高一物理 交流电路的分析
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2019/12/4
例3、 如7－13甲所示，一个矩形线圈abcd放置在磁 感应强度为B的有界匀强磁场中，磁场只分布在bc的左侧， 线圈以bc为轴旋转，转动的角速度为ω，图中ad边正垂直 于纸面向外转动，外部电路中有一个负载电阻，阻值为R， 电路中的电流表是理想电流表，电路中其他电阻不计， 已知ab＝L1，bc＝L2，求：
与输电线损失功率之和，D正确.
答案：AD
2019/12/4
例7、如图7－24甲所示为小型旋转电枢式 交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂 直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，线圈的匝数n ＝100，电阻r＝10 Ω，线圈的两端经集流环与电阻R 连接，电阻R＝90 Ω，与R并联的交流电压表为理想 电表.在t＝0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每 匝线圈的磁通量Φ随时间t按图7－24乙所示正弦规律 变化.求：
2019/12/4
(1)变压器只对交流电或大小不断变化的直流电起 作用，对恒定电流不起作用.
(2)当有多个副线圈时，电压关系仍满足 U1∶U2∶…∶Un＝n1∶n2∶…∶nn，但电流关系 I1∶I2≠n2∶n1或I1∶In≠nn∶n1.
2019/12/4
例1、理想变压器的原线圈与 电流表串联，副线圈接入电路 的匝数可以通过触头Q调节， 在副线圈输出端连接了定值电 阻R0和滑动变阻器R，在原线 圈上加一电压为U的交流电， 如图7－11所示，则 ( )
10Ω，R2＝20Ω.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b所示.则
()
2019/12/4
2019/12/4
2019/12/4
例5、如图7－16甲所示，理想变压器原、副线圈的匝 数比为10∶1，R1＝20Ω，R2＝30Ω，C为电容器。已 知通过R1的正弦交流电如图7－16乙所示，则 ( )
2019/12/4
例2、如图7－12所示，理想变压器的原线圈接
交流高压电，降压后通过一段电阻不可忽略的线路接用电
器.开关S原来闭合，且R1＝R2，现将S断开，若输入电
压不变，那么接在R1两端的理想交流电压表的示数U、理
想交流电流表的示数I和用电器R1上的功率P1的变化情况
将分别是
()
2019/12/4
2019/12/4
A.交流电的频率为0.02 Hz B.原线圈输入电压的最大值为200 C.电阻R2的电功率约为6.67 W D.通过R3的电流始终为零
2019/12/4
2019/12/4
例6、某小型水电站的电能输送示意图如
图7－20所示.发电机的输出电压为200V，输电线总
电阻为r，升压变压器原、副线圈匝数分别为n1、 n2，降压变压器原、副线圈匝数分别为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
2019/12/4
2019/12/4
一、交流电最大值、有效值和平均值的应用 1.在考虑电容器的耐压值时，应根据交流电的最大值分析. 2.求电功、电功率、焦耳热以及保险丝的熔断电流等物
理量时，要用有效值计算. 3.求一段时间内通过导体横截面的电荷量时要用平均
值，取
2019/12/4
(1)求电磁感应现象中感应电量大小时要用电流的平均 值，不能用有效值.
2019/12/4
(1)交流发电机产生的电动势的最大值； (2)电路中交流电压表的示数.
2019/12/4
2019/12/4
[答案] C
2019/12/4
(1)关于理想变压器的动态分析问题大致有两种情 况：
①负载电阻不变，原、副线圈的电压U1、U2，电流 I1、I2，功率P1、P2随匝数比变化而变化的情况；Baidu Nhomakorabea
②匝数比不变，上述各量随负载电阻的变化而变化 的情况.
(2)解决此类问题需注意以下两点： ①抓住变量与不变量； ②搞清各物理量之间的相互制约的关系.
2019/12/4
2019/12/4
(1)以abcda为电流的正方向，从图示位置开始计时，在图 乙中画出线圈中产生的电流随时间变化的图象；
(2)从图示位置(此时线圈平面与磁感线垂直)起转过 圈 的时间内，负载电阻R上产生的热量；
(3)从图示位置起转过 圈的时间内，通过负载电阻R上 的电荷量；
(4)线圈在连续匀速转动过程中电流表的示数.
(2)有效值是对能量的平均结果，平均值是对时间的平 均结果.
2019/12/4
二、理想变压器的基本关系及各量的决定关系 1.理想变压器基本关系
(1)电压比：
2.原、副线圈中各量的因果关系 (1)电压关系：U1决定U2， (2)电流关系：I2决定I1， (3)功率关系：P2决定P1. 上述决定关系是由变压器的原理及能量守恒确定的.
2019/12/4
A.Q位置不变，将P向上滑动，U′变大 B.Q位置不变，将P向上滑动，电流表的读数变大 C.P位置不变，将Q向上滑动，电流表的读数变大 D.P位置不变，将Q向上滑动，变压器的输入功率不变
2019/12/4
[思路点拨] 触头Q上下移动将改变变压器副线圈的匝数， 而P上下移动将改变变压器的负载电阻值.安培表的示数随副线 圈中的电流变化而变化.
2019/12/4
[解析] 当Q的位置不变，将P向上滑动时，U′由原电 压U和匝数比决定，故其不变，A错；副线圈上的电流变小， 原线圈上的电流也会变小，B错；当P的位置不变，将Q向 上滑动时，副线圈两端的电压变大，流过的电流也变大， 则原线圈的电流也变大，C正确；输入功率随输出功率变大 而变大，D错，答案为C.
A.U增大，I增大，P1增大 C.U减小，I减小，P1减小
B.U增大，I减小，P1增大 D.U减小，I增大，P1减小
2019/12/4
解析：因变压器的输入电压U1不变，故变压器的输出电 压U2也不变，当S断开后，负载电阻变大，副线圈电流I2
变小，导线上电压降变小，因此电压表示数U变大，R1上
的功率P1＝ 也变大，由I1U1＝I2U2，I2变小，可知I1 也变小，即电流表示数I变小，故只有B正确. 答案：B
2019/12/4
[思路点拨] 解答本题时应注意以下几点： (1)线圈在匀强磁场中以bc为轴匀速旋转，产生正弦 交流电. (2)线圈ad边在磁场外的半个周期内，线圈中无电流.
2019/12/4
[解析] (1)线圈绕轴匀速转动时，在电路中产生交变电 流，电流的方向根据楞次定律判断出来.线圈中产生的电流随 时间变化的图象如图7－14所示.
正常工作，则
()
2019/12/4
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
2019/12/4
解析：根据变压器工作原理可知
，由于
输电线上损失一部分电压，升压变压器的输出电压大于降压
变压器的输入电压，有U2＞U3，所以
，A正确，B、
C不正确.升压变压器的输出功率等于降压变压器的输入功率
2019/12/4
2019/12/4
2019/12/4
(1)本题中线圈产生的电流不是完整的正弦交流电， 因此，电流的有效值和最大值之间不满足I＝ .
(2)第1个和第4个 内，线圈中电流的有效
值与最大值间的关系
在对应的 内成立.
(3)计算感应电量时，只能应用电流的平均值.
2019/12/4
例4.电阻R1、R2与交流电源按照图7－15a方式连接，R1＝
例3、 如7－13甲所示，一个矩形线圈abcd放置在磁 感应强度为B的有界匀强磁场中，磁场只分布在bc的左侧， 线圈以bc为轴旋转，转动的角速度为ω，图中ad边正垂直 于纸面向外转动，外部电路中有一个负载电阻，阻值为R， 电路中的电流表是理想电流表，电路中其他电阻不计， 已知ab＝L1，bc＝L2，求：
与输电线损失功率之和，D正确.
答案：AD
2019/12/4
例7、如图7－24甲所示为小型旋转电枢式 交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂 直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，线圈的匝数n ＝100，电阻r＝10 Ω，线圈的两端经集流环与电阻R 连接，电阻R＝90 Ω，与R并联的交流电压表为理想 电表.在t＝0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每 匝线圈的磁通量Φ随时间t按图7－24乙所示正弦规律 变化.求：
2019/12/4
(1)变压器只对交流电或大小不断变化的直流电起 作用，对恒定电流不起作用.
(2)当有多个副线圈时，电压关系仍满足 U1∶U2∶…∶Un＝n1∶n2∶…∶nn，但电流关系 I1∶I2≠n2∶n1或I1∶In≠nn∶n1.
2019/12/4
例1、理想变压器的原线圈与 电流表串联，副线圈接入电路 的匝数可以通过触头Q调节， 在副线圈输出端连接了定值电 阻R0和滑动变阻器R，在原线 圈上加一电压为U的交流电， 如图7－11所示，则 ( )
10Ω，R2＝20Ω.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b所示.则
()
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2019/12/4
例5、如图7－16甲所示，理想变压器原、副线圈的匝 数比为10∶1，R1＝20Ω，R2＝30Ω，C为电容器。已 知通过R1的正弦交流电如图7－16乙所示，则 ( )
2019/12/4
例2、如图7－12所示，理想变压器的原线圈接
交流高压电，降压后通过一段电阻不可忽略的线路接用电
器.开关S原来闭合，且R1＝R2，现将S断开，若输入电
压不变，那么接在R1两端的理想交流电压表的示数U、理
想交流电流表的示数I和用电器R1上的功率P1的变化情况
将分别是
()
2019/12/4
2019/12/4
A.交流电的频率为0.02 Hz B.原线圈输入电压的最大值为200 C.电阻R2的电功率约为6.67 W D.通过R3的电流始终为零
2019/12/4
2019/12/4
例6、某小型水电站的电能输送示意图如
图7－20所示.发电机的输出电压为200V，输电线总
电阻为r，升压变压器原、副线圈匝数分别为n1、 n2，降压变压器原、副线圈匝数分别为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
2019/12/4
2019/12/4
一、交流电最大值、有效值和平均值的应用 1.在考虑电容器的耐压值时，应根据交流电的最大值分析. 2.求电功、电功率、焦耳热以及保险丝的熔断电流等物
理量时，要用有效值计算. 3.求一段时间内通过导体横截面的电荷量时要用平均
值，取
2019/12/4
(1)求电磁感应现象中感应电量大小时要用电流的平均 值，不能用有效值.
2019/12/4
(1)交流发电机产生的电动势的最大值； (2)电路中交流电压表的示数.
2019/12/4
2019/12/4
[答案] C
2019/12/4
(1)关于理想变压器的动态分析问题大致有两种情 况：
①负载电阻不变，原、副线圈的电压U1、U2，电流 I1、I2，功率P1、P2随匝数比变化而变化的情况；Baidu Nhomakorabea
②匝数比不变，上述各量随负载电阻的变化而变化 的情况.
(2)解决此类问题需注意以下两点： ①抓住变量与不变量； ②搞清各物理量之间的相互制约的关系.
2019/12/4
2019/12/4
(1)以abcda为电流的正方向，从图示位置开始计时，在图 乙中画出线圈中产生的电流随时间变化的图象；
(2)从图示位置(此时线圈平面与磁感线垂直)起转过 圈 的时间内，负载电阻R上产生的热量；
(3)从图示位置起转过 圈的时间内，通过负载电阻R上 的电荷量；
(4)线圈在连续匀速转动过程中电流表的示数.
(2)有效值是对能量的平均结果，平均值是对时间的平 均结果.
2019/12/4
二、理想变压器的基本关系及各量的决定关系 1.理想变压器基本关系
(1)电压比：
2.原、副线圈中各量的因果关系 (1)电压关系：U1决定U2， (2)电流关系：I2决定I1， (3)功率关系：P2决定P1. 上述决定关系是由变压器的原理及能量守恒确定的.
2019/12/4
A.Q位置不变，将P向上滑动，U′变大 B.Q位置不变，将P向上滑动，电流表的读数变大 C.P位置不变，将Q向上滑动，电流表的读数变大 D.P位置不变，将Q向上滑动，变压器的输入功率不变
2019/12/4
[思路点拨] 触头Q上下移动将改变变压器副线圈的匝数， 而P上下移动将改变变压器的负载电阻值.安培表的示数随副线 圈中的电流变化而变化.
2019/12/4
[解析] 当Q的位置不变，将P向上滑动时，U′由原电 压U和匝数比决定，故其不变，A错；副线圈上的电流变小， 原线圈上的电流也会变小，B错；当P的位置不变，将Q向 上滑动时，副线圈两端的电压变大，流过的电流也变大， 则原线圈的电流也变大，C正确；输入功率随输出功率变大 而变大，D错，答案为C.
A.U增大，I增大，P1增大 C.U减小，I减小，P1减小
B.U增大，I减小，P1增大 D.U减小，I增大，P1减小
2019/12/4
解析：因变压器的输入电压U1不变，故变压器的输出电 压U2也不变，当S断开后，负载电阻变大，副线圈电流I2
变小，导线上电压降变小，因此电压表示数U变大，R1上
的功率P1＝ 也变大，由I1U1＝I2U2，I2变小，可知I1 也变小，即电流表示数I变小，故只有B正确. 答案：B
2019/12/4
[思路点拨] 解答本题时应注意以下几点： (1)线圈在匀强磁场中以bc为轴匀速旋转，产生正弦 交流电. (2)线圈ad边在磁场外的半个周期内，线圈中无电流.
2019/12/4
[解析] (1)线圈绕轴匀速转动时，在电路中产生交变电 流，电流的方向根据楞次定律判断出来.线圈中产生的电流随 时间变化的图象如图7－14所示.
正常工作，则
()
2019/12/4
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
2019/12/4
解析：根据变压器工作原理可知
，由于
输电线上损失一部分电压，升压变压器的输出电压大于降压
变压器的输入电压，有U2＞U3，所以
，A正确，B、
C不正确.升压变压器的输出功率等于降压变压器的输入功率
2019/12/4
2019/12/4
2019/12/4
(1)本题中线圈产生的电流不是完整的正弦交流电， 因此，电流的有效值和最大值之间不满足I＝ .
(2)第1个和第4个 内，线圈中电流的有效
值与最大值间的关系
在对应的 内成立.
(3)计算感应电量时，只能应用电流的平均值.
2019/12/4
例4.电阻R1、R2与交流电源按照图7－15a方式连接，R1＝