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高中物理交变电流知识点及练习

高中物理交变电流知识点及练习
高中物理交变电流知识点及练习

1.交变电流产生(

(b)、(c)、((d)为直流其中

(二)、正弦交流的产生及变化规律。

(1)、产生:当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时,线圈中产生的交流是随时间按正弦规律变化的。即正弦交流。

(2)、中性面:匀速旋转的线圈,位于跟磁感线垂直的平面叫做中性面。这一位置穿过线圈的磁通量最大,但切割边都未切割磁感线,或者说这时线圈的磁通量变化率为零,线圈中无感应电动势。

产生: 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动而产生的

瞬时值:I=I m sinωt

峰值:I m= nsBω/R

有效值:2

/

m

I

I=

周期和频率的关系:T=1/f

图像:正弦曲线

电感对交变电流的作用:通直流、阻交流,通低频、阻高频

电容对交变电流的作用:通交流、阻直流,通高频、阻低频

变流比:

电能的输送

原理:电磁感应

变压比:U1/U2=n1/n2

只有一个副线圈:I1/I2=n2/n1

有多个副线圈:I1n1= I2n2= I3n3=……

功率损失:

线

R

U

P

P2

=

电压损失:

线

R

U

P

U=

远距离输电方式:高压输电

(3)、规律:从中性面开始计时,则e=NBS ωsin ωt 。用εm 表示峰值NBS ω则e=εm sin ωt 在纯电阻电路中,

电流I=

R

R e m

ε=

sin ωt=I m sin ωt ,电压u=U m sin ωt 。 2、表征交变电流大小物理量

(1)瞬时值:对应某一时刻的交流的值 用小写字母x 表示,e i u (2)峰值:即最大的瞬时值。大写字母表示,U m Im εm εm = nsB ω Im =εm / R

注意:线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动时,所产生感应电动势的峰值为εm =NBS ω,即仅由匝数N ,线圈面积S ,磁感强度B 和角速度ω四个量决定。与轴的具体位置,线圈的形状及线圈是否闭合都是无关的。 (3)有效值:

a 、意义:描述交流电做功或热效应的物理量

b 、定义:跟交流热效应相等的恒定电流的值叫做交流的有效值。

c 、正弦交流的有效值与峰值之间的关系是ε=

2m ε I=2

m I

U=2m U 。

注意:正弦交流的有效值和峰值之间具有ε=

2

m

ε,U=22m m I I U =的关系,非正弦(或余弦)交流无此关系,

但可按有效值的定义进行推导,如对于正负半周最大值相等的方波电流,其热效应和与其最大值相等的恒定电流是相同的,因而其有效值即等于其最大值。即I=I m 。

e 、交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值;交流电流表和交流电压表的读数是有效值。对于交流电

若没有特殊说明的均指有效值。

f 、在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。 (4)峰值、有效值、平均值在应用上的区别。

峰值是交流变化中的某一瞬时值,对纯电阻电路来说,没有什么应用意义。若对含电容电路,在判断电容

器是否会被击穿时,则需考虑交流的峰值是否超过电容器的耐压值。

交流的有效值是按热效应来定义的,对于一个确定的交流来说,其有效值是一定的。而平均值是由公式

t

n

??Φ

=ε确定的,其值大小由某段时间磁通量的变化量来决定,在不同的时间段里是不相同的。如对正弦交流,其正半周或负半周的平均电动势大小 为πω

εnBs T Bs n 22=

?=

,而一周期内的平均电动势却为零。在计算交流通过电阻产生的热功率时,只能用有效值,

而不能用平均值。在计算通过导体的电量时,只能用平均值,而不能用有效值。

在实际应用中,交流电器铭牌上标明的额定电压或额定电流都是指有效值,交流电流表和交流电压表指示的电流、电压也是有效值,解题中,若题示不加特别说明,提到的电流、电压、电动势时,都是指有效值。 (5)、表征交变电流变化快慢的物理量

a 、周期T :电流完成一次周期性变化所用的时间。单位:s .

b 、频率f :一秒内完成周期性变化的次数。单位:HZ .

c d 、角速度、频率、周期,的关系ω=2πf=T

π

2 (6)、疑难辨析

始计时,t=0t=4

T 电动势的瞬时表达式是正弦函数,如上图17-2所示分别是φ=φm cos ωt 和e=εm sin ωt 。 3、变压器

(1)变压器的构造: 原线圈、 副线圈、 铁心 (2).变压器的工作原理

在原、副线圈上由于有交变电流而发生的互相感应现象,叫做互感现象,互感现象是变压器工作的基础。 (3).理想变压器:磁通量全部集中在铁心内,变压器没有能量损失,输入功率等于输出功率。 (4).理想变压器电压跟匝数的关系:

U 1/U 2= n 1/n 2

说明:对理想变压器各线圈上电压与匝数成正比的关系,不仅适用于原、副圈只有一个的情况,而且适用于多个副线圈的情况。即有

3

3

2211n U n U n U ===……。这是因为理想变压器的磁通量全部集中在铁心内。因此穿过每匝线圈的磁通量的变化率是相同的,每匝线圈产生相同的电动势,因此每组线圈的电动势与匝数成正比。在线圈内阻不计的情况下,每组线圈两端的电压即等于电动势,故每组电压都与匝数成正比。 (5)理想变压器电流跟匝数的关系

I 1/I 2= n 2/n 1 (适用于只有一个副线圈的变压器)

说明:原副线圈电流和匝数成反比的关系只适用于原副线圈各有一个的情况,一旦有多个副线圈时,反比关

系即不适用了,可根据输入功率与输出功率相等的关系推导出:U 1I 1= U 2I 2+ U 3I 3+U 4I 4+……再根据U 2=

1

2

n n U 1 U 3=

13n n U 1 U 4=1

4n n

U 4……可得出: n 1I 1=n 2I 2+ n 3I 3+ n 4I 4+……

(6).注意事项

(1)当变压器原副线圈匝数比(

21n n )确定以后,其输出电压U 2是由输入电压U 1决定的(即U 2=1

2n n

U 1)但若副线圈上没有负载 , 副线圈电流为零输出功率为零 , 则输入 功率为零,原线圈电流也为零,只有副线圈接入一定负载,有了一定的电流,即有了一定的输出功率,原线圈上才有了相应的电流(I 1=

1

2

n n I 2),同时有了相等的输入功率,(P 入=P 出)所以说:变压器上的电压是由原线圈决定的,而电流和功率是由副线圈上的负载来决定的。 4、电能的输送

(1)输送电能的过程:输送电能的过程如下所示:发电站→升压变压器→高压输电线→降压变压器→用电单位。 (2). 高压输电的道理

思路:输电→导线(电阻)→发热→损失电能→减小损失。

输电要用导线,导线当然有电阻,如果导线很短,电阻很小可忽略,而远距离输电时,导线很长,电阻大不能忽略。电流通过很长的导线要发出大量的热,所以,输电时,必须设法减小导线发热损失。由焦耳定律Q=I 2

Rt ,减小发热Q 有以下三种方法:一是减小输电时间t ,二是减小输电线电阻R ,三是减小输电电流I 。第一种方法等于停电,没有实际价值。第二种方法从材料、长度、粗细三方面来说都有实际困难。适用的超导材料还没有研究出来。排除了前面两种方法,就只能考虑第三种方法了。从焦耳定律公式Q=I 2

Rt 可以看出,第三种办法是很有效的:电流减小一半,损失的电能就降为原来的四分之一。所以说要减小电能的损失,必须减小输电电流。

但从另一方面讲,输电就是要输送电能,输送的功率必须足够大,才有实际意义。

根据公式P=UI ,要使输电电流I 减小,而输送功率P 不变(足够大),就必须提高输电电压U 。所以说通过高压输电可以保证在输送功率不变,减小输电电流来减小输送电的电能损失。

(3) 变压器能把交流电的电压升高(或降低)

在发电站都要安装用来升压的变压器,实现高压输电。但是我们用户使用的是低压电,所以在用户附近又要安装降压的变压器。一是为了安全,二是用电器只能用低电压。

例1、交流发电机在工作时产生的电压流表示式为sin m u U t ω=,保持其他条件不变,使该线圈的转速和匝数同时增加一倍,则此时电压流的变化规律变为( )

A .2sin 2m U t ω

B .4sin 2m U t ω

C .2sin m U t ω

D .sin m U t ω

点拨:式的记忆。

例2、如图17-4

由于正负半周最大值不同,就无从下手。应该注意到在一个周期内前半周期和后半周期的有效值是可求的,再根据有效值的定义,选择一个周期的时间,利用在相同时间内通过相同的电阻所产生的热量相同,从焦耳定律求得。 I 2

R ·T=I 12

R ·2T + I 22

R ·2

T 即I 2=(

2)22

·21+(2

4)2·21

解得 I=5A

例3、如图17-5所示,在匀强磁场中有一个“”形导线框可绕AB 轴转动,已知匀强磁场的磁感强度B=

π

2

5T ,线

框的CD 边长为20cm 、CE 、DF 长均为10cm ,转速为50r/s ,若从图示位置开始计时(1)写出线框中感应电动势的瞬时值表达式。(2)若线框电阻r=3Ω,再将AB 两端接“6V ,12W ”灯泡,小灯泡能否正常发光?若不能,小灯泡实际功率多大?

解析:(1 ω=2 εm (2首先求出交流电动势有效值ε=

2

m

ε=10(V )此后即可看成

恒定电流电路,如图15-5 所示,显然由于R=r,2

ε=

灯u =5v ,小于额定电压,不能正常发光。其实际功率是

p=3

25

3522==R U =8.3(w) 计算公式。

例4、如图17-7所示,理想变压器铁芯上绕有A 、B 、C 三个线圈,匝数比为n A :n B :n C 在线圈B 和C 的两端各接一个相同的电阻R ,当线圈A A 2的示数为I 0,则交流电表A 1的读数为_______________I 0 。

解析:此题如果轻易用电流强度与匝数成反比的关系来解,即

A

B

B A n n I I =得出I A 压,再根据R 相等的条件求出

C 组电流,由

B C B C n n U U =和R

U

I c c =,得I C =0.5I 0 .此后利用关系式 n A I A =n B n B +n C n C

即 4I A =2I 0+1×0.5I 0 得I A =0.625I 0

点拨:此题为一个简单计算题。考查的是对变压器工作规律的一个理解。

例5、将电阻R 1和R 2如下图17-10甲所示接在变压器上,变压器原线圈接在电压恒为U 的交流电源上,R 1和R 2上的电功率之比为2:1,若其它条件不变,只将R 1和R 2改成如图乙接法,R 1和R 2上的功率之比为1:8。若甲图中原线圈电流为I 1解析:(1 U 2=

12

n n 乙图中R 1和R 2即 8

???? ??1

2

12R U n n 联列(1)式和(32n 2

(2)设甲图中输出功率为P 1,则P 1=(

U n n n 1

3

2+)2/(R 1+R 2) 设乙图中输出 功率为P 2,则P 2=(

U n n 12

)2/R 1+(U n n 1

3)2/R 2 以R 1=2R 2,n 3=2n 2代入,可得:

3221=P P 。由于输入功率等于输出功率,所以甲、乙两图中输入功率之比也为3

2,根据P=IU ,电压恒定,所以两图中电流之比I 1:I 2=2:3

点拨:此题是一个综合计算题,考查的是变压器电压、电流与线圈匝数的关系,并且要理解变压器中输出功率与输入功率之间的关系。

例6、发电厂输出的交流电压为2.2万伏,输送功率为2.2×106

瓦,现在用户处安装一降压变压器,用户的电压为220伏,发电厂到变压器间的输电导线总电阻为22欧,求:(1)输电导线上损失的电功率;(2)变压器原副线圈匝数之比。 解析:(1)应先求出输送电流,由

I 线=P 总/U 总=2.2×106 2.2×104=100(A)

则损失功率为P 损=I 线2

R 线=1002

×22=2.2×105

(w) (2)变压器原线圈电压U 1为

U 1=U 总-U 线= U 总- I 线R 线=2.2×104

-100×22=19800(V) 所以原副线圈匝数比

2

1

21U U n n ==19800/220=90. 22、如图17-20所示,匀强磁场的磁感强度B = 0.1T ,矩形线圈的匝数N = 100匝,边长ab = 0.2m ,bc = 0.5m ,转动角速度ω= 100πrad/s ,转轴在正中间。试求: (1)从图示位置开始计时,该线圈电动势的瞬时表达式;

(2)当转轴移动至ab 边(其它条件不变),再求电动势的瞬时表达式; (3)当线圈作成半径为r = π/1.0的圆形,再求电动势的瞬时表达式。

图17-20

23、一台变压器有两个次级线圈,它的初级线圈接在220V 的电源上,一个次级线圈的电压为6V ,输出电流为2A ,匝数为24匝;另一个次级线圈的电压为250V ,输出电流为200mA .求: (1)250V 线圈的匝数,初级线圈的匝数; (2)初级线圈的输入功率.

22、(1)314cos100πtV 、(2)不变、(3)不变。 23、(1)1000匝,880匝;(2)62W 2009年 高考新题

一、选择题

1.(09·天津·9)(1)如图所示,单匝矩形闭合导线框abcd 全部处于磁感应强度为B 的水平匀强磁场中,线框面积为S ,电阻为R 。线框绕与cd 边重合的竖直固定转轴以角速

度ω匀速转动,线框中感应电流的有效值I= 。线框从中性面开始转过

2

π

的过

程中,通过导线横截面的电荷量q= 。 答案:(1)

R BS 22ω,R

BS

解析:本题考查交变流电的产生和最大值、有效值、平均值的关系及交变电流中有关电荷量的计算等知识。 电动势的最大值ωBS E =m ,电动势的有效值2

m

E E =

,电流的有效值R

BS R E I 22ω

==;R

BS R t t R t R E t I q ====

=?Φ???Φ??。 2.(09·广东物理·9)图为远距离高压输电的示意图。关于远距离输电,下列表述正确的是 ( ABD ) A .增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失 B .高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗

.)625012;8801000,3322321133

3

221

1W W W I U I U p p p n n n U n U n U =+=+=+=====

匝匝,所以提示:

C .在输送电压一定时,输送的电功率越大,输电过程中的电能损失越小

D .高压输电必须综合考虑各种因素,不一定是电压越高越好 解析:依据输电原理,电路中的功率损耗线R I P 2=?,而S

L

R ρ

=线,增大输电线的横截面积,减小输电线的电阻,则能够减小输电线上的功率损耗,A 正确;由P=UI 来看在输送功率一定的情况下,输送电压U 越大,则输电电流越小,则功率损耗越小,B 正确;若输电电压一定,输送功率越大,则电流I 越大,电路中损耗的电功率越大,C 错误;输电电压并不是电压越高越好,因为电压越高,对于安全和技术的要求越高,因此并不是输电电压越高越好,D 正确。

3.(09·江苏物理·6)如图所示,理想变压器的原、副线圈匝数比为1:5,原线圈两端的交变电压为

100V u t π= 氖泡在两端电压达到100V 时开始发光,下列说法中正确的有 ( AB )

A .开关接通后,氖泡的发光频率为100Hz

B .开关接通后,电压表的示数为100 V

C .开关断开后,电压表的示数变大

D .开关断开后,变压器的输出功率不变

解析:本题主要考查变压器的知识,要能对变压器的最大值、有效值、瞬时值以及变压器变压原理、功率等问题彻底理解。由交变电压的瞬时值表达式知,原线圈两端电压的有效值为2

2201=

U V=20V ,由

2

1

21U U n n =得副线圈两端的电压为1002=U V ,电压表的示数为交流电的有效值,B 项正确;交变电压的频率为502100==

π

π

f Hz ,一个周期内电压两次大于100V ,即一个周期内氖泡能两次发光,所以其发光频率为100Hz ,A 项正确;开关断开前后,输入电压不变,变压器的变压比不变,故输出电压不变,C 项错误;断开后,电路消耗的功率减小,输出功率决定输入功率,D 项错误。

4.(09·海南物理·9)一台发电机最大输出功率为4000kW,电压为4000V ,经变压器1T 升压后向远方输电。输电线路总电阻1k ΩR =.到目的地经变压器2T 降压,负载为多个正常发光的灯泡(220V 、60W )。若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%,变压器1T 和2T 的耗损可忽略,发电机处于满负荷工作状态,则( ABD ) A .1T 原、副线圈电流分别为3

10A 和20A B .2T 原、副线圈电压分别为5

1.810V ?和220V C .1T 和2T 的变压比分别为1:50和40:1 D .有4

610?盏灯泡(220V 、60W )正常发光

5.(09·海南物理·12)钳型表的工作原理如图所示。当通有交流电的导线从环形铁芯

的中间穿过时,与绕在铁芯上的线圈相连的电表指针会发生偏转。由于通过环形铁芯的磁通量与导线中的电流成正比,所以通过偏转角度的大小可以测量导线中的电流。日常所用交流电的频率在中国和英国分别为50Hz 和60Hz 。

现用一钳型电流表在中国测量某一电流,电表读数为10A ;若用同一电表在英国测量同样大小的电流,则读数将是 A 。若此表在中国的测量值是准确的,且量程为30A ;为使其在英国的测量值变为准确,应重新将其量程标定为 A .

答案:12 25

6.(09·山东·19)某小型水电站的电能输送示意图如下。发电机的输出电压为200V ,输电线总电阻为r ,升压变压器原副线圈匝数分别为n ,n 2。降压变压器原副线匝数分别为n 3、n 4(变压器均为理想变压器)。要使额定电压为220V 的用电器正常工作,则 ( AD )

A .

3

214n n n n >

B .

3

214

n n n n < C .升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压 D .升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率 解析:根据变压器工作原理可知

122220n n U =,33

4220

n U n =,由于输电线上损失一部分电压,升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压,有23U U >,所以

3

214

n n n n >,A 正确,BC 不正确。升压变压器的输出功率等于降压变压器的输入功率加上输电线损失功率,D 正确。 考点:变压器工作原理、远距离输电 提示:理想变压器的两个基本公式是:⑴

12

22

U n U n =,即对同一变压器的任意两个线圈,都有电压和匝数成正比。⑵12P P =,即无论有几个副线圈在工作,变压器的输入功率总等于所有输出功率之和。只有当变压器只有一个副线圈工作时,才有1

2

212211,

n n I I I U I U =

=。 远距离输电,从图中应该看出功率之间的关系是:P 1=P 2,P 3=P 4,P 1/

=P r =P 2。电压之间的关系是:

33

11232244

,,r U n U n U U U U n U n ===+。电流之间的关系是:3124232143,,r I I n n I I I I n I n =

===。输电线上的功率损失和电压损失也是需要特别注意的。分析和计算时都必须用22

2,r r P I r U I r ==,而不能用2

r r U P r

=

。特别重要的是要

会分析输电线上的功率损失

2

1

2

22

1

r

P L

P

U S U S

ρ

??

=?∝

?

??

7.(09·四川·17)如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为10:1,R1=20 Ω,R2=30 Ω,C为电容器。已知通过R1的正弦交流电如图乙所示,则( C )

A.交流电的频率为0.02 Hz

B.原线圈输入电压的最大值为

C.电阻R2的电功率约为6.67 W

D.通过R3的电流始终为零

解析:根据变压器原理可知原副线圈中电流的周期、频率相同,周期为0.02s、频率为50

赫兹,A错。由图乙可知通过R1的电流最大值为I m=1A、根据欧姆定律可知其最大电压为U m=20V,再根据原副线圈的电压之比等于匝数之比可知原线圈输入电压的最大值为200 V、B错;因为电容器有通交流、阻直流的作用,则有电流通过R3和电容器,D错;根据正弦交流电的峰值和有效值关系并联电路特点可知电阻R2的电流有效值为I

U=U m

,电阻R2的电功率为P2=UI=

20

3

W、C对。

9.(09·福建·16)一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示。已知发电机线圈内阻为

5.0Ω,则外接一只电阻为95.0Ω的灯泡,如图乙所示,则( D )

A.电压表○v的示数为220v

B.电路中的电流方向每秒钟改变50次

C.灯泡实际消耗的功率为484w

D.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2J

解析:电压表示数为灯泡两端电压的有效值,由图像知电动势的最大值E m=2

220V,有效值E=220V,灯泡两端电

压()V

r

R

RE

U209

=

+

=,A错;由图像知T=0.02S,一个周期内电流方向变化两次,可知1s内电流方向变化100

次,B错;灯泡的实际功率459.8W

W

95

209

R

U

P

2

2

=

=

=,C错;电流的有效值A

r

R

E

I2.2

=

+

=,发电机线圈内阻每秒

钟产生的焦耳热为J

J

rt

I

Q

r

2.

24

1

5

2.22

2=

?

?

=

=,D对。

P

5.(07·江苏·17)磁谱仪是测量α能谱的重要仪器。磁谱仪的工作原理如图所示,放射源S 发出质量为m 、电量为q 的α粒子沿垂直磁场方向进入磁感应强度为B 的匀强磁场,被限束光栏Q 限制在2φ的小角度内,α粒子经磁场偏转后打到与束光栏平行的感光片P 上。(重力影响不计) ⑴若能量在E ~E +ΔE (ΔE >0,且E

?E )范围内的α粒

子均垂直于限束光栏的方向进入磁场。试求这些α粒子打在胶片上的范围Δx 1。

⑵实际上,限束光栏有一定的宽度,α粒子将在2φ角内进入磁场。试求能量均为E 的α 粒子打到感光胶片上的范围Δx 2

解:(1)设α粒子以速度v 进入磁场,打在胶片上的位置距S 的距离为x

圆周运动 2v qvB m R

=

α粒子的动能 212

E mv =

且 x =2R 解得:

x qB =

由上式可得:

1x E ?≈

(2)动能为E 的α粒子沿?±角入射,轨道半径相同,设为R

圆周运动 2

v qvB m R

=

α粒子的动能 212

E mv =

2

222cos (1cos )2x R R qB qB ?

???=-=

-=

6.(07·全国理综Ⅱ·25) 如图所示,在坐标系Oxy 的第一象限中存在沿y 轴正方向的匀速磁场,场强大小为E 。在其它象限中存在匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里。A 是y 轴上的一点,它到坐标原点O 的距离为h ;C 是x 轴上的一点,到O 的距离为L 。一质量为m ,电荷量为q 的带负电的粒子以某一初速度沿x 轴方向从A 点进入电场区域,继而通过C 点进入磁

场区域。并再次通过A 点,此时速度方向与y 轴正方向成锐角。不计重力作用。试求: ⑴粒子经过C 点速度的大小和方向; ⑵磁感应强度的大小B 。

解:⑴以a 表示粒子在电场作用下的加速度,有qE =ma ①

加速度沿y 轴负方向。设粒子从A 点进入电场时的初速度为v 0,由A 点运动到C 点经历的时间为t ,则有

h =

12

at 2

② l =v 0t ③

由②③式得:0v =④ 设粒子从C 点进入磁场时的速度为v ,v 垂直于x 轴的分量

1v =⑤

由①④⑤式得:

v =

=

设粒子经过C 点时的速度方向与x 轴的夹角为α,则有

tan α=

1

v v ⑦ 由④⑤⑦式得:α=arctan

2h

l

⑧ ⑵粒子经过C 点进入磁场后在磁场中作速率为v 的圆周运动。若圆周的半径为R ,则有:

2

v qvB m R

= ⑨

设圆心为P ,则PC 必与过C 点的速度垂直,且有PC =PA =R 。用β表示PA 与y 轴的夹角,由几何关系得R cos β=R cos α+h ⑩

R sin β=l -R sin α

由⑧⑩

式解得:R =

由⑥⑨

式解得:

B =

5.(09·崇文模拟)图甲、图乙分别表示两种电压的波形,其中图甲所示电压按正弦规律变化,下列说法正确的是 ( D )

A .图甲表示交流电,图乙表示直流电

B .两种电压的有效值都是311V

C .图甲所示电压的瞬时值表达式为u =220sin100πt (V )

D .图甲所示电压经原、副线圈匝数比为10:1的理想变压器变压后,功率比为1:

1

11.(09·睢宁中学模拟)如图所示,电源内阻不能忽略,安培表、伏特表都是理想电表,当滑动变阻器R 的滑动头从a 端滑到b 端过程中 ( A ) A .V 的示数先增大后减小,A 示数增大 B .V 的示数先增大后减小,A 示数减小 C .V 的示数先减小后增大,A 示数增大

--2 s)

图甲

--2 s)

图乙

D .V 的示数先减小后增大,A 示数减小

12.(09·天一中学模拟)两个较大的平行金属板A 、B 相距为d ,分别接在电压为U 的电源正、负极上,这时质量为m ,带电量为–q 的油滴恰好静止在两板之间,如图所示,在其他条件不变的情况下,如果将两板非常缓慢地水平错开一些,那么在错开的过程中 ( D )

A .油滴将向上加速运动,电流计中的电流从b 流向a

B .油滴将向下加速运动,电流计中的电流从a 流向b

C .油滴静止不动,电流计中的电流从b 流向a

D .油滴静止不动,电流计中的电流从a 流向b

A B

13.(芜湖一中2009届高三第一次模拟考试)如图,线圈L1,铁芯M,线圈L2都可自由移动,S合上后使L2中有感应

电流且流过电阻R的电流方向为a→b,可采用的办法是 ( AC )

A.使L2迅速靠近L1 B.断开电源开关S

C.将铁芯M插入 D.将铁芯M抽出

5.(09·海淀模拟)如图所示,一光滑平行金属轨道平面与水平面成θ角,两导轨上端用一电阻R相连,该装置处于匀强磁场中,磁场方向垂直轨道平面向上。质量为m的金属杆ab,以初速度v0从轨道底端向上滑行,滑行到某一高度h后又返回到底端。若运动过程中,金属杆保持与导轨垂直且接触良好,并不计金属杆ab的电阻及空气阻力,则( C )

A.上滑过程中安培力的冲量比下滑过程大

B.上滑过程通过电阻R的电量比下滑过程多C.上滑过程通过电阻R产生的热量比下滑过程多D.上滑过程的时间比下滑过程长

6.(2009届安徽省皖南八校高三第一次联考试卷)图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系.若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻,则经过1min的时间,两电阻消耗的电功之比W甲:W乙为

( C )

变压器为理想变压器,现在四个灯泡都正常发光,则变压器的匝数比n1:n2为,电源电压U1为 ( C )

C.2:1 4 U D.2:1 2 U

高中物理:交变电流练习题

高中物理:交变电流练习题 1.判断图中哪个是正弦式交变电流( ) 【解析】选D。正弦式交变电流,首先应该是交变电流,C虽然形状符合,但不是交变电流;B虽然是交变电流,但不是正弦式交变电流。 2.如图所示,单匝矩形线圈的一半放在有界匀强磁场中,中心轴线OO′与磁场边界重合,线圈绕中心轴线按图示方向(从上向下看逆时针方向)匀速转动,t=0时刻线圈平面与磁场方向垂直,规定电流方向沿abcd为正方向,则图中能表示线圈内感应电流随时间变化规律的是( ) 【解题指南】解答本题应明确以下两点: (1)产生正弦式交变电流的条件。 (2)线圈转轴的位置对交变电流的影响。 【解析】选B。在0~内,ab一侧的线圈在磁场中绕OO′轴转动产生正弦式交变电 流,电流方向由楞次定律判断为dcba且越来越大。~内,ab一侧线圈在磁场外,而dc一侧线圈又进入磁场产生交变电流,电流方向为dcba且越来越小,以此类推可

知i-t图像正确的为B。 3.(多选)一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的交流电动势e=220sin100πtV,则下列判断正确的是( ) A.t=0时,线圈位于中性面位置 B.t=0时,穿过线圈平面的磁通量最大 C.t=0时,线圈的有效切割速度方向垂直磁感线 D.t=0时,线圈中感应电动势达到峰值 【解析】选A、B。因按正弦规律变化,故t=0时线圈位于中性面,A正确;此时穿过线圈的磁通量最大,B正确;t=0时,线圈的有效切割速度方向与磁感线平行,不产生感应电动势,故C、D错误。 4.如图所示,一正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动。沿着OO′观察,线圈沿逆时针方向转动。已知匀强磁场的磁感应强度为B,线圈匝数为n,边长为l,电阻为R,转动的角速度为ω。则当线圈转至图示位置时( ) A.线圈中的感应电流的方向为abcda B.线圈中的感应电流为 2 nB R ω l C.穿过线圈的磁通量为B l2 D.穿过线圈的磁通量的变化率为0 【解析】选B。图示位置为垂直于中性面的位置,此时通过线圈的磁通量为零,但磁 通量的变化率最大,感应电流也最大,则I== 2 nB R ω l ,由右手定则可判断出线 圈中感应电流的方向为adcba。 5.如图所示,矩形线圈abcd的匝数为n=50,线圈ab的边长为l1=0.2m,bc的边长为

高中物理交变电流知识点总结

交变电流知识点总结 一、交变电流 1定义:大小和方向都随时间做周期性变化的电流,称为交变电流,简称交流,用符号“~”表示。 2特点:电流方向随时间做周期性变化,是交流电最主要的特征,也是交流电与直流电最主要的区别。 3、正弦式交变电流 交流电产生过程中的两个特殊位置 图像

4、描述交变电流的物理量 4.1周期和频率 (1)周期:交变电流完成一次周期性变化所需要的时间叫做交变电流的周期,用符号T表示,其单位是秒(s)。 (2)频率:交变电流在1s内完成周期性变化的次数叫做交变电流的频率,用符号f表示,其单位是赫兹(Hz)。 5、解题方法及技巧 5.1正弦交变电流图像的信息获取 ? ? → ? ? ?? → ? ? ? ?→ ? ? 直接读取:最大值、周期 最大值有效值 图像信息 间接获取周期频率、角速度、转速 瞬时值线圈的位置 5.2交变电流有效值的求解方法 (1)对于按正(余)弦规律变化的电流,可利用交变电流的有效值与峰值的关系求解,即E=、U、I= (2)对于非正(余)弦规律变化的电流,可从有效值的定义出发,由热效应的“三同原则”(同电阻、同时间、同热量)求解,一般选一个周期的时间计算。 5.3交变电流平均值和有效值的区別 求一段时间内通过导体横截面的电荷量时要用平均值,q It =。平均值的计算需用E t Φ ? = ? 和

E I R = 。切记122E E E +≠,平均值不等于有效值。 三、变压器和远距离输电 1、变压器的构造 如图甲所示为变压器的结构图,它是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。跟电源相连的叫原线圈;另一^线圈跟负载连接,叫副线圈。铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成。图乙是电路符号。 2、工作原理 变压器的工作原理是电磁感应的互感现象。当在原线圈上加交变电流时,电流的大小和方向不断改变,它在铁芯中产生交变的磁场,穿过副线圈,变化的磁场在副线圈上产生感应电动势。这样原、副线圈在铁芯中的磁通量发生了变化,从而发生互感现象,产生了感应电动势。 3、能量转化过程 →→原线圈的电能 磁场能副线圈的电能 续表

高中物理交变电流复习课(详细)

专题一 交变电流的产生和图像 1、将阻值为5Ω的电阻接到内阻不计的交流电源上,电源电动势随时间变化的规律如图所示.下列说法正确的是 ( ) A .电路中交变电流的频率为0.25 Hz B C .电阻消耗的电功率为2.5 W D .用交流电压表测得电阻两端的电压是5 V 2、一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示.由图可知( ) A .该交流电的电压瞬时值的表达式为u =100sin (25t )V B .该交流电的频率为25 Hz C .该交流电的电压的有效值为 D .若将该交流电压加在阻值R =100 Ω的电阻两端,则电阻消耗的功率为50 W 3、正弦交变电源与电阻R 、交流电压表按照图1所示的方式连接,R =10Ω,交流电压表的示数是10V 。图2是交变电源输出电压u 随时间t 变化的图象。则 ( ) A.通过R 的电流i R 随时间t 变化的规律是i R =2cos100πt (A) B.通过R 的电流i R 随时间t 变化的规律是i R =2cos50πt (V) C.R 两端的电压u R 随时间t 变化的规律是u R =52cos100πt (V) D.R 两端的电压u R 随时间t 变化的规律是u R =52cos50πt (V) 4、如图所示,同轴的两个平行导线圈M 、N ,M 中通有图象所示的交变电流,则( ) A.在t 1到t 2时间内导线圈M 、N 互相排斥 B.在t 2到t 3时间内导线圈M 、N 互相吸引 C.在t 1时刻M 、N 间相互作用的磁场力为零 D.在t 2时刻M 、N 间相互作用的磁场力最大 5、在周期性变化的匀强磁场区域内有垂直于磁场的一半径为r =1m 、电阻为R =3.14Ω的圆形线框,当磁感应强度B 按图示规律变化时(以向里为正方向),线框中有感应电流产生。⑴画出感应电流i 随时间变化的图象(以逆时针方向为正)。 ⑵求该感应电流的有效值。 /s -2s U -U

高二物理教案-交变电流

精心整理 高二物理教案:交变电流 以下是为大家整理的关于《高二物理教案:交变电流》,供大家学习参考! 12 34说明:交流发电机是由定子和转子构成,有的发电机的磁体转动,线圈不动;有的发电机的磁体转动,线圈不动。 问:无论是线圈转动,还是磁体转动,转子的作用是什么?(转子的

转动使得穿过线圈的磁通量发生变化) 演示实验 实验仪器:交流发电机、电灯、电流表 实验过程:将交流发电机、电灯、电流表连接成电路,摇动交流发电 实验现象:显示的电压图象为正弦曲线 说明:严格的数学分析表明,电网中的交变电流,它的电流、电压随时间按正弦函数的规律变化,这样的电流称之为正弦式电流 问:如何表示正弦式电流在某一时刻的电流、电压?(i=Imsinωtu=Umsinωt)

说明:Im、Um分别是电流和电压的值,叫做交流的峰值 说明:交变电流的大小和方向在不断地变化,我们把交流完成一次周期性变化所用的时间叫做交流的周期,通常用T表示,它的单位是秒。交流在1s内发生周期性变化的次数,叫做交流的颇率通常用f表示, 称做交流电压、电流的有效值) 说明:经过实验和理论分析表明有效值和值之间存在着这样的关系:Ie=Im/√2Ue=Um/√2 其中Ue、Ie分别代表交流电压、电流的有效值 说明:在各种使用交变电流的电器设备上,所标注的额定电压、额定

电流值,都是交流的有效值。 四、交流能够通过电容器 说明:当电容器上两端连接直流电源时,正负电荷聚集在极板上,不能移动,因此电路中不会形成长时间的电流,因此我们说电容器具有 1 2、直流电流:方向不变的电流称之为直流 二、交流的变化规律 1、正弦式电流:电流、电压随时间按正弦函数的规律变化的电流 i=Imsinωtu=UmsinωtIm、Um分别是电流和电压的值

(完整word版)交变电流知识点总结

第17章:交变电流 一、知识网络 二、重、难点知识归纳 1.交变电流产生 ( 交变电流 产生: 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动而产生的 描 述 瞬时值: I=I m sin ωt 峰值:I m = nsB ω/R 有效值:2/m I I = 周期和频率的关系:T=1/f 图像:正弦曲线 电感对交变电流的作用:通直流、阻交流,通低频、阻高频 应用 电容对交变电流的作用:通交流、阻直流,通高频、阻低频 变压器 变流比: 电能的输送 原理:电磁感应 变压比:U 1/U 2=n 1/n 2 只有一个副线圈:I 1/I 2=n 2/n 1 有多个副线圈:I 1n 1= I 2n 2= I 3n 3=…… 功率损失:线损R )U P (P 2= 电压损失:线损R U P U =

(二)、正弦交流的产生及变化规律。 (1)、产生:当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时,线圈中产生的交流是随时间按正弦规律变化的。即正弦交流。 (2)、中性面:匀速旋转的线圈,位于跟磁感线垂直的平面叫做中性面。这一位置穿过线圈的磁通量最大,但切割边都未切割磁感线,或者说这时线圈的磁通量变化率为零,线圈中无感应电动势。 (3)、规律:从中性面开始计时,则e=NBS ωsin ωt 。用εm 表示峰值NBS ω则e=εm sin ωt 在纯电阻电路中,电流I=R R e m ε=sin ωt=I m sin ωt ,电压u=U m sin ωt 。 2、表征交变电流大小物理量 (1)瞬时值:对应某一时刻的交流的值 用小写字母x 表示,e i u (2)峰值:即最大的瞬时值。大写字母表示,U m Im εm εm = nsB ω Im =εm / R 注意:线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动时,所产生感应电动势的峰值为εm =NBS ω,即仅由匝数N ,线圈面积S ,磁感强度B 和角速度ω四个量决定。与轴的具体位置,线圈的形状及线圈是否闭合都是无关的。 (3)有效值: a 、意义:描述交流电做功或热效应的物理量 b 、定义:跟交流热效应相等的恒定电流的值叫做交流的有效值。 c 、正弦交流的有效值与峰值之间的关系是ε= 2m ε I=2m I U=2m U 。 注意:正弦交流的有效值和峰值之间具有ε= 2m ε,U=2 2m m I I U =的关系,非正弦(或余弦)交流无此关系,但可按有效值的定义进行推导,如对于正负半周最大值相等的方波电流,其热效应和与其最大值相等的恒定电流是相同的,因而其有效值即等于其最大值。即I=I m 。

高中物理之交变电流知识点

高中物理之交变电流知识点 交变电流 发电机产生的电动势是随时间做周期性变化的,因而用电器中的电流,电压也做周期性变化,这样的电流就做交流电流,简称交流(AC)。 方向不随时间变化的电流称为直流。(DC) 交变电流的产生 1、实验装置:如图所示,当磁场中的线圈转动时,流过电流表的电流方向就会发生改变,产生交变电流。 定义:大小和方向都随时间作周期性变化的电流叫交变电流。 过程分析 如图所示为线圈abcd在磁场中绕轴OO'转动时的截面图,ab和cd两个边要切割磁感线,产生电动势,线圈上就有了电流(或者说穿过线圈的磁通量发生变化而产生了感应电流)。

具体分析可从下图中看出,图①时,导体不切割磁感线,线圈中无电流; 图②时,导体垂直切割磁感线,线圈中有电流,且电流从a 端流入; 图③同图①; 图④中电流从a端流出,这说明电流方向发生了改变。 线圈每转一周,电流方向改变两次,电流方向改变的时刻也就是线圈中无电流的时刻(或者说磁通量最大的时刻)。由于线圈转一周的过程中,线圈的磁通量有两次达到最大,故电流的方向在线圈转一周的过程中改变两次,我们把线圈平面垂直于磁感线时的位置叫做中性面。 线圈转至中性面时,虽然磁通量最大,但磁通量的变化率却最小等于零(导体不切割磁感线)。

线圈垂直中性面时,虽然磁通量等于零,但是磁通量的变化率却最大。 中性面 (1)中性面:指与磁感线垂直的平面。 (2)特点 ①当线圈处于中性面时,磁通量最大,磁通量变化率为零,ε=0,各边均不切割磁感线。 ②当线圈转至中性面时,电流方向发生改变。 ③线圈转动一周,电流方向改变两次。 (3)当线圈垂直中性面时,=0,但磁通量变化最快,v⊥B,感应电动势最大. 交变电流的变化规律 交变电流的数学表示式 如图所示,当线圈abcd经过中性面时开始计时,ab和cd边产生的电动势均为BLvsinωt,则此时整个线圈中的电动势为 或写为

高中物理-《交变电流》专题复习试卷

高中物理-《交变电流》专题复习试卷 第I卷选择题 一、选择题(每小题4分,共48分)。 1、如图(a)为电热毯的示意图,电热丝接在U=311sin100πt(V)的交流电源上,电热毯被加热到一定温度后,通过理想二极管,使输入电压变为图(b)所示的波形,从而进入保温状态,若电热丝电阻保持不变,此时电压表的示数约为() A、110V B、156V C、220V D、211V 2、如图所示,某电子电路的输入端输入电流既有直流成分,又有交流低频成分和交流高频成分.若通过该电路只把交流的低频成分输送到下 一级,那么关于该电路中各器件的作用,下列说法中不正确 的有( ) A.L在此的功能为通直流,阻交流 B.L在此的功能为通低频、阻高频 C.C1在此的功能为通交流,隔直流 D.C2在此的功能为通高频、阻低频 3、某研究小组成员设计了一个如图所示的电路,已知定值电阻R.与R并联的是一个理想交流电压表, D是理想二极管(它的导电特点是正向电阻为零,反向电

阻为无穷大)。在A、B间加一交流电压,瞬时值的表达式为u=20sin100πt (V),则交流电压表示数为 A.10V B.20V C.15V D.14.1 V 4、图中闭合铁芯上绕有两组线圈,金属棒可在平行金属导轨上沿导轨滑行,若电流计G中电流方向向下,则导体棒的运动可能是() A.向左匀速运动 B.向右匀速运动 C.向左匀加速运动 D.向右匀加速运动 5、如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比n 1:n 2 =3 :1,L 1 、L 2 为两只相 同的灯泡,R、L、D和C分别为定值电阻、理想线圈、理想二极管和电容器,其中C=10μF。当原线圈两端接如图乙所示的正弦交流电时,下列说法中正确的是() A.灯泡L 1一定比L 2 暗 B.副线圈两端的电压有效值为12 V C.因电容器所在支路处于断路状态,故无电流通过二极管D.二极管D两端反向电压最大值是12V

高中物理交变电流知识点的总结

高中物理交变电流知识点的总结 高中物理交变电流知识点的总结 物理学史集中地体现了人类探索和逐步认识世界的现象,结构,特性,规律和本质的历程.随着科学的发展,我们更要重视物理学。下面准备这篇2013高中物理交变电流知识点总结,欢迎阅读。 (1)中性面线圈平面与磁感线垂直的位置,或瞬时感应电动势为零的位置。 中性面的特点:a.线圈处于中性面位置时,穿过线圈的磁通量Φ最大,但 =0; 产生:矩形线圈在匀强磁场中绕与磁场垂直的轴匀速转动。 变化规律e=NBSωsinωt=Emsinωt;i=Imsinωt;(中性面位置开始计时),最大值Em=NBSω 四值:①瞬时值②最大值③有效值电流的热效应规定的;对于正弦式交流U= =0.707Um④平均值 不对称方波: 不对称的正弦波 求某段时间内通过导线横截面的电荷量Q=IΔt=εΔt/R=ΔΦ/R 我国用的交变电流,周期是0.02s,频率是50Hz,电流方向每秒改变100次。 表达式:e=e=220

sin100πt=311sin100πt=311sin314t 线圈作用是“通直流,阻交流;通低频,阻高频”. 电容的作用是“通交流、隔直流;通高频、阻低频”. 变压器两个基本公式:① ②P入=P出,输入功率由输出功率决定, 远距离输电:一定要画出远距离输电的示意图来, 包括发电机、两台变压器、输电线等效电阻和负载电阻。并按照规范在图中标出相应的物理量符号。一般设两个变压器的初、次级线圈的匝数分别为、n1、n1/n2、n2/,相应的电压、电流、功率也应该采用相应的符号来表示。 功率之间的关系是:P1=P1/,P2=P2/,P1/=Pr=P2。 电压之间的关系是: 电流之间的关系是: .求输电线上的电流往往是这类问题的突破口。 输电线上的功率损失和电压损失也是需要特别注意的。 分析和计算时都必须用 ,而不能用 特别重要的是要会分析输电线上的功率损失 以上就是2013高中物理交变电流知识点总结的全部内容,希望能够对大家有所帮助! 延伸阅读: 恒定电流公式:2016年高考物理知识点 1.电流强度:I=q/t{I:电流强度(A),q:在时间t内通过导体横载面的电量(C),t:时间(s)}

高中物理交变电流专题复习(有答案)

2015届高中物理交变电流专项复习 知识梳理: 一、交变电流 1.交变电流:电流强度的大小和方向 ,这种电流叫交变电流。 2.交变电电流的产生和变化规律 (1)产生:在匀强磁场中,绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈产生的是 交变电流. (2)规律(瞬时值表达式): ①中性面的特点: ②变化规律:(交变电流瞬时值的表达式) 电动势: 电压: 电流: ③正弦(余弦)交变电流的图象 二、描述交变电流的物理量 1. 交变电流的最大值: (1)交变电流的最大值(m m I E 、)与 无关,但是转动轴应与磁感线 . (2)某些电学元件(电容器、晶体管等)的击穿电压指的是交变电压的最大值. 2.交变电流的有效值: (1)有效值是利用 定义的.(即 ,则直流电的数值就是该交流电的有效值.) (2)正弦交变电流的有效值: (3)通常说的交变电流的电压、电流强度以及交流电表的读数、保险丝的熔断电流的值,都是指交变电流的 值.此外求解交变电流的电热问题时,必须用 值来进行计算. 3.交变电流的周期、频率、角速度:

(1)周期T:交变电流完成一次周期性变化所需的时间. (2)频率f:1s内完成周期性变化的次数. (3)角速度ω:1s内转过的角度. (4)三者关系: 我国民用交变电流的周期T= s、频率f= Hz、角速度ω= rad/s. 4.交变电流平均值: (1)交变电流图象中图象与t轴所围成的面积与时间的比值叫做交变电流的平均值. (2)平均值是利用来进行计算的,计算时只能用平均值. 三、电感和电容对交流的作用 电感是“通流、阻流、通频、阻频”. 电容是“通流、隔流、通频、阻频”. 四、变压器 1.变压器的构造图: 2.变压器的工作原理: 3. 理想变压器 (1)电压跟匝数的关系: (2)功率关系: (3)电流关系: (4)决定关系:

高二物理交变电流知识点及习题

第一节交流电的产生和变化规律 一、交变电流: c)、(e)所示电流都属 2、中性面:匀速旋转的线圈,位于跟磁感线垂直的平面叫做中性面。这一位置穿过线圈的磁通量最大,但切割边都未切割磁感线,或者说这时线圈的磁通量变化率为零,线圈中无感应电动势。 3、规律: (1)、函数表达式:从中性面开始计时,则e=NBSωsinωt 。用εM表示峰值εM=NBSω 则e=εM sinωt在纯电阻电路中,电流I= R R e m ε =sinωt=I m sinωt,电压u=U m sinωt 。 4、交流发电机 (1)发电机的基本组成:①用来产生感应电动势的线圈(叫电枢)②用来产生磁场的磁极 (2)发电机的基本种类①旋转电枢式发电机(电枢动磁极不动)②旋转磁极式发电机(磁极动电枢不动)无论哪种发电机,转动的部分叫转子,不动的部分叫定子 第二节表征交变电流的物理量 1、表征交变电流大小物理量 ①瞬时值:对应某一时刻的交流的值用小写字母x 表示,e i u ②峰值:即最大的瞬时值用大写字母表示,U mImεm εm= nsBωIm=εm/ R 注意:线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动时,所产生感应电动势的峰值为 ε m =NBSω,即仅由匝数N,线圈面积S,磁感强度B和角速度ω四个量决定。与轴的具体位置,线圈的形状及线圈是否闭合都是无关的。 ③有效值: ⅰ、意义:描述交流电做功或热效应的物理量 ⅱ、定义:跟交流热效应相等的恒定电流的值叫做交流的有效值。 ⅲ、正弦交流的有效值与峰值之间的关系是ε= 2 m ε I= 2 m I U= 2 m U 。 i o t i o t i o t i o t i o t 图151 (a d )) (b () c() d () e

高考物理最新电磁学知识点之交变电流难题汇编

高考物理最新电磁学知识点之交变电流难题汇编 一、选择题 1.图中矩形线圈abcd 在匀强磁场中以ad 边为轴匀速转动,产生的电动势瞬时值为e =5sin20t (V ),则以下判断正确的是() A .此交流电的频率为 10 π Hz B .当线圈平面与中性面重合时,线圈中的感应电动势为5V C .当线圈平面与中性面垂直时,线圈中的感应电动势为0V D .线圈转动一周,感应电流的方向改变一次 2.如图甲所示电路,已知电阻21R R R ==,和1R 并联的D 是理想二极管(正向电阻可视为零,反向电阻为无穷大),在A 、B 之间加一个如图乙所示的交变电压(0AB U >时电压为正值)。则R 2两端电压的有效值为( ) A .510V B .10 V C .55V D .102V 3.如图所示的电路中,变压器为理想变压器,电流表和电压表为理想电表,R 0为定值电阻,在a 、b 端输入正弦交流电,开关S 闭合后,灯泡能正常发光,则下列说法正确的是( ) A .闭合开关S ,电压表的示数变小 B .闭合开关S ,电流表的示数变小 C .闭合开关S 后,将滑动变阻器的滑片P 向下移,灯泡变亮 D .闭合开关S 后,将滑动变阻器的滑片P 向下移,电流表的示数变小 4.把图甲所示的正弦式交变电流接在图乙中理想变压器的A 、B 两端,电压表和电流表均为理想电表,R t 为热敏电阻(温度升高时其电阻减小),R 为定值电阻.下列说法正确的是:( )

A .R t 处温度升高时,电流表的示数变大,变压器输入功率变大 B .R t 处温度升高时,电压表V 1、V 2示数的比值不变 C .在t=1× 10﹣2s 时,穿过该矩形线圈的磁通量为零 D .变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为u=36sin50πt (V ) 5.如图所示,交流电流表A 1、A 2、A 3分别与电容器C .线圈L 和电阻R 串联后接在同一个交流电源上,供电电压瞬时值为U 1=U m sinω1t,三个电流表读数相同.现换另一个电源供电,供电电压瞬时值为U 2=U m sinω2t,ω2=2ω1.改换电源后,三个电流表的读数将( ) A .A 1将减小,A 2将增大,A 3将不变 B .A 1将增大,A 2将减小,A 3将不变 C .A 1将不变,A 2将减小,A 3将增大 D .A 1将减小,A 2将减小,A 3将不变 6.电阻12R R 、与交流电源按照图甲方式连接,12=10,=20R R ΩΩ,闭合开关S 后,通过电阻2R 的正弦交变电流i 随时间t 变化的情况如图乙所示,则() A .通过1R 的电流有效值是1.0A B .通过2R 2A C .1R 两端的电压有效值为5V D .2R 两端的电压最大值为52 7.如图甲所示,理想变压器原副线圈的匝数比为5 :1,V 和R 1、R 2分别是电压表、定值电阻,且R 1=5R 2.已知ab 两端电压u 按图乙所示正弦规律变化.下列说法正确的是

高中物理二轮复习《直流电与交流电》

P UI P EI U E η== =外 专题四 电路和电磁感应 第一讲 直流电路与交流电路 何洁 知识主干 一、电功和电热 电功W =qU =UIt ;电热Q =I 2Rt. (1)对纯电阻电路,电功等于电热,即电流流经纯电阻电路,消耗的电能全部转化为内 能,所以W =Q =UIt =I 2Rt =U 2R t. (2)对非纯电阻电路(如电动机和电解槽),电能一部分转化为内能,另一部分转化为其他形式的能(如机械能或化学能等),所以电功必然大于电热,即W>Q ,这时电功只能用W =UIt 计算,电热只能用Q =I 2Rt 计算,两式不能通用. (3)电流流经纯电阻电路,消耗的电能全部转化为内能;流经非纯电阻电路,消耗的电能一部分转化为内能,另一部分转化为其他形式的能. (4)电源的功率与效率 ①电源的功率P :也称为电源的总功率,是电源将其他形式的能转化为电能的功率,计算式为:P= IE ②电源内阻消耗功率P 内:是电源内阻的热功率,也称为电源的损耗功率,计算式为:P 内= I 2r . ③电源的输出功率P 外:外电路上消耗的功率,计算式为:P 外= IU 外 . ④电源的效率: ⑤电源的输出功率与外电阻R 的关系: 因此可知当电源内外电阻相等时,输出功率最大。 当R >r 时,随着R 的增大输出功率越来越小. 当R <r 时,随着R 的增大输出功率越来越大. 当R 由小于r 增大到大于r 时,随着R 的增大输出功率先增大后减小(非单调变化). 4.含容电路的分析技巧 电容器两极板间的电压等于与电容器并联的电阻两端的电压,与电容器串联的电阻两端的电压一定为零(有阻无流,则无电压). 二、交变电流 22 2 2()()4RE E P UI R r R r r R ===-++外

物理交变电流知识点

第五章交变电流 一、交变电流的产生 1、原理:电磁感应 2、中性面:线圈平面与磁感线垂直的平面。 3、两个特殊位置的比较 ①线圈平面与中性面重合时(S ⊥B ),磁通量Φ最大, t ??Φ =0,e=0,i=0,感应电流的方向将发生改变。 ②线圈平面平行与磁感线时(S ∥B ),Φ=0, t ??Φ 最大,e 最大,i 最大,电流方向不变。 4、 穿过线圈的磁通量与产生的感应电动势、感应电流随时间变化的函数关系总是互余的: 函数 图象 磁通量 电动势 电压 电流 注:对中性面的理解 交流电瞬时值表达式的具体形式是由开始计时的时刻和正方向的规定共同决定的。若从中性面开始计时,虽然该时刻穿过线圈的磁通量最大,但线圈两边的运动方向恰与磁场方向平行,不切割磁感线,电动势为零,故其表达式为 ;但若从线圈平面和磁场平行时开始计时, 虽然该时刻穿过线圈的磁通量为零,但由于此时线圈两边的速度方向和磁场方向垂直,电动势最

大,故其表达式为。 二、对交变电流图像的理解 交变电流的图像包括φ-t、e-t、i-t、u-t等,具体图像见上页,现只研究e-t图像 从图像上可得到信息: 1、线圈平面与中性面平行时为计时平面 2、电流最大值 3、周期T和频率f 4、不同时刻交流电的瞬时值 5、线圈处于中性面和电流最大值对应的时 刻 6、任意时刻线圈的位置和磁场的夹角 周期 完成一次周期性变化所 用的时间 物理意义:表示交变电流变化快慢 的物理量 频率 1s内完成周期性变化的 次数 我国民用交变电流:T=0. 02 s, f=50 Hz, 三、表征交变电流的物理量 1、瞬时值、峰值(最大值)、有效值、平均值的比较 物理量物理含义重要关系适用情况及说明 瞬时值交变电流某一时刻的值 计算线圈某时刻的受力情况或力 矩的瞬时值 最大值最大的瞬时值讨论电容器的击穿电压(耐压值)有效值 跟交变电流的热效应等 效的恒定电流值 对正(余)弦交流电有: ? (1)计算与电流的热效应有关的 量(如功、功率、热量)等 (2)电气设备“铭牌”上所标的 一般是有效值 (3)保险丝的熔断电流为有效值 平均值交变电流图像中图线与计算通过电路截面的电荷量 t n E ? ?Φ = __

高考物理最新电磁学知识点之交变电流知识点训练附答案(2)

高考物理最新电磁学知识点之交变电流知识点训练附答案(2) 一、选择题 1.如图所示,一理想变压器原线圈接在电压恒为U 的交流电源上,原线圈接入电路的匝数可通过调节触头P 进行改变,副线圈、电阻箱R 和定值电阻R 1以及理想交流电流表连接在一起。下列说法正确的是( ) A .不管电阻箱如何调节,电流表示数一定变大 B .只将R 和R 1由并联改为串联结构,其他保持不变,则电流表示数将变大 C .只将P 的位置向上滑动,其他保持不变,则R 1的功率将变小 D .保持P 的位置不动,增大R ,则R 1的电功率变小 2.如图所示,面积为S 、匝数为N 的矩形线框在磁感应强度为B 的匀强磁场中,绕垂直于磁感线的轴OO ′匀速转动,通过滑环向理想变压器供电,灯泡L 1、L 2、L 3均正常发光.已知L 1、L 2、L 3的额定功率均为P ,额定电流均为I ,线框及导线电阻不计,则( ) A .理想变压器原副线圈的匝数比为1:2 B .图示位置时穿过线框的磁通量变化率为零 C .若灯L 1烧断,灯泡L 3将变暗 D .线框转动的角速度为 2P NBSI 3.如图所示,单匝闭合金属线框abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO'匀速转动,设穿过线框的最大磁通量为Φm ,线框中产生的最大感应电动势为E m ,从线框平面与磁场平行时刻(图示位置)开始计时,下面说法正确的是 A .线框转动的角速度为m m E

B .线框中的电流方向在图示位置发生变化 C .当穿过线框的磁通量为Φm 的时刻,线框中的感应电动势为E m D .若转动周期减小一半,线框中的感应电动势也减小一半 4.如图甲所示电路,已知电阻21R R R ==,和1R 并联的D 是理想二极管(正向电阻可视为零,反向电阻为无穷大),在A 、B 之间加一个如图乙所示的交变电压(0AB U >时电压为正值)。则R 2两端电压的有效值为( ) A .510V B .10 V C .55V D .102V 5.采用220 kV 高压向远方的城市输电.当输送功率一定时,为使输电线上损耗的功率减小为原来的1 4 ,输电电压应变为( ) A .55 kV B .110 kV C .440 kV D .880 kV 6.如图所示,一交流电的电流随时间而变化的图象。此交流电流的有效值是( ) A .3.52A B .3.5A C .5A D .52A 7.教学用发电机能够产生正弦式交变电流。利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R 供电,电路如图所示,理想交流电流表A 、理想交流电压表V 的读数分别为I 、U ,R 消耗的功率为P 。若发电机线圈的转速变为原来的 1 2 ,则( ) A .R 消耗的功率变为 12 P B .电压表V 的读数变为12 U C .电流表A 的读数变为2I D .通过R 的交变电流频率不变 8.在匀强磁场中,一矩形金属线圈绕与磁感线垂直的转轴匀速转动,如图甲所示,产生的 交变电动势的图象如图乙所示,则 ( )

2020最新高中物理 第5章 交变电流章末复习课学案 新人教版必备3-2

E m 11ΔΦn 1 f TΔt n 2 e 第5章交变电流 章末复习课 【知识体系】 [答案填空]①垂直于磁场的轴②最大③零④最大⑤sinωt⑥nBSω⑦ 电流的热效应⑧ 2 ⑨⑩?n?交流?高频?直流?低频? ?I 2 n 2 ?I2r?Ir 主题1交流电四值的计算及应用 1.瞬时值:反映不同时刻交变电流的大小和方向,正弦式电流瞬时值表达式为:=E m sin ωt,i=I m sinωt.应当注意必须从中性面开始.在研究某一时刻或某状态的问题时,要用瞬时值. 2.峰值:交变电流的峰值是它能达到的最大值.线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴 旋转所产生的交变电流的电动势,其最大值E m =nBSω,在考虑电容器的耐压值时,应根据交流电的最大值.

Δt 2 ,I= I m 2 ,U= U m 4.有效值:正弦式交流电的有效值E= E m (3)电动势的有效值E= E m 线圈匀速转动的周期T==0.02s, ΔΦ 3.平均值:平均值需用E=n和进行计算,求一段时间内通过导体横截面的电荷量时要用电流的平均值,. 2 ,其他交变电流的有效值根据有效值的定义计算,求电功、电功率、焦耳热、确定保险丝的熔断电流,要用电流的有效值;没有特殊说明时,交流电的电流、电压、电动势指有效值,交流电表的测量值是有效值,交流用电设备上所标的额定电压、额定电流都是有效值. 【典例1】如图所示,N=50匝的矩形线圈abcd,ab边长l 1 =20cm,ad边长l 2 =25 cm,放在磁感应强度B=0.4T的匀强磁场中,外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO′轴以n=3000r/min的转速匀速转动,线圈电阻r=1Ω,外电路电阻R=9Ω,t=0时线圈平面与磁感线平行,ab边正转出纸外、cd边转入纸里.求: (1)t=0时感应电流的方向; (2)感应电动势的瞬时值表达式; (3)线圈转一圈外力做的功; (4)从图示位置转过90°的过程中流过电阻R的电荷量. 解析:(1)根据右手定则,线圈感应电流方向为adcba. (2)线圈的角速度ω=2πn=100πrad/s, 图示位置的感应电动势最大,其大小为E m =NBl 1 l 2 ω, 代入数据得E m =314V, 感应电动势的瞬时值表达式: e=E m cosωt=314cos100πt V. 2 , 2π ω 线圈匀速转动一圈,外力做功大小等于电功的大小,即: W=I2(R+r)T = E2 R+r ·T,

高中物理交流电总结

高中物理交流电总结知识要点: 1、交流电 交流电的产生和变化规律 公式 图象 表征交流电的物理量 最大值、瞬时值、有效值; 周期、频率 交流电能的传输——变压器——远距离送电 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? 2、基本要求: (1)理解正弦交流电的产生及变化规律 ①矩形线圈在匀强磁场中,从中性面开始旋转,在已知B、L、ω情况下,会写 出正弦交流电的函数表达式并画出它的图象。 ②函数表达式与图象相互转换。 (2)识记交流电的物理量,最大值、瞬时值、有效值;周期、频率、角频率; (3)理解变压器的工作原理及初级,次级线圈电压,电流匝数的关系。理解远距离输电的特点。 (4)了解三相交流电的产生。 一、交流电的产生及变化规律: 1、产生:强度和方向都随时间作周期性变化的电流叫交流电。 矩形线圈在匀强磁场中,绕垂直于匀强磁场的线圈的对称轴作匀速转动时,如图5—1所示,产生正弦(或余弦)交流电动势。当外电路闭合时形成正弦(或余弦)交流电流。 图5—1 2、变化规律: (1)中性面:与磁力线垂直的平面叫中性面。 线圈平面位于中性面位置时,如图5—2(A)所示,穿过线圈的磁通量最大,

但磁通量变化率为零。因此,感应电动势为零 。 图5—2 当线圈平面匀速转到垂直于中性面的位置时(即线圈平面与磁力线平行时) 如图5—2(C )所示,穿过线圈的磁通量虽然为零,但线圈平面内磁通量变化率最大。因此,感应电动势值最大。 εωm N B l v N B S ==2·······(伏) (N 为匝数) (2)感应电动势瞬时值表达式: 若从中性面开始,感应电动势的瞬时值表达式:e t m =ε ω·sin (伏)如图 5—2(B )所示。 感应电流瞬时值表达式:i I t m =·sin ω(安) 若从线圈平面与磁力线平行开始计时,则感应电动势瞬时值表达式为: e t m = εω·c o s (伏)如图5—2(D )所示。 感应电流瞬时值表达式:i I t m =·c o s ω(安) 3、交流电的图象: e t m =εω·sin 图象如图5—3所示。 e t m =εω·c o s 图象如图5—4所示。 想一想:横坐标用t 如何画。 4、发电机:

交变电流知识点

交变电流知识点 一、交变电流的产生 1、原理:电磁感应 2、中性面:线圈平面与磁感线垂直的平面。 3、两个特殊位置的比较 ①线圈平面与中性面重合时(S ⊥B ),磁通量Φ最大,t ??Φ =0,e=0,i=0,感应电流的方向将发生改变。 ②线圈平面平行与磁感线时(S ∥B ),Φ=0, t ??Φ 最大,e 最大,i 最大,电流方向不变。 4、 穿过线圈的磁通量与产生的感应电动势、感应电流随时间变化的函数关系总是互余的: 函数 图象

注:对中性面的理解 交流电瞬时值表达式的具体形式是由开始计时的时刻和正方向的规定共同决定的。若从中性面开始计时,虽然该时刻穿过线圈的磁通量最大,但线圈两边的运动方向恰与磁场方向平行,不切割磁感线,电动势为零,故其表达式为 ;但若从线圈平面和磁场平行时开始计时, 虽然该时刻穿过线圈的磁通量为零,但由于此时线圈两边的速度方向和磁场方向垂直,电动势最大,故其表达式为 。 例:矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面的轴匀速转动时产生了交变电流,下列说法 正确的是( ) A .当线框位于中性面时,线框中感应电动势最大 B .当穿过线框的磁通量为零时,线框中的感应电动势也为零 C .每当线框经过中性面时,感应电动势或感应电流方向就改变一次 D .线框经过中性面时,各边切割磁感线的速度为零 答案:CD 【变式训练】一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动,在转动过程中,线框中的最大磁通量为m ?,最大感应电动势为m E ,则下列说法中正确的是( ) A .当穿过线框的磁通量为零时,感应电动势也为零 B .当穿过线框的磁通量减小时,感应电动势在增大 C .当穿过线框的磁通量等于m ?5.0时,感应电动势等于m E 5.0 D .线框转动的角速度m m E ?ω/=

高考物理电磁学知识点之交变电流难题汇编附答案解析

高考物理电磁学知识点之交变电流难题汇编附答案解析 一、选择题 1.如图所示,理想变压器的原线圈接在()2202sin100V u t π=的交流电源上,副线圈接有R =110Ω的负载电阻,原、副线圈匝数之比为4∶1,电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是 A .电流表的读数为2A B .原线圈的输入功率为27.5W C .电压表的读数为77.8V D .副线圈输出交流电的周期为50s 2.普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流,通常要通过电流互感器来连接,图中电流互感器ab 一侧线圈的匝数较少,工作时电流为I ab ,cd 一侧线圈的匝数较多,工作时电流为I cd ,为了使电流表能正常工作,则( ) A .ab 接MN 、cd 接PQ ,I ab <I cd B .ab 接MN 、cd 接PQ ,I ab >I cd C .ab 接PQ 、cd 接MN ,I ab <I cd D .ab 接PQ 、cd 接MN ,I ab >I cd 3.在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动,如图甲所示.产生的 感应电动势如图乙所示,则( ) A .线框产生的交变电动势有效值为311V B .线框产生的交变电动势频率为100Hz C .0.01s t =时线框平面与中性面重合 D .0.015s t =时线框的磁通量变化率为零 4.如图所示,有一矩形线圈面积为S ,匝数为N ,总电阻为r ,外电阻为R ,接触电阻不计.线圈绕垂直于磁感线的轴'OO 以角速度w 匀速转动,匀强磁场的磁感应强度为.B 则

() A .当线圈平面与磁感线平行时,线圈中电流为零 B .电流有效值2NBSw I = C .电动势的最大值为2NBSw D .外力做功的平均功率() 2222 2N B S w P R r =+ 5.一自耦变压器如图所示,环形铁芯上只绕有一个线圈,将其接在a 、b 间作为原线圈.通过滑动触头取该线圈的一部分,接在c 、d 间作为副线圈,在a 、b 间输入电压为U 1的交变电流时,c 、d 间的输出电压为U 2,在将滑动触头从M 点顺时针转到N 点的过程中( ) A .U 2>U 1,U 2降低 B .U 2>U 1,U 2升高 C .U 2

高二物理选修3-2复习题型归纳

高二物理选修3-2(电磁感应、交流电)复习 一、感应电流条件的判断: 1.关于感应电流,下列说法中正确的是:() A.只要闭合电路里有磁通量,闭合电路里就有感应电流 B.穿过螺线管的磁通量发生变化时,螺线管内部就一定有感应电流产生 C.线框不闭合时,即使穿过线框的磁通量发生变化,线框也没有感应电流 D.只要电路的一部分切割磁感线运动电路中就一定有感应电流 2.如图所示,导线ab和cd互相平行,则下列情况中导线cd中无感应电流的是:() A.电键K 闭合或断开的瞬间 B.电键K是闭合的,但滑动触头向左滑 C.电键K是闭合的,但滑动触头向右滑 D.电键K始终是闭合的,不滑动触头 3.如图所示,线圈两端接在电流表上组成闭合电路,在下列情况中, 电流表指针不发生偏转的是:() A.线圈不动,磁铁插入线圈的过程中 B.线圈不动,磁铁拔出线圈的过程中 C.磁铁插在线圈内不动 D.磁铁不动,线圈上下移动 二、感应电流方向的判断:(楞次定律、右手定则) 4.电阻R、电容器C与一线圈连成闭合回路,条形磁铁静止于线圈的正上方,N极朝下,如图所示,现使磁铁开始下落,在N极接近线圈上端的过程中,流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是() A.从a到b,上极板带正电 B.从a到b,下极板带正电 C.从b到a,上极板带正电 D.从b到a,下极板带正电 5.如图所示,同一平面内的三条平行导线串有两个电阻R和r,导体棒PQ与三条导线接触良好,匀强磁场的方向垂直纸面向里,导体棒的电阻可忽略.当导体棒向左滑动时,下列说法正确的是( ) A.流过R的电流为由d到c,流过r的电流为由b到a B.流过R的电流为由c到d,流过r的电流为由b到a C.流过R的电流为由d到c,流过r的电流为由a到b D.流过R的电流为由c到d,流过r的电流为由a到b 6.如图所示,光滑固定导轨,m、n水平放置,两根导体棒p、q平行放于导轨上,形成一个闭合回路,当一条形磁铁从高处下落接近回路时( ) A.p、q将互相靠拢 B.p、q将互相远离 C.磁铁的加速度仍为g D. 磁铁的加速度小于g 7. 如下图几种情况中,金属导体中产生的动生电动势为BLv的是…() L

高考物理电磁学知识点之交变电流知识点总复习含答案(6)

高考物理电磁学知识点之交变电流知识点总复习含答案(6) 一、选择题 1.如图所示,甲是远距离的输电示意图,乙是发电机输出电压随时间变化的图象,则( ) A .用户用电器上交流电的频率是100Hz B .发电机输出交流电的电压有效值是500V C .输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定 D .当用户用电器的总电阻增大时,输电线上损失功率减小 2.普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流,通常要通过电流互感器来连接,图中电流互感器ab 一侧线圈的匝数较少,工作时电流为I ab ,cd 一侧线圈的匝数较多,工作时电流为I cd ,为了使电流表能正常工作,则( ) A .ab 接MN 、cd 接PQ ,I ab <I cd B .ab 接MN 、cd 接PQ ,I ab >I cd C .ab 接PQ 、cd 接MN ,I ab <I cd D .ab 接PQ 、cd 接MN ,I ab >I cd 3.如图是交流发电机的示意图,匀强磁场方向水平向右,磁感应强度为B ,线圈ABCD 从图示位置(中性面)开始计时,绕垂直于磁场方向的轴OO ′逆时针匀速转动。已知转动角速度为ω,线圈ABCD 的面积为S ,匝数为N ,内阻为r ,外电路总电阻为R (包括滑环和电刷的接触电阻和电表电阻),规定线圈中产生的感应电流方向沿ABCD 为正方向,下列说法正确的是( ) A .线圈产生感应电动势的瞬时值为02sin e N B S t ωω= B .电路中产生的电流有效值为022() NB S I R r ω = +

C .外电路的电压峰值为02m NB S R U R r ω=+ D .1秒内线圈中电流方向改变 2ωπ 次 4.教学用发电机能够产生正弦式交变电流。利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R 供电,电路如图所示,理想交流电流表A 、理想交流电压表V 的读数分别为I 、U ,R 消耗的功率为P 。若发电机线圈的转速变为原来的 1 2 ,则( ) A .R 消耗的功率变为 12 P B .电压表V 的读数变为12 U C .电流表A 的读数变为2I D .通过R 的交变电流频率不变 5.在匀强磁场中,一矩形金属线圈绕与磁感线垂直的转轴匀速转动,如图甲所示,产生的 交变电动势的图象如图乙所示,则 ( ) A .t =0.005s 时线圈平面与磁场方向平行 B .t =0.010s 时线圈的磁通量变化率最大 C .线圈产生的交变电动势频率为100Hz D .线圈产生的交变电动势有效值为311V 6.如图所示,左右两个电路中,当a 、b 两端和e 、f 两端分别接220V 的交变电压时,测得c 、d 两端和g 、h 两端的电压均为110V .若分别在c 、d 两端和g 、h 两端加上110V 交变电压,则a 、b 两端和e 、f 两端测得的电压将分别是( ) A .220V ,220V B .220V ,110V C .110V ,110V D .220V , 0V 7.A 、B 是两个完全相同的电热器,A 、B 分别通以图甲、乙所示的交变电流。则

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