高三物理一轮复习1交变电流的产生及描述-精讲版课件

1、考纲展示考向指南知识点要求交变电流的产生及描述(e、u、i的瞬时值表达式、最大值、有效值、周期、频率)，特别是交流电的图象和有效值的计算是考查的热点变压器的原理，电压比、电流比及功率关系是考查的重点3.将本章知识与电磁感应等结合的力、电综合题，或考查与本章知识有关的实际应用交流发电机及其产生正弦式电流的原理，正弦式电流的图象和三角函数表达式，最大值与有效值、周期和频率电阻，电感和电容对交变电流的作用变压器原理，电压比和电流比电能的输送电磁场，电磁波，电磁波的周期、频率、波长和波速无线电波的发射和接收电视，雷达示波管，示波器及其应用说明：1.只要求讨论单相理想变压器 2.单相变压器并不是指单个副

2、线圈的变压器第一课时交变电流的产生及描述1交变电流：大小和都随时间做变化的电流，简称交流(AC)2正弦式交变电流(如下图所示)方向周期性(1)定义：按变化的交变电流(2)产生：将闭合矩形线圈置于磁场中，并绕 方向的轴做转动(3)中性面：与磁场方向的平面(4)正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)：正弦规律匀强垂直于磁场匀速垂直规律物理量表达式图象磁通量mcos tBScos t电动势eEmsin tNBSsin t规律物理量表达式图象电压电流1周期和频率(1)周期T：交变电流完成变化(线圈转一周)所需的时间，单位是公式：T(2)频率f：交变电流在1 s内完成周期性变化的，单位是赫

3、兹(Hz)(3)周期和频率的关系一次周期性秒(s)次数2交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值(1)瞬时值：交变电流某一 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 (3)有效值：让交流与恒定电流通过 的电阻，如果它们在一个周期内产生的 相等，则这个恒定电流I、恒定电压U就是这个交变电流的(4)正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系时刻最大值相同热量有效值1电感：通 、阻；通、阻 2电容：通 、阻；通、阻 直流交流低频高频交流直流高频低频1.1如下图所示中各图面积均为S的线圈均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eBSsin t的图是()【解

4、析】线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴(轴在线圈所在平面内)匀速转动，产生的正弦交变电动势为eBSsin t，由这一原则判断，A图和C图中感应电动势均为eBSsin t；B图中的转动轴不在线圈所在平面内；D图转动轴与磁场方向平行，而不是垂直【答案】AC12如右图所示，在通电长直导线的旁边有一矩形导线框，线框与直导线在同一平面内在直导线中通入i0Imsin t的交流电，图中箭头方向规定为交流电的正方向若规定线框中感应电流的正方向为逆时针方向，下图能正确表示线框中感应电流变化情况的是()【解析】只需判断感应电流在开始的四分之一周期内的变化情况即可根据楞次定律，在开始的四分之一周期内，线框中感应电

5、流的方向为顺时针方向，其大小与i0的斜率成正比，C正确【答案】C【答案】B31如下图所示，L1、L2和L3是相同型号的白炽灯，L1与电容器C串联，L2与带铁芯的线圈L串联，L3与一个定值电阻R串联当a、b间接电压有效值为U、频率为f的正弦交流电源时，三只灯泡的亮度相同现将a、b间接另一正弦交流电源时，发现灯泡L1变亮、L2变暗、L3亮度不变由此可知，另一正弦交流电源可能是()A电压有效值仍为U，而频率大于fB电压有效值大于U，而频率大于fC电压有效值仍为U，而频率小于f D电压有效值小于U，而频率大于f【解析】由题述中与一个定值电阻R串联的灯泡L3亮度不变可知，所接的另一正弦交流电源的电压有效

6、值仍为U.灯泡L1变亮，说明与L1串联的电容器C容抗变小由影响容抗的因素可知，这是由于正弦交流电的频率增大所以正确选项是A.【答案】A一、对中性面的理解1中性面是与磁场方向垂直的平面，是假想的一个参考面2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零3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4线圈转动一周，两次经过中性面，电流的方向改变两次二、交变电流瞬时值表达式的书写基本思路1确定正弦交变电流的峰值，根据已知图象或由公式EmnBS求出相应峰值2明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式如：(1)线圈

7、从中性面开始转动，则it图象为正弦函数图象，函数式为iImsin t.(2)线圈从垂直中性面开始转动，则it图象为余弦函数图象，函数式为iImcos t. 1如下图所示，矩形线圈边长为ab20 cm，bc10 cm，匝数N100匝，磁场的磁感应强度B0.01 T当线圈以n50 r/s的转速从图示位置开始逆时针匀速转动时，求：(1)线圈中交变电动势瞬时值表达式；(2)从线圈开始转起动，经0.01 s时感应电动势的瞬时值【解析】(1)线圈的角速度为2n100 rad/s产生的感应电动势的最大值为EmNBSNBabbc6.28 V又刚开始转动时线圈平面与中性面夹角为30/6故线圈中交变电动势的瞬时值

8、表达式为eEmsin(t/6)6.28sin(100t/6)V.(2)把t0.01 s代入上式，可得此时感应电动势的瞬时值：e3.14 V.【答案】(1)e6.28sin(100t/6)V(2)3.14 V三、交变电流的瞬时值、峰值、有效值、平均值的比较 由感应电动势的最大值公式EmnBS得，Em仅由n、B、S、四个物理量所决定，与轴的具体位置和线圈的形状都无关四、对交变电流有效值的理解交变电流的有效值是根据电流的热效应进行定义的，所以进行有效值计算时，要紧扣电流通过电阻生热(或热功率)进行计算，注意“三同”，即“相同电阻”“相同时间”内产生“相同热量” 2边长为a的N匝正方形线圈在磁感应强度

9、为B的匀强磁场中，以角速度绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈的电阻为R.(1)求线圈从中性面开始转过90角的过程中产生的热量；(2)求线圈从中性面开始转过90角的过程中，通过导线截面的电荷量 一理想变压器原、副线圈匝数比n1n2115.原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u如图所示副线圈仅接入一个10 的电阻，则()A流过电阻的电流是20 AB与电阻并联的电压表的示数是100 VC经过1分钟电阻发出的热量是6103 JD变压器的输入功率是1103 W【解析】考查正弦交变电流有效值、最大值意义及理想变压器的相关知识由输入电压图象可知输入电压的有效值为220 V，故副线圈输出电压的有效值为100 V，

10、接入副线圈的电阻为10 ，故电流有效值为10 A，A项错；与电阻并联的电压表读数即为副线圈电压有效值100 V，B项错；根据QI2Rt1021060 J6104 J，C项错；由变压器输入功率等于输出功率可知，PIU101001 000 W，D项正确11：(2009年福建卷)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已知发电机线圈内阻为5.0 ，现外接一只电阻为95.0 的灯泡，如图乙所示，则()A电压表 的示数为220 VB电路中的电流方向每秒钟改变50次C灯泡实际消耗的功率为484 WD发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J【答案】D 一个边长为6 cm的正方形金属

11、线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，电阻为0.36 .磁感应强度B随时间t的变化关系如下图所示，则线框中感应电流的有效值为() 求交变电流有效值的方法(1)利用 计算，只适用于正弦式交流电(2)利用有效值的定义计算(非正弦式交流电)在计算有效值时“相同时间”至少取一个周期或周期的整数倍(3)利用能量关系：当有电能和其他形式的能转化时，可利用能的转化和守恒定律来求有效值 21：(2009年盐城模拟)阻值为1 的电阻上通以交变电流，其it关系如下图，则在01 s内电阻上产生的热量为()A1 JB1.5 JC2 J D2.8 J【解析】电阻上产生的热量等于每段时间内产生的热量之和，由QI2Rt得

12、，Q1210.2 J2210.3 J2210.3 J1210.2 J2.8 J，D项正确【答案】D 如下图所示，交流发电机线圈的面积为0.05 m2，共100匝该线圈在磁感应强度为 T的匀强磁场中，以10 rad/s的角速度匀速转动，电阻R1和R2的阻值均为50 ，线圈的内阻忽略不计，若从图示位置开始计时，则()(1)导线框abcd在磁场中转动的角速度？(2)S闭合后，当导线框从图示位置转过60时的过程中通过灯泡的电荷量？2如下图所示，矩形线框置于竖直向下的磁场中，通过导线与灵敏电流表相连，线框在磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，图中线框平面处于竖直面内，下述说法正确的是()【答案】BCA

13、因为线框中产生的是交变电流，所以电流表示数始终为零B线框通过图中位置瞬间，穿过线框的磁通量最大C线框通过图中位置瞬间，通过电流表的电流瞬时值最大D若使线框转动的角速度增大一倍，那么通过电流表电流的有效值也增大一倍【答案】CD3如下图甲，两个相同的灯泡串联，并和电压表、电流表一起连接在正弦交变电源上，每只灯泡的电阻R110 .如图乙是交变电源输出电压随时间t变化的图象，则()【答案】D4如下图所示，在水平方向的匀强磁场中，有一单匝矩形导线框可绕垂直于磁场方向的水平轴转动在线框由水平位置以角速度匀速转过90的过程中，通过导线横截面的电荷量为q，已知导线框的电阻为R，则下列说法中正确的是()A导线框转到如图所示的位置时电流的方向将发生改变B导线框转到如图所示的位置