高考物理一輪復(fù)習(xí)課件交變電流的產(chǎn)生和描述

高考物理一輪復(fù)習(xí)課件交變電流的產(chǎn)生和描述第一頁，共52頁。(多選)關(guān)于線圈在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的交流電，以下說法中正確的是 (

)．A．線圈平面每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電流方向就改變一 次，感應(yīng)電動勢方向不變B．線圈每轉(zhuǎn)動一周，感應(yīng)電流方向就改變一次交變電流、描述交變電流的圖象Ⅰ(考綱要求)【思維驅(qū)動】第一頁第二頁，共52頁。C．線圈在中性面位置時，磁通量最大，磁通量的變化率 為零D．線圈在與中性面垂直的位置時，磁通量為零，感應(yīng)電 動勢最大答案

CD第二頁第三頁，共52頁。1．交變電流

(1)定義：____和____都隨時間做周期性變化的電流．

(2)圖象：如圖(a)、(b)、(c)、(d)所示都屬于交變電流．其中按正弦規(guī)律變化的交變電流叫正弦交流電，如圖(a)所示．【知識存盤】大小方向第三頁第四頁，共52頁。2．正弦交流電的產(chǎn)生和圖象

(1)中性面 ①中性面：與磁場方向垂直的平面． ②中性面與峰值面的比較中性面峰值面含義線圈平面與磁場方向垂直線圈平面與磁場方向平行磁通量最大(BS)零磁通量的變化率0最大感應(yīng)電動勢0最大(nBSω)電流方向發(fā)生改變方向不變第四頁第五頁，共52頁。(2)產(chǎn)生：在勻強(qiáng)磁場里，線圈繞___________方向的軸勻速轉(zhuǎn)動．(3)圖象：用以描述交流電隨時間變化的規(guī)律，如果線圈從中性面位置開始計時，其圖象為正弦曲線．如圖(e)、(f)所示．垂直于磁場第五頁第六頁，共52頁。(多選)一個單匝矩形線框的面積為S，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，從線圈平面與磁場垂直的位置開始計時，轉(zhuǎn)速為n轉(zhuǎn)/秒，則 (

)．A．線框交變電動勢的最大值為nπBS正弦交變電流的函數(shù)表達(dá)式、描述交變電流的物理量

Ⅰ(考綱要求)【思維驅(qū)動】第六頁第七頁，共52頁。答案

BD第七頁第八頁，共52頁?！局R存盤】一次周期性次數(shù)第八頁第九頁，共52頁。2．正弦式交變電流的函數(shù)表達(dá)式(線圈在中性面位置開始計時) (1)電動勢e隨時間變化的規(guī)律：e＝_________．

(2)負(fù)載兩端的電壓u隨時間變化的規(guī)律：u＝_________．

(3)電流i隨時間變化的規(guī)律：i＝________．其中ω等于線圈轉(zhuǎn)動的_______，Em＝_____．EmsinωtUmsinωtImsinωtnBSω角速度第九頁第十頁，共52頁。3．交變電流的瞬時值、峰值、有效值

(1)瞬時值：交變電流某一時刻的值，是時間的函數(shù)．

(2)峰值：交變電流(電流、電壓或電動勢)所能達(dá)到的最大的值，也叫最大值．

(3)有效值：跟交變電流的熱效應(yīng)等效的恒定電流的值叫做交變電流的有效值．對正弦交流電，其有效值和

峰值的關(guān)系為：E＝

，U＝

，I＝

．第十頁第十一頁，共52頁。(單選)如圖10－1－1所示，在電路兩端加上正弦交流電，保持電壓有效值不變，使頻率增大，發(fā)現(xiàn)各燈的亮暗情況是：燈1變亮，燈2變暗，燈3不變，則M、N、L中所接元件可能是 (

)．電感和電容對交變電流的影響Ⅰ(考綱要求)【思維驅(qū)動】圖10－1－1第十一頁第十二頁，共52頁。A．M為電阻，N為電容器，L為電感線圈B．M為電感線圈，N為電容器，L為電阻C．M為電容器，N為電感線圈，L為電阻D．M為電阻，N為電感線圈，L為電容器解析當(dāng)交變電流的頻率增大時，線圈的感抗變大，電容器的容抗變小，由燈1變亮，燈2變暗可知M為電容器，N為電感線圈，而電阻與交變電流的頻率無關(guān)，故L為電阻，C正確．答案

C第十二頁第十三頁，共52頁。1．電感對交變電流的阻礙作用 電感線圈對交變電流有________，電感對交變電流的阻礙作用的大小用_____表示，線圈的________越大，交變電流的____越高，阻礙作用越大，感抗也就越大．2．電容器對交變電流的阻礙作用 交變電流能夠“____”電容器，電容器對交變電流有____作用，電容器對交變電流的阻礙作用用____表示．電容器的電容越__．電容器對交變電流的阻礙作用就越小，也就是說，電容器的____就越小，電容器在交流電路中起的作用是通交流，隔直流，_______________．【知識存盤】阻礙作用自感系數(shù)頻率通過容抗大阻礙容抗通高頻、阻低頻感抗第十三頁第十四頁，共52頁。交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)定義的，所以進(jìn)行有效值計算時，要緊扣電流通過電阻生熱(或熱功率)進(jìn)行計算．第十四頁第十五頁，共52頁?！镜淅?】(2012·安徽卷，23)圖10－1－2甲所示是交流發(fā)電機(jī)模型示意圖．在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)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OO′轉(zhuǎn)動，由線圈引出的導(dǎo)線ae和df分別與兩個跟線圈一起繞OO′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．圖乙是線圈的主視圖，導(dǎo)線ab和cd分別用它們的橫截面來表示．已知ab長度為L1，bc長度為L2，線圈以恒定角速度ω逆時針轉(zhuǎn)動．(只考慮單匝線圈)考點一正弦交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律第十五頁第十六頁，共52頁。(1)線圈平面處于中性面位置時開始計時，試推導(dǎo)t時刻整個線圈中的感應(yīng)電動勢e1的表達(dá)式；(2)線圈平面處于與中性面成φ0夾角位置時開始計時，如圖丙所示，試寫出t時刻整個線圈中的感應(yīng)電動勢e2的表達(dá)式；(3)若線圈電阻為r，求線圈每轉(zhuǎn)動一周電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱．(其它電阻均不計)圖10－1－2第十六頁第十七頁，共52頁。所以，整個線圈中的感應(yīng)電動勢e1＝2BL1vsinωt＝BL1L2ωsinωt.(2)當(dāng)t＝0時，線圈平面與中性面的夾角為φ0，則某時刻t時，線圈平面與中性面的夾角為(ωt＋φ0)，故此時感應(yīng)電動勢的瞬時值e2＝2BL1vsin(ωt＋φ0)＝BL1L2ωsin(ωt＋φ0)．第十七頁第十八頁，共52頁。第十八頁第十九頁，共52頁?！咀兪礁?】(多選)如圖10－1－3所示， 單匝矩形線圈放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，以恒定的角速度ω繞ab邊轉(zhuǎn)動，磁場方向垂直于紙面向里，線圈所圍面積為S，線圈導(dǎo)線的總電阻為R.t＝0時刻線圈平面與紙面重合，且cd邊正在向紙面外轉(zhuǎn)動．則 (

)．圖10－1－3第十九頁第二十頁，共52頁。答案

CD第二十頁第二十一頁，共52頁。(1)中性面是與磁場方向垂直的平面，是假想的一個參考面．(2)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．(3)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．(4)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．借題發(fā)揮1．對中性面的理解第二十一頁第二十二頁，共52頁。2．對交變電流的“四值”的比較和理解物理量物理意義適用情況及說明瞬時值e＝Emsinωtu＝Umsinωti＝Imsinωt計算線圈某時刻的受力情況峰值(最大值)Em＝nBSωIm＝討論電容器的擊穿電壓第二十二頁第二十三頁，共52頁。第二十三頁第二十四頁，共52頁。3.交變電流的瞬時值表達(dá)式 當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到中性面(與磁場垂直的平面)時開始計時，交流電的瞬時值表達(dá)式是e＝Emsinωt，u＝Umsinωt，i＝Imsinωt.當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到與磁感線平行時開始計時，瞬時值表達(dá)式是e＝Emcosωt，u＝Umcosωt，i＝Imcosωt.4．最大值：Em＝nBSω，且Em與轉(zhuǎn)軸的所在位置和線圈形狀無關(guān)．第二十四頁第二十五頁，共52頁。【典例2】(單選)在勻強(qiáng)磁場中，一矩形金屬框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，如圖10－1－4甲所示，產(chǎn)生的交變電動勢的圖象如圖乙所示，則 (

)．考點二交變電流的圖象圖10－1－4第二十五頁第二十六頁，共52頁。A．t＝0.005s時線框的磁通量變化率為零B．t＝0.01s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311VD．線框產(chǎn)生的交變電動勢頻率為100Hz解析由圖象知，該交變電流電動勢峰值為311V，交變電動勢頻率為f＝50Hz，C、D錯；t＝0.005時，e＝311V，磁通量變化最快，t＝0.01s時，e＝0，磁通量最大，線圈處于中性面位置，A錯，B對．答案

B第二十六頁第二十七頁，共52頁?！咀兪礁?】(多選)矩形線框在勻強(qiáng)磁場內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動過程中，線框輸出的交流電壓隨時間變化的圖象如圖10－1－6所示，下列說法中正確的是 (

)．圖10－1－6第二十七頁第二十八頁，共52頁。解析由線框輸出的交流電壓隨時間變化圖象可知，交流電壓的最大值為36V，頻率為0.25Hz，B正確；有效值則為36V，A錯誤；2s末，線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為零，所以此時線框平面垂直于磁場，C正確；1s末，線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大，此時線框平面平行于磁場，通過線框的磁通量變化最快，D錯誤．答案

BC第二十八頁第二十九頁，共52頁。1．正弦交變電流的e、u、i圖象(如圖10－1－5所示)

線圈在中性面位置時開始計時借題發(fā)揮第二十九頁第三十頁，共52頁。2．由交變電流的圖象可得出：(1)交變電流的周期和頻率；(2)交變電流的最大值；(3)某一時刻對應(yīng)的瞬時值圖10－1－5第三十頁第三十一頁，共52頁?？记榉治鼋晡沂「呖荚嚲碇?，計算題的第13題對交變電流的產(chǎn)生、變化規(guī)律及“四值”的考查是熱點，3年2考．高考題型：計算題，也有選擇題．命題趨勢

2014年對本部分內(nèi)容的考查仍將通過交變電流的圖象、函數(shù)表達(dá)式考查交變電流的“四值”，計算題或選擇題，以選擇題為主．命題熱點10交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律命題專家評述第三十一頁第三十二頁，共52頁。(1)只考慮交流電的產(chǎn)生與規(guī)律而忽視了交流電路的結(jié)構(gòu)．(2)不知道計算與熱效應(yīng)有關(guān)的物理量時應(yīng)用有效值．閱卷教師叮嚀易失分點第三十二頁第三十三頁，共52頁。應(yīng)對策略解答交流電問題應(yīng)注意交流電的“四值”在解答交流電問題時，除要注意電路結(jié)構(gòu)外，還要：

(1)掌握交變電流的瞬時值表達(dá)式，理解交變電流圖象的物理意義．

(2)區(qū)分交變電流的最大值、瞬時值、有效值和平均值．第三十三頁第三十四頁，共52頁。高考佐證圖10－1－7第三十四頁第三十五頁，共52頁。(1)線圈切割磁感線時，感應(yīng)電動勢的大小Em；(2)線圈切割磁感線時，bc邊所受安培力的大小F；(3)外接電阻上電流的有效值I.第三十五頁第三十六頁，共52頁。第三十六頁第三十七頁，共52頁。【預(yù)測1】(單選)如圖10－1－8所示是矩形線框在勻強(qiáng)磁場內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生的電壓隨時間變化的圖象，則下列說法中正確的是 (

)．圖10－1－8第三十七頁第三十八頁，共52頁。A．交流電壓的有效值為110VB．交流電的頻率為0.25HzC．0.01s末線框平面平行于磁場，通過線框的磁通量變化最快D．0.02s時通過線框的磁通量為零答案

C第三十八頁第三十九頁，共52頁。【預(yù)測2】(多選)如圖10－1－9甲所示，將阻值為R＝5Ω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)律如圖乙所示，電流表串聯(lián)在電路中測量電流的大?。畬Υ?，下列說法正確的是(

)．第三十九頁第四十頁，共52頁。A．電阻R兩端電壓變化規(guī)律的函數(shù)表達(dá)式為u＝2.5sin(200πt)VB．電阻R消耗的電功率為1.25WC．如圖丙所示，若此交變電流由一矩形線框在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生，當(dāng)線圈的轉(zhuǎn)速提升一倍時，電流表的示數(shù)為1A圖10－1－9第四十頁第四十一頁，共52頁。答案

AD第四十一頁第四十二頁，共52頁。一、交變電流的產(chǎn)生及“四值”的應(yīng)用1．(多選)如圖10－1－10所示為一小型交流發(fā)電機(jī)模型的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞中心軸以較小的角速度轉(zhuǎn)動，并通過兩滑環(huán)與電刷和電流表相連，在實驗中可看到 (

)．圖10－1－10A．線圈轉(zhuǎn)動一周，電流表指針將左右擺動B．線圈平面轉(zhuǎn)到與磁感線相垂直時，電流表的指針偏轉(zhuǎn)最大第四十二頁第四十三頁，共52頁。C．線圈平面轉(zhuǎn)到與磁感線平行時，電流表的指針偏轉(zhuǎn)最大D．線圈轉(zhuǎn)動時，電流表的指針只向一個方向偏轉(zhuǎn)，不會左右擺動解析線圈在勻強(qiáng)磁場中以較小的角速度轉(zhuǎn)動，可以認(rèn)為電流表的示數(shù)反映了感應(yīng)電流大小、方向的變化．線圈平面轉(zhuǎn)到了與磁感線平行時，通過線圈平面的磁通量為零，但此時的感應(yīng)電動勢最大，電流表的指針偏轉(zhuǎn)最大．線圈轉(zhuǎn)動一周，電流方向變化兩次，故電流表指針將左右擺動．答案

AC第四十三頁第四十四頁，共52頁。2．(單選)如圖10－1－11所示為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)的原理圖，其矩形線圈在磁