第三章 交变电流综合提升-2022-2023学年高二物理素养提升学案（人教版2019选择性必修第二册）

选择性必修二学案 第三章 交变电流 综合提升 知识体系·思维导图 考点整合 考点1　交变电流四值的计算和应用(难度☆☆) 1.峰值:线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动所产生的交流电,最大值Em=nBSω。在考虑电容器的耐压值时应根据交流电的最大值。 2.有效值:正弦式交流电的有效值E=、I=,非正弦式交流电的有效值应根据有效值的定义计算。求电功、电功率,确定保险丝的熔断电流,要用到有效值;没有特殊说明时,交流电的电流、电压、电动势指有效值,交流电表的测量值是有效值,交流电设备上所标的额定电压、额定电流是有效值。 3.瞬时值:当线圈平面处于中性面时开始计时,电动势的瞬时值表达式为e=Emsinωt。瞬时值对应某一时刻的电压、电流值。 4.平均值:平均值需用=n和=进行计算,求一段时间内通过导体横截面的电荷量时要用平均值,q=·Δt=n。 针对训练 1.(多选)在匀强磁场中,一矩形金属框(电阻不计)绕与磁感线垂直的转轴匀速转动,如图甲所示,产生的交变电动势的图象如图乙所示,将此电源连接到丙图理想变压器的原线圈上,变压器的原副线圈匝数比为2∶1,副线圈的电阻R= 110 Ω,则 (　　) A.t=0.005 s时金属框在中性面位置 B.因为原线圈电阻不计,所以原线圈两端电压为零 C.电流表的示数为1.0 A D.通过电阻R的电流方向每秒改变100次 2.一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流电源上,在一个周期内产生的热量为Q正。该电阻上电压的峰值均为u0,周期均为T,如图所示。则Q方∶Q正等于 (　　) A.1∶　　　B.∶1　　　C.1∶2　　　D.2∶1 【补偿训练】 1.　某交流发电机给灯泡供电,产生正弦式交变电流的图象如图所示,下列说法中正确的是(　　) A.交变电流的频率为0.02 Hz B.交变电流的瞬时值表达式为i=5cos50πt A C.在t=0.01 s时,穿过交流发电机线圈的磁通量最大 D.若发电机线圈电阻为0.4 Ω,则其产生的热功率为5 W 2.　图为一个小型旋转电枢式交流发电机结构示意图,其矩形线圈的长度为L1,宽度为L2,共有n匝,总电阻为r,与线圈两端相接触的集流环上接有一个阻值为R的定值电阻,线圈以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中绕与磁场方向垂直的对称轴OO′匀速转动,沿转轴OO′方向看去,线圈沿逆时针方向转动,t=0时刻线圈平面与磁感线垂直。 (1)求线圈经过图示位置时,通过电阻R的感应电流的方向。 (2)写出线圈转动过程中感应电动势的瞬时值表达式。 (3)求线圈从t=0时所处的位置开始到转过90°的过程中的平均感应电动势。 (4)求线圈从t=0时所处的位置开始转过60°时电路中的瞬时电流。 (5)求线圈转动一个周期内电阻R上产生的热量。 考 点 2 与理想变压器有关的问题 角度1理想变压器的基本量关系(难度☆☆) 1.一个原理: 根据电磁感应的原理改变交变电流的电压。 2.三个关系: (1)功率:P入=P出。 (2)电压:==…… (3)电流:只有一个副线圈时=。 3.四个决定: (1)原线圈电压U1由提供原线圈电压的电源决定。 (2)副线圈电压U2由原线圈电压及匝数比决定,与副线圈所接负载无关。 (3)副线圈电流I2由副线圈电压和副线圈所接负载决定。 (4)原线圈电流I1由副线圈中的电流决定。 角度2动态变化分析(难度☆☆☆) 　(1)匝数比不变,负载电阻变化的情况,如图甲所示。 ①U1不变,根据=,输入电压U1决定输出电压U2,不论负载电阻R如何变化,U2不变。 ②当负载电阻发生变化时,I2变化,输出电流I2决定输入电流I1,故I1发生变化。 ③I2变化引起P2变化,P1=P2,故P1发生变化。 (2)负载电阻不变,匝数比变化的情况,如图乙所示。 ①U1不变,发生变化,故U2变化。 ②R不变,U2变化,故I2发生变化。 ③根据P2=,可知P2发生变化,再根据P1=P2,故P1变化,P1=U1I1,U1不变,故I1发生变化。 针对训练 　用一理想变压器给负载供电,变压器输入端的电压不变,如图所示。开始时开关S是断开的。现将开关S闭合,则图中所有交流电表的示数以及输入功率的变化情况是 (　　) A.V1、V2的示数不变,A1的示数增大,A2的示数减小,P入增大 B.V1、V2的示数不变,A1、A2的示数增大,P入增大 C.V1、V2的示数不变,A1、A2的示数减小,P入减小 D.V1的示数不变,V2的示数增大,A1的示数减小,A2的示数增大,P入减小 【加固训练】 　　一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3∶1,在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻,原线圈一侧接在电压为220 V的正弦交流电源上,如图所示。设副线圈回路中电阻两端的电