高中物理高考 第1讲　交变电流的产生和描述 课件

交变电流传感器第十一章考情考情分析分析高考对本部分知识的考查主要以选择题的形式出现，试题的难度一高考对本部分知识的考查主要以选择题的形式出现，试题的难度一般在中等偏下。般在中等偏下。重要重要考点考点1.交变电流、交变电流的交变电流、交变电流的图像图像()2正弦式交变电流的函正弦式交变电流的函数表达式、峰值和有效数表达式、峰值和有效值值()3理想变压器理想变压器()4远距离输电远距离输电()实验十二：利用传感器实验十二：利用传感器制作简单的自动控制装制作简单的自动控制装置置考考点点解解读读1.交变电流的产生及其各物理量的变交变电流的产生及其各物理量的变化规律，应用交流电的图像解决问题。化规律，应用交流电的图像解决问题。2对交变电流的四值进行计算。对交变电流的四值进行计算。3理想变压器原、副线圈中电流、电理想变压器原、副线圈中电流、电压、功率之间的关系应用，变压器动压、功率之间的关系应用，变压器动态变化的分析方法。态变化的分析方法。4远距离输电的原理和相关计算。远距离输电的原理和相关计算。5利用传感器制作简单的自动控制装利用传感器制作简单的自动控制装置，能够解决与科技、社会紧密结合置，能够解决与科技、社会紧密结合的问题。的问题。第1讲交变电流的产生和描述主干梳理 对点激活按正弦规律变化按正弦规律变化周期性周期性与磁感线垂直的平面与磁感线垂直的平面匀速转动匀速转动两两发生改变发生改变有效值有效值时刻时刻最大值最大值热量热量所围面积所围面积 一一 堵点疏通堵点疏通1将将一一个个平平面面线线圈圈置置于于匀匀强强磁磁场场中中，并并使使它它绕绕位位于于线线圈圈平平面面内内且且垂垂直直于磁感线的轴匀速转动，线圈中产生的一定是正弦式交变电流。于磁感线的轴匀速转动，线圈中产生的一定是正弦式交变电流。()2矩矩形形线线圈圈在在匀匀强强磁磁场场中中匀匀速速转转动动，经经过过中中性性面面时时，线线圈圈中中的的感感应应电电动势最大。动势最大。()3有效值公式有效值公式I 适用于任何交变电流。适用于任何交变电流。()4交流电表的测量值是交变电流的有效值。交流电表的测量值是交变电流的有效值。()5我我国国使使用用的的交交变变电电流流周周期期是是0.02 s，电电流流方方向向每每秒秒改改变变100次次。()6电路中保险丝的熔断电流是指电流的最大值。电路中保险丝的熔断电流是指电流的最大值。()7电容器的耐压值要高于交变电流的最大电压才不会被击穿。电容器的耐压值要高于交变电流的最大电压才不会被击穿。()二二 对点激活对点激活1下图中不表示交变电流的是下图中不表示交变电流的是()答案答案 解解析析大大小小和和方方向向都都发发生生周周期期性性变变化化的的电电流流是是交交变变电电流流，A项项的的电电流流方方向向不不变变，所所以以A是是直直流流电电而而不不是是交交流流电电，B、C、D项项中中的的电电流流都都是是交交变变电流，故选电流，故选A。解析解析 2(人人教教版版选选择择性性必必修修第第二二册册P48演演示示实实验验改改编编)把把发发光光颜颜色色不不同同的的两两个个二二极极管管并并联联(该该类类二二极极管管具具有有单单向向导导电电性性，导导通通时时发发光光)，使使两两者者正正负负极极方方向向不不同同。当当摇摇动动如如图图所所示示的的手手摇摇发发电电机机时时，两两个个二二极极管管交交替替发发光光，则则流过其中一个二极管的电流是流过其中一个二极管的电流是()A交流电交流电 B.直流电直流电C恒定电流恒定电流 D.涡流涡流答案答案 解解析析交交流流电电是是指指大大小小和和方方向向发发生生周周期期性性变变化化的的电电流流，直直流流电电的的方方向向不不变变，恒恒定定电电流流的的大大小小与与方方向向均均不不变变，涡涡流流是是感感应应电电流流；手手摇摇发发电电机机产产生生的的是是交交流流电电，因因为为该该类类二二极极管管具具有有单单向向导导电电性性，所所以以通通过过每每个个二二极极管管的的电电流方向不变，为直流电，流方向不变，为直流电，B正确。正确。解析解析 3(人人教教版版选选择择性性必必修修第第二二册册P51T1改改编编)(多多选选)关关于于中中性性面面，下下列列说说法正确的是法正确的是()A线线圈圈在在转转动动中中经经过过中中性性面面位位置置时时，穿穿过过线线圈圈的的磁磁通通量量最最大大，磁磁通通量的变化率为零量的变化率为零B线线圈圈在在转转动动中中经经过过中中性性面面位位置置时时，穿穿过过线线圈圈的的磁磁通通量量为为零零，磁磁通通量的变化率最大量的变化率最大C线圈每经过一次中性面，感应电流的方向就改变一次线圈每经过一次中性面，感应电流的方向就改变一次D线线圈圈每每转转动动一一周周经经过过中中性性面面一一次次，所所以以线线圈圈每每转转动动一一周周，感感应应电电流的方向就改变一次流的方向就改变一次答案答案 解解析析线线圈圈在在转转动动中中经经过过中中性性面面位位置置时时，穿穿过过线线圈圈的的磁磁通通量量最最大大，磁磁通通量量变变化化率率为为零零，线线圈圈每每经经过过一一次次中中性性面面，线线圈圈中中感感应应电电流流的的方方向向就就改改变变一一次次，线线圈圈每每转转动动一一周周，两两次次经经过过中中性性面面，感感应应电电流流的的方方向向改改变变两两次次，B、D错误，错误，A、C正确。正确。解析解析 答案答案 解析解析 答案答案 解析解析 考点细研 悟法培优1.正弦式交流电产生过程中的两个特殊位置正弦式交流电产生过程中的两个特殊位置图示图示位置位置中性面位置中性面位置与中性面垂直的位置与中性面垂直的位置特点特点BSBSBS，最大，最大0，最小，最小en0，最小，最小ennBS，最大，最大感应电流为零，方向改变感应电流为零，方向改变感应电流最大，方向不变感应电流最大，方向不变2正弦式交变电流的变化规律正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置时开始计时线圈在中性面位置时开始计时)例例1(2020北北京京市市房房山山区区二二模模)如如图图所所示示，abcd过过程程是是交交流流发发电电机发电的示意图，下列说法正确的是机发电的示意图，下列说法正确的是()A当当线线圈圈转转到到图图a位位置置时时，线线圈圈平平面面与与磁磁感感线线垂垂直直，磁磁通通量量变变化化率率最最大大B从图从图b开始计时，线圈中电流开始计时，线圈中电流i随时间随时间t变化的关系是变化的关系是iImsintC当线圈转到图当线圈转到图c位置时，感应电流最小，且感应电流方向将要改变位置时，感应电流最小，且感应电流方向将要改变D当当线线圈圈转转到到图图d位位置置时时，感感应应电电动动势势最最小小，ab边边感感应应电电流流方方向向为为ba答案答案 提示：提示：最大。最大。(2)感应电流在什么位置改变方向？感应电流在什么位置改变方向？提示：提示：中性面位置即穿过线圈的磁通量最大的位置。中性面位置即穿过线圈的磁通量最大的位置。尝试解答尝试解答选选C。当当线线圈圈转转到到图图a位位置置时时，线线圈圈处处于于中中性性面面位位置置，线线圈圈平平面面与与磁磁感感线线垂垂直直，穿穿过过线线圈圈的的磁磁通通量量最最大大，磁磁通通量量的的变变化化率率为为0，A错错误误；图图b中中，线线圈圈处处于于与与中中性性面面垂垂直直的的位位置置，此此时时线线圈圈中中产产生生的的感感应应电电流流最最大大，故故从从图图b开开始始计计时时，线线圈圈中中电电流流i随随时时间间t变变化化的的关关系系是是iImcost，B错错误误；当当线线圈圈转转到到图图c位位置置时时，线线圈圈处处于于中中性性面面的的位位置置，感感应应电电流流最最小小，且且感感应应电电流流的的方方向向将将要要改改变变，C正正确确；当当线线圈圈转转到到图图d位位置置时时，ab、cd边边切切割割磁磁感感线线的的速速度度最最大大，故故线线圈圈中感应电动势最大，由右手定则可知，中感应电动势最大，由右手定则可知，ab边感应电流方向为边感应电流方向为ba，D错误。错误。尝试解答尝试解答 变变式式11(多多选选)如如图图所所示示，闭闭合合的的正正方方形形线线圈圈abcd在在匀匀强强磁磁场场中中绕绕垂垂直直于于磁磁感感线线的的对对称称轴轴OO匀匀速速转转动动。为为了了使使线线圈圈中中的的感感应应电电动动势势的的最最大大值增大为原来的值增大为原来的2倍，下列方法可行的是倍，下列方法可行的是()A仅把线圈改为圆形仅把线圈改为圆形B仅把转速变为原来的仅把转速变为原来的2倍倍C仅把磁感应强度变为原来的仅把磁感应强度变为原来的2倍倍D仅把转轴移到仅把转轴移到cd位置位置答案答案 解析解析 变变式式12(2020天天津津市市部部分分区区高高三三质质量量调调查查)一一个个矩矩形形线线圈圈在在匀匀强强磁磁场场中中匀匀速速转转动动时时的的t图图像像如如图图所所示示，将将此此线线圈圈与与R4 的的电电阻阻连连接接，R的功率为的功率为22 W，不计线圈的电阻，下列说法正确的是，不计线圈的电阻，下列说法正确的是()A交变电流的频率为交变电流的频率为50 HzBt0.5 s时线圈中的电流最大时线圈中的电流最大Ct1 s时线圈处于时线圈处于“中性面中性面”位置位置D线圈产生电动势的最大值是线圈产生电动势的最大值是4 V答案答案 解析解析 变变式式13为为了了研研究究交交流流电电的的产产生生过过程程，小小张张同同学学设设计计了了如如下下实实验验构构思思方方案案：第第一一次次将将单单匝匝矩矩形形线线圈圈放放在在匀匀强强磁磁场场中中，线线圈圈绕绕中中心心转转轴轴OO1按按图图甲甲所所示示方方向向匀匀速速转转动动(ab向向纸纸外外，cd向向纸纸内内)，并并从从图图甲甲所所示示位位置置开开始始计计时时。此此时时产产生生的的交交变变电电流流如如图图乙乙所所示示。第第二二次次他他仅仅将将转转轴轴移移至至ab边边上上，第第三三次次他他仅仅将将转转轴轴右右侧侧的的磁磁场场去去掉掉，关关于于后后两两次次的的电电流流图图像像，下下列列说说法法正正确的是确的是()A第二次是图第二次是图1 B.第二次是图第二次是图3C第三次是图第三次是图2 D.第三次是图第三次是图4答案答案 解析解析 2几种典型的电流及其有效值几种典型的电流及其有效值答案答案 提示：提示：有效值。有效值。(2)如何求加在电灯上的电压？如何求加在电灯上的电压？提示：提示：根据电流的热效应及正弦式交流电的有效值求解。根据电流的热效应及正弦式交流电的有效值求解。尝试解答尝试解答 答案答案 解析解析 交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较例例3(2020山山东东省省聊聊城城市市二二模模)如如图图所所示示，磁磁极极N、S间间的的磁磁场场可可看看作作匀匀强强磁磁场场，磁磁感感应应强强度度大大小小为为B0，矩矩形形线线圈圈ABCD的的面面积积为为S，线线圈圈共共n匝匝，电电阻阻为为r，线线圈圈通通过过滑滑环环与与理理想想交交流流电电压压表表V和和阻阻值值为为R的的定定值值电电阻阻相相连连，AB边边与与滑滑环环E相相连连，CD边边与与滑滑环环F相相连连。线线圈圈绕绕垂垂直直于于磁磁感感线线的的轴轴OO以以角角速速度度逆逆时时针针匀匀速速转转动动，图图示示位位置置恰恰好好与与磁磁感感线线方方向向垂垂直直。以以下下说说法法正正确的是确的是()答案答案 提示：提示：有效值。有效值。(2)求通过电阻求通过电阻R的电荷量时用交流电的什么值？的电荷量时用交流电的什么值？提示：提示：平均值。平均值。尝试解答尝试解答 解决交变电流解决交变电流“四值四值”问题的关键问题的关键(1)涉及到交流电表的读数、功、功率、热量都用有效值。涉及到交流电表的读数、功、功率、热量都用有效值。(2)涉及计算通过截面的电荷量用平均值。涉及计算通过截面的电荷量用平均值。(3)涉及电容器的击穿电压考虑峰值。涉及电容器的击穿电压考虑峰值。(4)涉涉及及电电流流、电电压压随随时时间间变变化化的的规规律律时时，即即与与不不同同时时刻刻有有关关，考考虑虑瞬瞬时值。时值。答案答案 解析解析 高考模拟 随堂