高考物理一轮复习 10.1交变电流的产生及变化规律课件.ppt

第十章交变电流传感器 本单元是电磁感应现象的延伸 变压器电路的动态分析是新课标高考的命题热点 一般以选择题的形式命题 不排除与其他知识点综合考查的可能 1 考点分布集中 本单元内容实际上是电磁感应规律的具体应用 需要了解识记的基本概念较多 重要知识点有交变电流的产生 交变电流的变化规律及表征交变电流的物理量 变压器的工作原理和远距离输电 高考命题热点是交变电流的产生原理 图象及表达式 最大值 有效值等问题及变压器的原理和应用问题 远距离输电问题 如2011全国新课标卷17题 2011天津卷第4题 2011浙江卷16题 2011安徽卷19题 2011四川卷20题 2011福建卷15题 2011广东卷19题 2011山东卷20题 2011江苏卷13题等 2 联系生产实际 本单元知识与科学 技术 现实生活联系密切 在复习的过程中 要注意理论联系实际 培养运用物理知识分析实际问题的能力 注重知识的迁移 综合和应用 第1节交变电流的产生及变化规律 1 交变电流的产生 将矩形线圈置于中 并绕垂直于磁感线的轴 线圈中就会产生正 余 弦交变电流 2 中性面 1 线圈位于中性面时 穿过线圈的磁通量 磁通量的变化率为 感应电动势为 2 线圈转动一周 次经过中性面 线圈 电流的方向就改变一次 匀强磁场 匀速转动 最大 零 零 两 每经 过中性面一次 一 交变电流的产生及变化规律 emsin t nbs imsin t 某一时刻 热效应 快慢 一次周期性 次数 0 02 50 100 思路点拨 线圈从垂直于中性面位置启动 则瞬时值的表达式为余弦函数 由此构造出瞬时值表达式 可求出电动势的最大值 然后是有效值 再到功率 从而完成a b c的筛选 再画出线圈转动的截面图 可知其磁通量变化规律确是正弦函数 但对线圈的最大磁通量 即bs的计算有误 即排除d项 答案 ac 方法与知识感悟 1 正弦式交流电的变化规律 注意图与图的对应关系 2 交变电流瞬时值表达式的基本书写思路 1 确定正弦式交变电流的峰值 根据已知图象或由公式em nbs 求出相应峰值 2 明确线圈的初始位置 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i imsin t 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i imcos t 线圈不是从以上两位置开始转动 先通过三角函数变换到以上两种形式 再写出函数表达式 3 对中性面的理解 1 中性面是与磁场方向垂直的平面 是假想的参考面 2 线圈平面位于中性面时 穿过线圈平面的磁通量最大 而磁通量的变化率为零 产生的感应电动势为零 3 线圈平面与中性面垂直时 穿过线圈平面的磁通量为零 但磁通量的变化率最大 产生的感应电动势最大 4 线圈每经过中性面一次电流方向就改变一次 线圈转动一周 两次经过中性面 所以在一个周期内电流的方向改变两次 例2如图所示 n 50匝的矩形线圈abcd ab边长l1 20cm ad边长l2 25cm 放在磁感应强度b 0 4t的匀强磁场中 外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的oo 轴以n 3000r min的转速匀速转动 线圈电阻r 1 外电路电阻r 9 t 0时 线圈平面与磁感线平行 ab边正转出纸外 cd边转入纸里 1 在图中标出t 0时感应电流的方向 2 写出感应电动势的瞬时值表达式 3 线圈转一圈外力做多少功 4 从图示位置转过90 的过程中流过电阻r的电荷量是多少 题型二 对描述交变电流的 四值 的理解和应用 思路点拨 正确理解交变电流的 四值 是解题的关键 求电荷量时要用平均值 交流电路中电表显示的为有效值 计算热量 功率和电功一定要用有效值求解 答案 1 adcba 2 e 314cos100 tv 3 98 6j 4 0 1c 方法与知识感悟 对交变电流的 四值 的理解和应用 思路点拨 本题考查对交流电图象的解读能力 要求考生能够通过交流电图象找出周期 最大值并计算有效值 写出交流电表达式 答案 bd 4 交变电流的表达式与线圈平面初始位置有关 由图象可以确定线圈的初始位置 即从中性面的位置开始计时 交变电流的图象为正弦图象 从垂直中性面的位置开始计时 交变电流的图象为余弦图象 2 交流电的有关图象 t 0时 线圈在中性面位置 规律 物理量 规律 1 图中闭合线圈都在匀强磁场中绕虚线所示的固定转轴匀速转动 能产生正弦式交变电流的是 abd 2 一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动 穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图甲所示 则下列说法中正确的是 a t 0时刻线圈平面与中性面垂直b t 0 01s时刻 的变化率达最大c 0 02s时刻感应电动势达到最大d 该线圈相应的感应电动势图象如图乙所示 b bc 巩固基础 c 2 如图所示是一个10匝的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴匀速转动时 线圈中产生的感应电动势e随时间t变化的图象 根据图象可以确定 d 3 如图所示 一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动 转动过程线框中产生的感应电动势的瞬时值为e 0 5sin20t v 由该表达式可推知以下哪些物理量 a 匀强磁场的磁感应强度b 线框的面积c 穿过线框的磁通量的最大值d 线框转动的角速度 cd bd 5 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 t 0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下图中的哪一个 a 提升能力 解析 该线圈产生正弦式交流电 电流的方向并不突变 bc均错误 由右手定则可知 前半个周期电流方向为负 故选项a正确 bcd 7 一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示 已知发电机线圈内阻为5 0 外接一只电阻为95 0 的灯泡 如图乙所示 则 a 电压表的示数为220vb 电路中的电流方向每秒改变50次c 灯泡实际消耗的功率为484wd 发电机线圈内阻每秒产生的焦耳热为24 2j d c 解析 写出交变电流的表达式为e 50cos10 t 注意电表的读数为有效值 检验各选项可知只有c正确 9 如图甲所示是某种型号的电热毯的电路图 电热毯接在交变电源上 通过二极管p使加在电热丝上的电压的波形如图乙所示 此时接在电热丝两端的交流电压表的读数为 b a 110vb 156vc 220vd 311v 10 用单位长度电阻为r0 0 05 m的导线绕制一个n 100匝 边长a 0 20m的正方形线圈 线圈两端