1、.高考第一輪復(fù)習(xí)交流電問(wèn)題一、教學(xué)內(nèi)容：高考第一輪復(fù)習(xí)交流電問(wèn)題二、學(xué)習(xí)目的：1、掌握交流發(fā)電機(jī)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(shí)值、平均值的區(qū)別。3、理解變壓器的工作原理及遠(yuǎn)間隔 輸電的原理及其應(yīng)用。4、重點(diǎn)掌握與交流電問(wèn)題相關(guān)的重要的習(xí)題類型及其解法。考點(diǎn)地位：交流電的產(chǎn)生、描繪交流電的物理量?jī)?nèi)容重點(diǎn)考察交流電的產(chǎn)生原理、交流電有效值與瞬時(shí)值的計(jì)算、正弦交流電的函數(shù)表達(dá)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(wèn)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(shí)間

2、作周期性變化的電流叫做交變電流，簡(jiǎn)稱交流電。2正弦式電流：隨時(shí)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(guó)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(gè)平面線圈置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并使它繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中就會(huì)產(chǎn)生正弦式電流。中性面：中性面的特點(diǎn)是，線圈位于中性面時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零；線圈經(jīng)過(guò)中性面時(shí)，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(dòng)，從某次經(jīng)過(guò)中性面開(kāi)場(chǎng)計(jì)時(shí)，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(lái)規(guī)定的，即在同一時(shí)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(biāo)示值及交流電表上的測(cè)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(kāi)場(chǎng)計(jì)時(shí)物理量物理含義重要關(guān)系適用情況及說(shuō)明瞬時(shí)值交變電流某一時(shí)刻的值計(jì)算線圈某時(shí)刻的受力情況，或力矩的瞬時(shí)值最大值最大的瞬時(shí)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(duì)正余弦交流電1. 計(jì)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(biāo)的一般是有效值3. 保險(xiǎn)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(shí)間軸所夾的面積與時(shí)間的比值切不可套用計(jì)算通過(guò)電路截面的電量周期完成一次周期性變化所用的時(shí)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(guó)民用交變電流：?jiǎn)栴}1、交流電“四值的理解與運(yùn)用：如下圖，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T，邊長(zhǎng)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(duì)稱軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為，外電路電阻，求：1轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值；2由圖示位置線圈平面與磁感線平行轉(zhuǎn)過(guò)60°角時(shí)的瞬間感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；3由圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)60°角時(shí)的過(guò)程中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；4交流電壓表的示數(shù)；5轉(zhuǎn)動(dòng)一周外力做的功；6周

5、期內(nèi)通過(guò)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(jì)算方法。1感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值：2轉(zhuǎn)過(guò)60°時(shí)瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：3轉(zhuǎn)過(guò)60°角的過(guò)程中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：4電壓表示數(shù)為外電壓的有效值5轉(zhuǎn)動(dòng)一周所做的功等于電流產(chǎn)生的熱量6周期內(nèi)通過(guò)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(qiáng)度為B的程度勻強(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(kāi)場(chǎng)轉(zhuǎn)過(guò)的過(guò)程中，通過(guò)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(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸以120r/min勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線框通過(guò)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(kāi)關(guān)S接e時(shí)，表的讀數(shù)為多少？R的熱功率為多大？10min內(nèi)外力對(duì)線框做功多少？2當(dāng)開(kāi)關(guān)S接f時(shí)，氖泡的閃光頻率為多大？通電10min，氖泡發(fā)光的總時(shí)間為多少？線框電阻不計(jì)解析：1S接e時(shí)，有代入數(shù)據(jù)得2S接f時(shí)，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(gè)周期T內(nèi)，氖泡閃光2次，一周期內(nèi)的發(fā)光時(shí)間為，因，故氖泡閃光頻率為4Hz，故通電10min，氖泡發(fā)光的總時(shí)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(méi)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(shuō)明：原、副線圈電流和匝數(shù)成反比的關(guān)系只適用于一個(gè)副線圈的情況。假設(shè)干副線圈時(shí)：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(shí)，假如變壓器的負(fù)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(jiàn)以下圖：1輸入電壓U1決定輸出電壓U2。這是因?yàn)檩敵鲭妷海?dāng)U1不變時(shí)，不管負(fù)載電阻R變化與否，U2不會(huì)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(fù)載電阻R增大時(shí)，I2減小，那么I1相應(yīng)減小；當(dāng)負(fù)載電阻R減小時(shí)，I2增大，那么I1相應(yīng)增大。在使用變壓器時(shí)，不能使變壓器次級(jí)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(fù)載電阻R增大時(shí)，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(fù)載電阻R減小時(shí)，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(wèn)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(qiáng)磁場(chǎng)中沿導(dǎo)軌勻速地向右做切

9、割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(wèn)題3、理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析問(wèn)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(gè)電阻R1、R2、R3，各電表的電阻影響不計(jì)。當(dāng)開(kāi)關(guān)S合上時(shí)，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(gè)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(fù)載，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R0的滑片向下挪動(dòng)時(shí)，那么以下判斷正確的選項(xiàng)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(jiàn)的變壓器1. 自耦變壓器如調(diào)壓變壓器鐵芯上只繞一個(gè)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(lái)將高壓變成低壓，以此測(cè)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(lái)將大電流變成小電流，以此測(cè)量大電流，如圖乙所示。四電能的輸送遠(yuǎn)間隔 輸電線路示意圖如下圖。遠(yuǎn)間隔 輸電時(shí)，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(guò)的電流。根據(jù)可知，通過(guò)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(gè)關(guān)系：輸電過(guò)程的電壓關(guān)系：輸電過(guò)程的功率關(guān)系： 問(wèn)題4、遠(yuǎn)間隔 輸電原理的理解及運(yùn)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(jī)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(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)間隔 輸電，應(yīng)先確定電能的輸出功率，再利用遠(yuǎn)間隔 輸電示意圖及規(guī)律求解。遠(yuǎn)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?yàn)樗哉０l(fā)