课件15张PPT。本章优化总结Emsin ωtNBSω自感系数频率电容频率P入＝P出专题一 交变电流四值的对比及应用
1．瞬时值：反映不同时刻交变电流的大小和方向，正弦式电流瞬时值表达式为：e＝Emsin ωt，i＝Imsin ωt.应当注意必须从中性面开始．在研究某一时刻或某状态的问题时，要用瞬时值．2．峰值：交变电流的峰值是它能达到的最大值．线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴旋转所产生的交变电流的电动势，其最大值Em＝nBSω，在考虑电容器的耐压值时，应根据交流电的最大值．【答案】 (1)3.14 V (2)1.57 V (3)0.99 J
(4)0.086 6 C 如图所示，甲图是接有灯泡L和交流电表的理想变压器，乙图是输出电压U2的图象，已知变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，电流表的示数为2.0 A，则( )A．电压表V1的示数为220 V
B．电压表V2的示数为20 V
C．变压器原线圈电流的最大值为0.28 A
D．灯泡实际消耗功率为40 W【答案】 BCD本部分内容讲解结束按ESC键退出全屏播放
(时间：60分钟，满分：100分)
一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选或不答的得0分)
1．(单选)如图所示，在电路两端加上正弦交流电，保持电压有效值不变，使频率增大，发现各灯的亮暗情况是：灯1变亮，灯2变暗，灯3亮度不变，则M、N、L中所接元件可能是( )
A．M为电阻，N为电容器，L为电感线圈
B．M为电感线圈，N为电容器，L为电阻
C．M为电容器，N为电感线圈，L为电阻
D．M为电阻，N为电感线圈，L为电容器
解析：选C.频率增大，灯3亮度不变，故L为电阻，灯1变亮，M对电流阻碍作用变小，故M为电容器，灯2变暗，N对电流阻碍作用变大，故N为电感，故选C.
2．(多选)(2013·肇庆高二检测)一矩形金属线圈，绕垂直磁场方向的转轴在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生的电动势e随时间t变化的情况如图所示．下列说法正确的是( )
A．此交流电的频率为0.5 Hz
B．此交流电的电动势有效值为2 V
C．t＝0.01 s时，线圈平面与磁场方向垂直
D．t＝0.02 s时，线圈磁通量变化率为零
解析：选CD.由图象可以看出，此交变电流是正弦式电流，最大值为2 V，周期T＝0.02 s，所以频率f＝1/T＝50 Hz；电动势的有效值E＝Em/ V＝ V，A、B错误；在t＝0.01 s和t＝0.02 s时，感应电动势为零，线圈没有切割磁感线的边，线圈平面与磁场方向垂直，线圈磁通量变化率为零，C、D正确．故选CD.
3．(单选)(2012·高考大纲全国卷)一台电风扇的额定电压为交流220 V．在其正常工作过程中，用交流电流表测得某一段时间内的工作电流I随时间t的变化如图所示．这段时间内电风扇的用电量为( )
A．3.9×10－2度 B．5.5×10－2度
C．7.8×10－2度 D．11.0×10－2度
解析：选B.因1度＝3.6×106 J且电流表示数为电流有效值，故用电量W＝U(I1t1＋I2t2＋I3t3)，代入数值得W＝5.5×10－2度，故选B.
4．(单选)一输入电压为220 V，输出电压为36 V的变压器副线圈烧坏了，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，如图所示，然后将原来线圈接到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( )
A．1 100,360 B．1 100,180
C．2 200,180 D．2 200,360
解析：选B.对新绕线圈的理想变压器，根据变压比公式得n1＝＝＝1 100，变压器烧坏前，
同理n2＝＝＝180，故选B.
5．(单选)(2012·高考北京卷)一个小型电热器若接在输出电压为10 V的直流电源上，消耗电功率为P；若把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为.如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为( )
A．5 V B．5 V
C．10 V D．10 V
解析：选C.设该电热器的电阻为R，题中正弦交流电源输出电压的有效值为U，则P/2＝U2/R；加直流电时，P＝(10 V)2/R；又由最大值Um＝U，可解出Um＝10 V．故选C.
6．(单选)(2011·高考新课标全国卷)如图所示，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( )
A．U＝110 V，I＝0.2 A
B．U＝110 V，I＝0.05 A
C．U＝110 V，I＝0.2 A
D．U＝110 V，I＝0.2 A
解析：选A.由变压原理＝可得U1＝110 V，即电压表示数为110 V．由P入＝P出，灯泡正常发光可得P入＝U1I1＝P出＝22 W，I1＝ A＝0.2 A，故选A.
7．(多选)如图甲所示，一理想变压器有原线圈ab及副线圈cd，匝数比n1∶n2＝1∶2，原线圈ab通有如图乙所示的正弦交变电流，那么在t＝0.2 s时刻( )
A．铁芯中磁通量为零
B．铁芯中磁通量变化率为零
C．c、d两端电压最大
D．交流电流表的示数为0.5 A
解析：选ACD.在t＝0.2 s时电流的变化最大，故线圈中的感应电动势和两端电压最大；因此时i＝0，所以此时磁场为零，铁芯中的磁通量也为零．交流电流表的读数为有效值，示数为0.5 A．故选ACD.
8．(多选)自耦调压器上的滑动触头P移动，可以调节输出电压，线圈MN两端与一个滑动变阻器相连接，Q为滑动变阻器的滑动触头，V1、V2为交流电压表，如图所示，下列说法正确的是( )
A．当交流电源接ab时，触头P上移，V1的示数不变，V2示数减小
B．当交流电源接ab时，触头P上移，V1的示数不变，V2示数增大
C．当交流电源接cd时，触头P上移，V1的示数增大，V2示数不变
D．当交流电源接cd时，触头P上移，V1的示数减小，V2示数不变
解析：选AC.当交流电源接ab时，P上移，原线圈匝数变大，电源电压不变，V1示数不变，由电压关系和U1、n2不变、n1变大，可知U2减小，即V2示数减小，故A正确，B错误；当交流电源接cd时，P上移，电源电压不变，V2示数不变，副线圈匝数变大，副线圈电压变大，V1示数增大，故C正确，D错误．故选AC.
9．(单选)(2011·高考福建卷)图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝5∶1，电阻R＝20 Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示．现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光．下列说法正确的是( )
A．输入电压u的表达式u＝20sin(50πt)V
B．只断开S2后，L1、L2均正常发光
C．只断开S2后，原线圈的输入功率增大
D．若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8 W
解析：选D.由图象可知Um＝20 V，T＝0.02 s，故ω＝＝100π rad/s，即输入电压u的表达式u＝20sin(100πt)V，A项错误．断开S2后两灯泡串联，总电压仍为4 V，所以L1、L2均不能正常发光，B项错误．根据P入＝P出＝可知断开S2后R增大，P入变小，C项错误．若S1接2，由P＝可得P＝ W＝0.8 W，D项正确．故选D.
10．(单选)(2012·高考天津卷)通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率P，原线圈的电压U保持不变，输电线路的总电阻为R.当副线圈与原线圈的匝数比为k时，线路损耗的电功率为P1，若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk，线路损耗的电功率为P2，则P1和分别为( )
A.， B.2R，
C.， D.2R，
解析：选D.当副线圈与原线圈的匝数比为k时，副线圈输出电压为kU，输出电流I＝P/(kU)，线路损耗的电功率为P1＝I2R＝2R.若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk，副线圈输出电压为nkU，输出电流I′＝，线路损耗的电功率为P2＝I′2R＝2R.＝，D正确，A、B、C错误．故选D.
二、非选择题(本题共3小题，共40分．解答时应写出必要的文字说明，方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
11．(10分)某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图所示，该发电机线圈的内阻为r＝2 Ω.
(1)现将R＝98 Ω的用电器接在此交流电路上，它消耗的功率是多大？
(2)如果某一电容器接在电路上，则电容器的耐压值至少应为多大？
解析：(1)此交流电电动势的最大值为Em＝100 V(2分)
则电动势的有效值为E＝Em/＝50 V(2分)
由闭合电路欧姆定律知电阻R上的电压有效值为
U＝R＝49 V(2分)
故电阻消耗的功率为P＝＝49 W．(2分)
(2)电容器接入电路，则要求耐压值至少等于电动势的最大值，故有Um＝Em＝100 V．(2分)
答案：(1)49 W (2)100 V
12．(14分)如图所示，在B＝0.5 T的匀强磁场中，有一个n＝100匝的矩形线圈边长L1＝0.1 m，L2＝0.2 m，线圈从图中位置开始绕中心轴OO′以角速度ω＝314 rad/s逆时针方向匀速转动，求：
(1)线圈中产生的感应电动势的最大值和有效值；
(2)线圈转过1/4周过程中感应电动势的平均值；
(3)线圈转过30°时感应电动势的瞬时值．
解析：(1)感应电动势最大值Em＝nBSω＝314 V(3分)
感应电动势有效值E＝＝157 V≈222 V．(3分)
(2)线圈转过周过程中感应电动势平均值
＝＝＝200 V．(4分)
(3)感应电动势的瞬时表达式
e＝Emcos ωt＝314cos 314t V(2分)
线圈转过30°时感应电动势
e＝314cos 30° V＝157 V≈272 V．(2分)
答案：(1)314 V 222 V (2)200 V (3)272 V
13．(16分)(2013·三明高二检测)发电站需向远距离负载供电，若发电机输出电压U1＝230 V，输出功率P1＝2.3×105 W，负载额定电压U4＝220 V，输电线总电阻R0＝1 Ω，要求输电线损失功率为1.0×104 W．求：
(1)输电线电流I2大小；
(2)升压变压器原、副线圈匝数比；
(3)降压变压器原、副线圈匝数比．
解析：(1)由P损＝IR0得
I2＝ ＝ A＝100 A．(4分)
(2)U2＝＝ V＝2 300 V(3分)
＝＝＝.(3分)
(3)U3＝U2－U损＝U2－I2R0
＝(2 300－100×1) V＝2 200 V(3分)
＝＝＝.(3分)
答案：(1)100 A (2)1∶10 (3)10∶1
