題型一交變電流的變化規(guī)律及圖像課件

第1節(jié)交變電流的產(chǎn)生及描述第1節(jié)1題型一交變電流的變化規(guī)律及圖像課件2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3題型一交變電流的變化規(guī)律及圖像課件4【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)．【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5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6【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．【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7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L(zhǎng)1=0.1m和L2=0.2m，線圈電阻為r=5Ω，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ω=50rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈和R=20Ω的外電阻相接，求：題型一：交變電流的變化規(guī)律及圖像圖10-1-4【例3】如圖8(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)：①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=nBSω；②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．(1)若從線圈處于中性面位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，寫(xiě)出線9題型一交變電流的變化規(guī)律及圖像課件10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=Imcosωt.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．點(diǎn)評(píng)：復(fù)習(xí)時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：11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(zhǎng)，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．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10-112圖10-1-5圖10-1-513題型一交變電流的變化規(guī)律及圖像課件14題型一交變電流的變化規(guī)律及圖像課件15題型一交變電流的變化規(guī)律及圖像課件16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．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：17(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．(2)粒子在交變電場(chǎng)中，常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)情況有三種18題型一交變電流的變化規(guī)律及圖像課件191.(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(zhǎng)、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ω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10-1-6D1.(2011?安徽)如圖10-1-6所示的區(qū)域內(nèi)有垂直于紙20題型一交變電流的變化規(guī)律及圖像課件212.(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10-1-7B2.(2011?天津)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線框繞與磁感線22題型一交變電流的變化規(guī)律及圖像課件233.(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＝50sin100πt(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0.02sCD3.(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＝524【解析】【解析】254.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10-1-8B4.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26【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．【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275.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ω逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．若以線圈平面與磁場(chǎng)夾角θ=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畡t下列四幅圖中正確的是()圖10-1-95.如圖10-1-9(a)所示，一矩形線圈abcd放置在勻強(qiáng)28答案：D答案：D29題型一交變電流的變化規(guī)律及圖像課件306.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)生的正弦交流電的圖象如圖線b所示．以下關(guān)于這兩個(gè)正弦交流電的說(shuō)法中正確的是()A．線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為1∶2B．交流電a的電壓瞬時(shí)值u=10sin0.4πtVC．交流電b的最大值為20/3VD．在圖中t=0時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量為最大圖10-1-10CD6.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)31題型一交變電流的變化規(guī)律及圖像課件32第1節(jié)交變電流的產(chǎn)生及描述第1節(jié)33題型一交變電流的變化規(guī)律及圖像課件34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35題型一交變電流的變化規(guī)律及圖像課件36【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)．【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37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38【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．【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39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L(zhǎng)1=0.1m和L2=0.2m，線圈電阻為r=5Ω，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ω=50rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈和R=20Ω的外電阻相接，求：題型一：交變電流的變化規(guī)律及圖像圖10-1-4【例3】如圖40(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)：①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=nBSω；②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．(1)若從線圈處于中性面位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，寫(xiě)出線41題型一交變電流的變化規(guī)律及圖像課件42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=Imcosωt.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．點(diǎn)評(píng)：復(fù)習(xí)時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：43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(zhǎng)，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．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10-144圖10-1-5圖10-1-545題型一交變電流的變化規(guī)律及圖像課件46題型一交變電流的變化規(guī)律及圖像課件47題型一交變電流的變化規(guī)律及圖像課件48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．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：49(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．(2)粒子在交變電場(chǎng)中，常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)情況有三種50題型一交變電流的變化規(guī)律及圖像課件511.(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(zhǎng)、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ω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10-1-6D1.(2011?安徽)如圖10-1-6所示的區(qū)域內(nèi)有垂直于紙52題型一交變電流的變化規(guī)律及圖像課件532.(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10-1-7B2.(2011?天津)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線框繞與磁感線54題型一交變電流的變化規(guī)律及圖像課件553.(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＝50sin100πt(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0.02sCD3.(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＝556【解析】【解析】574.對(duì)于圖10-1-8所示的