人教版高三物理高考第一轮复习课件：交变电流与其它电学知识的综合应用.ppt

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1、交变电流与其它电学知识的综合应用交变电流与其它电学知识的综合应用热点解读热点解读交变电流是前面学过的电和磁知识的发展和应用交变电流是前面学过的电和磁知识的发展和应用,是整是整个电磁学内容的提高和升华个电磁学内容的提高和升华,并且与生产、生活有着密切联并且与生产、生活有着密切联系系,在电磁学中占有重要地位在电磁学中占有重要地位.在当今理综考试中更加注重在当今理综考试中更加注重学科内综合的形势下学科内综合的形势下,交变电流与其他电学知识的综合也就交变电流与其他电学知识的综合也就成为重中之重成为重中之重.章未总结2021/8/9 星期一1专题一专题一 交变电流与电场的综合交变电流与电场的综合1.1.

2、带电粒子在交变电场中做单向直线运动带电粒子在交变电场中做单向直线运动【例例1 1】在两个平行金属板在两个平行金属板A A、B B上上加如图加如图1 1所示的交变电压所示的交变电压,其最大其最大值为值为U U,频率为频率为f f.在在t t=0=0时刻时刻,A A板板处有一个质量为处有一个质量为m m,电荷量为电荷量为q q的的正离子从静止开始向正离子从静止开始向B B板运动板运动(离子的重力不计离子的重力不计,开始时开始时刻刻A A板电势较高板电势较高),),为使正离子到达为使正离子到达B B板时速度最大板时速度最大,A A、B B两板间的距离两板间的距离d d应满足什么条件应满足什么条件?专

3、题讲座专题讲座图图1 12021/8/9 星期一2解析解析 由离子进入电场后的受力情况由离子进入电场后的受力情况可知可知,离子的运动情况为离子的运动情况为:先匀加速先匀加速,后匀减速后匀减速,又匀加速又匀加速,再匀减速再匀减速,其速其速度与时间的关系如右图所示度与时间的关系如右图所示.由由v vt t图可以看出图可以看出,离子在离子在t t=或或t t=或或t t=等时刻等时刻到达到达B B板时板时,加速运动阶段恰好结束加速运动阶段恰好结束.若在若在t t=时刻到达时刻到达B B板板,则由动能定理有则由动能定理有qUqU=m mv v1 12 2-0-0解得解得v v1 1=2021/8/9

4、星期一3若在若在t t=时刻到达时刻到达B B板板,则则t t=T T时刻速度为零时刻速度为零,在在T T时间内用动能定理有时间内用动能定理有解得解得v v2 2=若在若在t t=时刻到达时刻到达B B板板,则则t t=2=2T T时刻速度为零时刻速度为零,在在2 2T T时间内用动能定理有时间内用动能定理有解得解得v v3 3=2021/8/9 星期一4比较以上结果可得比较以上结果可得,离子在离子在t t=时刻到达时刻到达B B板时速度最大板时速度最大,显然显然,d d0,0,是离子到达是离子到达B B板时速度最大的条件板时速度最大的条件.将将a a=,f f=代入整理得代入整理得00d d

5、答案答案 00d d2021/8/9 星期一52.2.带电粒子在交变电场中做往返运动带电粒子在交变电场中做往返运动【例例2 2】若将上例中平行板若将上例中平行板A A、B B上的电压改为如图上的电压改为如图2 2所示所示的交变电压的交变电压,其他条件不变其他条件不变,试画出正离子运动的试画出正离子运动的v vt t图图象象.图图2 22021/8/9 星期一6解析解析 当当A A、B B两板上的电压按图两板上的电压按图2 2所示的规律变化时所示的规律变化时,由由离子的受力情况可知离子的受力情况可知,运动情况为运动情况为:在在0 0 时间内离子时间内离子向向B B板做匀加速运动板做匀加速运动;在

6、在 时间内时间内,离子继续向离子继续向B B板板运动运动;但做匀减速运动直到速度减为但做匀减速运动直到速度减为0;0;在在时间内离子改向时间内离子改向A A板做匀加速运动板做匀加速运动;在在 T T时间内离时间内离子继续向子继续向A A板运动板运动,但做匀减速运但做匀减速运动动,直到速度减为直到速度减为0,0,且在且在t t=T T时刻时刻回到开始时的出发点回到开始时的出发点,以后重复上以后重复上述运动过程述运动过程,所以离子在一条直线所以离子在一条直线上做往复运动上做往复运动,其速度其速度时间图象时间图象如右图所示如右图所示.答案答案 见解析见解析2021/8/9 星期一7专题二专题二 交变

7、电流与磁场的综合交变电流与磁场的综合【例例3 3】如图如图3 3甲所示甲所示,A A、B B为两个相同的环形线圈为两个相同的环形线圈,共共轴并靠近平行放置轴并靠近平行放置,A A线圈中通有如图乙所示的电流线圈中通有如图乙所示的电流i i,则则()()图图3 32021/8/9 星期一8A.A.在在t t1 1到到t t2 2时间内时间内A A、B B两线圈相吸两线圈相吸B.B.在在t t2 2到到t t3 3时间内时间内A A、B B两线圈相斥两线圈相斥C.C.t t1 1时刻两线圈间作用力为零时刻两线圈间作用力为零D.D.t t2 2时刻两线圈的相互作用力最大时刻两线圈的相互作用力最大解析解

8、析 在在t t1 1到到t t2 2时间内时间内,B B环中感应电流的方向与环中感应电流的方向与A A环中电环中电流方向相同流方向相同,因此因此A A、B B两线圈相吸两线圈相吸,在在t t2 2到到t t3 3时间内时间内,B B环中环中感应电流的方向与感应电流的方向与A A环中电流方向相反环中电流方向相反,两环相互排斥两环相互排斥,t t1 1时刻时刻,虽然虽然A A环中电流最大环中电流最大,但此时电流的变化率为零但此时电流的变化率为零,穿穿过过B B环磁通量的变化率为零环磁通量的变化率为零,故故B B环中无感应电流环中无感应电流,两环间两环间无作用力无作用力,t t2 2时刻时刻,环环A

9、 A中的电流为零中的电流为零,但电流的变化率最大但电流的变化率最大,B B环中的电流最大环中的电流最大,此时此时,两线圈的作用力仍然为零两线圈的作用力仍然为零,故选项故选项A A、B B、C C正确正确,D,D错误错误.答案答案 ABC ABC 2021/8/9 星期一9专题三专题三 交变电流与电路的综合交变电流与电路的综合【例例4 4】在交变电流电路中在交变电流电路中,如果电源电动势的最大值不如果电源电动势的最大值不变变,频率可以改变频率可以改变,在如图在如图4 4所示电路的所示电路的a a、b b两点间逐次两点间逐次将图将图4 4中的电路元件甲、乙、丙单独接入中的电路元件甲、乙、丙单独接入

10、,当使交流电频当使交流电频率增加时率增加时,可以观察到下列论述的哪种情况可以观察到下列论述的哪种情况 ()()图图4 42021/8/9 星期一10A.AA.A1 1读数不变读数不变,A,A2 2增大增大,A,A3 3减小减小B.AB.A1 1读数减小读数减小,A,A2 2不变不变,A,A3 3增大增大C.AC.A1 1读数增大读数增大,A,A2 2不变不变,A,A3 3减小减小D.AD.A1 1、A A2 2、A A3 3读数均不变读数均不变解析解析 在交流电路中在交流电路中,当频率增大时当频率增大时,容抗减小容抗减小,感抗增感抗增大大,而电阻与频率无关而电阻与频率无关.在本题电路中在本题电

11、路中,电源的电动势是电源的电动势是不变的不变的,即即a a、b b间的电压不变间的电压不变,故当频率增大时故当频率增大时,A A1 1增大增大,A A2 2不变不变,A A3 3减小减小.答案答案 C C2021/8/9 星期一11【例例5 5】如图如图5 5为交流发电机的示意图为交流发电机的示意图,已知已知adad=L L1 1,abab=L L2 2,线圈有线圈有n n匝匝,绕垂直于磁场的绕垂直于磁场的OOOO轴以角速度轴以角速度匀速转动匀速转动,磁场的磁感应强度为磁场的磁感应强度为B B,线圈电阻为线圈电阻为r r,外电路电阻为外电路电阻为R R,求求:图图5 52021/8/9 星期一

12、12(1)(1)转动过程中的电压表的示数转动过程中的电压表的示数.(2)(2)线圈每转一周外力所做的功线圈每转一周外力所做的功.解析解析 这是一个完整的交流发电机模这是一个完整的交流发电机模型型,考虑输出电路考虑输出电路,其等效电路如右图其等效电路如右图所示所示.电压表的示数就是电阻电压表的示数就是电阻R R上交流上交流电压的有效值电压的有效值;线圈转动时线圈转动时,外力所做外力所做的功即为电路中产生的电能的功即为电路中产生的电能.根据交流发电机的工作原理根据交流发电机的工作原理,矩形线圈矩形线圈abcdabcd匀速转动时匀速转动时,所产生的感应电动势的最大值为所产生的感应电动势的最大值为E

13、Em m=nBnBL L1 1L L2 22021/8/9 星期一13其有效值为其有效值为E E=电压表的示数即为电压的有效值电压表的示数即为电压的有效值,这时外电阻这时外电阻R R上的交流电上的交流电压的有效值为压的有效值为U U=IRIR=(2)(2)线圈在转动过程中线圈在转动过程中,机械能转变为电能机械能转变为电能,由能量守恒定由能量守恒定律知律知,线圈转动一周外力所做的功等于电路中产生的电能线圈转动一周外力所做的功等于电路中产生的电能W W=UItUIt=答案答案 (1)(1)(2)(2)2021/8/9 星期一14专题四专题四 交变电流与电磁感应的综合交变电流与电磁感应的综合【例例6

14、 6】如图如图6 6所示所示,OACOOACO为置于水为置于水平面内的光滑闭合金属导轨平面内的光滑闭合金属导轨,O O、C C处分别接有短电阻丝处分别接有短电阻丝,R R1 1=4,=4,R R2 2=8(8(导轨其他部分电阻不计导轨其他部分电阻不计),),导轨导轨OACOAC的形状满足方程的形状满足方程y y=2sin =2sin x x(单位单位:m),:m),磁感应强度磁感应强度B B=0.2 T=0.2 T的匀强磁场方向的匀强磁场方向垂直于导轨平面垂直于导轨平面,足够长的金属棒在水平外力足够长的金属棒在水平外力F F作用下作用下,以恒定的速率以恒定的速率v v=5.0 m/s=5.0

15、m/s水平向右在导轨上从水平向右在导轨上从O O点滑动到点滑动到C C点点,棒与导轨接触良好且始终保持与棒与导轨接触良好且始终保持与OCOC导轨垂直导轨垂直,不计棒不计棒的电阻的电阻.求求:(1)(1)外力外力F F的最大值的最大值.图图6 62021/8/9 星期一15(2)(2)金属棒在导轨上运动时电阻丝金属棒在导轨上运动时电阻丝R R1 1上消耗的最大功率上消耗的最大功率.(3)(3)在滑动过程中通过金属棒的电流在滑动过程中通过金属棒的电流I I与时间与时间t t的关系的关系.解析解析 (1)(1)金属棒匀速运动金属棒匀速运动F F外外=F F安安,据据E E=BLBLv vI I=,=

16、,则则F F外外=BILBIL=当当L L达到最大达到最大,即即x x=时时,L Lmaxmax=2sin =2 m=2sin =2 mR R总总=,则则F Fmaxmax=0.3 N=0.3 N(2)(2)P P1 1=1 W=1 W2021/8/9 星期一16(3)(3)金属棒与导轨接触点间的长度随时间变化金属棒与导轨接触点间的长度随时间变化L L=2sin =2sin x x m m且且x x=v vt t,E E=BLBLv v,则则I I=答案答案 (1)0.3 N(1)0.3 N (2)1 W(2)1 W (3)(3)I I=2021/8/9 星期一171.1.如图如图7 7所示所

17、示,M M是一小型理想变压器是一小型理想变压器,接线柱接线柱a a、b b接在电压接在电压u u=311sin 314=311sin 314t t(V)(V)的正弦交流电源上的正弦交流电源上,变压器右侧部分变压器右侧部分为一火警报警系统原理图为一火警报警系统原理图,其中其中R R2 2为用半导体热敏材料为用半导体热敏材料制成的传感器制成的传感器,电流表电流表A A2 2为值班室的显示器为值班室的显示器,显示通过显示通过R R1 1的电流的电流,电压表电压表V V2 2显示加在报警器上的电压显示加在报警器上的电压(报警器未画报警器未画出出),),R R3 3为一定值电阻为一定值电阻.当传感器当传

18、感器R R2 2所在处出现火警时所在处出现火警时(R R2 2阻值变小阻值变小),),以下说法中正确的是以下说法中正确的是()()图图7 7素能提升素能提升2021/8/9 星期一18A.AA.A1 1的示数不变的示数不变,A,A2 2的示数增大的示数增大B.AB.A1 1的示数增大的示数增大,A,A2 2的示数增大的示数增大C.VC.V1 1的示数增大的示数增大,V,V2 2的示数增大的示数增大D.VD.V1 1的示数不变的示数不变,V,V2 2的示数减小的示数减小解析解析 当当R R2 2的阻值减小时的阻值减小时,副线圈的总电阻减小副线圈的总电阻减小,副线圈电副线圈电压不变压不变,电流强度

19、增大电流强度增大,通过通过R R3 3的电流增大的电流增大,U U3 3增大增大,表表示数减小示数减小,表示数减小表示数减小,表示数减小表示数减小.答案答案 D D2021/8/9 星期一192.2.如图如图8 8甲所示甲所示,两个平行金属板两个平行金属板P P、Q Q正对竖直放置正对竖直放置,两板两板间加上如图乙所示的交变电压间加上如图乙所示的交变电压.t t=0=0时时,Q Q板比板比P P板电势高板电势高U U0 0,在两板的正中央在两板的正中央M M点有一电子在静电力作用下由静止点有一电子在静电力作用下由静止开始运动开始运动(电子所受重力可忽略不计电子所受重力可忽略不计),),已知电子

20、在已知电子在0 04 4t t0 0时间内未与两板相碰时间内未与两板相碰.则电子速度方向向左且速度大小则电子速度方向向左且速度大小逐渐增大的时间段是逐渐增大的时间段是 ()()图图8 82021/8/9 星期一20A.0A.0t t t t0 0B.B.t t0 0 t t22t t0 0C.2C.2t t0 0 t t33t t0 0D.3D.3t t0 0 t t44t t0 0解析解析 由由 q q=mama知知a a=,=,可得可得a at t图象如右图所示图象如右图所示.电子先向右匀加速直电子先向右匀加速直线运动线运动t t0 0 s,s,然后匀减速运动然后匀减速运动t t0 0 s

21、 s至速度至速度为零为零.从从2 2t t0 0时开始反向匀加速运动时开始反向匀加速运动t t0 0,然后反向匀减速运动然后反向匀减速运动,速度为零时到速度为零时到M M点点.答案答案 C C2021/8/9 星期一213.3.如图如图9 9甲甲(a)(a)所示是一种振动发电装置所示是一种振动发电装置,它的结构由一个它的结构由一个半径为半径为r r=0.1 m=0.1 m的的5050匝的线圈套在辐形永久磁铁槽上组成匝的线圈套在辐形永久磁铁槽上组成,假设磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布假设磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(如图甲如图甲(b)(b)所所示示).).线圈运动区域内磁感应强度线圈运动区

22、域内磁感应强度B B的大小均为的大小均为 T,T,方方向不变向不变.线圈的总电阻为线圈的总电阻为2,2,它的引出线接有它的引出线接有8 8 的灯的灯泡泡L,L,外力推动线圈的外力推动线圈的P P端端,使线圈做往复运动使线圈做往复运动,便有电流便有电流通过灯泡通过灯泡.当线圈向右的位移随时间变化的规律如图乙当线圈向右的位移随时间变化的规律如图乙所示时所示时(x x取向右为正取向右为正):):2021/8/9 星期一22图图9 92021/8/9 星期一23(1)(1)画出线圈中感应电流随时间变化的图象画出线圈中感应电流随时间变化的图象(取电流从取电流从a aL Lb b为正方向为正方向).).(

23、2)(2)在在0.1 s0.1 s0.15 s0.15 s内推动线圈运动过程中的作用力内推动线圈运动过程中的作用力.(3)(3)求该发电机的输出功率求该发电机的输出功率(其他损耗不计其他损耗不计).).解析解析 (1)(1)在在0 00.1 s0.1 s内内:感应电动势感应电动势E E1 1=nBLnBLv v1 1,v v1 1=m/s=m/s=1 m/s,=1 m/s,L L=2=2r r,I I1 1=0.2 A.=0.2 A.在在0.10.10.15 s0.15 s内内:v v2 2=2 m/s,=2 m/s,E E2 2=nBLnBLv v2 2,I I2 2=0.4 A.=0.4

24、A.2021/8/9 星期一24(2)(2)因为外力匀速推动线圈因为外力匀速推动线圈,所以有所以有F F=F F安安=nBInBI2 2L L=nBInBI2 222r rF F=50 0.420.1 N=0.8 N=50 0.420.1 N=0.8 N(3)(3)电流的有效值为电流的有效值为I I,则有则有:I I2 2R R0.15=0.20.15=0.22 2R R0.1+0.40.1+0.42 2R R0.05,0.05,I I2 2=P P出出=I I2 2R R=8 W=8 W=W=0.64 W W=0.64 W答案答案 (1)(1)见解析图见解析图 (2)0.8 N (3)0.6

25、4 W(2)0.8 N (3)0.64 W2021/8/9 星期一254.4.高频焊接是一种常用的焊接方法高频焊接是一种常用的焊接方法,如图如图10(a)10(a)所示是焊所示是焊接的原理示意图接的原理示意图.将半径将半径r r=0.10 m=0.10 m的待焊接的环形金的待焊接的环形金属工件放在线圈中属工件放在线圈中,然后在线圈中通以高频变化电流然后在线圈中通以高频变化电流,线圈产生垂直于工件所在平面的匀强磁场线圈产生垂直于工件所在平面的匀强磁场,磁场方向磁场方向垂直线圈所在平面向里垂直线圈所在平面向里,磁感应强度磁感应强度B B随时间随时间t t的变化的变化规律如图规律如图(b)(b)所示

26、所示.工件非焊接部分单位长度上的电阻工件非焊接部分单位长度上的电阻R R0 0=1.010=1.010-3-3 m m-1-1,焊缝处的接触电阻为工件非焊焊缝处的接触电阻为工件非焊接部分电阻的接部分电阻的9 9倍倍.焊接的缝宽非常小焊接的缝宽非常小,不计温度变化不计温度变化对电阻的影响对电阻的影响.求求:2021/8/9 星期一26图图1010(1)0(1)02.0102.010-2-2 s s和和2.0102.010-2-2 s s3.0103.010-2-2 s s时间内环形时间内环形金属工件中感应电动势各是多大金属工件中感应电动势各是多大?(2)0(2)02.0102.010-2-2 s

27、 s和和2.0102.010-2-2 s s3.0103.010-2-2 s s时间内环形时间内环形金属工件中感应电流的大小金属工件中感应电流的大小,并在图并在图(c)(c)中定量画出感应电中定量画出感应电流随时间变化的流随时间变化的i it t图象图象(以逆时针方向电流为正以逆时针方向电流为正).).2021/8/9 星期一27(3)(3)在在t t=0.10 s=0.10 s内电流通过焊接处所产生的焦耳热内电流通过焊接处所产生的焦耳热.解析解析 (1)(1)根据法拉第电磁感应定律根据法拉第电磁感应定律,在在0 02.0102.010-2-2 s s内的内的感应电动势为感应电动势为E E1

28、1=r r2 2,得得E E1 1=3.14 V=3.14 V在在2.0102.010-2-2 s s3.0103.010-2-2 s s内的感应电动势为内的感应电动势为E E2 2=r2 2解得解得E E2 2=6.28 V=6.28 V(2)(2)设环形金属工件总电阻为设环形金属工件总电阻为R R,则则R R=2=2rRrR0 0+92+92rRrR0 0=20=20rRrR0 0=6.2810=6.2810-3-3 由闭合电路欧姆定律由闭合电路欧姆定律,在在0 02.0102.010-2-2 s s内的电流为内的电流为2021/8/9 星期一28I I1 1=500 A(=500 A(电

29、流沿逆时针方向电流沿逆时针方向)在在2.0102.010-2-2 s s3.0103.010-2-2 s s内的电流为内的电流为I I2 2=1 000 A(=1 000 A(电流沿顺时针方向电流沿顺时针方向)所作所作i it t图象如下图所示图象如下图所示2021/8/9 星期一29(3)(3)设焊缝处的接触电阻为设焊缝处的接触电阻为R R1 1,环形金属工件中电流的环形金属工件中电流的有效值为有效值为I I,在一个周期内在一个周期内I I2 2R R1 1T T=I I1 12 2R R1 1 +I I2 22 2R R1 1 ,得得I I=500 A,500 A,设在设在t t=0.10

30、 s=0.10 s内电流通过焊接处所产生的焦耳内电流通过焊接处所产生的焦耳热为热为Q Q,则则Q Q=I I2 2R R1 1t t,而而R R1 1=92=92rRrR0 0=5.6510=5.6510-3-3,代入代入解得解得Q Q=2.810=2.8102 2 J.J.答案答案 (1)3.14 V 6.28 V (2)1 000 A (1)3.14 V 6.28 V (2)1 000 A 图象见解析图象见解析(3)2.810(3)2.8102 2 J J2021/8/9 星期一305.5.如图如图1111甲所示甲所示,相距为相距为L L的光滑平行金属导轨水平放置的光滑平行金属导轨水平放置

31、,导轨一部分处在以导轨一部分处在以OOOO为右边界的匀强磁场中为右边界的匀强磁场中,匀强磁匀强磁场的磁感应强度大小为场的磁感应强度大小为B B,方向垂直导轨平面向下方向垂直导轨平面向下,导轨导轨右侧接有定值电阻右侧接有定值电阻R R,导轨电阻忽略不计导轨电阻忽略不计.在距在距OOOO为为L L处处垂直导轨放置一质量为垂直导轨放置一质量为m m、电阻不计的金属杆、电阻不计的金属杆abab,金属杆金属杆abab与导轨接触良好与导轨接触良好.图图11112021/8/9 星期一31(1)(1)若若abab杆在恒力作用下由静止开始向右运动杆在恒力作用下由静止开始向右运动3 3L L距离距离,其速其速度

32、度位移的图象如图乙所示位移的图象如图乙所示(图中所示量为已知量图中所示量为已知量).).求此求此过程中电阻过程中电阻R R上产生的焦耳热上产生的焦耳热Q QR R及及abab杆在刚要离开磁场时的杆在刚要离开磁场时的加速度大小加速度大小a a.(2)(2)若若abab杆固定在导轨上的初始位置杆固定在导轨上的初始位置,磁场按磁场按B Bt t=B Bcos cos t t规规律由律由B B减小到零减小到零,在此过程中电阻在此过程中电阻R R上产生的电热为上产生的电热为Q Q2 2,求求的大小的大小?2021/8/9 星期一32解析解析 (1)(1)abab杆离起始位置的位移从杆离起始位置的位移从L

33、 L到到3 3L L的过程中的过程中,由动由动能定理可得能定理可得F F(3(3L L-L L)=)=m m(v v2 22 2-v v1 12 2)abab杆在磁场中由起始位置发生位移杆在磁场中由起始位置发生位移L L的过程的过程,根据功能关系根据功能关系,恒力恒力F F做的功等于做的功等于abab杆增加的动能与回路产生的焦耳热之杆增加的动能与回路产生的焦耳热之和和,则则FLFL=m mv v1 12 2+Q QR R联立解得联立解得Q QR R=abab杆在离开磁场前瞬间杆在离开磁场前瞬间,水平方向上受安培力水平方向上受安培力F F安安和恒力和恒力F F作作用用2021/8/9 星期一33

34、安培力为安培力为F F安安=由牛顿第二定律可得由牛顿第二定律可得:F F-F F安安=mama解得解得a a=(2)(2)当磁场按当磁场按B Bt t=B Bcos cos t t规律变化时规律变化时,闭合回路的磁通量闭合回路的磁通量的变化规律为的变化规律为=BSBScos cos t t=BLBL2 2cos cos t t该过程中穿过线圈的磁通量与线圈在磁场中绕垂直磁感线该过程中穿过线圈的磁通量与线圈在磁场中绕垂直磁感线的轴从中性面开始计时以角速度的轴从中性面开始计时以角速度匀速转动时磁通量的变匀速转动时磁通量的变化规律相同化规律相同,因此回路中产生交流电因此回路中产生交流电.电动势最大值

35、电动势最大值E Em m=BSBS=B BL L2 22021/8/9 星期一34磁场从磁场从B B减小到零减小到零,相当于线圈转过相当于线圈转过90,90,经历四分之一周经历四分之一周期期,此过程中产生的焦耳热此过程中产生的焦耳热Q Q2 2=答案答案 (1)(1)(2)(2)2021/8/9 星期一35阅卷手记阅卷手记阅卷现场阅卷现场本章知识考查点包括交流电、正弦交流电的图象、最本章知识考查点包括交流电、正弦交流电的图象、最大值、有效值、周期与频率、电感、电容等基本概念大值、有效值、周期与频率、电感、电容等基本概念,以以及交流发电机及其产生正弦交流电的原理及交流发电机及其产生正弦交流电的原

36、理,变压器的原理变压器的原理,电能的输送方法等电能的输送方法等.涉及到的基本方法有利用空间想象的涉及到的基本方法有利用空间想象的各种方法理解正弦交流电的产生原因和物理过程各种方法理解正弦交流电的产生原因和物理过程,运用图运用图象来理解解决交流电的判断、计算问题；用等效的观点分象来理解解决交流电的判断、计算问题；用等效的观点分析交变电流的有效值等析交变电流的有效值等.对空间想象能力、用数学知识解对空间想象能力、用数学知识解决物理问题的能力、理论联系实际的能力要求较高决物理问题的能力、理论联系实际的能力要求较高.2021/8/9 星期一36学生在这部分内容上的错误主要表现在：不能从能的学生在这部分

37、内容上的错误主要表现在：不能从能的转化的角度理解有效值转化的角度理解有效值,致使出现乱套公式的问题；不善致使出现乱套公式的问题；不善于运用图象对物理过程进行动态分析；不能把书本知识和于运用图象对物理过程进行动态分析；不能把书本知识和实践经验正确的结合起来分析问题实践经验正确的结合起来分析问题.2021/8/9 星期一37易错点实例分析易错点实例分析32.对概念的物理意义区别不清产生的错误对概念的物理意义区别不清产生的错误试题回放试题回放如图如图1 1所示所示,矩形线圈矩形线圈abcdabcd在磁感强在磁感强度度B B=2 T=2 T的匀强磁场中绕轴的匀强磁场中绕轴OOOO,以角速度以角速度=1

38、0 rad/s=10 rad/s匀速转动匀速转动,线圈共线圈共1010匝匝,abab=0.3 m,=0.3 m,bcbc=0.6 m,=0.6 m,负载电阻负载电阻R R=45,=45,r r=5.=5.求：求：(1)(1)电阻电阻R R在在0.05 s0.05 s内所发出的热量；内所发出的热量；(2)0.05 s(2)0.05 s内内流过的电量流过的电量(设线圈从垂直中性面开始转动设线圈从垂直中性面开始转动).).图图1 12021/8/9 星期一38错解分析错解分析错解一：错解一：第一步第一步,求电流的有效值求电流的有效值,用有效值来计算热量用有效值来计算热量.电动势的最大值为电动势的最大

39、值为m m=2=2nBLvnBLv=nBSnBS=1020.30.610=113.1 V=1020.30.610=113.1 V电流的有效值电流的有效值I I=1.6 A=1.6 A所以所以0.05 s0.05 s内内R R上发出的热量上发出的热量Q Q=I I2 2RtRt=5.76 J=5.76 J第二步第二步,根据有效值求通过根据有效值求通过R R上的电量上的电量,由题意由题意0.05 s0.05 s内内通过通过R R的电流方向不变的电流方向不变q q=ItIt=1.60.05 C=0.08 C=1.60.05 C=0.08 C2021/8/9 星期一39错解二：错解二：第一步求平均电流

40、第一步求平均电流,用平均电流计算热量用平均电流计算热量.Q Q=第二步第二步,由平均电流求电量由平均电流求电量q q=0.072 C=0.072 C交流电的有效值是从电流产生焦耳热相等的角度出发交流电的有效值是从电流产生焦耳热相等的角度出发,使使交流电与恒定电流等效；交流电的平均值是从电流通过导交流电与恒定电流等效；交流电的平均值是从电流通过导线横截面的电量相等的角度出发线横截面的电量相等的角度出发,使交流电与恒定电流等使交流电与恒定电流等效效,两个概念的出发点不同两个概念的出发点不同.2021/8/9 星期一40正确答案正确答案电动势的最大值为电动势的最大值为m m=2=2nBLnBLv v

41、=nBSnBS=102=1020.30.610=113.1 V0.30.610=113.1 V电流的有效值电流的有效值I I=所以所以0.05 s0.05 s内内R R上发出的热量上发出的热量Q Q=I I2 2RtRt=5.76 J=5.76 Jq q=0.072 C=0.072 C2021/8/9 星期一41举一反三举一反三在有关交流电的计算中在有关交流电的计算中,要注意电流要注意电流(或电压或电压)的四个不的四个不同意义的值的区别同意义的值的区别,即瞬时值、最大值、平均值和有效即瞬时值、最大值、平均值和有效值值.它们各有不同的意义和应用它们各有不同的意义和应用,进行交流电的计算时要进行交

42、流电的计算时要注意认真审题注意认真审题,正确选用合适的关系正确选用合适的关系.2021/8/9 星期一4233.33.变压器计算中的常见错误变压器计算中的常见错误试题回放试题回放收音机的变压器的初级线圈有收音机的变压器的初级线圈有1 2101 210匝匝,接在接在U U1 1=220 V=220 V的的交流电源上交流电源上,变压器有两个次级线圈变压器有两个次级线圈.次级线圈次级线圈的匝数的匝数为为3535匝匝,次级线圈次级线圈的匝数是的匝数是1 9251 925匝匝.如果不计变压器如果不计变压器自身的能量损耗自身的能量损耗,当变压器工作时当变压器工作时,线圈线圈的电流是的电流是0.3 0.3

43、A A时时,初级线圈的电流初级线圈的电流I I1 1=0.114 A.=0.114 A.求线圈求线圈中的电流和中的电流和输出电压输出电压(电流的计算结果保留电流的计算结果保留3 3位有效数字位有效数字).).2021/8/9 星期一43错解分析错解分析由变压器公式由变压器公式U U3 3=220 V=350 V 220 V=350 V又又0.114 A=0.071 7 A0.114 A=0.071 7 A当次级线圈不止一个的时候当次级线圈不止一个的时候,变压器公式变压器公式不再成立不再成立,应该利用能量守恒定律应该利用能量守恒定律,从输入功率等于输出从输入功率等于输出功率入手求解功率入手求解.

44、2021/8/9 星期一44正确答案正确答案U U2 2=220 V=6.36 V220 V=6.36 VU U3 3=220 V=350 V220 V=350 V不计变压器自身的能量损耗不计变压器自身的能量损耗,由能量转化和守恒定律由能量转化和守恒定律P P1 1P P2 2P P3 3I I1 1U U1 1=I I2 2U U2 2+I I3 3U U3 3I I3 3=0.066 2 A=0.066 2 A2021/8/9 星期一45举一反三举一反三变压器电流关系式变压器电流关系式 是有条件的是有条件的,即只有一个次级即只有一个次级线圈线圈.根据能量转化和守恒定律根据能量转化和守恒定律P P1 1=P P2 2,I I1 1U U1 1=I I2 2U U2 2才有这个才有这个形式形式.不能死记硬背不能死记硬背,不顾条件乱套公式不顾条件乱套公式.返回返回 2021/8/9 星期一462021/8/9 星期一47