交变电流的产生和描述交流电电磁场

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交变电流的产生及描述

交变电流的产生及描述

交变电流的产生与描述一、交变电流的产生和变化规律1、 交变电流:大小和方向都随时间作周期性变化的电流叫做交变电流,简称交流电。

2、 正弦式电流;随时间按正弦规律变化的电流叫做正弦式电流,正弦式电流的图象是正弦曲线,我国市用的交变电流都是正弦式电流3、中性面:中性面的特点是,线圈位于中性面时,穿过线圈的磁通量最大,磁通量的变化率为零,感应电动势为零;线圈经过中性面时,内部的电流方向要发生改变。

4、正弦式交流电的产生和变化规律 (1)产生过程 (2)规律函数形式:N 匝面积为S 的线圈以角速率ω转动,从某次经过中性面开始计时,则e=NBSωsinωt ,用Em 表示峰值NBSω,则t E e m ωsin =,电流t i R E R em ωsin ==。

二、 描述交变电流的物理量1、周期和频率交变电流的周期和频率都是描述交变电流变化快慢的物理量。

(1)周期T :交变电流完成一次周期性变化所需的时间,单位是秒(S ),周期越大,交变电流变化越慢,在一个周期内,交变电流的方向变化2次。

(2)频率f:交变电流在1s 内完成周期性变化的次数,单位是赫兹,符号为Hz ,频率越大,交变电流变化越快。

(3)关系:πω21==T f 2、瞬时值、最大值、有效值和平均值(1)感应电动势瞬时值表达式:(在计算通电导体或线圈所受的安培力时,应用瞬时值。

) 若从中性面开始,感应电动势的瞬时值表达式:t e e m ωsin =(伏)。

感应电流瞬时值表达式:t I i m ωsin ·=(安)若从线圈平面与磁力线平行开始计时,则感应电动势瞬时值表达式为:t e m ωεcos ·=(伏)。

感应电流瞬时值表达式:t I i m ωcos ·=(安)(2)交变电流的最大值(以交变电动势为例)。

m ε——交变电动势最大值:当线圈转到穿过线圈的磁通量为0的位置时,取得此值。

应强调指出的是,m ε与线形状无关,与转轴位置无关,其表达式为ωεNBS m =。

第一节交流电的产生和描述【知识预习】1.我们把的电流,称为交变电流

第一节交流电的产生和描述【知识预习】1.我们把的电流,称为交变电流

第一节交流电的产生和描述【知识预习】1.我们把的电流,称为交变电流,俗称交流电。

2.交流电的产生:将线圈置于中,并绕垂直于磁感线的轴,就会产生正(余)弦交变电流。

3.中性面:(1)线圈位于中性面时,穿过线圈的磁通量,磁通量的变化率为,感应电动势为。

(2)线圈转动一周,次经过中性面,线圈每经过中性面一次,感应电流的方向改变一次。

4.线圈经过位置时,感应电动势最大,感应电动势的最大值为E m=(设线圈的面积为S、匝数为N、磁感应强度为B、线圈绕轴转动的角速度为ω)5.交流的有效值:根据电流的来规定的,即用直流和交流分别给同一个电阻供电,若果在相同的时间内产生的电热相同,我们就把直流叫做交流的有效值。

我们平时所说的照明电压220V,动力电压380V指的都是交流的有效值。

另外,用电器铭牌上所标示的额定电压、额定电流,交流电压表、电流表所测量的读数都指的是交流的有效值。

对于正、余弦交流电,最大值与有效值的关系为:E= ;U= ;I= 。

【预习检测】1.我国交流电的周期为50Hz,那么1min内电流的方向改变多少次?2.一正弦交变电流的最大值为5A,它的有效值是多少?3.下列关于中性面位置的说法中,正确的是:A.线圈经过中性面位置时,穿过线圈的磁通量最大,产生的感应电动势最大B.线圈经过中性面位置时,穿过线圈的磁通量为零,产生的感应电动势最大C.线圈经过中性面位置时,穿过线圈的磁通量最大,产生的感应电动势为零D.线圈每经过中性面位置一次,感应电流的方向改变一次。

*4.如图所示,一矩形线圈abcd置于磁感应强度为B的匀强磁场中,绕垂直于磁感线的轴O以角速度ω从位置Ⅰ开始逆时针匀角速转动,经过时间t到达位置Ⅱ,试写出线圈处于位置Ⅱ时的感应电动势的表达式。

(ab=l1,cd=l2)5.某正弦交流电的图像如图所示,则由图像可知:A.该交流电的频率为0.02Hz BB.该交流电的有效值为14.14AC.该交流电的瞬时值表达式为i =20sin(0.02t)D.在t=T/8时刻,该交流的大小与其有效值相等 【典例精析】 1.交流电的产生【例题1】一矩形线圈,绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面的固定轴转动,线圈中的感应电动势e 随时间t 变化的规律如图所示,则下列说法中正确的是:A. t 1时刻通过线圈的磁通量为零B. t 2时刻通过线圈磁通量的绝对值最大C. t 3时刻通过线圈磁通量的变化率最大D.每当感应电动势e 变换方向时,通过线圈的磁通量的绝对值都是最大的 【分析】【跟踪练习1】线圈在匀强磁场中匀速转动,产生的交变电流的图像如图所示,由此可知:A.在A 和C 时刻线圈处于磁通量变化率最大的位置B.在A 和C 时刻穿过线圈的磁通量为最大C.在B 时刻到D 时刻,穿过线圈的磁通量现变大后变小D.若从A 时刻到B 时刻经过0.01s ,则在1s 内交变电流的方向改变50次【例题2】如图所示,矩形线圈abcd (已知ab 边长为L 1,ad 边长为L 2)在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕OO′ 轴以角速度ω从图示位置开始匀角速转动,则线圈中感应电动势的大小为: A.2/sin 21t L BL ωω B. 2/cos 21t L BL ωω C.t L BL ωωsin 21 D.t L BL ωωcos 21【分析】【跟踪练习2】如图所示,一正方形线圈abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′ 匀速转动,沿着OO′ 观察,线圈沿逆时针方向转动。

高三物理高考第一轮复习课件:交变电流的产生和描述

高三物理高考第一轮复习课件:交变电流的产生和描述
提示:由Φ—t图象可以看出,在磁通量为零的时刻,磁
通量的变化率最大,产生的感应电动势也最大,原因是 此时线圈的两边框垂直切割磁感线,产生的感应电动 势为最大值.
热点二 对交变电流有效值的理解 1.交变电流的“四值”的比较
物理量 瞬时值
物理 含义
重要 关系
交变电流 某一时刻 的值
e=Emsin ωt i=Imsin ωt
=0.02 s
线圈匀速转动一周,外力做功大小等于电功的大小,即
W=I2(R+r)T=( E )2(R+r)T Rr
代入数据得W=98.6 J
(4)从t=0起转过90°的过程中,Δt内流过R的电荷量 q= NΦtNBS N1 B l2 l
(Rr)t Rr Rr 代入数据得q=0.1 C.
答案 (1)adcba (2)e=314cos 100πt V
第十章 交变电流 传感器
第1课时 交变电流的产生和描述 变压器 考点自清
一、交变电流的产生和变化规律 1.交变电流
大小和 方向都随时间做 周期性 变化的电流,叫做 交变电流,简称交流(AC).
2.正弦式交变电流(如图1所示)
图1
(1)定义:按 正弦规律 变化的交变电流.
(2)产生:将闭合矩形线圈置于匀强 磁场中,并绕 垂
变化,且最大感应电动势Em=nBabω,所以感应电动势 的瞬时值表达式为e=nBabωsin ωt.
(3) En Φ t nπB2 / (a) b2nπBab
(4)i=
e
nBasbinπ
3
3nBab
Rr Rr
2(Rr)
答案 (1)自下而上 (2)e=nBabωsin ωt
(3) 2nBab

高三交流电复习

高三交流电复习
2010年高考物理考试说明
内 容 要 求 说 明
55.交变电流、交变电流的 图象 56. 正弦交变电流的函数表 达式、峰值和有效值 57. 理想变压器 58. 远距离输电
Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ
高三物理总复习: 交流电、电磁场 和电磁波
2010.02.3
知识结构
交变电流
产生 电压关系
变压器 功率关系 电流关系
(1)原线圈上的输入电压通常可认为不变; (2)副线圈的输出电压仅由原线圈电压和匝数 比决定,与副线圈的负载变化无关 (3)任何情况下,必须满足关系式P入=P出.
例10、如图所示,变压器为理想变压器,初级有 a、b两个接点,次级向负载R供电。三只电表均为 交流电表。S为单刀双掷开关。原来S与a接通时, 各电表均有一示数。当S与b接通后,各电表的示 数变化情况是: ( A ) A2 a A、A1、A2和V的示数都增大 B、A1、A2和V的示数都变小 C、A1、A2的示数增大,V的示数变小 D、A1、A2的示数变小,V的示数增大
表达式
图像
特征量
远距离输电
第4讲 交变电流的产生、图像和表达式
考点1 交变电流及其产生,描述交变电流 的物理量
电流
恒定电流: 强弱和方向都不随时间改变(直流电)。 交变电流:
强弱和方向都随时间周期性变化(交流电)。
例题:下列各图属于交流电的有( ABC ) e e e e
0
A
t
0
t 0
t
0
t
B
C
三、几种常见的变压器
1、自耦变压器
U1
n1
2、调压变压器
U2 n2
3、互感器
(1)电压互感器
思考: 上面的匝数比 下面的多,是 随意画的吗?

第59讲交变电流的产生和描述(讲义)

第59讲交变电流的产生和描述(讲义)

第59讲交变电流的产生和描述目录复习目标网络构建考点一交变电流的产生规律【夯基·必备基础知识梳理】知识点1 正弦式交变电流的产生知识点2 交变电流瞬时值表达式【提升·必考题型归纳】考向1 有关中性面的问题考向2 交变电流的图像问题考点二有效值的理解与计算【夯基·必备基础知识梳理】知识点1 求解有效值的两个关键点知识点2 几种典型交变电流的有效值【提升·必考题型归纳】考向交变电流有效值的求解考点三交变电流“四值”的理解和应用【夯基·必备基础知识梳理】知识点交变电流“四值”的比较【提升·必考题型归纳】考向1 交变电流的最大值考向2 交变电流的瞬时值考向3 交变电流的有效值考向4 交变电流的平均值真题感悟1、理解和掌握交变电流的产生规律。

2、理解和掌握交变电流的四值问题。

交变电流的产生和描述交变电流的产生规律1.正弦交流电的产生2.交变电流的瞬时值表达式有效值的理解与计算1.求有效值的两个关键点2.几种典型交变电流的有效值四值问题交变电流四值的比较考点一 交变电流的产生规律知识点1 正弦式交变电流的产生 (1)线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。

(2)两个特殊位置的特点:①线圈平面与中性面重合时,S①B ,Φ最大,=0,e =0,i =0,电流方向将发生改变。

①线圈平面与中性面垂直时,S①B ,Φ=0,最大,e 最大,i 最大,电流方向不改变。

(3)电流方向的改变:线圈通过中性面时,电流方向发生改变,一个周期内线圈两次通过中性面,因此电流的方向改变两次。

(4)交变电动势的最大值Em =nBSω,与转轴位置无关,与线圈形状无关。

知识点2 交变电流瞬时值表达式(1)确定正弦交变电流的峰值,根据已知图像读出或由公式E m =nBSω求出相应峰值。

(2)明确线圈的初始位置,找出对应的函数关系式。

如:①线圈在中性面位置开始计时,则it 图像为正弦函数图像,函数表达式为i =I m sin ωt 。

高二物理交变电流的产生和变化规律表征交变电流的物理量

高二物理交变电流的产生和变化规律表征交变电流的物理量

嗦夺市安培阳光实验学校高二物理交变电流的产生和变化规律、表征交变电流的物理量【本讲主要内容】交变电流的产生和变化规律、表征交变电流的物理量【知识掌握】【知识点精析】本讲的重点、难点是交流电的概念和变化规律,交变电流的有效值和交流电的优越性,有效值的物理意义。

高考主要考察交流电的产生和有效值、瞬时值的计算,题型都为选择题,尤其是有效值的计算,主要考察物理中的等效思想。

1. 交变电流的产生及其变化规律(1)交变电流:强度和方向都随时间周期性变化的电流。

(2)正弦交变电流的产生:一个矩形线圈在匀强磁场中,绕垂直于磁场的轴匀速转动便可产生。

(3)正弦交变电流的变化规律中性面:与磁场方向垂直的平面。

线圈转到中性面时,穿过线圈的磁通量最大,但磁通量的变化率为零,感应电动势为零,线圈每经过一次中性面,电流的方向改变一次。

变化规律:正弦交变电流图象(如下图):2. 表征交变电流的物理量(1)周期和频率交变电流的周期和频率是表征交变电流变化快慢的物理量。

周期T:交变电流完成一次周期性变化所需要的时间。

从交变电流产生的角度来看,它就等于旋转电枢式发电机中线圈转动的周期。

频率f :交变电流在1s内完成周期性变化的次数。

显然,f =T1。

(1)有效值和最大值有效值:在热效应上和直流电等效的物理量。

譬如,上面的交流电流的有效值就是I 。

如果我们不要每次都用实验去测量,那么,物理学家已经用高等数学工具计算出来:对于正弦交流电而言,其有效值和最大值之间具有以下关系I =21Im U = 21Um我们已经介绍有效值在意义和对于正弦交流电的计算方法。

那么,在实际应用中,它还有什么价值呢?原来,交流电表中的实数全部都是有效值(交流电表的工作原理、为什么指示有效值,目前不便介绍,有兴趣的同学可以参看相关的课外资料)。

此外,人们通常口头上所说的多少伏、多少安的交流电也是指的交流电的有效值。

与之相对应的,最大值也有它的意义:譬如,当一个电容器接在交流电源上,它是否安全(不被击穿)取决于其间的场强情况,如果超过了额定场强,绝缘介质的击穿是一瞬间的事,而不需要多长时间的热效应累计。

新高考物理考试易错题易错点26交变电流的产生和描述

新高考物理考试易错题易错点26交变电流的产生和描述

易错点26 交变电流的产生和描述易错总结一、交变电流的变化规律 1.中性面(1)中性面:与磁感线垂直的平面.(2)当线圈平面位于中性面时,线圈中的磁通量最大,线圈中的电流为零.2.从中性面开始计时,线圈中产生的电动势的瞬时值表达式:e =E m sin ωt ,E m 叫作电动势的峰值,E m =NωBS .3.正弦式交变电流:按正弦规律变化的交变电流叫作正弦式交变电流,简称正弦式电流. 4.正弦式交变电流和电压电流表达式i =I m sin_ωt ,电压表达式u =U m sin_ωt .其中I m 、U m 分别是电流和电压的最大值,也叫峰值. 二、周期和频率 1.周期(T ):交变电流完成一次周期性变化所需的时间. 2.频率(f ):周期的倒数叫作频率,数值等于交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数. 3.周期和频率的关系:T =1f 或f =1T .4.角速度与周期、频率的关系:ω=2πT =2πf .三、峰值和有效值1.峰值:交变电流的电压、电流能达到的最大数值叫峰值.电容器所能承受的电压要高于交流电压的峰值,否则电容器就可能被击穿.2.有效值:让交变电流与恒定电流分别通过大小相同的电阻,如果在交变电流的一个周期内它们产生的热量相等,则此恒定电流的数值叫作交变电流的有效值. 3.在正弦式交变电流中,最大值与有效值之间的关系 E =E m 2=0.707E m ,U =U m 2=0.707U m ,I =I m2=0.707I m 四、正弦式交变电流的公式和图像1.正弦式交变电流的公式和图像可以详细描述交变电流的情况.若线圈通过中性面时开始计时,交变电流的图像是正弦曲线.2.若已知电压、电流最大值分别是U m 、I m ,周期为T ,则正弦式交变电流电压、电流表达式分别为u =U m sin 2πΤt ,i =I m sin 2πTt . 解题方法一、交变电流图像的应用正弦交流电的图像是一条正弦曲线,从图像中可以得到以下信息:(1)周期(T )、频率(f )和角速度(ω):线圈转动的频率f =1T ,角速度ω=2πT =2πf .(2)峰值(E m 、I m ):图像上的最大值.可计算出有效值E =E m 2、I =I m2. (3)瞬时值:每个“点”表示某一时刻的瞬时值.(4)可确定线圈平面位于中性面的时刻,也可确定线圈平面平行于磁感线的时刻. (5)可判断线圈中磁通量Φ及磁通量变化率ΔΦΔt 的变化情况.二、交变电流“四值”的比较及应用易错类型1:对物理概念理解不透彻1.(2020·全国高三课时练习)下列关于家庭电路与安全用电的说法正确的是( ) A .家庭电路中控制用电器的开关应接在火线和用电器之间B.电冰箱使用三脚插头,是为了防止电流过大引起火灾C.在家庭电路中,同时工作的用电器越多,总电阻越大D.使用测电笔时,手不能接触笔尾的金属体,防止电流通过人体,造成触电事故2.(2019·浙江高三月考)矩形线框在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO 匀速转动,产生交变电流.在如图所示位置时,下列关于穿过线框的磁通量与线框中产生的感应电动势的大小的说法正确的是()A.磁通量最大,感应电动势最小B.磁通量最大,感应电动势最大C.磁通量最小,感应电动势最大D.磁通量最小,感应电动势最小3.(2020·浙江高三)如图所示为教学演示用交流发电机.以不太快的速度摇动发电机,与发电机相连的小灯泡将一闪一闪发光.现将摇动速度加倍,下列分析正确的是:A.小灯泡闪光周期将加倍,亮度增大B.小灯泡闪光频率将加倍,亮度增大C.小灯泡闪光频率将不变,亮度增大D.小灯泡闪光频率将加倍,亮度不变4.(2021·福建)在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转动轴匀速转动,如图甲所示。

专题66 交变电流的产生和描述-2025版高三物理一轮复习多维度导学与分层专练

专题66 交变电流的产生和描述-2025版高三物理一轮复习多维度导学与分层专练

2025届高三物理一轮复习多维度导学与分层专练专题66交变电流的产生和描述导练目标导练内容目标1交变电流的产生规律目标2交变电流的四值问题目标3交变电流的有效值【知识导学与典例导练】一、交变电流的产生规律1.正弦式交变电流的产生(1)线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。

(2)两个特殊位置的特点:①线圈平面与中性面重合时,S⊥B,Φ最大,ΔΦΔt=0,e=0,i=0,电流方向将发生改变。

②线圈平面与中性面垂直时,S∥B,Φ=0,ΔΦΔt最大,e最大,i最大,电流方向不改变。

(3)电流方向的改变:线圈通过中性面时,电流方向发生改变,一个周期内线圈两次通过中性面,因此电流的方向改变两次。

(4)交变电动势的最大值E m=nBSω,与转轴位置无关,与线圈形状无关。

2.产生正弦交流电的四种其他方式(1)线圈不动,匀强磁场匀速转动。

(2)导体棒在匀强磁场中做简谐运动。

(3)线圈不动,磁场按正弦规律变化。

(4)在匀强磁场中导体棒的长度与时间成正弦规律变化。

【例1】如图所示,图线a 是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦交流电的图像,当调整线圈转速后,所产生正弦交流电的图像如图线b 所示,以下关于这两个正弦交流电的说法错误..的是()A .在t =0时刻穿过两线圈的磁通量均为最大B .线圈先后两次转速之比为3∶2C .图线bD .图线a 所对应的交流电的瞬时值表达式为()5V e t π=【答案】D【详解】A .由题图可知,t =0时刻两线圈均在中性面,穿过线圈的磁通量最大,故A 正确,不符合题意;B .由题图可知周期T a ∶T b =2∶3角速度2Tπω=,则ωa ∶ωb =3∶2转速n a ∶n b =3∶2故B 正确,不符合题意;C .交流电的最大值U m =NBSω,故U ma ∶U mb =3∶2所以m m 240V 33b a U U ==所以图线b 所对应的交流电的有效值为V3b U ==故C 正确,不符合题意;D .由题图可知,图线a 所对应的交流电的最大值为20V ,角速度为25rad/s aT ππ=所以瞬时值的表达式为e =20sin 5πt (V ),故D 错误,符合题意。

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第1单元交变电流的产生和描述一、选择题1.下列四幅图是交流电的图象,其中能正确反映我国居民日常生活所用交流电的是()2.如图所示,矩形线圈abcd在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动,当线圈平面转到与磁场方向平行时()A.线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动时的电流B.线圈绕P1转动时的电动势小于绕P2转动时的电动势C.线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同,都是a→b→c→dD.线圈绕P1转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时dc边受到的安培力3.如图所示的直流电通过图中的电阻R,则交变电流表的示数为( )A.2.5 AB.2.8C.4.0 AD.4.5 A4.如图所示,单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中,线圈轴线OO′与磁场边界重合,线圈按图示方向匀速转动,t=0时刻线圈平面与磁场方向垂直,规定电流方向沿abcda为正方向,则线圈内感应电流随时间变化的图象是()5.如图所示的电路中,三个完全相同的灯泡a、b、c分别与电阻R、电感L和电容C串联成三个支路,当电路两端接入220 V、50 Hz的交变电压时,三个灯泡的亮度相同,若保持交变电压大小不变,将其频率增大到100 Hz,则将发生的现象是( )A.三灯泡亮度不变B.三灯泡均变亮C.a不变,b变亮,c变暗D.a不变,b变暗,c变亮6.(2008年广东高考)小型交流发电机中,矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动.产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系,如图所示,此线圈与一个R=10 Ω的电阻构成闭合电路,不计电路的其他电阻,下列说法正确的是()A.交变电流的周期为0.125 sB.交变电流的频率为8 HzC.交变电流的有效值为2 AD.交变电流的最大值为4 A7.一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动,穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图甲所示,则下列说法正确的是( )A.t=0时刻,线圈平面与中性面垂直B. t=0.01 s时刻,Φ的变化率最大C. t=0.02 s时刻,交流电动势达到最大D.该线圈相应产生的交流电动势的图象如图乙所示8.(2008年山东高考)图甲、乙分别表示两种电压的波形,其中图甲所示电压按正弦规律变化.下列说法正确的是( )A.图甲表示交流电,图乙表示直流电B.两种电压的有效值相等C.图甲所示电压的瞬时值表达式为U=311si n100πt VD.图甲所示电压的匝数比为10∶1的变压器变压后,频率变为原来的1109.电阻R1、R2与交流电源按照图甲方式连接,R1=10 Ω,R2=20 Ω.合上开关S后,通过电阻R2的正弦交变电流i 随时间t 变化的情况如图乙所示.则( )A.通过R 1的电流有效值是1.2 AB.R 1两端的电压有效值是6 VC.通过R 2的电流最大值是1.22 AD.R 2两端的电压最大值是62 V10.如图所示,在两平行金属板中央有一个静止的电子(不计重力),当两板间加上交变电压后,能使电子有可能做往返运动的电压是()二、非选择题11.如图所示,间距为l 的光滑平行金属导轨,水平地放置在竖直方向的磁感应强度为B 的匀强磁场中,右端接阻值为R 的电阻,一电阻为r 、质量为m 的导体棒放置在导轨上,在外力F 作用下从t =0的时刻开始运动,其速度随时间的变化规律为v=v m sin ωt .不计导轨电阻.求:(1)从t =0到t = 2πω时间内电阻R 产生的热量;(2)从t =0到t =2πω时间内外力F 所做的功.12.电压u=1202si nωt V,频率为50 Hz的交变电流,把它加在激发电压和熄灭电压均为u0=602V的霓虹灯的两端.(1)求在一个小时内,霓虹灯发光时间有多长?(2)试分析为什么人眼不能感到这种忽明忽暗的现象?(已知人眼的视觉暂留时间约为1s)16第2单元变压器电能的输送一、选择题1.钳形电流表的外形和结构如图(a)所示.图(a)中电流表的读数为1.2 A.图(b)中用同一电缆线绕了3匝,则( )A.这种电流表能测直流电流,图(b)的读数为2.4 AB.这种电流表能测交流电流,图(b)的读数为0.4 AC.这种电流表能测交流电流,图(b)的读数为3.6 AD.这种电流表既能测直流电流,又能测交流电流,图(b)的读数为3.6 A2.如图所示,理想变压器输入端PQ接稳定的交流电源,通过单刀双掷开关S可改变变压器初级线圈匝数(图中电压表及电流表皆为理想电表),则下列说法中正确的是()A.当滑片c向b端移动时,变压器输入功率变大B.当滑片c向a端移动时,电流表A1的示数将减小,电压表V的示数不变C.当滑片c向b端移动时,电流表A2的示数将变大,电压表V的示数也变大D.滑片c不动,将开关S由1掷向2时,三个电表A1、A2、V的示数都变大3.(2008年北京高考)一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=11∶5,原线圈与正弦交变电源连接,输入电压u如图所示.副线圈仅接入一个10 Ω的电阻.则( )A.流过电阻的电流是20 AB.与电阻并联的电压表的示数是1002 VC.经过1分钟电阻发出的热量是6×103 JD.变压器的输入功率是1×103 W4.如图所示,一理想变压器原、副线圈匝数比为3∶1,副线圈上接三个相同的灯泡,均能正常发光,原线圈中再串一个相同的灯泡L ,则( )A.灯L 也能正常发光B.灯L 比另三灯都暗C.灯L 将会被烧坏D.不能确定5.(2009年山东高考)某小型水电站的电能输送示意图如下,发电机的输出电压为200 V ,输电线总电阻为r,升压变压器原副线圈匝数分别为n 1、n 2,降压变压器原副线圈匝数分别为n 3、n 4(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.3124n n n n > B.3124n n n n < C.升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D.升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率6.如图所示,在绕制变压器时,某人误将两个线圈绕在图示变压器铁芯的左、右两个臂上,当通以交流电时,每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈,另一半通过中间的臂.已知线圈1、2的匝数之比为N 1∶N 2=2∶1,在不接负载的情况下()A.当线圈1输入电压220 V 时,线圈2输出电压为110 VB.当线圈1输入电压220 V 时,线圈2输出电压为55 VC.当线圈2输入电压110 V 时,线圈1输出电压为220 VD.当线圈2输入电压110 V 时,线圈1输出电压为110 V7.在远距离输电时,输送的电功率为P ,输电电压为U ,所用导线电阻率为ρ,横截面积为S ,总长度为L ,输电线损失的电功率为P′,用户得到的电功率为P 用,则P′、P 用的关系式正确的是( )8.如图所示的甲、乙两电路中,当a 、b 两端与e 、f 两端分别加上220 V 的交流电压时,测得c 、d 间与g 、h 间的电压均为110 V.若分别在c 、d 两端与g 、h 两端加上110 V 的交流电压,则a 、b间与e 、f 间的电压分别为( )A.220 V ,220 VB.220 V ,110 VC.110 V ,110 VD.220 V ,09.如图所示,有一理想变压器,原、副线圈的匝数比为n .原线圈接正弦交流电压U ,输出端接有一个交流电流表和一个电动机.电动机线圈电阻为R.当输入端接通电源后,电流表读数为I,电动机带动一重物匀速上升.下列判断正确的是( )A.电动机两端电压为IRB.电动机消耗的功率为I 2RC.原线圈中的电流为n ID.变压器的输入功率为UI n10.2008年1月份,我国南方大部分地区遭遇特大雪灾,输电线表面结冰严重,导致线断塔倒.某学校实验兴趣小组设计了利用输电导线自身电阻发热除冰的救灾方案,处理后的电路原理如图所示,输电线路终端降压变压器用模拟负载R0代替,RL为输电线电阻,并将电阻RL放入冰雪中,在变压器原线圈两端加上交变电流后即出现冰雪融化的现象.为了研究最好除冰方案,下列模拟实验除给定操作外,其他条件不变,不考虑其可行性,你认为其中最合理的是( )A.将调压变压器滑动触头P向上移动一些B.将调压变压器滑动触头P向下移动一些,同时延长通电时间C.通过计算,选择适当输出电压,并闭合S将模拟负载R0短时短路D.通过计算,选择适当输出电压,并将模拟负载R0的阻值增大一些二、非选择题11.如图所示,理想变压器原线圈中输入电压U1=3 300 V,副线圈两端电压U2为220 V,输出端连有完全相同的两个灯泡L1和L2,绕过铁芯的导线所接的电压表V的示数U=2 V.求:(1)原线圈n1等于多少匝?(2)当开关S断开时,电流表A2的示数I2=5 A.则电流表A1的示数I1为多少?(3)当开关S闭合时,电流表A1的示数I1′等于多少?12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80 km 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.第3单元电磁场电磁波一、选择题1.下列关于电磁场的说法中正确的是( )A.只要空间某处有变化的电场或磁场,就会在其周围产生电磁场,从而形成电磁波B.任何变化的电场周围一定有磁场C.振荡电场和振荡磁场交替产生,相互依存,形成不可分离的统一体,即电磁场D.电磁波的理论在先,实践证明在后2.(2009年天津高考)下列关于电磁波的说法正确的是( )A.电磁波必须依赖介质传播B.电磁波可以发生衍射现象C.电磁波不会发生偏振现象D.电磁波无法携带信息传播3.关于雷达,下列说法正确的是( )A.雷达只是用来向外发射电磁波的装置B.雷达只是用来接收外界电磁波的装置C.雷达除了向外界发射电磁波,它还要接收它发射出去的被障碍物反射回来的电磁波D.雷达只能测出物体的位置,但不能描绘出物体的形状4.关于电磁波传播速度表达式v=λf,下述结论正确的是( )A.波长越长,传播速度就越大B.频率越高,传播速度就越大C.发射能量越大,传播速度就越大D.电磁波的传播速度与传播介质有关5.手机A的号码为12345670002,手机B的号码为12345670008,手机A拨手机B时,手机B发出响声,并且显示屏上显示A的号码12345670002,若将手机A置于一透明真空罩中,用手机B拨叫A则( )A.发出响声,并显示B的号码12345670008B.不发出响声,但显示B的号码12345670008C.不发出响声,但显示A的号码12345670002D.既不发出响声,也不显示号码6.电视机在室内接收电视台向空中发射的电磁信号时,下列判断正确的是( )A.当电视机所在处离电视发射塔较近时,用室内天线也可以接收信号,这是电磁波的衍射现象造成的B.电磁波在传播过程中遇到金属物质时,要损失一部分能量C.在离电视发射塔远处时要用架设室外天线的方法接收信号,这是由于发送电视信号用的是微波,波长短,基本上是直线传播D.有线电视的信号也是通过电磁波传送的7.一个电子向一个固定不动的质子运动的过程中,则( )A.有可能发射电磁波B.不可能发射电磁波C.电子和质子组成的系统能量一定守恒D.电子和质子组成的系统动量守恒8.在电磁波发射与接收过程中,互为逆过程的是( )A.调制与调谐B.调幅与调频C.调制与检波D.调谐与检波9.2006年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家,以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化.他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点.下列与宇宙微波背景辐射黑体谱相关的说法中正确的是( )A.微波是指波长在10-3m到10 m之间的电磁波B.微波和声波一样都只能在介质中传播C.黑体的热辐射实际上是电磁辐射D.普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说10.如图所示是一个水平放置的玻璃圆环型小槽,槽内光滑,槽的宽度和深度处处相同,现将一直径略小于槽宽的带正电小球放在槽中,让它受绝缘棒打击后获得一初速度v0,与此同时,有一变化的磁场垂直穿过玻璃形小槽外径所对应的圆面积,磁感应强度的大小跟时间成正比,其方向竖直向下,设小球在运动过程中电荷量不变,那么( )A.小球受到的向心力大小不变B.小球受到的向心力大小不断增加C.洛伦兹力对小球做了正功D.小球受到的磁场力逐渐变大二、非选择题11.(1)麦克斯韦理论的内容是: .(2)电磁波在传播过程中,每处的电场方向和磁场方向总是的,并和该处电磁波的传播方向,这就说明电磁波是波.(3)目前雷达发射的电磁波频率多在200 M Hz至1 000 M Hz的范围内.请回答下列关于雷达和电磁波的有关问题.①雷达发射电磁波的波长范围是多少?②能否根据雷达发出的电磁波确定雷达和目标间的距离?12.无线电广播的中波段波长范围是187~560 m.(1)试求无线电广播的中波段频率范围.(2)为避免邻近电台干扰,两个电台的频率范围至少应差104Hz,那么此波段中最多能容纳多少个电台?一、选择题1.解析:我国居民日常生活所用交流电的电压有效值为220 V,频率为50 Hz.由此可算出最大电压值为2202V=311 V,周期T=0.02 s.符合条件的只有C.答案:C2.解析:产生正弦交流电的条件是轴和磁感线垂直,与轴的位置和线框形状无关,转到图示位置时产生的电动势E具有最大值E m=n BSω由欧姆定律I=E/R总可知此时I相等,A对,B错.由右手定则可知电流方向为a→d→c→b,故C错.两种情况下cd边受的安培力均为F=BL cd I,故D错.答案:A3.解析:如图所示的直流电的大小是变化的,它不属于恒定电流,而交变电流表的示数为电流的有效值,但这个电流的有效值不是5/2 A.显然,应该从电流有效值的定义来求解.图中的I-t图象是正弦曲线,在半个周期内,它的有效值与正弦交变电流的有效值相同,再根据直流电在一个周期内所做的功和其有效值做功等效的关系,就可以求出通过电流表的示数.答案:A4.解析:由楞次定律可知前半个周期感应电流沿adcba方向,后半个周期沿abcda的方向,因线圈绕垂直磁场的轴匀速转动,所以产生正弦式交变电流,A正确.答案:A5.解析:因为电阻不随频率改变,而感抗随频率的增大而增大,容抗随频率的增大而减小,所以交流电的频率增大,电感支路的电流减小,电容支路的电流增大,电阻支路的电流不变,由此得出正确答案为D项.答案:D6.解析:由图象可知,交变电流的周期为0.250 s,频率为4 Hz,交变电流的最大值为20 10A=2 A,有效值为22A= 2A,所以应选C.答案:C7.解析:答案:B8.解析:因图象的纵坐标上电压的正负表示电压的方向,因此两图均为交流电,A错;对于正弦交流电才有U有效=,虽然两图的峰值相同,但图乙非正弦(余弦)交流电不适用上式有效值的求法,故B错;正弦交流电电压瞬时值的表达式为U=U m si nωt,由图象可知U m=311 V,T=2×10-2 s,可得ω= 2T=100π,代入上式得U=311si n100πt,故C对;由变压器原理可知变压器只能根据匝数比改变电压和电流,它不会改变周期和频率,故D 错.答案:C9.解析:由i-t图象可知,电流最大值I m A,有效值=0.6 A,因R1与R2串联,则I1=I=0.6 A,U1=IR1=6 V,I2m=I m A,U2m=I m R2V,故A、C、D错,B正确.答案:B10.解析:对A图象可知,电子先做加速度减小的加速运动,14T时刻速度最大,由14T到1 2T做加速度增加的减速运动,12T时刻速度为零.从12T到34T电子反向做加速度减小的加速运动,34T时刻速度最大,由34T到T做加速度增大的减速运动,T时刻速度为零,回到原位置,即电子能做往复运动.同样的方法可得B、C也对. 答案:ABC二、非选择题11.12.解析:(1)如图所示,画出一个周期内交流电的u-t图,其中阴影部分对应的时间t1表示霓虹灯不能发光的时间,根据对称性,一个周期内霓虹灯不能发光的时间为4t1.(2)很明显霓虹灯在工作过程中是忽明忽暗的,而熄灭的时间间隔只有1300s(如图中t2+t3那段时间),由于人的眼睛具有视觉暂留现象,而这个视觉暂留时间约为116s远大于1300s,因此经过灯光刺激的人眼不会因为短暂的熄灭而有所感觉.答案:(1)2 400 s (2)见解析1.解析:该钳形电流表的工作原理为电磁感应现象,所以只能测交流电流,且电流与匝数成反比,故C项正确.答案:C2.解析:c向b端移动时,R变大,输出功率222UPR,又因U2不变,则P2减小,所以输入功率减小,A 项错;c 向a 移动时,R 变小,A 2示数22U I R=变大,则A 1示数变大,B 项错;c 向b 移动时,R 变大,由22U I R=知,A 2示数变小,故C 项错;当滑片c 不动,开关S 由1掷向2时,原线圈匝数n 1减少,由122n U n =知U 2变大,故A 2示数变大,A 1示数变大,故D 项正确. 答案:D3.解析:原线圈中电压的有效值是220 V.由变压比知副线圈中电压为100 V,流过电阻的电流是10 A ;与电阻并联的电压表的示数是100 V ;经过1分钟电阻发出的热量是6×104 J;P入=P 出=22U R = 210010W=1×103 W,D 项正确. 答案:D4.解析:原、副线圈中的电流之比为112213I n I n ==,而副线圈中通过每盏灯的电流均为其额定电流I 额=23I .又I 1=13I 2,所以通过原线圈中灯L 的电流恰为其额定电流,灯L 正常发光,所以A 正确.答案:A 5.答案:AD6.答案:BD7.答案:BD8.解析:图甲中只要加交流电,其电压比就等于线圈的匝数比,所以ab间电压为220 V;图乙中e、f两端加220 V的交流电压时,测得g、h间的电压为110 V,此时为变阻器的分压接法(滑片正好在变阻器的中央位置);如果在g、h两端加上110 V的交流电压,则e、f间的电压与g、h两端的电压相等(此时变阻器的上部分电阻相当于导线).故B正确.答案:B9.解析:电动机两端电压为Un,故电动机消耗的功率为IUn,即为变压器的输入功率,原线圈中的电流I0=I/n.答案:D10.解析:输电线的导线电阻RL一定,将调压变压器滑动触头P向上移动一些,可以增大输出电压和输出电流,因此RL上消耗的功率增大,可以增强除冰效果,但同时也增大了电能消耗;延长通电时间,虽可以增大发热量,但发热慢,若发热与导线散热平衡,则导线上的冰是不能除去的;如果所加电压适当,闭合S将模拟负载R0短时短路,可以将所有电能在RL上释放短时产生大量热量而除冰,适当电压可保证输电线不被烧断,节能省时;若增大R0,则RL上的电功率会减小,因此最合理的是方案C.答案:C二、非选择题11.解析:(1)由电压与变压器匝数的关系可得:U1/n1=U2/n2=U,则n1=1 650匝.(2)当开关S断开时,有:U1I1=U2I2,I1=U2I2/U1=13A.(3)当开关S断开时,有:RL1=U2/I2=44 Ω.当开关S闭合时,设副线圈总电阻为R′,有R′=RL1/2=22 Ω,副线圈中的总电流为I2′,则I2′=U2/R′=10 A.由U1I1′=U2I2′可知,I1′=U2I2′/U1= 23A.答案:(1)1 650匝(2)13A(3)23A12.解析:根据已知输电导线的电阻率、导线横截面积和输电距离,首先求出导线电阻,然后依据能量关系计算导线电阻的功率损失,由损失功率再进一步计算导线上的电流,最后依据变压器的基本关系求解.(1)输电线的电阻为R=2ρL/S=25.6 Ω,P损=P出×4%=107×4% W=4×105 W=I2R,所以输电导线的电流为I=125 A,升压变压器的输出电压为U2=PI=710125WA,所以U2=80 000 V.(2)输电线路上的电压损失为U′=IR=3 200 V.答案:(1)80 000 V (2)3 200 V1.解析:根据麦克斯韦的电磁场理论可知选项A错误.若电场或磁场的变化是均匀的,则不能形成电磁波,只能形成稳定的磁场或电场,B项正确.若电场的变化是非均匀的,则可形成电磁场,由电磁场的定义可知C正确.英国物理学家麦克斯韦从理论上预见了电磁波的存在,并指出电磁波的特点.例如:电磁波的传播不需要介质,它在真空中的速度等于光速,电磁波是横波等,进而说明光是电磁波家庭中的一员.二十多年后德国物理学家赫兹用实验验证了电磁波的存在.所以D正确.答案:BCD2.解析:电磁波可以在真空中传播,能发生干涉、衍射、偏振等现象.并且它可以传递信息,可知只有B选项正确.答案:B3.解析:雷达是发射电磁波后再接收反射回来的电磁波,利用发射和接收的时间差计算出被测物距雷达距离s=12cΔt,还可以描绘出物体的形状.答案:C4.答案:D5.解析:电磁波可以在真空中传播,而声波传播则需要介质.当手机B拨手机A时(A置于一透明真空罩中),A能显示B的号码,不能发出响声,即B正确.答案:B6.解析:电磁波从室外传播到室内时发生了衍射,使得在不同位置处的电视机用室内天线就可以接收到电磁信号,A 选项正确;电磁波遇到金属导体时,使金属内部产生感应电流,从而损失一部分能量,B 选项正确;电磁信号是用微波发射的,而微波波长较小,其衍射能力不强,故在离电视台较远的地方,一般用架得很高的室外天线来接收电磁信号,C 选项正确;有线电视是通过导线直接输送电磁信号的,而不是通过电磁波传送的,D 选项错误. 答案:ABC7.解析:一个电子向一个固定不动的质子运动的过程中,电子受到质子的库仑力的作用(库仑力F =ke 2/r 2,r 是减小的,F 是增大的,所以加速度增大),做加速度增大的加速度运动,也就是说电子在运动过程中,周围空间会产生非均匀变化的电场,由麦克斯韦的电磁场理论可知,它有可能向外辐射电磁波,所以A 选项正确,B 选项错误.由于有向外辐射电磁波的可能性,系统的能量肯定不守恒,C 项不正确.质子是被固定的,也就是说电子和质子组成的系统有外力的作用,动量也不守恒,D 选项不正确. 答案:A8.解析:调制是把需要发送的信号加到高频的电磁波上,而检波则是从接收到的被调制过的高频电磁波中检出低频信号,它们互为逆过程. 答案:C9.解析:由电磁波谱的划分可知,A 对.微波的本质是电磁波,可以在真空中传播,无需介质.声波的本质是机械波,只能在介质中传播,B 错.黑体辐射可以辐射各种波长的电磁波,本质上是电磁辐射,C 对.根据普朗克的量子假说推算出的黑体辐射规律和观测到的事实符合得相当好,D 对. 答案:ACD10.解析:由麦克斯韦电磁场理论和楞次定律得,当B 增加时,将产生一个与v 0同向的电场,因小球带正电,电场将对小球做正功,其速度随时间增大,向心力的大小m 2v r也随之增大,故B 项正确,而A 项错误.因B 随时间增大,v 也随时间增大,故所受的洛伦兹力q v B 也增大,故D 项正确.因洛伦兹力对运动电荷不做功,故C 项错误. 答案:BD二、非选择题11.解析:(1)麦克斯韦电磁理论的内容是:变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场. (2)电磁波在传播过程中,每处的电场方向和磁场方向总是垂直的,并和该处电磁波的传播方向垂直,这说明电磁波是横波. (3)①由v =λf 可得:λ1=1v f =863.01020010⨯⨯ m=1.5 m ,λ2=2vf = 863.010100010⨯⨯m =0.3 m .②电磁波测距离的原理就是通过发射和接收的时间间隔来确定距离,所以可根据s =12vt 确定和目标间的距离. 答案:(1)见解析(2)垂直垂直横波(3)①0.3 m ~1.5 m ②可以12.解析:(1)由c =λf 得f 1=1c λ=8310187⨯ Hz =1.6×106 Hzf 2=2cλ= 8310560⨯Hz =5.36×105 Hz所以中波段的频率范围为5.36×105~1.6×106 Hz . (2)由于两个电台间的频率相差Δf =104 Hz . 所以最多可容纳的电台个数约为N=12f f f-∆=6541.610 5.361010-⨯-⨯个=106个. 答案:(1)5.36×105~1.6×106 Hz (2)106个。

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