（浙江专版）高考物理大一轮复习 第十章 交变电流 第1课时 交变电流的产生和描述课件

1、12考纲要求考纲要求知识内容知识内容考试要求考试要求备考方略备考方略必考必考 加试加试交变电流交变电流c本章内容只出现在选考中，考查本章内容只出现在选考中，考查重点有：交变电流的有效值、瞬重点有：交变电流的有效值、瞬时值，变压器的原理及应用，远时值，变压器的原理及应用，远距离输电等知识。其中针对变压距离输电等知识。其中针对变压器的原理及应用的题目出现频率器的原理及应用的题目出现频率较高，常以选择题的形式考查。较高，常以选择题的形式考查。也可能与电磁感应知识结合出现也可能与电磁感应知识结合出现在计算题中。在计算题中。描述交变电流的物理量描述交变电流的物理量c电感和电容对交变电流电感和电容对交变电

2、流的影响的影响b变压器变压器c电能的输送电能的输送c实验实验15：探究变压器线：探究变压器线圈两端的电压与匝数的圈两端的电压与匝数的关系关系3第第1课时交变电流的产生和描述课时交变电流的产生和描述4一、交变电流产生一、交变电流产生1.交变电流交变电流(1)定义：定义：_和和_都随时间做周期性变化的电流。都随时间做周期性变化的电流。(2)图象：如图图象：如图(a)、(b)、(c)、(d)所示都属于交变电流。其中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。所示。大小大小方向方向52.正弦交变电流的产生和图象正弦交变

3、电流的产生和图象(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕产生：在匀强磁场里，线圈绕_方向的轴匀方向的轴匀速转动。速转动。(2)图象：用以描述交变电流随时间变化的规律，如果线圈从图象：用以描述交变电流随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，其图象为正弦曲线。如图中性面位置开始计时，其图象为正弦曲线。如图(e)、(f)、(g)所示。所示。垂直于磁场垂直于磁场6二、交变电流的描述二、交变电流的描述1.周期和频率周期和频率一次周期性一次周期性次数次数72.正弦式交变电流的函数表达式正弦式交变电流的函数表达式(线圈在中性面位置开始计时线圈在中性面位置开始计时)(1)电动势电动势e随时间变化的规律：随时间

4、变化的规律：e_。(2)负载两端的电压负载两端的电压u随时间变化的规律：随时间变化的规律：u_。(3)电流电流i随时间变化的规律：随时间变化的规律：i_。其中。其中等于线圈等于线圈转动的转动的_，Em_。EmsintUmsintImsint角速度角速度nBS83.交变电流的瞬时值、峰值、有效值交变电流的瞬时值、峰值、有效值(1)瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数。瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数。(2)峰值：交变电流峰值：交变电流(电流、电压或电动势电流、电压或电动势)所能达到的最大的所能达到的最大的值，也叫最大值。值，也叫最大值。(3)有效值：跟交变电流的热效应等效的恒定电

5、流的值叫做交有效值：跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值叫做交变电流的有效值。对正弦式交变电流，其有效值和峰值的关变电流的有效值。对正弦式交变电流，其有效值和峰值的关系为：系为：E_，U_，I_。9三、电感和电容对交变电流的影响三、电感和电容对交变电流的影响1.电感器对交变电流的阻碍作用电感器对交变电流的阻碍作用(1)感抗：电感器对交变电流感抗：电感器对交变电流_作用的大小。作用的大小。(2)影响因素：线圈的自感系数越影响因素：线圈的自感系数越_，交流的频率越，交流的频率越_，感抗越大。，感抗越大。(3)感抗的应用感抗的应用类型类型区别区别低频扼流圈低频扼流圈高频扼流圈高频扼流圈自感系数自感系

6、数较大较大感抗大小感抗大小较大较大作用作用通通_流、阻流、阻_流流通通_频、阻频、阻_频频阻碍阻碍大大高高较小较小较小较小直直交交低低高高102.电容器对交变电流的阻碍作用电容器对交变电流的阻碍作用(1)容抗：电容器对交变电流阻碍作用的大小。容抗：电容器对交变电流阻碍作用的大小。(2)影响因素：电容器的电容越影响因素：电容器的电容越_，交流的频率越，交流的频率越_，容抗越小。容抗越小。(3)作用：作用：“通通_流，隔流，隔_流；通流；通_频，阻频，阻_频频”。大大高高交交直直高高低低1112考点一交变电流的产生及描述考点一交变电流的产生及描述(/c)要点突破要点突破1.两个特殊位置的特点两个特

7、殊位置的特点132.解决交变电流图象问题的三点注意解决交变电流图象问题的三点注意(1)只有当线圈从中性面位置开始计时，电流的瞬时值表达式只有当线圈从中性面位置开始计时，电流的瞬时值表达式才是正弦形式，其变化规律与线圈的形状及转动轴处于线圈才是正弦形式，其变化规律与线圈的形状及转动轴处于线圈平面内的位置无关。平面内的位置无关。(2)注意峰值公式注意峰值公式EmnBS中的中的S为有效面积。为有效面积。(3)在解决有关交变电流的图象问题时，应先把交变电流的图在解决有关交变电流的图象问题时，应先把交变电流的图象与线圈的转动位置对应起来，再根据特殊位置求特征解。象与线圈的转动位置对应起来，再根据特殊位置

8、求特征解。14典例剖析典例剖析【例】【例】 (多选多选)如图甲所示，矩形线圈如图甲所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生的交变电流如图乙所示，设沿速转动时，线圈中产生的交变电流如图乙所示，设沿abcda方方向为电流正方向，则向为电流正方向，则()A.乙图中乙图中Oa时间段对应甲图中时间段对应甲图中A至至B图的过程图的过程B.乙图中乙图中c时刻对应甲图中的时刻对应甲图中的C图图C.若乙图中若乙图中d等于等于0.02s，则，则1s内电流的方向改变了内电流的方向改变了100次次D.若乙图中若乙图中b等于等于0.02s，则交流电的频率为，则交流电的频率为50

9、Hz15答案答案AC1617针对训练针对训练1.(多选多选)(2017金华模拟金华模拟)如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为形线圈的周期为T，转轴，转轴O1O2垂直于磁场方向，线圈电阻为垂直于磁场方向，线圈电阻为2。从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60时的感时的感应电流为应电流为1A。那么。那么()1819答案答案AC202.(多选多选)一正弦交变电流的电压随时间变化的规律如图所示。由一正弦交变电流的电压随时间变化的规律如图所示。由图可知该交变电流图可知该交变电流()21答案答案AB22考点二

10、交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值考点二交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值(/c)要点突破要点突破交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较物理量物理量 物理含义物理含义重要关系重要关系适用情况及说明适用情况及说明瞬时值瞬时值交变电流交变电流某一时刻某一时刻的值的值从中性面开始计时从中性面开始计时eEmsintiImsint计算线圈某时刻的受力计算线圈某时刻的受力情况情况2324平均值平均值某段时间内感某段时间内感应电动势或电应电动势或电流的平均值流的平均值计 算 通 过计 算 通 过电 路 截 面电 路 截 面的电荷量的电荷量EBlEnt

11、EIRrv2526答案答案C272829答案答案B302.(多选多选)(2017嘉兴模拟嘉兴模拟)一台小型发电机产生的电动势随时间变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。电路组成如图乙所示，已知发化的正弦规律图象如图甲所示。电路组成如图乙所示，已知发电机线圈内阻为电机线圈内阻为5.0，外接灯泡阻值为，外接灯泡阻值为95.0，灯泡正常发光，灯泡正常发光，则则()A.电压表电压表V的示数为的示数为220VB.电路中的电流方向每秒钟改变电路中的电流方向每秒钟改变100次次C.灯泡消耗的功率为灯泡消耗的功率为509WD.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为发电机线圈内阻每秒钟产生

12、的焦耳热为24.2J31答案答案BD32考点三电感和电容对交变电流的影响考点三电感和电容对交变电流的影响(/b)典例剖析典例剖析【例】【例】 (2017湖州模拟湖州模拟)如图所示如图所示 ，把电阻，把电阻 R R、电感线圈、电感线圈 L L、电、电容器容器 C C 并联接到某一交流电源上时，三只电流表的示数相同。并联接到某一交流电源上时，三只电流表的示数相同。若保持电源电压不变，而使交变电流的频率逐渐减小，则三个若保持电源电压不变，而使交变电流的频率逐渐减小，则三个电流表的示数电流表的示数I1、I2、I3的大小关系是的大小关系是()A.I1I2I3B.I2I1I3C.I3I1I2D.I1I2I

13、333解析解析电感线圈的特点是通低频阻高频电感线圈的特点是通低频阻高频，电容器的特点是通高频，电容器的特点是通高频阻低频，所以当频率减小时通过线圈的电流增大，通过电容器的阻低频，所以当频率减小时通过线圈的电流增大，通过电容器的电流减小，而通过电阻的电流不变，故电流减小，而通过电阻的电流不变，故B正确。正确。答案答案B34针对训练针对训练1.如图所示的电路，如图所示的电路，F为一交流发电机，为一交流发电机，C为平行板电容器，为使为平行板电容器，为使电流表电流表A示数增大，可行的办法是示数增大，可行的办法是()A.使发电机的转速增大使发电机的转速增大B.使发电机的转速减小使发电机的转速减小C.平行

14、板电容器间换用介电常数较小的电介质平行板电容器间换用介电常数较小的电介质D.使电容器两板间距离增大使电容器两板间距离增大35解析解析发电机转速增大发电机转速增大，交流电频率交流电频率f增大增大，容抗变小容抗变小，电流增电流增大大，故故A正确正确，B错误；电容器所充电介质的介电常数变小错误；电容器所充电介质的介电常数变小，板板间距离增大间距离增大，电容变小电容变小，容抗变大容抗变大，电流变小电流变小，C、D错误。错误。答案答案A362.(多选多选)在如图所示的电路中，在如图所示的电路中，a、b两端连接的交流电源既含高两端连接的交流电源既含高频交流，又含低频交流；频交流，又含低频交流；L是一个是一

15、个25mH的高频扼流圈，的高频扼流圈，C是一是一个个100pF的电容器，的电容器，R是负载电阻。下列说法正确的是是负载电阻。下列说法正确的是()A.L的作用是的作用是“通低频，阻高频通低频，阻高频”B.C的作用是的作用是“通交流，隔直流通交流，隔直流”C.C的作用是的作用是“通高频，阻低频通高频，阻低频”D.通过通过R的电流中，低频交流所占的百分比远远小于高频交的电流中，低频交流所占的百分比远远小于高频交流所占的百分比流所占的百分比37解析解析L是自感系数很小的高频扼流圈是自感系数很小的高频扼流圈，其作用是其作用是“通低频、阻通低频、阻高频高频”，A正确；正确；C是电容很小的电容器是电容很小的

16、电容器，其作用是其作用是“通高频通高频，阻低频阻低频”，也称高频旁路电容也称高频旁路电容，由于由于L对高频的阻碍作用和对高频的阻碍作用和C对对高频的旁路作用高频的旁路作用，使得使得R中的电流中的电流，低频成分远远大于高频成分低频成分远远大于高频成分，故故A、C正确。正确。答案答案AC381.(2017台州模拟台州模拟)如图所示是一台发电机的结构示意图，其中如图所示是一台发电机的结构示意图，其中N、S是永久磁铁的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状。是永久磁铁的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状。M是是圆柱形铁芯，它与磁极的柱面共轴，铁芯上有一矩形线框，可圆柱形铁芯，它与磁极的柱面共轴，铁芯上有一

17、矩形线框，可绕与铁芯绕与铁芯M共轴的固定转动轴旋转。磁极与铁芯之间的缝隙中共轴的固定转动轴旋转。磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径、大小近似均匀的磁场。若从图示位置开始计形成方向沿半径、大小近似均匀的磁场。若从图示位置开始计时，当线框绕固定转动轴匀速转动时，下列图象中能正确反映时，当线框绕固定转动轴匀速转动时，下列图象中能正确反映线框中感应电动势线框中感应电动势e随时间随时间t变化规律的是变化规律的是()3940解析解析因发电机的两个磁极因发电机的两个磁极N、S呈半圆柱面形状呈半圆柱面形状，磁极间的磁磁极间的磁感线如图所示感线如图所示，即呈辐向分布磁场，磁感应强度的大小不变，仅，即呈辐向分布

18、磁场，磁感应强度的大小不变，仅方向发生改变，故线框在磁场中转动时垂直切割磁感线，产生的方向发生改变，故线框在磁场中转动时垂直切割磁感线，产生的感应电动势的大小不变，线框越过空隙段后，由于线框切割磁感感应电动势的大小不变，线框越过空隙段后，由于线框切割磁感线方向发生变化，所以感应电动势的方向发生变化，综上所述，线方向发生变化，所以感应电动势的方向发生变化，综上所述，D正确。正确。答案答案D412.线框在匀强磁场中绕线框在匀强磁场中绕OO轴匀速转动轴匀速转动(由上向下看是逆时针方向由上向下看是逆时针方向)，当转到如图所示位置时，磁通量和感应电动势大小的变化情况当转到如图所示位置时，磁通量和感应电动势大小的变化情况是是()A.磁通量和感应电动势都在变大磁通量和感应电动势都在变大B.磁通量和感应电动势都在变小磁通量和感应电动势都在变小C.磁通量在变小，感应电动势在变大磁通量在变小，感应电动势在变大D.磁通量在变大，感应电动势在变小磁通量在变大，感应电动势在变小解析解析由题图可知由题图可知，mcos，eEmsin，所以磁通量变所以磁通量变大大，感应电动势变小。感应电动势变小。答案答案D42答案答案CD434.一矩形线框在匀强磁