交變電流以及電磁波

1、關(guān)于交變電流和電磁波第1頁，共26頁，2022年，5月20日，18點11分，星期四知識要求類 電阻、電感和電容對交變電流的作用 感抗和容抗 變壓器的原理，電壓比和電流比，電能的輸送 電磁場，電磁波，電磁波的波速。 無線電波的發(fā)射和接收。電視，雷達(dá)。類 交流發(fā)電機及其產(chǎn)生正弦交流電的原理， 正弦交流電的圖象和三角函數(shù)表達(dá)式。 最大值與有效值，周期與頻率。 第2頁，共26頁，2022年，5月20日，18點11分，星期四技能要求一、交流電路中電功的計算和電量的計算二、認(rèn)識身邊的電磁波三、水電站的能量轉(zhuǎn)化和能量輸送 第3頁，共26頁，2022年，5月20日，18點11分，星期四例題一如圖所示，矩形線圈

2、共100匝，ad0.4m，在磁感應(yīng)強度為0.5T的勻強磁場中繞垂直磁場的OO軸以每秒50轉(zhuǎn)的速度轉(zhuǎn)動。（1）線圈在什么位置時感應(yīng)電動勢最大，為多少？（2）以圖示位置為計時時刻，電動勢的變化規(guī)律怎樣？（3）從圖示位置轉(zhuǎn)過90的過程中感應(yīng)電動勢的平均值為多少？（4）從圖示位置開始計時，t1/150s時，線圈中感應(yīng)電動勢是多少？分析與解答（1）線圈平面與磁感線平行時電動勢最大，Em=（2）（3）E平均= (請注意到它與有效值E= 的區(qū)別)第4頁，共26頁，2022年，5月20日，18點11分，星期四例題二一小型發(fā)電機內(nèi)的矩形線圈在勻強磁場中以恒定的角速度繞垂直于磁場方向的固定軸轉(zhuǎn)動。線圈匝數(shù)n100

3、，穿過每匝線圈的磁通量隨時間按正弦規(guī)律變化，如圖所示。發(fā)電機內(nèi)阻r5.0，外電路電阻R95。已知感應(yīng)電動勢的最大值Emnm，其中m為穿過每匝線圈磁通量的最大值。求串聯(lián)在外電路中的交流電流表（內(nèi)阻不計）的示數(shù)分析與解答交流電表的示數(shù)都是有效值。Em= nm, =2/T=2S-1 ， Em =200VE=100V. I=1.34A 第5頁，共26頁，2022年，5月20日，18點11分，星期四例題三如圖所示，在磁感應(yīng)強度B0.5T的勻強磁場中，有一個正方形金屬線圈abcd，邊長l0.2m，線圈ad邊跟磁場左側(cè)邊界重合，線圈電阻R0.4，用外力使線圈從磁場中運動出來，一次是使線圈從左側(cè)邊界勻速平行移

4、出磁場，另一次是使線圈以ad邊為軸勻速轉(zhuǎn)動出磁場，兩次所用時間都是0.1s。試計算兩次外力做功之差及兩次線圈中通過的電量之比。 第6頁，共26頁，2022年，5月20日，18點11分，星期四例題分析與解答向左勻速拉出：V1=l/t=2m/s,E=lVB=0.2V,I=lVB/R=0.5A,F1=IlB=0.05NW1=F1l=0.01J;q1=It=0.05C.以ad邊為軸勻速轉(zhuǎn)動出磁場過程外力做的功必須用交流電的有效值來計算：=5S-1 ,Em= l2B=0.1 V第7頁，共26頁，2022年，5月20日，18點11分，星期四例題四（2003年上海市高考理綜）攝影機、數(shù)碼相機、錄像帶、畫布、

5、毛筆、光盤、眼鏡、照相底片、放映機等陸續(xù)出現(xiàn)在人類的生活中。其中作為圖像載體的有 ；作為圖像記錄工具的有（按發(fā)明時間的先后排列） 。分析與解答；注意按發(fā)明時間的先后排列。作為圖像載體的有（畫布、照相底片、錄像帶、光盤）作為圖像記錄工具的有（毛筆、攝影機、數(shù)碼相機）（“毛筆”不在第一位不給分） 第8頁，共26頁，2022年，5月20日，18點11分，星期四例題五（2003年上海市高考理綜）用遙控器調(diào)換電視機頻道的過程，實際上就是傳感器把光信號轉(zhuǎn)化為電信號的過程。下列屬于這類傳感器的是（ ）A紅外報警裝置B走廊照明燈的聲控開關(guān) C自動洗衣機中的壓力傳感裝置 D電飯煲中控制加熱和保溫的溫控器分析與解

6、答：聲控開關(guān)是把聲波轉(zhuǎn)化為電信號；自動洗衣機中的壓力傳感裝置是把機械信號轉(zhuǎn)化為電信號；電飯煲中控制加熱和保溫的溫控器是把熱信號轉(zhuǎn)化為電信號；正確選項只有A第9頁，共26頁，2022年，5月20日，18點11分，星期四例題六如圖所示，理想變壓器輸入電壓一定，給負(fù)載R供電，使變壓器輸入功率增大的方法是（ ）A只增大負(fù)載電阻的阻值B只減小負(fù)載電阻的阻值C只增加原線圈的匝數(shù)D只增加副線圈的匝數(shù)分析與解答只增大負(fù)載電阻的阻值導(dǎo)致輸出電流減小，A錯；理想變壓器每一匝的電壓都相等，只增加原線圈的匝數(shù)使每一匝的電壓減小，C錯；正確選項為BD。 第10頁，共26頁，2022年，5月20日，18點11分，星期四例

7、題七某河段河水流量為5m3/s，水流下落的高度為8m?，F(xiàn)在利用它來發(fā)電，設(shè)所用發(fā)電機的效率為50，求：（1）發(fā)電機的輸出功率；（2）設(shè)發(fā)電機的輸出電壓為5000V，向400km外的用戶輸電，輸電線的電阻率1.710-8/m，橫截面積S0.85cm2，輸電導(dǎo)線上的電功率損失要求不超過輸出功率的4，則在輸電時的電壓應(yīng)升高到多少伏？所用的升壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比是多少？（g取9.8m/s2）分析與解答（1）P=5009.8850 =196KW （2）R= 2L/S= 160，P失=I2R=7840WI=7A，U2=P/I=28103V，n1/n2=5/28。 第11頁，共26頁，2022年，5

8、月20日，18點11分，星期四例題八如圖所示，在真空中速度為v6.410-7m/s的電子束連續(xù)地射出兩平行極板之間，極板長度為l8.010-2m，間距為d5.010-3m。兩極板不帶電時，電子束將沿兩極板之間的中線通過，在兩極板上加一50Hz的交變電壓UU0sint，如果所加電壓的最大值U0超過某一值Uc時，將出現(xiàn)以下現(xiàn)象：電子束有時能通過兩極板；有時間斷不能通過。（e1.610-19C,me9.1110-31kg）求：（1）Uc的大?。唬?）U0為何值才能使通過的時間t1跟間斷的時間t2之比為2:1。 第12頁，共26頁，2022年，5月20日，18點11分，星期四例題分析與解答（1）t=l

9、/v=1.2510-9S,在這樣短的時間內(nèi)可認(rèn)為電場是恒定的電子作類平拋運動。 Uc=91V （2）右圖可以幫助理解U0的物理意義：t1=T/6，t2=T/4-T/6=T/12， U0sin/3=Uc=91 VU0=105V第13頁，共26頁，2022年，5月20日，18點11分，星期四作業(yè)1、某交流發(fā)電機產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與時間的關(guān)系如圖所示，如果其他條件不變，僅使線圈的轉(zhuǎn)速加倍，則交流電動勢的最大值和周期分別變?yōu)椋?）A400V，0.02s B200V，0.02sC400V，0.08s D200V，0.08s轉(zhuǎn)速加倍則最大值加倍，周期減半 B第14頁，共26頁，2022年，5月20日，18點

10、11分，星期四作業(yè)2、如圖a所示，A、B為兩個相同的環(huán)形線圈，共軸并靠近放置。A線圈中通有如圖b所示的交流電i，則（ ）A在t1到t2時間內(nèi)，A、B兩線圈相吸B在t1到t2時間內(nèi)，A、B兩線圈相斥Ct2時刻兩線圈間作用力為零Dt2時刻兩線圈間吸引力最大 分析：t2時刻B中的電流 為零，AB間無相互作用t1時刻A中磁通量變化率為零，A中電流為零；在t1到t2時間內(nèi)B中電流減小這相當(dāng)于B遠(yuǎn)離A所以AB相互吸引。AC第15頁，共26頁，2022年，5月20日，18點11分，星期四作業(yè)3、右圖示意了LC振蕩電路在某時刻電容器的帶電情況及線圈中的磁感線，由此可以斷定 A電容器正在充電 B電感線圈中的磁場

11、能正在增加C電路中的電流強度正在減少 D電容器的電場能正在減少 分析：由磁感線的方向可以判斷電流的方向根據(jù)右手螺旋定則電流是從電容器正極流向負(fù)極所以電容器正在放電，電場能正在減少磁場能正在增加BD第16頁，共26頁，2022年，5月20日，18點11分，星期四作業(yè)4、右圖所示電路中的電容器稱為高頻旁路電容，下列說法正確的是：（ ）A電容器的電容很大 B電容器的電容很小C對高頻而言，電容器的容抗很大D對低頻而言，電容器的容抗很大 分析高頻旁路電容一般采用102P到100P的小電容器如果高頻旁路電容的電容過大就會把低頻信號也旁路掉。所以高頻旁路電容對低頻信號的容抗應(yīng)該很大。BD第17頁，共26頁，

12、2022年，5月20日，18點11分，星期四作業(yè)5、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L1和L2，輸電線的等效電阻為R，開始時電鍵S斷開，當(dāng)S接通時，以下說法中正確的是（ ）A副線圈兩端MN的輸出電壓減小B副線圈輸電線等效電阻R上的電壓降增大C通過燈泡L1的電流增大D原線圈中的電流增大分析：變壓器的輸入電壓不變、輸出電壓也不變，故A錯S接通后總電阻減小，輸出電流就增大，所以輸入電流也增大輸電線等效電阻R上的電壓降就增大并聯(lián)電燈兩端的電壓就減小，故C錯 BD第18頁，共26頁，2022年，5月20日，18點11分，星期四作業(yè)6、如圖a為電熱毯的電路圖，電熱絲接在u311s

13、in100tV的電源上，電熱毯被加熱到一定溫度后，通過裝置P使輸入電壓變?yōu)閳Db所示波形，從而進(jìn)入保溫狀態(tài)，若電熱絲電阻保持不變，此時交流電壓表的讀數(shù)是（ ）A110V B156V C220V D211V 分析：電壓表的讀數(shù)是交流電的有效值原電流的有效值是220V設(shè)圖b所示的電流的有效值為U則2U2/R=2202/RU=B第19頁，共26頁，2022年，5月20日，18點11分，星期四作業(yè)7、如圖所示的電表均為理想的交流電表，保險絲P的熔斷電流為2A，電容器C的擊穿電壓為300V。若在a、b間加正弦交流電壓，并適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)R0和R接入電路中的阻值，使P恰好不被熔斷，C恰好不被擊穿，則電流表的讀數(shù)為

14、 A，電壓表的讀數(shù)為 V。分析：保險絲的熔斷電流是指電流的有效值而電容器的擊穿電壓是指電壓的最大值所以電流表的讀數(shù)為2A電壓表的讀數(shù)為第20頁，共26頁，2022年，5月20日，18點11分，星期四作業(yè)8、雷達(dá)站正在觀察一飛機飛行，若飛機正向雷達(dá)站飛來，從某時刻雷達(dá)發(fā)出電磁波到接收到反射的電磁波歷時200s，隔4s后再觀測，從發(fā)出電磁波到接收到反射的電磁波歷時186s，飛機的飛行速度為 m/s。分析：本題的示意圖如下 雷達(dá)站S1=Ct1/2=3104mS2=Ct2/2=2.79 104mS1-S2=V 44V=2100m,V=525m/s第21頁，共26頁，2022年，5月20日，18點11分

15、，星期四作業(yè)9、如果你通過同步衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的無線電話與對方通話，則在你講完話后，至少要等多長時間才能聽到對方的回話？已知地球的質(zhì)量M6.01024kg，地球半徑R6.4106m，萬有引力恒量G6.671011Nm2/kg2。分析：首先要知道同步衛(wèi)星的高度 無線電波的傳播距離是4h第22頁，共26頁，2022年，5月20日，18點11分，星期四作業(yè)10、輸送4.0106W的電能，若發(fā)電機輸出電壓為2000V，選用變壓器升壓后應(yīng)用截面積為4.25cm2的銅導(dǎo)線，把電能送到400Km遠(yuǎn)處，線路損失的功率為5.0105W。已知銅的電阻率=1.710-8m。（1）應(yīng)選用匝數(shù)比為多少的升壓變壓器？（2）在用電

16、區(qū)的降壓變壓器的原線圈的兩端電壓是多大？分析：輸電線電阻R= 第23頁，共26頁，2022年，5月20日，18點11分，星期四作業(yè)11、電磁爐專用平底鍋的鍋底和鍋壁均由耐高溫絕緣材料制成。起加熱作用的是安在鍋底的一系列半徑不同的同心導(dǎo)電環(huán)（導(dǎo)電環(huán)的分布如圖所示）。導(dǎo)電環(huán)所用材料每米的電阻為0.125，從中心向外第n個同向圓環(huán)的半徑為rn（2n1）r1（n1，2，3，7），已知r11.0cm。當(dāng)電磁爐開啟后，能產(chǎn)生垂直于鍋底方向的變化磁場，該磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間的變化率為100sint，求：（1）半徑為r1的導(dǎo)電圓環(huán)中感應(yīng)電流的最大值是多少？（2）假設(shè)導(dǎo)電圓環(huán)產(chǎn)生的熱全部以波長為1.0106m的