高中物理人教版选修3-2第五章《交变电流》章末复习精品学案+单元测试题（含答案）

高中物理人教版选修3-2第四章《交变电流》

章末复习学案+单元测试题

知识网络

专题归纳

专题一 交变电流的“四值”问题

1．研究电容器的耐压值时，用峰值(最大值)

矩形线圈绕垂直于磁感线的轴在匀强磁场中转动时，线圈中产生正弦交变电流，当线圈平面与磁感线平行时，线圈中感应电动势最大，最大值为Em＝nBSω，其中n表示线圈匝数，S表示线圈面积，Em与线圈转动时转轴的位置无关。

2．研究交变电流做功、功率及产生的热量时，用有效值

1

对同样的电阻，在相同时间内跟交变电流热效应相等的直流电的值为交变电流的有效值。一般交流电压表、电流表测出的数值是有效值，计算电功、电热时应使用有效值，其大小为E＝Em2，I＝Im2 (仅适用于正弦式交变电流)。

3．研究交变电流某一瞬间的电流、电压、功率等，用瞬时值 (1)当线圈平面与中性面重合时，线圈中感应电动势为零。

若从此位置开始计时，则瞬时值表达式为e＝Emsin ωt，i＝Imsin ωt。 (2)当线圈平面与中性面垂直时，线圈中感应电动势最大。

若从此位置开始计时，则瞬时值表达式为e＝Emcos ωt，i＝Imcos ωt。 4．研究交变电流通过导体截面的电荷量时，用平均值 交流电的平均值应根据E?n应用平均值计算，即q＝It。

【例题1】 如图所示，匀强磁场的磁感应强度B＝0.5 T，边长L＝10 cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈电阻r＝1 Ω，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，角速度为ω＝2π rad/s，外电路电阻R＝4 Ω，求：

??求解，在计算交流电路中通过某段导体的电荷量时，?t

(1)转动过程中感应电动势的最大值。

(2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过60°时的瞬时感应电动势。 (3)由图示位置转过60°角的过程中产生的平均感应电动势。 (4)交流电压表的示数。 (5)转动一周外力做的功。 (6)

1周期内通过R的电荷量为多少？ 6解析：(1)感应电动势的最大值：

Em＝NBSω＝100×0.5×0.12×2π V＝3.14 V。 (2)转过60°时的瞬时感应电动势： e＝Emcos 60°＝3.14×0.5 V＝1.57 V。

2

(3)转过60°角过程中产生的平均感应电动势：

E＝

N????t100?0.5?π323?0.122 V≈2.6 V。

(4)电压表示数为外电路电压的有效值： U＝

3.144E·R＝× V＝1.78 V。

5R?r2(5)转动一周外力所做的功等于电流产生的热量：

Em2)W＝Q＝2·t＝0.99 J。

R?r((6)

1周期内通过电阻R的电荷量： 616E1NBSsin60?·T＝＝0.087 C。 R?r6R?rq＝I·T＝

答案：(1)3.14 V (2)1.57 V (3)2.6 V (4)1.78 V (5)0.99 J (6)0.087 C 专题二 解决变压器问题的几种思路 1．原理思路

变压器原线圈中磁通量发生变化，铁芯中2．电压思路

变压器原、副线圈的电压之比为

??相等。 ?tU1n1?；当变压器有多个副线圈时，只要绕在同一闭U2n2合铁芯上，任意两线圈之间总有

3．功率思路

UPnP?。 UQnQ理想变压器的输入、输出功率关系为P入＝P出，即P1＝P2；当变压器有多个副线圈时，P1＝P2＋P3＋…。

4．电流思路

对只有一个副线圈的变压器有＋…。

5．制约思路(变压器动态问题)

I1n＝2；当变压器有多个副线圈时，I1n1＝I2n2＋I3n3I2n1 3

(1)电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比

n1一定时，输出电压U2由输入电压U1决n2定，即U2＝

n2U1。 n1n1一定，且输入电压U1确定时，原线圈n2(2)电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比

中的电流I1由副线圈中的输出电流I2决定，即I1＝

n2I2。 n1负1

(3)负载制约：①变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定，P2＝P变压器副线圈中的电流I2由用户负载及电压U2确定，I2＝

＋P

负2

＋…；②

P2；③总功率P总＝P损＋P2。 U2【例题2】 用一理想变压器给负载供电，变压器输入端的电压不变，如图所示。开始时开关S是断开的，现将开关S闭合，则图中所有交流电表的示数以及输入功率的变化情况是( )

A．V1、V2的示数不变，A1的示数增大，A2的示数减小，P入增大 B．V1、V2的示数不变，A1、A2的示数增大，P入增大 C．V1、V2的示数不变，A1、A2的示数减小，P入减小

D．V1的示数不变，V2的示数增大，A1的示数减小，A2的示数增大，P入减小 解析：电压表V1的示数由输入电压决定；电压表V2的示数由输入电压U1(大小等于电压表V1的示数)和匝数比

n1决定；电流表A2的示数即I2由输出电压U2(大小等于电压表V2n2n2和输出电流I2决n1的示数)和负载电阻R负决定；电流表A1的示数即I1由变压器的匝数比

定；P入随P出而变化，由P出决定。因输入电压不变，所以电压表V1的示数不变，据公式U2＝

Un2U1，可知U2也不变，即电压表V2的示数不变。又据I2＝2知，S闭合后，R负减n1R负小，故I2增大，电流表A2的示数增大。输入电流I1随输出电流I2而增大，故电流表A1的示数增大。因P出＝U2I2，故P出增大。P入随P出变化，故P入也增大。可见本题的正确选项为B。

4