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物理 课件 高三


? 33.对交流电的图象的意义认识不清 ? 如图甲所示,一矩形线圈abcd放置在匀 强磁场中,并绕过ab、cd中点的轴OO′以角 速度ω逆时针匀速转动.若以线圈平面与磁 场夹角θ=45°时(如图乙)为计时起点,并 规定当电流自a流向b时,电流方向为 正.则下列四幅图中正确的是( )

? 【错因分析】 不能将交流电的产生原理 与图象正确结合,或判断初始时刻的电流 方向错误而错选C.

【正确解析】 从乙图可看出初始时刻线圈平面与中性面的夹角为 π , 又由楞次定律可判断, 初始时刻电流方向为从 b 到 a(与正方向相反), 4
? π 故瞬时电流的表达式为 i=-imcos 4+ωt?,图象 D 符合题意. ? ? ? ? ? ?

答案:

D

? 34.对变压器的动态分析出现错误 ? 如右图所示是街头变压器给用户供电的 示意图.变压器的输入电压是市电网的电 压,不会有很大的波动,输出电压通过输 电线输送给用户.输电线的电阻用R0 表示, 变阻器R表示用户用电器的总电阻,当滑动 变阻器触头P向下移动时,下列说法不正确 的是( )

? A.相当于在增加用电器的数目 ? B.A 表的示数随A 表的示数的增大而增大

? 【错因分析】 错解一 不清楚滑动变阻 器阻值变化与负载的关系,认为R减小负载 减小,即用电器的数目减少,错选A. ? 错解二 不清楚变压器电流、电压的因果 关系,认为由输入决定输出,所谓的“送 多少用多少”,则错选B而漏选C. ? 【正确解析】 当滑动变阻器触头P向下移 动时,用电器的总电阻减小,相当于并联 的用电器数目增加,同时变压器的输入功 率增大,A、D对;电网供电是“用多少供 多少”,输出电流增大则输入电流增大,B 正确;但变压器的输出电压则由输入电压 决定,当输入电压和变压器的匝数比一定

? 35.忽视交流电“四值”的区别,造成运 用时错误 ? (2009·福建卷)一台小型发电机产生的电 动势随时间变化的正弦规律图象如下图甲 所示.已知发电机线圈内阻为5.0 Ω,现外 接一只电阻为95.0 Ω的灯泡,如图乙所示, 则( )

? A.电压表V的示数为220 V

? 【错因分析】 错解一 不能正确区分电 【正确解析】 电压表示数为灯泡两端电压的有效值.由图象知电 源电动势和路端电压,易错选A . Re 动势的最大值 e =220 2 V, 有效值 e=220 V, 灯泡两端电压 U= ?R+r? ? 错解二 认为在一个周期内电流的方向改 =209 V,A 错;由图象知 T=0.02 s,一个周期内电流方向改变两次, 变1次,则会错选B.
m

U2 2092 可知 1 s 内电流方向改变 100 次, 错; B 灯泡消耗的实际功率 P= = R 95.0 W=459.5 W,C 错;电流的有效值 I= e =2.2 A,发电机线圈内阻每 R+r

秒钟产生的焦耳热为 Q=I2rt=2.22×5×1 J=24.2 J,D 对.

答案: D

? 在解答交流电问题时,除要注意电路结构 外,还要区分交变电流的最大值、瞬时值、 有效值和平均值,最大值是瞬时值中的最 大量值,有效值是以电流的热效应来等效 定义的,与电磁感应问题一样,求解与电 能、电热相关问题时,一定要使用有效值, 而求解通过导体截面的电荷量时一定要用 平均值.

正弦交流电图象一般是i-t、e-t、Φ-t图象,每个图象上一个完 2π 整的正弦曲线的水平长度就是一个周期,根据ω= 可以求出ω,根据f T 1 = 可以求出频率,进而知道1 s中电流方向的改变次数为2f次. T

? i-t、e-t图象峰值对应线圈平面处于与磁 感线平行的位置,磁通量为零,磁通量变 化率最大.i-t、e-t图象与横轴交点处, 对应线圈位于中性面位置,磁通量最大, 磁通量变化率为零.Φ-t图象峰值对应电 流为零,Φ-t图象是正弦规律变化时,对 应的i-t、e-t图象是余弦规律变化,感应

一个按正弦规律变化的交变电流的i-t图象如图所示,根据图 象可以断定( )

A.交变电流的频率f=0.2 Hz B.交变电流的有效值I有=14.14 A C.交变电流瞬时值表达式i=20sin 0.02t(A) T D.在t= 时刻,电流的大小与其有效值相等 8

解析: 为I有=

从图中可以看出,交变电流的最大值为Im=20 A.有效值

Im 20 = A=10 2 A=14.14 A 2 2

1 交变电流的周期为T=0.02 s,所以f= =50 Hz T 交变电流的瞬时值表达式为 i=Imsin ωt=Imsin 2πft=20sin 314t(A) T 在t= 时,交变电流的瞬时值为 8 i=Imsin 2π π Im t=Imsin = (A). T 4 2

答案:

BD

? 1.“四值”指的是:交变电流的峰值、瞬 时值、有效值和平均值. ? 2.“四值”的应用: ? (1)在求解电容器的击穿电压等物理量用峰 值. ? (2)在研究某一时刻通有交流电的导体受到 的安培力时应采用瞬时值.瞬时值可由瞬 时值表达式计算得出.

(3)求电功、电功率(平均功率除外)以及确定保险丝的熔断电流等物 Im 理量时,要用有效值计算.正弦交流电的有效值与峰值间存在I= 的 2 关系,其他交变电流只能根据交流电有效值的定义依据电流的热效应 来计算. (4)求一段时间内通过导体横截面的电荷量时要用平均值,如q= I t. 平均值的计算要用法拉第电磁感应定律 E =n ΔΦ 和闭合电路欧姆定律 I Δt

E = 来计算.并且不同时间段内的平均值可能会不同. R+r

将硬导线中间一段折成半圆形,使其半径为 r(m),让它在磁感应 强度为 B(T)、方向如图所示的匀强磁场中绕轴 MN 匀速转动,转速为 n(r/s), 导线在 a、 两处通过电刷与外电路连接, b 外电路接有阻值为 R(Ω) 的电阻,其余部分的电阻不计,则( Bnπ2r2 A.通过电阻 R 的电流恒为 R B.电阻 R 两端的电压的最大值为 Bnπ2r2 C.半圆导线从图示位置转过 180° 的过程中, Bπr2 通过电阻 R 的电荷量为 R ?Bnπ2r2?2 D.电阻 R 上消耗的电功率为 2R )

解析: 因为是线圈转动发生电磁感应,且图示位置磁通量最大, 产生正弦式交变电流,故A项错误;感应电动势的最大值Em=BSω= πr2 B· ·2πn=Bnπ2r2,且电路中除电阻R以外其余部分的电阻不计,所以 2 Um U2 ?Bnπ2r2?2 2 2 Um=Em=Bnπ r ,故B项正确;由U= 和P= 可得:P= , R 2R 2 故D项正确;导线由图示位置转过90° 时,可视为通过半圆的磁通量由Φ πr2 Bπr2 Bπr2 =BS=B· = 变为0,即ΔΦ= ,由法拉第电磁感应定律可 2 2 2 E ΔΦ 得: E = ,又 I = ,q= I Δt,所以导线由图示位置转过90° 时通过 Δt R E ΔΦ Bπr2 电阻R的电荷量为q= I Δt= Δt= Δt= ,由于再转90° 时电流的 R RΔt 2R 方向不变,由对称性可知,半圆导线从图示位置转过180° 的过程中,通 Bπr2 过电阻R的电荷量Q=2q= ,故C项也正确. R

答案:

BCD

对于变压器功率,一般从三个方面分析,一是从电压与匝数的关 系分析( U1 n1 I1 = ),二是从电流与匝数的关系分析(对一个副线圈有 = U2 n2 I2

n2 ,对多个副线圈有I1n1=I2n2+I3n3+?),三是从功率分析(只有一个 n1 副线圈时,P1=P2;有多个副线圈时,P1=P2+P3+?).

? 另外,要注意变压器的几个决定关系(U1决 定U2、I2决定I1、P2决定P1).对变压器动态 问题,要注意把副线圈作为电源,与副线 圈连接的电路作为外电路,采用分析动态 电路问题的方法处理.

某小型水电站的电能输送示意图如下图所示,发电机通过升压变压 器 T1 和降压变压器 T2 向用户供电.已知输电线的总电阻为 R,降压变压器 T2 的原、 副线圈匝数之比为 4∶1, 降压变压器副线圈两端交变电压 u=220 2 sin 100πt V,降压变压器的副线圈与阻值 R0=11 Ω 的电阻组成闭合电路.若 将变压器视为理想变压器,则下列说法中正确的是( )

? A.通过R0电流的有效值是20 A ? B.降压变压器T2 原、副线圈的电压比为 4∶1 ? C.升压变压器T1的输出电压等于降压变压 器T2的输入电压

? 解析: 降压变压器副线圈两端交变电压 有效值为220 V,负载电阻为11 Ω,所以通 过R0电流的有效值是20 A,选项A正确;降 压变压器T2 的原、副线圈匝数之比为4∶1, 所以降压变压器T2 原、副线圈的电压比为 4∶1,选项B正确;升压变压器T1的输出电 压等于降压变压器T2 的输入电压加上输电 线上的电压,选项C错误;升压变压器T1的 输出功率等于降压变压器T2 的输入功率加 上输电线上的功率,选项D正确. ? 答案: ABD

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