第三章 交变电流 期末复习讲义--2021-2022学年高二下学期物理粤教版（2019）选择性必修第二册

高二（下）物理期末复习三 交变电流 一、知识精讲 1.中性面、中性面的垂直位置的特性比较 中性面 中性面的垂直位置 图示 位置 线圈平面与磁场垂直 线圈平面与磁场平行 磁通量 最大 零 磁通量 变化率 零 最大 感应 电动势 零 最大 感应电流 零 最大 电流方向 改变 不变 表达式 e＝Emsin ωt，i＝Imsin ωt，u＝Umsin ωt e＝Emcos ωt，i＝Imcos ωt，u＝Umcos ωt 2.交变电流的“四值”对比 物理含义 重要关系 适用情况 瞬时值 交变电流某一时刻的值 e＝Emsinωt i＝Imsinωt 计算线圈某一时刻的受力情况 最大值 最大的瞬时值 Em＝NBSω Im＝ 确定用电器的耐压值 有效值 跟交变电流的热效应等效的恒定电流值 E＝ U＝ I＝ (1)计算与电流热效应相关的量(如功率、热量) (2)交流电表的测量值 (3)电气设备标注的额定电压、额定电流 (4)保险丝的熔断电流 平均值 交变电流图象中图线与时间轴所夹面积与时间的比值 E＝n I＝ 计算通过电路截面的电荷量 3．几种常见交变电流的有效值 交变电流名称 交变电流图象 有效值 正弦式交变电流 U＝Um 正弦半波交变电流 U＝Um 正弦单向脉冲电流 U＝ 矩形脉冲电流 U＝Um 非对称性交变电流 U＝ 4．变压器原、副线圈中的电压、电流关系 (1)只有一个副线圈：＝ 有多个副线圈：＝＝＝… (2)只有一个副线圈时，U1I1＝U2I2 或 ＝ 当有多个副线圈时，I1U1＝I2U2＋I3U3＋…或n1I1＝n2I2＋n3I3＋… 5、理想变压器的制约关系和动态分析 U1 → U2＝ → I2＝ → P2＝U2I2 I1 P1 6.解决远距离高压输电问题的基本方法 1．首先应画出远距离输电的电路图，并将已知量和待求量写在电路图的相应位置． 2．理清三个回路： 回路1：P1＝U1I1 回路2：U2＝ΔU＋U3，P2＝ΔP＋P3＝I22R线＋P3，I2＝I3 回路3：P4＝U4I4 3．常用关系 (1)功率关系：P1＝P2，P2＝ΔP＋P3，P3＝P4 (2)电压关系：＝，U2＝ΔU＋U3，＝ (3)电流关系：＝，I2＝I线＝I3，＝ (4)输电电流：I线＝＝＝ (5)输电线上损耗的电功率：ΔP＝P2－P3＝I线2 R线＝＝ΔU·I线 (6)输电线上的电压损失：ΔU＝I线R线＝U2－U3 二、题型分类 题型1：交变电流产生机制 1．（2021·广东·广州市第二中学高二期末）如图所示，（甲）→（乙）→（丙）→（丁）→（甲）过程是交流发电机发电的示意图，线圈的ab边连在金属滑环K上，cd边连在金属滑环L上，用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在匀速转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接。已知线圈转动的角速度为ω，转动过程中电路中的最大电流为Im。下列选项正确的是（　　） A．在图（甲）位置时，线圈中的磁通量最大，感应电流为零 B．从图（乙）位置开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系式为 C．在图（丙）位置时，线圈中的磁通量最大，磁通量的变化率也最大 D．在图（丁）位置时，感应电动势最大，cd边电流方向为c→d 2．（2021·广东·广州市第二中学高二期中）单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生交流电，穿过线圈的磁通量变化如图所示，则下列说法正确的是（　　） A．时刻线圈电动势最大 B．时刻线圈处在中性面位置 C．线圈电动势峰值为 D．若线圈匝数变为原来的2倍，则感应电流也变为原来的2倍 题型2：交变电流的有效值 1．（2022·广东·模拟预测，多选）海洋中蕴藏着巨大的能量，利用海洋的波浪可以发电。在我国南海上有一浮桶式波浪发电灯塔，其原理示意图如图（甲）所示，浮桶内的磁体通过支柱固定在暗礁上，浮桶内置线圈随波浪相对磁体沿竖直方向运动，且始终处于磁场中。该线圈与阻值R＝15 Ω的灯泡相连，浮桶下部由内、外两密封圆筒构成（图中阴影部分），如图（乙）所示，其内为产生磁场的磁体，与浮桶内侧面的缝隙忽略不计；匝数N＝200的线圈所在处辐射磁场的磁感应强度B＝0.2 T，线圈直径D＝0.4 m，电阻r＝1 Ω。取重力加速度g＝10 m/s2，π2≈10。若浮桶随波浪上下运动的速度可表示为v＝0.4πsinπt（m/s），则下列说法正确的是（　　） A．波浪发电产生电动势e的瞬时值表达式为e＝64sinπt（V） B．灯泡中电流i的瞬时值表达式为i＝sinπt（A） C．灯泡的电功率为120 W D．灯泡两端电压的有效值为30V 2．（2018·广东·惠州市实验中学高二）如图所示为一