高考物理一轮复习课件：第十章第1讲交变电流的产生和描述

1、1.产生产生如图如图1011所示，将闭合线圈所示，将闭合线圈置于置于 磁场中，并绕磁场中，并绕 方向的轴做匀速转动方向的轴做匀速转动 垂直于磁感垂直于磁感线线第第1讲交变电流的产生和描述讲交变电流的产生和描述匀强匀强2变化规律变化规律(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：随时间变化的规律：e .(2)电压电压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 .其中其中等于线圈转动的等于线圈转动的 ，Em .3正弦式交变电流的图象正弦式交变电流的图象(如图如图1012所示所示)EmsintUms

2、intImsint角速度角速度nBl1l2nBS【针对训练】【针对训练】1图中闭合线圈都在匀强磁场中绕虚线所示的固定转轴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，不能产生正弦式交变电流的是匀速转动，不能产生正弦式交变电流的是()【解析】【解析】A、B选项中闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于选项中闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场且过线圈平面的转轴匀速转动，满足产生正弦式交变磁场且过线圈平面的转轴匀速转动，满足产生正弦式交变电流的条件，能产生正弦式交变电流；电流的条件，能产生正弦式交变电流；C选项中转轴平行选项中转轴平行于磁场，转动过程中，穿过线圈的磁通量始终为零，故于磁场，转动过程中，穿

3、过线圈的磁通量始终为零，故C中不产生正弦式交变电流；中不产生正弦式交变电流；D选项中虽然只有一半线圈在选项中虽然只有一半线圈在磁场中，但是始终有一边切割磁感线按照正弦规律产生感磁场中，但是始终有一边切割磁感线按照正弦规律产生感应电动势，且一边出时，另一边恰好入，保证转动过程中应电动势，且一边出时，另一边恰好入，保证转动过程中感应电动势连续按照正弦规律变化故应选感应电动势连续按照正弦规律变化故应选C.【答案】【答案】C时间时间 周期性变化周期性变化 赫兹赫兹(Hz) 2交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值(1)瞬时值：交变电流瞬时值：交变电流 的值，是时间

4、的函数的值，是时间的函数(2)峰值：交变电流的电流或电压所能达到的峰值：交变电流的电流或电压所能达到的 (3)有效值：让交变电流与恒定电流分别通过相同的电阻，有效值：让交变电流与恒定电流分别通过相同的电阻，如果它们在交变电流的一个周期内如果它们在交变电流的一个周期内 相等，则这相等，则这个恒定电流个恒定电流I、恒定电压、恒定电压U就是这个交变电流的有效值就是这个交变电流的有效值(4)正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系I ，U ，E .(5)平均值：交变电流图象中波形与横轴所围面积跟时间的平均值：交变电流图象中波形与横轴所围面积跟时间的比值，其数值可以用

5、比值，其数值可以用 计算计算某一时刻某一时刻最大值最大值产生的热量产生的热量【答案】【答案】CD1.感抗感抗表示电感线圈对交变电流阻碍作用的大小表示电感线圈对交变电流阻碍作用的大小(1)线圈的自感系数越大，交变电流的频率越大，电感对线圈的自感系数越大，交变电流的频率越大，电感对交变电流的阻碍作用越交变电流的阻碍作用越 (2)作用：通作用：通 、阻、阻 (低频扼流圈低频扼流圈)，通低频、阻高，通低频、阻高频频(高频扼流圈高频扼流圈)2容抗容抗表示电容器对交变电流阻碍作用的大小表示电容器对交变电流阻碍作用的大小(1)电容器的电容越大，交流的频率越高，电容器对交流电容器的电容越大，交流的频率越高，电

6、容器对交流的阻碍作用就越的阻碍作用就越 (2)作用：通作用：通 、隔、隔 ；通高频、阻低频；通高频、阻低频大大直流直流交流交流小小交流交流直流直流【针对训练】【针对训练】3.如图如图1013所示电路中，所示电路中，A、B为两相同的小灯泡，为两相同的小灯泡，L为直流电阻为零的电感线圈，下列说法正确的是为直流电阻为零的电感线圈，下列说法正确的是()A电源为稳恒直流电源时，电源为稳恒直流电源时， 灯泡灯泡A、B亮度相同亮度相同B电源为稳恒直流电源时，电源为稳恒直流电源时， 灯泡灯泡A比比B亮度大亮度大C电源为交流电源时，电源为交流电源时， 灯泡灯泡A、B亮度相同亮度相同D电源为交流电源时，电源为交流

7、电源时， 灯泡灯泡A比比B亮度大亮度大【解析】【解析】电感线圈有通直流，阻交流的作用，电源为稳电感线圈有通直流，阻交流的作用，电源为稳恒直流电源时，恒直流电源时，A、B亮度相同，选项亮度相同，选项A正确，正确，B错误电源错误电源为交流电源时，为交流电源时，A灯比灯比B灯亮度大，选项灯亮度大，选项C错误，错误，D正确正确【答案】【答案】AD1.正弦式交变电流的变化规律正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时线圈在中性面位置开始计时)2.对中性面的理解对中性面的理解(1)中性面是与磁场方向垂直的平面，是假想的一个参考中性面是与磁场方向垂直的平面，是假想的一个参考面面(2)线圈平面位于中性

8、面时，穿过线圈平面的磁通量最大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，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，所以电流的方向改变两次转动一周，两次经过中性面，所以电流的方向改变两次 (2012安徽高考安徽高考)图图1014甲是交流发

9、电机模型甲是交流发电机模型示意图在磁感应强度为示意图在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线圈的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO转动，由线圈转动，由线圈引出的导线引出的导线ae和和df分别与两个跟线圈一起绕分别与两个跟线圈一起绕OO转动的金属转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路图形成闭合电路图1014乙是线圈的主视图，导线乙是线圈的主视图，导线ab和

10、和cd分别用它们的横截面来表示已知分别用它们的横截面来表示已知ab长度为长度为L1，bc长度长度为为L2，线圈以恒定角速度，线圈以恒定角速度逆时针转动逆时针转动(只考虑单匝线圈只考虑单匝线圈) (1)线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整时刻整个线圈中的感应电动势个线圈中的感应电动势e1的表达式；的表达式；(2)线圈平面处于与中性面成线圈平面处于与中性面成0夹角位置时开始计时，如图夹角位置时开始计时，如图1014丙所示，试写出丙所示，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式；的表达式；(3)若线圈电阻为若线圈电阻

11、为r，求线圈每转动一周电阻，求线圈每转动一周电阻R上产生的焦上产生的焦耳热耳热(其他电阻均不计其他电阻均不计)【审题视点】【审题视点】(1)开始计时时线圈的初位置不同，则瞬开始计时时线圈的初位置不同，则瞬时值表达式不同时值表达式不同(2)求解的是电阻求解的是电阻R上产生的焦耳热，不要忽视线圈电阻上产生的焦耳热，不要忽视线圈电阻r的影响的影响【即学即用】【即学即用】1(2011天津高考天津高考)在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图磁感线垂直的转轴匀速转动，如图1015甲所示，产生甲所示，产生的交变电动势的图象如图的交变电动势的图象如图10

12、15乙所示，则乙所示，则()At0.005 s时线框的磁通量变化率为零时线框的磁通量变化率为零Bt0.01 s时线框平面与中性面重合时线框平面与中性面重合C线框产生的交变电动势有效值为线框产生的交变电动势有效值为311 VD线框产生的交变电动势频率为线框产生的交变电动势频率为100 Hz【答案】【答案】B （2013届安康检测）如图届安康检测）如图1016甲所示，将阻甲所示，将阻值为值为R5 的电阻接到内阻不计的正弦交变电源上，电流的电阻接到内阻不计的正弦交变电源上，电流随时间变化的规律如图随时间变化的规律如图1016乙所示，电流表串联在电乙所示，电流表串联在电路中测量电流的大小对此，下列说法

13、正确的是路中测量电流的大小对此，下列说法正确的是()【审题视点】【审题视点】(1)利用利用it图象结合电压与电流的关系写图象结合电压与电流的关系写出电压的函数表达式出电压的函数表达式(2)求电功率时应用电流的有效值求电功率时应用电流的有效值(3)根据电流的热效应计算不同形式的交变电流的有效值根据电流的热效应计算不同形式的交变电流的有效值【答案】【答案】AD 【答案】【答案】B【答案】【答案】B【答案】【答案】D (2012江苏高考江苏高考)某兴趣小组设计了一种发电装置，某兴趣小组设计了一种发电装置，如图如图1019所示在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁所示在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的

14、圆心角场区域的圆心角均为均为，磁场均沿半径方向匝数为，磁场均沿半径方向匝数为N的矩的矩形线圈形线圈abcd的边长的边长abcdl、bcad2l.线圈以角速度线圈以角速度绕绕中心轴匀速转动，中心轴匀速转动，bc和和ad边同时进入磁场在磁场中，两条边同时进入磁场在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运、方向始终与两边的运动方向垂直线圈的总电动方向垂直线圈的总电 阻为阻为r，外接电阻为外接电阻为R.求：求：(1)线圈切割磁感线时，感应电动线圈切割磁感线时，感应电动 势的大小势的大小Em；(2)线圈切割磁感线时，线圈切割磁感线时，bc边所受边所受

15、 安培力的大小安培力的大小F；(3)外接电阻上电流的有效值外接电阻上电流的有效值I.【潜点探究】【潜点探究】此题为交流发电机模型，解答此题要从以此题为交流发电机模型，解答此题要从以下几个方面分析：下几个方面分析：(1)bc、ad边进入磁场时，切割磁感线，产生感应电动势，边进入磁场时，切割磁感线，产生感应电动势，而在磁场外时，不产生感应电动势，因此该发电机产生的不而在磁场外时，不产生感应电动势，因此该发电机产生的不是正弦交流电是正弦交流电(2)bc边所受安培力为线圈中感应电流在磁场中所受的安培边所受安培力为线圈中感应电流在磁场中所受的安培力力(3)电流的有效值可以用焦耳定律确定电流的有效值可以用焦耳定律确定【答案】【答案】BC【答案】【答案】B2(2010广东高考广东高考)图图10112是某种正弦式交变电压是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的的波形图，由图可确定该电压的()A周期是周期是0.01 sB最大值是最大值是311 VC有效值是有效值是220 VD表达式为表达式为u220sin 100t V【答案】【答案】BC【答案】【答案】C【答案】【答案】D交流发电机模型的综合计算交流发电机模型的综合计算5一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正