高考物理一轮总复习 专题十 第1讲 交变电流的产生和描述课件 新人教版.ppt

专题十交变电流,第1讲,交变电流的产生和描述,一、交变电流1定义：_和_都随时间周期性变化的,电流，简称交变电流,大小,方向,2图象：如图10-1-1(a)、(b)、(c)、(d)所示都属于交变电流其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流，如图(a)所示,图10-1-1,二、正弦式交变电流,正(余)弦规律,磁场,匀速,1定义：按_变化的交变电流2产生：闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于_方向的轴，从中性面开始_转动，线圈中产生的电流,(1)中性面：与磁场方向_的平面线圈平面位于中性面时，穿过线圈平面的磁通量_，而磁通量的变化率为_，产生的感应电动势为_线圈每经过中性面一次，电流方向就改变_，线圈转动一周，两次经过,3两个重要位置,垂直,最大,零,零,中性面，所以电流方向改变_,一次,两次,(2)与中性面垂直的位置：穿过线圈平面的磁通量为_，磁通量的变化率_，产生的感应电动势_.,零,最大,最大,4正弦交变电流的瞬时表达式(线圈在中性面位置开始计时),5.确定交变电流瞬时值表达式的基本思路,(1)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图象或由公式Em,nBS求出相应峰值,(2)明确线圈的计时位置，找出对应的函数关系式,线圈从中性面开始转动，则i-t图象为正弦函数图象，函,数式为iImsint.,线圈从垂直中性面开始转动，则i-t图象为余弦函数图象，,函数式为iImcost.,【基础检测】,1(2015年江苏连云港摸底)如图10-1-2甲所示为一台小型发电机的示意图，单匝线圈逆时针转动若从中性面开始计时，产生的电动势随时间的变化规律如图乙所示已知发电机线圈内阻为1.0，外接灯泡的电阻为9.0.求：,图10-1-2,(1)写出流经灯泡的瞬时电流的表达式(2)转动过程中穿过线圈的最大磁通量,数，通常用f表示，单位是_(3)周期和频率的关系：_.,(1)周期：交变电流完成一次_变化所需的时间，通常用T表示，单位是_(2)频率：交变电流在_内完成周期性变化的次,三、表征交变电流的物理量,1周期和频率,周期性,秒,赫兹,单位时间,2峰值和有效值,最大值,电流的热效应,相同,(1)峰值：指交变电流的电动势、电压或电流的_(2)有效值：是根据_来规定的让交变电流和恒定电流分别通过_的电阻，使它们在_时间内产生的_相等，就把这一直流电的I、U值叫做这一,交流电的电流、电压的有效值,相等,热量,(3)正弦式交变电流的有效值和最大值之间的关系：E_，I_，U_.,【基础检测】2(多选，2014年广东惠州一调)家庭中用的取暖器，正常工作时所用电压是按照图10-1-3中正弦规律变化的交流电，取,),暖器正常工作时的电流是3A下列表述正确的是(图10-1-3,A该交流电电压的有效值是220VB该交流电的周期是0.01s,C该交流电电压的瞬时表达式为u311sin100t(V)D取暖器正常工作时的功率是660W答案：AD,考点1正弦交变电流的产生及图象重点归纳,交流电的产生及图象问题的分析方法分析要点：一看、二变、三判,一看：看“轴”、看“点”、看“斜率”，并理解其物理,意义,二变：掌握“图与图”“图与式”和“图与物”之间的变,通关系,三判：在此基础上进行正确的分析和判断,【考点练透】1(多选，2013年山东卷)如图10-1-4甲所示是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强,磁场，,为交流电流表线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO,沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电,),流随时间变化的图象如图乙所示，以下判断正确的是(图10-1-4,A电流表的示数为10A,B线圈转动的角速度为50rad/s,C0.01s时线圈平面与磁场方向平行,D0.02s时电阻R中电流的方向自右向左答案：AC,2(多选，2014年广东深圳二模)一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的感应电动势e随时间t变,),化的规律如图10-1-5所示，下列说法正确的有(图10-1-5At1时刻线圈位于中性面Bt2时刻通过线圈的磁通量最大,C电动势的有效值为,D一个周期内交变电流的方向改变一次答案：AC,考点2正弦交变电流的四值问题重点归纳,正弦式交变电流四值的计算及应用,（续表）,(只适用于正弦式交变电流),典例剖析例1：(多选，2014年天津卷)如图10-1-6甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图乙中曲线a、b,所示，则(,),图10-1-6,A两次t0时刻线圈平面均与中性面重合B曲线a、b对应的线圈转速之比为23C曲线a表示的交变电动势频率为25HzD曲线b表示的交变电动势有效值为10V,思维点拨：由图乙可以看出，a、b均为正弦式交变电流，由二者的周期关系可求出二者的角速度关系，进而求两者峰值的关系，再确定b的有效值,答案：AC,【考点练透】3(多选，2015年河北联考调研)如图10-1-7所示，有一矩形线圈，面积为S，匝数为N，内阻为r，绕垂直磁感线的对称轴OO以角度速匀速转动，从图示位置转90的过程中，下,列说法正确的是(,),图10-1-7,答案：BC,4(多选，2015年河北沧州五校联考)如图10-1-8所示，一个单匝矩形导线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO匀速转动，转动周期为T0.线圈产生的电动势的最大值为Em，则,(,),图10-1-8,C线圈转动过程中磁通量变化率的最大值为EmD经过2T0的时间，通过线圈电流的方向改变2次答案：BC,方法,等效替代法,1等效法是在保证某种效果相同的前提下，将实际的、复杂的物理问题和物理过程转化为等效的、简单的、易于研究的物理问题和物理过程来研究和处理的方法,2运用等效法处理问题的一般步骤为：,(1)分析原事物(需研究求解的物理问题)的本质特性和非本,质特性,(2)寻找适当的替代物，以保留原事物的本质特性，抛弃非,本质特性,(3)研究替代物的特性及规律,(4)将替代物的规律迁移到原事物中去,(5)利用替代物遵循的规律、方法求解，得出结论,例2：(2013年海南卷)通过一阻值R100的电阻的交变电流如图10-1-9所示，其周期为1s电阻两端电压的有效值为,(,),图10-1-9,审题突破：选定一个周期，在一个周期内用热效应相同来求解,答案：B题外拓展：高中物理中常用等效替代的思想进行解题，如：(1)力的等效，合力与分力之间的等效；(2)运动的等效，合运动和分运动的等效；(3)模型的等效，如碰撞各类模型的等效,【触类旁通】(2015年河北唐山模拟)一个U形金属线框在匀强磁场中绕OO轴以相同的角速度匀速转动，通过导线给同一电阻R供电，如图10-1-10甲、乙所示其中甲图中OO轴右侧有磁场，乙图中整个空间均有磁场，两磁场磁感应强度相同则甲、乙,两图中交流电流表的示数之比为(,),图10-1-10,图D50,答案：A,易错点,四值问题的计算,例3：(2015年四川卷)小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO，线圈绕OO匀速转动，如图10-1-11所示矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为,),图10-1-11,e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压(,答案：D,【触类旁通】,(2015年北京海淀区联考)如图10-1-12甲所示，长、宽分别为L1、L2的矩形金属线框位于竖直平面内，其匝数为n，总电阻为r，可绕其竖直中心轴O1O2转动线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D(集流环)焊接在一起，并通过电刷和定值电阻R相连线框所在空间有水平向右均匀分布的磁场，磁感应强度B的大小随时间t的变化关系如图乙所示，其中B0、B1和t1均为已知在0t1的时间内，线框保持静止，且线框平面和磁场垂直；t1时刻后线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴以角速度匀速转动求：,图10-1-12,(1)0t1时间