高考物理一轮复习专题十一交变电流考点1交变电流的产生及描述教案.pdf

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1、高考物理一轮复习专题十一交变电流考点 1 交变电流的产生及描述教案(word 版可编辑修改)高考物理一轮复习专题十一交变电流考点 1 交变电流的产生及描述教案(word版可编辑修改)编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（高考物理一轮复习专题十一交变电流考点 1 交变电流的产生及描述教案(word 版可编辑修改)）的内容能够给您的工作和学习带来便利。同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以

2、便随时查阅，最后祝您生活愉快 业绩进步，以下为高考物理一轮复习专题十一交变电流考点 1 交变电流的产生及描述教案(word 版可编辑修改)的全部内容。高考物理一轮复习专题十一交变电流考点 1 交变电流的产生及描述教案(word 版可编辑修改)专题十一 交变电流 错误!考纲展示 命题探究 错误!基础点 知识点 1 交变电流、交变电流的图象 1交变电流（1)定义：大小和方向都随时间做周期性变化的电流.(2）常见类型 如图甲、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，简称正弦交流电，如图甲所示.2正弦交流电的产生和图象(1）产生：如图所示,在匀强磁场里,线圈绕垂直于

3、磁场方向的轴匀速转动时,可产生正弦式交变电流。（2）中性面及其特点 定义：与磁场方向垂直的平面。高考物理一轮复习专题十一交变电流考点 1 交变电流的产生及描述教案(word 版可编辑修改)特点：a线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零。b线圈转动一周,两次经过中性面，线圈每经过中性面一次，电流的方向就改变一次。（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开始计时，其图象为正弦函数曲线，如图所示。知识点 2 描述交变电流的物理量 1周期和频率(1)周期 T：交变电流完成一次周期性变化(线圈转动一周）所需的时间,单位是秒（s)。公式：T错误!

4、。(2）频率 f：交变电流在 1 s 内完成周期性变化的次数，单位是赫兹(Hz)。(3)周期和频率的关系：T错误!或 f 错误!。2正弦交变电流的函数表达式(线圈从中性面位置开始计时)（1)电动势 e 随时间变化的规律:e Emsin t。(2）负载两端的电压 u 随时间变化的规律：u Umsin t。（3)电流 i 随时间变化的规律：i Imsin t.其中 等于线圈转动的角速度，Em nBS.3正弦交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值（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。（3）有效值 定义：让交流和直流通过相同阻值的电阻,如果

5、它们在相同的时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫作这一交流的有效值。有效值和峰值的关系：E 错误!，U 错误!，I 错误!。（4)平均值：交变电流图象中波形与横轴所围面积跟时间的比值.重难点 一、交流电的产生及表达式 1正(余)弦式交变电流的产生条件 匀强磁场、转轴垂直磁场方向、线圈匀速转动,三者缺一不可，否则线圈中所产生的就不是正(余)弦式交变电流。高考物理一轮复习专题十一交变电流考点 1 交变电流的产生及描述教案(word 版可编辑修改)2两个特殊位置中性面与峰值面的比较 3。正弦交流电的最大感应电动势 如图所示,边长为 L 的正方形线圈在匀强磁场 B 中以角速度 匀速转动到图示位置

6、，此时线圈中产生的感应电动势 E 2BLv，又 v 错误!，故 E BL2,即最大感应电动势 Em BS。若为 n 匝线圈，则 Em nBS。4交变电流的瞬时值表达式（1)从闭合线圈在中性面位置开始计时，产生正弦式交流电，电动势瞬时值表达式为 eEmsin t，图象如图甲所示。（2）从闭合线圈垂直于中性面开始计时，产生余弦式交流电,电动势瞬时值表达式为 eEmcos t，图象如图乙所示.5正弦交变电流中各物理量的变化规律 若从线圈在中性面位置时开始计时，则正弦交变电流的变化规律如下表所示:高考物理一轮复习专题十一交变电流考点 1 交变电流的产生及描述教案(word 版可编辑修改)特别提醒（1）

7、正（余)弦式交变电流的变化规律与线圈的形状、转轴处于线圈平面内的位置无关。(2）线圈中的磁通量与电动势正好相反，磁通量最大时电动势为 0,磁通量为 0 时电动势最大.(3）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。二、交变电流的描述 1正弦式交变电流的瞬时值、峰值、有效值、平均值的比较 高考物理一轮复习专题十一交变电流考点 1 交变电流的产生及描述教案(word 版可编辑修改)2.交变电流有效值的求解 高考物理一轮复习专题十一交变电流考点 1 交变电流的产生及描述教案(word 版可编辑修改)3。几种典型的交变电流及其有效值 高考物理一轮复习专题

8、十一交变电流考点 1 交变电流的产生及描述教案(word 版可编辑修改)特别提醒(1）计算非正（余）弦交流电有效值时要注意根据电流的热效应，抓住“三同”：“相同时间”内“相同电阻 上产生“相同热量”列式求解.“相同时间 一般取一个周期。（2）利用两类公式 Q I2Rt 和 Q 错误!t 可分别求得电流有效值和电压有效值。(3)若图象部分是正弦（或余弦）交流电，其中的错误!和错误!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 I Im/错误!,U Um/错误!求解。(4)交变电流的有效值和电流的方向无关；交变电流的平均值是根据法拉第电磁感应定律错误!n错误!计算的，与交变电流的方向、所

9、选取的时间段有关。1思维辨析(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错误!倍关系只适用于正弦（余弦）交流电。（)（6）交流电压表及交流电流表的读数均为峰值。()(7)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，一定会产生正弦式交变电流。（）(8)线圈在磁场中转动的过程中穿过线圈的磁通量最大时，产生的感应电动势也最大。()(9)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动经过中性面时，线圈中的感应电动势为零，电流方向发生改变.()（10

10、)交流电气设备上所标的电压和电流值是交变电流的有效值。（)答案(1）（2)（3）（4）(5)（6）(7)(8)（9)（10）高考物理一轮复习专题十一交变电流考点 1 交变电流的产生及描述教案(word 版可编辑修改)2有一不动的矩形线圈 abcd，处于范围足够大的可转动的匀强磁场中，如图所示。该匀强磁场是由一对磁极 N、S 产生，磁极以 OO 为轴匀速转动.在 t 0 时刻，磁场的方向与线圈平行，磁极 N 开始离开纸面向外转动,规定由 a b c d a 方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流 I 随时间 t 变化的图线是()答案 C 解析 磁极以 OO 为轴匀速转动可等效为磁场不动线圈向

11、相反方向转动，在 t 0 时刻，由右手定则可知,产生的感应电流方向为 a b c d a，磁场的方向与线圈平行，感应电流最大，故选项 C 正确。3(多选)如图所示,一个单匝矩形导线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴 OO 匀速转动，转动周期为 T0。线圈产生的电动势的最大值为 Em,则()A 线圈产生的电动势的有效值为错误!Em B线圈转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为错误!C线圈转动过程中磁通量变化率的最大值为 Em D 经过 2T0的时间，通过线圈电流的方向改变 2次 答案 BC 解析 由交变电流有效值和最大值的关系可知线圈产生的电动势的有效值为错误!Em，选项 A高考物理一轮复习专题十一

12、交变电流考点 1 交变电流的产生及描述教案(word 版可编辑修改)错误；由题意知线圈产生的电动势的最大值为 Em BS BS2T0，故线圈转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值 BS 错误!，选项 B 正确；线圈转动过程中磁通量变化率的大小等于产生的感应电动势的大小，选项 C 正确;正弦式交变电流的一个周期内电流方向变化两次，经过 2T0的时间，通过线圈电流的方向改变 4 次，选项 D错误。考法综述 本考点内容为交变电流的基础，单一命题考查交变电流的“四值”、周期、频率等的频度较高，交汇命题以变压器为载体,考查交变电流的瞬时表达式、四值的计算等，因此复习本考点时需掌握：6 个概念-正弦式交变电流

13、的周期、频率、瞬时值、峰值、有效值、最大值的概念 4 个值-峰值、有效值、最大值、平均值的计算方法 2 个位置中性面、垂直中性面 2 个表达式线圈从中性面和垂直中性面开始计时分别对应的交变电流的瞬时表达式 3 种图象 e。t 图象、i。t 图象、。t 图象 命题法 1 交变电流的产生及表达式 典例 1 图 1 是交流发电机模型示意图。在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，有一矩形线圈 abcd 可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴 OO 转动，由线圈引出的导线 ae 和 df 分别与两个跟线圈一起绕 OO 转动的金属圆环相连接,金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触,这样矩形线圈在转动中就可以保持和

14、外电路电阻 R形成闭合电路。图 2 是线圈的主视图，导线ab 和 cd 分别用它们的横截面来表示。已知 ab 长度为 L1，bc 长度为 L2，线圈以恒定角速度 逆时针转动。(只考虑单匝线圈)(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导 t 时刻整个线圈中的感应电动势 e1的表达式；(2)线圈平面处于与中性面成 0夹角位置时开始计时，如图 3 所示，试写出 t 时刻整个线圈中的感应电动势 e2的表达式;(3）若线圈电阻为 r,求线圈每转动一周电阻 R上产生的焦耳热.(其他电阻均不计）答案(1）e1 BL1L2 sin t 高考物理一轮复习专题十一交变电流考点 1 交变电流的产生及描述教案(w

15、ord 版可编辑修改)（2)e2 BL1L2 sin(t 0)(3)QR R错误!2 解析(1）矩形线圈 abcd 转动过程中，只有 ab 和 cd 切割磁感线，设 ab 和 cd 的转动速度为 v,则 v 错误!在 t 时刻，导线 ab 和 cd 因切割磁感线而产生的感应电动势均为 E1 BL1vy 由图可知 vy vsin t 则整个线圈的感应电动势为 e1 2E1 BL1L2 sin t(2)当线圈由图 3 位置开始运动时，在 t 时刻整个线圈的感应电动势为 e2 BL1L2 sin(t 0)（3)由闭合电路欧姆定律可知 I 错误!E 错误!错误!则线圈转动一周在 R上产生的焦耳热为 Q

16、R I2RT 其中 T错误!于是 QR R错误!2。【解题法】交变电流瞬时值表达式的求法(1）先求电动势的最大值 Em nBS；（2)求出角速度 错误!；（3）明确从哪一位置开始计时，从而确定是正弦函数还是余弦函数；(4)写出瞬时值的表达式。命题法 2 交变电流的图象 典例 2(多选）图甲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，以下判断正确的是高考物理一轮复习专题十一交变电流考点 1 交变电流的产生及描述教案(word 版可编

17、辑修改)()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 解析 由图乙可知，电流的有效值为 10 A，线圈转动的角速度 错误!100 rad/s，选项 A正确,B 错误；t 0。01 s 时产生的感应电流最大，故线圈平面与磁场方向平行，选项 C正确；由右手定则可知 0.02 s 时电阻 R中电流的方向自左向右，选项 D错误.【解题法】交变电流图象的五个确定(1）确定交变电流的最大值(峰值）；（2)确定不同时刻交变电流的瞬时值;（3)确定周期 T错误!;（4)确定中性

18、面对应的时刻;(5）确定交变电流方向改变时对应的时刻。命题法 3 交变电流有效值的求解 典例 3 通过一阻值 R 100 的电阻的交变电流如图所示,其周期为 1 s.电阻两端电压的有效值为(）A 12 V 高考物理一轮复习专题十一交变电流考点 1 交变电流的产生及描述教案(word 版可编辑修改)B 4 10 V C 15 V D 8错误!V 答案 B 解析 电流产生的热量与其方向无关，在一个周期内电流根据大小可分为两段。I1 0.1 A的时长 t1 0.8 s,I2 0.2 A 的时长 t2 0。2 s.根据有效值的定义有 I错误!Rt1 I错误!Rt2错误!T，其中 T 1 s.解得 U

19、4错误!V,B 正确。【解题法】交变电流有效值的计算方法（1)对正(余)弦式交变电流，直接利用峰值与有效值的关系计算;(2）对非正弦式交变电流，有效值需根据电流的热效应计算。可先观察非正弦式交变电流的变化形式，将一个周期分成若干小段,求出各段电流通过相同电阻所产生的热量和，再利用焦耳定律求出与热效应等效的恒定电流即可。命题法 4 交变电流“四值 的应用 典例 4 如图所示，匀强磁场的磁感应强度 B 0.5 T，边长 L 10 cm 的正方形线圈共100 匝,线圈总电阻 r 1,线圈绕垂直于磁感线的对称轴 OO 匀速转动，角速度 2 rad/s，外电路中的电阻 R 4，求：(1)感应电动势的最大

20、值；(2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行）转过 60时的瞬时感应电动势；(3)由图示位置（线圈平面与磁感线平行）转过 60的过程中产生的平均感应电动势；(4）交流电压表的示数；（5)线圈转动一周产生的总热量；(6)在16周期内通过电阻 R的电荷量.答案(1)3.14 V(2)1。57 V(3)2.6 V(4)1。78 V（5)0。99 J（6)0。087 C 解析(1)感应电动势的最大值为 高考物理一轮复习专题十一交变电流考点 1 交变电流的产生及描述教案(word 版可编辑修改)Em NBS 1000。50。122 V 3。14 V。（2)由图示位置转过 60时的瞬时感应电动势为 e Em

21、cos60 3。140。5 V 1.57 V。（3)由图示位置转过 60的过程中产生的平均感应电动势为 E N错误!N错误!100错误!V 2.6 V.（4)交流电压表的示数为外电路两端电压的有效值，即 U 错误!R 错误!错误!4 V 1。78 V。(5）线圈转动一周产生的总热量为 Q 错误!2错误!T 0。99 J.(6)在错误!周期内通过电阻 R的电荷量为 q错误!错误!错误!错误!错误!错误!C 0.087 C。【解题法】交变电流“四值”使用技巧 求电荷量时要用平均值；交流电路中电表显示的是有效值；计算热量、功率、电功以及确定熔丝的熔断电流时一定要用有效值；判断电容器是否能被击穿，应看最大值。