（江苏专用版）2020版高考物理总复习第十章第1讲交变电流的产生及其描述课件.pptx

1、第1讲交变电流的产生及其描述,基础过关,知识梳理,1.(多选)关于中性面,下列说法正确的是(AC) A.线圈在转动中经中性面位置时,穿过线圈的磁通量最大,磁通量的变化率为零 B.线圈在转动中经中性面位置时,穿过线圈的磁通量为零,磁通量的变化率最大 C.线圈每经过一次中性面,感应电流的方向就改变一次 D.线圈每转动一周经过中性面一次,所以线圈每转动一周,感应电流的方向就改变一次,基础自测,2.标有“220 V,100 W”的一灯泡接在u=311 sin (314t) V的正弦交变电流上,则(D) A.产生该交变电流的发电机转速为每分钟50转 B.与该灯泡串联的理想电流表读数为0.64 A C.与

2、该灯泡并联的理想电压表读数为311 V D.通过该灯泡的电流i=0.64 sin 314t A,解析灯泡接在u=311sin 314t V的正弦交变电流上,=314 rad/s,由=2n可知产生该交变电流的发电机转速为每秒50转,故A项错误;由交变电流u=311sin 314t V可知,电压的最大值Um=311 V,有效值U=Um220 V,可以使“220 V,100 W”的灯泡正常发光,电流表的示数I=0.45 A,故B项错误;与灯泡并联的理想电压表读数为220 V,故C项错误;通过灯泡的最大电流为Im=I0.64 A,因此通过该灯泡的电流i=0.64 sin 31 4t A,故D项正确。,

3、考点一 交变电流的产生和描述,考点二 有效值的理解与计算,考点突破,考点三 交变电流“四值”的理解和应用,考点四 电感、电容对交流电路的影响,考点一交变电流的产生和描述,正弦式交变电流的产生 (1)线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。 (2)两个特殊位置的特点: 线圈平面与中性面重合时,SB,最大,=0,e=0,i=0,电流方向将发 生改变。 线圈平面与中性面垂直时,SB,=0,最大,e最大,i最大,电流方向 不改变。,(3)电流方向的改变:线圈通过中性面时,电流方向发生改变,一个周期内线圈两次通过中性面,因此电流的方向改变两次。 (4)交变电动势的最大值Em=nBS,与转轴位置无关,与线圈形状

4、无关。,例1(2018丹阳中学模拟)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,如图甲所示,产生的交变电动势随时间变化规律的图像如图乙所示,已知发电机线圈内阻为1.0 ,外接一只电阻为9.0 的灯泡,则(C),A.电压表V的示数为20 V B.电路中的电流方向每秒改变5次 C.灯泡实际消耗的功率为36 W D.电动势随时间变化的瞬时值表达式为e=20 cos 5t(V),解析 由题图乙知电压峰值为20 V,周期为0.2 s,所以有效值为20 V,角速度=10 rad/s,电压表测的是路端电压U,U=9 V=18 V, A项错误;交流电的频率为5 Hz,每一周期电流方向改变两次,所

5、以每秒电流方向改变10次,B项错误;灯泡实际消耗的功率为P= W=36 W,C项正确;电动势随时间变化的瞬时值表达式为e=20 cos10t(V),D 项错误。,考点二有效值的理解与计算 (1)计算有效值的根据是电流的热效应,抓住“三同”(“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”)列式求解。 (2)利用公式Q=I2Rt和Q=t可分别求得电流有效值和电压有效值。,例2(2018课标)一电阻接到方波交流电源上,在一个周期内产生的热量为Q方,若该电阻接到正弦交变电源上,在一个周期内产生的热量为Q正。该电阻上电压的峰值为u0,周期为T,如图所示。则Q方:Q正等于 (D),A.1：B.:1 C.1:

6、2D.2:1,解析 根据题述,正弦交变电流的电压有效值为,而方波交流电 的有效值为u0,根据焦耳定律和欧姆定律,Q=I2RT=T,可知在一个周期 T内产生的热量与电压有效值的二次方成正比, ,选项D正确。,规律总结 几种典型交变电流的有效值,考点三交变电流“四值”的理解和应用,对交变电流“四值”的比较和理解,例3(2018南通一模)如图所示,把一根长L=20.0 m的均匀电线与R=4.8 的电阻连成闭合回路,两位同学在赤道处沿东西方向站立,匀速摇动这根电线,摇动部分的电线可简化为长L1=6.0 m、宽L2=1.0 m的矩形的三条边,长边的线速度大小v=2.0 m/s。已知此处地磁场的磁感应强度

7、B=5.010-5 T,方向水平向北,电线的电阻率=2.010-8 m,横截面积S=2.0 mm2,求:,(1)这根电线的总电阻R0; (2)匀速摇动电线产生电动势的最大值Em; (3)电路消耗的总功率P。,答案(1)0.2 (2)6.010-4 V (3)3.610-8 W,解析(1)由电阻定律有R0=得电线的总电阻为 R0= =0.2 (2)根据题意知,当电线的速度方向与磁感线方向垂直时,产生的电动势的值最大,所以最大值为Em=BL1v=5.010-562 V=6.010-4 V (3)摇绳发电类似于线框在磁场中转动,电路中产生交变电流,由交流电知识可知电动势的有效值为E=,P= W=3.

8、610-8 W,电路中产生的总功率为,考点四电感、电容对交流电路的影响,1.电感对交变电流的阻碍作用 (1)电感对交变电流的阻碍作用与自感系数和交变电流的频率有关,自感系数、交变电流的频率越大,电感对交变电流的阻碍作用越大。 (2)扼流圈有两种:一种叫做低频扼流圈,线圈的自感系数L很大,作用是“通直流,阻交流”,另一种叫做高频扼流圈,线圈的自感系数很小,作用是“通低频,阻高频”。,2.电容器对交变电流的阻碍作用 (1)电容对交变电流的阻碍作用与电容和交变电流的频率有关,电容、交变电流的频率越大,电容器对交变电流的阻碍作用越小。 (2)电容器在电路中表现为“通交流、隔直流,通高频、阻低频”。,例

9、4(2017无锡期末)如图所示,交流电源的电动势有效值与直流电源的电动势相等,两电源的内阻均可忽略,三个灯泡是完全相同的,分别与定值电阻、电感器和电容器相接。当S接1时三个灯泡的亮度相同,那么S接2时(C) A.三个灯泡亮度相同 B.甲灯比乙灯亮,丙灯不亮 C.甲灯比乙灯暗,丙灯不亮 D.甲灯和乙灯亮度相同,丙灯不亮,解析当单刀双掷开关S接1时,为交流电源,三个灯亮度相同,说明电感L的感抗与电阻R相同,当S接2时,稳定后电感L电阻可忽略不计,电容器具有隔断直流的作用,而交流与直流对电阻R没有影响,所以丙灯不亮,甲灯亮度不变,乙灯亮度增加,即甲灯比乙灯暗,故C项正确,A、B、D项错误。,交变电流

10、的图像问题 由交变电流的图像可得出: (1)交变电流的周期和频率。 (2)交变电流的最大值。 (3)某一时刻对应的瞬时值。,加油小站,例5一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像如图甲所示。则下列说法正确的是 (B),A.t=0时,线圈平面与中性面垂直 B.t=0.01 s时,的变化率最大 C.t=0.02 s时,交流电动势达到最大 D.该线圈相应产生的交流电动势的图像如图乙所示,解析由题图甲可知,t=0时,通过线圈的磁通量最大,线圈处于中性面位置,t=0.01 s时,磁通量为零,但磁通量变化率最大,交流电动势达到最大,A项错误,B项正确;t=0.02

11、 s时,交流电动势应为0,C、D项错误。,随堂巩固,1.如图,各面积均为S的线圈绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度匀速转动,能产生正弦交变电动势e=BS sin t的图是(A),解析由题意可知,只有A、C图中线圈在切割磁感线,导致磁通量变化,产生感应电动势,A图中从线圈位于中性面位置开始计时,产生的电动势为e=BS sin t,C图中从线圈平面与中性面垂直开始计时,产生的电动势为e=BS cos t,故A项正确。,2.(2018如皋月考)小型交流发电机的原理图如图所示:单匝矩形线圈ABCD置于匀强磁场中,绕过BC、AD中点的轴OO以恒定角速度旋转,轴OO与磁场垂直,矩形线圈通过滑环与理想

12、交流电流表A、定值电阻R串联,下列说法中不正确的是(A),A.线圈平面与磁场垂直时,交流电流表A的示数最小 B.线圈平面与磁场平行时,流经定值电阻R的电流最大 C.线圈转动一圈,感应电流方向改变2次 D.线圈平面与磁场平行时,通过线圈的磁通量变化率最大,解析交流电流表显示的是交流电的有效值,不随线圈的转动而变化,故A项错误;线圈平面与磁场平行时,磁通量最小,磁通量的变化率最大,此时电动势最大,电流最大,故B、D项正确;线圈转动一圈,经过中性面两次,感应电流方向改变2次,故C项正确。,3.(多选)(2017江苏单科,7)某音响电路的简化电路图如图所示,输入信号既有高频成分,也有低频成分,则(BD) A.电感L1的作用是通高频 B.电容C2的作用是通高频 C.扬声器甲用于输出高频成分 D.扬声器乙用于输出高频成分,解析在交流电路中,电感L的作用是通低频、阻高频,电容C的作用是通高频、阻低频,故A项错误,B项正确;结合电路结构分析可知,C项错误,D项正确。,4.(2019启东中学月考)一只电阻分别通过四种不同形式的电流,电流随时