量物理含義重要關(guān)系適用情況及說明瞬時值交變電流某一時刻的值計算線圈某時刻的受力情況，或力矩的瞬時值最大值最大的瞬時值討論電容器的擊穿電壓有效值跟交變電流的熱效應(yīng)等效的恒定電流值對正余弦交流電1. 計算與電流的熱效應(yīng)有關(guān)的量如功、功率、熱量等2. 電氣設(shè)備“銘牌上所標的一般是有效值3. 保險絲的熔斷電流為有效值平均值交變電流圖象中圖線

4、與時間軸所夾的面積與時間的比值切不可套用計算通過電路截面的電量周期完成一次周期性變化所用的時間物理意義：表示交流變化快慢的物理量頻率1s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)我國民用交變電流：問題1、交流電“四值的理解與運用：如下圖，勻強磁場的磁感應(yīng)強度B=0.5T，邊長L=10cm的正方形線圈abcd共100匝，線圈電阻r=1，線圈繞垂直于磁感線的對稱軸OO勻速轉(zhuǎn)動，角速度為，外電路電阻，求：1轉(zhuǎn)動過程中感應(yīng)電動勢的最大值；2由圖示位置線圈平面與磁感線平行轉(zhuǎn)過60°角時的瞬間感應(yīng)電動勢；3由圖示位置轉(zhuǎn)過60°角時的過程中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢；4交流電壓表的示數(shù)；5轉(zhuǎn)動一周外力做的功；6周

5、期內(nèi)通過R的電荷量為多少。解析：此題主要考察了交流電的產(chǎn)生及“四值的計算方法。1感應(yīng)電動勢的最大值：2轉(zhuǎn)過60°時瞬時感應(yīng)電動勢：3轉(zhuǎn)過60°角的過程中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢：4電壓表示數(shù)為外電壓的有效值5轉(zhuǎn)動一周所做的功等于電流產(chǎn)生的熱量6周期內(nèi)通過電阻R的電荷量=0.0866C變式1：如下圖，單匝矩形閉合導(dǎo)線框abcd全部處于磁感應(yīng)強度為B的程度勻強磁場中，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，線框中感應(yīng)電流的有效值I= 。線框從中性面開場轉(zhuǎn)過的過程中，通過導(dǎo)線橫截面的電荷量q= 。答案：，變式2：如下圖，矩形線框的匝數(shù)n=250匝，線

6、框置于的勻強磁場中繞垂直于磁場的軸以120r/min勻速轉(zhuǎn)動，線框通過滑環(huán)與外電路相連，外電路接有R=12的電阻及一只發(fā)光的電壓為12V的氖泡L，求：1當(dāng)開關(guān)S接e時，表的讀數(shù)為多少？R的熱功率為多大？10min內(nèi)外力對線框做功多少？2當(dāng)開關(guān)S接f時，氖泡的閃光頻率為多大？通電10min，氖泡發(fā)光的總時間為多少？線框電阻不計解析：1S接e時，有代入數(shù)據(jù)得2S接f時，根據(jù)正弦曲線變化規(guī)律，由，即，可得，可知在交變電流的一個周期T內(nèi)，氖泡閃光2次，一周期內(nèi)的發(fā)光時間為，因，故氖泡閃光頻率為4Hz，故通電10min，氖泡發(fā)光的總時間為：二變壓器1. 變壓器的構(gòu)造：如下圖2. 變壓器的工作原理在原、副

7、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)象是變壓器工作的根底。3. 理想變壓器理想變壓器的磁通量全部集中在鐵芯內(nèi)，變壓器沒有能量損失，輸入功率等于輸出功率。1電壓關(guān)系：2功率關(guān)系：3電流關(guān)系：說明：原、副線圈電流和匝數(shù)成反比的關(guān)系只適用于一個副線圈的情況。假設(shè)干副線圈時：4. 理想變壓器各物理量變化的決定關(guān)系當(dāng)理想變壓器的原副線圈的匝數(shù)不變時，假如變壓器的負載發(fā)生變化，確定其他有關(guān)物理量的變化，可根據(jù)以下原那么斷定參見以下圖：1輸入電壓U1決定輸出電壓U2。這是因為輸出電壓，當(dāng)U1不變時，不管負載電阻R變化與否，U2不會改變。2輸出電流I2決定輸入電流I1. 在輸入電壓U

8、1一定的情況下，輸出電壓U2也被完全確定。當(dāng)負載電阻R增大時，I2減小，那么I1相應(yīng)減小；當(dāng)負載電阻R減小時，I2增大，那么I1相應(yīng)增大。在使用變壓器時，不能使變壓器次級短路。3輸出功率P2決定輸入功率P1，理想變壓器的輸出功率與輸入功率相等，即。在輸入電壓U1一定的情況下，當(dāng)負載電阻R增大時，I2減小，那么變壓器輸出功率減小，輸入功率P1也將相應(yīng)減小；當(dāng)負載電阻R減小時，I2增大，變壓器的輸出功率增大，那么輸入功率P1也將增大。問題2、理想變壓器原理的理解：如圖中理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比，原線圈兩端連接光滑導(dǎo)軌，副線圈與電阻R相連組成閉合回路。當(dāng)直導(dǎo)線AB在勻強磁場中沿導(dǎo)軌勻速地向右做切

9、割磁感線運動時，安培表A1的讀數(shù)是12mA，那么安培表A2的讀數(shù)為 A. 0B. 3mAC. 48mAD. 與R值大小有關(guān)答案：A變式3：如下圖，一理想變壓器的原、副線圈分別由雙線圈ab和cd匝數(shù)都為n1、ef和gh匝數(shù)都為n2組成，用I1和U1表示輸入電流和電壓，I2和U2表示輸出電流和電壓。在以下四種接法中，符合關(guān)系的有 A. a與c相連，b與d相連作為輸入端；e與g相連，以f、h作為輸出端B. a與c相連，b與d相連作為輸入端；f與g相連，以e、h作為輸出端C. b與c相連，以a與d為輸入端；f與g相連，以e、h作為輸出端D. b與c相連，以a與d為輸入端；e與g相連，以f、h作為輸出端

10、答案：C問題3、理想變壓器的動態(tài)分析問題：如下圖，T為理想變壓器，原線圈接在電壓一定的正弦交變電源上，副線圈電路中接入三個電阻R1、R2、R3，各電表的電阻影響不計。當(dāng)開關(guān)S合上時，各電表的示數(shù)變化情況是 A. A1示數(shù)變大B. A2示數(shù)變大C. V1示數(shù)變小D. V2示數(shù)變大答案：AB變式4：如下圖，一個理想變壓器的輸入電壓U1保持不變，燈泡L2、L3、L4為副線圈的負載，當(dāng)滑動變阻器R0的滑片向下挪動時，那么以下判斷正確的選項是 A. 燈L1變暗B. 燈L2變亮C. 燈L3變亮D. 燈L4變暗答案：A三幾種常見的變壓器1. 自耦變壓器如調(diào)壓變壓器鐵芯上只繞一個線圈，可升壓，可降壓。2. 互

11、感器電壓互感器原線圈匝數(shù)比副線圈匝數(shù)多用來將高壓變成低壓，以此測量高電壓，如圖甲所示。電流互感器原線圈匝數(shù)比副線圈匝數(shù)少用來將大電流變成小電流，以此測量大電流，如圖乙所示。四電能的輸送遠間隔 輸電線路示意圖如下圖。遠間隔 輸電時，由于輸電線路上存在電阻，根據(jù)電流熱效應(yīng)Q=I2Rt，總有一部分電能損失在輸電線路上。減小線路上的電能損失，有兩種方法：一是減小導(dǎo)線上的電阻；二是減小輸電線上通過的電流。根據(jù)可知，通過減小輸電線路的電流，可減少線路的能量損失，即采用高壓輸電，這是減少線路電能損失的有效方法。兩個關(guān)系：輸電過程的電壓關(guān)系：輸電過程的功率關(guān)系： 問題4、遠間隔 輸電原理的理解及運用：有條河流，流量，落差5m，現(xiàn)利用其發(fā)電，假設(shè)發(fā)電機總效率為50%，輸出電壓為240V，輸電線總電阻R=30，允許損失功率為輸出功率的6%，為滿足用電需求，那么該輸電線路所用理想的升壓、降壓變壓器的匝數(shù)比各是多少？能使多少盞“220V 100W的電燈正常發(fā)光？解析：將水流機械能轉(zhuǎn)化為電能，實現(xiàn)遠間隔 輸電，應(yīng)先確定電能的輸出功率，再利用遠間隔 輸電示意圖及規(guī)律求解。遠間隔 輸電示意圖如下圖，設(shè)水的密度為，電源輸出功率由題意又，所以故升壓變壓器匝數(shù)比又因為所以正常發(fā)