【高考调研】2015高考物理总复习 10-1交流电的产生及描述 版ppt课件

1、高考调研高考调研 第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器高三物理高三物理 (新课标版新课标版)第第1页页第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器高考调研高考调研 第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器高三物理高三物理 (新课标版新课标版)第第2页页第第1单元单元 交流电的产生及描画交流电的产生及描画 高考调研高考调研 第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器高三物理高三物理 (新课标版新课标版)第第3页页高考调研高考调研 第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器高三物理高三物理 (新课标版新课标版)第第4页页高考调研高考调研 第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器

2、高三物理高三物理 (新课标版新课标版)第第5页页一、交流电一、交流电1定义定义强度和方向都随时间做周期性变化的电流，其中按正弦强度和方向都随时间做周期性变化的电流，其中按正弦规律变化的交流电叫正弦交流电规律变化的交流电叫正弦交流电【名师点拨】广义上的交流电，只需方向随时间做周【名师点拨】广义上的交流电，只需方向随时间做周期性变化的电流，即称为交流电如矩形波期性变化的电流，即称为交流电如矩形波(或方波或方波)交流交流电以后所说交流电，无特殊阐明普通指正弦交流电但电以后所说交流电，无特殊阐明普通指正弦交流电但在选择题中要留意能否针对性地调查在选择题中要留意能否针对性地调查“广义上的交流电与广义上的

3、交流电与“正弦交流电的区别正弦交流电的区别高考调研高考调研 第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器高三物理高三物理 (新课标版新课标版)第第6页页2构成构成由电荷的定向挪动构成的，正弦交流电中的自在电荷只由电荷的定向挪动构成的，正弦交流电中的自在电荷只需做简谐振动，才干构成正弦交流电需做简谐振动，才干构成正弦交流电【例【例1】在螺线管中通以正弦交流电，假设从螺线管的】在螺线管中通以正弦交流电，假设从螺线管的轴心线方向入射一电子束，那么该电子束将做轴心线方向入射一电子束，那么该电子束将做()A变加速运动变加速运动B匀速直线运动匀速直线运动C简谐振动简谐振动 D匀速圆周运动匀速圆周运动高考调

4、研高考调研 第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器高三物理高三物理 (新课标版新课标版)第第7页页【解析】螺线管中通入正弦交流电，产生与轴中心线【解析】螺线管中通入正弦交流电，产生与轴中心线平行的磁场，射入的电子束的运动方向与磁场方向平行，故平行的磁场，射入的电子束的运动方向与磁场方向平行，故电子不受洛伦兹力电子束的合外力为零，故做匀速直线运电子不受洛伦兹力电子束的合外力为零，故做匀速直线运动动【答案】【答案】B高考调研高考调研 第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器高三物理高三物理 (新课标版新课标版)第第8页页二、交流电的产生二、交流电的产生1产生条件产生条件矩形线圈在匀强磁场

5、中绕平行于磁感矩形线圈在匀强磁场中绕平行于磁感线的轴做匀速转动不产生交流电绕垂直线的轴做匀速转动不产生交流电绕垂直于磁感线的轴做匀速转动产生交流电于磁感线的轴做匀速转动产生交流电在匀强磁场中，矩形线圈的转动轴不在匀强磁场中，矩形线圈的转动轴不能与磁感线平行，这种情况下，线圈磁通能与磁感线平行，这种情况下，线圈磁通量一直为零，故不产生交流电本节我们量一直为零，故不产生交流电本节我们讨论轴与磁感线垂直的情况如右图所讨论轴与磁感线垂直的情况如右图所示示高考调研高考调研 第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器高三物理高三物理 (新课标版新课标版)第第9页页2各边作用各边作用ad、bc两边相当于导

6、线，两边相当于导线，ab、cd两边相当于电源两边相当于电源3中性面中性面各边瞬时电动势及瞬时电流都为各边瞬时电动势及瞬时电流都为0的位置的位置【名师点拨】对【名师点拨】对“中性面概念要留意不能从中性面概念要留意不能从“顾名思顾名思义的角度来了解，它不是指某一面，而是指线圈义的角度来了解，它不是指某一面，而是指线圈“磁通量磁通量最大的位置比如最大的位置比如“元电荷不是电荷而是电量元电荷不是电荷而是电量高考调研高考调研 第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器高三物理高三物理 (新课标版新课标版)第第10页页高考调研高考调研 第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器高三物理高三物理 (新课

7、标版新课标版)第第11页页【例【例2】(2021安徽安徽)以下图以下图1是交流发电机模型表示是交流发电机模型表示图在磁感应强度为图在磁感应强度为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可可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO转动，由线圈引起的导转动，由线圈引起的导线线ae和和df分别与两个跟线圈一同绕分别与两个跟线圈一同绕OO转动的金属圆环相衔转动的金属圆环相衔接，金属圆环又分别与两个固定的电刷坚持滑动接触，这样接，金属圆环又分别与两个固定的电刷坚持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以坚持和外电路电阻矩形线圈在转动中就可以坚持和外电路电阻R构成闭合

8、电构成闭合电路图路图2是线圈的主视图，导线是线圈的主视图，导线ab和和cd分别用它们的横截面来分别用它们的横截面来表示知表示知ab长度为长度为l1，bc长度为长度为l2，线圈以恒定角速度，线圈以恒定角速度逆时逆时针转动针转动(只思索单匝线圈只思索单匝线圈)高考调研高考调研 第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器高三物理高三物理 (新课标版新课标版)第第12页页高考调研高考调研 第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器高三物理高三物理 (新课标版新课标版)第第13页页(1)线圈平面处于中性面位置时开场计时，试推导线圈平面处于中性面位置时开场计时，试推导t时辰整时辰整个线圈中的感应电动势

9、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夹角位置时开场计时，如夹角位置时开场计时，如图图3所示，试写出所示，试写出t时辰整个线圈中的感应电动势时辰整个线圈中的感应电动势e2的表达的表达式；式；(3)假设线圈电阻为假设线圈电阻为r，求线圈每转动一周电阻，求线圈每转动一周电阻R上产生的上产生的焦耳热焦耳热(其他电阻均不计其他电阻均不计)高考调研高考调研 第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器高三物理高三物理 (新课标版新课标版)第第14页页【解析】【解析】(1)从从0时辰起经过时辰起经过t时间，线框转过角度时间，线框转过角度t，线框的切

10、割边线速度，线框的切割边线速度vr，得，得ab边边v1r1，cd边边v2r2，切割速度为，切割速度为vcdr2sin，vabr1sin，两条边切割，两条边切割时产生感应电动势时产生感应电动势E1Bl1r1sint，两边产生的感应电动势，两边产生的感应电动势在闭合电路中环形同向，有在闭合电路中环形同向，有EE1E2，r1r2l2，所以，所以EBl1l2sint(2)道理同上问，只是有个初相位：道理同上问，只是有个初相位：EBl1l2sin(t0)高考调研高考调研 第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器高三物理高三物理 (新课标版新课标版)第第15页页高考调研高考调研 第十章第十章 交变电流

11、交变电流 传感器传感器高三物理高三物理 (新课标版新课标版)第第16页页高考调研高考调研 第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器高三物理高三物理 (新课标版新课标版)第第17页页高考调研高考调研 第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器高三物理高三物理 (新课标版新课标版)第第18页页高考调研高考调研 第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器高三物理高三物理 (新课标版新课标版)第第19页页【例【例1】某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系】某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如下图，假设其他条件不变，使线圈的转速加倍，那么交流如下图，假设其他条件不变，使线圈的转速加倍，那

12、么交流电动势的最大值和周期分别为电动势的最大值和周期分别为()A400 V,0.02 s B200 V,0.02 sC400 V,0.08 s D200 V,0.08 s高考调研高考调研 第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器高三物理高三物理 (新课标版新课标版)第第20页页高考调研高考调研 第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器高三物理高三物理 (新课标版新课标版)第第21页页【答案】【答案】B【学法指点】利用【学法指点】利用eEmsint讨论问题要全面分析，讨论问题要全面分析，如转速的变化不仅影响如转速的变化不仅影响Em，同时也影响，同时也影响sint中的中的，这种类，这种类型

13、问题是高考调查的热点，高考曾在不同年份中多次涉型问题是高考调查的热点，高考曾在不同年份中多次涉及应引起大家足够的注重及应引起大家足够的注重高考调研高考调研 第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器高三物理高三物理 (新课标版新课标版)第第22页页二、中性面的特征二、中性面的特征线圈转到中性面具有：线圈转到中性面具有：最大，最大，e0，i0，此处，此处电流方向改动，每一周期线圈两次经中性面电流方向改动，每一周期线圈两次经中性面【例【例2】一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动当线圈经】一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动当线圈经过中性面位置时过中性面位置时()A线圈平面与磁感线方向平行，此时经过线圈的磁通

14、线圈平面与磁感线方向平行，此时经过线圈的磁通量为零量为零B经过线圈磁通量的变化率达最大值经过线圈磁通量的变化率达最大值C由于线圈内无感应电流产生所以穿过线圈的磁通由于线圈内无感应电流产生所以穿过线圈的磁通量为零量为零D此位置前后的感应电流方向相反此位置前后的感应电流方向相反高考调研高考调研 第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器高三物理高三物理 (新课标版新课标版)第第23页页【答案】【答案】D【学法指点】假设从中性面开场计时，单相发电机中【学法指点】假设从中性面开场计时，单相发电机中的的e，i、u都是都是t的正弦函数，其图线为正弦曲线在的正弦函数，其图线为正弦曲线在1周期周期内，其方向

15、改动两次，两次达最大值，数值有两次为内，其方向改动两次，两次达最大值，数值有两次为零，线圈零，线圈2次经过中性面可以用以下图图象表示：次经过中性面可以用以下图图象表示：高考调研高考调研 第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器高三物理高三物理 (新课标版新课标版)第第24页页高考调研高考调研 第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器高三物理高三物理 (新课标版新课标版)第第25页页高考调研高考调研 第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器高三物理高三物理 (新课标版新课标版)第第26页页几种常见情况交流电的产生与变化几种常见情况交流电的产生与变化一、磁场全充溢式一、磁场全充溢式【例

16、【例1】如下图，交流发电机的矩形线圈】如下图，交流发电机的矩形线圈abcd中，中，abcd50 cm，bcad30 cm，匝数，匝数N100，线圈电阻，线圈电阻r0.2 ，外电阻，外电阻R4.8 .线圈在磁感应强度线圈在磁感应强度B0.05 T的匀强磁场的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴中绕垂直于磁场的转轴OO匀速转动，转速匀速转动，转速n50 r/s.求：求：高考调研高考调研 第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器高三物理高三物理 (新课标版新课标版)第第27页页(1)产生感应电动势的最大值；产生感应电动势的最大值；(2)假设从图示位置开场计时，写出感应电流随时间变化假设从图示位置开场计时

17、，写出感应电流随时间变化的函数表达式的函数表达式【解析】【解析】(1)根据角速度与转速的关系，得根据角速度与转速的关系，得2n100 rad/s感 应 电 动 势 的 最 大 值 为感 应 电 动 势 的 最 大 值 为 E m N B S 1000.050.50.3100 V75 V235.5 V高考调研高考调研 第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器高三物理高三物理 (新课标版新课标版)第第28页页高考调研高考调研 第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器高三物理高三物理 (新课标版新课标版)第第29页页【答案】【答案】(1)产生感应电动势的最大值为产生感应电动势的最大值为235

18、.5 V(2)i47.1cos(100t) A【学法指点】全满式指磁场一直可以贯满整个矩形线【学法指点】全满式指磁场一直可以贯满整个矩形线框，一直有两边切割磁感线，相当于电源，另两边相当于导框，一直有两边切割磁感线，相当于电源，另两边相当于导线这也是最典型、最根底的交流电产生的模型要求在了线这也是最典型、最根底的交流电产生的模型要求在了解的根底上，记住电动势的表达式解的根底上，记住电动势的表达式高考调研高考调研 第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器高三物理高三物理 (新课标版新课标版)第第30页页二、磁场半充溢式二、磁场半充溢式【例【例2】如下图，单匝矩形线圈一半放在有界匀强磁场】如下

19、图，单匝矩形线圈一半放在有界匀强磁场中，中心轴线中，中心轴线OO与磁场边境重合，线圈绕中心轴线按图示与磁场边境重合，线圈绕中心轴线按图示方向方向(从上向下看为逆时针方向从上向下看为逆时针方向)匀速转动，匀速转动，t0时线圈平面与时线圈平面与磁场方向垂直，规定电流方向沿磁场方向垂直，规定电流方向沿abcd方向为正，那么以下图方向为正，那么以下图表示线圈内感应电流随时间变化规律正确的选项是表示线圈内感应电流随时间变化规律正确的选项是()高考调研高考调研 第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器高三物理高三物理 (新课标版新课标版)第第31页页高考调研高考调研 第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器高三物理高三物理 (新课标版新课标版)第第32页页【答案】【答案】A【学法指点】求瞬时电动势的表达式，首先要明确交【学法指点】求瞬时电动势的表达式，首先要明确交流电大小的变化规律的推导过程，这是根本经过此题可以流电大小的变化规律的推导过程，这是根本经过此题可以看出，电动势仍是时间的正弦函数，只是电动势的最大值为看出，电动势仍是时间的正弦函数，只是电动势的最大值为全满式全满式(左右两边都在磁场中左右两边都在磁场