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2019-2020年高三物理第二輪專題復(fù)習(xí)學(xué)案 交流電 例1：給額定功率60W、額定電壓220V的白熾燈加上如圖所示的電壓，恰使燈正常發(fā)光，則所加電壓U0的大小約為 （ C ） A. 220V B. 310V C. 350V D. 440V U0 U/V t/10 -3s 20 8 0 28 40 48 60 解：所加電壓的周期為 20 10 -3s = 8ms 設(shè)電燈的電阻為R，加上圖示的電壓時(shí)的功率為PL， PLt2 = (U02 /R)t1 +0 (式中t1 = 8ms t2 =20 ms) 由題意 PL= (U02 /R)t1/t2= U額2 /R =60W U02 = U額2 t2/t 1 =2202 20/8 =1102 10 ∴ U0≈350V 例2:如圖是一個(gè)理想變壓器的電路圖，若A、B兩點(diǎn)接交流電壓U時(shí)，五個(gè)相同的燈泡均正常發(fā)光，則原、副線圈的匝數(shù)比為： ( C ) n1 n2 U A B A. 5 : 1 B. 1 : 5 C. 4 : 1 D. 1 : 4  解：設(shè)燈泡正常發(fā)光的電流為I， 則原、副線圈的電流分別為I和4I，如圖示。 所以原、副線圈的匝數(shù)比為 4 : 1 例3.如圖所示，abcd是交流發(fā)電機(jī)的矩形線圈, ab=30cm,bc=10cm, 共50匝, 它在B=0.8T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞中心軸OO′順時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為480r/min,線圈的總電阻為r=1Ω,外電阻為R=3 Ω,試求: a b c d B R V A 1. 若線圈從圖示位置開始計(jì)時(shí),沿abcd流動(dòng) 的方向?yàn)檎较?畫出交流電流的圖象. 2. 線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過1/4 轉(zhuǎn)的過程中, 電阻R上產(chǎn)生的熱量和通過導(dǎo)線截面 的電量 3.電流表和電壓表的讀數(shù) 4.從圖示位置轉(zhuǎn)過180過程中 的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 3. 解：從中性面開始計(jì)時(shí)有 e=E m sin ω t ，其中Em = NB ω S， ω=2πn=2 π 480/60=16π，∴ Em = NBωS =60.3V，Im = Em /（R+r）=15.1A 注意到從開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流沿dcbad方向，與規(guī)定方向相反，為負(fù)值?！鄆 = - Im sinω t= -15.1 sin 16πt （A） T=2π/ω=1/8 s 圖線如圖示 3/16 1/16 -15.1 15.1 i / A t / s 1/8 0 2. 有效值為 轉(zhuǎn)過900的過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量為 Q=I2 R t= I2 R T/4=10.7J 感應(yīng)電流的平均值為 轉(zhuǎn)過900的過程中通過導(dǎo)線橫截面的電量為 3.電流表和電壓表的讀數(shù)I=10.7A 4. 求從圖示位置轉(zhuǎn)過180過程中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 解：由法拉第電磁感應(yīng)定律 5. 6. 例4. 如圖所示，一個(gè)變壓器(可視為理想變壓器)的原線圈接在220V的市電上，向額定電壓為1.80104V的霓虹燈供電，使它正常發(fā)光．為了安全，需在原線圈回路中接入熔斷器，使副線圈電路中電流超過12mA時(shí)，熔絲就熔斷． 熔斷器 （1）熔絲的熔斷電流是多大? （2）當(dāng)副線圈電路中電流為10mA時(shí)．變壓器的輸入功率是多大? 霓虹燈 解：(1)設(shè)原、副線圈上的電壓、電流分別為U1、U2、I1、I2． 根據(jù)理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，有 I1 U1= I2U2．當(dāng)I2=12 mA時(shí)，I1 即為熔斷電流．代人數(shù)據(jù)，得 I1 =0.98 A (2) 設(shè)副線圈中電流為 I2 ′=10 mA時(shí)，變壓器的輸入功率為P1 根據(jù)理想變壓器的輸入功 率等于輸出功率，有P1= I2′U2， 代人數(shù)據(jù)，得 P1 =180 W 。 練習(xí)1.如圖所示，有一理想變壓器，原線圈匝數(shù)為n1，兩個(gè)副線圈的匝數(shù)分別為n2和n3，原副線圈的電壓分別為U1、U2、U3，電流分別為I1、I2、I3，兩個(gè)副線圈負(fù)載電阻的阻值未知，下列結(jié)論中，正確的是：( ) n2 n3 n1 U1 (A) U1:U2＝n1:n2，U2:U3=n2:n3； (B) I1/I3=n3/n1， I1/I2=n2/n1； (C) I1U1=I2U2＋I(xiàn)3U3 ； (D) n1I1=n2I2＋n3I3 。 練習(xí)2. 如圖所示,一理想變壓器的原、副線圈分別由雙線圈ab和cd(匝數(shù)都為n1)、ef和gh(匝數(shù)都為n2)組成.用I1和U1表示輸入電流和電壓,I2和U2表示輸出電流和電壓.在下列4種連接法中,符合關(guān)系 U1/U2=n1/n2, I1/ I2=n2/n1的有( ) h a b c d e f g (A) b與c相連,以a、d為輸入端; f與g相連,以e、h為輸出端 (B) b與c相連,以a、d為輸入端; e與g相連,f與h相連作為輸出端 (C) a與c相連、b與d相連作為輸入端; f與g相連,以e、h為輸出端 (D) a與c相連、b與d相連作為輸入端; e與g相連, f與h 相連作為輸出端 練習(xí)3. 在遠(yuǎn)距離輸電中，當(dāng)輸送的電功率相同時(shí)，則關(guān)于輸電導(dǎo)線上損失的功率下列說法正確的是（ ） (A)減小輸電導(dǎo)線的電阻可以減小損失的功率，但此種方法很有限. (B)提高輸送電壓從而減小輸送電流，可大大減小損失 的功率 (C)損失的功率與輸送電壓的二次方成反比 (D)損失的功率與輸電線上的電壓降成反比 練習(xí)4. 如圖所示，邊長為L,電阻為R的單匝正方形線圈abcd，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,以cd邊為軸以角速度w作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)方向如圖, cd邊與磁場(chǎng)方向垂直.求: a b c d B (1)當(dāng)它從圖示位置轉(zhuǎn)過900的過程中產(chǎn)生的熱量 (2)當(dāng)它從圖示位置轉(zhuǎn)過900的過程中通過 導(dǎo)線橫截面的電量 (3) ts內(nèi)外界驅(qū)動(dòng)線圈所做的功 ( t >>2p/ω) 練習(xí)5. 有一條河流，河水流量為4m 3/s，落差為5m，現(xiàn)利用它來發(fā)電，使用的發(fā)電機(jī)總效率為50％，發(fā)電機(jī)輸出電壓為350V，輸電線的電阻為4Ω，允許輸電線上損耗功率為發(fā)電機(jī)輸出功率的5％，而用戶所需要電壓為220V，求所用的升壓、降壓變壓器上原、副線圈的匝數(shù)比．g=9.8m/s2 7. 練習(xí)6、 如圖所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.20T,OCA金屬導(dǎo)軌與OA金屬直導(dǎo)軌分別在O點(diǎn)和A點(diǎn)接一阻值為R1 =3.0Ω和R2=6.0 Ω 體積可忽略的定值電阻,導(dǎo)軌OCA的曲線方程為 y=1.0sin(π/3 x) (m),金屬棒ab平行于y 軸, 長為1.5m,以速度 v=5.0 m/s 水平向右勻速運(yùn)動(dòng)（b點(diǎn)始終在Ox軸上）,設(shè)金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好,摩擦不計(jì),電路中除了電阻R1和R2外,其余電阻均不計(jì)，求： （1）金屬棒在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí)R1的最大功率 （2）金屬棒在導(dǎo)軌上從x=0 到x=3m的運(yùn)動(dòng)過程中，外力 必須做的功 R2 R1 A O C x/ m y/m 1.0 b a B 3.0 練習(xí)答案： 1.ACD 2.AD 3.ABC 4. Q=π B2 ωL4 ／4R 電量q=BL2/R W= B2ω2L4 t / 2R 5.n1／n2 =U 1／U2 =350／2800 =1／8 n3／n4 =U3／U4 =2660／220 ≈ 12／1 6.(1) P1m=1/3 W W=Q= E有2/R并t = 0.5/20.6 = 0.15 J