2012高二物理课件：第五章 章末整合 （新人教版选修3-2）

(共32张PPT)
专题一
交变电流的产生及图象
交变电流产生的相关问题，要注意交流电的三要素，最大
值，频率(或周期)，初始位置．其中最大值是关键，应找到在
磁场中转动的有效面积，直接由表达式确定．
【例 1】如图 5－1 所示，abcd 为一个闭合矩形金属线框，
已知 ab 长 L1＝10 cm，bc 长 L2＝20 cm，内阻 R＝0.1 Ω.图中虚
线 O1O2 为磁场右边界(磁场左边界很远)，它与线圈的 ab 边平
行，等分 bc 边，即线圈有一半位于匀强磁场之中，而另一半位
于磁场之外．磁感线方向垂直于线框平面向里，磁感应强度
B＝0.1 T．线框以 ab 边为轴以角速度ω＝100π rad/s 匀速转动，
t＝0 时刻位置如图所示，在图右
边的坐标系上定性画出转动过程
中线圈内感应电流随时间变化的
图象(只要求画出一个周期)．
图 5－1
图 5－2
专题二
交流电四值的对比及应用
1．最大值(Em，Im)
矩形线圈绕垂直于磁感线的轴在匀强磁场中匀速转动时，
线圈中产生正弦交流电，当线圈平面与磁感线平行时，线圈中
感应电动势最大，最大值为 Em＝NBSω，其中 N 表示线圈匝数，
S 表示线圈面积．最大值 Em 与线圈转动时转轴的位置无关．
2．有效值(E，I)
对同样的电阻，在相同时间内跟交流电热效应相等的直流
电的值为交流电的有效值．一般交流电压表、电流表测出的数
值是有效值．交流电器铭牌上标明的电流、电压值也是有效值．
计算电功、电热时应使用有效值．正弦式交流电的有效值大小
3．瞬时值(e，i)
(1)当线圈平面与中性面重合时，线圈中感应电动势为零．
若从此位置开始计时，则瞬时值表达式为：
(2)当线圈平面与中性面垂直时，线圈中感应电动势最大．
若从此位置开始计时，则瞬时值表达式应为：
【例 2】矩形金属线圈共 10 匝，绕垂直磁场方向的转轴在
匀强磁场中匀速转动，线圈中产生的交流电动势 e 随时间 t 变
)
化的情况如图 5－3 所示．下列说法中正确的是(
图 5－3
A．此交流电的频率为 0.2 Hz
B．此交流电动势的有效值为 1 V
C．t＝0.1 s 时，线圈平面与磁场方向平行
D．线圈在转动过程中的最大磁通量为
1
100
π Wb
答案：D
专题三
理想变压器的动态分析
理想变压器的动态问题的分析，要注意以下四点．
1．紧紧把握三个“决定”：输入电压决定输出电压，输出
功率决定输入功率，输出电流决定输入电流．
2．理清四个关系：变压比，变流比，输出功率等于输入功
率，不变频．
3．准确分析两个回路：原线圈回路，副线圈回路．
4．将欧姆定律与其他电学规律紧密结合．
【例 3】如图 5－4 所示为一理想变压器，原线圈的输入电
压 U1＝3 300 V，副线圈的输出电压 U2＝220 V，绕过铁心的单
匝导线的电压表的示数为 U0＝2 V，则：
图 5－4
(1)原、副线圈的匝数各是多少？
(2)当 S 断开时，A2 的示数 I2＝5 A，那么 A1 的示数是多少？
(3)当 S 闭合时，A2 的示数将如何变化？A1 的示数如何变
化？
专题四
高压输电线路的综合分析
高压电路的认识中，要深刻领会输电电压不是导线上的线
电压，但输电电流就是输电线上的线电流，分析问题中要紧扣
能量守恒，注意电学规律的应用，画出电路示意图．
【例4】一座小型水电站，水以 3 m/s 的速度流入水轮机，
而以 1 m/s 的速度流出．流出水位比流入水位低 1.6 m，水的流
量 Q＝1 m3/s 如果水流能量的 75%供给发电机，20%用于水温升
高．求：
(1)水温升高多少；
图 5－5
1．(双选，2011 年广东卷)图 5－6(a)左侧的调压装置可视
为理想变压器，负载电路中 R＝55 Ω，A、V 为理想电流表和电
压表．若原线圈接入如图 5－6(b)所示的正弦交变电压，电压表
)
的示数为 110 V，下列表述正确的是(
图 5－6
A．电流表的示数为 2 A
B．原、副线圈匝数比为 1∶2
C．电压表的示数为电压的有效值
D．原线圈中交变电压的频率为 100 Hz
答案：AC
2．(2011 年新课标卷)如图 5－7 所示，一理想变压器原副
线圈的匝数比为 1∶2；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电
压为 220 V，额定功率为 22 W；原线圈电路中接有电压表和电
流表．现闭合开关，灯泡正常发光．若用 U 和 I 分别表示此时
电压表和电流表的读数，则(
)
图 5－7
答案：A
3．(2010 年重庆卷)输入电压为 220 V，输出电压为 36 V 的
变压器副线圆烧坏，为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学
拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了 5 匝线圈，如
题 5－8 图所示，然后将原线圈接到 220 V 交流电源上，测得新
绕线圈的端电压为 1 V，按理想变压器分析，该变压器烧坏前
的原、副线圈匝数分别为(
)
图 5－8
A．1100、360
C．2200、180
B．1100、180
D．220、360
答案：B
4．(双选，2010 年广东卷)图 5－9 是某种正弦式交变电压
)
BC
的波形图，由图可确定该电压的(
图 5－9
A．周期是 0.01 s
C．有效值是 220 V
B．最大值是 311 V
D．表达式为 U＝220sin 100πt(V)
5．(双选，2010 年全国卷Ⅱ)图 5－10 中为一理想变压器，
其原线圈与一电压有效值不变的交流电源相连：P 为滑动头．
现令 P 从均匀密绕的副线圈最底端开始，沿副线圈匀速上滑，
直至白炽灯 L 两端的电压等于其额定电压为止．用 I1 表示流过
原线圈的电流，I2 表示流过灯泡的电流，U2 表示灯泡两端的电
压，N2 表示灯泡消耗的电功率(这里的电流、电压均指有效值：
电功率指平均值)．下列 4 个图中，能够正确反映相应物理量的
变化趋势的是(
)
图 5－10
均匀增大(k 为单位时间增加的匝数)，C 正确．灯泡两端的电压
由零增大时其电阻增大，描绘的伏安特曲线为 B.灯泡的功率先
增大的快(电阻小)后增大的慢(电阻大)，D 错误．原线圈功率等
于灯泡功率是增大的，所以原线圈电流一定增大，A 错误．
答案：BC
6．(双选，2010 年天津卷)为探究理想变压器原、副线圈电
压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电
源上，副线圈连接相同的灯泡 L1、L2，电路中分别接了理想交
流电压表 V1、V2 和理想交流电流表 A1，A2，导线电阻不计，
)
如图 5－11 所示．当开关 S 闭合后(
图 5－11
A．A1 示数变大，A1 与 A2 示数的比值不变
B．A1 示数变大，A1 与 A2 示数的比值变大
C．V2 示数变小，V1 与 V2 示数的比值变大
D．V2 示数不变，V1 与 V2 示数的比值不变
答案：AD
7．(2011 年江苏卷)图 5－12 甲为一理想变压器，ab 为原线
圈，ce 为副线圈，d 为副线圈引出的一个接头，原线圈输入正
弦式交变电压的 u－t 图象如图乙 5－12 所示．若只在 ce 间接
一只 Rce＝400 Ω的电阻，或只在 de 间接一只 Rde＝225 Ω的电阻，
两种情况下电阻消耗的功率均为 80 W.
图 5－12
(1)请写出原线圈输入电压瞬时值 uab 的表达式；
(2)求只在 ce 间接 400 Ω的电阻时，原线圈中的电流 I1；