高考物理一輪復(fù)習(xí)課件：第十章 第1講 交變電流的產(chǎn)生與描述

1、1.產(chǎn)生產(chǎn)生如圖如圖1011所示，將閉合線圈所示，將閉合線圈置于置于 磁場中，并繞磁場中，并繞 方向的軸做勻速轉(zhuǎn)動方向的軸做勻速轉(zhuǎn)動 垂直于磁感垂直于磁感線線第第1講交變電流的產(chǎn)生和描述講交變電流的產(chǎn)生和描述勻強勻強2變化規(guī)律變化規(guī)律(線圈在中性面位置開始計時線圈在中性面位置開始計時)(1)電動勢電動勢e隨時間變化的規(guī)律：隨時間變化的規(guī)律：e .(2)電壓電壓u隨時間變化的規(guī)律：隨時間變化的規(guī)律：u .(3)電流電流i隨時間變化的規(guī)律：隨時間變化的規(guī)律：i .其中其中等于線圈轉(zhuǎn)動的等于線圈轉(zhuǎn)動的 ，Em .3正弦式交變電流的圖象正弦式交變電流的圖象(如圖如圖1012所示所示)EmsintUms

2、intImsint角速度角速度nBl1l2nBS【針對訓(xùn)練】【針對訓(xùn)練】1圖中閉合線圈都在勻強磁場中繞虛線所示的固定轉(zhuǎn)軸圖中閉合線圈都在勻強磁場中繞虛線所示的固定轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，不能產(chǎn)生正弦式交變電流的是勻速轉(zhuǎn)動，不能產(chǎn)生正弦式交變電流的是()【解析】【解析】A、B選項中閉合線圈在勻強磁場中繞垂直于選項中閉合線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場且過線圈平面的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，滿足產(chǎn)生正弦式交變磁場且過線圈平面的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，滿足產(chǎn)生正弦式交變電流的條件，能產(chǎn)生正弦式交變電流；電流的條件，能產(chǎn)生正弦式交變電流；C選項中轉(zhuǎn)軸平行選項中轉(zhuǎn)軸平行于磁場，轉(zhuǎn)動過程中，穿過線圈的磁通量始終為零，故于磁場，轉(zhuǎn)動過程中，穿

3、過線圈的磁通量始終為零，故C中不產(chǎn)生正弦式交變電流；中不產(chǎn)生正弦式交變電流；D選項中雖然只有一半線圈在選項中雖然只有一半線圈在磁場中，但是始終有一邊切割磁感線按照正弦規(guī)律產(chǎn)生感磁場中，但是始終有一邊切割磁感線按照正弦規(guī)律產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，且一邊出時，另一邊恰好入，保證轉(zhuǎn)動過程中應(yīng)電動勢，且一邊出時，另一邊恰好入，保證轉(zhuǎn)動過程中感應(yīng)電動勢連續(xù)按照正弦規(guī)律變化故應(yīng)選感應(yīng)電動勢連續(xù)按照正弦規(guī)律變化故應(yīng)選C.【答案】【答案】C時間時間 周期性變化周期性變化 赫茲赫茲(Hz) 2交變電流的瞬時值、峰值、有效值和平均值交變電流的瞬時值、峰值、有效值和平均值(1)瞬時值：交變電流瞬時值：交變電流 的值，是時間

4、的函數(shù)的值，是時間的函數(shù)(2)峰值：交變電流的電流或電壓所能達(dá)到的峰值：交變電流的電流或電壓所能達(dá)到的 (3)有效值：讓交變電流與恒定電流分別通過相同的電阻，有效值：讓交變電流與恒定電流分別通過相同的電阻，如果它們在交變電流的一個周期內(nèi)如果它們在交變電流的一個周期內(nèi) 相等，則這相等，則這個恒定電流個恒定電流I、恒定電壓、恒定電壓U就是這個交變電流的有效值就是這個交變電流的有效值(4)正弦式交變電流的有效值與峰值之間的關(guān)系正弦式交變電流的有效值與峰值之間的關(guān)系I ，U ，E .(5)平均值：交變電流圖象中波形與橫軸所圍面積跟時間的平均值：交變電流圖象中波形與橫軸所圍面積跟時間的比值，其數(shù)值可以用

5、比值，其數(shù)值可以用 計算計算某一時刻某一時刻最大值最大值產(chǎn)生的熱量產(chǎn)生的熱量【答案】【答案】CD1.感抗感抗表示電感線圈對交變電流阻礙作用的大小表示電感線圈對交變電流阻礙作用的大小(1)線圈的自感系數(shù)越大，交變電流的頻率越大，電感對線圈的自感系數(shù)越大，交變電流的頻率越大，電感對交變電流的阻礙作用越交變電流的阻礙作用越 (2)作用：通作用：通 、阻、阻 (低頻扼流圈低頻扼流圈)，通低頻、阻高，通低頻、阻高頻頻(高頻扼流圈高頻扼流圈)2容抗容抗表示電容器對交變電流阻礙作用的大小表示電容器對交變電流阻礙作用的大小(1)電容器的電容越大，交流的頻率越高，電容器對交流電容器的電容越大，交流的頻率越高，電

6、容器對交流的阻礙作用就越的阻礙作用就越 (2)作用：通作用：通 、隔、隔 ；通高頻、阻低頻；通高頻、阻低頻大大直流直流交流交流小小交流交流直流直流【針對訓(xùn)練】【針對訓(xùn)練】3.如圖如圖1013所示電路中，所示電路中，A、B為兩相同的小燈泡，為兩相同的小燈泡，L為直流電阻為零的電感線圈，下列說法正確的是為直流電阻為零的電感線圈，下列說法正確的是()A電源為穩(wěn)恒直流電源時，電源為穩(wěn)恒直流電源時， 燈泡燈泡A、B亮度相同亮度相同B電源為穩(wěn)恒直流電源時，電源為穩(wěn)恒直流電源時， 燈泡燈泡A比比B亮度大亮度大C電源為交流電源時，電源為交流電源時， 燈泡燈泡A、B亮度相同亮度相同D電源為交流電源時，電源為交流

7、電源時， 燈泡燈泡A比比B亮度大亮度大【解析】【解析】電感線圈有通直流，阻交流的作用，電源為穩(wěn)電感線圈有通直流，阻交流的作用，電源為穩(wěn)恒直流電源時，恒直流電源時，A、B亮度相同，選項亮度相同，選項A正確，正確，B錯誤電源錯誤電源為交流電源時，為交流電源時，A燈比燈比B燈亮度大，選項燈亮度大，選項C錯誤，錯誤，D正確正確【答案】【答案】AD1.正弦式交變電流的變化規(guī)律正弦式交變電流的變化規(guī)律(線圈在中性面位置開始計時線圈在中性面位置開始計時)2.對中性面的理解對中性面的理解(1)中性面是與磁場方向垂直的平面，是假想的一個參考中性面是與磁場方向垂直的平面，是假想的一個參考面面(2)線圈平面位于中性

8、面時，穿過線圈平面的磁通量最大線圈平面位于中性面時，穿過線圈平面的磁通量最大，而磁通量的變化率為零，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為零，而磁通量的變化率為零，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為零(3)線圈平面與中性面垂直時，穿過線圈平面的磁通量為線圈平面與中性面垂直時，穿過線圈平面的磁通量為零，但磁通量的變化率最大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大零，但磁通量的變化率最大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大(4)線圈每經(jīng)過中性面一次，電流方向就改變一次，線圈線圈每經(jīng)過中性面一次，電流方向就改變一次，線圈轉(zhuǎn)動一周，兩次經(jīng)過中性面，所以電流的方向改變兩次轉(zhuǎn)動一周，兩次經(jīng)過中性面，所以電流的方向改變兩次 (2012安徽高考安徽高考)圖圖1014甲是交流發(fā)

9、電機模型甲是交流發(fā)電機模型示意圖在磁感應(yīng)強度為示意圖在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，有一矩形線圈的勻強磁場中，有一矩形線圈abcd可繞線圈平面內(nèi)垂直于磁感線的軸可繞線圈平面內(nèi)垂直于磁感線的軸OO轉(zhuǎn)動，由線圈轉(zhuǎn)動，由線圈引出的導(dǎo)線引出的導(dǎo)線ae和和df分別與兩個跟線圈一起繞分別與兩個跟線圈一起繞OO轉(zhuǎn)動的金屬轉(zhuǎn)動的金屬圓環(huán)相連接，金屬圓環(huán)又分別與兩個固定的電刷保持滑動圓環(huán)相連接，金屬圓環(huán)又分別與兩個固定的電刷保持滑動接觸，這樣矩形線圈在轉(zhuǎn)動中就可以保持和外電路電阻接觸，這樣矩形線圈在轉(zhuǎn)動中就可以保持和外電路電阻R形成閉合電路圖形成閉合電路圖1014乙是線圈的主視圖，導(dǎo)線乙是線圈的主視圖，導(dǎo)線ab和

10、和cd分別用它們的橫截面來表示已知分別用它們的橫截面來表示已知ab長度為長度為L1，bc長度長度為為L2，線圈以恒定角速度，線圈以恒定角速度逆時針轉(zhuǎn)動逆時針轉(zhuǎn)動(只考慮單匝線圈只考慮單匝線圈) (1)線圈平面處于中性面位置時開始計時，試推導(dǎo)線圈平面處于中性面位置時開始計時，試推導(dǎo)t時刻整時刻整個線圈中的感應(yīng)電動勢個線圈中的感應(yīng)電動勢e1的表達(dá)式；的表達(dá)式；(2)線圈平面處于與中性面成線圈平面處于與中性面成0夾角位置時開始計時，如圖夾角位置時開始計時，如圖1014丙所示，試寫出丙所示，試寫出t時刻整個線圈中的感應(yīng)電動勢時刻整個線圈中的感應(yīng)電動勢e2的表達(dá)式；的表達(dá)式；(3)若線圈電阻為若線圈電阻

11、為r，求線圈每轉(zhuǎn)動一周電阻，求線圈每轉(zhuǎn)動一周電阻R上產(chǎn)生的焦上產(chǎn)生的焦耳熱耳熱(其他電阻均不計其他電阻均不計)【審題視點】【審題視點】(1)開始計時時線圈的初位置不同，則瞬開始計時時線圈的初位置不同，則瞬時值表達(dá)式不同時值表達(dá)式不同(2)求解的是電阻求解的是電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱，不要忽視線圈電阻上產(chǎn)生的焦耳熱，不要忽視線圈電阻r的影響的影響【即學(xué)即用】【即學(xué)即用】1(2011天津高考天津高考)在勻強磁場中，一矩形金屬線框繞與在勻強磁場中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，如圖磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，如圖1015甲所示，產(chǎn)生甲所示，產(chǎn)生的交變電動勢的圖象如圖的交變電動勢的圖象如圖10

12、15乙所示，則乙所示，則()At0.005 s時線框的磁通量變化率為零時線框的磁通量變化率為零Bt0.01 s時線框平面與中性面重合時線框平面與中性面重合C線框產(chǎn)生的交變電動勢有效值為線框產(chǎn)生的交變電動勢有效值為311 VD線框產(chǎn)生的交變電動勢頻率為線框產(chǎn)生的交變電動勢頻率為100 Hz【答案】【答案】B （2013屆安康檢測）如圖屆安康檢測）如圖1016甲所示，將阻甲所示，將阻值為值為R5 的電阻接到內(nèi)阻不計的正弦交變電源上，電流的電阻接到內(nèi)阻不計的正弦交變電源上，電流隨時間變化的規(guī)律如圖隨時間變化的規(guī)律如圖1016乙所示，電流表串聯(lián)在電乙所示，電流表串聯(lián)在電路中測量電流的大小對此，下列說法

13、正確的是路中測量電流的大小對此，下列說法正確的是()【審題視點】【審題視點】(1)利用利用it圖象結(jié)合電壓與電流的關(guān)系寫圖象結(jié)合電壓與電流的關(guān)系寫出電壓的函數(shù)表達(dá)式出電壓的函數(shù)表達(dá)式(2)求電功率時應(yīng)用電流的有效值求電功率時應(yīng)用電流的有效值(3)根據(jù)電流的熱效應(yīng)計算不同形式的交變電流的有效值根據(jù)電流的熱效應(yīng)計算不同形式的交變電流的有效值【答案】【答案】AD 【答案】【答案】B【答案】【答案】B【答案】【答案】D (2012江蘇高考江蘇高考)某興趣小組設(shè)計了一種發(fā)電裝置，某興趣小組設(shè)計了一種發(fā)電裝置，如圖如圖1019所示在磁極和圓柱狀鐵芯之間形成的兩磁所示在磁極和圓柱狀鐵芯之間形成的兩磁場區(qū)域的

14、圓心角場區(qū)域的圓心角均為均為，磁場均沿半徑方向匝數(shù)為，磁場均沿半徑方向匝數(shù)為N的矩的矩形線圈形線圈abcd的邊長的邊長abcdl、bcad2l.線圈以角速度線圈以角速度繞繞中心軸勻速轉(zhuǎn)動，中心軸勻速轉(zhuǎn)動，bc和和ad邊同時進(jìn)入磁場在磁場中，兩條邊同時進(jìn)入磁場在磁場中，兩條邊所經(jīng)過處的磁感應(yīng)強度大小均為邊所經(jīng)過處的磁感應(yīng)強度大小均為B、方向始終與兩邊的運、方向始終與兩邊的運動方向垂直線圈的總電動方向垂直線圈的總電 阻為阻為r，外接電阻為外接電阻為R.求：求：(1)線圈切割磁感線時，感應(yīng)電動線圈切割磁感線時，感應(yīng)電動 勢的大小勢的大小Em；(2)線圈切割磁感線時，線圈切割磁感線時，bc邊所受邊所受

15、 安培力的大小安培力的大小F；(3)外接電阻上電流的有效值外接電阻上電流的有效值I.【潛點探究】【潛點探究】此題為交流發(fā)電機模型，解答此題要從以此題為交流發(fā)電機模型，解答此題要從以下幾個方面分析：下幾個方面分析：(1)bc、ad邊進(jìn)入磁場時，切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，邊進(jìn)入磁場時，切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，而在磁場外時，不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，因此該發(fā)電機產(chǎn)生的不而在磁場外時，不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，因此該發(fā)電機產(chǎn)生的不是正弦交流電是正弦交流電(2)bc邊所受安培力為線圈中感應(yīng)電流在磁場中所受的安培邊所受安培力為線圈中感應(yīng)電流在磁場中所受的安培力力(3)電流的有效值可以用焦耳定律確定電流的有效值可以用焦耳定律確定【答案】【答案】BC【答案】【答案】B2(2010廣東高考廣東高考)圖圖10112是某種正弦式交變電壓是某種正弦式交變電壓的波形圖，由圖可確定該電壓的的波形圖，由圖可確定該電壓的()A周期是周期是0.01 sB最大值是最大值是311 VC有效值是有效值是220 VD表達(dá)式為表達(dá)式為u220sin 100t V【答案】【答案】BC【答案】【答案】C【答案】【答案】D交流發(fā)電機模型的綜合計算交流發(fā)電機模型的綜合計算5一臺小型發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正