南方新高考高考物理大一輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題十 交變電流 第1講 交變電流的產(chǎn)生和描述課件

1、專(zhuān)題十 交變電流1考點(diǎn)內(nèi)容要求熱點(diǎn)1.交變電流、交變電流的圖象高考對(duì)本章知識(shí)的考查主要體現(xiàn)在“三突出”，一般試題難度不大，且多以選擇題的形式出現(xiàn).1.突出考查交變電流的產(chǎn)生過(guò)程.2.突出考查交變電流的圖象和交變電流的四值.3.突出考查變壓器，對(duì)變壓器原理理解的同時(shí)，還要掌握變壓器的靜態(tài)計(jì)算和動(dòng)態(tài)分析，遠(yuǎn)距離輸電也要重視.2.正弦交變電流的函數(shù)表達(dá)式、峰值和有效值3.理想變壓器4.遠(yuǎn)距離輸電實(shí)驗(yàn)十一：傳感器的簡(jiǎn)單使用2第1講交變電流的產(chǎn)生和描述3一、交變電流大小方向1.定義：_和_都隨時(shí)間周期性變化的電流，簡(jiǎn)稱(chēng)交變電流.2.圖象：如圖 10-1-1 甲、乙、丙、丁所示都屬于交變電流.其中按正弦規(guī)

2、律變化的交變電流叫正弦式交變電流，如圖甲所示.甲乙丙丁圖 10-1-14二、正弦式交變電流正(余)弦規(guī)律磁場(chǎng)勻速1.定義：按_變化的交變電流.2.產(chǎn)生：閉合線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于_方向的軸，從中性面開(kāi)始_轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中產(chǎn)生的電流.3.兩個(gè)重要位置垂直最大零零一次(1)中性面：與磁場(chǎng)方向_的平面.線圈平面位于中性面時(shí)，穿過(guò)線圈平面的磁通量_，而磁通量的變化率為_(kāi)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為_(kāi).線圈每經(jīng)過(guò)中性面一次，電流方向就改變_，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，兩次經(jīng)過(guò)中性面，所以電流方向改變_. 零最大最大(2)與中性面垂直的位置：穿過(guò)線圈平面的磁通量為_(kāi)，磁通量的變化率_，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)_.兩次5【基礎(chǔ)檢測(cè)】1.

3、(2016 年山東煙臺(tái)模擬)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 10-1-2 甲所示，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化規(guī)律的圖象如圖乙所示，已知發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻為 1.0 ，外接一個(gè)電阻為 9.0 的燈泡，則()甲乙圖 10-1-26A.電壓表的示數(shù)為 20 VB.電路中的電流方向每秒改變 5 次C.燈泡實(shí)際消耗的功率為 36 WD.電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的瞬時(shí)值表達(dá)式為 e20cos 5t (V)解析：根據(jù)題圖乙可知，交變電流的周期 T0.2 s，頻率 f5 Hz，所以電路中的電流方向每秒改變 10 次，B 錯(cuò)誤；電動(dòng)數(shù)為燈泡兩端電壓 UIR29 V18 V，A 錯(cuò)誤；燈泡的實(shí)

4、際功率為 PI2R36 W，C 正確.答案：C7三、表征交變電流的物理量1.周期和頻率周期性秒(1)周期：交變電流完成一次_變化所需的時(shí)間，通常用 T 表示，單位是_.單位時(shí)間赫茲(2) 頻率：交變電流在_ 內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)，通常用 f 表示，單位是_.(3)周期和頻率的關(guān)系：_.T1f82.峰值和有效值最大值電流的熱效應(yīng)(1)峰值：指交變電流的電動(dòng)勢(shì)、電壓或電流的_.(2)有效值：是根據(jù)_來(lái)規(guī)定的.讓交變電流和恒定電流分別通過(guò)_的電阻，使它們?cè)赺時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的_相等，就把這一直流電的 I、U 值叫做這一交變電流的電流、電壓的有效值.相同相等熱量(3) 正弦式交變電流的有效值和最大值之間的

5、關(guān)系：E _，I_，U_.9【基礎(chǔ)檢測(cè)】2.如圖 10-1-3 所示是某種正弦式交變電壓的波形圖，由圖可確定()A.最大值是 311 VB.周期是 0.01 sC.有效值是 311 VD.表達(dá)式為 U220sin 100t (V)圖 10-1-310解析：由題圖可知，交流電的最大值是 311 V，有效值為V220 V；周期為 0.02 s；表達(dá)式為 U311sin 100t (V)；故選 A.答案：A311211線圈平面與中性面重合時(shí)，SB，最大，考點(diǎn) 1 正弦交變電流的產(chǎn)生及圖象 重點(diǎn)歸納1.正弦式交變電流的產(chǎn)生(1)線圈繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng).(2)兩個(gè)特殊位置的特點(diǎn)t0，e0，i0

6、，電流方向?qū)l(fā)生改變.12最大，e 最線圈平面與中性面垂直時(shí)，SB，0，t大，i 最大，電流方向不改變.(3)電流方向的改變：線圈通過(guò)中性面時(shí)，電流方向發(fā)生改變，一個(gè)周期內(nèi)線圈兩次通過(guò)中性面，因此電流的方向改變兩次.(4)交變電動(dòng)勢(shì)的最大值 EmnBS，與轉(zhuǎn)軸位置無(wú)關(guān)，與線圈形狀無(wú)關(guān).13物理量函數(shù)圖象磁通量mcos tBScos t電動(dòng)勢(shì)eEmsin tNBSsin t電壓 uUmsin t 電流 iImsin t 2.正弦式交變電流的變化規(guī)律(線圈在中性面位置開(kāi)始計(jì)時(shí))14【考點(diǎn)練透】1.(多選，2013 年山東卷)如圖 10-1-4 甲所示是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，兩磁極 N、S 間的磁

7、場(chǎng)可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，為交流電流表.線圈繞垂直于磁場(chǎng)方向的水平軸 OO沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的交變電流隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示，以下判斷正確的是()甲乙圖 10-1-415A.電流表的示數(shù)為 10 AB.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為 50 rad/sC.0.01 s 時(shí)線圈平面與磁場(chǎng)方向平行D.0.02 s 時(shí)電阻 R 中電流的方向自右向左答案：AC16物理量 物理含義重要關(guān)系適用情況及說(shuō)明瞬時(shí)值交變電流某一時(shí)刻的值從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)eEmsin tiImsin t計(jì)算線圈某時(shí)刻的受力情況峰 值最大的瞬時(shí)值EmnBSEmImRr討論電容器的擊穿電壓考點(diǎn) 2 正弦交變電流的四

8、值問(wèn)題 重點(diǎn)歸納正弦式交變電流四值的計(jì)算及應(yīng)用17物理量 物理含義重要關(guān)系適用情況及說(shuō)明有效值跟交變電流的熱效應(yīng)等效的恒定電流的值( 只 適 用 于正弦式交變電流)(1)計(jì)算與電流的熱效應(yīng)有關(guān)的量(如電功、電功率、電熱等)(2)電氣設(shè)備“銘牌”上所標(biāo)的一般是指有效值(3) 保險(xiǎn)絲的熔斷電流為有效值(4) 交流電壓表和電流表的讀數(shù)為有效值(5)計(jì)算有效值時(shí)，時(shí)間一般取一個(gè)周期或取周期的整數(shù)倍(續(xù)表)18物理量 物理含義重要關(guān)系適用情況及說(shuō)明平均值某段時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或電流的平均值計(jì)算通過(guò)電路截面的電荷量(續(xù)表)19 典例剖析例 1：(多選，2014 年天津卷)如圖 10-1-5 甲所示，在勻強(qiáng)磁

9、場(chǎng)中，一矩形金屬線圈兩次分別以不同的轉(zhuǎn)速，繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)圖象如圖乙中曲線 a、b所示，則()圖 10-1-520A.兩次 t0 時(shí)刻線圈平面均與中性面重合B.曲線 a、b 對(duì)應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為 2 3C.曲線 a 表示的交變電動(dòng)勢(shì)頻率為 25 HzD.曲線 b 表示的交變電動(dòng)勢(shì)有效值為 10 V思維點(diǎn)撥：由圖乙可以看出，a、b 均為正弦式交變電流，由二者的周期關(guān)系可求出二者的角速度關(guān)系，進(jìn)而求兩者峰值的關(guān)系，再確定 b 的有效值.解析：t0 時(shí)刻，兩次產(chǎn)生的交流電的電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值均為零，因此線圈平面均與中性面重合，A 項(xiàng)正確；圖中 a、b 對(duì)應(yīng)21答案：AC22【考

10、點(diǎn)練透】2.(多選，2016 年新課標(biāo)全國(guó)卷)如圖 10-1-6 所示，M 為半圓形導(dǎo)線框，圓心為 OM；N 是圓心角為直角的扇形導(dǎo)線框，圓心為 ON；兩導(dǎo)線框在同一豎直面(紙面)內(nèi)；兩圓弧半徑相等；過(guò)直線 OMON 的水平面上方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面.現(xiàn)使線框 M、N 在 t0 時(shí)從圖示位置開(kāi)始，分別繞垂直于紙面、且過(guò) OM 和 ON 的軸，以相同的周期 T 逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則()23圖 10-1-6A.兩導(dǎo)線框中均會(huì)產(chǎn)生正弦交流電B.兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的周期都等于 TD.兩導(dǎo)線框的電阻相等時(shí)，兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的有效值也相等答案：BC24方法 等效替代法1.等效法是在保證某種效果

11、相同的前提下，將實(shí)際的、復(fù)雜的物理問(wèn)題和物理過(guò)程轉(zhuǎn)化為等效的、簡(jiǎn)單的、易于研究的物理問(wèn)題和物理過(guò)程來(lái)研究和處理的方法.252.運(yùn)用等效法處理問(wèn)題的一般步驟為：(1)分析原事物(需研究求解的物理問(wèn)題)的本質(zhì)特性和非本質(zhì)特性.(2)尋找適當(dāng)?shù)奶娲?，以保留原事物的本質(zhì)特性，拋棄非本質(zhì)特性.(3)研究替代物的特性及規(guī)律.(4)將替代物的規(guī)律遷移到原事物中去.(5)利用替代物遵循的規(guī)律、方法求解，得出結(jié)論.26例 2：(2013 年海南卷)通過(guò)一阻值 R100 的電阻的交變電流如圖 10-1-7 所示，其周期為 1 s.電阻兩端電壓的有效值為()圖 10-1-727審題突破：選定一個(gè)周期，在一個(gè)周期內(nèi)

12、用熱效應(yīng)相同來(lái)求解.答案：B題外拓展：高中物理中常用等效替代的思想進(jìn)行解題，如：(1)力的等效，合力與分力之間的等效；(2)運(yùn)動(dòng)的等效，合運(yùn)動(dòng)和分運(yùn)動(dòng)的等效；(3)模型的等效，如碰撞各類(lèi)模型的等效.28【觸類(lèi)旁通】如圖 10-1-8 所示，甲、乙為兩種電壓的波形，其中圖甲所示的電壓按正弦規(guī)律變化，圖乙所示的電壓波形是正弦函數(shù)圖象的一部分.下列說(shuō)法正確的是()圖 10-1-829A.圖甲、圖乙均表示交變電流B.圖甲所示電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為 u20sin 100t (V)C.圖乙所示電壓的有效值為 20 VD.圖乙所示電壓的有效值為 10 V解析：根據(jù)交變電流的定義，題圖甲、圖乙均表示交變電流，選

13、項(xiàng) A 正確；圖甲所示電壓最大值為 Um20 V，周期為示電壓的有效值為 U10 V，選項(xiàng) C 錯(cuò)誤，D 正確.答案：ABD30易錯(cuò)點(diǎn) 四值問(wèn)題的計(jì)算例 3：(2015 年四川卷)小型手搖發(fā)電機(jī)線圈共 N 匝，每匝可簡(jiǎn)化為矩形線圈 abcd，磁極間的磁場(chǎng)視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于線圈中心軸 OO，線圈繞OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖 10-1-9所示.矩形線圈 ab 邊和 cd 邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值都為 e0，不計(jì)線圈電阻，則發(fā)電機(jī)輸出電壓()31圖 10-1-932正解分析：由題意可知，線圈 ab 邊和 cd 邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值都為 e0，因此對(duì)單匝矩形線圈總電動(dòng)勢(shì)最大值為2e0，又因?yàn)榘l(fā)電機(jī)線圈共 N 匝，所以發(fā)電機(jī)線圈中總電動(dòng)勢(shì)最大值為 2Ne0，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，在不計(jì)線圈內(nèi)阻時(shí)，輸出電壓等于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，即其峰值為2Ne0，故選項(xiàng) A、B 錯(cuò)誤；又由題意可知，若從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，發(fā)電機(jī)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為正弦式交變電流，由其有效值與峰值的關(guān)答案：D33【觸類(lèi)旁通】如圖 10-1-10 所示，矩形線圈 abcd 與可變電容器 C、理想電流表組成閉合電路.線圈在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于