高考物理专题16：交流电

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/IImr)(Rt/ΔΦNΔr)(REI0.3Cr)(RNBS/r)(R/ΦNΔtΔIq32V310.7IRUSNBωπ2ωπ221BSBSNtΔΦΔNE38.4V60.3π2Eπ2m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