《新高考人教版物理复习课件-第十二章-第1节-交变电流的产生及其描述》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新高考人教版物理复习课件-第十二章-第1节-交变电流的产生及其描述（46页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第1节交变电流的产生及其描述第十二章2022内容索引010203素养导读 备考定向必备知识 预案自诊关键能力 学案突破素养导读 备考定向【核心素养】 【试题情境】 生活实践类学习探索类家用和工业电路、家用电器、磁电式电流表、发电机、变压器、远距离输电、无线充电探究变压器原副线圈电压关系问题、传感器的简单应用等【考向预测】 本章内容属于高考考查的热点,基本都是选择题,有时出现在与电场综合的压轴题中。考查的具体内容主要包括以下几个方面:交变电流的图像及“四值”问题;理想变压器理解和应用;理想变压器及远距离输电与交变电流的产生、交变电流的图像、电容器或二极管等结合问题必备知识 预案自诊【知识梳理】
2、一、正弦式交变电流的产生和变化规律1.产生如图所示,在匀强磁场里,线圈绕方向的轴匀速转动时,可产生正弦式交变电流,简称正弦式电流。垂直磁场2.中性面及其特点(1)定义:与磁场方向的平面。(2)特点:线圈位于中性面时,穿过线圈的磁通量,磁通量的变化率为,感应电动势为。线圈转动一周,经过中性面,线圈每经过中性面一次,电流的方向就改变一次。垂直最大零零2次3.图像用以描述交变电流随时间变化的规律,如果线圈从中性面位置开始计时,其图像为曲线,如图所示。正弦4.变化规律(线圈在中性面位置开始计时)(1)电动势e随时间变化的规律:e=。(2)电压u随时间变化的规律:u=。(3)电流i随时间变化的规律:i=
3、。其中等于线圈转动的,Em=。Emsint Umsint Imsint 角速度nBl1l2 nBS 二、描述交变电流的物理量1.周期和频率(1)周期(T):交变电流完成变化,即线圈所需要的时间,单位是,公式。(2)频率(f):交变电流在的次数,单位是。2.交变电流的周期和频率的关系T=。一次周期性转一周 秒(s)单位时间内完成周期性变化 赫兹(Hz)3.交变电流的“四值”(1)瞬时值:交变电流某一时刻的值,是时间的函数。(2)峰值:交变电流(电流、电压或电动势)所能达到的最大的值,也叫最大值。(3)有效值:跟交变电流的等效的电流的值叫作交变电流的有效值。对正弦式交变电流,其有效值和峰值的关系为
4、E=,U=,I=。注:若图像部分是正弦(或余弦)式交变电流,其中的周期(必须是从零至最大值或从最大值至零)和周期部分可直接应用正弦式交变电流有效值与最大值间的关系求解。热效应恒定(4)平均值:用E=来计算。注:交变电流的平均值与对应的时间有关,不同时间内的平均值一般不同。【考点自诊】 1.判断下列说法的正误。(1)交变电流的主要特征是电流的方向随时间周期性变化。()(2)大小变化而方向不变的电流也叫交变电流。()(3)线圈经过中性面时产生的感应电动势最大。()(4)在一个周期内,正弦交流电的方向改变两次。()(5)最大值和有效值之间的倍关系只适用于正弦(余弦)交流电。()(6)交流电压表及交流
5、电流表的读数均为峰值。() 2.(新教材人教版选择性必修第二册P51习题改编)如图所示,KLMN是一个竖直的矩形导线框,全部处于磁感应强度为B的水平方向的匀强磁场中,线框面积为S,MN边水平,线框绕某竖直固定轴以角速度匀速转动。在MN边与磁场方向的夹角达到30的时刻(图示位置),求导线框中产生的瞬时电动势e的大小和线框此时电流的方向(已知线框按俯视的逆时针方向转动)。3.(新教材人教版选择性必修第二册P53“思考与讨论”改编)某交变电流的i-t图像如图所示,则其电流的有效值为()答案C关键能力 学案突破考点一考点一考点二考点二考点三考点三考点一交变电变电 流的产产生及变变化规规律(自主探究)1
6、.变化规律(线圈从中性面位置开始计时)考点一考点一考点二考点二考点三考点三考点一考点一考点二考点二考点三考点三2.两个特殊位置及其特点考点一考点一考点二考点二考点三考点三【对点演练】 1.如图所示,在磁感应强度为B的匀强磁场中,面积为S的单匝矩形线圈abcd沿逆时针方向(俯视)绕垂直于磁场的中轴匀速转动,角速度为。当ad边与磁场方向的夹角为30时,下列说法正确的是()A.线圈中电流的方向是abcdaB.线圈中产生的瞬时电动势的大小是BSC.线圈再转过60时,产生的电流达到最大值D.线圈转动过程中,穿过它的磁通量的变化率恒定考点一考点一考点二考点二考点三考点三答案B解析当线圈逆时针转动时,磁通量
7、增大,由楞次定律可知,线圈中电流的方向是adcba,故A错误;线圈中的最大感应电动势为Emax=BS,如果从垂直中性面开始计时,线圈转过30,则e=Emaxcos30= BS,故B正确;线圈再转过60时,线圈处于中性面位置,此时磁通量最大,感应电动势为0,感应电流为0,故C错误;由法拉第电磁感应定律可得E= ,由于线圈转动过程中,电动势变化,即穿过它的磁通量的变化率变化,故D错误。考点一考点一考点二考点二考点三考点三2.如图甲所示,在匀强磁场中,两个匝数相同的正方形金属线圈分别以不同的转速,绕与磁感线垂直的轴匀速转动,产生的交变电动势e随时间t变化的图像如图乙中曲线a、b所示,则()A.t=0
8、时刻,两线圈均处于垂直于中性面的位置B.a、b对应的线圈转速之比为23C.a、b对应的两线圈面积之比为11D.若只改变两线圈的形状(匝数不变),则两线圈电动势的有效值之比一定不变考点一考点一考点二考点二考点三考点三答案C考点一考点一考点二考点二考点三考点三考点二有效值值的理解与计计算(师师生共研)方法规律适用公式法只适用于正弦式交变电流定义法计算时“相同时间”取一个周期或周期的整数倍非正弦式交变电流能量关系能的转化和守恒定律以上方法不能解决的问题考点一考点一考点二考点二考点三考点三【典例1】如图甲所示电路,已知电阻R1=R2=R,和R1并联的D是理想二极管(正向电阻可视为零,反向电阻为无穷大)
9、,在A、B之间加一个如图乙所示的交变电压(电压为正值时,UAB0)。由此可知()A.在A、B之间所加的交变电压的周期为2sB.在A、B之间所加的交变电压的瞬时值表达式为u=20sin50t(V)C.加在R1上电压的有效值为10VD.加在R2上电压的有效值为5V考点一考点一考点二考点二考点三考点三答案D考点一考点一考点二考点二考点三考点三解题指导审题关键词句分析解读D是理想二极管(正向电阻可视为零,反向电阻为无穷大)当A点电势高于B点电势时二极管导通,即R1被短路,当B点电势高于A点电势时二极管截止由图像可以读出周期、最大值;交变电压的瞬时值表达式是正弦函数考点一考点一考点二考点二考点三考点三关
10、键词句分析解读加在R1上电压的有效值R1上一个周期内只有一半时间有电流加在R2上电压的有效值对应R2上一个周期内的总热量破题由图像可得交流电的周期,电压最大值,依据u=Umsint可得交变电压的瞬时值表达式。根据电流的热效应,注意二极管的单向导电性使得半个周期内R1被短路,另半个周期内R1与R2串联,从而即可求解。考点一考点一考点二考点二考点三考点三3.(多选)(2020河北衡水模拟)如图所示,线圈ABCD匝数n=10,面积S=0.4m2,边界MN(与线圈的AB边重合)右侧存在磁感应强度B= T的匀强磁场,若线圈从图示位置开始绕AB边以=10rad/s的角速度匀速转动,则以下说法正确的是()A
11、.线圈产生的是正弦交流电B.线圈在转动过程中产生的最大感应电动势为80VD.线圈产生的感应电动势的有效值为40V考点一考点一考点二考点二考点三考点三答案BD 考点一考点一考点二考点二考点三考点三4.(2018全国卷)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流电源上,在一个周期内产生的热量为Q正。该电阻上电压的峰值均为u0,周期均为T,如图所示。则Q方Q正等于()考点一考点一考点二考点二考点三考点三答案D考点一考点一考点二考点二考点三考点三考点三交变电变电 流“四值值”的比较较(师师生共研)物理量 物理含义重要关系应用情况及说明瞬时值交变电流某一时刻的值e=Em
12、sint,u=Umsint,i=Imsint计算线圈某时刻的受力情况峰值(最大值)最大的瞬时值Em=nBS,Em=nm,当考虑某些电学元件(电容器、晶体管等)的击穿电压时,指的是交流电压的最大值考点一考点一考点二考点二考点三考点三考点一考点一考点二考点二考点三考点三【典例2】(多选)(2020湖北七市教科研协作体高三下学期5月联考)如图甲为旋转电枢式交流发电机的原理图,多匝矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO匀速转动,线圈的两端经集流环和电刷与可变电阻R连接,与R并联的交流电压表为理想电表,当R=10时电压表示数是10V。已知线圈的内阻为r=5,图乙是矩形线圈磁通量
13、随时间t变化的图像,则()A.可变电阻R消耗的电功率为10WB.穿过线圈磁通量的最大值为WbC.R两端的电压u随时间t变化的规律是u=14.1sin100t(V)D.调节可变电阻R的大小,其消耗的最大电功率可以达到11.25W考点一考点一考点二考点二考点三考点三答案AD 考点一考点一考点二考点二考点三考点三解题指导审题关键词句分析解读多匝矩形线圈匀速转动;图乙是矩形线圈磁通量随时间t变化的图像产生交流电,线圈相当于交流电源;从电动势最大时计时当R=10时电压表示数是10V电压表读数为电阻两端的电压有效值已知线圈的内阻为r=5交流电源有内阻调节可变电阻R的大小,其消耗的最大电功率当可变电阻R与电
14、源内阻相等时,其功率最大考点一考点一考点二考点二考点三考点三破题(1)根据“当R=10时电压表示数是10V”计算电阻R消耗的功率;根据闭合电路欧姆定律计算交流电源的电动势的有效值,然后计算最大值;由图乙得出角速度。(2)当R=r时可变电阻消耗的功率最大。考点一考点一考点二考点二考点三考点三5.如图甲所示是一种振动发电装置的示意图,一个半径r=0.10m、匝数n=20匝的线圈套在永久磁铁槽中,槽中磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右侧视图如图乙所示),线圈所在位置磁感应强度B的大小均为B= T,线圈的电阻R1=0.50,它的引出线接有R2=9.50的小灯泡L,为理想交流电流表。当线圈框架的P端
15、在外力作用下沿轴线做往复运动,便有电流通过灯泡。若线圈往复运动的规律如图丙所示(v取向右为正),则下列判断正确的是()考点一考点一考点二考点二考点三考点三A.电流表的示数为0.24AB.0.01s时回路中的电流最大C.回路中交流电的频率为50HzD.0.015s时灯泡L中电流的方向为从DLC 答案C考点一考点一考点二考点二考点三考点三6.(多选)如图所示,边长为L的正方形单匝线圈abcd,其电阻为r,外电路的电阻为R,ab的中点和cd的中点的连线OO恰好位于匀强磁场的边界线上,磁场的磁感应强度为B。若线圈从图示位置开始以角速度绕轴OO匀速转动,则以下判断正确的是()A.图示位置线圈中的感应电动势最大,为Em=BL2B.闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为e= BL2sintC.线圈从图示位置转过180的过程中,流过电阻R的电荷量为D.线圈转动一周的过程中,电阻R上产生的热量为考点一考点一考点二考点二考点三考点三答案BD 本 课 结 束
