《学霸笔记 同步精讲》第3章 交流电 本章整合（课件）高中物理教科版选择性必修2

(共22张PPT)
本 章 整 合
第三章
2026
内容索引
01
02
知识网络·系统构建
重点题型·归纳剖析
知识网络·系统构建
本章知识可分为三个组成部分。第一部分为交变电流,第二部分为变压器,第三部分为电能的传输。
一、交变电流
垂直于
正弦
Emsin ωt
NBSω
F
二、变压器
理想变压器
三、电能的传输
I2r线
Ir线
电流
重点题型·归纳剖析
一、
交流电图像的应用
交流电的图像反映了交变电动势(电流)随时间的变化特征,对正弦交流电来说,我们可以从图像中获取如下信息:
1.交流电的周期(T)
一个完整的正弦波对应的时间段,知道了周期便可以算出线圈转动的角速度ω=
2.交流电的最大值(Em、Im)
图像上的峰值,知道了最大值,便可计算出交变电动势(交变电流)的有效值。
3.任意时刻交流电的瞬时值
图像上每个“点”表示某一时刻交流电的瞬时值。
【例题1】 (多选)一矩形线圈,在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴匀速转动,形成如图所示的交变电动势的图像,根据图像提供的信息,以下说法正确的是(　　)
A.线圈转动的角速度为 rad/s
B.电动势的有效值为14.1 V
C.t=1.0×10-2 s时,线圈平面和磁场方向的夹角为30°
D.t=1.5×10-2 s时,穿过线圈平面的磁通量最大
ABC
解析:角速度ω= rad/s,A正确。电动势的有效值E=≈14.1 V,B正确。电动势的瞬时值e=20sin t V,从计时开始到t=1.0×10-2 s,线圈平面转过的角度θ=ωt=×1.0×10-2=,故线圈平面和磁场方向的夹角为30°,C正确。t=1.5×10-2 s时,线圈平面与磁场平行,磁通量最小,D错误。
【变式训练1】 一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示。由图可知(　　)
A.该交流电的电压瞬时值的表达式为u=100sin 25t V
B.该交流电的频率为50 Hz
C.该交流电的电压的有效值为100 V
D.若将该交流电压加在阻值为R=100 Ω的电阻两端,则电阻消耗的功率是50 W
D
解析:从题图可知,交流电的周期T=4×10-2 s,峰值电压Um=100 V,故交流电的频率f==25 Hz,有效值U==50 V,加在R=100 Ω的电阻上时电阻消耗的功率P==50 W,瞬时值表达式u=Umsin t=100sin 50πt V,A、B、C错误,D正确。
二、
含变压器电路的动态分析
解答这类问题首先是分清变量和不变量,然后结合变压器的基本规律和欧姆定律分析相关量的变化情况。
1.理想变压器将电能由原线圈传给副线圈时总是“量出而入”即输出功率决定输入功率。
2.可以把理想变压器的副线圈看作给用户供电的无阻电源,可以参照直流电路动态分析的方法,分析负载电路的动态变化。
【例题2】 (多选)如图所示的电路中,理想变压器的输入电压u不变,R1为定值电阻,若要使电压表的示数增大,可采用的办法是(　　)
A.保持其他不变,将滑动触头P向上移
B.保持其他不变,将滑动触头P向下移
C.保持其他不变,增大R2
D.保持其他不变,减小R2
AC
解析:保持其他不变,将滑动触头P向上移,则原、副线圈的匝数比减小,所以副线圈的电压增大,则电压表的示数UV=R2将增大,故A正确。保持其他不变,将滑动触头P向下移,则原、副线圈的匝数比增大,所以副线圈的电压减小,则电压表的示数UV=R2将减小,故B错误。保持其他不变,增大R2,则电压表的示数UV=U2-R1将增大,故C正确。保持其他不变,减小R2,则电压表的示数UV=U2-R1将减小,故D错误。
【变式训练2】 如图所示,用理想变压器给负载供电,变压器输入电压不变,变压器降压后用总电阻为R的输电线对用电器供电,设两个灯泡的电阻相同,且都在发光,若将滑动变阻器的滑片P向N移动,会出现的现象是(　　)
A.电流表的示数变大,灯泡L1、L2均变暗
B.电流表的示数变小,灯泡L1、L2均变暗
C.电流表的示数变大,灯泡L1变亮,L2变暗
D.电流表的示数不变,灯泡L1变暗,L2变亮
C
解析:副线圈的输出电压不变,滑动变阻器的滑片P向N移动的过程中,并联部分电阻减小,副线圈中的电流增大,但因为灯泡L2两端的电压减小,所以通过灯泡L2的电流减小,又因为总电流增大,所以通过灯泡L1的电流增大,即灯泡L1变亮,灯泡L2变暗。副线圈上的电流增大,根据I1=I2可知,输入电流变大,电流表的示数变大,故选项C正确,选项A、B、D错误。
三、
电能的远距离输送
解决远距离输电问题要注意以下两点:
1.首先画出输电线路示意图,包括发电机、升压变压器、输电线、降压变压器、负载等,在图中标出相应物理量符号,利用输电电流I=,输电线上损失电压ΔU=IR线,输电线损失功率ΔP=I2R线=R线及其相关知识解答。
2.分别在“三个回路”以及“两个变压器”上找各物理量之间的关系,特别注意升压变压器的副线圈、输电线、降压变压器的原线圈组成的回路,在此回路中利用电路知识分析电压关系和功率关系。
【例题3】 某发电站的输出功率为104 kW,输出电压为4 kV,通过理想变压器升压后向距离为80 km的远处的用户供电。已知输电线的电阻率为ρ=2.4×10-8 Ω·m,导线横截面积为1.5×10-4 m2,输电线路损失的功率为输出功率的4%。
(1)求升压变压器的输出电压。
(2)求输电线路上的电压损失。
答案:(1)80 000 V　(2)3 200 V
解析:(1)输电线的电阻为R=ρ①
P损=P1×4%②
P损=R③
P2=P1④
P2=I2U2⑤
由①②③④⑤得升压变压器的输出电压U2=80 000 V。
(2)输电线路上的电压损失U损=I2R=3 200 V。
【变式训练3】 (多选)某小型水电站的电能输送示意图如图(a)所示,发电机的输出电压变化规律如图(b)所示。输电线的总电阻为r,升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2,降压变压器原、副线圈的匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器)。要使额定电压为220 V的用电器正常工作,则
(　　)
(a)
(b)
A.图(b)中电压的瞬时值表达式为u=220sin 100πt V
B.图(b)中电压的有效值和用电器的额定电压都是220 V,所以
C.通过升压变压器的电流频率比通过降压变压器的电流频率大
D.升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率
AD
解析:由题图(b)知,电压的最大值Um=220 V,周期T=0.02 s,
所以ω==100π rad/s,故选项A正确。由于输电线上的电阻会损失电压、电功率,使得U2>U3,故P2>P3,选项D正确。因为,
又由于U1=U4=220 V,U2>U3,所以,选项B错误。
由交变电流及变压器的原理可知选项C错误。