1、2015年高三二轮复习讲测练之讲案【新课标版物理】专题11 交变流电考向01交变电流的产生和描述1.讲高考（1）考纲要求能掌握交变电流的产生和描述，会写出交变电流的瞬时值表达式；能认识交变电流的图象和进行有效值、最大值的计算（2）命题规律交变电流的产生及描述(e、u、i的瞬时值表达式、最大值、有效值、周期、频率)，特别是有效值的计算是考查的热点。案例1（多选）【2014天津卷】如图1所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图2中曲线a、b所示，则（ ）A两次t=0是时刻线圈平面均与中性面重合B曲线a、b对应的线圈转速之比为2：3
2、C曲线a表示的交变电动势频率为25HzD曲线b表示的交变电动势有效值为10V 案例2（2013海南卷）通过一阻值R=100的电阻的交变电流如图所示，其周期为1s。电阻两端电压的有效值为（ ）A12V B4V C15V D8V 案例3（多选）（2013山东卷）图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为交流电流表。线圈绕垂直于磁场方向的水平轴沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示，以下判断正确的是 （ ）A电流表的示数为10AB线圈转动的角速度为50rad/sC0.01s时线圈平面与磁场方向平行D0.02s时电阻R中电
3、流的方向自右向左 2.讲基础（1） 正弦交流电的产生和图象产生：在匀强磁场里，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动中性面：与磁场方向垂直的平面；中性面的特点：(a)线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零；(b)线圈转动一周，两次经过中性面线圈每经过中性面一次，电流的方向就改变一次图象：用以描述交流电随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，其图象为正弦函数曲线（2）正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值 正弦式交变电流的函数表达式(线圈在中性面位置开始计时)( 其中等于线圈转动的角速度，EmnBS)(a)电动势e随时间变化的规律：eEmsin_t.(b)负
4、载两端的电压u随时间变化的规律：uUmsint.(c)电流i随时间变化的规律：iImsint.交变电流的瞬时值、峰值、有效值(a)瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数(b)峰值：交变电流的电流或电压所能达到的最大值，也叫最大值(c)有效值：跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值叫做交变电流的有效值对正弦交流电，其有效值和峰值的关系为：，.(d)平均值：是交变电流图象中波形与横轴所围面积跟时间的比值3.讲典例案例1（多选）【2015玉溪一中高三上学期期中考试】在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转动轴匀速转动，如图甲所示。产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示。则下列说法正确的是
5、 （ ） A时穿过线框的磁通量最小B该交变电动势的有效值为C该交变电动势的瞬时值表达式为D电动势瞬时值为22时，线圈平面与中性面的夹角为 【趁热打铁】 【2013河北省唐山市高三期末考试】一边长为L的正方形单匝线框绕垂直于匀强磁场的固定轴转动，线框中产生的感应电动势e随时间t的变化情况如图所示。已知匀强磁场的磁感应强度为B，则结合图中所给信息可判定（ ）At1时刻穿过线框的磁通量为BL2 Bt2时刻穿过线框的磁通量为零Ct3时刻穿过线框的磁通量变化率为零 D线框转动的角速度为 案例2 【2014重庆一中下期第一次月考】如题3图所示，匝矩形导线框以角速度在磁感应强度为的匀强磁场中绕轴匀速转动，线
6、框面积为，线框的电阻为，电感不计，外电路接电阻、理想交流电流表。下列说法正确的是（ ）A图示位置线圈的感应电动势为 B交流电流表的示数C一个周期内通过的电荷量 D两端电压的有效值 【趁热打铁】 【2014北京市东城区高三第二学期综合练习】A、B是两个完全相同的电热器，A通以图甲所示的方波交变电流，B通以图乙所示的正弦交变电流，则两电热器的电功率之比PA:PB等于（ ）A5:4 B3:2 C:1 D2:1 4.讲方法(1)求交变电流瞬时值表达式的基本思路 确定正弦交变电流的峰值，根据已知图象读出或由公式EmnBS求出相应峰值 明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式：线圈从中性面位置开始转动，则
7、it图象为正弦函数图象，函数式为iImsint；线圈从垂直中性面位置开始转动，则it图象为余弦函数图象，函数式为iImcost.（2）交变电流的“四值”的比较与理解物理量物理含义重要关系适用情况及说明瞬时值交变电流某一时刻的值eEmsin tiImsin t计算线圈某时刻的受力情况峰值最大的瞬时值EmnBS讨论电容器的击穿电压有效值跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值，适用于正(余)弦式交变电流(1)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热等)(2)电气设备“铭牌”上所标的一般是有效值(3)保险丝的熔断电流为有效值平均值交变电流图象中图线与时间轴所夹的面积与时间的比值计算通过电路截面的
8、电荷量（3）交变电流有效值的计算方法正(余)弦式交变电流的有效值的计算方法， 非正弦交流电有效值的计算方法：在高中阶段能计算有效值的非正弦交流问题主要有以下两类：(a)各段时间内电流的大小有各自不变的值，且有周期性(b)某段时间电流按正弦规律变化，且这段时间内电流完成整数个由零到最大值的变化，且这种变化情况有周期性以上两类问题计算有效值的方法是：取一个周期的时间，先分段计算各段时间内的通过电阻R的功率，求得一个周期的总发热量Q总，再设电压的有效值U(或电流的有效值U)，用关系式，即可算得交流电的有效值U或I（4）交变电流与电路的综合分析交变电流的电路中，首先要搞清电路结构，再者注意最大值、有效
9、值、平均值等概念的区分，最后将交流知识和恒定电流知识结合起来，用已有的知识和方法处理该部分问题5.讲易错【题目】 【2014重庆市重庆一中高二上期期末】图甲、图乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示电压按正弦规律变化，下列说法正确的是（ ）A图甲表示交流电，图乙表示直流电 B电压的有效值都是311VC电压的有效值图甲大于图乙 D图甲所示电压的瞬时值表达式为u220sin100t（V） 考向02变压器和远距离输电1.讲高考（1）考纲要求理解变压器的原理，会用功率关系、电压比、电流比进行有关的计算；能够对变压器进行动态分析.3.会分析计算远距离输电问题（2）命题规律变压器的原理，电压比、电流比及功
10、率关系是考查的重点；将本章知识与电磁感应等结合的力、电综合题，或考查与本章知识有关的实际应用案例1【2014海南卷】理想变压器上接有三个完全相同的灯泡，其中一个与该变压器的原线圈串联后接入交流电源，另外两个并联后接在副线圈两端，已知三个灯泡均正常发光。该变压器原、副线圈的匝数之比为（ ）A12 B.21 C.23 D.32 案例2【2014江苏卷】远距离输电的原理图如图所示，升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，电压分别为U1、U2，电流分别为I1、I2，输电线上的电阻为R，变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是（ ）A BI2 CI1U1I22R DI1U1I2U2 案例3（多选）
11、（2013江苏卷）如图所示,理想变压器原线圈接有交流电源，当副线圈上的滑片P处于图示位置时，灯泡L能发光。要使灯泡变亮，可以采取的方法有（ ）A向下滑动P B增大交流电源的电压C增大交流电源的频率 D减小电容器C的电容 2.讲基础（1）理想变压器工作原理：互感现象基本关系式(a)功率关系：P入P出(b)电压关系：只有一个副线圈时，；有多个副线圈时，(c)电流关系：只有一个副线圈时，由P入P出及PUI推出有多个副线圈时，U1I1U2I2U3I3，得到n1I1nI2n3I3(2)远距离输电 输电过程输送电流(a)；(b) 输电导线上的能量损失：主要是由输电线的电阻发热产生的，表达式为QI2Rt.电
12、压损失:(a)UUU；(b)UIR.功率损失:(a)PPP；(b) 降低输电损耗的两个途径(a)减小输电线的电阻，由电阻定律可知，在输电距离一定的情况下，为了减小电阻，应采用电阻率小的材料，也可以增加导线的横截面积(b)减小输电导线中的输电电流，由PUI可知，当输送功率一定时，提高输电电压，可以减小输电电流3.讲典例案例1（多选）【2014河南安阳高三第一次调研】如图所示，一理想变压器原线圈匝数n1110匝，副线圈匝数n211匝，交流电源的电压311Sin100t（V），电阻R44，电压表、电流表均为理想电表，则（ ）A交流电的频率为50Hz B电流表A2的示数为05AC电流表A1的示数为A
13、D电压表的示数为44V 【趁热打铁】（多选）【2014北京市海淀区高三年级第一学期期末练习】图5是通过变压器降压给用户供电的示意图。变压器输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压不会有大的波动。输出电压通过输电线输送给用户，输电线的电阻用R0表示，开关S闭合后，相当于接入电路中工作的用电器增加。如果变压器上的能量损失可以忽略，则关于开关S闭合后，以下说法正确的是（ ）A电表V1示数不变，V2示数减小B电表A1、A2示数均增大C原线圈输入功率减小D电阻R1两端的电压减小 案例2【2013江苏省徐州市高三第三次质量检测】如图甲为某水电站的电能输送示意图，升压变压器原、副线圈匝数比为1: 10，
14、降压变压器的副线圈接有负载R，升压、降压变压器之间的输电线路的电阻不能忽略，变压器均为理想变压器，升压变压器左侧输人如图乙的交变电压，下列说法中正确的是（ ）A交变电流的频率为100Hz B升压变压器副线圈输出电压为22V C增加升压变压器副线圈匝数可减少输电损失D当R 减小时，发电机的输出功率减小 【趁热打铁】（多选）【2014江苏省南京、盐城市高三第二次模拟】图甲为远距离输电示意图，升压变压器原副线圈匝数比为1:100，降压变压器原副线圈匝数比为100:1，远距离输电线的总电阻为100若升压变压器的输入电压如图乙所示，输入功率为750kw下列说法中正确的有（ ）A. 用户端交流电的频率为5
15、0HzB. 用户端电压为250VC. 输电线中的电流为30AD. 输电线路损耗功率为180kW 4.讲方法(1)理想变压器的动态分析的方法分清不变量和变量；弄清理想变压器中电压、电流、功率之间的联系和相互制约关系；利用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点进行分析判定(2)理想变压器问题的规范求解一般解题思路（a）分析题干条件找出不变量和变量.（b）利用原、副线圈之间的功率关系确定原、副线圈中的电流.（c）根据电磁感应原理，分析电压、电流与原、副线圈匝数比之间的关系.解决变压器问题的三种切入法：(a)电压切入法：变压器原、副线圈的电压之比为；当变压器有多个副线圈时(b)功率切入法：理想变压器的输入、
16、输出功率为P入=P出，当变压器有多个副线圈时，P1=P2+P3+(c)电流切入法：由知，对只有一个副线圈的变压器有； 当变压器有多个副线圈时有n1I1nI2n3I3应注意的问题对于电源，原线圈相当于用电器；对于用电器，副线圈相当于电源.(2)解远距离输电问题必备技巧正确画出输电过程示意图，并在图上标出各物理量抓住变压器变压前、后各量间关系，求出输电线上的电流计算电路功率问题时常用关系式：，注意输电线上的功率损失和电压损失电网送电遵循“用多少送多少”的原则，说明原线圈电流由副线圈电流决定5.讲易错【题目】 【2013河南省中原名校高三联考】如图所示的交流电路中，理想变压器输入电压为U1，输入功率为P1，输出功率为P2，各交流电表均为理想电表当滑动变阻器R1的滑动头向下移动时（ ）A灯L变亮 B各个电表读数均变大C因为U1不变，所以P1不变 DP1变大，且始终有P1P2