专题05交流电图象-代数法（函数图像）在物理解题中的应用

专题05交流电图象（解析版） 代数法（函数图像）在物理解题中的应用 交流电函数 ， ， ，所以e-t图象，u-t图象，i-t图象，都是正弦函数图象或余弦函数图象。 1. 图象 一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q方；若该电阻接到正弦交变电源上，在一个周期内产生的热量为Q正。该电阻上电压的峰值为u0，周期为T，如图所示。则Q方: Q正等于 A． B． C．1:2 D．2:1 【解析】根据交流电有效值的概念Q方 ，Q正= ，得Q方: Q正=2:1 【答案】16．D 【点评】正弦交流电的有效值为 ,而方波交流电的有效值 ，关于有效值，要从定义出发，不要死记硬背结论。 2.交流电的电动势与时间关系图象即 图象 在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图1所示，产生的交变电动势的图象如图2所示，则 A．t =0.005s时线框的磁通量变化率为零 B．t =0.01s时线框平面与中性面重合 C．线框产生的交变电动势有效值为311V D．线框产生的交变电动势的频率为100Hz 【解析】由图2可知，该交变电动势瞬时值的表达式为 。当t=0.005s时，瞬时值e=311V，此时磁通量变化率最大，A错误；当t=0.01s时，e=0，此时线框处于中性面位置，磁通量最大，磁通量的变化率为零，B正确；正弦交变电流的有效值为E=Emax/eq \r(2)=220V，C错误；交变电流的频率为f=1/T=ω/2π=50Hz，D错误。 【答案】：B 【点评】本题考查交变电流的产生，读图与识图，图象与实际的关系。本题是由图象求物理量。 3. 交流电的电压与时间关系图象即 图象 为保证用户电压稳定在220V，变电所需适时进行调压，图甲为变压器示意图。保持输入电压 不变，当滑动接头P上下移动时可改变输出电压。某此检测得到用户电压 随时间t变化的曲线如图乙所示。以下正确的是 （ ） A. B. C.为使用户电压稳定在220V，应将P适当下移 D.为使用户电压稳定在220V，应将P适当上移 【解析】由电压 随时间t变化的曲线可知，用户电压的最大值是 ，周期是 ，所以 ，A错误，B正确；因现在 ,要提高到220V，根据 ， 减小， 增大，因此为使用户电压稳定在220V，应将P适当上移，C错误，D正确。 【答案】BD 【点评】本题考查由图象求物理量及表达式，并且考查变压器原理。 4． 图象 图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2=5∶1，电阻R=20 Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关。原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示。现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光。下列说法正确的是 A.输入电压u的表达式u=20 sin(50πt)V B.只断开S1后，L1、L2均正常发光 C.只断开S2后，原线圈的输入功率增大 D.若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8W 【解析】输入电压u的表达式应该是u=20 sin(50πt)V，A错误；只断开S1后，原来只接L2，正常发光，后来L1、L2 串联分压，L1、L2均不能正常发光，B错误；根据 ,电阻从R变为2R，变压器输出功率变小，原线圈的输入功率也变小，C错误；因为 ,所以若S1换接到2后，R消耗的电功率为 = 0.8W,D正确。 【答案】D 【点评】本题仍然考查把交流电图象变为交流电表达式，然后是变压器原理及次级的电路分析。 5. 图象 图7（a）左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中R=55Ω， eq \o\ac(○,A)、 eq \o\ac(○,V)为理想电流表和电压表。若原线圈接入如图7（b）所示的正弦交变电压，电压表的示数为110V，下列表述正确的是 A、电流表的示数为2A B、原、副线圈匝数比为1:2 C、电压表的示数为电压的有效值 D、原线圈中交变电压的频率为100Hz 【解析】交流电压表和交流电流表的示数都是有效值，电流表的示数 ，A、C正确。由图7（b）可知原线圈电压有效值为220V，周期0.02S，则可得原、副线圈匝数比为2:1，交变电压的频率为50Hz，B、D错误。 【答案】AC 6． 图象 图13-1为一理想变压器，ab为原线圈，ce为副线圈，d为副线圈引出的一个接头。原线圈输入正弦式交变电压的u-t图象如题13-2图所示。若只在ce间接一只Rce=400 Ω的电阻，或只在de间接一只Rde=225 Ω的电阻,两种情况下电阻消耗的功率均为80W。 （1）请写出原线圈输入电压瞬时值uab的表达式； （2）求只在ce间接400Ω的电阻时，原线圈中的电流I1； （3）求ce和de 间线圈的匝数比 。 【解析】（1）由题13 – 2图知 电压瞬时值