高中物理选修3-2第五章交流电-6.交变电流单元复习(课件)

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名称 高中物理选修3-2第五章交流电-6.交变电流单元复习(课件)
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资源类型 试卷
版本资源 人教版(新课程标准)
科目 物理
更新时间 2018-08-29 16:58:51

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课件53张PPT。吕 叔 湘 中 学
庞 留 根交变电流单元复习交变电流单元复习知识网络
例1 例2
A组能力训练题1 2 3 4 5 6
7 8 9 10 11 12
B组能力训练题1 2 3 4 5
6 7 8 9 10
11 12 13 14 15
16 17知识网络 电压与匝数的关系(变压比):有效值: 产生: 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动瞬时值表达式:峰值:变化规律原理:电磁感应(原副线圈之间的互感)只有一个副线圈有多个副线圈电流与匝数的关系理想变压器或 I1 n1= I2 n2+ I3 n3 +… (1)输电电流(2)输电线路损失的电功率(3)用户得到的电功率:远距离输电正弦交流电I1 U1= I2 U2+ I3 U3 +… 例1、 如图所示,交流发电机的矩形线圈abcd中,ab=cd=50cm,bc=ad=30cm,匝数n=100,
线圈电阻r=0.2Ω,外电阻R=4.8Ω. 线圈在
磁感强度B=0.05T的匀强磁场中绕垂直
于磁场的转轴OO‘ 匀速转动,角速度
ω=100πrad/s。
(1)求产生感应电动势的最大值;
(2)若从图示位置开始计时,写出
感应电流随时间变化的函数表达式;
(3)交流电压表和交流电流表的示数各为多少?
(4)此发电机的功率为多少?
(5)从图示位置起,转过90°过程中,平均电动势多大?通过线框截面电量多大?
(6)从图示位置起,转过90°过程中,外力做功多少?线框上产生的焦耳热为多少?(1)设ab=l1,bc=l2,则交流电动势的最大值为解:(2)根据闭合电路欧姆定律,电流的最大值 则电流的瞬时值表达式为 i=Imcosωt,在图示位置时,电流有最大值,代入数值得 (3) 电流的有效值为 路端电压的有效值为 U=IR=160V 电压表的示数为160V,电流表的示数为33.3A.(4) 电动势的有效值为 则发电机的功率为P=IE=5561W (5) 平均电动势为 通过线框截面的电量为 (6)外力通过克服安培力做功,将其它形式能转化为电能。线框上产生的焦耳热为 题目例2、 一小型水力发电站水坝落差h=5m,流量q=1 m3/s ,发电机组总效率η=50%, 机端输出电压350V.为了向离电站较远处的用户供电,采用先升压、再降压的办法,设输电线总电阻R线=4Ω, 允许输电线电热损失功率为电站输出功率的5%,用户需要电压220V.试计算升压变压器、降压变压器的匝数比.(g取10m/s2) 水电站是依靠从高处落下的水冲击水轮机,由水轮机带动发电机向外供电的.能的转化方式是高处水的重力势能转化为电能.已知落差、流量和发电机组效率,即可算出发电机的输出功率。这些功率通过升压变压器—输电线—降压变压器送给用户时,仅在输电线上有能量损失.根据输电线损失功率的百分比和输电线电阻,可算出通过输电线上的电流,于是匝数比也就可算出.解析:由题中条件得1s内水做功 W =ρq tgh=5×104 J发电机的输出功率: P输出=ηW/t=2.5×104W 升压变压器的输入电流(即原线圈电流)为: 升压变压器的输出电流(即副线圈电流)等于输电线中的电流,根据输电线中的电热损失限制得: 根据变压器公式知升压变压器原、副线圈的匝数比为: 降压变压器的输入电流即输电线中的电流: 降压变压器的输出电流(即输入用户的电流)可由用户得到的总功率和用户电压得: 所以降压变压器的匝数比: 题目A组能力训练题11、一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,当线圈通过中性面时( )
A. 线圈平面与磁感线方向垂直
B. 通过线圈的磁通量达到最大值
C. 通过线圈的磁通量变化率达到最大值
D. 线圈中的电动势为零ABDA组能力训练题2 2、一只标有“220V,100W”的灯泡接在u=311sin314t V的交流电源上,则( )
A. 该灯泡能正常发光
B. 与灯泡串联的电流表读数为0.64A
C. 与灯泡并联的电压表读数为311V
D. 通过灯泡的电流i=0.64sin314t A ADA组能力训练题33、矩形线圈长为a,宽为b,在匀强磁场中以角速度ω绕中心轴匀速转动。设t=0时线圈平面与磁场平行,匀强磁场的磁感应强度为B,则线圈中感应电动势的即时值为( )
A. Bωabsinωt
B. 2Bωabcosωt
C. 2Bωabsinωt
D. Bωabcosωt DA组能力训练题4 4、如图电路中,已知交流电源电压u=200sin100πt(V),电阻R=100Ω.则电流表和电压表的示数分别为 ( )
A.1.41A, 200V
B.1.41A, 141V
C.2A, 200V
D.2A, 141V BA组能力训练题55、一矩形线圈,绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动.线圈中的感应
电动势e随时间t的变化如图所
示.下面说法中正确的是:( )
A.t1时刻通过线圈的磁通量为零
B.t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大
C.t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大
D.每当e变换方向时,通过线圈的磁通量绝对值都为最大DA组能力训练题66、一个正常工作的理想变压器的原副线圈中,下列的哪个物理量不一定相等(?? )
A. 交流的频率??? B. 电流的有效值
C. 电功率??? D. 磁通量变化率 变压器可以改变原副线圈中的电流,因此原副线圈中的电流不一定有相同有效值,所以选B。 由于穿过原线圈的磁通量全部穿过副线圈,因而原副线圈的磁通量变化率相同,D错。 变压器的工作基础是电磁感应,副线圈中感应的交流频率与原线圈交流频率是相同的,A错。 理想变压器原线圈输入功率等于副线圈输出功率,
因此C错。解析:BA组能力训练题77、 远距离输送一定功率的交变电流,若输电电压提高到原来的n倍,则下列说法中正确的是 (? ? ?)
A. 输电线上的电流变为原来的n倍
B. 输电线上的电压损失变为原来的1/n2
C. 输电线上的电功率损失变为原来的1/n
D. 若输电线上的电功率损失不变,输电线路长度可变为原来的n2倍解析: P=UI,当U变为n倍时, I变为原来的1/n; 电压降:ΔU=IR线/n; 电功率损失变为: P损=( I/n) 2R线? ①输电线电阻 当L变为n2倍时,电阻增大到n2倍,由①式知P损不变.DA组能力训练题88. 下列关于减小远距离输电导线上热损耗的说法中,正确的是( )
A. 因为热功率P=U2/R,所以应降低输送电压, 增大输电导线电阻,才能减小输电导线上的热损耗
B. 因为热功率P=IU,所以应采用低电压、小电流输电,才能减小输电导线上的热损耗
C. 因为热功率P=I2R,所以可采用减小输电线电阻或减小输送电流的方法来减小输电导线上的热损耗
D. 以上说法均不正确 不能盲目套公式,要注意其物理意义,在求热损耗时: 解析:P损=I线2R线 或用 P热=U线I线, 也可用P= U2/R,但U必须为输电线两端的电压。CA组能力训练题99、矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴转动,线圈共100匝,转动的角速度为π/3(rad/s),在转动过程中穿过线圈磁通量的最大值为0.03Wb,则:
(1)线圈平面转到与磁感线平行时,感应电动势为多少?
(2)当线圈平面与中性面夹角为π/3时,感应电动势为多少? (1)线圈平面转到与磁感线平行时,感应电动势为峰值解:Em=NBL2ωL1=NωΦm=100×π/3×0.03=π(V)(2)当线圈平面与中性面夹角为π/3时,感应电动势的瞬时值为,A组能力训练题1010.某发电站的输出功率为104kW,输出电压为4kV,通过理想变压器升压后向80km远处供电。已知输电导线的电阻率为ρ=2.4×10-8Ω? 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%,求:
(1)升压变压器的输出电压;
(2)输电线路上的电压损失。(1)输电线路的电阻 解:输电线路上的功率损失 得 I2=125A升压变压器的输出电压 U2=P/I2=107W/125A=8×104 V=80 kV (2)输电线路上的电压损失U损= I2 R=3200VA组能力训练题114.如图,理想变压器原、副线圈匝数比为 20∶1,两个标有“12V,6W”的小灯泡并联在副线圈的两端。当两灯泡都正常工作时,原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想的)的示数分别是 ( )
A.120V,0.10A  
B.240V,0.025A
C.120V,0.05A    
D.240V,0.05AD 两灯泡都正常工作时,副线圈的电压12V, 副线圈消耗的电功率为12W,副线圈中通过的电流为1A,所以原线圈电路中电压表和电流表分别为240V,0.05A,选项D正确。 解析:A组能力训练题12 如图,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220V,额定功率为22W;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=110V,I=0.2A
B.U=110V,I=0.05AA解见下页根据I1:I2=n2:n1U2=220V,根据U1:U2=n1:n2 得,U1=110V。I2=P/U2=0.1A,得I1=0.2A。所以正确答案是A。【解析】B组能力训练题11.下列有关理想变压器的说法正确的是( )
(A)理想变压器也可能改变恒定电压,
(D变压器的原理是一种电磁感应现象,副线圈输出的电流是原线圈电流的感应电流.
(C)变压器的负载空载时,输出电压为零.
(D)变压器原线圈相对电源而言起负载作用,而副线圈相对负载而言起电源作用.BDB组能力训练题22.一电压U0=10 V的直流电通过电阻R在时间t内产生的热量与一交变电流通过R/2时在同一时间内产生的热量相同,则该交流电的有效值为多少? 根据t 时间内直流电压U0在电阻R上产生的热量与同一时间内交流电压的有效值U在电阻R/2上产生的热量相同,则 解: 所以 B组能力训练题33、理想变压器副线圈通过输电线接两个相同的灯泡L1和L2,输电线的等效电阻为R,开始时,开关S是断开的,如图图所示,在S接通后,以下说法正确的是( )
A. 灯泡L1两端的电压减小
B. 通过灯泡L1的电流增大
C. 原线圈中的电流增大
D. 变压器的输入功率增大ACDB组能力训练题44、小型水力发电站的发电机有稳定的输出电压,它发出的电先通过电站附近的升压变压器升压,然后通过输电线路把电能输送到远处用户附近的降压变压器,经降低电压后再输送至各用户.设变压器都是理想的,那么在用电高峰期,随用电器电功率的增加将导致
( )
A.升压变压器初级线圈中的电流变小
B.升压变压器次级线圈两端的电压变小
C.高压输电线路的电压损失变大
D.降压变压器次级线圈两端的电压变小CDB组能力训练题55.阻值为1Ω的电阻上通以交变电流,其i~t关系如图,则在0~1s内电阻上产生的热量为 ( )
A.1J
B.1.5J
C.2J
D.2.8J解: DB组能力训练题619.一理想变压器原、副线圈的匝数比为10:1, 原线圈输入电压的变化规律如图甲所示,副线圈所接电路如图乙所示,P为滑动变阻器的触头。下列说法正确的是
( )
A. 副线圈输出电压的频率为50Hz
B. 副线圈输出电压的有效值为31V
C. P向右移动时,原、副线圈的电流比减小
D. P向右移动时,变压器的输出功率增加AD解见下页周期T=2×10-2s,频率f=50Hz,A正确; 解:原线圈输入电压为 所以副线圈输出电压的有效值为U2=22V,B错误; 根据 所以C错误; 变压器的输出功率P2=U2/R,P向右移动时,电阻变小,变压器的输出功率增加,D正确。B组能力训练题77.如图所示,理想变压器的输出端有三组次级线圈,分别接有电阻元件R、电感元件L和电容元件C。若用IR、IL、Ic分别表示通过R、L和C的电流,则下列说法中正确的是 ( )
A.若M、N接正弦式交流电,
则IR≠0、IL≠0、IC=0
B.若M、N接正弦式交流电,
则IR≠0、IL≠0、IC≠0
C.若M、N接恒定电流,
则IR≠0、IL≠0、IC≠0
D.若M、N接恒定电流,
则IR≠0、IL≠0、IC=0B解见下页若M、N接正弦式交流电,由电磁感应现象知,三组次级线圈两端均有变化的电压,R、L、C中均有电流通过,B正确. 解:接恒定电流时均无电流通过,CD错.B组能力训练题88、图中的理想变压器原线圈接220V交流电压,副线圈A接4Ω电阻,B接一个“10V、24W”的电灯.已知A组线圈39匝,两端电压为6V,灯泡L正常发光,由此可见原线圈匝数为________,通过原线圈电流为________.14300.15解见下页U1/n1=UA/nA=UB/nB,解:得 nA=1430, nB=65IL=2.4A, PL=24W灯泡L正常发光,电阻R中的电流为IR=UA/R=1.5A,根据输入功率与输出功率相等的关系:U1I1= U2I2+ U3I3再根据U2=n2U1/n1 U3=n3U1/n1 可得:n1I1=n2I2+ n3I3解得 I1=0.15AB组能力训练题99. 远距离输电时,输送电压为6000 V,功率为500 kW,这时,安装在输电线路起点和终点的电能表一昼夜里读数相差4800 kW·h,则输电效率为多大?输电导线的电阻为多少? 由能的转化与守恒定律可知:解析:因为:P损=P×40%, P损=(P/U)2·r,所以: B组能力训练题1010.如图所示,图(a)中的变压器为理想变压器,其原线圈接到U=220V的交流电源上,副线圈与阻值为Rl的电阻接成闭合电路;图(b)中阻值为R2的电阻直接接到电压为U=220V的交流电源上。若Rl与R2消耗的电功率恰好相等,则变压器原、副线圈的匝数之比 ( )D解见下页理想变压器副线圈的电压为 解:电阻R1消耗的电功率 电阻R2消耗的电功率 由题意P1= P2,解得 B组能力训练题11如图所示,在铁芯上、下分别绕有匝数n1=800和n2=200的两个线圈,上线圈两端与u=51sin314t V的交流电源相连,将下线圈两端接交流电压表, 则交流电压表的读数可能是 ( )
A.2.0V B.9.0V
C.12.7V D.144.0VA交流电源电压的有效值 解析:如果看成理想的来处理有: 解得U2= 9.0V故交流电压表的读数应该小于9.0V,所以选A.B组能力训练题1212.如图所示,在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T, 转轴O1O2垂直于磁场方向, 线圈电阻为2Ω。从线圈平面与磁场方向平行时开始计时,线圈转过60o时的感应电流为1A.那么 ( )
A.线圈消耗的电功率为4W
B.线圈中感应电流的有效值为2A
C.任意时刻线圈中的感应电动势为A CD.任意时刻穿过线圈的磁通量为解见下页 绕垂直于磁场方向的转轴在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈中产生正弦或余弦式交流电,由于从垂直中性面开始其瞬时表达式为Em= Imr=2×2=4V,C正确,B错误; 电功率为 A正确; 所以正确答案是A C。解析:则感应电动势的最大值为i=Imcosθ,得 Im=i / cosθ=2A,B组能力训练题13 如图, 理想变压器原线圈输入电压u=Umsinωt, 副线圈电路中R0为定值电阻,R是滑动变阻器. V1和V2是理想交流电压表,示数分别用U1和U2表示;A1和A2是理想交流电流表,示数分别用I1和I2表示。下列说法正确的是
( )
A. I1和I2表示电流的瞬间值
B.U1和U2表示电压的最大值
C.滑片P向下滑动过程中,U2不变、I1变大
D.滑片P向下滑动过程中,U2变小、I1变小C解见下页在交变电流中电压表和电流表显示的都是有效值,选项A、B均错误; 由理想变压器可知,原、副线圈的匝数n1、n2不变,U1不变,副线圈两端电压 U2不变,从电路可知:当滑片P向下移动时,电阻变小,电流I2增大,输出功率增大,所以输入功率也增大,所以电流I1增大,答案选C。解析:B组能力训练题14.(2015年海南卷10).如图,一理想变压器原、副线圈匝数比为4:1,原线圈与一可变电阻串联后,接入一正弦交流电源;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,此时电压表读数为
5.0V,则( )
A.此时原线圈两端电压的最大值约为34V
B.此时原线圈两端电压的最大值约为24V
C.原线圈两端原来的电压有效值约为68V
D.原线圈两端原来 的电压有效值约为48VAD解见下页解析: 当负载电阻减小为R=5R0时,根据串并联电路特点,R两端的电压为R0两端的电压的5倍,因为电压表测量R两端的电压,所以UR0=1V故副线圈两端电压为U2=6V,根据公式可得此时原线圈两端电压的有效值为U1=24V,选项A正确B错误;因为输入电流不变,所以副线圈中的电流也不变,则变化前副线圈中的电压U'2=IR0+11 IR0 =12IR0 =12UR0=12V可得原线圈两端原来的电压有效值约为48V,选项D正确C错。B组能力训练题15.(2015年广东卷 15)图5为气流加热装置的示意图,使用电阻丝加热导气管,视变压器为理想变压器,原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变,调节触头P,使输出电压有效值由220V降至110V。调节前后 ( )
A.副线圈中的电流比为1:2
B.副线圈输出功率比为2:1
C.副线圈的接入匝数比为2:1
D.原线圈输入功率比为1:2C解见下页解析: 设原线圈中电流为I1,匝数为n1,两端输入电压为U1,输入功率为P1,副线圈中电流为I2,匝数为n2,两端输出电压为U2,输出功率为P2,根据理想变压器原副线圈两端电压与匝数关系有:所以当输出电压U2由220V降至110V时,副线圈匝数n2也应减少为一半,故选项C正确;由于副线圈两端所接用电器不变,所以当 用电器电压减半时,其电流I2也减半,故选项A错误;根据功率计算式P=UI可知,副线圈中输出功率P2变为原来的1/4,故选项B错误;由能量守恒定律可知,原线圈中输入功率P1也变为原来的1/4,故选项D错误。B组能力训练题16如图,一理想变压器原线圈接正弦交变电源,副线圈接有三盏相同的灯(不计灯丝电阻的变化),灯上均标有(36V , 6W)字样,此时L1恰正常发光,图中两个电表均为理想电表,其中电流表显示读数为0.5A,下列说法正确的是 ( )
A.原副线圈匝数之比为3:1
B.变压器的输入功率为12W
C.电压表的读数为18V
D.若L3突然断路,则L1变暗,L2变亮,输入功率减小CD解见下页解析:L1恰正常发光,其副线圈电流为灯泡的电阻电压表示数为0.5IR=18V,C正确;副线圈电压为U2=36+18=54V,根据输入功率等于输出功率知,解得原线圈电压为U1=18V,所以原、副线圈匝数之比为1:3,A、B错误;若L3突然断路,电阻增大,副线圈电流减小,则L1变暗,分压减小,L2分压增大变亮,输入功率P=UI减小,D正确。B组能力训练题17.(2015年理综福建卷15)图为远距离输电示意图,两变压器均为理想变压器,升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1、n2,在T的原线圈两端接入一电压u=Umsinωt的交流电源,若输送电功率为P,输电线的总电阻为2r,不考虑其它因素的影响,则输电线上的损失电功率为
( )C解见下页解析:原线圈电压的有效值为理想变压器不能改变功率,所以输送电功率为P,输电线上的损失电功率为 故选项C正确,A、B、D错误。则输电线的电流为谢谢21世纪教育网(www.21cnjy.com) 中小学教育资源网站 有大把高质量资料?一线教师?一线教研员?
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