2018-2019学年高中物理 第五章 交变电流本章优化总结学案 新人教版选修3-2

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1、第五章交变电流本章优化总结专题一　交变电流四值的计算和应用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

2、e＝Emsinωt.瞬时值对应某一时刻的电压、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.　如图所示，N＝50匝的矩形线圈abcd，ab边长l1＝20cm，ad边长l2＝25cm，放在磁感应强度B＝0.4T的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO′轴以n＝3000r/min的转速匀速转动，线圈电阻r＝1Ω，外电路电阻R＝9Ω，t＝0时线圈平面与磁感线平行，ab边正转出纸外、cd边转入纸里．求：(1)t＝0时感应电流的方向；(2)感应电动势的

3、瞬时值表达式；(3)线圈转一圈外力做的功；(4)从图示位置转过90°的过程中流过电阻R的电荷量．[解析]　(1)根据右手定则，线圈感应电流方向为adcba.(2)线圈的角速度ω＝2πn＝100πrad/s图示位置的感应电动势最大，其大小为Em＝NBl1l2ω代入数据得Em≈314V感应电动势的瞬时值表达式e＝Emcosωt＝314cos100πtV.(3)电动势的有效值E＝线圈匀速转动的周期T＝＝0.02s线圈匀速转动一圈，外力做功大小等于电功的大小，即W＝I2(R＋r)T＝·T代入数据得W≈98.6J.(4)从t＝0起转过

4、90°过程中，Δt内流过R的电荷量q＝Δt＝＝代入数据得q＝0.1C.[答案]　(1)感应电流方向沿adcba(2)e＝314cos100πtV　(3)98.6J　(4)0.1C瞬时值、有效值的应用(1)研究交变电流某一时刻的电流、电压或某一时刻线圈受到的安培力时，只能用瞬时值．(2)不仅热量的计算用有效值，与热效应有关的计算，如保险丝的熔断电流都必须用有效值．　　(多选)(2018·浙江金华一中段考)在匀强磁场中，一矩形金属框(电阻不计)绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，将此电源连

5、接到丙图理想变压器的原线圈上，变压器的原副线圈匝数比为2∶1，副线圈的电阻R＝110Ω，则(　　)A．t＝0.005s时金属框在中性面位置B．因为原线圈电阻不计，所以原线圈两端电压为零C．电流表的示数为1.0AD．通过电阻R的电流方向每秒改变100次解析：选CD.t＝0.005s时金属框的磁通量变化率最大，感应电动势最大，故A错误；根据＝可知，副线圈有电压，原线圈就有电压，故B错误；原线圈两端电压为U1＝V，根据＝可知：U2＝110V，根据I＝＝1.0A，故C正确；根据图乙可知，交流电的周期为0.02s，即每秒电流方向改变1

6、00次，所以通过电阻R的电流方向每秒改变100次，故D正确.专题二　理想变压器的应用1．基本关系(1)P入＝P出．(2)＝，有多个副线圈时，仍然成立．(3)＝，电流与匝数成反比，只对一个副线圈的变压器适用．有多个副线圈时，由输入功率和输出功率相等确定电流关系．(4)原、副线圈的每一匝的磁通量都相同，磁通量变化率也相同，频率也就相同．2．制约关系(1)电压制约：副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定．(2)功率制约：原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定．(3)电流制约：原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定．

7、　(2018·黑龙江大庆中学月考)如图甲所示，理想变压器的原、副线圈匝数比n1∶n2＝10∶1，原线圈输入的交流电压如图乙所示，副线圈电路接有滑动变阻器R和额定电压为12V、工作时内阻为2Ω的电动机M.闭合开关，电动机正常工作，电流表示数为1A．则下列判断错误的是(　　)A．副线圈两端电压为22VB．电动机输出的机械功率为12WC．通过电动机的交流电频率为50HzD．突然卡住电动机，原线圈输入功率变大[解析]　原线圈电压的有效值为220V，因此副线圈两端电压为22V，故A项正确；电动机的输出功率为输入功率减去内阻消耗功率，P

8、＝UI－I2r＝12－2＝10W，故B项错误；通过电动机交流电频率f＝＝＝50Hz，故C项正确；电动机突然卡住，电动机就相当于一个电阻，副线圈中电压不变，电流增大，总功率增大，则原线圈的输入功率增大，故D项正确．[答案]　B解答变压器问题离不开理想变压器的三个关系，即功率关系、电压关系、电