高考物理一轮复习（高手必备+萃取高招）专题12 交变电流（含17高考真题及解析）课件

专题十二交变电流,交变电流算是选修几章里面唯一一个比较简单的 了,重点的输电正弦交变电流也只一个 的关系,一个 变压器变压关系。然而,这并不代表这一章就没有比较 难的地方。要分清发电机的输入功率和输出功率,输电 电路要记得发电输出功率取决于用电方。交变电流和 二极管的组合电路会使电流情况变得复杂,有效值也不再是最大值 的 。以学长的经验,这时不要再用脑子想,应画出一个周期里面 的电流变化图,再去积分(不要忘了有效值本质是热效应等效恒定电流,求出原交变电流I2在一个周期T内的积分,再乘以R,这便是T内产生的热能Q。然后列方程Q=I2RT解出I即可),看似繁琐反而节省了时间而且保证了正确率。所谓最好的方法不一定是最简单的方法,而是所用平均时间和正确率综合考虑之后的最佳方法。一味求稳不可取,一味求快亦不可取,只有适时放慢速度,亦适时提高速度,让考场上的每一分钟发挥出它应有的作用,才是最明智的选择! 复旦大学医学院 严佳琦,考点35,考点36,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点35交变电流的产生和描述 1.(多选)(2016·课标全国,21,6分) 如图,M为半圆形导线框,圆心为OM;N是圆心角为直角的扇形导线框,圆心为ON;两导线框在同一竖直面(纸面)内;两圆弧半径相等;过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场,磁场方向垂直于纸面。现使线框M、N在t=0时从图示位置开始,分别绕垂直于纸面、且过OM和ON的轴,以相同的周期T逆时针匀速转动,则( ) A.两导线框中均会产生正弦交变电流 B.两导线框中感应电流的周期都等于T C.在 时,两导线框中产生的感应电动势相等 D.两导线框的电阻相等时,两导线框中感应电流的有效值也相等,考点35,考点36,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点35,考点36,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,2.(2013·福建理综,15,6分) 如图,实验室一台手摇交流发电机,内阻r=1.0 ,外接R=9.0 的电阻。闭合开关S,当发电机转子以某一转速匀速转动时,产生的电动势e=10 sin 10t(V),则( ) A.该交变电流的频率为10 Hz B.该电动势的有效值为10 V C.外接电阻R所消耗的电功率为10 W D.电路中理想交流电流表A的示数为1.0 A,考点35,考点36,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点35,考点36,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,3.(2013·海南单科,3,3分)通过一阻值R=100 的电阻的交变电流如图所示,其周期为1 s。电阻两端电压的有效值为( ),试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点35,考点36,1.对交变电流的产生和变化规律的理解 (1)正弦式交变电流的产生:将线圈置于匀强磁场中;绕垂直于磁场方向且与线圈共面的轴匀速转动。 (2)中性面和垂直中性面位置的特点: 中性面位置:最大, =0,e=0,i=0;线圈每经过中性面一次,电流的方向就改变一次;线圈转动一周,两次经过中性面,电流方向改变两次。 垂直中性面位置:=0, 最大,e最大,i最大。 (3)正弦式交变电流的变化规律: 从SB(中性面)开始计时:e=Emsin t; 从SB(磁通量为零)开始计时:e=Emcos t。,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点35,考点36,2.交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点35,考点36,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点35,考点36,典例导引1(2017·湖北黄冈模拟)在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动,如图甲所示,产生的交变电动势的图象如图乙所示,则( ) A.t=0.005 s时线框的磁通量变化率为零 B.t=0.01 s时线框平面与中性面重合 C.线框产生的交变电动势有效值为311 V D.线框产生的交变电动势频率为100 Hz,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点35,考点36,【答案】 B,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点35,考点36,高招1正弦式交变电流图象的应用技巧 描述交变电流的两种形式,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点35,考点36,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点35,考点36,典例导引2(多选)(2017·河北定州模拟)一交变电压为u=100 sin 100t V,由此表达式可知( ) A.用交流电压表测该电压,其示数为50 V B.该交变电流的周期为0.02 s C.将该电压加在“100 V 100 W”的灯泡两端,灯泡的实际功率小于100 W,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点35,考点36,【答案】 BD,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点35,考点36,高招2如何书写交变电流瞬时值表达式 (1)确定正弦式交变电流的峰值,根据已知图象或公式Em=nBS,求出电动势最大值。 (2)明确线圈的初始位置,找出对应的函数关系式。 线圈从中性面开始计时,e=Emsin t。 线圈从垂直于中性面开始计时,e=Emcos t。 (3)从交变电流的图象中获得的信息: 正弦式交变电流的最大值(如Em、Im)及周期T; 线圈旋转到中性面的时刻(t2、t4)及垂直中性面的时刻(t1、t3); 磁通量为零的时刻(t1、t3),磁通量最大的时刻(t2、t4),感应电动势最大、感应电流最大时刻(t1、t3)。,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点35,考点36,典例导引3 (2017·北京海淀期末)如图所示,位于竖直平面内的矩形金属线圈,边长l1=0.40 m、l2=0.25 m,其匝数n=100匝,总电阻r=1.0 ,线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D(集流环)焊接在一起,并通过电刷和R=3.0 的定值电阻相连接。线圈所在空间存在水平向右的匀强磁场,磁感应强度B=1.0 T,在外力驱动下线圈绕竖直固定中心轴O1O2匀速转动,角速度=2.0 rad/s。,(1)求电阻R两端电压的最大值; (2)从线圈通过中性面(即线圈平面与磁场方向垂直的位置)开始计时,求经过 周期通过电阻R的电荷量; (3)求在线圈转动一周的过程中,整个电路产生的焦耳热。,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点35,考点36,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点35,考点36,【答案】 (1)15 V (2)2.5 C (3)157 J,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点35,考点36,高招3利用等效思想求解交变电流有效值 (1)只有正弦式交变电流才有 的关系,非正弦式交变电流都不满足这一关系。 (2)非正弦式交变电流的有效值只能从电流的热效应进行计算。计算时间可取整数个周期,通常取一个周期即可。 (3)利用Q=I2Rt和 可分别计算交变电流、电压的有效值。,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点35,考点36,1.(2017·湖北黄冈质检)如图所示,n匝矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小为B的水平匀强磁场中,线框面积为S,电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴OO'以角速度匀速转动,并与理想变压器原线圈相连,变压器副线圈接入一只额定电压为U的灯泡,灯泡正常发光。从线框通过中性面开始计时,下列说法正确的是( ) A.图示位置穿过线框的磁通量变化率最大 B.灯泡中的电流方向每秒改变 次 C.线框中产生感应电动势的表达式为 e=nBSsin t D.变压器原、副线圈匝数之比为,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点35,考点36,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点35,考点36,2.(2017·湖南邵阳联考)如图甲所示,在匀强磁场中,一矩形金属线圈两次以不同的转速绕与磁感线垂直的轴匀速转动,产生的交变电动势随时间变化的e-t图象分别如图乙中曲线a、b所示,则( ) A.两次t=0时刻穿过线圈的磁通量均为零 B.曲线a表示的交变电动势的频率为25 Hz C.曲线b表示的交变电动势的最大值为15 V D.曲线a、b对应的线圈转速之比为32,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点35,考点36,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点35,考点36,3.(2017·福建厦门模拟)如图甲电路,已知电阻R1=R2=R,和R1并联的D是理想二极管(正向电阻可视为零,反向电阻为无穷大),在A、B之间加一个如图乙所示的交变电压(电压为正值时,UAB0)。由此可知( ),试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点35,考点36,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点35,考点36,考点36变压器 电能的输送 1.(2016·课标全国,16,6分)一含有理想变压器的电路如图所示,图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 、1 和4 ,A为理想交流电流表,U为正弦交流电源,输出电压的有效值恒定。当开关S断开时,电流表的示数为I;当S闭合时,电流表的示数为4I。该变压器原、副线圈匝数比为 ( ) A.2 B.3 C.4 D.5,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点35,考点36,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点35,考点36,2.(多选)(2016·课标全国,19,6分) 如图,理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b。当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时,两灯泡均能正常发光。下列说法正确的是( ) A.原、副线圈匝数比为91 B.原、副线圈匝数比为19 C.此时a和b的电功率之比为91 D.此时a和b的电功率之比为19,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点35,考点36,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点35,考点36,3.(多选)(2016·海南单科,9,5分)图甲中,理想变压器的原、副线圈的匝数比为41,RT为阻值随温度升高而减小的热敏电阻,R1为定值电阻,电压表和电流表均为理想交流电表。原线圈所接电压u随时间t按正弦规律变化,如图乙所示。下列说法正确的是( ) A.变压器输入、输出功率之比为41 B.变压器原、副线圈中的电流强度之比为14 C.u随t变化的规律为u=51sin(50t)(国际单位制) D.若热敏电阻RT的温度升高,则电压表的示数不变,电流表的示数变大,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点35,考点36,【答案】 BD 由题意知变压器是理想变压器,故输入、输出功率之比为11,选项A错误;变压器原、副线圈中的电流之比与匝数成反比,即 ,选项B正确;由图乙可知交流电压最大值Um=51 V,周期T=0.02 s,可由周期求出角速度的值为=100 rad/s,则可得交流电压u的表达式u=51sin(100t) V,故选项C错误;RT的温度升高时,阻值减小,电流表的示数变大,电压表示数不变,故选项D正确。,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点35,考点36,4. (2015·课标全国,16,6分)一理想变压器的原、副线圈的匝数比为31,在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻,原线圈一侧接在电压为220 V的正弦交流电源上,如图所示。设副线圈回路中电阻两端的电压为U,原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k,则( ),试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点35,考点36,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点35,考点36,5.(多选)(2015·海南单科,10,5分)如图,一理想变压器原、副线圈匝数之比为41,原线圈与一可变电阻串联后,接入一正弦式交流电源;副线圈电路中固定电阻的阻值为R0,负载电阻的阻值R=11R0,V是理想电压表。现将负载电阻的阻值减小为R=5R0,保持变压器输入电流不变,此时电压表的读数为5.0 V,则