金板学案高考物理一轮复习 第11章 第1课 交流电的产生及描述练习.doc

第十一章交变电流传感器第1课交流电的产生及描述考试大纲新课程标准1.交变电流、交变电流的图象2.正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值3.理想变压器4.远距离输电5.实验：简单使用传感器(1)知道交变电流，能用函数表达式和图象描述交变电流.(2)通过实验，了解电容器和电感器对交变电流的导通和阻碍作用.(3)通过实验，探究变压器电压与匝数的关系.(4)了解从变电站到住宅的输电过程，知道远距离输电时应用高电压的道理.(5)知道非电学量转换成电学量的技术意义.(6)通过实验，知道常见传感器的工作原理.(7)列举传感器在生活和生产中的应用.复习策略：抓住一条线索，两个公式，三个部分，四个数值，五个考点一条线索是指从“电磁感应”现象入手，讨论线圈在磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时磁通量的变化情况(或切割磁感线的导线运动情况)，得出的该感应电流就是“交流电”两个公式是指从中性面开始的感应电动势的表达式enbssin t和变压器的变压比规律，对这两个主要公式，要理解推导过程三个部分是指本章的主要内容包含交流电是如何产生的，用哪些物理量来描述交流电，以及交流电如何输送四个数值是指描述交流电的物理量中，常用的有瞬时值、最大值、有效值、平均值，要在比较中找异同，加深记忆的精确性五个考点是指交流电；交流电的图象；正弦交流电的函数表达式和峰值、有效值；理想变压器；远距离输电记忆秘诀：一条线索，两个公式，三个部分，四个数值，五个考点第一单元交变电流第1课交流电的产生及描述1定义：强弱和方向随时间作周期性变化的电流2图象：如图甲、乙、丙、丁所示都属于交变电流1产生和图象(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕垂直磁场方向的轴匀速转动(2)图象：如图甲、乙所示2周期和频率(1)周期t：交变电流完成一次周期性变化(线圈转一周)的时间，单位是秒(s)公式：t.(2)频率f：交变电流在1 s内完成周期性变化的次数，单位是赫兹(hz)(3)周期和频率的关系：t或f3函数表达式、瞬时值、峰值、有效值和平均值(1)正弦交变电流感应电动势的变化规律为eemsin_t(2)瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数(3)峰值：交变电流的电流或电压所能达到的最大值(4)有效值：定义：让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值有效值和峰值的关系：e，u，i(只对正弦式交变电流适用)(5)平均值：交变电流图象中波形与横轴所围面积跟时间的比值,1如图是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的(bc)a周期是0.01 sb最大值是311 vc有效值是220 vd表达式为u220sin 100t(v)解析：由交变电流的图象知，周期是0.02 s，a项错误；最大值是311 v，b项正确；有效值是220 v，c项正确；瞬时值表达式为u311sin 100t(v)，d项错误2如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图象如图线b所示，以下关于这两个正弦交流电的说法错误的是(a)a在图中t0时刻穿过线圈的磁通量均为零b线圈先后两次转速之比为32c交流电a的瞬时值为u10sin 5t(v)d交流电b的最大值为 v解析：t0时刻线圈处于中性面位置，穿过线圈的磁通量最大，a错误；由题中图象可知交流电a、b周期之比是23，所以线圈先后两次转速之比为32，b正确；交流电a的瞬时值为uumsin t10sint(v)10sin 5t(v)，c正确；又由umnbs可知ubmuam10 v v，d正确课时作业一、单项选择题1如图所示为一正弦交流电通过一电子元件后的波形图，则下列说法正确的是(b)a这也是一种交流电b电流的变化周期是0.02 sc电流的变化周期是0.01 sd电流通过100 的电阻时，1 s内产生的热量为200 j解析：电流方向没变，不是交流电，a错；由图可知其周期是0.02 s，b对、c错；电流通过100 的电阻时，1 s产生的热量是q1000.01 j100 j，d错2如图甲、乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示电压按正弦规律变化下列说法正确的是(c)a图甲表示交变电流，图乙表示直流电b两种电压的有效值相等c图甲所示电压的瞬时值表达式为u311sin 100 t(v)d图甲所示电压经匝数比为101的变压器变压后，频率变为原来的解析：由图象的纵坐标知，电压的正、负分别表示电压的方向，因此两图均为交变电流，a错；对于正弦式电流才有u有效，虽然两图的最大值相同，但图乙所示的非正弦(余弦)式电流不适用上式，故b错；正弦式电流瞬时值表达式为uumsin t，由图象可知um311 v，t2102 s，可得100，代入上式得u311sin 100t(v)，故c对；由变压器原理可知变压器只能根据匝数比改变电压和电流，它不会改变交变电流的周期和频率，故d错3如图所示，单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，线圈轴线oo与磁场边界重合，线圈按图示方向匀速转动，t0时刻线圈平面与磁场方向垂直，规定电流方向沿abcda为正方向，则线圈内感应电流随时间变化的图象是如下图中的(a)解析：由楞次定律可知前半个周期感应电流沿adcba方向，后半个周期沿abcda的方向，因线圈绕垂直磁场的轴匀速转动，所以产生正弦式电流，a正确4如图所示，图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻，则经过1 min的时间，两电阻消耗的电功之比w甲w乙为(c)a1 b12c13 d16解析：电功的计算，i要用有效值计算，图甲中，由有效值的定义得r21020r2102ir6102，得i1 a；图乙中，i的值不变i21 a，由wuiti2rt可以得到w甲w乙13.c正确5通有电流iimsin t的长直导线oo与断开的圆形导线圈在同一平面内，如图所示(设电流由o至o为正)，为使a端的电势高于b端的电势且uab减小，交变电流必须处于每个周期的(a)a第一个周期 b第二个周期c第三个周期 d第四个周期解析：由e可知，要e减小，即要减小，题中要求ab，由楞次定律知，只有在第一个周期才符合要求，a项正确6将硬导线中间一段折成不封闭的正方形，每边长为l，它在磁感应强度为b、方向如图所示的匀强磁场中匀速转动，转速为n，导线在a、b两处通过电刷与外电路连接，外电路接有额定功率为p的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，灯泡的电阻应为(b)a. b.c. d.解析：单匝正方形线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，将产生正弦式电流，则电动势的最大值embl22nbl2，其有效值e，计算小灯泡的额定功率p要用其有效值，即p，r，故只有b选项正确二、不定项选择题7下列关于交变电流的说法中正确的是(b)a用交流电压表测量电压时，指针来回摆动b一周期内交流电的方向改变两次c如果交流的最大值是5 a，则最小值为5 ad用电器上所标电压值是交流电的最大值解析：交流电压表测的是有效值，测交流指针不摆动；c项最小值是零d项用电器上标的是有效值8一正弦式电流的电压随时间变化的规律如图所示由图可知(abd)a该交变电流的电压瞬时值的表达式为u100sin 50t(v)b该交变电流的频率为25 hzc该交变电流的电压的有效值为100 vd若将该交流电压加在阻值为r100 的电阻两端，则电阻消耗的功率是50 w解析：从图中可知，交变电流周期t4102 s，峰值电压um100 v，故交变电流的频率f25 hz，有效值u50 v加在r100 的电阻上时的热功率p50 w，瞬时值表达式uumsin t100sin 50t(v)，故正确选项为a、b、d.9在两块金属板上加上交变电压uumsint，当t0时，板间有一个电子正好处于静止状态，下面关于电子以后的运动情况的判断正确的是(bc)att时，电子回到原出发点b电子始终向一个方向运动ct时，电子将有最大速度dt时，电子的位移最大解析：t0时，电子不受力，此时两极板间电压为零，此后电压开始增大，t时达到最大，此过程中电子沿电场方向做加速度增大的加速运动，速度增大，这段时间内，两极板间电压减小，但电场方向不变，所以电子在这段时间内仍沿原方向做加速度减小的加速运动，速度继续增大.后电场变向，电子开始减速，但运动方向不变，直至t时刻速度减为零故在时电子有最大速度因电子的速度方向不变，即随时间的增长，位移增大综上所述，b、c正确，a、d错误10如图甲所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴oo以恒定的角速度转动，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈中产生的交变电流按照图乙所示的余弦规律变化，在t时刻(bc)a线圈中的电流最大b穿过线圈的磁通量最大c线圈所受的安培力为零d穿过线圈磁通量的变化率最大解析：注意线圈转动过程中通过两个特殊位置(平行于磁感线和垂直于磁感线)时的特点；磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率不同；t，线圈转过90，本题应选b、c.11如图所示，单匝矩形线圈放置在磁感应强度为b的匀强磁场中，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向垂直于纸面向里，线圈所围面积为s，线圈导线的总电阻为r.t0时刻线圈平面与纸面重合，且cd边正在向纸面外转动则(acd)a线圈中电流t时刻瞬时值表达式为isin tb线圈中电流的有效值为ic线圈中电流的有效值为id线圈消耗的电功率为p解析：回路中感应电动势最大值embs，电流最大值im，t0时为中性面，故瞬时值表达式isin t.电流有效值i，pi2r，故b错误，a、c、d正确三、非选择题12如图甲所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴oo匀速转动，线圈的匝数n100匝、电阻r10 ，线圈的两端经集流环与电阻r连接，电阻r90 ，与r并联的交流电压表为理想电表在t0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量随时间t按如图乙所示正弦规律变化求：(1)交流发电机产生的电动势的最大值；(2)电路中交流电压表的示数解析：(1)交流发电机产生的电动势的最大值：emnbs，而mbs，所以em.由t图线可知：m2.0102 wb，t6.28102 s，所以em200 v.(2)电动势的有效值eem100 v，由闭合电路的欧姆定律，电路中电流的有效值为：i a，交流电压表的示数为：uir90 v127 v.答案：(1)200 v(2)127 v13如图甲所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场已知线圈的匝数n100匝，电阻r1.0 ，所围成矩形的面积s0.040 m2，小灯泡的电阻r9.0 ，磁场的磁感应强度按如图乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式为enbmscos，其中bm为磁感应强度的最大值，t为磁场变化的周期不计灯丝电阻随