2012高二物理课件：第二章 章末整合 (粤教版选修3-2)

专题一交变电流的产生和描述1．交流电的产生①平面线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴转动时，线圈中就会产生按正弦规律变化的交流电，这种交流电叫正弦式交流电．②中性面：垂直于磁场的平面叫中性面．线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，此位置线圈中的感应电动势为零，且每经过中性面一次感应电流的方向改变一次．线圈每转一周，两次经过中性面，感应电流的方向改变两次．【例题】(双选)一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图2－1所示，下面说法正确的是()图2－1A．t1时刻通过线圈的磁通量为零B．t1时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大C．t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D．每当电动势e变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大解析：应把交变电流的图象与线圈转动位置对应起来，线圈平面垂直于磁感线的位置为中性面，此时穿过线圈的磁通量最大，感应电流为零，恰是电流改变方向的时刻，对应图象中的t1、t3时刻；线圈平面与磁感线平行时，穿过线圈的磁通量为零，但磁通量变化率最大，感应电动势最大，感应电流最大，对应图象中的t2、t4时刻，因此正确的选项是BD.答案：BD2．正弦式交流电的变化规律及其描述若从中性面位置开始计时，那么线圈中的电动势、电流、加在外电阻上的电压的瞬时值均按正弦规律变化．②图象如图2－2所示：图2－2①函数式为e＝Emsinωt，i＝Imsinωt，u＝Umsinωt，Em＝NBSω，Im＝EmR③表征交流电的物理量(a)周期和频率：是用来表示交流电变化快慢的物理量．(b)瞬时值：交流电的瞬时值反映的是不同时刻交流电的大小和方向．(c)最大值：交流电在变化过程中所能达到的最大值是表征交流电强弱的物理量．T＝1f＝2πω，ω＝2πT＝2πf(对正弦式交流电)．(d)有效值：是根据交流电的热效应规定的，反映的是交流电在能量方面的平均效果．让交流电与恒定电流通过阻值相同的电阻，若在相等时间内产生的热量相等，这一恒定电流值就是交流电的有效值．各种电器设备所标明的额定电流和额定电对正弦交流电：有效值＝最大值2，即：E＝Em2，U＝Um2，I＝Im2.答案：A【例题】3A直流电通过电阻R时，ts内产生的热量为Q.现让一交流电通过电阻R，若2ts内产生的热量为Q，则该交变电流的有效值和最大值分别为()A．I有＝322A，Im＝3AB．I有＝3A，Im＝32AC．I有＝3A，Im＝6AD．I有＝32A，Im＝6A解析：由Q＝I2Rt＝I2有Rt得I有＝322A，Im＝2I有＝3A.专题二变压器和远距离输电1．变压器原理及其应用：①工作原理：原线圈加上交变电压后会产生交变的电流，这个交变电流会在铁芯中产生交变的磁通量，那么副线圈中会产生交变电动势，若副线圈与负载组成闭合电路，副线圈中也会有交变电流产生，它同样在铁芯中激发交变的磁通量，这样，由于原、副线圈中有交变电流通过而发生的一种相互感应现象叫互感现象．变压器工作的物理基础就是利用互感现象．②原副线圈中的电压、电流关系(a)电压关系：U1U2＝n1n2，若有多组线圈，则U1n2＝U2n2＝U3n3＝….(b)功率关系：P1＝P2.(c)电流关系：I1I2＝n2n1，若有多组线圈，则n1I1＝n2I2＋n3I3＋n4I4＋….【例题】一台理想降压变压器，原、副线圈的匝数比为10∶1，它的输入电压最大值为220V，另有一白炽灯泡，当把它接在22V直流电源上，消耗功率为P.若把它接在上述变压器副线上，变压器的输入功率为()A．P/4C．PB．P/2D．2P答案：B解析：设白炽灯电阻为R，接直流时P＝U2直R＝222R①接变压器副线圈时P′＝U22R，又原线圈U1＝Um2＝2202V.由U1U2＝n1n2，得：U2＝n2n1U1＝2202×110＝222V.∴P′＝U22R＝2222·1R②比较①②可知P′＝P/2，即选项B正确．2．远距离输电远距离输电时，由于输电线路上存在电阻，根据电流热效应Q＝I2Rt，总有一部分电能损失在输电线路上，减小线路上的电能损失，有两种方法：一是减少导线上的电阻；二是减少输电线上通过的电流．根据P＝UI可知，通过减小输电线路的电流，可减少线路的能量损失，即采用高压输电，这是减少线路电能损失的有效方法(如图2－3所示)．图2－3①输电过程的电压关系：②输电过程功率的关系：【例题】发电机的端电压为220V，输出电功率为44kW，输电导线的电阻为0.2Ω，如果用初、次级线圈匝数之比为1∶10的升压变压器升压，经输电线路后，再用初、次级线圈匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户．(1)画出全过程的线路图．(2)求用户得到的电压和功率．(3)若不经过变压而直接送到用户，求用户得到的功率和电压．解析：(1)线路图如图2－4所示：图2－4(2)升压变压器次级的输出电压：U2＝n2n1U1＝2200V升压变压器次级输出电流：I2＝n1n2I1升压变压器初级输入电流，由P＝U1I1得：I1＝PU1＝44×103220A＝200A所以I2＝n1n2I1＝110×200A＝20A输电线路上的电压损失和功率损失分别为：UR＝I2R＝4V，PR＝I22R＝0.08kW加到降压变压器初级上的输入电流和电压：I3＝I2＝20A，U3＝U2－UR＝2196V答案：见解析降压变压器次级的输出电压和电流：U4＝n4n3U3＝219.6V，I4＝n3n4I3＝200A用户得到的功率：P4＝U4I4＝43.92kW(3)若不采用高压输电，线路损失电压为：U′R＝I1R＝40V用户得到的电压：U′＝U1－U′R＝180V用户得到的功率为：P′＝U′I1＝36kW.1．(2011年新课标卷)如图2－5，一理想变压器原副线圈的匝数比为1∶2；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220V，额定功率为22W；原线圈电路中接有电压表和电流表．现闭合开关，灯泡正常发光．若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数，则()图2－5A．U＝110V，I＝0.2AB．U＝110V，I＝0.05AC．U＝1102V，I＝0.2AD．U＝1102V，I＝0.22A答案：A解析：U2＝220V，根据U1∶U2＝n1：n2得：U1＝110V；I2＝PU2＝0.1A，根据I1∶I2＝n2∶n1得：I1＝0.2A，选A.图2－62．(2011年江苏卷)图2－6甲为一理想变压器，ab为原线圈，ce为副线圈，d为副线圈引出的一个接头，原线圈输入正弦式交变电压的u－t图象如图2－6乙所示．若只在ce间接一只Rce＝400Ω的电阻，或只在de间接一只Rde＝225Ω的电阻，两种情况下电阻消耗的功率均为80W.(1)请写出原线圈输入电压瞬时值uab的表达式；(2)求只在ce间接400Ω的电阻时，原线圈中的电流I1；(3)求ce和de间线圈的匝数比ncende.解：(1)由题图乙知ω＝200πrad/s电压瞬时值uab＝400sin200πt(V)(2)电压有效值U1＝2002V理想变压器P1＝P2原线圈中的电流I1＝P1U1解得I1＝0.28A(或25A)(3)设ab间匝数为n1U1n1＝Ucence同理U1n1＝Udende由题意知U2ceRce＝U2deRde解得ncende＝RceRde代入数据得ncende＝43.3．(双选，2010年广东卷)图2－7是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的()图2－7A．周期是0.01sB．最大值是311VC．有效值是220VD．表达式为u＝220sin100πt(V)解析：选项A错误，周期是0.02s；选项D错误，应该用峰值，即正确的表达式应该为u＝311sin100πt(V)．答案：BC4．(双选，2010年山东卷)一理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈输入电压的变化规律如图2－8甲所示，副线圈所接电路如图2－8乙所示，P为滑动变阻器的触头，下列说法正确的是()图2－8A．副线圈输出电压的频率为50HzB．副线圈输出电压的有效值为31VC．P向右移动时，原、副线圈的电流比减小D．P向右移动时，变压器的输出功率增加答案：AD5．(2010年浙江卷)某水电站，用总电阻为2.5Ω的输电线输电给500km外的用户，其输出电功率是3×106kW.现用500kV电压输电，则下列说法正确的是()BA．输电线上输送的电流大小为2.0×105AB．输电线上由电阻造成的损失电压为15kVC．若改用5kV电压输电，则输电线上损失的功率为9×108kWD．输电线上损失的功率为ΔP＝U2/r，U为输电电压，r为输电线的电阻