高考物理一轮复习 10.1 交变电流的产生和描述课件 新课标.ppt

1.交变电流(1)定义：和 都随时间做周期性变化的电流第第1讲交变电流的产生和描述讲交变电流的产生和描述大小大小方向方向2021/8/11 星期三1(2)图象：如图(a)、(b)、(c)、(d)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交流电，如图(a)所示2021/8/11 星期三22正弦交流电的产生和图象(1)中性面中性面：与磁场方向平行的平面中性面与峰值面的比较中性面峰值面含义线圈平面与磁场方向垂直线圈平面与磁场方向平行磁通量最大(BS)零磁通量的变化率0最大感应电动势0最大(nBS)电流方向发生改变方向不变2021/8/11 星期三3(2)产生：在匀强磁场里，线圈绕 方向的轴匀速转动(3)图象：用以描述交流电随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置时开始计时，其图象为正弦曲线如图(a)(e)、(f)所示垂直于磁垂直于磁场场2021/8/11 星期三4(2)频率(f)：交变电流在1 s内完成周期性变化的 单位是赫兹(Hz)一次周期性一次周期性 次数次数2021/8/11 星期三52正弦式交变电流的函数表达式(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)负载两端的电压u随时间变化的规律：u .(3)电流i随时间变化的规律：i .其中等于线圈转动的 ，Em .Emsin tUmsin tImsin tnBS角速度角速度2021/8/11 星期三63交变电流的瞬时值、峰值、有效值(1)瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数(2)峰值：交变电流的电流或电压所能达到的最大值，也叫最大值(3)有效值：跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值叫做交变电流的有效值对正弦交流电，其有效值和峰值的关系为：E ，U ，I .2021/8/11 星期三72021/8/11 星期三81图中闭合线圈都在匀强磁场中绕虚线所示的固定转轴匀速转动，不能产生正弦式交变电流的是()答案C2021/8/11 星期三9A线圈中的电流最大B穿过线圈的磁通量为零C线圈所受的安培力为零D穿过线圈磁通量的变化率最大2021/8/11 星期三10答案C2021/8/11 星期三113.如图1012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()A因为线框中产生的是交变电流，所以电流表示数始终为零2021/8/11 星期三12B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为零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D2021/8/11 星期三134某台家用柴油发电机正常工作时能够产生与我国照明电网相同的交变电流现在该发电机出现了故障，转子匀速转动时的转速只能达到正常工作时的一半，则它产生的交变电动势随时间变化的图象是()2021/8/11 星期三14答案B2021/8/11 星期三155.(2011扬州模拟)一正弦式电流的电压随时间变化的规律如图1013所示由图可知()A该交变电流的电压瞬时值的表达式为u100sin 25t(V)B该交变电流的频率为4 HzC该交变电流的电压的有效值为100 VD若将该交流电压加在阻值为R100 的电阻两端，则电阻消耗的功率是50 W2021/8/11 星期三16答案D2021/8/11 星期三176(2012广东江门市模拟)风速仪的简易装置如图1014甲所示在风力作用下，风杯带动与其固定在一起的永磁铁转动，线圈中的感应电流随风速的变化而变化风速为v1时，测得线圈中的感应电流随时间变化的关系如图1014乙所示；若风速变为v2，且v2v1，则感应电流的峰值Im和周期T的变化情况是()2021/8/11 星期三18AIm变大，T变小 BIm变大，T不变CIm变小，T变小 DIm不变，T变大解析由于线圈和永磁铁不变，风速增大时，转速增大，磁感应强度的变化率增大，故感应电动势增大，感应电流增大；转速增大，周期变小，故A正确答案A 2021/8/11 星期三19考点一正弦式电流的变化规律及应用1(线圈在中性面位置开始计时)2021/8/11 星期三202021/8/11 星期三21【典例1】如图1015(a)所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴OO以角速度逆时针匀速转动若以线圈平面与磁场夹角45时如图1015(b)为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正则下列四幅图中正确的是()2021/8/11 星期三22答案D2021/8/11 星期三232021/8/11 星期三242021/8/11 星期三25答案A2021/8/11 星期三26考点二对交变电流的“四值”的比较和理解2021/8/11 星期三272021/8/11 星期三28【典例2】如图1017所示，N50匝的矩形线圈abcd，ab边长l120 cm，ad边长l225 cm，放在磁感应强度B0.4 T的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO轴以n3 000 r/min的转速匀速转动，线圈电阻r1，外电路电阻R9，t0时，线圈平面与磁感线平行，ab边正转出纸外、cd边转入纸里(1)在图中标出t0时感应电流的方向；(2)写出感应电动势的瞬时值表达式；(3)线线圈圈转转一圈外力做多少功？一圈外力做多少功？(4)从从图图示位置示位置转过转过90的的过过程中流程中流过电过电阻阻R的的电电荷量是多少？荷量是多少？2021/8/11 星期三292021/8/11 星期三30答案(1)方向沿adcba图略(2)e314cos 100t V(3)98.6 J(4)0.1 C2021/8/11 星期三312021/8/11 星期三32答案D2021/8/11 星期三332021/8/11 星期三34答案C2021/8/11 星期三352021/8/11 星期三362021/8/11 星期三372021/8/11 星期三38答案B2021/8/11 星期三3913.“电动机、发电机”模型(1)模型概述“电动机”模型和“发电机”模型是高考题中时常出现的凡在安培力作用下于磁场中运动的通电导体均可看作电动机模型，在外力作用下于磁场中做切割磁感线运动的导体均可看作发电机模型，此模型综合考查了磁场力的作用、电磁感应、恒定电流、交流电、能量转化与守恒等知识2021/8/11 星期三40(2)模型特点 电动机发电机工作原理通电线圈在磁场中受到安培力而转动闭合线圈在磁场中受外力转动，产生感应电动势能量转化电能转化为机械能机械能转化为电能解题要点受力由左手定则来判断能量关系：P总P输出P热实际功率：P实际P额定电压、电流关系：UIR产生的感应电动势方向由右手定则判定感应电动势大小由法拉第电磁感应定律计算注意感应电流的最大值、瞬时值、有效值和平均值的计算能量转化中满足守恒形象比喻左手抓着电动机右手抓着发电机2021/8/11 星期三41【例1】如图10111所示为电动机的简化模型，线圈abcd可绕轴O1O2自由转动当线圈中通入如图所示的电流时，顺着O1O2的方向看去，线圈将()A.顺时针转动B.逆时针转动C.仍然保持静止D.既可能顺时针转动，也可能逆时针转动解析在题中图示位置，由左手定则可以判断，ab边受到的安培力向上，cd边受到的安培力向下，则线圈顺时针转动，故A项正确答案A2021/8/11 星期三42【例2】如图10112甲所示是某同学设计的一种振动发电装置的示意图，一个半径r0.10 m、匝数n20的线圈套在永久磁铁槽中，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右视图如图10112乙所示)在线圈所在位置磁感应强度B的大小均为B0.20 T，线圈的电阻为R10.50，它的引出线接有R29.5 的小电珠L.外力推动线圈框架的P端，使线圈沿轴线做往复运动，便有电流通过电珠当线圈向右的位移x随时间t变化的规律如图10112丙所示时(s取向右为正)求：(1)线圈运动时产生的感应电动势E的大小；(2)线圈运动时产生的感应电流I的大小；(3)每一次推动线圈运动过程中作用力F的大小；(4)该发电机的输出功率P.2021/8/11 星期三432021/8/11 星期三44答案(1)2 V(2)0.2 A(3)0.5 N(4)0.38 W2021/8/11 星期三451(2010广东理综，19)图10113是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的()A周期是0.01 s B最大值是220 VC有效值是220 V D表达式为u220sin 100t(V)2021/8/11 星期三46答案C2021/8/11 星期三472(2011安徽卷，19)如图10114所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B.电阻为R、半径为L、圆心角为45的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴以角速度匀速转动(O轴位于磁场边界)则线框内产生的感应电流的有效值为()2021/8/11 星期三48答案D2021/8/11 星期三492021/8/11 星期三50At0.005 s时线时线框的磁通量框的磁通量变变化率化率为为零零Bt0.01 s时线时线框平面与中性面重合框平面与中性面重合C线线框框产产生的交生的交变电动势变电动势有效有效值为值为311 VD线线框框产产生的交生的交变电动势频变电动势频率率为为100 Hz解解析析由由图图象象知知，该该交交变变电电流流电电动动势势峰峰值值为为311 V，交交变变电电动动势势频频率率为为f50 Hz，C、D错错；t0.005时时，e311 V，磁磁通通量量变变化化最最快快，t0.01 s时时，e0，磁磁通通量量最最大大，线线圈圈处处于于中中性性面面位位置，置，A错，错，B对对答案答案B2021/8/11 星期三512021/8/11 星期三522021/8/11 星期三53答案答案C2021/8/11 星期三54单击此处进入单击此处进入 活页限时训练活页限时训练2021/8/11 星期三552021/8/11 星期三56