第三章 交变电流 章末复习课件-2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

第三章交变电流章末复习 周期性 垂直于磁场 正弦 Emsin ωt 铁芯 互感 高压输电 章 末 知 识 体 系 构 建 以上表达形式仅在从中性面开始计时的情况下成立 交变电流的变化规律图像 03 有效值的两种计算方法 (2)定义法：非正弦式交流电，必须根据有效值的定义求解。 (1)特殊值法：若按正(余)弦规律变化的交流电，可利用正弦式交变电流的有效值与峰值间的关系求解。 ① 升压变压器 ② 降压变压器 理想变压器： U2 U1 n1 n2 电压与匝数的关系 输电过程中的P、U、I关系 功率关系： 电压关系： 电流关系： 1.如图所示，空间有一匀强磁场水平向右，一正方形导线框abcd平行于磁场方向放置，已知导线粗细均匀，若该线框分别绕不同轴线以相同大小的角速度旋转，以下说法正确的是( ) A. 线框绕 ac 轴旋转，线框中不会产生交流电 B. 线框分别绕AB轴和CD轴从图示位置开始转动时 产生的交流电相同 C. 若以 ab 为轴转动，不会产生周期性电流，但a、d 两点间会有电势差 D. 沿AB方向观察，从图示位置开始线框分别绕ad 轴和bc轴顺时针转 C 2.如图甲所示为按压式发电手电筒，以一定的频率不断按压手柄时，其内置发电机会产生如图乙所示的交变电流。已知发电机内阻，与其串联的灯泡额定电压为9V、阻值为18Ω。若该灯泡恰好正常发光，则此时发电机( ) A. 输出电流的有效值为0.5A B. 输出电流的最大值为0.5A C. 输出的交流电频率为10Hz D. 输出的交流电频率为50Hz A 3.为实时监测高压输电线的电压和电流，需要测量出输电线上的电压和电流的大小。因高压输电线的电压和电流很大，可采用互感器进行测量。如图所示，电压互感器K1和电流互感器K2分别连接在高压线上，设两个互感器的原、副线圈的匝数比分别为k1、k2，两个互感器所连的电表的，示数分别为a、b，则高压输电线的电压和电流分别为( ) A. B. C. D. B 4.我国领先全球的特高压输电技术将为国家“碳中和”作出独特的贡献。若在传输电能总功率不变的情况下，从原先150kV高压输电升级为1 350 kV特高压输电，则下列说法正确的是( ) A. 若输电线不变，则输电线上损失的电压变为原先的 B. 若输电线不变，则输电线上损失的功率变为原先的 C. 如果损失的功率不变，相同材料、传输到相同地方所需导线横截面积是原先的 D. 如果损失的功率不变，相同材料、粗细的输电线传输距离是原先的9 倍 C 5.一种自行车，它有能向自行车车头灯泡供电的小型发电机，其原理示意图如图甲，图中N、S是一对固定的磁极，磁极间有一固定在绝缘转轴上的矩形线圈，转轴的一端有一个与自行车后轮边缘接触的摩擦轮。如图乙，当车轮转动时，因摩擦而带动摩擦轮转动，从而使线圈在磁场中转动而产生电流给车头灯泡供电。下列说法正确的是( ) A. 自行车匀速行驶时线圈中产生的电流大小恒定 B. 自行车的速度加倍，线圈中产生的电流周期加倍 C. 线圈匝数越多，穿过线圈的磁通量的变化率越大 D. 知道摩擦轮和后轮的半径，就可以知道后轮转一周的时间里电流方向变化的次数 D 6.如图所示，理想变压器原线圈两端接电压有效值不变的交流电源，其两个副线圈位于同一铁芯上，匝数分别为n1和n2，所接负载。当只闭合 S时，电流表示数为3A；当S1和S2都闭合时，电流表示数为6 A。则的值为( ) A. B. C. D. B 7.如图所示，矩形线圈abcd与理想变压器原线圈组成闭合电路，副线圈接一定值电阻。矩形线圈abcd在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动，磁场只分布在bc边的左侧，磁场的磁感应强度大小为B，线圈的匝数为N，转动的角速度为ω，ab边的长度为L1，ad 边的长度为L2，线圈电阻不计。下列说法正确的是( ) A. 原线圈两端电压的有效值为 B. 若仅增大线圈的转速，则通过定值电阻的电流减小 C. 若仅增大变压器原线圈的匝数，则通过定值 电阻的电流减小 D. 若仅增大定值电阻的阻值，则原线圈两端的电压增大 C 8.一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3Ω、1Ω和4Ω，A为理想交流电流表，U为正弦交流电源，输出电压的有效值恒定。当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I。该变压器原、副线圈匝数的比值为（ ） A. 2 B. 3 C. 4 D. 5 B 9.（多选）有“海上充电宝”之称的南鲲号是一个利用海浪发电的大型海上电站，其发电原理是海浪带动浪板上下摆动，从而驱动发电机转子转动，其中浪板和转子的链接装置使转子只能单方向转动。若转子带动线圈如下图逆时针转动，并向外输出电流,则下列说法正确的是( ) A. 线圈转动到如图所示位置时穿过线圈的磁通量最大 B. 线圈转动到如图所示位置时a端电势低于b端电势 C. 线圈转动到如图所示位置时其靠近N极的导线框受到的安培力方向向上 D. 该发电机单位时间内能输出的最大电能与浪板面积的大小有关 CD 10.（多选）如图甲，在理想变压器输入端加上如图乙所示的交变电压，在副线圈的输出端串接上一只理想整流二极管D和滑动变阻器R，则( ) A. 当滑片P上移时，原线圈中的电流I1变大 B. 当滑片P上移时，原线圈的输入功率变小 C. 当拿掉二极管后，副线圈中的交流电周期与原来相同 D. 保持滑片P不动，R上电流有效值是无二极管时的 BCD 11.（多选）如图为某小型发电机的原理图，线圈abed处于磁感应强度大小的匀强磁场中，可绕与磁场方向垂直的固定轴00'速转动。已知线圈转速，线圈面积，共有匝，总电阳Ω，外电路电阻。从线圈与磁场垂直时开始计时。则（ ） A. 线圈产生的电动势的瞬时值表达式为e=2 cos 5πt (V) B. 0.2s内线圈产生的平均感应电动势为V C. 0.4s内线圈产生的焦耳热为0.032J D. 外电路电阻R减小，发电机输出功率减小 BC 12.（多选）如图，在xOy直角坐标系中的第二象限有垂直坐标平面向里的匀强磁场，第四象限有垂直坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小均为 B.直角扇形导线框半径为L、总电阻为R，在坐标平面内绕坐标原点0以角速度ω逆时针匀速转动，转动周期为T.线框从图中所示位置开始转动一周的过程中（ ） A. 消耗的电功率不变 B. 在0~时间内，线框中感应电流沿逆时针方向 C. 感应电流的有效值为 D. 在转动过程中受到的安培力始终不变 AC 13.为探究变压器线圈两端电压与匝数的关系，我们把两个线圈套在同一闭合的铁芯上，一个线圈连到学生电源的输出端，另一个线圈连到小灯泡上，如图所示，请回答下列问题: (1)将与灯泡相连的线圈匝数减少，其余装置不变，继续实验，灯泡亮将 (选填 “变亮” 或 “变暗” )，这说明灯泡两端的电压 (选填 “变大” 或 “变小” ); (2)在实验中，测得变压器原、副线圈的匝数分别为120和60，原、副线圈两端的电压分别为8.2V和3.6V，据此可知电压比与匝数比不相等可能原因是 。 答案：(1) 变暗，变小 （2）漏磁、铁芯发热、导线发热等。 14.某学习小组在“探究变压器原、副线圈电压和匝数关系”的实验中采用了可拆式变压器，将原、副线圈套在铁芯A的两臂上，铁芯B安装在铁芯A上形成闭合铁芯，如图。 (1)下列说法正确的是（ ） A.为保证实验安全，原线圈应接低压直流电源 B.电表应置于直流电压挡 C.保持原线圈电压及匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈的匝数对输出电压的影响 D.变压器正常工作后，电能由原线圈通过铁芯导电输送到副线圈 (2)为了减小涡流的影响，铁芯应该选择 。 A. 整块硅钢铁芯 B. 整块不锈钢铁芯 C. 绝缘的铜片叠成 D. 绝缘的硅钢片叠成 答案：（1）C （2）D (3)该实验小组认真检查电路无误后，分别测出相应的原、副线圈电压值。若原、副线圈匝数分别为、，在原线圈两端依次加上不同的电压，用多用电表合适的电压挡分别测量原、副线圈两端的电压，数据如表所示: 利用表格中的数据在图中作出图像，图像的斜率 。（保留2位有效数字） （3）如图，2.2 15.如图，矩形脉冲电流高度为宽度为t，周期为T，PWM 技术(脉冲宽度调节技术)中将称为占空比。若某脉冲电流的占空比25%. (1)求该脉冲电流的有效值I; (2)将该脉冲电流通过内阻为r的电动机，已知电动机消耗的电功率为P，不计摩擦及空气阻力，求电动机的机械效率 η。 答案（1） （2） 16.如图甲所示，用压缩空气推动一单匝线框转动发电，并通过理想变压器给额定电压3V的小灯泡供电。已知变压器原、副线圈数比为，小灯泡正常发光，线框输出端的电流随时间变化的图像如图乙所示，求: (1)灯泡的额定功率; (2)0.01~0.02s内通过原线圈的电荷量。 答案（1） （2） 17.如图甲所示，水平桌面上总电阻为R的闭合导线圈位于垂直于水平面的匀强磁场中，当磁场的磁感应强度B随时间t做周期性变化时，线圈中产生的感应电动势e随时间t按正弦规律变化，如图乙所示图中的E1、t0均为已知量，求: (1)一个周期内，线圈中产生的焦耳热Q; (2)在 3t0~6t0时间内，通过线圈导线横截面的电荷量 q. 答案（1） （2） 18.如图，用一小型交流发电机向远处用户供电，已知发电机线圈 abcd 的匝数、面积，线圈匀速转动的角速度ω=100πrad/s，匀强磁场的磁感应强度B=T，输电时先用升压变压器将电压升高，到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用输电导线的总电阻为，变压器都是理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比若用户区标有“220 V 8.8 kW”的电动机恰能正常工作，发电机线圈电阻r不可忽略。 求:(1)输电线路上损耗的电功率 P； (2)发电机电动势最大值和升压变压器副线圈两端电压U2; (3)若升压变压器原、副线圈匝数比为，交流发电机线圈电阻r上的热功率与输电线上损耗的电功率之比。 答案（1）160W （2） 4:1 $$