高二下学期期末复习学案--交变电流附详细答案(共10页).doc

《高二下学期期末复习学案--交变电流附详细答案(共10页).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高二下学期期末复习学案--交变电流附详细答案(共10页).doc（10页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、精选优质文档-倾情为你奉上高二下学期物理期末复习学案交变电流【基础回顾】1交变电流的产生：线圈在匀强磁场中绕_于磁场的轴匀速转动，产生按_规律变化的电流。线圈转至中性面时，穿过线圈的磁通量_，而感应电动势_。2表征交变电流的物理量：周期T，频率f，关系_；峰值：Em、Im、Um；有效值：E、I、U3交变电流的变化规律：瞬时值表达：e=_，i=_，u=_峰值：Em=_；有效值与峰值的关系：E=_，I=_，U=_4电感电容对交变电流的影响：电感作用：_；电容作用：_5理想变压器：原理：_；原副线圈输入输出功率的关系：_；电压与匝数的关系：_；电流与匝数的关系：只有一个副线圈时，_；有多个副线圈时，

2、_6远距离输电：导线上的功率损失_；导线上的电压损失_【专题讲练】专题1 交变电流的四值(交变电流的四值是指：瞬时值、峰值、有效值、平均值)1、瞬时值：反映不同时刻交变电流的大小和方向，正弦交流瞬时值表达式为：，。应当注意必须从中性面开始。生活中用的市电电压为220V，其峰值为_V，频率为_HZ，所以其电压瞬时值的表达式为u=_V。【例1】有一正弦交流电源，电压有效值U=120V，频率为f=50Hz向一霓虹灯供电，若霓虹灯的激发电压和熄灭电压均为U0=60V，试估算在一个小时内，霓虹灯发光时间有多长？拓展思考：为什么人眼没有感到霓虹灯忽明忽暗的现象？【针对练习1】交流发电机的线圈从平行磁场的位

3、置开始匀速转动，与它并联的电压表的示数为14.1V，那么当线圈转过30时交流电压的瞬时值为_V。解：2峰值：它是瞬时值的_值，它反映的是交变电流大小的变化范围，当线圈平面跟磁感线平行时，交流电动势最大，_（转轴垂直于磁感线）。电容器接在交流电路中，则交变电压的峰值不能超过电容器的耐压值。【例2】把一电容器C接在220V的交流电路中，为了保证电容不被击穿，电容器C的耐压值是多少？解析：【针对练习2】 一只氖管的起辉电压为50V ，把它接在u = 50sin314tV的交变电源上，在一个交变电压的周期内，氖管的发光时间为（ ）A0.02s B0.01s C0.015s D0.005s3、有效值：交

4、变电流的有效值是根据电流的_规定的：让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的_相等，就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值。正弦交流电的有效值跟最大值之间的关系是：_，_对于非正弦交变电流的有效值以上关系不成立，应根据定义来求。通常所说交流电压、电流是用电压表、电流表测得的，都是指_。用电器上所标电压、电流值也是指_。在计算交变电流通过导体产生热量、热功以及确定保险丝的熔断电流时，只能用_。【例3】通过某电阻的周期性交变电流的图象如图所示。求该交变电流的有效值I。解：Pu V1 2 3 4 5Ot/10-2su/V311【针对练习3】左图所示是某种型号的电热毯的电路图，电热

5、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.156VC.220V D.311V4、平均值：它是指交流电图象中图线与横轴所围成的面积值跟时间的比值。其量值可用法拉第电磁感应定律来求，特殊地，当线圈从中性面转过90度的过程中，有。计算平均值切忌用算术平均法即求解。平均值不等于有效值。【例4】如图所示，求线圈由图示位置转过60角的过程中，通过线圈某一横截面的电量。【针对练习4】交流发电机转子有n匝线圈，每匝线圈所围面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，匀速转动的角速度为，线圈内电阻为r，外电路电阻为R。当线圈由图中实线

6、位置匀速转动90到达虚线位置过程中，求：通过R的电荷量q为多少？R上产生电热QR为多少？外力做的功W为多少？专题2 感抗和容抗（统称电抗）1、感抗表示电感对交变电流的阻碍作用，其特点是“通直流，阻交流”、“通低频，阻高频”。2、容抗表示电容对交变电流的阻碍作用，其特点是“通交流，隔直流”、“通高频，阻低频”。C1C2【例5】 左右两个电路都是从左端输入信号，从右端输出信号。左图中输入的是高频、低频混合的交流信号，要求只输出低频信号；右图中输入的是直流和低频交流的混合信号，要求只输出低频交流信号。那么C1、C2中哪个该用大电容？哪个该用小电容？解：【针对练习5】在如图所示的电路中，如果交变电流的

7、频率增大，1、2和3灯的亮度变化情况是（ ）A1、2两灯均变亮，3灯变暗B1灯变亮，2、3两灯均变暗C1、2灯均变暗，3灯亮度不变D1灯变暗，2灯变亮，3灯亮度不变【针对练习6】对于如图所示的电路，下列说法正确的是（ ）Aa、b端接稳恒直流电，灯泡发亮Ba、b端接交变电流，灯泡发亮Ca、b端接交变电流，灯泡发亮，且将电容器电容增大时，灯泡亮度增大Da、b端接交变电流，灯泡发亮，且将电容器电容减小时，灯泡亮度增大【针对练习7】对于如图所示的电路，下列说法正确的是（ ）A双刀双掷开关S接上部时，灯泡亮度较大B双刀双掷开关S接下部时，灯泡亮度较大C双刀双掷开关S接下部，同时将电感线圈的L的铁芯抽出，

8、在抽出的过程中，灯泡亮度变大D双刀双掷开关S接下部，同时将电感线圈的L的铁芯抽出，在抽出的过程中，灯泡亮度变小专题3 理想变压器1理想变压器的电压变化规律为_2输入输出功率关系：_3只有一个副线圈的理想变压器的电流变化规律为_4变压器的输入功率由_功率决定。n2 Ln3 R220Vn1【例6】 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。【例7】在变电站里，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，所用的器材叫电流互感器

9、。如下所示的四个图中，能正确反应其工作原理的是（ ）AAAA零线火线火线零线零线火线零线火线A. B. C. D. 【例8】（2009江苏6）如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为1：5，原线圈两端的交变电压为 氖泡在两端电压达到100V 时开始发光，下列说法中正确的有（ ） A开关接通后，氖泡的发光频率为100Hz B开关接通后，电压表的示数为100 V C开关断开后，电压表的示数变大 D开关断开后，变压器的输出功率不变【针对练习8】一台理想变压器原线圈匝数n1=1100匝，两个副线圈的匝数分别是n2=60匝，n3=600匝，若通过两个副线圈中的电流强度分别是I2=1 A，I3=4 A，求

10、原线圈中的电流强度。专题4 远距离输电远距离输电的示意图如图所示：包括发电机、两台变压器、输电线等效电阻和负载电阻。并按照规范在图中标出相应的物理量符号。一般设两个变压器的初、次级线圈的匝数分别为、n1、n1, n2、n2，相应的电压、电流、功率也应该采用相应的符号来表示。从图中应该看出功率之间的关系是：P1=P1，P2=P2，P1=Pr=P2。电压之间的关系是：。电流之间的关系是：。可见其中电流之间的关系最简单，中只要知道一个，另两个总和它相等。因此求输电线上的电流往往是这类问题的突破口。输电线上的功率损失和电压损失也是需要特别注意的。分析和计算时都必须用，而不能用。R【例9】 学校有一台应

11、急备用发电机，内阻为r=1，升压变压器匝数比为14，降压变压器的匝数比为41，输电线的总电阻为R=4，全校22个教室，每个教室用“220V，40W”的灯6盏，要求所有灯都正常发光，则：发电机的输出功率多大？发电机的电动势多大？输电线上损耗的电功率多大？【针对练习9】在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失。有一个坑口电站，输送的电功率为P=500kW，当使用U=5kV的电压输电时，测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜示数相差4800度。求：这时的输电效率和输电线的总电阻r。若想使输电效率提高到98%，又不改变输电线，那么电站应使用多高的电压向外输电？【针对练习10】发电机输

12、出功率为100 kW，输出电压是250 V，用户需要的电压是220 V，输电线电阻为10 .若输电线中因发热而损失的功率为输送功率的4%，试求：（1）在输电线路中设置的升、降压变压器原副线圈的匝数比.（2）画出此输电线路的示意图.（3）用户得到的电功率是多少？高二物理期末复习学案交变电流参考答案【例1】解析：由正弦交流电的峰值与有效值U的关系得：Um=120V设t=0时交流电的瞬时电压U=0则交流电的瞬时表达式为U=120sin100t V如图所示，画出一个周期内交流电的U-t图象，其中阴影部分对应的时间t1表示霓虹灯不能发光的时间，根据对称性，一个周期内霓虹灯不能发光的时间为4t1，当U=U

13、0=60V时，由上式得t1=1/600s，再由对称性求得一个周期内能发光的时间：t=T-4t1=再由比例关系求得一小时内霓虹灯发光的时间为：t=s拓展思考：为什么人眼没有感到霓虹灯忽明忽暗的现象？提示：由于人的眼睛具有视觉暂留现象，而这个视觉暂留时间约s。很明显霓虹灯在工作过程中是忽明忽暗的，而熄灭的时间只有s（如图t2时刻到t3时刻）为远小于s，因此经过灯光刺激的人眼不会因为短暂的熄灭而有所感觉。【针对练习1】解：电压表的示数为交流电压有效值，由此可知最大值为Um=U=20V。而转过30时刻的瞬时值为u=Umcos30=17.3V。【例2】解析：不低于200V错误提示：不少学生往往把电容器与

14、灯泡类比，额定电压220 V的灯泡接在220 V的交流电源上正常发光，从而错误的认为电容器的耐压值也只要不低于220V即可，事实上，电容器接在交流电路中一直不断地进行充、放电过程。电容器两极间电压最大可达200V，故电容器C的耐压值应不低于200V.【针对练习2】解答： B【例3】解：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【针对练习3】解：从u-t图象看出，每个周期的前半周期是正弦

15、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】解析：在计算电量问题中，一定要用电流、电压平均值而又，【针对练习4】解：由电流的定义，计算电荷量应该用平均值：即，这里电流和电动势都必须要用平均值，不能用有效值、最大值或瞬时值。求电热应该用有效值，先求总电热Q，再按照内外电阻之比求R上产生的电热QR。，这里的电流必须要用有效值，不能用平均值、最大值或瞬时值。根据能量守恒，外力做功的过程是机械能向电能转化的过程，电流通过电阻，又将电能转化为内能，即放出电热。因此W=Q 。一定要学会用能量转化和守恒定律来分析功和能。【例5】解：电容的作用是“通交流，隔

16、直流”、“通高频，阻低频”。左图中的C1必须用电容小些的，电容越小，容抗越大，从而使高频交流顺利通过，而低频不易通过（这种电容器叫高频旁路电容器）。右图中的C2一般用电容大的，电容越大，容抗越小，使低频交流电很容易通过，只有直流成分从电阻上通过（这种电容器叫隔直电容器）。【针对练习5】解答：D【针对练习6】解答：BC 【针对练习7】解答：AC 【例6】n2 Ln3 R220Vn1解：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。【例7】解：电流互感器要把大

17、电流变为小电流，因此原线圈的匝数少，副线圈的匝数多。监测每相的电流必须将原线圈串联在火线中。选A。【例8】【答案】AB解析：本题主要考查变压器的知识，要能对变压器的最大值、有效值、瞬时值以及变压器变压原理、功率等问题彻底理解。由交变电压的瞬时值表达式知，原线圈两端电压的有效值为V=20V，由得副线圈两端的电压为V，电压表的示数为交流电的有效值，B项正确；交变电压的频率为 Hz，一个周期内电压两次大于100V，即一个周期内氖泡能两次发光，所以其发光频率为100Hz，A项正确；开关断开前后，输入电压不变，变压器的变压比不变，故输出电压不变，C项错误；断开后，电路消耗的功率减小，输出功率决定输入功率

18、，D项错误。【针对练习8】解析：电流强度与匝数成反比，仅适用于理想变压器只有一只副线圈的情况，本题有两个副线圈，应根据理想变压器无能量损失来分析，由于理想变压器无能量损失，所以有P1=P2+P3（P1为原线圈输入功率，P2、P3分别为两只副线圈的输出功率）根据电功率公式有：I1U1=I2U2+I3U3又因为，U2=，U3=U1把代入，整理得：I1n1=I2n2+I3n3所以I1=A=2.24 A【例9】 解：所有灯都正常工作的总功率为22640=5280W，用电器总电流为A，输电线上的电流A，降压变压器上：U2=4U2/=880V，输电线上的电压损失为：Ur=IRR=24V ，因此升压变压器的

19、输出电压为U1/=UR+U2=904V，输入电压为U1=U1/4=226V，输入电流为I1=4I1/=24A，所以发电机输出功率为P出=U1I1=5424W发电机的电动势E=U1+I1r=250V输电线上损耗的电功率PR=IR2R=144W【针对练习9】解；由于输送功率为P=500kW，一昼夜输送电能E=Pt=12000度，终点得到的电能E /=7200度，因此效率=60%。输电线上的电流可由I=P/U计算，为I=100A，而输电线损耗功率可由Pr=I 2r计算，其中Pr=4800/24=200kW，因此可求得r=20。 输电线上损耗功率，原来Pr=200kW，现在要求Pr/=10kW ，计算可得输电电压应调节为U / =22.4kV。【针对练习10】解析：输电线路的示意图如图所示，输电线损耗功率P线=1004% kW=4 kW，又P线=I22R线输电线电流I2=I3=20 A原线圈中输入电流I1= A=400 A所以这样U2=U1=25020 V=5000 VU3=U2-U线=5000-2010 V=4800 V所以用户得到的电功率P出=10096% kW=96 kW专心-专注-专业