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1、交流电、电磁振荡、电磁波易错题内容和方法本单元内容包括交流电、 正弦交流电的图象、 最大值、有效值、周期与频率、振荡电路， 电磁振荡、电磁场，电磁波，电磁波的速度等基本概念，以及交流发电机及其产生正弦交流电的原理，变压器的原理，电能的输送方法、LC电路产生的电磁振荡的周期和频率等。本单元涉及到的基本方法有利用空间想象的各种方法理解正弦交流电的产生原因和电 磁振荡的物理过程，运用图象法理解并运用它来解决交流电和电磁振荡的判断、计算问题。 从能量转化的观点出发来理解交流电的有效值问题和电磁振荡问题。例题分析在本单元知识应用的过程中，初学者常犯的错误主要表现在：不能从能的转化的角度理解有效值，致使出
2、现乱套公式的问题；由于初始条件不清，对电磁振荡物理过程判断失误； 不善于运用两个图象对一个物理过程进行动态分析。例1如图12- 1所示，矩形线圈在外力的作用下，在匀强磁场中以 3=200 nad/s的角速度匀速转动，线圈的面积为100cm2，匝数n=500匝，负载电阻 R=30Q，磁场的磁感强度B=0.2T。交流电压表的示数为 3. 2V ,出功率和磁力矩的大小。【错解】,U 30 一 2 A“IA2AR 30 P UI 6CWMnBlSsin tt -6得到 M 500 0.2 10 2100 10 4 25 2( N m)【错解分析】用电流的有效值计算某一瞬间输出功率和线圈的电磁力矩是错误
3、的。题目1中要求计算瞬时的磁力矩，需要求处在S时的电流。1200【正确解答】本题有三个隐含条件：一为 瞬时”。二为线圈平面与磁感线垂直时开始计时，三为电路是纯电阻的电路。p uiu Umsin t 30 2 2sin t 60sin tp=30WM = n BiSsi n 3tU 30 2R 302( A)Im 、2l 2Ai lmsin t 1A解得：M=0.5Nm【小结】审题时要注意关键词的物理意义。并且能在头脑中把文字叙述的物理过程形象化，使之一 1动起来。本题则要把s时线圈在磁场中的位置以及线圈在此位置的受力情况，力臂情1200况标在图上。这样解题，就会言之有物，言之有据。例2图12-
4、2表示一交流电的电流随时间而变化的图象，此交流电的有效值是：i/A2TIT3TTTV2"0-3/2S112-2E12-3A- 35A B- 0【错解】根据交流电有效值的公式I 备，此交流电峰值C.亍屈 D. 5A不同，故其最大值取其平均值（如图12-3）,4 23.22【错解分析】第一，该有效值公式Ilm是有条件的,3.5(A)只有正弦交流电的最大值和有效值才有这样的数量关系。 本题所给的交流电的图象不是正弦 交流电的图形，故该公式不适用此交流电。 第二，交流电的最大值不是两个不同峰值的算术 平均值。电阻用电器 R,在一个周期内有i2rt1碍12雋。'丨2l2所以该交流电的有
5、效值为1、11|25 A。所以应选V22【正确解答】交流电的有效值是根据其热效应而定义 的，它是从电流产生焦耳热相等的角度出发，使交流电与恒 定电流等效。设交流电的有效值为I，令交流电通过一个纯D。类似情形还有右图。【小结】上两道题的小结等效是有条件的。请注意每一种等效方法的成立条件和适用范 围。例3如图12-4所示，矩形线圈abed在磁感强度B=2T的匀强磁场中绕轴 00 ,以角 速度3=10 nad/s匀速转动，线圈共 10匝，ab=0.3m, bc= 0.6m，负载电阻 R= 45Q。求（l）aCdDE12-4电阻R在0.05s内所发出的热量；(2) 0.05s内流过的电量 (设线圈从垂
6、直中性面开始转动)-错解一： 第一步，求电流的有效值，用有效值来计算热量。 电动势的最大值为-m1.6(A).2(R r)Em=2nBLv= nBS 3=10 X 2 X 0.3 X 0.6 X 10 n (V13.1 电流的有效值0.05s内通过R的电流方向不变所以0.05s内R上发出的热量 Q=l2Rt=5.76 (J) 第二步，根据有效值求通过 R上的电量，由题意q= It = 1.6 X.05 = 0.08 (C)错解二：第一步求平均电流，用平均电流计算热量。n 72V tI1.44AR r2Q I Rt 4.67J第二步，由平均电流求电量q it 0.072(C)【错解分析】 交流电
7、的有效值是从电流产生焦耳热相等的角度出发，使交流电与恒定电流等效；交流电的平均值是从电流通过导线横截面的电量相等的角度出发，使交流电与恒定电流等效，两个概念的出发点不同。【正确解答】电动势的最大值为歸=2nBLv= nBS 3 =10 X 20.3 X 0.6 X 10,n仁(13)电流的有效值Im21.6(A)所以0.05s内R上发出的热量 Q=I2Rt=5.76 ( J)n 72VtI1.44AR rq It 0.072C例4图12-5中，降压变压器的初级线圈匝数与次级线圈的匝数之比是 3。初级线圈的输入电压是660V，次级S1Z-5I®线圈的电阻为0.2 0,这台变压器供给 1
8、00盏220V , 60W 的电灯用电。求：(1) 空载时次级线圈的端电压和输出功率;(2) 接通时次级线圈的端电压；(3) 每盏灯的实际功率【错解】：(1)设空载时次级线圈端电压为U2，由题意也n23，又因为U2，所以U1U2U,220V。输出功率P U 竺484 R 0.2310 W(2)接通时，次级线圈的端电压仍为220V。(3)每盏灯的实际功率 P R灯U额2P额P额60W【错解分析】(1)变压器空载时，电路的电流为零，无能量的转化，不能用U2来计算电功率。(2) 接通后次级线圈有电阻要消耗电能，由于次级线圈内部存在电压降，所以次级线 圈的端电压不再是 220V，而应以次级线圈为研究对
9、象应用闭合电路欧姆定律去求次级线圈 的端电压。(3) 由于次级线圈的端电压达不到灯泡的额定电压，灯泡的实际功率要小于每盏灯的 额定功率。【正确解答】(1)将变压器视为理想变压器。设空载时次级线圈的端电压为U2。由匹归，得到u2 n2U1220V12=0 , P=I2U2=08.07，次级线圈n 1 U1n1100盏灯并联的总电阻为因为空载，次级线圈的负载电阻R2T8，次级线圈中的电流为零(2)接通电路后,的电流I2U2R外R线2208.070.2次级线圈的端电压U2=l2R 外=214.68 (V)12220 214.68"心,每盏灯的实际功率 P-U257.1W1008.27 10
10、0次级线圈的电阻为0.2 Q”【小结】理解能力的高低表现在把握文字的物理意义上。题文中说可见文中所述的变压器有内耗， 不是理想变压器。这是课本上没有介绍过的新情况。 类比直 流电路的知识，可从两条路去求路端电压， U=S - Ir （电源电动势减去内电压），或者用部分 欧姆定律U=IR。*U1例5.如图理想变压器匝数为 ni、n2、n3, 则B.|1：|2：|3=：A.U i: U2：U3= ni：n2：n3C.U1I1 U2I2 U3I3【错解】AB【错解分析】当次级线圈不只一个的时候，变压器公式 空不再成立，应该利用能I 3 ni量守恒定律，从输入功率等于输出功率入手求解。【正确解答】AC
11、例6.如图，欲使带负电的油滴 P静 止于两平行金属板之间，导体棒ab的运 动情况是（）A. 向左加速B. 向右加速C. 向右减速D. 向左减速E. 向右匀速【错解】E【正解】AC例7.理想变压器，匝数比为3:1 ,四个电灯完全 相同，下列说法正确的是（）A .若副线圈三个灯正常发光，则原线圈上的灯也 正常发光.B .若每个灯的消耗功率P,则变压器的输入功率为3P.C. 若四个灯都发光，去掉输入端串接的电灯不影响输出端三个灯的正常工作D. 若灯的额定电压为 U ,欲使每个灯都正常工作，则输入端电压为4U.【错解】C【错解分析】把与原线圈串联的线圈的电压当作输入电压。去掉输入端串接的电灯，输入电压
12、必然增大，因而输出电压也必然增大.【正解】ABD例8.如图是一理想变压器，如果将开关S闭合，那么各电表示数的变化为（）A. （V）增大B.（V2不变c. V3增大d.V）增大【错解】B【错解分析】不考虑副线圈内阻【正解】CD例9.理想变压器在使用中，下列说法正确的是（）A. 原线圈的输入电流，随着副线圈中输出电流的增大而增大B. 畐U线圈的输入电流，随着原线圈中输出电流的增大而增大C. 当副线圈空载（断路）时,原线圈中无电流D. 当副线圈空载（断路）时，原线圈中无电压【错解】BC【错解分析】不知电压初级决定次级；电流次级决定初级用户的功率决定电厂的功率空载时土 n2已不能成立.I 2 ni【正解】A