（江蘇專用版）2020版高考物理總復習第十章第1講交變電流的產(chǎn)生及其描述課件.pptx

1、第1講交變電流的產(chǎn)生及其描述,基礎過關,知識梳理,1.(多選)關于中性面,下列說法正確的是(AC) A.線圈在轉動中經(jīng)中性面位置時,穿過線圈的磁通量最大,磁通量的變化率為零 B.線圈在轉動中經(jīng)中性面位置時,穿過線圈的磁通量為零,磁通量的變化率最大 C.線圈每經(jīng)過一次中性面,感應電流的方向就改變一次 D.線圈每轉動一周經(jīng)過中性面一次,所以線圈每轉動一周,感應電流的方向就改變一次,基礎自測,2.標有“220 V,100 W”的一燈泡接在u=311 sin (314t) V的正弦交變電流上,則(D) A.產(chǎn)生該交變電流的發(fā)電機轉速為每分鐘50轉 B.與該燈泡串聯(lián)的理想電流表讀數(shù)為0.64 A C.與

2、該燈泡并聯(lián)的理想電壓表讀數(shù)為311 V D.通過該燈泡的電流i=0.64 sin 314t A,解析燈泡接在u=311sin 314t V的正弦交變電流上,=314 rad/s,由=2n可知產(chǎn)生該交變電流的發(fā)電機轉速為每秒50轉,故A項錯誤;由交變電流u=311sin 314t V可知,電壓的最大值Um=311 V,有效值U=Um220 V,可以使“220 V,100 W”的燈泡正常發(fā)光,電流表的示數(shù)I=0.45 A,故B項錯誤;與燈泡并聯(lián)的理想電壓表讀數(shù)為220 V,故C項錯誤;通過燈泡的最大電流為Im=I0.64 A,因此通過該燈泡的電流i=0.64 sin 31 4t A,故D項正確。,

3、考點一 交變電流的產(chǎn)生和描述,考點二 有效值的理解與計算,考點突破,考點三 交變電流“四值”的理解和應用,考點四 電感、電容對交流電路的影響,考點一交變電流的產(chǎn)生和描述,正弦式交變電流的產(chǎn)生 (1)線圈繞垂直于磁場方向的軸勻速轉動。 (2)兩個特殊位置的特點: 線圈平面與中性面重合時,SB,最大,=0,e=0,i=0,電流方向將發(fā) 生改變。 線圈平面與中性面垂直時,SB,=0,最大,e最大,i最大,電流方向 不改變。,(3)電流方向的改變:線圈通過中性面時,電流方向發(fā)生改變,一個周期內線圈兩次通過中性面,因此電流的方向改變兩次。 (4)交變電動勢的最大值Em=nBS,與轉軸位置無關,與線圈形狀

4、無關。,例1(2018丹陽中學模擬)在勻強磁場中,一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉軸勻速轉動,如圖甲所示,產(chǎn)生的交變電動勢隨時間變化規(guī)律的圖像如圖乙所示,已知發(fā)電機線圈內阻為1.0 ,外接一只電阻為9.0 的燈泡,則(C),A.電壓表V的示數(shù)為20 V B.電路中的電流方向每秒改變5次 C.燈泡實際消耗的功率為36 W D.電動勢隨時間變化的瞬時值表達式為e=20 cos 5t(V),解析 由題圖乙知電壓峰值為20 V,周期為0.2 s,所以有效值為20 V,角速度=10 rad/s,電壓表測的是路端電壓U,U=9 V=18 V, A項錯誤;交流電的頻率為5 Hz,每一周期電流方向改變兩次,所

5、以每秒電流方向改變10次,B項錯誤;燈泡實際消耗的功率為P= W=36 W,C項正確;電動勢隨時間變化的瞬時值表達式為e=20 cos10t(V),D 項錯誤。,考點二有效值的理解與計算 (1)計算有效值的根據(jù)是電流的熱效應,抓住“三同”(“相同時間”內“相同電阻”上產(chǎn)生“相同熱量”)列式求解。 (2)利用公式Q=I2Rt和Q=t可分別求得電流有效值和電壓有效值。,例2(2018課標)一電阻接到方波交流電源上,在一個周期內產(chǎn)生的熱量為Q方,若該電阻接到正弦交變電源上,在一個周期內產(chǎn)生的熱量為Q正。該電阻上電壓的峰值為u0,周期為T,如圖所示。則Q方:Q正等于 (D),A.1：B.:1 C.1:

6、2D.2:1,解析 根據(jù)題述,正弦交變電流的電壓有效值為,而方波交流電 的有效值為u0,根據(jù)焦耳定律和歐姆定律,Q=I2RT=T,可知在一個周期 T內產(chǎn)生的熱量與電壓有效值的二次方成正比, ,選項D正確。,規(guī)律總結 幾種典型交變電流的有效值,考點三交變電流“四值”的理解和應用,對交變電流“四值”的比較和理解,例3(2018南通一模)如圖所示,把一根長L=20.0 m的均勻電線與R=4.8 的電阻連成閉合回路,兩位同學在赤道處沿東西方向站立,勻速搖動這根電線,搖動部分的電線可簡化為長L1=6.0 m、寬L2=1.0 m的矩形的三條邊,長邊的線速度大小v=2.0 m/s。已知此處地磁場的磁感應強度

7、B=5.010-5 T,方向水平向北,電線的電阻率=2.010-8 m,橫截面積S=2.0 mm2,求:,(1)這根電線的總電阻R0; (2)勻速搖動電線產(chǎn)生電動勢的最大值Em; (3)電路消耗的總功率P。,答案(1)0.2 (2)6.010-4 V (3)3.610-8 W,解析(1)由電阻定律有R0=得電線的總電阻為 R0= =0.2 (2)根據(jù)題意知,當電線的速度方向與磁感線方向垂直時,產(chǎn)生的電動勢的值最大,所以最大值為Em=BL1v=5.010-562 V=6.010-4 V (3)搖繩發(fā)電類似于線框在磁場中轉動,電路中產(chǎn)生交變電流,由交流電知識可知電動勢的有效值為E=,P= W=3.

8、610-8 W,電路中產(chǎn)生的總功率為,考點四電感、電容對交流電路的影響,1.電感對交變電流的阻礙作用 (1)電感對交變電流的阻礙作用與自感系數(shù)和交變電流的頻率有關,自感系數(shù)、交變電流的頻率越大,電感對交變電流的阻礙作用越大。 (2)扼流圈有兩種:一種叫做低頻扼流圈,線圈的自感系數(shù)L很大,作用是“通直流,阻交流”,另一種叫做高頻扼流圈,線圈的自感系數(shù)很小,作用是“通低頻,阻高頻”。,2.電容器對交變電流的阻礙作用 (1)電容對交變電流的阻礙作用與電容和交變電流的頻率有關,電容、交變電流的頻率越大,電容器對交變電流的阻礙作用越小。 (2)電容器在電路中表現(xiàn)為“通交流、隔直流,通高頻、阻低頻”。,例

9、4(2017無錫期末)如圖所示,交流電源的電動勢有效值與直流電源的電動勢相等,兩電源的內阻均可忽略,三個燈泡是完全相同的,分別與定值電阻、電感器和電容器相接。當S接1時三個燈泡的亮度相同,那么S接2時(C) A.三個燈泡亮度相同 B.甲燈比乙燈亮,丙燈不亮 C.甲燈比乙燈暗,丙燈不亮 D.甲燈和乙燈亮度相同,丙燈不亮,解析當單刀雙擲開關S接1時,為交流電源,三個燈亮度相同,說明電感L的感抗與電阻R相同,當S接2時,穩(wěn)定后電感L電阻可忽略不計,電容器具有隔斷直流的作用,而交流與直流對電阻R沒有影響,所以丙燈不亮,甲燈亮度不變,乙燈亮度增加,即甲燈比乙燈暗,故C項正確,A、B、D項錯誤。,交變電流

10、的圖像問題 由交變電流的圖像可得出: (1)交變電流的周期和頻率。 (2)交變電流的最大值。 (3)某一時刻對應的瞬時值。,加油小站,例5一矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉動,穿過線圈的磁通量隨時間變化的圖像如圖甲所示。則下列說法正確的是 (B),A.t=0時,線圈平面與中性面垂直 B.t=0.01 s時,的變化率最大 C.t=0.02 s時,交流電動勢達到最大 D.該線圈相應產(chǎn)生的交流電動勢的圖像如圖乙所示,解析由題圖甲可知,t=0時,通過線圈的磁通量最大,線圈處于中性面位置,t=0.01 s時,磁通量為零,但磁通量變化率最大,交流電動勢達到最大,A項錯誤,B項正確;t=0.02

11、 s時,交流電動勢應為0,C、D項錯誤。,隨堂鞏固,1.如圖,各面積均為S的線圈繞其對稱軸或中心軸在勻強磁場B中以角速度勻速轉動,能產(chǎn)生正弦交變電動勢e=BS sin t的圖是(A),解析由題意可知,只有A、C圖中線圈在切割磁感線,導致磁通量變化,產(chǎn)生感應電動勢,A圖中從線圈位于中性面位置開始計時,產(chǎn)生的電動勢為e=BS sin t,C圖中從線圈平面與中性面垂直開始計時,產(chǎn)生的電動勢為e=BS cos t,故A項正確。,2.(2018如皋月考)小型交流發(fā)電機的原理圖如圖所示:單匝矩形線圈ABCD置于勻強磁場中,繞過BC、AD中點的軸OO以恒定角速度旋轉,軸OO與磁場垂直,矩形線圈通過滑環(huán)與理想

12、交流電流表A、定值電阻R串聯(lián),下列說法中不正確的是(A),A.線圈平面與磁場垂直時,交流電流表A的示數(shù)最小 B.線圈平面與磁場平行時,流經(jīng)定值電阻R的電流最大 C.線圈轉動一圈,感應電流方向改變2次 D.線圈平面與磁場平行時,通過線圈的磁通量變化率最大,解析交流電流表顯示的是交流電的有效值,不隨線圈的轉動而變化,故A項錯誤;線圈平面與磁場平行時,磁通量最小,磁通量的變化率最大,此時電動勢最大,電流最大,故B、D項正確;線圈轉動一圈,經(jīng)過中性面兩次,感應電流方向改變2次,故C項正確。,3.(多選)(2017江蘇單科,7)某音響電路的簡化電路圖如圖所示,輸入信號既有高頻成分,也有低頻成分,則(BD) A.電感L1的作用是通高頻 B.電容C2的作用是通高頻 C.揚聲器甲用于輸出高頻成分 D.揚聲器乙用于輸出高頻成分,解析在交流電路中,電感L的作用是通低頻、阻高頻,電容C的作用是通高頻、阻低頻,故A項錯誤,B項正確;結合電路結構分析可知,C項錯誤,D項正確。,4.(2019啟東中學月考)一只電阻分別通過四種不同形式的電流,電流隨時