江苏版高考物理复习专题一0三交变电流电磁波教学课件

这是一份江苏版高考物理复习专题一0三交变电流电磁波教学课件，共44页。

2.描述交变电流周期性的物理量(1)周期(T):交变电流完成一次周期性变化(线圈转一周)所需的时间。单位是秒(s)。公 式T= 。(2)频率(f):交变电流完成周期性变化的次数与所用时间之比。单位是赫兹(Hz)。(3)周期和频率的关系:T= 。
3.正弦式交变电流产生过程中的两个特殊位置
4.正弦式交变电流的变化规律(从中性面开始计时)
二、交变电流四值的理解与计算
知识拓展    两种典型的交变电流及其有效值
例1    (2023届湖北孝昌一中三模)如图甲为交流发电机的原理图,矩形线圈abcd匝数N=10匝、电阻r=2 Ω,矩形线圈在匀强磁场中,绕垂直于磁场方向的固定轴OO‘匀速转 动。线圈的两端经滑环和电刷与R=8 Ω的电阻连接,电压表为理想交流电表。图乙是 穿过矩形线圈abcd的磁通量Φ随时间t变化的图像。取π=3.14,下列说法正确的是(      )      
A.1 s内线圈abcd中电流方向改变50次 s时电压表的示数为31.4 VC.R两端的电压u随时间t变化的规律满足u=31.4 sin 100πt VD.1 s内电阻R产生的热量约为39.4 J
  解题指导    (1)只有线圈从中性面位置开始计时,电流的瞬时值表达式才是正弦形式,其变化规律与线圈的形状及转轴处于线圈平面内的位置无关。(2)注意峰值公式Em=nBSω中的S为有效面积。(3)要注意电流方向改变的次数和电流周期性改变的次数不同。(4)涉及功率、功能问题都要用有效值。
  解析    根据题图可知,穿过线圈的磁通量变化周期为0.02 s,所以线圈1 s内转50圈,一圈内电流方向改变两次,所以1 s内电流方向改变100次,故A错误。电动势的最大值Em= NBSω=NΦm =10π V,电动势的有效值E= =5 π V,电压表的示数U= R=4 π V,故B错误。R两端的电压u随时间t变化的规律满足u= U cs  t =8π cs 100πt V,故C错误。1 s内电阻R产生的热量Q= t≈39.4 J,故D正确。
考点二　理想变压器　远距离输电一、理想变压器1.构造与原理(1)构造:如图所示,变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。 
(2)工作原理:电磁感应中的互感现象。(如图所示)
2.理想变压器的基本关系
3.两种特殊的变压器(1)自耦变压器自耦变压器(又称调压器)只有一个线圈,其中的一部分作为另一个线圈,当交流电源接 不同的端点时,它可以降压(如图1)也可以升压(如图2),变压器的基本关系对自耦变压 器均适用。 
例2    (2023届南京三模)理想环形变压器示意图如图甲所示,原线圈两端的电压随时间 变化的关系图像如图乙所示,Um=220  V,副线圈接一“12 V    22 W”的电灯,恰好正常发光,图中电表均为理想交流电表。下列说法正确的是 (　    ) A.原、副线圈的磁通量变化率之比为55∶3B.电流表的读数为0.1 A
C.t=5×10-3 s时,电压表的示数为0D.若电压表改为非理想电表,电流表示数会变小
  解析    原线圈两端电压的有效值U1= =220 V,根据U=n 可得,原、副线圈的磁通量变化率之比 ∶ =1∶1,A错误。通过副线圈的电流I2= =  A,原、副线圈的匝数比 = = ,根据理想变压器的规律可知电流表的读数I1= I2=0.1 A,B正确。电压表的示数为副线圈两端电压的有效值,始终为12 V,C错误。若电压表改为非 理想电表,则副线圈电路电阻变小,因原线圈电压与匝数都不变,则副线圈两端电压不 变,通过副线圈的电流变大,根据 = ,可知通过原线圈的电流也增大,电流表示数变大,D错误。
二、远距离输电1.远距离输电基本电路图 2.远距离高压输电的几个基本关系(1)功率关系:P1=P2,P3=P4,P2=P损+P3。
(2)电压、电流关系: = = , = = ,U2=ΔU+U3,I2=I线=I3。(3)输电电流:I线= = = 。(4)输电线上损耗的电功率:P损=I线ΔU= R线= R线。3.减少输电线上电能损耗的方法(1)减小输电线的电阻。由R线=ρ 知,可加大输电线的横截面积、采用电阻率小的材料做输电线。
(2)减小输电线中的电流。在输电功率一定的情况下,根据P=UI可知,要减小电流,必须提高输电电压。当输电功率及输电线的电阻一定时,由P损= R线知,若输电电压增大到原来的n倍,则输电线上损耗的功率就减小到原来的 。
例3    (2023届安徽蚌埠统考)水电是清洁能源,发展水电对我国实现碳达峰和碳中和有 着重要的意义。某水电站输出的功率恒为P,第一次直接通过输电线向用户供电时,用 户得到的功率为P1;第二次利用如图所示的理想升压变压器T1和理想降压变压器T2向 用户供电时,用户得到的功率为P2。两次输电过程中输电线的电阻和用户电压均相同, 则 的值为 (　    ) 
A.  　　　    B.  C.  　　　    D.  
  解题指导    解决远距离输电问题一定要理清三个回路,第一个是电源和升压变压器原线圈之间的回路;第二个是升压变压器副线圈(相当于电源)和输电线以及降压变压 器原线圈之间的回路;第三个是降压变压器副线圈和用户之间的回路。每个回路均可 应用闭合电路欧姆定律和串并联电路的规律,而变压器的电压、电流及功率的关系则 是联系各个回路的桥梁。
  解析    由能量守恒可得P-I2r=P1,P- r=P2,根据P=UI,两次输电过程中用户电压相同,则第二次输电用户得到的电流I'= I,降压变压器原、副线圈的电流关系为 = ,联立得 =  。
考点三　电磁振荡　电磁波　传感器一、LC振荡电路1.振荡电流:大小和方向都做周期性迅速变化的电流。2.振荡电路:产生振荡电流的电路。由电感线圈L和电容器C组成的电路,称为LC振荡 电路,如图所示。
二、电磁振荡1.概念:在LC振荡电路中,电容器不断地放电和充电,就会使电容器极板上的电荷量q、 电路中的电流i、电容器内的电场强度E、线圈内的磁感应强度B周期性地变化,这种 现象就是电磁振荡。2.电磁振荡的周期与频率(1)周期T=2π 。(2)频率f= 。
 　     　      　      
3.电磁振荡的变化规律(1)振荡电流、板载电荷量随时间变化的图像
(2)各物理量随时间的变化情况
4.LC振荡电路充、放电过程的判断方法(1)根据电流流向判断:当电流流向带正电的极板时,电容器极板上的电荷量增加,磁场 能向电场能转化,处于充电过程;反之,当电流流出带正电的极板时,极板上电荷量减少, 电场能向磁场能转化,处于放电过程。(2)根据物理量的变化趋势判断:当电容器的带电荷量q(电压U、场强E)增大或电流i (磁感应强度B)减小时,处于充电过程;反之,处于放电过程。(3)根据能量判断:电场能增加时处于充电过程,磁场能增加时处于放电过程。
 2.电磁波(1)电磁场在空间由近及远地向周围传播,形成电磁波。电磁波是横波。(2)电磁波的传播不需要介质,可在真空中传播,在真空中不同频率的电磁波传播速度
三、电磁场与电磁波1.麦克斯韦电磁场理论
相同(都等于光速)。(3)不同频率的电磁波,在同一介质中传播,其速度是不同的,频率越高,波速越小。(4)v=λf,f是电磁波的频率。注意　对电磁波的两点提醒(1)不同电磁波的频率或波长不同,表现出不同的特性。波长越长,越容易产生干涉、 衍射现象;波长越短,穿透能力越强。(2)同频率的电磁波在不同介质中传播速度不同,不同频率的电磁波在同一种介质中传 播时,频率越高,折射率越大,速度越小。
3.电磁波的特性及其应用
例4    (2023届江苏苏北地区一模)如图所示,q-t图像表示LC振荡电路中电容器下极板 电荷量随时间变化的图像,下列说法正确的是 (　    )A.Oa时间段,线圈中磁场能在减少B.b、d两时刻电路中电流最大C.b、d两时刻电容器中电场能最大    
D.该电路可以有效地把电磁波发射出去
  解题指导    解决振荡电路问题可以类比单摆中能量的转化辅助理解。
  解析    从q-t图像可知,Oa时间段,电容器的带电荷量在减少,故电容器的电场能在减少,线圈中的磁场能在增加,故A错误。从q-t图像可知,b、d两时刻电容器的电荷量最 大,故电容器中的电场能最大,线圈中的磁场能最小,故电路中电流最小,B错误,C正 确。有效地发射电磁波需要开放电路,故D错误。
  答案    C四、传感器1.光敏电阻(1)特点:光照越强,电阻越小。(2)原因:光敏电阻的构成材料为半导体材料,无光照时,载流子极少,导电性能差;随着 光照的增强,载流子增多,导电性变好。(3)作用:把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。
2.热敏电阻和金属热电阻(1)热敏电阻:一般由半导体材料制成,其电阻随温度的变化明显,如图甲所示为某一热敏电阻的阻值随温度变化的特性曲线。 　     (2)金属热电阻:有些金属的电阻率随温度的升高而增大,这样的金属也可以制作温度 传感器,称为金属热电阻,如图乙所示为某金属热电阻的温度特性曲线。(3)作用:热敏电阻和金属热电阻都能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量。
注意　在工作温度范围内,电阻值随温度上升而增加的是正温度系数热敏电阻器;电阻值随温度上升而减小的是负温度系数热敏电阻器。3.电阻应变片(1)电阻应变片的作用:把物体形变这个力学量转换为电阻这个电学量。(2)电子秤的工作原理
 (1)霍尔电压:UH=k 。(2)作用:把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量。
4.霍尔元件(如图所示)
微专题18　含变压器电路的动态分析一、含变压器电路的动态分析1.含义:由于变压器的匝数比或电路的负载等变化,引起电路中各物理量的变化的动态 问题的分析。
2.理想变压器的制约关系
二、思维流程U1 U2 I2 I1 P1三、常见的理想变压器的动态分析1.匝数比不变,负载电阻变化 (1)U1不变,根据 = ,输入电压U1决定输出电压U2,无论负载电阻R如何变化,U2均不变。
(2)当负载电阻发生变化时,I2= 变化,由于 = ,故I1发生变化。输出电流I2决定输入电流I1,故I1发生变化。(3)I2变化引起P2=U2I2变化,由P1=P2知P1发生变化。2.负载电阻不变,匝数比变化
(1)U1不变, 发生变化,根据 = ,U2变化。(2)R不变,U2变化,I2= 发生变化。(3)根据P2= 和P1=P2,可以判断P2变化时,P1发生变化,U1不变时,I1发生变化。
例    (2023届南京考前模拟)如图所示的电路中,a、b接在电动势E0恒定、内阻为r的正 弦交流电源上,变压器为理想变压器,A、V均为理想交流电表,电压表示数为U、电流 表示数为I,电源的总功率为P。移动滑片改变滑动变阻器接入电路的电阻R,下列图像 可能正确的是 (　    )