高中物理第五章交变电流章末整合提升学案新人教版选修3_2

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1、第五章交变电流一、交流电“四值”的计算和应用1．最大值：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，交流用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

2、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.例1　将交流电压u＝220sin(100πt)V接到“220V，100W”的灯泡两端，若灯泡灯丝电阻保持不变，求：(1)通过灯泡电流的最大值；(2)灯泡的实际功率；(3)每秒钟电流方向改变的次数；(4)通过灯泡电流i的瞬时值表达式．解析　(1)交流电压的有效值U＝V＝220V，灯泡的额定电压为UL＝220V，因此恰好正常发光．由“220V,100W”知该灯泡的电阻为RL＝＝484Ω.通过灯泡电流的最大值为Im＝

3、＝A≈0.64A.(2)灯泡的实际功率与额定功率相同，P＝100W.(3)周期T＝0.02s,1秒钟电流方向改变的次数n＝×2＝×2＝100(次)．(4)通过灯泡电流i的瞬时值表达式为i＝Imsinωt＝0.64sin(100πt)A.答案　(1)0.64A　(2)100W　(3)100次(4)i＝0.64sin(100πt)A针对训练1　如图1所示，矩形线圈的匝数为n，线圈面积为S，线圈总电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R，在线圈由图示位置转过90°的过程中(不计转动中的一切摩擦)，求：图

4、1(1)通过电阻R的电荷量q；(2)电阻R上产生的焦耳热Q；(3)驱动线圈转动的外力所做的功W.答案　(1)　(2)　(3)解析　(1)在此过程中，穿过线圈的磁通量变化量ΔΦ＝BS，时间Δt＝＝，平均电动势为＝n＝nBSω，平均电流为＝＝，通过R的电荷量q＝·Δt＝.(2)在该过程中电阻R上产生的焦耳热为一个周期内产生焦耳热的，Q＝I2RT＝2R＝.(3)由于线圈在磁场中匀速转动，所以外力做的功全部转化为电路的内能，W＝I2(R＋r)Δt＝.二、变压器原理及相关电路的动态分析处理此类问题的关键是分清变量和不变量，弄清理想变压器中各物理量之

5、间的联系和相互制约关系，大致有两种情况：(1)负载不变，原、副线圈匝数比改变；(2)原、副线圈匝数比不变，负载改变．动态分析该类问题的思路可表示为：U1U2I2I1P1例2　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甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的滑片．下列说法正确的是(　　)图2A．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，变压器的输入功率增大解析　变压器不改变电压的频率，副线圈中的电压频率等于原线圈中的电压频

6、率为f＝＝Hz＝50Hz；由＝可得副线圈中电压的最大值为31V，故有效值为V；P向右移动时，输出电压不变，电阻减小，电流增大，由于输出电流决定输入电流，输入电流也增大，由＝知，原、副线圈的电流比不变；输出电压不变，输出电流增大，所以输出功率增大，变压器的输入功率等于输出功率，输入功率也增大，故正确的选项为A、D.答案　AD针对训练2　图3甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝5∶1，电阻R＝20Ω，L1、L2为规格相同的两只灯泡，S1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交流电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示．现将S1接1、S2闭

7、合，此时L2正常发光．下列说法正确的是(　　)图3A．输入电压u的表达式u＝20sin(50πt)VB．只断开S1后，L1、L2均正常发光C．只断开S2后，原线圈的输入功率增大D．若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8W答案　D解析　由输入电压u随时间t的变化关系图象可知，交变电流周期为0.02s，输入电压u的表达式u＝20sin(100πt)V，选项A错误；只断开S1后，L1、L2均不能发光，选项B错误；只断开S2后，L1、L2串联后接入电路，变压器输出电流减小，原线圈的输入功率减小，选项C错误；若S1换接到2后，变压器输出电压U＝4

8、V，R中电流为I＝0.2A，R消耗的电功率为P＝UI＝0.8W，选项D正确．三、电能的输送解决远距离输电问题要注意以下两点：1．首先画出输电线路示意图，包括发电机、升压变压器、输电线、降压变压