（新课标）2020年高考物理一轮总复习 第十一章 第一讲 交变电流的产生和描述课件

基础复习课第一讲交变电流的产生和描述抓基础·双基夯实研考向·考点探究栏目导航随堂练·知能提升[小题快练]1．判断题(1)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．()(2)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．()(3)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．()(4)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．()(5)交流电压表和电流表测量的是交流电的峰值．()(6)交变电流的峰值总是有效值的2倍．()××√√××2．在小型交流发电机中，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呈正弦函数关系，如图所示．此线圈与一个R＝10Ω的电阻构成闭合电路，电路中的其他电阻不计．下列说法正确的是()CA．交变电流的周期为0.125sB．交变电流的频率为8HzC．交变电流的有效值为2AD．交变电流的最大值为4A3．一交变电压的表达式为u＝1002sin100πtV，由此表达式可知()A．用电压表测该电压其示数为50VB．该交变电压的周期为0.02sC．将该电压加在“100V100W”的灯泡两端，灯泡的实际功率小于100WD．t＝1400s时，该交变电压的瞬时值为50VB4．通过一阻值R＝100Ω的电阻的交变电流如图所示，其周期为1s．电阻两端电压的有效值为()A．12VB．410VC．15VD．85VB解析：根据一个周期内经过同一电阻产热相同的原则，可得i21Rt1＋i22Rt2＝I2R(t1＋t2)，根据U＝IR，解得U＝410V.考点一正弦式交变电流的产生及变化规律(自主学习)1．交流电产生过程中的两个特殊位置图示概念中性面位置与中性面垂直的位置B⊥SB∥SΦ＝BS，最大Φ＝0，最小e＝nΔΦΔt＝0，最小e＝nΔΦΔt＝nBSω，最大特点感应电流为零，方向改变感应电流最大，方向不变2.正弦式交变电流的变化规律磁通量Φ＝Φmcosωt；电动势e＝Emsinωt；电流i＝Imsinωt.1－1.[交流电的描述]一交变电流随时间变化的规律如图所示，由图可知()A．该交变电流的瞬时值表达式为i＝10sin25πtAB．该交变电流的频率为50HzC．该交变电源的方向每秒改变50次D．该交变电流通过阻值为2Ω的电阻时，此电阻消耗的功率为200W答案：C1－2.[图象信息的应用](多选)如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生的正弦交流电的图象如图线b所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是()A．在图中t＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零B．线圈先后两次转速之比为3∶2C．交流电a的瞬时值表达式为u＝10sin5πtVD．交流电b的最大值为203V答案：BCD考点二交变电流有效值的计算(自主学习)1．利用公式法计算利用E＝Em2、U＝Um2、I＝Im2计算，只适用于正(余)弦式交变电流．2．利用有效值的定义计算(非正弦式电流)计算时“相同时间”至少取一个周期或为周期的整数倍．3．利用能量关系计算当有电能和其他形式的能转化时，可利用能的转化和守恒定律来求有效值．2－1.[根据图象求有效值](2018·合肥九中二模)两个相同的电阻，分别通以如图所示的正弦交流电和方波电流，两种交变电流的最大值、周期如图所示，则在一个周期内，正弦交流电在电阻上产生的热量Q1与方波电流在电阻上产生的热量Q2之比等于()A．3∶1B．1∶2C．2∶1D．1∶1解析：对于正弦式电流，有效值：I1＝22Im＝522A．根据焦耳定律得：Q1＝I21RT＝12.5RT,对于方波，根据焦耳定律得：Q2＝I22R·T2＋I′22R·T2＝8RT＋4.5RT＝12.5RT，则Q1∶Q2＝1∶1，故选D.答案：D2－2.[根据表达式求有效值]一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，周期为T，从中性面开始计时，当t＝112T时，感应电动势的瞬时值为10V，则此交流电电压的有效值为()A．52VB．10VC．102VD．20V答案：C2－3.[含二极管电路有效值的计算]在图示电路中，电阻R1与电阻R2的阻值均为R，和R1并联的D为理想二极管(正向电阻可看成零，反向电阻可看成无穷大)，在A、B间加一正弦交流电u＝20sin100πtV，则R1两端的电压有效值为()A．5VB．52VC．15VD．510V答案：A考点三交变电流四值的应用(自主学习)对交变电流“四值”的比较和理解物理量物理意义适用情况及说明瞬时值e＝Emsinωtu＝Umsinωti＝Imsinωt计算线圈某时刻的受力情况峰值(最大值)Em＝nBSωIm＝EmR＋r讨论电容器的击穿电压有效值对正(余)弦交流电有E＝Em2U＝Um2I＝Im2(1)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热等)(2)电气设备“铭牌”上所标的一般是有效值(3)保险丝的熔断电流为有效值(4)电表的读数为有效值平均值E＝BLvE＝nΔΦΔtI＝ER＋r计算通过电路截面的电荷量3－1.[四值的计算](多选)如图所示，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R，下列判断正确的是()A．电压表的读数为NBSωR2R＋rB．当线圈由图示位置转过30°的过程中，通过电阻R的电荷量为NBS2R＋rC．在线圈转过一周的过程中，电阻R上产生的焦耳热为N2B2S2ωRπ4R＋r2D．当线圈由图示位置转过30°时，通过电阻R的电流为NBSω2R＋r解析：电动势的最大值Em＝NBSω，有效值E＝Em2＝NBSω2，电压表的示数为路端电压的有效值，解得U＝RR＋rE＝NBSωR2R＋r，A正确；线圈转过30°的过程中，通过电阻R的电荷量q＝NΔΦR＋r＝NBS－BSsin60°R＋r＝1－32NBSR＋r，B错误；在线圈转过一周的时间内电阻R上产生的热量Q＝U2R·2πω＝N2B2S2ωRπR＋r2，C错误；电流的最大值为Im＝EmR＋r＝NBSωR＋r，电流的瞬时值表达式为i＝Imsinωt，从图示位置转过30°时，ωt＝π6，此时的电流为i＝Im2＝NBSω2R＋r，D正确．答案：AD1.(2018·天津重点中学联考)在匀强磁场中，阻值为2Ω的矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，产生的交变电动势的图象如图所示，现把交流电加在阻值为9Ω的电热丝上，下列说法正确的是()A．线框转动的角速度100rad/sB．电热丝两端的电压为220VC．t＝0.005s时线框的磁通量变化率为零D．线框产生的交变电流的方向每秒改变100次D解析：由图知该交变电动势的周期T＝0.02s，则频率为f＝1T＝50Hz，则ω＝2πf＝100πrad/s；由全电路欧姆定律可知电热丝两端的电压U＝RER＋r＝180V；t＝0.005s时瞬时电动势最大，故磁通量变化率最大；由于每个周期电流改变2次方向，又f＝50Hz，故每秒改变100次．综上分析D正确．2．(多选)如图所示，一矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动．沿着OO′从上向下观察，线圈沿逆时针方向转动．已知线圈匝数为n，总电阻为r，ab边长为l1，ad边长为l2，线圈转动的角速度为ω，外电阻阻值为R，匀强磁场的磁感应强度为B，则下列判断正确的是()A．在图示位置ab边所受的安培力为F＝n2B2l21l2ωR＋rB．线圈从图示位置转过90°的过程中，流过电阻R的电荷量q＝nBl1l2R＋rC．在图示位置穿过线圈的磁通量为零D．在图示位置穿过线圈的磁通量的变化率为零答案：ABC3．(多选)如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于水平方向的匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R.线框绕与cd重合的竖直固定转轴以角速度ω从中性面开始匀速转动，线框转过π6时的感应电流为I，下列说法不正确的是()A．线框中感应电流的有效值为2IB．转动过程中穿过线框的磁通量的最大值为2IRωC．从中性面开始转过π2的过程中，通过导线某横截面的电荷量为2IωD．线框转一周的过程中，产生的热量为2πRI2ωAD