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高考物理考點重點交變電流復習

第十章交變電流

本專題是電磁感應內(nèi)容的繼續(xù)，當然也有它自身的特點，如交變電流的有效值、變壓器內(nèi)容，前幾年的高考中，對產(chǎn)生正弦交流電的原理、正弦交流電的圈象、最大值與有效值、變壓器方面考得較多，并且都是選擇題．對于變壓器的要求進一步加強，近年高考中計算題中就考到了變壓器，隨著高考突出應用、理論聯(lián)系實際，預測今后在變壓器、遠距離輸電方面還會加強。
復習本章知識應重點抓好下列三個方面：
1、要注意區(qū)分瞬時值、有效值、最大值、平均值，瞬時值隨時間做周期性變化規(guī)律。
2、理想變壓器的有關間題，要掌握理想變壓器的輸入功率與輸出功率一定相等，輸出功率改變時輸入功率也一定改變．變壓器的變壓原理是電磁感應，對正弦交流電，當輸入電流過最大值時，輸出電流為零。
3、電能的輸送問題是與生產(chǎn)生活密切相關的問題，該內(nèi)容的掌握要抓住“輸送一定的電功率”這一前提，即P=I送U送是定值。掌握這部分內(nèi)容須理解送電電路圖，要注意電線電阻上的電壓不是升壓變壓器的輸出電壓，也不是降壓變壓器的輸入電壓或用戶得到電壓，在計算中要特別注意．
第一課時交變電流的產(chǎn)生及描述

【教學要求】
1．知道交變電流，能用函數(shù)表達式和圖像描述交變電流；
2．了解表征交變電流的物理量；
3．了解電容器和電感器對交變電流的作用。
【知識再現(xiàn)】
一、交變電流的產(chǎn)生：
閉合矩形線圈在磁場中繞垂直于場強方向的軸轉動產(chǎn)生的電流隨時間作周期性變化，稱交變電流．當閉合線圈由中性面位置（圖中O1O2位置）開始在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉動時，線圈中產(chǎn)生的感應電動勢隨時間而變的函數(shù)是正弦函數(shù)：，其中
這就是正弦交變電流。
二、交變電流的變化規(guī)律
1、從線圈轉至中性面開始計時，
若從轉至平行磁感線開始計時，
2、最大值：；Em與轉軸的所在位置及線圈形狀無關。
3、線圈轉至中性面時,電流方向發(fā)生,線圈轉動一周，電流方向改變兩次。
三.表征正弦交變電流的物理量．
1、交變電流的最大值：Em＝nBSω
2、交變電流的有效值：交變電流的有效值是根據(jù)電流的規(guī)定的．
3、交變電流的周期和頻率
①周期T：交變電流完成一次周期性變化（線圈轉一周）所需的時間．
②頻率f：交變電流在1s內(nèi)完成變化的次數(shù)。
知識點一什么是交流電
交流電是大小和方向隨時間作周期性變化的電流。
【應用1】下列圖示的電流屬于交流電的有哪些？
導示:根據(jù)交流電的定義可以知道，圖C的電流大小和方向隨時間作周期性變化，所以是交流電，其他ABD為直流電。
知識點二正弦交流電的產(chǎn)生
【應用2】面積為S的兩個完全相同的單匝金屬線圈分別放置在如圖甲、乙所示的磁場中。甲圖中是磁感應強度為B0的勻強磁場，線圈在磁場中以周期T繞OO′軸作勻速轉動，乙圖中的磁場的變化規(guī)律為B＝B0cost，從圖示時刻起計時，則（）
A．兩線圈中磁通量變化規(guī)律均為φ＝B0Scost
B．兩線圈中感應電動勢達到最大值的時刻不同
C．兩線圈中產(chǎn)生的交流電流的有效值不同
D．從此刻起，T/4時間內(nèi)流過線圈截面的電量相同
導示:選擇AD。圖中介紹了產(chǎn)生交流電的兩種方式，一種是線圈在磁場中轉動（動生），另一種是通過線圈的磁場在變化（感生）。對甲圖，線圈從中性面開始計時，磁通量隨時間成全余弦規(guī)律變化；對乙圖磁通量ф=BS=B0Scost。所以兩種情況下產(chǎn)生的交流電是相同的。
知識點三表征交流電強弱的物理量
1、交變電流的最大值（Im和Um）；它是交變電流在一個周期內(nèi)所能達到的最大數(shù)值，可以用來表示交變電流的電流強弱或電壓高低。電容器的耐壓值是交流的最大值。
2、交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應規(guī)定的：讓交流和直流通過相同阻值的電阻，如果它們在相同的時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，就把這一直流的數(shù)值叫做這一交流電的有效值。
正弦式交變電流的有效值與其相應的最大值間的關系為：
注意：通常所說的交變電流的電流、電壓；交流電表的讀數(shù)；交流電器的額定電壓、額定電流、保險絲的熔斷電流等都是指有效值。求解交流電產(chǎn)生的熱量問題時,必須用有效值。
3、交變電流瞬時值是指某一時刻的電流值，是時間的函數(shù)，不同時刻，瞬時值不同。
4、交變電流平均值：E=n△ф/△t。若計算通過電路某一截面的電量,需用電流的平均值。
【應用3】（07年1月北京市崇文區(qū)期末統(tǒng)一練習3．）如圖甲所示電路，電阻R的阻值為50Ω，在ab間加上圖乙所示的正弦交流電，則下面說法中錯誤的是（）
A．交流電壓的有效值為100V
B．電流表示數(shù)為2A
C．產(chǎn)生該交流電的線圈在磁場中轉動的角速度為3.14rad/s
D．如果產(chǎn)生該交流電的線圈轉速提高一倍，則電流表的示數(shù)也增大一倍
導示：選擇：C。根據(jù)圖乙可以知道，電壓的最大值為：Em=100V，則有效值為E=Em/=100V，A正確；交流電流表的讀數(shù)為有效值I=E/R=2A，B正確；由圖知交流電的周期T=0.02s，則角速度
ω=2π/T=100πrad/s，故C錯；如果產(chǎn)生該交流電的線圈轉速提高一倍，交流電壓的最大值（Em=NBSω）也提高一倍，故電流表的示數(shù)也增大一倍，D正確。
類型一求交流電的有效值
【例1】多數(shù)同學家里都有調(diào)光臺燈、調(diào)速電風扇．過去是用變壓器來實現(xiàn)上述調(diào)節(jié)的，缺點是成本高，體積大，效率低，且不能任意調(diào)節(jié)燈的亮度或風扇的轉速．現(xiàn)在的調(diào)光臺燈、調(diào)整電風扇是用可控硅電子元件來實現(xiàn)調(diào)節(jié)的．如圖所示為一個經(jīng)過雙向可控硅電子元件調(diào)節(jié)后加在電燈上的電壓，即在正弦交流電的每一個半周期中，前面的1/4被截去，從而改變了電燈上的電壓，那么現(xiàn)在電燈上的電壓為（）
A．UmB、C、D、
導示：選擇C。根據(jù)交流電的定義式可以得：
，所以電燈上的電壓U=。
類型二交流電的圖象有應用
【例2】2007年理綜寧夏卷17、一正弦交流電的電壓隨時間變化的規(guī)律如圖所示。由圖可知（）
A．該交流電的電壓瞬時值的表達式為
u＝100sin(25t)V
B．該交流電的頻率為25Hz
C．該交流電的電壓的有效值為100
D．若將該交流電壓加在阻值R＝100Ω的電阻兩端，則電阻消耗的功率時50W
導示:選擇BD。從圖象可以直接讀出交流電壓的峰值是100V，周期T=4×10-2s。因此交流電的電壓瞬時值的表達式為u＝100sin(50πt)V，A錯；頻率f=1/T=25Hz，B正確；交流電的電壓的有效值為U=100/=50，C錯；功率P=U2/R=50W，D正確。
類型三電感器和電容器對交流電的影響
電感對交變電流有阻礙作用。交變電流通過電感線圈時，線圈中產(chǎn)生自感電動勢，阻礙電流的變化，形成了對電流的阻礙作用，這種阻礙作用叫感抗。實驗表明：線圈的自感系數(shù)越大，交變電流的頻率越高，線圈的感抗越大，所以，電感線圈在交流電路中有“通直流、阻交流、通低頻、阻高頻”的特性。
電容對交變電流也有阻礙作用。電容器接到交流電路中后，交替產(chǎn)生充電和放電，使電路中有交變電流，似乎電流“通過”了電容器，由于電荷在電路中定向移動受到電容器極板上積聚電荷的反抗，因此產(chǎn)生對交變電流的阻礙作用，這種阻礙作用叫容抗。實驗表明：電容越大，交變電流的頻率越高，線圈的容抗越小。所以，電容在交流電路中有“通交流、隔直流”“通高頻、阻低頻”的特性。
【例3】(07年廣東省汕尾市調(diào)研測試3、)如圖所示電路中，如果交流電的電壓不變而頻率降低，則三盞電燈的亮度變化情況是（）
A、三盞電燈的亮度都不變；
B、L1的亮度變亮，L2的亮度變暗，L3的亮度不變；
C、L2的亮度變亮，L1的亮度變暗，L3的亮度不變；
D、L1的亮度變亮，L3的亮度變暗，L2的亮度不變。
導示:選擇B。如果交流電的電壓不變而頻率降低，則L的感抗變小，C的容抗變大，L1變亮、L2變暗；而L3亮度不變。
1．（2007理綜北京卷17．）電阻R1、R2與交流電源按照圖1方式連接，R1=10Ω，R2=20Ω。合上開關S后，通過電阻R1的正弦交變電流i隨時間t變化的情況如圖2所示。則()
A．通過R1的電流有效值是1.2A
B．R1兩端的電壓有效值是6V
C．通過R2的電流最大值是1.2A
D．R2兩端的電壓最大值是6V

2．（鹽城市2007—2008學年度第一次調(diào)研考試.1）一根電阻絲接入100V的恒定電流電路中，在lmin內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q，同樣的電阻絲接入正弦交變電流的電路中，在2min內(nèi)產(chǎn)生的熱量也為Q，則該交流電壓的峰值是（）
A、141.4VB、100V
C、70.7VD、50V

3．07學年南京市期末質(zhì)量調(diào)研5．兩個相同的L1和L2，接到如圖所示的電路中，燈L1與電容器串聯(lián)，燈L2與電感線圈串聯(lián)，當、處接電壓最大值Um、頻率為的正弦交流電源時，兩燈都發(fā)光，且亮度相同。更換一個新的正弦交流電源后，燈L1的亮度高于燈L2的亮度，新電源的電壓最大值和頻率可能是（）
A．最大值仍為Um，而頻率大于
B．最大值仍為Um，而頻率小于
C．最大值大于Um，而頻率仍為
D．最大值小于Um，而頻率仍為

答案：1、B2、B3、A

高考物理考試考點：交變電流

20xx年高考物理考試考點：交變電流

物理是高考考試中能夠拉開分數(shù)的學科，要想取得好的物理成績必須重視物理考試考點的掌握，下面xx為大家?guī)?0xx年高考物理考試考點：交變電流，希望對大家提高物理知識水平有所幫助。
1.交變電流：大小和方向都隨時間作周期性變化的電流，叫做交變電流。按正弦規(guī)律變化的電動勢、電流稱為正弦交流電。
2.正弦交流電----(1)函數(shù)式：e=Emsinωt(其中★Em=NBSω)
(2)線圈平面與中性面重合時，磁通量最大，電動勢為零，磁通量的變化率為零，線圈平面與中心面垂直時，磁通量為零，電動勢最大，磁通量的變化率最大。
(3)若從線圈平面和磁場方向平行時開始計時，交變電流的變化規(guī)律為i=Imcosωt。。
(4)圖像：正弦交流電的電動勢e、電流i、和電壓u，其變化規(guī)律可用函數(shù)圖像描述。
3.表征交變電流的物理量
(1)瞬時值：交流電某一時刻的值，常用e、u、i表示。
(2)最大值：Em=NBSω，最大值Em(Um，Im)與線圈的形狀，以及轉動軸處于線圈平面內(nèi)哪個位置無關。在考慮電容器的耐壓值時，則應根據(jù)交流電的最大值。
(3)有效值：交流電的有效值是根據(jù)電流的熱效應來規(guī)定的。即在同一時間內(nèi)，跟某一交流電能使同一電阻產(chǎn)生相等熱量的直流電的數(shù)值，叫做該交流電的有效值。
①求電功、電功率以及確定保險絲的熔斷電流等物理量時，要用有效值計算，有效值與最大值之間的關系
E=Em/，U=Um/，I=Im/只適用于正弦交流電，其他交變電流的有效值只能根據(jù)有效值的定義來計算，切不可亂套公式。②在正弦交流電中，各種交流電器設備上標示值及交流電表上的測量值都指有效值。
(4)周期和頻率----周期T：交流電完成一次周期性變化所需的時間。在一個周期內(nèi)，交流電的方向變化兩次。
頻率f：交流電在1s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)。角頻率：ω=2π/T=2πf。
4.電感、電容對交變電流的影響
(1)電感：通直流、阻交流;通低頻、阻高頻。(2)電容：通交流、隔直流;通高頻、阻低頻。
5.變壓器-(1)理想變壓器：工作時無功率損失(即無銅損、鐵損)，因此，理想變壓器原副線圈電阻均不計。
(2)★理想變壓器的關系式：
①電壓關系：U1/U2=n1/n2(變壓比)，即電壓與匝數(shù)成正比。
②功率關系：P入=P出，即I1U1=I2U2+I3U3+…
③電流關系：I1/I2=n2/n1(變流比)，即對只有一個副線圈的變壓器電流跟匝數(shù)成反比。
(3)變壓器的高壓線圈匝數(shù)多而通過的電流小，可用較細的導線繞制，低壓線圈匝數(shù)少而通過的電流大，應當用較粗的導線繞制。
6.電能的輸送-----(1)關鍵：減少輸電線上電能的損失：P耗=I2R線
(2)方法：①減小輸電導線的電阻，如采用電阻率小的材料;加大導線的橫截面積。②提高輸電電壓，減小輸電電流。前一方法的作用十分有限，代價較高，一般采用后一種方法。
(3)遠距離輸電過程：輸電導線損耗的電功率：P損=(P/U)2R線，因此，當輸送的電能一定時，輸電電壓增大到原來的n倍，輸電導線上損耗的功率就減少到原來的1/n2。
(4)解有關遠距離輸電問題時，公式P損=U線I線或P損=U線2R線不常用，其原因是在一般情況下，U線不易求出，且易把U線和U總相混淆而造成錯誤。
20xx年高考物理考試考點：交變電流xx為大家?guī)磉^了，平常備考物理的過程中需要大家掌握好考試考點，這樣才能在考試中取得好成績。