高考二轮复习专题16物理交流电 4页

高考二轮复习专题十六：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. 220V B. 310V C. 350V D. 440V U0‎ U/V t/10 -3s ‎20‎ ‎8‎ ‎0‎ ‎28‎ ‎40‎ ‎48‎ ‎60‎ 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 = 8ms t2 =20 ms) 由题意 PL= (U02 /R)t1/t2= U额2 /R =60W，U02 = U额2 t2/t 1 =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 : 1‎ ‎ B. 1 : 5‎ ‎ C. 4 : 1‎ ‎ D. 1 : 4‎ n1‎ n2‎ U A B 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 a b c d B R V A 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=3 Ω,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°过程中的平均感应电动势 3. ‎3/16‎ ‎ 1/16‎ ‎-15.1‎ ‎15.1‎ i / A t / s ‎1/8‎ ‎0‎ 解：从中性面开始计时有 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 = - Im sinω t= -15.1 sin 16πt （A）‎ T=2π/ω=1/8 s 图线如图示 ‎2. 有效值为：‎ 转过900的过程中电阻R上产生的热量为 Q=I2 R t= I2 R T/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=‎‎10.7A 1. 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 2. 3. 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? ‎ 霓虹灯 熔断器 ‎（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 I1 U1= I2U2．当I2=12 mA时，I1 即为熔断电流．代人数据，得 I1 =‎0.98 A ‎ n2‎ n3‎ n1‎ U1‎ ‎(2) 设副线圈中电流为 I2 ′=10 mA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 =180 W 。‎ 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；‎ (B) ‎ ‎ I1/I3=n3/n1， I1/I2=n2/n1；‎ ‎(C) I1U1=I2U2＋I3U3 ；‎ ‎ ‎ ‎(D) n1I1=n2I2＋n3I3 。‎ 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( ) ‎ h a b c d e f g ‎(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 a b c d B ‎ ù ‎(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 ‎ ( t >>2p/ω)‎ 练习5. 有一条河流，河水流量为‎4m 3/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 1. 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=6.0 Ω 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=‎5.0 m/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 R2‎ R1‎ A O C x/ m y/m ‎1.0‎ b a B ‎3.0‎ 练习答案：‎ ‎1.ACD ‎2.AD ‎3.ABC ‎4. Q=π B2 ωL4 ／4R 电量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 = 0.5/2×0.6 = 0.15 J 1．