第三課時 單元知識整合
解析:①線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動;② ;
③ ;④ ;⑤
1、正弦交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律:
(1)從電磁感應(yīng)現(xiàn)象這一本質(zhì)來認(rèn)識正弦交變電流的產(chǎn)生及方向變化規(guī)律;
(2)從其推導(dǎo)過程來理解瞬時值表達式中各物理量的含義及特點。
2、正弦交變電流的描述:
(1)利用圖象反映正弦交變電流的變化特征,既要準(zhǔn)確認(rèn)識圖象,從中找出需要的物理量,又要把圖象和對應(yīng)的模型狀態(tài)結(jié)合起來。
(2)交流電的“四值”:交流電的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來規(guī)定的—等效思想,除正弦交變電流的有效值為最大值的 倍外,其他交變電流的有效值只能根據(jù)熱效應(yīng)求解。
“四值”用法要區(qū)分:瞬時值——某時刻值;最大值——極值,臨界問題;有效值——電熱、電功等問題;平均值——平均電流、感應(yīng)電荷量等問題。
3、理想變壓器:
變壓器的基本原理仍是電磁感應(yīng)現(xiàn)象。要深 刻理解理想變壓器中的三個基本關(guān)系,并能在涉及變壓器電路的有關(guān)問題中靈活應(yīng)用;而對動態(tài)分析問題更要抓住原線圈參量(U1、I1、P1)與副線圈參量的(U2、I2、P2)之間的約束關(guān)系,有別于一般電路的動態(tài)分析。
4、交流電與力學(xué)的綜合問題:
相關(guān)問題綜合性強、難度大,涉及知識較多,確定物體的運動性質(zhì)時必須考慮物體運動的初始狀態(tài)和受力情況,不能簡單地認(rèn)為受力改變了,其運動方向也隨之變化。
類型一交流電與變壓器的綜合問題
【例1】(2007年理綜山東卷.18)某變壓器原、副線圈匝數(shù)比為55:9,原線圈所接電源電壓按圖示規(guī)律變化,副線圈接有負(fù)載。下列判斷正確的是 ( )
A.輸出電壓的最大值為36V
B.原、副線圈中電流之比為55:9
C.變壓器輸入、輸出功率之比為55:9
D.交流電源有效值為220V,頻率為50Hz
導(dǎo)示:選擇D。由圖象知交流電的周期為0.02s;電壓的最大值為U1m=220 V;則輸出電壓的最大值為:U2m= U1m×9/55=36 V,故A錯。原、副線圈中電流與線圈匝數(shù)成反比,應(yīng)為9:55,B錯;
變壓器輸入、輸出功率之比為1:1。C錯。交流電源有效值為220V,頻率為50Hz,D正確。
類型二電感、電容等元件對交流電的影響
【例2】(連云港、淮安、宿遷三市2008屆高考模擬考試)某一電學(xué)黑箱內(nèi)可能有電容器、電感線圈、定值電阻等元件,在接線柱間以如圖所示的“Z”字形連接(兩接線柱間只有一個元件)。為了確定各元件種類,小華同學(xué)把DIS計算機輔助實驗系統(tǒng)中的電流傳感器(相當(dāng)于電流表)與一直流電源、滑動變阻器、開關(guān)串聯(lián)后,分別將AB、BC、CD接入電路,閉合開關(guān),計算機顯示的電流隨時間變化的圖象分別如圖a、b、c所示,則如下判斷中正確的是( )
A、AB間是電容器 B、BC間是電感線圈
C、CD間是電容器 D、CD間是定值電阻
導(dǎo)示:選擇ABD。閉合開關(guān)后電容器先充電后放電,如圖a,所以AB間是電容器;而電感對電流有阻礙作用,電路中電流逐漸達到穩(wěn)定值,如圖b, 所以BC間是電感線圈;而圖c中電流立刻達到穩(wěn)定值,可知CD間是定值電阻。
【例3】如圖所示的電路中, ,CD之間接有某個理想的電子元件,若在AB之間加上圖甲所示的交變電壓,示波器測定電阻 兩端電壓如圖乙所示。
(1)C、D之間接的是何種電子元件?
(2)若在AB之間加上圖丙所示的交變電壓,這時交流電流表的示數(shù)是多大?
(3)若在AB之間加上圖丙所示的交變電壓,交流電表的示數(shù)突然變?yōu)?.83A,分析圖示的電路中哪一個元件發(fā)生了怎樣的故障?
導(dǎo)示:(1)理想的二極管。
(2)交流電流表示數(shù)是有效值。 設(shè) 兩端電壓的有效值為U2,由 ;
得
電流表示數(shù) =3.16A
(3)發(fā)生故障后電流表示數(shù)變小,表明是斷路故障,分析可知是電阻 發(fā)生斷路。
類型三有關(guān)交流電的實際問題分析
【例4】.原始的電話機將聽筒和話筒串聯(lián)成一個電路,當(dāng)自己對著話筒講話時,會從聽筒中聽到自己的聲音,導(dǎo)致聽覺疲勞而影響通話,F(xiàn)代的電話機將聽筒電路與話筒電路分開,改進的電路原理示意圖如圖所示,圖中線圈Ⅰ與線圈Ⅱ匝數(shù)相等,R0=1.2 kΩ,R=3.6 kΩ,Rx為可變電阻。當(dāng)Rx調(diào)到某一值時,從聽筒中就聽不到話筒傳出的聲音了,這時Rx= kΩ。
導(dǎo)示:當(dāng)Rx與R并聯(lián)的總電阻等于R0時,左、右兩邊電流相等,產(chǎn)生的磁通量互相抵消,聽筒電路中沒有感應(yīng)電流。由1Rx+1R=1R0,解得Rx=1.8 kΩ。
1.07屆南京市綜合檢測題(一)5.汽車消耗的主要燃料是柴油和汽油。柴油機是靠壓縮汽缸內(nèi)的空氣點火的;而汽油機做功沖程開始時,汽缸中的汽油—空氣混合氣是靠火花塞點燃的。但是汽車蓄電池的電壓只有12V,不能在火花塞中產(chǎn)生火花,因此,要使用如圖所示的點火裝置,此裝置的核心是一個變壓器,該變壓器初級線圈通過開關(guān)連到蓄電池上,次級線圈接到火花塞的兩端,開關(guān)由機械控制,做功沖程開始時,開關(guān)由閉合變?yōu)閿嚅_,從而在次級線圈中產(chǎn)生10000V以上的電壓,這樣就能在火花塞中產(chǎn)生火花了。下列說法正確的是 ( )
A.柴油機的壓縮點火過程是通過做功使空氣的內(nèi)能增大的
B.汽油機點火裝置的開關(guān)若始終閉合,次級線圈的兩端也會有高壓
C.接該變壓器的初級線圈的電源必須是交流電源,否則就不能在次級產(chǎn)生高壓
D.汽油機的點火裝置中變壓器的次級線圈匝數(shù)必須遠(yuǎn)大于初級線圈的匝數(shù)
2.(連云港、淮安、宿遷三市2008屆高考模擬考試)矩形線框在勻強磁場內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動過程中,線框輸出的交流電壓隨時間變化的圖像如圖所示,下列說法中正確的是( )
A.交流電壓的有效值為362 V
B.交流電壓的最大值為362 V,頻率為0.25Hz
C.2s末線框平面垂直于磁場,通過線框的磁通量最大
D.1s末線框平面垂直于磁場,通過線框的磁通量變化最快
3.(2007年廣東卷7.)如圖是霓虹燈的供電電路,電路中的變壓器可視為理想變壓器,已知變壓器原線圈與副線圈匝數(shù)比n1:n2=1:20,加在原線圈的電壓為 (V),霓虹燈正常工作的電阻R=440 kΩ,I1、I2表示原、副線圈中的電流,下列判斷正確的是 ( )
A.副線圈兩端電壓6220 V,副線圈中的電流14.1 mA
B.副線圈兩端電壓4400 V,副線圈中的電流10.0 mA
C.I1<I2 D.I1>I2
4、(泰州市2007—2008學(xué)年度第一學(xué)期第一次聯(lián)考)如圖所示,理想變壓器的原線圈接在220V、50Hz的正弦交流電源上,副線圈接有一理想二極管(正向電阻為零,反向電阻為無窮大)和一阻值為10歐的電阻,已知原副線圈的匝數(shù)比為2:1。則二極管的耐壓值至少為 V, 電阻R上1s內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱為 J,電阻R上電流的有效值為 A。
答案:1、AD 2、BC 3、BD
4、156;605;7.8
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