高考物理一輪復(fù)習(xí)方案 （高頻考點(diǎn)+熱點(diǎn)導(dǎo)練+歷年高考題）第10章 第1節(jié) 交變電流的產(chǎn)生及描述 新人教版.ppt

第1節(jié)交變電流的產(chǎn)生及描述 考點(diǎn)1 正弦式交變電流的產(chǎn)生與圖象 例1 處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的矩形線圈abcd 以恒定的角速度繞ab邊轉(zhuǎn)動(dòng) 磁場(chǎng)方向平行于紙面并與ab垂直 在t 0時(shí)刻 線圈平面與紙面重合 如圖10 1 2 線圈的cd邊離開(kāi)紙面向外運(yùn)動(dòng) 若規(guī)定由a b c d a方向的感應(yīng)電流為正 則能反映線圈中感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的圖線是 圖10 1 2 解析 圖示位置線圈平面與磁感線平行 因?yàn)閏d邊離開(kāi)紙面向外運(yùn)動(dòng) cd邊產(chǎn)生最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 由右手定則cd上產(chǎn)生c d的感應(yīng)電流 線圈中的電流為a b c d a 為正 故選項(xiàng)c正確 答案 c點(diǎn)評(píng) 線圈平面每次轉(zhuǎn)過(guò)中性面時(shí) 線圈中感應(yīng)電流方向改變一次 轉(zhuǎn)動(dòng)一周線圈兩次通過(guò)中性面 故一周內(nèi)線圈中電流方向改變兩次 周期性改變一次 考點(diǎn)2 電感和電容對(duì)交變電流的作用 例2 如圖10 1 3所示電路中 如果交流電的頻率增大 三盞電燈的亮度將如何改變 為什么 圖10 1 3 解析 當(dāng)交變電流的頻率增大時(shí) 線圈對(duì)交變電流的阻礙作用增大 通過(guò)燈泡l1的電流將因此而減小 所以燈泡l1的亮度將變暗 而電容對(duì)交變電流的阻礙作用則隨交變電流頻率的增大而減小 即流過(guò)燈泡l2的電流增大 所以燈泡l2的亮度將變亮 由于電阻的大小與交變電流的頻率無(wú)關(guān) 流過(guò)燈泡l2的電流不變 因此其亮度也不變 點(diǎn)評(píng) 電感 電容對(duì)交變電流的阻礙作用與交流電的頻率有關(guān) 而電阻對(duì)交變電流的阻礙作用和交變電流的頻率無(wú)關(guān) 電阻r中的電流由交變電壓的有效值和電阻r決定 題型一 交變電流的變化規(guī)律及圖像 圖10 1 4 例3 如圖10 1 4所示 為交流發(fā)電機(jī)示意圖 匝數(shù)為n 100匝的矩形線圈 其邊長(zhǎng)分別為l1 0 1m和l2 0 2m 線圈電阻為r 5 在磁感應(yīng)強(qiáng)度b 0 5t的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸oo 以 50rad s的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 線圈和r 20 的外電阻相接 求 1 若從線圈處于中性面位置開(kāi)始計(jì)時(shí) 寫(xiě)出線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式 2 開(kāi)關(guān)s閉合時(shí) 寫(xiě)出線圈中感應(yīng)電流的瞬時(shí)值表達(dá)式 并畫(huà)出i t圖象 切入點(diǎn) 線圈繞在線圈平面內(nèi)且垂直磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 產(chǎn)生的正弦交流電的最大值為 em nbs 線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 回路中的電流滿足閉合電路歐姆定律 點(diǎn)評(píng) 復(fù)習(xí)時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面 1 交變電流的變化規(guī)律與線圈的形狀及與磁場(chǎng)垂直的轉(zhuǎn)動(dòng)軸處于線圈平面內(nèi)哪個(gè)位置無(wú)關(guān) 2 若從線圈平面和磁場(chǎng)方向平行時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí) 交變電流的變化規(guī)律為 i imcos t 3 要抓住表征交變電流特征的幾個(gè)物理量 周期 頻率 角速度 有效值 最大值 寫(xiě)出交變電流的表達(dá)式 進(jìn)一步畫(huà)出交流電的圖象 也可以由交變電流的瞬時(shí)值表達(dá)式以及圖象找出交變電流的最大值 周期等參量 題型二 交變電流與力學(xué)綜合問(wèn)題的分析方法 例4 如圖10 1 5所示 真空中水平放置的相距為d的平行金屬板板長(zhǎng)為l 兩板上加有恒定電壓后 板間可視為勻強(qiáng)電場(chǎng) 在t 0時(shí) 將圖乙中所示的交變電壓加在兩板上 這時(shí)恰有一質(zhì)量為m 電荷量為q的帶電粒子從兩板正中間以速度v0水平飛入電場(chǎng) 若此粒子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)恰能以平行于兩板的速度飛出 粒子重力不計(jì) 求 1 兩板上所加交變電壓的頻率應(yīng)滿足的條件 2 該交變電壓u0的取值范圍 圖10 1 5 點(diǎn)評(píng) 解決交變電流和力學(xué)綜合問(wèn)題時(shí) 應(yīng)注意 1 交變電流的大小和方向均隨時(shí)間周期性變化 從引起磁場(chǎng) 電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向周期性變化 所以研究帶電粒子在電磁場(chǎng)中受力時(shí) 要進(jìn)行詳細(xì)的動(dòng)態(tài)受力分析 2 粒子在交變電場(chǎng)中 常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)情況有三種 帶電粒子沿某一方向做直線運(yùn)動(dòng) 帶電粒子以某位置為中心做往復(fù)運(yùn)動(dòng) 帶電粒子做偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 所以研究帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí) 要做詳細(xì)的物理過(guò)程分析 必要時(shí)可畫(huà)出粒子的速度圖象來(lái)幫助判斷 3 分析時(shí)應(yīng)注意由于交變電流的周期性變化而引起的分析結(jié)果出現(xiàn)多解的可能 1 2011 安徽 如圖10 1 6所示的區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度為b 電阻為r 半徑為l 圓心角為45 的扇形閉合導(dǎo)線框繞垂直于紙面的o軸以角速度 勻速轉(zhuǎn)動(dòng) o軸位于磁場(chǎng)邊界 則線框內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值為 圖10 1 6 d 2 2011 天津 在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 如圖10 1 7甲所示 產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的圖象如圖10 1 7乙所示 則 a t 0 005s時(shí)線框的磁通量變化率為零b t 0 01s時(shí)線框平面與中性面重合c 線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)有效值為311vd 線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)頻率為100hz 圖10 1 7 b 3 2012 廣東卷 某小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)為e 50sin100 t v 對(duì)此電動(dòng)勢(shì) 下列表述正確的有 a 最大值是50vb 頻率是100hzc 有效值是25vd 周期是0 02s cd 解析 4 對(duì)于圖10 1 8所示的電流i隨時(shí)間t作周期性變化的圖象 下列描述哪些是正確的 a 電流的大小變化 方向也變化 是交流b 電流的大小變化 方向不變 不是交流c 電流的大小不變 方向不變 是直流d 以上說(shuō)法都不正確 圖10 1 8 b 解析 從圖象中可以看出 電流的大小隨時(shí)間作周期性變化 但電流的方向不變 所以根據(jù)交流的定義 該電流不是交流 b正確 5 如圖10 1 9 a 所示 一矩形線圈abcd放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 并繞過(guò)ab cd中點(diǎn)的軸oo 以角速度 逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 若以線圈平面與磁場(chǎng)夾角 45 時(shí) 如圖b 為計(jì)時(shí)起點(diǎn) 并規(guī)定當(dāng)電流自a流向b時(shí)電流方向?yàn)檎?則下列四幅圖中正確的是 圖10 1 9 答案 d 6 如圖10 1 10所示 圖線a是線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的正弦交流電的圖象 當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后 所產(chǎn)生的正弦