物理3-2人教版 精编习题 含详解答案 第五章本章优化总结.doc

本章优化总结 交变电流 交变电流四值的计算及应用 1．瞬时值：反映不同时刻交变电流的大小和方向，正弦式电流瞬时值表达式为：e＝Emsin ωt，i＝Imsin ωt.应当注意必须从中性面开始．在研究某一时刻或某状态的问题时，要用瞬时值． 2．峰值：交变电流的峰值是它能达到的最大值．线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴旋转所产生的交变电流的电动势，其最大值Em＝nBSω，在考虑电容器的耐压值时，应根据交流电的最大值． 3．平均值：平均值需用＝n和＝进行计算，求一段时间内通过导体横截面的电荷量时要用电流的平均值，q＝t. 4．有效值：正弦式交流电的有效值I＝，其他交变电流的有效值根据有效值的定义计算，求电功、电功率、焦耳热、确定保险丝的熔断电流，要用电流的有效值；没有特殊说明时，交流电的电流、电压、电动势指有效值，交流电表的测量值是有效值，交流用电设备上所标的额定电压、额定电流都是有效值． 如图所示，N＝50匝的矩形线圈abcd，ab边长l1＝20 cm，ad边长l2＝25 cm，放在磁感应强度B＝0.4 T的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO′轴以n＝3 000 r/min的转速匀速转动，线圈电阻r＝1 Ω，外电路电阻R＝9 Ω，t＝0时线圈平面与磁感线平行，ab边正转出纸外、cd边转入纸里．求： (1)t＝0时感应电流的方向； (2)感应电动势的瞬时值表达式； (3)线圈转一圈外力做的功； (4)从图示位置转过90°的过程中流过电阻R的电荷量． [解析]　(1)根据右手定则，线圈感应电流方向为adcba. (2)线圈的角速度ω＝2πn＝100π rad/s 图示位置的感应电动势最大，其大小为Em＝NBl1l2ω 代入数据得Em＝314 V 感应电动势的瞬时值表达式 e＝Emcos ωt＝314cos 100πt V. (3)电动势的有效值E＝ 线圈匀速转动的周期T＝＝0.02 s 线圈匀速转动一圈，外力做功大小等于电功的大小，即 W＝I2(R＋r)T＝·T 代入数据得W＝98.6 J. (4)从t＝0起转过90°过程中，Δt内流过R的电荷量 q＝Δt＝＝ 代入数据得q＝0.1 C. [答案]　(1)感应电流方向沿adcba (2)e＝314cos 100πt V　(3)98.6 J　(4)0.1 C [方法总结]　瞬时值、平均值、有效值的应用 (1)研究交变电流某一时刻的电流、电压或某一时刻线圈受到的安培力时，只能用瞬时值． (2)不仅热量的计算用有效值，与热效应有关的计算，如保险丝的熔断电流都必须用有效值． 1．将交变电压u＝220sin 100πt V接到“220 V,100 W”的灯泡两端，如灯泡灯丝电阻保持不变，求： (1)通过灯泡电流的最大值； (2)灯泡的实际功率； (3)每秒钟电流方向改变的次数； (4)通过灯泡电流i的瞬时值表达式． 解析：(1)交变电压的有效值U＝ V＝220 V， 灯泡的额定电压为U2＝220 V，因此恰好正常发光． 由“220 V,100 W”知该灯电阻为R＝＝484 Ω. 通过灯泡电流的最大值为 Im＝＝ A≈0.64 A. (2)灯泡的实际功率与额定功率相同，P＝100 W. (3)周期T＝0.02 s,1秒钟电流方向改变的次数 n＝×2＝×2＝100(次)． (4)通过灯泡电流的瞬时值表达式为 i＝Imsin ωt＝0.64sin 100πt A. 答案：(1)0.64 A　(2)100 W　(3)100次 (4)i＝0.64sin 100πt A 理想变压器问题 1．原理思路：理想变压器是利用电磁感应原理工作的．其原、副线圈的电压比等于匝数比，当匝数比变化时，其电压比也变化． 2．电压思路：变压器原、副线圈的电压之比为＝；当变压器有多个副线圈时，只要绕在同一闭合铁芯上，任意两线圈之间总有＝. 3．功率思路：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：＝；当变压器有多个副线圈时，I1n1＝I2n2＋I3n3＋… 5．制约思路：(1)电压制约：输出电压U2由输入电压U1决定． (2)电流制约：原线圈中的电流I1由副线圈中的输出电流I2决定． (3)负载功率制约 变压器副线圈中的功率P2由用户负载功率决定，P2＝P负1＋P负2＋… 变压器副线圈中的电流I2由用户负载功率及电压U2决定； 总功率P总＝P损＋P2. 如图所示，理想变压器与电阻R、交流电压表V、交流电流表A按图甲所示方式连接，已知变压器的原、副线圈的匝数比为n1n2＝101，电阻R＝10 Ω.图乙是R两端电压u随时间变化的图象，Um＝10 V．则下列说法中正确的是(　　) A