2024-2025年高二物理人教版选择性必修一同步备课习题第三章 交变电流 （综合复习与测试）(原卷版).docxVIP

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综合复习与测试第三

综合复习与测试

第三章交变电流

知识体系·思维导图

考点整合·素养提升

主题1交变电流“四值”的理解及应用

1.瞬时值：它反映不同时刻交变电流的大小和方向，正弦交流电瞬时值表达式为e＝Emsinωt，i＝Imsinωt，应当注意以上两个表达形式必须从中性面开始。

2.最大值：它是瞬时值的最大值，它反映的是交变电流大小的变化范围，当线圈平面跟磁感线平行时，交流电动势最大，Em＝NBSω（转轴垂直于磁感线）。电容器接在交流电路中，则交变电压的最大值不能超过电容器的耐压值。

3.有效值：交变电流的有效值是根据电流的热效应规定的：让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫作这一交流的有效值。正弦交流电的有效值跟最大值之间的关系是U＝eq\f(1,\r(2))Em，I＝eq\f(1,\r(2))Im。对于非正弦交变电流的有效值，以上关系不成立，应根据定义来求。通常所说的交流电压、电流是用电压表、电流表测得的，都是指有效值。用电器上所标电压、电流值也是指有效值。在计算交变电流通过导体产生热量、电功以及确定保险丝的熔断电流时，只能用有效值。

4.平均值：它是指交流电图像中图线与横轴所围成的面积值跟时间的比值。其量值可用法拉第电磁感应定律eq\x\to(E)＝n·eq\f(ΔΦ,Δt)来求，当线圈从中性面转过90°的过程中，有eq\x\to(E)＝eq\f(2,π)Em。计算平均值切忌用算术平均法，即eq\x\to(E)＝eq\f(E1＋E2,2)求解，平均值不等于有效值。求一段时间内通过导体横截面的电荷量时要用平均值q＝eq\x\to(I)·Δt＝eq\f(n·ΔΦ,R＋r)。

【典例1】如图所示，边长为L的正方形线圈abcd的匝数为n，线圈电阻为r，外电路的电阻为R，ab的中点和cd的中点的连线OO′恰好位于匀强磁场的边界上，磁感应强度为B，现在线圈以OO′为轴，以角速度ω转动，求：

（1）闭合电路中电流瞬时值的表达式；

（2）线圈从图示位置转过90°的过程中，电阻R上产生的热量；

（3）线圈从图示位置转过90°的过程中，通过R的电荷量；

（4）电阻R上的最大电压。

【变式1】如图甲所示，边长为L的正方形金属线框位于竖直平面内，线框的匝数为n，总电阻为r，可绕其竖直中心轴O1O2转动。线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D（集流环）焊接在一起，并通过电刷和定值电阻R相连。线框所在空间有方向水平向右的匀强磁场，磁感应强度B的大小随时间t的变化关系如图乙所示，其中B0、B1和t1均已知。在0～t1的时间内，线框保持静止，且线框平面和磁场垂直；t1时刻后线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴O1O2以角速度ω匀速转动。

（1）求0～t1时间内电阻R两端的电压大小。

（2）线框匀速转动后，在转动一周的过程中，求电流通过电阻R产生的热量。

（3）线框匀速转动后，从图甲所示位置转过90°的过程中，求通过电阻R的电荷量。

主题2与理想变压器有关的问题

1.理想变压器的变压原理问题：

对于磁感线回路唯一的“□”形变压器，当原线圈中磁通量变化时，整个闭合铁芯中，eq\f(ΔΦ,Δt)处处相等，而对于磁感线回路不唯一的如“□□”形变压器。不同位置eq\f(ΔΦ,Δt)可能不同，此时有eq\f(ΔΦ1,Δt)＝eq\f(ΔΦ2,Δt)＋eq\f(ΔΦ3,Δt)。

2.理想变压器的动态分析问题：

首先应明确“不变量”和“变化量”，对变化量要把握它们之间的制约关系，依据程序分析的思想，从主动变化量开始，根据制约关系从前到后或从后到前逐一分析各物理量的变化情况。

（1）首先明确变压器各物理量间的制约关系。变压器原、副线圈匝数n1、n2确定后，U1决定了U2，与输出端有无负载、负载大小无关，也与变压器有无其他副线圈无关。U2与负载电阻R，决定了输出电流I2的大小，输出功率P2决定输入功率P1，P1＝U1I1，从而决定I1大小。

（2）分清动态变化中哪个量变化，结合串、并联电路的特点，欧姆定律及变压器各物理量间因果关系依次确定。

3.变压器原线圈接有用电器的问题：

由于原线圈中接有用电器，所以原线圈两端电压不等于电源电压，这种情况下电源两端电压等于用电器两端电压与原线圈两端电压之和。若从电压与匝数关系分析，难以得出结论，所以这类问题一般由电源关系入手解决比较方便。

【典例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.V