专题20交变电流-2022年高考物理一轮复习讲重点（人教版2019）

学科网（北京）股份有限公司 专题20交变电流 1.理解远距离输电线上的能量损失与哪些因素有关. |2.分析交变电流的产生过程，推导交变电流电动势的表达式. 3.理解正弦式交变电流的公式和图像． 4.了解变压器的构造及几种常见的变压器，理解变压器的工作原理.学习目标 知识链接 输送电能的基本要求 1．可靠：指供电线路可靠地工作，故障少． 2．保质：保证电能的质量——电压和频率稳定． 3．经济：指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗少． 交变电流 1．交变电流：大小和方向随时间做周期性变化的电流叫作交变电流，简称交流． 2．直流：方向不随时间变化的电流称为直流． 交变电流的产生 交流发电机的线圈在磁场中转动时，转轴与磁场方向垂直，用右手定则判断线圈切割磁感线产生的感应电流方向． 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＝Emsin ωt，Em叫作电动势的峰值，Em＝NωBS. 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＝＝0.707Em，U＝＝0.707Um，I＝＝0.707Im 变压器中的能量转化 原线圈中电场的能量转变成磁场的能量，变化的磁场几乎全部穿过了副线圈，在副线圈中产生了感应电流，磁场的能量转化成了电场的能量． 专项训练 1．把发光颜色不同的两个二极管并联（该类二极管具有单向导电性，导通时发光），使两者正负极方向不同。当摇动如图所示的手摇发电机时，两个二极管交替发光，则流过其中一个二极管的电流是（　　） A．交流电 B．直流电 C．恒定电流 D．涡流 【答案】B 【解析】交流电是指大小和方向发生周期性变化的电流，直流电的方向不变，恒定电流的大小与方向均不变，涡流是感应电流；手摇发电机产生的是交流电，因为该类二极管具有单向导电性，所以通过每个二极管的电流方向不变，为直流电。 故选B。 2．一个匝数为100匝、电阻为0.5 Ω的闭合线圈处于某一磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，从某时刻起穿过线圈的磁通量按如图所示规律变化。则线圈中产生的交变电流的有效值为（　　） A．5A B．2A C．6 A D．5 A 【答案】B 【解析】由题图可知，0~1 s内线圈中产生的感应电动势 E1＝n＝100×V＝1 V 1~1.2 s内线圈中产生的感应电动势 E2＝n＝100×V＝5 V 由电流的热效应有 联立并代入数据解得 I＝2A ACD错误，B正确。 故选B。 3．如图所示，理想变压器原线圈ab端输入交流电电压的瞬时表达式为，e为副线圈cd的中心抽头，D1、D2为理想二极管（具有单向导电性，正向电阻为零，反向电阻无穷大），定值电阻R=10Ω，S为开关。已知变压器原、副线圈的匝数比为20：1，下列说法正确的是（　　） A．输入交流电的频率为100Hz B．开关闭合时，电阻两端的电压为11V C．开关闭合时，原线圈ab的输入功率为3.025W D．开关断开后，副线圈cd两端的电压为0 【答案】C 【解析】A．由 可知，输入交流电的频率为50Hz，故A错误； B．开关闭合时，由 可知 又 故 故B错误； C．开关闭合时，电阻R消耗的功率 因变压器及二极管均为理想，故变压器的输入功率等于电阻消耗的电功率，故C正确； D．由 可知，开关断开后，副线圈cd两端的电压 故D错误。 故选C。 4．有一种自动温控加热装置，电阻丝接如图所示的正弦交流电后开始加热，当温度达到某一数值时，自动控制装置启动，使得负半周波形的电流不能通过电阻丝，从而进入保温状态。下列说法正确的是（　　） A．温控装置启动前，电阻丝两端的电压为V B．温控装置启动前，通过电阻丝的交流电频率为0.5Hz C．温控装置启动后，电阻丝两端的电压为110V D．温控装置启动后，电阻丝两端的电压为V 【答案】D 【解析】A．温控装置启动前，电阻丝两端的电压为交变电流的有效值为 A错误； B．通过电阻丝的交流电频率 B错误； CD．温控装置启动后，交变电流的有效值为 解得 即温控装置启动后，电阻丝两端的电压为V，C错误，D正确。 故选D。 5．把图甲所示的正弦式交变电流接在图乙中理想变压器的A、B两端，电压表和电流表均为理想电表，Rt为热敏电阻（温度升高时其电阻减小），R为定值电阻。下列说法正确的是（　　） A．变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式