高三物理复习课件（导与练福建）第高三物理复习课件（导与练福建）第10章章第一课时交变电流的产生和描述第一课时交变电流的产生和描述 (对应学生用书第136页)1知道交变电流的产生及正弦交流电各物理量的变化规律、图象2理解交变电流有效值的意义，会对简单交变电流的有效值进行计算 (对应学生用书第136页)1交变电流的产生和变化规律(1)交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流(2)正弦式交变电流的产生：将线圈置于匀强磁场中，并绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈中就会产生正弦式交变电流(3)中性面定义：与磁场方向垂直的平面特点：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 (4)正弦式交变电流的图象(线圈在中性面位置开始计时)(5)正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)电动势e随时间变化规律：eEmsin_t.电压u随时间变化规律：uUmsin_t.电流i随时间变化规律：iImsin_t.其中为线圈转动的角速度，EmNBS若线圈电阻为r，外电路电阻为R，则e、u、i关系为：ei(Rr)，uiR.(1)线圈位于与中性面垂直的位置时，磁通量为零但磁通量的变化率最大(2)线圈从中性面开始计时，函数表达式eEmsint，从垂直中性面开始计时，函数表达式eEmcost. (对应学生用书第136137页)1如图中不属于交变电流的是(D) 解析：方向随时间做周期性变化是交流电的最主要特征，也是交流电和直流电的根本区别交流电的方向一定改变，而大小可以变也可以不变所以不仅B、C图中是交流电，A图中也是只有D图中电流方向不变，不属于交流电3一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图(甲)所示，则下列说法中正确的是(B)At0时刻线圈平面与中性面垂直Bt0.01 s时刻的变化率达最大C0.02 s时刻感应电动势达到最大D该线圈相应的感应电动势图象如图(乙)所示解析：中性面位置应为磁通量最大，磁通量变化率为零，产生感应电动势为零，ACD错误，B正确 (对应学生用书第137139页) 交变电流的产生及变化规律1正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时) (1)只要线圈在匀强磁场中绕线圈平面内垂直于磁场的轴匀速转动，就产生正弦式交流电，其变化规律与线圈的形状、与转动轴处于线圈平面内哪个位置无关(2)线圈转动一周两次经过中性面，所以一个周期内电流方向改变两次【例1】 如图(甲)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(乙)为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正，则图(丙)四幅图中正确的是()思路点拨：从感应电流的方向、大小及变化趋势三个方面分析确定感应电流变化的图象答案：D.针对训练11：某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生交变电流的图象如图所示，由图中信息可以判断()A在A和C时刻线圈处于中性面位置B在B和D时刻穿过线圈的磁通量为零C从AD时刻线圈转过的角度为2D若从OD时刻历时0.02 s，则在1 s内交变电流的方向改变100次解析：根据题中图象，首先判断出感应电流的数学表达式iImsin t.其中Im是感应电流的最大值，是线圈旋转的角速度另外应该进一步认识到线圈是从中性面开始旋转，而且线圈旋转一周，两次经过中性面，经过中性面的位置时电流改变方向在O、B、D时刻电流为零，所以此时线圈恰好在中性面的位置，且穿过线圈的磁通量最大；在A、C时刻电流值最大，线圈处于和中性面垂直的位置，此时磁通量为零；从A到D时刻，线圈旋转3/4周，转过的角度为3/2；如果从O到D时刻历时0.02 s，恰好为一个周期，所以1 s内线圈运动50个周期，100次经过中性面，电流方向改变100次综合以上分析可得，只有选项D正确答案：D.交变电流“四值”的理解与应用【例2】 (16分)一个电阻为r、边长为L的正方形线圈abcd共N匝，线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO以如图所示的角速度匀速转动，外电路电阻为R.(1)在图中标出此刻线圈感应电流的方向(2)线圈转动过程中感应电动势的最大值有多大？(3)线圈平面与磁感线夹角为60时的感应电动势为多大？(4)设发电机由柴油机带动，其他能量损失不计，线圈转一周，柴油机做多少功？(5)从图示位置开始，线圈转过60的过程中通过R的电荷量是多少？(6)图中电流表和电压表的示数各是多少？思路点拨：用右手定则判断感应电流方向；从垂直中性面开始应按余弦规律变化；求通过R的电荷量用平均值；求电功应使用电流有效值；电压表、电流表示数为有效值答案：见规范解答针对训练21：(2010年福建福州模拟)一个10 的电阻，它两端的电压U随时间t的变化规律如图所示，则()A流过电阻的最大电流是22 AB用交流电压表测量电阻两端的电压，其示数约为311 VC电阻消耗的功率为9 680 WD在交流电变化的半个周期内，电阻产生的焦耳热是48.4 J答案：D.2几种典型的交变电流思路点拨：(1)取一个周期分段研究；(2)设想给电阻R供电，利用电流的“热效应”列方程求解答案：C. 取一个周期，将其分成有效值已知的几段根据电流热效应，利用电热公式计算有效值针对训练31：若某交变电流的电流随时间变化的图象如图所示，则该交变电流的有效值是多少？考点一：交变电流的“四值”理解与应用解析：逐项分析如下：选项诊断结论A由图象可知交变电流的周期T4102 s，频率f Hz25 HzB由图象可知电源电动势的最大值Em5 V，有效值E V，通过电阻的电流I A AC电阻消耗的电功率PEI2.5 WD用交流电压表测得的值是电压的有效值UE V答案：C.考点二：交变电流的变化规律答案：C. (对应学生用书第139页)(1)本题考查了交变电流的变化规律和有效值问题；(2)突破本题的关键是掌握交变电流的产生和有效值的计算 (对应学生用书第277278页)解析：我国居民日常生活所用的是正弦交流电，其电压的有效值是220 V，最大值为311 V，周期为0.02 s，所以只有C正确2一个矩形线圈绕与匀强磁场垂直的OO轴逆时针转动，线圈的两条引线分别与A、B两半圆铜环相连，两个铜环通过滑动电刷连入电路，电路中仅有一个电阻R.如图所示，在线圈转动过程中，通过R的电流(D)A大小和方向都不断变化B大小不断变化，方向从ARBC大小和方向都不变D大小不断变化，方向从BRA解析：线圈中产生交流电，由于电刷交替与两铜环接触，流过R的电流方向不变根据右手定则可知，通过R的电流方向是BRA.4(2010年厦门市高三质检)某交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间的关系如图所示如果此线圈与一个R100 的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻，下列叙述正确的是(B)A交变电流的周期是0.02 sB交变电流的最大值是1 AC交变电流的有效值是1 AD电阻R两端的最大电压为141 V解析：原来的电动势最大值为10 V，有效值为7.07 V，当发电机的转速提高一倍时，角速度增加一倍，频率也增加一倍，电动势最大值和有效值均增加一倍，表达式可以写为e20sin 100t (V)，由此可以看出提高转速后频率变为50 Hz，电动势有效值为14.14 V，负载消耗的功率将变为20 W故B正确答案：(1)20 V(2)1.41 A(3)19.8 W