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高考物理重点专题突破专题:交流电例1:给额定功率60W、额定电压220V的白炽灯加上如图所示的电压,恰使灯正常发光,则所加电压U0的大小约为(C)A.220VB.310VC.350VD.440V解:所加电压的周期为20×10-3s=8ms设电灯的电阻为R,加上图示的电压时的功率为PL,PLt2=(U02/R)t1+0(式中t1=8mst2=20ms)由题意PL=(U02/R)t1/t2=U额2/R=60WU02=U额2t2/t1=2202×20/8=1102×10∴U0≈350V例2:如图是一个理想变压器的电路图,若A、B两点接交流电压U时,五个相同的灯泡均正常发光,则原、副线圈的匝数比为:(C)A.5:1B.1:5C.4:1D.1:4U0U/Vt/10-3s208028404860n1n2UAB解:设灯泡正常发光的电流为I,则原、副线圈的电流分别为I和4I,如图示。所以原、副线圈的匝数比为4:1例3.如图所示,abcd是交流发电机的矩形线圈,ab=30cm,bc=10cm,共50匝,它在B=0.8T的匀强磁场中绕中心轴OO′顺时针方向匀速转动,转速为480r/min,线圈的总电阻为r=1Ω,外电阻为R=3Ω,试求:1.若线圈从图示位置开始计时,沿abcd流动的方向为正方向,画出交流电流的图象.2.线圈从图示位置转过1/4转的过程中,电阻R上产生的热量和通过导线截面的电量3.电流表和电压表的读数4.从图示位置转过180°过程中3.的平均感应电动势解:从中性面开始计时有e=Emsinωt,其中Em=NBωS,ω=2πn=2π×480/60=16π,∴Em=NBωS=60.3V,Im=Em/(R+r)=15.1A注意到从开始转动时产生的感应电流沿dcbad方向,与规定方向相反,为负值。∴i=-Imsinωt=-15.1sin16πt(A)T=2π/ω=1/8s图线如图示abcdBRVA2.有效值为转过900的过程中电阻R上产生的热量为Q=I2Rt=I2RT/4=10.7J感应电流的平均值为转过900的过程中通过导线横截面的电量为3.电流表和电压表的读数I=10.7A4.求从图示位置转过180°过程中的平均感应电动势解:由法拉第电磁感应定律例4.如图所示,一个变压器(可视为理想变压器)的原线圈接在220V的市电上,向额定电压为1.80×104V的霓虹灯供电,使它正常发3/161/16-15.115.1i/At/s1/8010.7A215.1/2/IImr)(Rt/ΔΦNΔr)(REI0.3Cr)(RNBS/r)(R/ΦNΔtΔIq32V310.7IRUSNBωπ2ωπ221BSBSNtΔΦΔNE38.4V60.3π2Eπ2m光.为了安全,需在原线圈回路中接入熔断器,使副线圈电路中电流超过12mA时,熔丝就熔断.(1)熔丝的熔断电流是多大?(2)当副线圈电路中电流为10mA时.变压器的输入功率是多大?解:(1)设原、副线圈上的电压、电流分别为U1、U2、I1、I2.根据理想变压器的输入功率等于输出功率,有I1U1=I2U2.当I2=12mA时,I1即为熔断电流.代人数据,得I1=0.98A(2)设副线圈中电流为I2′=10mA时,变压器的输入功率为P1根据理想变压器的输入功率等于输出功率,有P1=I2′U2,代人数据,得P1=180W。练习1.如图所示,有一理想变压器,原线圈匝数为n1,两个副线圈的匝数分别为n2和n3,原副线圈的电压分别为U1、U2、U3,电流分别为I1、I2、I3,两个副线圈负载电阻的阻值未知,下列结论中,正确的是:()(A)U1:U2=n1:n2,U2:U3=n2:n3;I1/I3=n3/n1,I1/I2=n2/n1;(C)I1U1=I2U2+I3U3;(D)n1I1=n2I2+n3I3。熔断器霓虹灯n2n3n1U1练习2.如图所示,一理想变压器的原、副线圈分别由双线圈ab和cd(匝数都为n1)、ef和gh(匝数都为n2)组成.用I1和U1表示输入电流和电压,I2和U2表示输出电流和电压.在下列4种连接法中,符合关系U1/U2=n1/n2,I1/I2=n2/n1的有()(A)b与c相连,以a、d为输入端;f与g相连,以e、h为输出端(B)b与c相连,以a、d为输入端;e与g相连,f与h相连作为输出端(C)a与c相连、b与d相连作为输入端;f与g相连,以e、h为输出端(D)a与c相连、b与d相连作为输入端;e与g相连,f与h相连作为输出端练习3.在远距离输电中,当输送的电功率相同时,则关于输电导线上损失的功率下列说法正确的是()(A)减小输电导线的电阻可以减小损失的功率,但此种方法很有限.(B)提高输送电压从而减小输送电流,可大大减小损失的功率(C)损失的功率与输送电压的二次方成反比(D)损失的功率与输电线上的电压降成反比练习4.如图所示,边长为L,电阻为R的单匝正方形线圈abcd,在磁感应强度为B的匀强磁场中,以cd边为轴以角速度w作匀速转动,转动方向如图,cd边与磁场方向垂直.求:(1)当它从图示位置转过900的habcdefgabcdBù过程中产生的热量(2)当它从图示位置转过900的过程中通过导线横截面的电量(3)ts内外界驱动线圈所做的功(t2p/ω)练习5.有一条河流,河水流量为4m3/s,落差为5m,现利用它来发电,使用的发电机总效率为50%,发电机输出电压为350V,输电线的电阻为4Ω,允许输电线上损耗功率为发电机输出功率的5%,而用户所需要电压为220V,求所用的升压、降压变压器上原、副线圈的匝数比.g=9.8m/s2练习6、如图所示,匀强磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度B=0.20T,OCA金属导轨与OA金属直导轨分别在O点和A点接一阻值为R1=3.0Ω和R2=6.0Ω体积可忽略的定值电阻,导轨OCA的曲线方程为y=1.0sin(π/3·x)(m),金属棒ab平行于y轴,长为1.5m,以速度v=5.0m/s水平向右匀速运动(b点始终在Ox轴上),设金属棒与导轨接触良好,摩擦不计,电路中除了电阻R1和R2外,其余电阻均不计,求:(1)金属棒在导轨上运动时R1的最大功率(2)金属棒在导轨上从x=0到x=3m的运动过程中,外力必须做的功练习答案:1.ACD2.AD3.ABC4.Q=πB2ωL4/4R电量q=BL2/RW=B2ω2L4t/2R5.n1/n2=U1/U2=350/2800=1/8n3/n4=U3/U4=2660/220≈12/16.(1)P1m=1/3WW=Q=E有2/R并×t=0.5/2×0.6=0.15J1.R2R1AOCx/my/m1.0baB3.0
本文标题:高考物理专题16:交流电
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