【走向高考】高考物理总复习 第十章 第1讲 交流电的产生及描述课件.ppt

热点交变电流的产生理想变压器本部分内容在高考中所占比例为5 左右 在高考题中常以选择题的形式出现 题目难度中等 命题几率较大的知识点有交变电流的规律 有效值 变压器 远距离输电 图象 如2010年广东卷第19题考查了交变电流的规律 有效值 2010年山东卷第19题 2010年天津卷第7题 考查了变压器 2010年福建卷第13题 浙江卷第17题 江苏卷第7题考查了远距离输电 交变电流与电学其他知识 力学知识相联系 特别是带电粒子在交变电场中的运动问题 是近几年高考的压轴题 如2010年安徽卷第23题 温故自查1 交变电流的产生 将线圈置于中 并绕垂直磁感线的轴 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 两次经过中性面 线圈每经过一次 电流的方向就改变一次 匀强磁场 匀速转动 最大 零 零 中性面 nbs imsin t 考点精析1 交变电流的产生当闭合矩形线圈在匀强磁场中 绕垂直于磁感线的轴匀速转动时 闭合线圈中就有交流电产生 如图所示 关于中性面 中性面在垂直于磁场位置 线圈通过中性面时 穿过线圈的磁通量最大 线圈平面通过中性面时感应电动势为零 线圈平面每转过中性面时 线圈中感应电流方向改变一次 转动一周线圈两次通过中性面 故一周内线圈中电流方向改变两次 路端电压u ir imrsin t 令um imr 则u umsin t 如果线圈从对应图位置开始转动 电路中感应电动势 感应电流和路端电压将按余弦规律变化e emcos t i imcos t u umcos t 温故自查1 瞬时值 反映交变电流的大小和方向 2 有效值 根据电流的来规定的 即在同一周期内 跟某一交流电使用同一电阻产生相等热量的直流电的数值 正弦交流电的有效值与最大值之间的关系 不同时刻 热效应 3 周期和频率 描述交变电流变化的物理量 1 周期 完成变化所需的时间 2 频率 在1s内完成周期性变化的 快慢 一次周期性 次数 考点精析 1 交变电流的有效值是根据电流的热效应由同时间 同电阻 同热量的直流电流来确定的 交变电流的平均值是根据法拉第电磁感应定律中的平均感应电动势计算的 2 在进行具体的计算 如求电路中的电功率 产生的热量或保险丝的熔断电流时 应该使用有效值 求通过某导体横截面的电荷量时应该用电流的平均值 在纯电阻电路中运用欧姆定律时 可使用有效值或瞬时值 4 现实中有效值应用较多 如交流用电器铭牌上标明的额定电压或额定电流 交流电表测出来的电流或电压值都是有效值 一般不加特殊说明 提到交流电的电流 电压 电动势时 都是指有效值 温故自查1 电感对电流没有影响 对变化的电流有阻碍其的作用 对交变电流也有阻碍作用 电感对交变电流阻碍作用的大小 用来表示 感抗与线圈和交变电流的都有关系 线圈自感系数越 交变电流的频率越高 感抗也越 电感的作用是 通 阻 通 阻 恒定 变化 感抗 自感系数 频率 大 大 直流 交流 低频 高频 2 电容接在交流电源上 由于电容器交替进行充电和放电 使电路中有了电流 表明交流电能通过电容 电容虽能让交变电流通过 但对交变电流也有影响 其大小用来表示 容抗与电容的和交变电流的都有关系 电容越 交变电流的频率越 容抗越 电容的作用是 通 隔 通 阻 容抗 大小 频率 大 高 小 交流 直流 高频 低频 其中xl为感抗 xl 2 fl 说明线圈的自感系数l越大 交变电流的频率越高 电感对交变电流的阻碍作用就越大 感抗也就越大 2 电容器对交变电流的阻碍作用电容器接通电源时 电源使导线中自由电荷向某一方向做定向移动 电容器两极板在此过程中由于电荷积累而产生电势差 因而反抗电荷的继续运动 这就是电容对交变电流的阻碍作用 电容对交流电的阻碍作用叫做容抗 电容器的电容越大 交流电的频率越高 充 放电进行得越快 容抗就越小 注意 接交流电源时 电流能 通过 电容器 是电容器在充 放电过程中 电路中就有了电流 表现为交流 通过 了电容器 温故自查在交变电流的电路中 首先要搞清电路结构 再者注意 平均值等概念的区分 最后将交流知识和知识结合起来 用已有的知识和方法处理部分问题 最大值 有效值 恒定电流 命题规律利用交变电流的产生和变化规律 确定瞬时电压 电流 最大值 有效值 平均值等 考例1 2010 山东青岛一模 实验室里的交流发电机可简化为如图所示的模型 正方形线圈在水平匀强磁场中 绕垂直于磁感线的oo 轴匀速转动 今在发电机的输出端接一个电阻r和理想电压表 并让线圈每秒转25圈 读出电压表的示数为10v 已知r 10 线圈电阻忽略不计 下列说法正确的是 a 线圈位于图中位置时 线圈中的瞬时电流为零c 流过电阻r的电流每秒钟方向改变50次d 电阻r上的热功率等于20w 答案 bc 总结评述 本题以矩形线圈在匀强磁场中匀速转动立意命题 考查交流电的产生 规律 图象及楞次定律或右手定则 本题难度属于中等 求解本题 要注意线圈转到中性面时电流为零 交流电的电动势或电流与时间关系是按正弦规律变化 2010 江苏泰州联考 如图所示 电阻为r的矩形线圈面积为s 在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以角速度 匀速转动 t 0时刻线圈平面与磁场垂直 各电表均为理想交流电表 则 a 滑片p下滑时 电压表的读数不变b 图示位置线圈中的感应电动势最大 答案 d 命题规律利用电流的热效应等效方法确定有效值 考例2 如图为一交流电的i t图线 0 0 01s内图线为正弦函数 0 01s 0 02s内也是正弦函数 以后依次重复 求 1 交变电流的最大值 2 交变电流的有效值 解析 1 交变电流的最大值im 15a 2 在每半个周期内 交流电为正弦交流电 则相应的有效值分别为 总结评述 有效值的求解应该紧紧抓住一个周期内的交变电流产生的热量和某一个恒定电流在相同时间内产生的热量相同 2010 广东理综 下图是某种正弦式交变电压的波形图 由图可确定该电压的 a 周期是0 01sb 最大值是311vc 有效值是220vd 表达式为u 220sin100 t v 答案 bc 解析 考查交变电流的规律 由图象知 该电压的周期是0 02s 最大值是311v 故a错误 b正确 命题规律题目分两类 一类是给出图象 求解有关物理量 另一类是通过计算 将结果用图象表示出来 考例3 如下图所示 矩形闭合金属线圈abcd的边长分别为l1和l2 电阻为r ab边是固定转动轴 它恰位于有界匀强磁场的边界处 磁感应强度大小为b 某时刻线圈位置如图所示 磁感线垂直线圈平面 方向向里 线圈绕固定转动轴匀速转动 角速度大小为 从图示位置开始计时 规定电流沿abcd方向流动为正方向 求 1 在直角坐标系上画出线圈内感应电流随时间变化的关系图象 画出两个周期 2 此感应电流的有效值 解析 如果在如图所示的右半部区域里有磁感应强度为b的匀强磁场 则线圈绕ab轴匀速转动时 线圈中产生正弦交流电 而且是从中性面开始计时的 现在的情况恰好在半个周期内没有感应电流 因此根据正弦交流电的图象所画出如图所示的曲线 2010 南通模拟 某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动 产生交变电流的图象如图所示 由图中信息可以判断 a 在a和c时刻线圈处于中性面位置b 在b和d时刻穿过线圈的磁通量为零c 从a d时刻线圈转过的角度为2 d 若从o d时刻历时0 02s 则在1s内交变电流的方向改变100次 答案 d 解析 根据图象 首先判断出感应电流的数学表达式i imsin t 其中im是感应电流的最大值 是线圈旋转的角速度 另外应该进一步认识到线圈是从中性面开始旋转 而且线圈旋转一周 两次经过中性面 经过中性面的位置时电流改变方向 从该图象来看 在t o b d时刻电流为零 所以此时线圈恰