资源描述
单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,专题十 交变电流,1,考点内容,要求,热点,1.,交变电流、交变,电流的图象,高考对本章知识的考查主要体现在,“三突出”，一般试题难度不大，,且多以选择题的形式出现,.,1.,突出考查交变电流的产生过程,.,2.,突出考查交变电流的图象和交变,电流的四值,.,3.,突出考查变压器，对变压器原理,理解的同时，还要掌握变压器的静,态计算和动态分析，远距离输电也,要重视,.,2.,正弦交变电流的,函数表达式、峰值,和有效值,3.,理想变压器,4.,远距离输电,实验十一：传感器,的简单使用,2,第,1,讲,交变电流的产生和描述,3,一、交变电流,大小,方向,1.,定义：,_,和,_,都随时间周期性变化的电流，,简称交变电流,.,2.,图象：如图,10-1-1,甲、乙、丙、丁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，如图甲所,示,.,甲,乙,丙,丁,图,10-1-1,4,二、正弦式交变电流,正,(,余,),弦规律,磁场,匀速,1.,定义：按,_,变化的交变电流,.,2.,产生：闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于,_,方向的,轴，从中性面开始,_,转动，线圈中产生的电流,.,3.,两个重要位置,垂直,最大,零,零,一次,(1),中性面：与磁场方向,_,的平面,.,线圈平面位于中性,面时，穿过线圈平面的磁通量,_,，而磁通量的变化率为,_,，产生的感应电动势为,_.,线圈每经过中性面一,次，电流方向就改变,_,，线圈转动一周，两次经过中性,面，所以电流方向改变,_.,零,最大,最大,(2),与中性面垂直的位置：穿过线圈平面的磁通量为,_,，,磁通量的变化率,_,，产生的感应电动势,_.,两次,5,【基础检测】,1.(2016,年山东烟台模拟,),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,10-1-2,甲所示，产生的,交变电动势随时间变化规律的图象如图乙所示，已知发电,机线,圈内阻为,1.0,，外接一个电阻为,9.0,的灯泡，则,(,),甲,乙,图,10-1-2,6,A.,电压表,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,20cos 5,t,(V),解析：,根据题图乙可知，交变电流的周期,T,0.2 s,，频率,f,5 Hz,，所以电路中的电流方向每秒改变,10,次，,B,错误；电动,数为灯泡两端电压,U,IR,29 V,18 V,，,A,错误；灯泡的实,际功率为,P,I,2,R,36 W,，,C,正确,.,答案：,C,7,三、表征交变电流的物理量,1.,周期和频率,周期性,秒,(1),周期：交变电流完成一次,_,变化所需的时间，通,常用,T,表示，单位是,_.,单位时间,赫兹,(2),频率：交变电流在,_,内完成周期性变化的次,数，通常用,f,表示，单位是,_.,(3),周期和频率的关系：,_.,T,1,f,8,2.,峰值和有效值,最大值,电流的热效应,(1),峰值：指交变电流的电动势、电压或电流的,_.,(2),有效值：是根据,_,来规定的,.,让交变电流,和恒定电流分别通过,_,的电阻，使它们在,_,时间,内产生的,_,相等，就把这一直流电的,I,、,U,值叫做这一交,变电流的电流、电压的有效值,.,相同,相等,热量,(3),正弦式交变电流的有效值和最大值之间的关系：,E,_,，,I,_,，,U,_.,9,【基础检测】,2.,如图,10-1-3,所示是某种正弦式交变电压的波,形图，由图,可确定,(,),A.,最大值是,311 V,B.,周期是,0.01 s,C.,有效值是,311 V,D.,表达式为,U,220sin 100,t,(V),图,10-1-3,10,解析：,由题图可知，交流电的最大值是,311,V,，有效值为,V,2,20 V,；周期为,0.02 s,；表达式为,U,311sin 100,t,(V),；,故选,A.,答案：,A,11,线圈平面与中性面重合时，,S,B,，,最大，,考点,1,正弦交变电流的产生及图象,重点归纳,1.,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,t,0,，,e,0,，,i,0,，电流方向将发生改变,.,12,最大，,e,最,线圈平面与中性面垂直时，,S,B,，,0,，,t,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,E,m,nBS,，与转轴位置无关，与,线圈形状无关,.,13,物理量,函数,图象,磁通量,m,cos,t,BS,cos,t,电动势,e,E,m,sin,t,NBS,sin,t,电压,u,U,m,sin,t,电流,i,I,m,sin,t,2.,正弦式交变电流的变化规律,(,线圈在中性面位置开始计,时,),14,【考点练透】,1.(,多选，,2013,年山东卷,),如图,10-1-4,甲所示是小型交流发,电机的示意图，两磁极,N,、,S,间的磁场可视为水平方向的匀强,磁场，,为交流电流表,.,线圈绕垂直于磁场方向的水平轴,OO,沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电,流随时间变化的图象如图乙所示，以下判断正确的是,(,),甲,乙,图,10-1-4,15,A.,电流表的示数为,10 A,B.,线圈转动的角速度为,50 rad/s,C.0.01 s,时线圈平面与磁场方向平行,D.0.02 s,时电阻,R,中电流的方向自右向左,答案：,AC,16,物理量,物理含义,重要关系,适用情况及说明,瞬时值,交变电流,某一时刻,的值,从中性面开,始计时,e,E,m,sin,t,i,I,m,sin,t,计算线圈某时刻的受力情况,峰 值,最大的瞬,时值,E,m,nBS,E,m,I,m,R,r,讨论电容器的击穿电压,考点,2,正弦交变电流的四值问题,重点归纳,正弦式交变电流四值的计算及应用,17,物理量,物理含义,重要关系,适用情况及说明,有效值,跟交变电,流的热效,应等效的,恒定电流,的值,(,只 适 用 于,正弦式交变,电流,),(1),计算与电流的热效应有关,的量,(,如电功、电功率、电热等,),(2),电气设备“铭牌”上所标,的一般是指有效值,(3),保险丝的熔断电流为有效,值,(4),交流电压表和电流表的读,数为有效值,(5),计算有效值时，时间一般取,一个周期或取周期的整数倍,(,续表,),18,物理量,物理含义,重要关系,适用情况及说明,平均值,某段时间,内感应电,动势或电,流的平均,值,计算通过电路截面的电荷量,(,续表,),19,典例剖析,例,1,：,(,多选，,2014,年天津卷,),如图,10-1-5,甲所示，在匀强,磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线,垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图乙中曲线,a,、,b,所示，则,(,),图,10-1-5,20,A.,两次,t,0,时刻线圈平面均,与中性面重合,B.,曲线,a,、,b,对应的线圈转速之比为,23,C.,曲线,a,表示的交变电动势频率为,25 Hz,D.,曲线,b,表示的交变电动势有效值为,10 V,思维点拨：,由图乙可以看出，,a,、,b,均为正弦式交变电流，,由二者的周期关系可求出二者的角速度关系，进而求两者峰值,的关系，再确定,b,的有效值,.,解析：,t,0,时刻，两次,产生的交流电的电动势瞬时值均为,零，因此线圈平面均与中性面重合，,A,项正确；图中,a,、,b,对应,21,答案：,AC,22,【考点练透】,2.(,多选，,2016,年新课标全国卷,),如图,10-1-6,所示，,M,为,半圆形导线框，圆心为,O,M,；,N,是圆心角为直角的扇形导线框，,圆心为,O,N,；两导线框在同一竖直面,(,纸面,),内；两圆弧半径相等；,过直线,O,M,O,N,的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于,纸,面,.,现使线框,M,、,N,在,t,0,时从图示位置开始，分别绕垂直于纸,面、且过,O,M,和,O,N,的轴，以相同的周期,T,逆时针匀速转动，则,(,),23,图,10-1-6,A.,两导线框中均会产生正弦交流电,B.,两导线框中感应电流的周期都等于,T,D.,两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值,也相等,答案：,BC,24,方法 等效替代法,1.,等效法是在保证某种效果相同的前提下，将实际的、复,杂的物理问题和物理过程转化为等效的、简单的、易于研究的,物理问题和物理过程来研究和处理的方法,.,25,2.,运用等效法处理问题的一般步骤为：,(1),分析原事物,(,需研究求解的物理问题,),的本质特性和非本,质特性,.,(2),寻找适当的替代物，以保留原事物的本质特性，抛弃非,本质特性,.,(3),研究替代物的特性及规律,.,(4),将替代物的规律迁移到原事物中去,.,(5),利用替代物遵循的规律、方法求解，得出结论,.,26,例,2,：,(2013,年海南卷,),通过一阻值,R,1,00,的电阻的交变,电流如图,10-1-7,所示，其周期为,1 s.,电阻两端电压的有效值为,(,),图,10-1-7,27,审题突破：,选定一个周期，在一个周期内用热效应相同来,求解,.,答案：,B,题外拓展：,高中物理中常用等效替代的思想进行解题，如：,(1),力的等效，合力与分力之间的等效；,(2),运动的等效，合运动,和分运动的等效；,(3),模型的等效，如碰撞各类模型的等效,.,28,【触类旁通】,如图,10-1-8,所示，甲、乙为两种电压的,波形，其中图甲所,示的电压按正弦规律变化，图乙所示的电压波形是正弦函数图,象的一部分,.,下列说法正确的是,(,),图,10-1-8,29,A.,图甲、图乙均表示交变电流,B.,图甲所示电压的瞬时值表达式为,u,20sin 100,t,(V),C.,图乙所示电压的有效值为,20 V,D.,图乙所示电压的有效值为,10 V,解析：,根据交变电流的定义，题图甲、图乙均表示交变电,流，选项,A,正确；图甲所示电压最大值为,U,m,20 V,，周期为,示电压的有效值为,U,10 V,，选项,C,错误，,D,正确,.,答案：,ABD,30,易错点 四值问题的计算,例,3,：,(2015,年四川卷,),小型手摇发电机线圈共,N,匝，每匝,可简化为矩形线圈,abcd,，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂,直于线圈中心轴,OO,，线圈绕,OO,匀速转动，如图,10-1-9,所示,.,矩形线圈,ab,边和,cd,边产生的感应电动势的最大值都为,e,0,，,不计线圈电阻，则发电机输出电压,(,),31,图,10-1-9,32,正解分析：,由题意可知，线圈,ab,边和,cd,边产生的感应电,动势的最大值都为,e,0,，因此对单匝矩形线圈总电动势最大值为,2,e,0,，又因为发电机线圈共,N,匝，所以发电机线圈中总电动势最,大值为,2,Ne,0,，根据闭合电路欧姆定律可知，在不计线圈内阻时，,输出电压等于感应电动势的大小，即其峰值为,2,Ne,0,，故选项,A,、,B,错误；又由题意可知，若从图示位置开始计时，发电机线圈,中产生的感应电流为正弦式交变电流，由其有效值,与峰值的关,答案：,D,33,【触类旁通】,如图,10-1-10,所示，矩形线圈,abcd,与可变电容器,C,、理想,电流表,组成闭合电路,.,线圈在有界匀,强磁场中绕垂直于磁场,的,bc,边匀速转动，转动的角速度,100 rad/s.,线圈的匝数,N,100,匝，边长,ab,0.2 m,、,ad,0.4 m,，电阻不计,.,磁场只分布,16,T.,电容器放电时间不,在,bc,边的左侧，磁感应强度大小,B,计,.,下列说法正确的是,(,),34,图,10-1-10,A
展开阅读全文