浙江省2018_2019版高中物理第五章交變電流章末整合提升學(xué)案新選修3_220180716176

1、.第五章 交變電流章末整合提升打破一交變電流四值的計算與應(yīng)用交變電流“四值的比較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eEmsin tiImsin t計算線圈某時刻的受力情況峰值最大的瞬時值EmnBSIm討論電容器的擊穿電壓有效值跟交變電流的熱效應(yīng)等效的恒定電流的值EUI適用于正余弦式交變電流1計算與電流的熱效應(yīng)有關(guān)的量如電功、電功率、電熱等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與時間軸所夾的面積與時間的比值Bl計算通過電路截面的電荷量【例1】 2019·溫州高二檢測如圖1所示為交流發(fā)電機示意圖，矩形線圈的匝數(shù)N

2、50 匝，每匝線圈的邊長lab0.4 m，Lbc0.2 m，矩形線圈所在處的勻強磁場的磁感應(yīng)強度B0.2 T，線圈總電阻r1 ，外接電阻R9 ，線圈以n r/s的轉(zhuǎn)速在磁場中勻速轉(zhuǎn)動。求：圖11線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值；2假設(shè)線圈從通過中性面時開場計時，寫出回路中電流隨時間變化的關(guān)系式；3交流電壓表和電流表的讀數(shù)；4此交流發(fā)電機的總功率和輸出功率。解析1設(shè)矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動的角度為，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值EmNBS，而2n代入數(shù)據(jù)得Em160 V，200 rad/s2線圈中產(chǎn)生的交變電流的最大值Im16 A線圈從通過中性面時開場計時，交變電流的表達式為正弦函數(shù)iImsin t

3、16sin 200t A3電流表的讀數(shù)為交變電流的有效值，即I8 A電壓表的讀數(shù)為UIR72 V4發(fā)電機的總功率P總IE而E80 V代入數(shù)值得P總1 280 W發(fā)電機的輸出功率等于外電路電阻消耗的功率，即P出PRIU8×72 W1 152 W。答案1160 V2i16sin 200t A372 V8 A41 280 W1 152 W【跟蹤訓(xùn)練1】 如圖2所示，單匝矩形圈放置在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，以恒定的角速度繞ab邊轉(zhuǎn)動，磁場方向垂直于紙面向里，線圈所圍面積為S，線圈導(dǎo)線的總電阻為R。t0時刻線圈平面與紙面重合，且cd邊正在向紙面外轉(zhuǎn)動。那么以下說法正確的選項是圖2A.t時刻

4、線圈中電流瞬時值表達式icos tB.線圈中電流的有效值IC.線圈中電流的有效值ID.線圈中消耗的電功率P解析回路中感應(yīng)電動勢的最大值EmBS，電流的最大值Im，t0時線圈處于中性面位置，故瞬時值表達式isin t，電流有效值I，PI2R，應(yīng)選項A、B錯誤，C、D正確。答案CD打破二交流電圖象的應(yīng)用交流電的圖象反映了交變電動勢電流隨時間的變化特征，對正弦式交流電來說，我們可以從圖象中獲取如下信息：1.交流電的周期T一個完好的正弦波對應(yīng)的時間段，知道了周期便可以算出線圈轉(zhuǎn)動的角速度。2.交流電的最大值Em、Im圖象上的峰值，知道了最大值，便可計算出交變電動勢交變電流的有效值。3.任意時刻交流電的

5、瞬時值圖象上每個“點表示某一時刻交流電的瞬時值。【例2】 如圖3所示是某正弦式交變電壓的波形圖，由圖可確定該電壓的圖3A.周期是0.01 sB.最大值是311 VC.有效值是220 VD.表達式為u220sin tV解析由題圖知：最大值Um311 V，且為正弦式交變電流，有效值U220 V，周期T0.02 s，表達式為u311sin 100tV，應(yīng)選項B、C正確。答案BC【跟蹤訓(xùn)練2】 2019·杭州高二檢測一矩形線圈，在勻強磁場中繞垂直磁感線的對稱軸轉(zhuǎn)動，形成如圖4所示的交變電動勢圖象，根據(jù)圖象提供的信息，以下說法正確的選項是圖4A.線圈轉(zhuǎn)動的角速度為 rad/sB.電動勢的有效值

6、為14.1 VC.t1.0×102s時，線圈平面和磁場方向的夾角為30°D.t1.5×102 s時，穿過線圈平面的磁通量最大解析角速度 rad/s，A正確；電動勢的有效值E14.1 V，B正確；電動勢的瞬時值e20sin t V，從計時開場到t1.0×102 s，線圈平面開場轉(zhuǎn)過的角度t×1.0×102，故線圈平面和磁場方向的夾角為30°，C正確；t1.5×102s時，線圈平面與磁場平行，磁通量最小，D錯誤。答案ABC打破三變壓器動態(tài)分析處理此類問題的關(guān)鍵是分清變量和不變量，弄清理想變壓器中各物理量之間的聯(lián)絡(luò)和互相

7、制約關(guān)系，大致有兩種情況：1負載不變，原、副線圈匝數(shù)比改變；2原、副線圈匝數(shù)比不變，負載改變。動態(tài)分析該類問題的思路可表示為：【例3】 如圖5所示，M是一個小型理想變壓器，原、副線圈匝數(shù)之比n1：n2101，接線柱a、b接一正弦式交流電源，電壓u220 sin 100 t V。變壓器右側(cè)部分為一火警報警系統(tǒng)原理圖，其中R2為熱敏電阻電阻隨溫度的升高而減小，R1為一定值電阻。以下說法正確的選項是圖5A.當R2所在處出現(xiàn)火情時，電阻R1的功率變小B.當R2所在處出現(xiàn)火情時，電壓表V2的示數(shù)變大C.當R2所在處出現(xiàn)火情時，電流表A的示數(shù)變小D.電壓表V1的示數(shù)為22 V解析根據(jù)題意，輸入電壓的有效值

8、U1220 V，再根據(jù)變壓比公式可知，副線圈的輸出電壓U222 V，因為輸入電壓決定輸出電壓，所以當R2所在處出現(xiàn)火情時，副線圈電壓不變，仍是22 V，即電壓表V1的示數(shù)仍是22 V，選項D正確；當R2所在處出現(xiàn)火情時，R2的阻值隨溫度升高而減小，副線圈電路的總電阻減小，輸出電流I2增大，電阻R1的功率PIR1變大，R2兩端的電壓UU2I2R1變小，即電壓表V2的示數(shù)變小，輸入電流I1I2變大，所以電流表A的示數(shù)變大，選項A、B、C錯誤。答案D【跟蹤訓(xùn)練3】 如圖6所示，理想變壓器的副線圈通過輸電線接兩個一樣的燈泡L1和L2，輸電線的等效電阻為R，開場時開關(guān)S斷開，當S閉合時，以下說法中正確的

9、選項是圖6A.副線圈的輸出電壓減小B.通過燈泡L1的電流減小C.原線圈中的輸入電流增大D.變壓器的輸入功率增大解析理想變壓器不計原、副線圈的直流電阻，副線圈兩端的電壓UMN不受負載電阻的影響，保持不變，應(yīng)選項A錯誤；當開關(guān)S閉合時，副線圈回路的總電阻減小，故副線圈回路中的電流I2增大，所以等效電阻R兩端的電壓增大，導(dǎo)致燈泡L1兩端的電壓減小，通過燈泡L1的電流減小，應(yīng)選項B正確；因為UMN不變，I2增大，變壓器的輸出功率增大，輸入功率也隨之增大，原線圈中的電流I1增大，應(yīng)選項C、D正確。答案BCD打破四電能的遠間隔 輸送解決遠間隔 輸電問題要注意以下兩點：1.首先畫出輸電線路示意圖，包括發(fā)電機、升壓變壓器、輸電線、降壓變壓器、負載等，在圖中標出相應(yīng)物理量符號，利用輸電電流I，輸電線上損失電壓UIR線，輸電線損失功率PI2R線2R線及其相關(guān)知識解答。2.分別在“三個回路以及“兩個變壓器上找各物理量之間的關(guān)系，特別注意以升壓變壓器的副線圈、輸電線、降壓變壓器的原線圈組成的回路，在此回路中利用電路知識分析電壓關(guān)系和功率關(guān)系?！纠?】 輸電線的電阻共計1 ，輸送的電功率是100 kW，用400 V的低壓送電，輸電線上發(fā)熱損失的功率是多少千瓦？改用10