交變電流電磁場和電磁波

交變電流電磁場和電磁波一、本章高考要求（1）交流發(fā)電機及其產生正弦交流電的原理，正弦交流電的圖像和三角函數表達式。最大值與有效值，周期與頻率（Ⅱ）（2）電阻、電感和電容對交變電流的作用。感抗和容抗。（3）變壓器的原理，電壓比和電流比，電的的輸送。（4）電磁場。電磁波。電磁波的波速。（5）無線電波的發(fā)射和接收。（6）電視。雷達。（Ⅰ）（Ⅰ）（Ⅰ）（Ⅰ）（Ⅰ）二、本章知識網絡產生：勻強磁場中線圈繞垂直磁場軸勻角速轉動瞬時值e=sintm最大值=NBSm1有效值=NBS2描述22f周期、頻率、圓頻率：T圖像正弦交流電電壓比U:U:U=n:n:n123123電流比In=In+In331122功率關系P=P變壓器入出頻率關系f=f21U損2PIr交變電流輸送2損線導r導高壓輸電P=P+P入出損PI送送U送電容、電感對電流的阻礙定義：大小、方向均作周期性變化的電流振蕩電路：能產生振蕩電流的電路（如LC電路）在介質中傳播速度為v=λf電磁場在真中空傳播速度為c=λf0(c為光速，λ為真中空的波長)振蕩電流0電磁振動平均變化的磁場產生穩(wěn)固的電場麥克斯韋不平均變化的磁場產生變化的電場理論平均變化的電場產生穩(wěn)固的磁場不平均變化的電場產生變化的磁場三、高考熱點縱觀近幾年的高考試題，雖不是高考的重點部分，但涉及本章知識年年有。涉及本章內容的高考試題，既有對本章知識的單獨考查，命題頻率較高的知識點有交變電流的變化規(guī)律、圖像、有效值的運算，變壓器的電壓比、電流比、也有把本章知識和力學、電學內容相聯(lián)系的綜合考查。對電磁場和電磁波運算要求已不高，但這一部分和現(xiàn)代科技聯(lián)系比較緊密，對c=λf的運算要求可能有所提高。四、高考真題再現(xiàn)1、（1991年全車高考題）在相同的時刻內，某正弦交流電通過一阻值為100Ω的電阻產生的熱量，與一電流強度為3A的直流電通過同一阻值的電阻產生的熱量相等，則（）A、此交流電的電流B、此交流電的電流強度的有效值為32A，最大值為6A兩端的交流電電壓的有效值為300V，最大值為3002V兩端的交流電電壓的有效值為3002V，最大值為600V強度的有效值為3A，最大值為32AC、電阻D、電阻2、（1991年全國高考題）一矩形線圈，繞垂直于勻強磁場并位于線圈平面內的固定軸轉動。線圈中的感應電動勢e隨時刻t的變化如圖所示。下面說法中正確的是（A、t時刻通過線圈的磁通量為零B、t時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大C、t時刻通過量變化率的絕對值最大D、每當e變換方向線圈的磁通量絕對值都為最大3、（1992年全國高考題）交流發(fā)電機在工作時的電動勢為e=Esin，若將其電樞的轉速提高1倍，其他條件不變，則其電動勢變?yōu)椋ǎ?2線圈的磁通3時，通過t0）tEsin02A、tB、2Esin02tB、Esin2t0D、2Esin204、（1995年全國高考題）圖A、52AB、5A表示一交流電的電流隨時高而變化的圖像。此交流電的有效值是（）C、3.52AD、3.5A5、（1993年全國高考題）如圖所示，一理想變壓器的原、副線圈分別由雙線圈ab和cd（匝數都為n）、1ef和gh（匝數都為n）組成。用I和U表示輸入電流和電壓，I和U表示輸出電流和電壓。在下列四種22112Un1nIn1I2n連接法中，符合關系，的有（）1U2221A、b與c相連，以a、d為輸入端；f與g相連，以e、h為輸出端B、b與c相連，以a、d為輸入端；e與g相連，f與h相連作為輸出端C、a與c相連，b與d相連作為輸入端；f與g相連，以e、h為輸出端D、a與c相連，b與d相連作為輸入端；e與g相連，f與h相連作為輸出端6、（1997年全國高考題）如圖所示的（1）、（2）兩電路中，當a、b兩端與e、f兩端分別加上220V的交流電壓時，測得c、d間與g、h間的電壓均為110V。若分別在c、d兩端與g、h兩端加上110V的交流電C、110V，110VD、220V，07、（2000年全國高考題）一個理想變壓器，原線圈和副線圈的匝數分別為n和n，正常工作時輸入和輸12出的電壓、電流、功率分別是U和U、I和I、P和P，已知n＞n則（）12122121112112128、（1990年廣東高考題）邊長為a的正方開線框，其電阻為R，在磁感強度為B的勻強磁場中繞OO’軸勻速轉動（如圖）每秒轉數為n。從線圈平面平行于磁感線時開始計時，線框中產生的感應電動勢瞬時值為。9、（1994年全國高考題）一個面積為S的矩形線圈在勻強磁場中以其一條邊為轉軸勻速轉動，磁場方向與轉軸垂直。線圈中感應電動勢e與時刻t的關系如圖所示，感應電動勢最大值和周期可由圖中讀出，則磁T感應強度B=。在t=時刻，線圈平面與磁感應強度的夾角等12于。10、（1998年全國高考題）一理想變壓器，原線圈匝數n=1100，接在電壓為1220V的交流電上源。當它對11只并聯(lián)的“36V、60W”燈泡供電時，燈泡正常發(fā)光。由此可知該變壓器副線圈的匝數n=，通過原線圈的電流2I=A。111、（1984年全國高考題）如圖所示，有真空速度為v=6.4×107m/s的電子束，連續(xù)地射入兩平行板間，極板的長度為L=8.0×10-2m，間距為d=5.0×10-3m。兩極板不帶電時，電子束沿t0某個值U時，電子束將有時能通過兩極板，有時兩極板之間的中線通過。在兩極板上加一個50Hz的交流電壓U=UsinV，假如所加電壓的最大值U超過0不能通過。求：c（1）U的大小。c（2）U為何值時才能通過時刻Δt跟間斷的時刻Δt之比為Δt：Δt=2：1？0高考真題答案通通通通1、A、C2、D3、D4、B5、A、D6、B7、B、C8、2πnBa2cos2πntEt;30m9、2S10、180；311、（1）UC=91V；（2）UO=105V第一課時交變電流的產生及描述知識回憶一、正弦交流電的產生2、矩形線圈在勻強磁場里繞垂直于磁場的轉軸以角速度ω勻速轉動，如圖所示，線圈內將產生正弦交流電。二、正弦交流電的變化規(guī)律1、上題圖中所產生的交流電，假如從中性面開始計時，線圈中的感應電動勢的瞬時表達式為e=2、線圈在上題圖所示位置時，線圈與磁感線垂直，此位置叫。3、線圈在中性面時，磁通量最，但現(xiàn)在磁通量的變化率為，線圈中感應電動勢為。線圈與中性面垂直時，磁通量為，但現(xiàn)在磁通量變化率最，線圈中感應電動勢4線圈每次通過中性面時，電流方改變一次，一周期內，電流方向改變兩次。三、表征交流電的物理量1、交流電的有效值，是依照電流的規(guī)定的，對正弦交流電而言，它們與最大值的關系是：ε=，U=,I=。2、周期T與頻率f能夠反映交變電變化的四、其它幾個問題1、上圖中產生的正弦交流電電動勢的最大值ε=。ε的值與線圈的形快慢，T=1/f，角頻率ω=2πf=2π/T狀及轉動軸于處線mm圈平面內哪個位置無關。常說的額定電壓、額定電、交流電表的晶體管等）的擊穿電壓，均指交流電的3、流電中，有效值知識回憶答案2、通讀數均是值，而考慮一些電器元件（如電容器、值，但保險絲的熔斷電流指值?！倨骄担蠼饨涣麟姛崃繂栴}時，必須用有效值運算，切忌使用平均值求解熱。一、正弦交流電的產生1、強度和方向都隨時刻作周期變化二、正弦交流電的變化規(guī)律1、Esintm2、中性面2、大；零；零；零；大；大三、表征交流電的物理量1、熱效應EUIm;;m2、m222四、其它幾個問題1、nBS2、有效；有效；有效例題解析例1把一只電熱器接到10V的直流電（V）的交流電源上去，則煮沸這壺溫水的時刻為；若接到u=20314t（V）的交流電則煮沸這壺水的時刻為。sin源上，在t時刻內將一壺水煮沸，現(xiàn)將電熱器接到u=10314tsin源上，思路依照交流電的有效值與最大值的關系，求得交流電的效值，運算電熱功率。解依照交流電有效值的意義知1022102tt，1RR1022102tt得t=。222t解得t=2t。同明白得1RR小結在交流電路中運算電功與電熱均用交流電的有效值進行運算，熟練把握IIUm,Um的關22系。交流電的有效值是電路中產生相同熱效應時的等效直流值。例2有一交流電壓的變化規(guī)律為u=311sin314t（V），若將一輝光電壓是220V的氖管接上此交流電，則在1s內氖管發(fā)光的時刻是多少？思路同交流電瞬時電壓的變化規(guī)律，求得半個周期內瞬時電壓大于220V所對應的時刻，即可求得1s內氖管發(fā)光時刻。1s50解依照u=311sin314t（V）可知周期T2T1132100內有ts,t2將U=220代入u=311sin314t（V）中,可得在0~ss。4004001因此在1s內氖管發(fā)光的時刻為t=100Δt=0.5s（1s為100個半周期）。小結本題也可用圖解法：（如圖所示）1Δt=×0.01=0.005s,t=100×Δt=0.5s（1s為100個半周期）2例3正弦交流電壓u=50sin314t（V），加在一氖管的兩端。憶知當氖管兩端電壓達到252V時，才開始發(fā)光，則此氖管在一周期內發(fā)光時刻是多少？在5min內發(fā)光次數是多少？思路氖管兩端電壓的最大值為50V的物理意義是：加在氖管兩端電壓按正弦規(guī)律變化，隨時刻同0V變化到50V，或由50V變化到0V。僅在氖管兩端電壓在252V~50V之間時，氖管方能發(fā)光。為此，畫出交流電壓的正弦圖像，有于利構建思路。解如圖所示為此交流電壓的正弦圖像，此交流電周期為：T223.14s1s31450設在第一周期內電壓的絕對值為252的時刻為t，則有50sin(314t)252。即：sin(314t)=±2/2，解得：t112T，t313T4314831484314812t515T，t717T431484314834對比圖知，在一周期內氖管發(fā)光時刻，即電壓絕對值大于252V的時刻為：t(tt)(tt)T1s。21002143因交流電壓在一周期內發(fā)光兩次，5min內的發(fā)光次數為：N(2t2560)次30000次T2小結反映正弦交變電壓的瞬時值方程U=Usinωt(I=Isinωt)描述了正弦交流電壓（或電流）的mm變化規(guī)律，有時須直觀形象畫出交變電壓（或電流）的圖像，再據瞬時值方程轉化成的正弦圖像，清晰地分析物理圖景，使問題更易明白得。這種做法常給解題帶來方便。例4如圖所示，矩形七圈面積為S，匝數為n，總電阻為r，繞其對稱中心軸OO/在磁感應強度為B的勻強磁場中以角速度ω做勻速轉動，線圈兩端通過兩個圓開電極與電阻R串聯(lián)。不計一切摩擦阻力，在線圈從圖示位置轉過900的過程中，試求：（1）通過電阻R的電量q;（2）外力轉動力線圈掃做的功。思路穿過某個面的磁通量與線圈匝數無關，線圈在題設條件下，磁通量的變化1量ΔΦ=BS，求電量用平均值來求。線圈轉過900的時刻Δt=T=。求功W用有24效值來求。解（1）由法拉第電磁感應定律知，線圈產生的平均感應電動勢為：EnnBS①ttERr(Rr)tnBS依照全電路歐姆定律可知：I②③故所求電量為q=IΔt②③式得qnBSRr（2）線圈轉動產生交流電，其峰值為：E=nBS,則有效值Em，即EnBSE。2m2依照能量轉化與守恒定律知，外力做功W等于回路產生的電熱，即：E2tn2B2S22n2B2S2W4(Rr)Rr2(Rr)2例5如圖所示直流電通過圖中的電阻R，則交變電流表的示數為多少？解析由圖所示的直流電的大小是變化的，它不屬于恒定的電流，而交變電流所示的示數為電流的有效值，但那個電流的有效值不是52A。明顯，應該從電流有效值的定義來求解。圖中的I——t圖像是正弦曲線，在半個周期內，它的有效值與正弦交變電流的有效值想同，再依照直流電在一個周期內所做的功和其有效值做功等效的關系，就能夠求出通過電流表的示數。5A,II2.52A;I2RTIRT,II2.5A因Im2m222AA小結許多的學生認為此直流電的I——t圖線在一個周期內是正弦的一半，那么它的有效值應為正弦交流電的一半。這種方法是把電流的有效值認為是與電流一次函數的關系得來的。電流的有效值是通過電流的熱效應得來的，電流產生電熱是電流做功的結果，W=IRt。由那個公式可知，電流的有效值不是電2流一次函數的平均值，而是電流二次函數的平均值事半功開方的結果。因此，深刻明白得有效值與平均值的區(qū)別，才能正確求解有關習題。例6如圖所示，M、N為中心有小孔的平行板電容器的兩極，相距D=1m，其右側為垂直向里的勻強磁場，磁感應強度B=1×10-3T，磁場區(qū)域足夠長，為寬d=0.01m；在極板MN間加有如圖所示的交變電壓（設N極電熱高于M極時，電壓為正），現(xiàn)有帶負電的粒子不斷從極板M中央小孔（粒子的初速處射入電容器內q21011C/kg，試求：比m可視為零，重力不計），取其荷質（1）在交變電壓第一個周期內（2）若上述交變電壓的周期能夠變化，則其周期射出來。哪些時刻進入電容器內的粒子能從磁場的右側射出。滿足什么條件時，才能保證有帶電粒子從磁場右側mv徑r≥d,又r，則粒子進入磁場思路粒子要從磁場右側射出，它在磁場中做勻速圓周運動的半qBBqdqUa，帶電粒子在電場中先加速后減速，加速度大小均為，最后滿足條件的mD時速度必須滿足vm速度v進入磁場。1(at2)v22aDv2因此t,則D2at2解（1）高加速時刻為t2a2a2：t6.1107代入數據解得sT因此在0~(t)0~3.9107s進入電容器內的粒子將從磁場右側射出。內，即在2T（2）帶電業(yè)子加速的時刻至少為t6.1107s則6.1107s因此T1.22106s2小結這類試題用到的交變電流的知識專門少，事實上確實是一個力學題，由于這類試題綜合性較強，已成為近年考試熱點。跟蹤反饋1、如圖所示為一交流電的電流隨時刻變化的圖像，此交流電的電流有效值是（）2A、5AB、5A2C、3.5AD、3.5A2、一矩形線圈，在勻強磁場中繞垂直于磁場方向并位于線圈平面內的固定軸轉動，線圈中的感應電動勢e隨時刻t的變化規(guī)律如圖所示，下列說法中正確的是（）A、t和t穿過線圈的磁通量為零13B、t和t時刻線的的磁通量變化率為零13C、線圈平面與磁場方向平行的時刻開始計時D、每當感應電動勢e變換方向時，穿過線圈的磁通量的絕對值最大3、如圖矩形線圈面積為S，匝數為n，線圈電阻為r，在磁感應強度為B的勻強磁場中繞OO/軸以角速度勻速轉動，外電路電阻為R。在線圈由圖示位置轉過900的過程中，下列說法正確的是（）A、磁通量的變化量Δφ=nBSB、平均感應電動勢E=2nBS/πC、電阻R產生的焦耳熱Q=(nBS)2/2RD、電阻R產生的焦耳熱Q=(nBS)2Rπ/4(R+r)24、如圖所示，A、B是一對中間開有小孔的平行金屬板，兩小孔的連線與金屬板互距離為L，兩極間加有低頻交流電壓，A板電勢為零，B板電勢U=Ucost相垂直，兩胡板的，現(xiàn)有一電0子在t=0時刻射入電場，設初速度和重力的阻礙均可忽略，則電子在兩極板間可能（）A、以A、B間某一點為平穩(wěn)們置來回振動B、時而向B板運動，時而向A板運動，但最后穿出B板C、假如小于0某個值、L小于某個值L，則一直向B板運動，最后穿出B板0而不論、L為何值D、一直向B板運動，最后穿出B板，a）所示，矩形金屬導軌水平放置，屬棒ab，與路，并能在導軌上自由滑動，在側與ab平行放置的導線cd中通以圖（自c向d為正，則ab棒受到向左的安培力的作用時刻是（）5、如圖（導軌上跨接一金導軌構成閉合回導軌左b）所示的交流電流，規(guī)定電流方向A、0t1B、tt21C、tt32D、tt436、某正弦交流電通過如圖所示，則它的有效值為（A、2A整流器處理后，得到的電流波形去掉半周，）2B、A2C、A2D、1A7、一個電熱器接在10V的直流電源上，在ts內產生焦耳熱為Q，今將該電熱器接在一交流電源上，有效值分別是（）它在2t內產生的焦耳熱為Q，則這一交流電流的電壓最大值和A、最大值102V，有效值10V2B、最大值10V，有效值5VC、最大值52V，有效值5V2D、最大值202V，有效值10V8、如圖所示，該交流電流的有效值是A，頻率是Hz，該交流電流的瞬時值表達式是，在等時刻電路中2的電流改變方向，當t=T（T是周期）時交流電流的3瞬時值是A。9、如圖所示，閉合矩形線圈abcd在勻強磁場中繞OO/軸勻速轉動，在圖示位置時，線圈受到的磁場力矩為M，若從圖示位置轉過θ角（θ<900）時，線1圈所受磁場力矩為M，則M：M為。21210、如圖所示，邊長為10cm的正方形線圈z繞垂直于磁感線的OO軸以n=10r/s的轉速勻速轉動，磁/場的磁感應強度B=0.1T，線圈的匝數N=100匝，電阻r=1Ω。線圈金屬滑環(huán)上，外電路接有R=9Ω的電阻，并接有壓表，求：（1）若從線圈勢的瞬時表達式；（2）電壓表的讀數；（3）若從線圈性面開始計時，轉過900過程中，（4）在1min內，作用在線圈上的外力做功的大小。兩端分別接在兩個固定于OO/軸上且彼此絕緣的一只理想交流電通過中性面開始計時，寫出線圈中交變電動通過中平均電動勢的大??；11、如圖甲所示是轉旋電樞式交流R=95Ω，圖乙所示是電樞勻速轉動時產生的正（1）線圈產生的電動勢在什么位置為零？在什么位置最大？什么緣故？（2）線圈轉旋一周，電動勢（或電流）的方向如何樣變化？（3）電動勢的峰值、周期和頻率各是多少？（4）寫出電動勢和電流的瞬時值的表達式？0.015s時刻電動（5）電壓表和電流表的讀數各是多少？發(fā)電機示意圖，電樞的電阻r=5Ω,燈泡電阻弦電動勢隨時刻變化的圖像。勢的瞬時值是多少？反饋答案1、B2、B、C、D3、B、D4、A、C5、A、C6、D7、B8、52A；2.5Hz；I=10sin5πt(A)；0.2s、0.4s、0.6s……；-0.86A9、1：cos210、(1)e=6.28sin62.8t(V)；(2)4.0V；(3)4.0V；(4)120J11、（1）當線圈平面和磁感線垂直（處于中性面）時感應電動勢為零。因線圈邊ab、cd不切割磁感線，磁通量的變化率為零；當線圈平面和磁感線平行時，感應電動勢最大，因線圈邊ab、cd垂直切割磁感線，磁通量的變化率最大（2）311V；0.02s；50Hz；（3）當線圈轉動從中性面（圖中所示位置）開始計時，按右手定則，在線圈轉動半周過程中，電流（或電動勢）方向為a→d→c→b→a(設為正方向)；線咩連續(xù)轉動的另半周過程中，電流（或電動勢）方向為a→b→c→d→a（負方向）?？傻迷谝粋€周期內正弦電流（或電動勢）的方向改變兩次。（4）E=311sin100πt(V)；-311V（5）2.2A；209V第二課時變壓器電能輸送知識回憶一、變壓器1、變壓器是能夠改變電壓的高備，但不能改變恒定電壓。2、理想變壓器：磁通量全部集中在鐵心中（即沒有漏磁），變壓器本身不損耗能量，因而理想變壓器沒有能量缺失，即。3、理想變壓器原、副線圈的端電壓與匝數的關系式，此式關于有一個或幾個副線圈的變壓器均適用，還適用兩個副線圈之間的端電壓和匝數的關。系4、理想變壓器原、副線圈中電流與匝數的關系為：。此式僅適用于只有一個副線圈供電的變壓器，若有幾個副線圈同時輸出電流，則。二、遠距離輸電1、遠距離輸送電能時，輸電導線上的發(fā)熱缺失Q=I2Rt。（R為輸電線電阻，I為通過輸電線的電流。）減小輸電導線的電阻是減少輸電線上電能缺失的一種方法。①可選用電阻率ρ較小的銅和鋁。②2、遠距離輸電中用增大導線截面積S來減小R，以減小3、減小輸電導線中的電流能夠減小輸電線上電能的缺失，由于I=因而在輸送一定電功率時，可采納以減少輸電線上電能缺失，這是行之有效的方法。4要注意：①遠距離輸送單相交流電時，輸電導線長度按距離2倍運算。②要注意輸電的電壓與輸電導線上損耗的電壓、輸送的電功率與輸電導線上損耗的電功率的區(qū)別。知識回憶答案能量缺失是有限的。一、變壓器2、輸出功率等于輸入功率U3、n1n1U22In4、12nI215、UIUIUI112233二、遠距離輸電P3、；高壓輸電輸U輸例題解析例1在繞制變壓器時，某人誤將兩個線圈繞在如圖所示變壓器鐵芯的左右兩個臂上。當通以交變電流時，每個線圈產生的磁通量都只有一半通過另一個線圈，另一半通過中間的臂。已知線圈1、2的匝數之比n1:n2=2:1，在不接負載的情形下（）A、當線圈1輸入電壓為220V時，線圈2輸出電壓為110VB、當七圈1輸入電壓220V時。線圈2輸出電壓為55VC、當線圈2輸入電壓110V時，線圈1輸出電壓為220VD、當線圈2輸入電壓110V時，線圈1輸出電壓為110V思路從變壓器的變壓原理來分析解析變壓器的變壓原理是當線圈中通有交變電流時，在閉合鐵芯中產生交變的磁通量，由于閉合鐵芯中交變的磁通量處處相同，因此在線圈中產生的感應電動勢與線圈的匝數成正比（這是同法拉第電磁感應定律所確定。）而本題是的閉合鐵芯中多了中間的一個臂，導致原線圈中產生的交變磁通量只有一半通過另一個線圈，而另一半通過中間的臂，這確實是導到線圈是的感應電動勢只有全部通過時的一半。綜上所述，可知（B）和（D）兩選項正確。錯選（A）和（C）的緣故是對變壓呂的變壓原理不清所致，學生對一個定律、一個定理、一個重要的結論，不但要知其然，還要知其因此然，否則用起來主會混為一談，導到誤錯百出。例2如圖所示理想變壓器的初級線圈L，次級線圈有L和L，R=11×104Ω。已知線圈L和L的匝1122數之比為1：50。當S斷開時，L中的電流為。0.5A。電源電壓為55V，若將S閉合，求初級2線圈中的電流。1思路本題中兩個次級線圈為兩個等效電源。解題的動身點因此應為閉全電路的歐姆定律。解高兩個次級線圈的電壓分別為U、U，電流分別為I、I，由變21212222壓呂的工作原理得：UUn1nUn；111nU21212222兩次級線圈可視為電源，次級線圈分別與外電路電阻R1和R2組成閉全電路，由閉全電路歐姆定律得：IU21；IUR2221R2212UR111104I212005011因此21UR2I22221212001421PIU得1PIU5022222由題述的輸入功率與輸出功率的關系為：PIUPP2入111PP5P162.5mA因此I12UU4U1121小結較簡單的有關變壓器的部題，解題的思路是：緊緊扣住變壓器的工作原理，依據結合部分電路歐姆定律和電路串并聯(lián)知識求解。U1nI1n21n2，I2n1，U2例3如圖所示為一理想變壓器，S為半單刀雙擲開關，P是滑到變阻器的滑動觸頭，U1為加在變壓器兩端的電壓，I1為原線圈中的電流，則A、保持U和P的位置不變，由a合到b時，I將增大11B、保持U和P的位置不變，由b合到a時，R消耗功率較小1C、保持U不變，S合在a處，當P上滑時，I將增大11D、保持P的位置不變，S合在a處，當U增大時，I將增大11思路為直觀起見，以下用“箭頭升降”表示各量變化（1）S同a合到b，n↓,U↑,P↑,I↑1122（2）S由b合到a，n↑,U↓,P↓12（3）P上滑，R↑,I↓,I↓221（4）U↑,U↑,I↑,I↑122解正確選項為（A）、（B）、（D）。1小結討論變壓器電路中電流，電壓變化時先要注意討論前提。當U不變而負載電阻R變化時，輸出1功率的變化決定輸了入功率的變化，由此判定輸入電流I的變化。變壓器匝數改變時，輸出電壓的變化決1定輸了出功率的變化，現(xiàn)由理想變壓器的輸出功率等于輸入功率來確信線圈中電流的變化。例4一座小型水電站，水以3m/s的速度流入水輪機，而以1m/s的速度流出。流出水位比流入水信低1.6m，水的流量為1m3/s。假如水流能量的75%代給發(fā)電機，20%使水溫度升高，求：(1)水溫升高多少？(2)若發(fā)電機效率為80%，則發(fā)電機的輸出功率多大？(3)發(fā)電機的輸出電壓為240V，輸電線路電阻為162Ω，承諾缺失的電3功率為5%，用戶所需電壓為220V，則所用升壓變壓器和降壓變壓器的原、副線圈匝數比各是多少？（變壓器為現(xiàn)想變壓器，g取10m/s，水的比熱為1×103cal/kg·C0思路水京戲能量依照能的守恒從機械能的變化來求，再依照已知能夠求出第（1）、（2）兩問。為解了答（3）問，第一依題意畫出輸電線路原理圖，如圖所示。解（1）每秒水流機械能缺失為E1m(vv)mgh210J224122其中的20%使水溫升高，則cmt0.2420%E因此cmt0.2420%E9.6104℃cm（2）發(fā)電機的輸出功率為P75%E80%，而t=1s出t因此P=12kW出（3）畫動身電機以變壓器到用戶的供電線路示意圖。P=5%P=600W因為P=I2R因此I=6A線出線線線線又因I2=I=6A，I線P出50A1U1Inn1I2因此對升壓變壓器有2即12InnI121PP570A116IIIA，出線U44又因為3線9511n因此，對降壓變壓器有I34。nI43小結此題綜合性強，應用了能的轉化和守恒定律，關鍵在于：求出轉化為電能的機械能并求動身電機輸出功率；解析有關輸電過程問題時，最好能依照題意畫出輸電過程示意圖，再依照題設條件逐級求解。例5圖是四種亮度可調的臺燈電路示意圖，它們所用的白熾燈泡相同，且差不多上“220V40W”，當燈泡消耗的功率都調至20W時，消耗功率最小的電路是（A）解析題中所給四種調或用定值電陰、滑動變阻器組成分壓限流電路來改變燈泡兩端的電壓（或流過燈泡中電流），從而改變燈泡目的。四種電路中燈泡的規(guī)相格同，均為“220V40W”，而要求實際功率相同，全為20W，則加在燈泡必須從電源電壓220V降到相同的值U。（A）是用滑動變阻器構成的限流電路，（B）是固定電阻組成的滑動變阻器組成的都有電流通過電阻，電阻上都要消耗電能，因此整個電路消耗的功率都大于20W。而（C）是抽頭式的理想變壓器，它既能改變交變電壓又不確實是20W，因此應選（C）小結該題是將物理學與社會生活相結合的一道有用性題目，將分壓、限流電路和理相變壓器綜合在一起，盡管它們都能改變電壓，但變壓原理不同。解除題時不必具體運算每個電路在燈泡為20W時所實際功率，如此使問題大為簡化。例6加在理想變壓器原線圈上的交流電源的電動如圖所示，求解下列各題：（1）原線圈中I多大時，負載上獲得的功率最大？最大功率是多少？（B）（C）（D）光臺燈分別是得用變壓器消耗的功率，達到改變亮度的兩端的電壓抽頭式限流電路，（D）是用分壓電路，它們在降壓時消耗電能，電路的功率耗的勢為E，內阻為r。與副線圈相連的負協(xié)電阻為R。1（2）負載電阻獲得最大功率時，變壓解析依照題意，題中所給交流的電動勢、原線圈中的電流，均為交流的有效值，應用有效值這一概念可把問題轉化為直流問題來處理。（1）由于變壓器為理想變壓器，則負載電阻上R上獲得的功率等于交流電呂的匝數比多大？即PIEI2。該式說明負載電阻上獲得的功率P是I1的一11源的輸出功率，元二次函數，為此求P的最大值：EI)r(I)E可見，當I時，E2EPmE2Pr(I212P有最大值：4r。2r112r4r1EUEIrE()rE2。E（2）由于負載獲得最大功率時I，變壓器原線圈上電壓為122r11U22RE2ERU，由P()R2變壓器副線圈上的電壓為，得U2P。24rrmmRnU因此變壓器原副線圈的匝數比為：1nUrR。122跟蹤反饋1、如圖所示，某理想變壓器的原、副線圈的匝數均可調劑，原線圈兩端電壓為一最大值不變的正弦交流電，在其他條件不變的情形下，為了使變壓器輸入功率增大，可使A、原線圈匝數n增加1B、副線圈匝數n增加2C、負載電阻R的阻值增大D、負載電阻R的阻值減小2、如圖所示，理想變壓器的副線圈上通過輸電線接有兩個相同的燈泡L和L；輸電線的等效電阻為21R，開始時，開關S斷開，當S接通時，以下說法中正確的是：A、副線圈兩端M、N的輸出電壓減小C、通過燈泡L的電流減小1D、原線圈中的電流增大3、如圖所示，ab和cd分別是放在變壓器兩測光滑水平導軌上的導體，cd靜止。通電導線與ab在同一平面內A、ab向右勻速運動時，cd一定向左運動B、ab向右勻速運動時，cd不可能運動C、ab向右加速運動時，cd一定向左運動D、ab向右加速運動時，cd可能不動4、兩個互相連接的金屬環(huán)，粗環(huán)的電阻R等于細環(huán)電阻r的1/2，將細不套在變壓器鐵芯上時，A、B兩點間電壓為0.6V，則將粗環(huán)套在變壓器鐵芯上時，如圖所示，A、B兩點間的電壓是A、1.8VB、1.2VC、0.6VD、0.3V5、如圖所示，理想變壓器的5個相同燈泡均正常發(fā)光，則A、三個電流比I：I：I=1：2：1123B、三個電流比I：I：I=2：2：1123C、三個匝數比n:n:n=4:1:2123D、三個匝數比n:n:n=2:1:11212的電動勢e=311sin100πt(V),電阻R=88Ω，電流表、電壓表對電路阻礙可忽略不1C、A表的示數為0.75A2D、V表的示數為44V27、如圖所示電路，T為理想變壓器，副線圈回路中的輸電線ab和cd的電阻不可忽略，其余電線電阻可不計，則當開關S閉合時A、交流電壓表V和V的示數一定都變小12B、交流電壓表只有V的示數變小2C、交流電流表A、A、A的示數一定都變大123D、只有電流表A的示數變大18、有5個完全相同的燈泡連接在理想變壓器的原副線圈中，如圖所示。若將該線路與交流電源接通，且開關S接在位置1時，5個燈泡發(fā)光亮虎相同；若將開關S接在位置2時，燈泡未燒壞，則下述可能的A、該變壓器是降壓變壓器，原副線圈匝數比為4：1B、該變壓器是升壓變壓器，原副線圈匝數比為4：1C、副線圈中的燈泡仍能發(fā)光，只是更亮些D、副線圈中的燈泡仍能發(fā)光，只是亮度變暗12中的電阻A與副線圈回中的負載電阻B的阻值相等，a、b端加一定交流電壓后兩電阻消耗的電功率之比P：P=。兩電阻兩端電壓之AA10、如圖所示，水平銅盤半徑為r，置于磁感應強度為B，方向豎直向下的勻強磁場中，銅盤繞過中心軸以角速度做勻速圓周運動，銅盤的中心及邊緣處分別用滑片與一個理想變壓器的原線圈相連，理想變壓器原、副線圈匝數比為n，變壓器的副線圈與一電阻為R的負載相連，則變壓呂原線圈兩端的電壓為。通過負載R的電流為。11、一個小型發(fā)電機輸出功率為50kW，輸出電壓為240V?，F(xiàn)用一臺升壓變壓器使其升壓，用戶處再用一臺降壓變壓器降到所需要的220V，輸電線總電阻30Ω，缺失電功率為總功率的6%，變壓器是理想的。（1兩這臺變壓器原副線圈的匝數比各是多少？（2）畫出送電電路簡圖。12、電站向某地輸送5000kW的電功率，輸電線上缺失的電功率為100kW，若輸送的電功率不變，把輸電電壓提高為原先的10倍，同時將輸電線的橫截面積減為原先的一半，求輸電線上缺失的電功率減少多少？反饋習題答案1、B、C、D2、B、C、D3、A、D4、B5、A、C6、A、D7、B8、A、C9、1：16；1：4110、Br2;02n6n235；311、（1）1（2）n125n2114第三課時電磁場電磁波知識回憶一、電磁場1、穩(wěn)固的電場（或磁場）周圍磁場（或電場）；變化的電場（或磁場）周圍磁場（或電場）。2、平均變化的電場（或磁場）周圍產生磁場（或電場）；非平均變化的電場（或磁場）周圍產生磁場（或電場）3、振蕩電場（或磁場）周圍產生磁場（或電場）；而振蕩的磁場（或電場）又可在周圍產生電場（或磁場）……形成不可分離的統(tǒng)一體——電磁場。二、電磁波1、，形成電磁波。2、電磁波能夠在真空中傳播，真空中電磁波的速度為3、電磁波是波。交替產生的電場方向、磁場方向及電磁波的傳播方向三者互相垂直。4、波長、波速、頻率三者關系是：。知識回憶答案一、電磁場1、不產生產生2、穩(wěn)固變化3、同頻率振蕩同頻率振蕩二、電磁波1、電磁場由發(fā)生區(qū)域向遠處傳播2、3×10m/s83、橫波4、v=λf例題解析例1、依照麥克斯韋電磁理論，下述正確的有A、在電場周圍一定產生磁場，磁場周圍一定產生電場B、在變化的電場周圍一定產生變化的磁場，變化的磁場周圍一定產生變化的電場C、平均變化的電場周圍一定產生平均變化的磁場D、振蕩的電場一定產生同頻率振蕩的磁場思路變化的電場周圍才會產生磁場，恒定的電場周圍可不能產生磁場，同理，恒定的磁場周圍也可不能產生電場，因此選項A錯。隨時刻做平均變化的電場，的，同理，平均變化的磁場周圍產生的電場也是恒定的；因此選項B、C不對。電場周期相同，因此選項D正確。射出電增波，后若通過1.8×10-4s收到敵機反射的后回波，則敵機距雷達站的距離約為其變化率是常量，故周圍產生的磁場是恒定期性變化，其周圍產生的磁場一定隨之周期性變化，且變化周例2、雷達發(fā)。思路設距離為sct3.0101.8104m2.7108則2s=ct,因此，s4m22例3、電磁波A、電磁波的傳播不氣進入水中時，電磁波速度變小，聲波速度變大氣進入水中時，電磁波波長變小，聲波波長變大和聲波在個質中的傳播速度都時由介質決定，與頻率特點和聲波的行分析。選項A、B均與事實相符，因此A、B項正確。與聲波比較需要介質，聲波的傳播需要介質B、由空C、由空D、電磁波無關思路能夠依照電磁波的特點進依照vf，電磁波速度變水，頻率不變，波長變??；聲波速度變大，頻率不變，波長變大，因此選項C正確。電磁波在介質中的速度，與介質有關，也與頻率有關，在同一種介質中，頻率越大，波速越小，因此選項D錯誤。例4、下列關于電磁波的A、電磁波是電磁場由發(fā)生區(qū)域向遠處的傳播敘述中，正確的是B、電磁波在任何介質傳播速度均為3×108m/s時，波長變短C、電磁波由真空進入介質傳播D、電磁波不能產生干涉、衍射現(xiàn)象思路電磁波是交替產生周期變化的電磁場由發(fā)生區(qū)域向遠處的傳播。在真空中的傳播速度為3×過程中頻率f不變，由波動公式v=f。由于電磁波在介質中傳播速度變小，因此波衍射現(xiàn)象結論A、C正確108m/s。電磁波在傳播長變短。電磁波具有波動性，能產生干涉、例5、同步衛(wèi)星能夠轉播無線，問說話后至少經多長時刻才能聽到對方回話？（設對方聽到話后趕忙回話，已知M=6×1024m，R=6.4×106m）地地思路要求出說話后聽到對方講話經歷的時刻，需要明白同步衛(wèi)星分別和兩人之間的距離，漢兩人都站在同步衛(wèi)星的正下方時，電磁波經同步衛(wèi)星傳播的距離最短，需時最少。解設衛(wèi)星的質為量m，離地高度為h，同步衛(wèi)星的角速度和地球自轉的角速度相同。由牛頓第二定Mmm(Rh)G(Rh)2律得：2R36.67101161024(360024)43.142GM26.41063.58107m2.58104km因此h32s1.431080.477s310無線電傳播的最短時刻為：tc8小結本題是一聯(lián)系實際的綜合題，力學知識在題中占較大比例，解題的關鍵是找到電磁波傳播的時刻最短的人的們置。例6雷達是用來對目標進行定位的現(xiàn)代化定位系統(tǒng)。海豚也具有完善的聲納系統(tǒng)，它能在黑背地準確而快速地捕捉食物，躲開敵害，遠遠優(yōu)于現(xiàn)代化的無線電系統(tǒng)（1）海豚生活在A、沙漠（2）海豚的定位是利用了自身發(fā)射的A、電磁波B、紅外線（3）雷達的定位是利用自身發(fā)射的A、電磁波B、紅外線解析（1）海豚生活在海中，選D。（2）海豚能發(fā)射超聲波，它是一種頻率高于2×104Hz的聲波，它的波長專門短，因而能定向發(fā)射，而且在水中傳播時因能量缺失小，要比無線電波和光波傳的遠。海豚確實是靠自身發(fā)出的超聲波的回聲在混濁的水里準確確定遠處的小魚位置而猛沖過去吞食。選D（3）雷達是一個電磁波的發(fā)射和接收系統(tǒng)，因而是靠發(fā)射電磁波B、陸地C、樹上D海中C、次聲波C、次聲波D、超聲波D、光線來定位的，選A跟蹤反饋1、英國物理學假如你用心看書，就會發(fā)覺機械波與電磁波有許多可比之處，某同學對此做了一下結論，你認為錯誤．．的是（）A、機械波可能是縱波，也可能是橫波，電磁波B、機械波的傳播依靠于個質，而電磁波C、機械波和電磁波都能產生反射、折射、干涉、衍射現(xiàn)象D、當機械波或電磁波從