2021届高考物理一轮复习-专题十 第1讲 交变电流的产生和描述 (共32张PPT)
解得
I1 ＝
3 3
A
，
而
(1)2×R×2×10
－
2
＋
(1)2×R×2×10
－
2
＝
I
2 2
R×4×10－2，解得 I2＝1 A，A 正确，B 错误；由 W＝I2Rt 得 W1∶ W2＝I21∶I22＝1∶3，C 正确，D 错误.
答案：AC
3.(2019 年河北武邑中学模拟)如图 10-1-10 所示，一正方形 线圈的匝数为 n，边长为 a，一半处在匀强磁场中，磁场的磁感 应强度大小为 B.开始时，磁场与线圈平面垂直，现使线圈以角 速度ω绕 OO′匀速转过 90°，在此过程中，线圈中产生的平均 感应电动势为( )
(5)交变电流的平均值： E ＝nΔΔΦt ， I ＝Rn＋ΔrΦΔt.
【基础检测】 2.(2019 年天津卷)单匝闭合矩形线框电阻为 R，在匀强磁场 中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，穿过线框的磁通量Φ与时间 t 的关系图象如图 10-1-2 所示.下列说法正确的是( )
图 10-1-2
A.T2时刻线框平面与中性面垂直
电流
i＝Imsin ωt＝RE＋mrsin ωt
【考题题组】 1.(2018 年新课标Ⅲ卷)如图 10-1-3 甲，在同一平面内固定 有一长直导线 PQ 和一导线框 R，R 在 PQ 的右侧.导线 PQ 中通 有正弦交流电 i，i 的变化如图乙所示，规定从 Q 到 P 为电流正 方向.导线框 R 中的感应电动势( )
Em＝nBSω 最大的瞬时值 Im＝RE＋mr
讨论电容器的击 穿电压
(续表) 物理量 物理含义 重要关系
适用情况及说明
E＝Em2
跟交变电 流的热效
U＝U2m
(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 一般是指有效值
有效值
应等效的 恒定电流
I＝
Im 2
A. 34 V
图 10-1-6
B.5 V
52 C. 2 V
D.3 V
审题突破：选定一个周期，在一个周期内用热效应相同来
求解.
解析：设其有效值为 U，根据交变电流的有效值定义和题
图
中
电
流
特
点
可
得
，
在
一
个
周
期
内
有
U21 R
t1
＋பைடு நூலகம்
U22 R
t2
＝
U2 R
t
，
即
3
2 2
V2×R1×0.01
s＋(4
V)2×R1×0.01
1.定义：按_______正__(_余__)弦__规__律______变化的交变电流. 2.产生：闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于____磁__场__方向的
轴，从中性面开始____匀__速____转动，线圈中产生的电流.
3.两个重要位置 (1)中性面：与磁场方向___垂__直___的平面.线圈平面位于中性 面时，穿过线圈平面的磁通量___最__大___，而磁通量的变化率为 ____零____，产生的感应电动势为____零____.线圈每经过中性面一 次，电流方向就改变___一__次___，线圈转动一周，两次经过中性 面，所以电流方向改变__两__次__. (2)与中性面垂直的位置：穿过线圈平面的磁通量为___零__， 磁通量的变化率____最__大____，产生的感应电动势_____最__大___.
B.线框的感应电动势有效值为
2πΦm T
C.线框转一周外力所做的功为2πR2TΦm2
D.从 t＝0 到 t＝T4过程中线框的平均感应电动势为πΦT m
答案：BC
考点 正弦交变电流的产生及图象 ⊙重点归纳 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
(续表) 特点
B⊥S Φ＝BS，最大
甲
乙
图 10-1-4
(a)
(b)
(c)
A.第二次是图(a) C.第三次是图(b) 答案：D
(d) 图 10-1-5
B.第二次是图(c) D.第三次是图(d)
方法 等效替代法
例 1：如图 10-1-6 所示为一交变电流的电压随时间变化的 图象，正半轴是正弦曲线的一个部分，则此交变电流的电压的 有效值是( )
专题十 交变电流
课标要求
热点分析
1.知道交变电流，能用函数表达式和图 高考对本专题知识的考查主
象描述交变电流.
要体现在“三突出”，一般试
2.通过实验，了解电容器和电感器对交 题难度不大，且多以选择题的
变电流的导通和阻碍作用.
形式出现.
3.通过实验，探究变压器电压与匝数的 1.突出考查交变电流的产生
答案：AC
2.为了研究交流电的产生过程，小张同学设计了如下实验 构思方案：第一次将单匝矩形线圈放在匀强磁场中，线圈绕转
轴 OO1 按如图 10-1-4 甲所示方向匀速转动(ab 向纸外，cd 向纸 内)，并从如图甲所示位置开始计时.此时产生的交变电流如图乙 所示.第二次他仅将转轴移至 ab 边上，第三次他仅将转轴右侧 的磁场去掉，关于后两次的电流图象，下列说法正确的是( )
甲
乙
图 10-1-3
A.在 t＝T4时为零 B.在 t＝T2时改变方向 C.在 t＝T2时最大，且沿顺时针方向 D.在 t＝T 时最大，且沿顺时针方向
解析：在 t＝T4时，交流电图线斜率为 0，即磁场变化率为 0， 由 E＝ΔΔΦt ＝ΔΔBt S 知 E＝0，A 正确.在 t＝T2和 t＝T 时，图线斜率 最大，在 t＝T2和 t＝T 时感应电动势最大.在T4到T2之间，由 Q 向 P 的电流减弱，导线在 R 处产生垂直纸面向里的磁场，且磁场 减弱，由楞次定律知，R 产生的感应电流的磁场方向也垂直纸 面向里，即 R 中感应电动势沿顺时针方向，同理可判断在T2到34T 时，R 中电动势也为顺时针方向，在34T 到 T 时，R 中电动势为 逆时针方向，C 正确，B、D 错误.
例 2：(2018 年新课标Ⅲ卷)一电阻接到方波交流电源上，
在一个周期内产生的热量为 Q方；若该电阻接到正弦交流电源
上，在一个周期内产生的热量为 Q正.该电阻上电压的峰值均为
u0，周期均为 T，如图 10-1-8 所示.则 Q方∶Q正等于(
)
A.1∶ 2
甲
乙
图 10-1-8
B. 2∶1
C.1∶2
D.2∶1
2.交变电流的瞬时值、最大值、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)最大值：交变电流或电压所能达到的最大的值. (3)有效值：让恒定电流和交变电流分别通过阻值相等的电 阻，如果在交流的一个周期内它们___产__生__的__热__量__相等，就可以 把恒定电流的数值规定为这个交变电流的有效值. (4)正弦式交变电流的有效值与最大值之间的关系： I＝ Im2，U＝U2m，E＝Em2.
B∥S Φ＝0，最小
E＝nΔΔΦt ＝0，最小
E＝nΔΔΦt ＝nBSω，最大
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(线圈在中性面位置开始计
时)
物理量
函数
图象
磁通量
Ф＝Фmcos ωt＝BScos ωt
电动势 e＝Emsin ωt＝NBSωsin ωt
电压
u＝Umsin ωt＝RR＋Emrsin ωt
三、表征交变电流的物理量 1.周期和频率 (1)周期 T：交变电流完成 1 次周期性变化所需要的__时__间___，
单位是秒(s).表达式为 T＝2ωπ＝1n(n 为转速). (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__(H__z_) __. (3)周期和频率的关系：T＝1f 或 f＝T1.
s＝U2×R1×0.02
s，解
得 U＝5 2 2 V，故 C 正确.
答案：C
【触类旁通】 1.一个匝数为 100 匝，电阻为 0.5 Ω的闭合线圈处于某一磁 场中，磁场方向垂直于线圈平面，从某时刻起穿过线圈的磁通 量按图 10-1-7 所示规律变化.则线圈中产生交变电流的有效值 为( )
A.5 2 A
的定义 Q＝I2Rt＝12 J 得 I＝2 5 A.故 B 正确，A、C、D 错误.
答案：B
易错点 四值问题的计算 正弦式交变电流四值的计算及应用：
物理量 物理含义
重要关系
适用情况及说明
从中性面开始计时
交变电流某一时
计算线圈某时刻
瞬时值 刻的值
e＝Emsin ωt
的受力情况
i＝Imsin ωt
峰值
(3)保险丝的熔断电流为有效值 (4)交流电压表和电流表的读数
的值
(只适用于正 为有效值
弦式交变电
(5)计算有效值时，时间一般取
流)
一个周期或取周期的整数倍
(续表) 物理量
物理含义
某段时间内感 平均值 应电动势或电
流的平均值
重要关系 E ＝BL v E ＝nΔΔΦt
E I ＝R＋r
适用情况及说明
计算通过电路截 面的电荷量
关系.
过程.
4.了解从变电站到住宅的输电过程，知 2.突出考查交变电流的图象
道远距离输电时应用高电压的道理. 和交变电流的四值.
5.知道非电学量转换成电学量的技术 3.突出考查变压器，对变压器
意义.
原理理解的同时，还要掌握变
6.通过实验，知道常见传感器的工作原 压器的静态计算和动态分析，
理.列举传感器在生活和生产中的应用. 远距离输电也要重视.
解析：由有效值概念知，一个周期内产生热量
高三物理高考第一轮复习课件：交变电流的产生和描述
通量的变化率最大,产生的感应电动势也最大,原因是 此时线圈的两边框垂直切割磁感线,产生的感应电动 势为最大值.
热点二 对交变电流有效值的理解 1.交变电流的“四值”的比较
物理量 瞬时值
物理 含义
重要 关系
交变电流 某一时刻 的值
e=Emsin ωt i=Imsin ωt
=0.02 s
线圈匀速转动一周,外力做功大小等于电功的大小,即
W=I2(R+r)T=( E )2(R+r)T Rr
代入数据得W=98.6 J
(4)从t=0起转过90°的过程中,Δt内流过R的电荷量 q= NΦtNBS N1 B l2 l
(Rr)t Rr Rr 代入数据得q=0.1 C.
答案 (1)adcba (2)e=314cos 100πt V
第十章 交变电流 传感器
第1课时 交变电流的产生和描述 变压器 考点自清
一、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,简称交流（AC）.
2.正弦式交变电流（如图1所示）
图1
（1）定义:按 正弦规律 变化的交变电流.
（2）产生:将闭合矩形线圈置于匀强 磁场中,并绕 垂
变化,且最大感应电动势Em=nBabω,所以感应电动势 的瞬时值表达式为e=nBabωsin ωt.
(3) En Φ t nπB2 / (a) b2nπBab
(4)i=
e
nBasbinπ
3
3nBab
Rr Rr
2(Rr)
答案 (1)自下而上 (2)e=nBabωsin ωt
(3) 2nBab
高考物理一轮复习 第十章 交变电流 第1节 交变电流的产生及描述习题详解课件 新人教版
大小 方向 正弦 nBSω 热效应
微观·易错判断
(1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)× (6)× 要点一
典例：解析：根据题图(b)可知：cd 两端在时间 0～0.5 内产生
恒定的电压，根据法拉第电磁感应定律，穿过线圈的磁通量均
匀变化，即ΔΔit为恒定不变，故选项 C 正确，A、B、D 错误。 答案：C
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[针对训练]
1．解析：磁极以 OO′为轴匀速转动可等效为磁场不动线圈向相
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。 答案：C
2．解析：当线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大，
磁通量变化率为零，感应电动势为零，线圈中的感应电流为零，
选项 A 正确 B 错误；当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，
穿过线圈的磁通量最小，磁通量变化率最大，感应电动势最大，
感应电流最大，选项 C 正确 D 错误。 答案：AC
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3．解析：(1)由图得 e＝Emsin ωt＝6 2sin 100πt(V) 则电流 i＝R＋e r＝0.6 2sin 100πt(A)。 (2)Em＝BSω Em＝6 2 V ω＝100πΦm＝BS＝ Eωm＝2.7×10－2 Wb。 (3)E＝Em2＝6 V，外力所做的功 W＝Q＝RE＋2 rT＝7.2×10－2J。 答案：(1)i＝ 0.6 2sin 100πt(A) (2)2.7×10－2 Wb (3)7.2×10－2 J
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要点二 典例：解析：首先从交流电图像中找出交变电流的最大值即通过 R2 的电流最大值为 0.6 2 A，由正弦式交变电流最大值与有效值 的关系 Im＝ 2I 可知其有效值为 0.6 A，由于 R1 与 R2 串联，所以 通过 R1 的电流有效值也是 0.6 A，选项 A、C 错；R1 两端电压有 效值为 U1＝IR1＝6 V，选项 B 对；R2 两端电压最大值为 U2m＝ImR2 ＝0.6 2×20 V＝12 2 V，选项 D 错。 答案：B
2021届高考物理一轮温习 第10章 第1讲 交变电流的产生和描述固考基教材梳理(1)
第1讲 交变电流的产生和描述交变电流变化规律表达式、图象、中性面产生方法描述周期、频率电动势、电压、电流电感和电容对交变电流的影响电感对交变电流的阻碍作用电容对交变电流的阻碍作用正弦式交变电流的产生和转变规律1．产生如图10－1－1所示，将闭合线圈置于匀强磁场中，并绕垂直于磁感线方向的轴做匀速转动． 图10－1－12．转变规律(线圈在中性面位置开始计时) (1)电动势e 随时刻转变的规律：e ＝Emsin ωt. (2)电压u 随时刻转变的规律：u ＝Umsin ωt. (3)电流i 随时刻转变的规律：i ＝Imsin ωt.其中ω等于线圈转动的角速度，Em ＝nBl1l2ω＝nBSω. 3．正弦式交变电流的图象(如图10－1－2所示) 图10－1－2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转变(线圈转动一周)所需的时刻，单位是秒(s)．公式表达式为T ＝2πω.(2)频率f ：交变电流在1 s 内完成周期性转变的次数，单位是赫兹(Hz)． (3)周期和频率的关系：T ＝1f 或f ＝1T .2．交变电流的“四值”(1)瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时刻的函数．(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：让交变电流与恒定电流别离通过相同的电阻，若是它们在交变电流的一个周期内产生的热量相等，那么那个恒定电流I、恒定电压U确实是那个交变电流的有效值．(4)正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系 I ＝Im2，U ＝Um 2，E ＝Em 2. (5)平均值：交变电流图象中波形与横轴所围面积跟时刻的比值，其数值能够用E ＝n ΔΦΔt计算．电感和电容对交变电流的阻碍1．感抗表示电感线圈对交变电流阻碍作用的大小．(1)线圈的自感系数越大，交变电流的频率越大，电感对交变电流的阻碍作用越大． (2)作用：通直流、阻交流(低频扼流圈)，通低频、阻高频(高频扼流圈)． 2．容抗表示电容器对交变电流阻碍作用的大小．(1)电容器的电容越大，交流的频率越高，电容器对交流的阻碍作用就越小． (2)作用：通交流、隔直流；通高频、阻低频．1．(多项选择)如以下图中各图面积均为S 的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B 中以角速度ω匀速转动，能产生正弦交变电动势e ＝BSωsin ωt 的图是( )【解析】 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴(轴在线圈所在平面内)匀速转动，产生的正弦交变电动势为e ＝BSωsin ωt，由这一原那么判定，A 图和C 图中感应电动势均为e ＝BSωsin ωt；B 图中的转动轴不在线圈所在平面内；D 图转动轴与磁场方向平行，而不是垂直． 【答案】 AC2．以下四幅图是交流电的图象，其中能正确反映我国居民日常生活所用交流电的是( )【解析】 我国居民日常生活所用的是正弦式交流电，其电压的有效值是220 V ，最大值为311 V ，周期为 s ，因此只有C 正确． 【答案】 C3．(多项选择)(2021·广东高考)某小型发电机产生的交变电动势为e ＝50sin 100πt(V)．对此电动势，以下表述正确的有( ) A ．最大值是50 2 V B ．频率是100 Hz C ．有效值是252 VD ．周期是 s【解析】 交变电动势e ＝Emsin ωt 或e ＝Emcos ωt，其中Em 为电动势的最大值，ω为角速度，有效值E ＝Em2，周期T ＝2πω，频率f＝1T .由e ＝50sin 100πt 知，Em ＝50 V ，E ＝502 V ＝25 2 V ，T ＝2πω＝2π100π s ＝ s ，f ＝1T＝错误! Hz ＝50 Hz ，因此选项C 、D 正确．【答案】 CD4．(多项选择)如图10－1－3所示电路中，A 、B 为两相同的小灯泡，L 为直流电阻为零的电感线圈，以下说法正确的选项是( ) 图10－1－3A ．电源为稳恒直流电源时，灯泡A 、B 亮度相同 B ．电源为稳恒直流电源时，灯泡A 比B 亮度大C ．电源为交流电源时，灯泡A 、B 亮度相同D ．电源为交流电源时，灯泡A 比B 亮度大【解析】 电感线圈有通直流，阻交流的作用，电源为稳恒直流电源时，A 、B 亮度相同，选项A 正确，B 错误．电源为交流电源时，A 灯比B 灯亮度大，选项C 错误，D 正确． 【答案】 AD(对应学生用书第207页)正弦交流电的图象和变化规律1.两个特殊位置的特点(1)线圈平面与中性面重合时，S ⊥B ，Φ最大，ΔΦΔt ＝0，e ＝0，i ＝0，电流方向将发生改变．(2)线圈平面与中性面垂直时，S ∥B ，Φ＝0，ΔΦΔt 最大，e 最大，i 最大，电流方向不改变．2．电流转变规律和磁通量转变规律的对照电流 i ＝Imsin ωt磁通量Φ＝Φmcos ωt＝BScos ωt3．由正弦交流电的图象可取得的信息(1)交变电流的最大值．(2)周期T(频率f ＝1T)．(3)任意时刻线圈中产生的电流的大小和方向．如图10－1－4所示，处在匀强磁场中的矩形线圈abcd ，以恒定的角速度绕ab 边转动，磁场方向平行于纸面并与ab 垂直．在t ＝0时刻，线圈平面与纸面重合，线圈的cd 边离开纸面向外运动．假设规定a→b→c→d→a 方向的感应电流为正方向，那么以下图能反映线圈感应电流I 随时刻t 转变的图线是( ) 图10－1－4【解析】 依照右手定那么或楞次定律能够判定，t ＝0时刻线圈的cd 边离开纸面向外运动而切割磁感线，产生的感应电流i 为正向；现在线圈磁通量为零，可是cd 边切割磁感线的速度最大，磁通量的转变率最大，因此感应电动势、感应电流最大． 【答案】 C 【迁移应用】1．一正弦交流电的电压随时刻转变规律如图10－1－5所示，那么该交流电( ) 图10－1－5A ．电压瞬时值表达式为u ＝100sin (25t) VB ．周期为 sC ．电压有效值为100 2 VD ．频率为25 Hz【解析】 由图知周期为 s ，频率为25 Hz ，B 错误，D 正确；交流电的电压瞬时值的表达式为u ＝100sin (50t) V ，A 错误；该交流电的电压的有效值为50 2 V ，C 错误． 【答案】 D交变电流四值的理解和应用物理量物理含义 重要关系 应用情况及说明 瞬时值交变电流某一时刻的值e ＝Emsin ωt，u ＝Umsin ωt，计算线圈某时刻的受力情况最大值最大的瞬时值Em＝nBSω，Em＝nΦmω，Im＝EmR＋r当考虑某些电学元件(电容器、晶体管等)的击穿电压时，指的是交变电压的最大值有效值根据电流的热效应(电流通过电阻产生的热量)进行定义对正弦、余弦交变电流E＝Em2，U＝Um2，I＝Im2(1)通常所说的交变电流的电压、电流，交流电表的读数，保险丝的熔断电流值，电器设备铭牌上所标的电压、电流值都是指交变电流的有效值(2)求解交变电流的电热问题时，必须用有效值来进行计算平均值交变电流图象中图线与t轴所围成的面积与时间的比值E＝BL v，E＝nΔΦΔt，I＝ER＋r计算有关电荷量时只能用平均值(多项选择)(2021·山东高考)图10－1－6甲是小型交流发电机的示用意，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刻转变的图象如图乙所示，以下判定正确的选项是( )甲乙图10－1－6A ．电流表的示数为10 AB ．线圈转动的角速度为50 π rad/sC ． s 时线圈平面与磁场方向平行D ． s 时电阻R 中电流的方向自右向左【审题指导】 解答此题时应注意以下两个方面的问题：(1)正弦交流电的最大值和有效值之间的关系和正弦交流电的瞬时值表达式． (2)应用楞次定律或右手定那么判定感应电流的方向．【解析】 从交变电流图象获取交变电流的最大值、有效值．依照i －t 图象可知，电流最大值Im ＝102 A ，有效值I ＝Im2＝10 A ，A 选项正确；交变电流的周期T ＝2×10－2 s ，角速度ω＝2πT ＝100π rad/s.从图示位置开始转动时，经 s 线圈回到水平状态，线圈平面与磁场方向平行．依照右手定那么，在 s 时，线圈通过一个周期，即在图示位置，电阻R 中的电流方向自左向右，因此选项A 、C 正确． 【答案】 AC 【迁移应用】2．(多项选择)(2021·广东省深圳市一模)一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电动势e ＝2202sin 100πt(V)，那么( )A ．该交变电流的频率是50 HzB ．当t ＝0时，线圈平面恰好位于中性面C ．当t ＝1100 s 时，e 有最大值D ．该交变电流电动势的有效值为220 2 V【解析】 由e ＝2202 sin 100πt(V)可知，该交变电流的频率是50 Hz ，选项A 正确．当t ＝0时，产生的交变电动势为零，说明线圈平面恰好位于中性面，选项B 正确．当t ＝1100 s 时，e ＝2202sin 100πt(V)＝0，e 有最小值，该交变电流电动势的有效值为220 V ，选项C 、D 错误． 【答案】 AB几种典型的交变电流有效值的计算1.计算有效值时要注意依照电流的热效应，抓住“三同”：“相同时刻”内“相同电阻”上产生“相同热量”列式求解．“相同时刻”一样取一个周期时刻．2．利用两个公式Q ＝I2Rt 和Q ＝U2Rt 可别离求得电流有效值和电压有效值．电流名称 电流图象有效值 正弦半 波电流U ＝12Um正弦单向 脉动电流U ＝Um 2矩形脉 动电流U ＝t1TUm 非对称性 交变电流U ＝12U21＋U22(2021·全国大纲高考)一台风扇的额定电压为交流220 V ．在其正常工作进程中，用交流电流表测得某一段时刻内的工作电流I 随时刻t 的转变如图10－1－7所示．这段时刻内风扇的用电量为( ) 图10－1－7 A ．×10－2度 B ．×10－2度 C ．×10－2度D ．×10－2度【解析】 分段计算用电量，依照W ＝UIt 得W ＝W1＋W2＋W3＝220××10×60 J＋220××10×60 J＋220××40×60 J＝×105 J，而1度＝1 kW·h＝×106 J，因此W ＝×105 J＝ 度＝×10－2度，故B 选项正确，A 、C 、D 选项错误． 【答案】 B1交变电流的有效值是依照电流的热效应电流通过电阻产生热量进行概念的，因此在进行有效值计算时，要紧扣电流通过电阻生热进行计算.注意“三同”：即“相同电阻”，“相同时刻内”产生“相同热量”.计算时“相同时刻”一样取一个周期.2利用两个公式Q＝\f(U2,R) t和Q＝I2Rt能够别离求得交变电流的电压有效值和电流有效值.【迁移应用】●分时期缺失图象的有关问题3．如图10－1－8所示为一个经双可控硅调剂后加在电灯上的电压，正弦交流电的每一个二分之一周期中，前面四分之一周期被截去，那么此刻电灯上电压的有效值为( ) 图10－1－8A ．Um【解析】 由题给图象可知，交流电压的转变规律具有周期性，用电流热效应的等效法求解．设电灯的阻值为R ，正弦交流电压的有效值与峰值的关系是U ＝Um/2，由于一个周期内半个周期有交流电压，一周期内交流电产生的热量为Q ＝Um22Rt ＝U2m 2R ·T 2，设交流电压的有效值为U ，由电流热效应得Q ＝U2m 2R ·T 2＝U2R ·T，因此该交流电压的有效值U ＝Um/2，可见选项D 正确．【答案】 D●不是正弦转变规律的交变电流有效值的计算4．如图10－1－9所示为一交流电的电流随时刻转变的图象，此交流电的有效值是( ) 图10－1－9A ．3.5 A A C ． 52 A D ．5 A【解析】 交流电的有效值是依照其热效应而概念的，它是从电流产生热量相等的角度动身，使交流电与恒定电流等效．设交流电的有效值为I ，令该交流电通过一个纯电阻用电器R ，在一个周期内有I2RT ＝I21R T2＋I22R T2.因此该交流电的有效值为I ＝I212＋I222.代入数据得I ＝5 A. 【答案】 D(对应学生用书第209页)失分点：交流电“四值”分辨不清一台小型发电机产生的电动势随时刻转变的正弦规律图象如图10－1－10甲所示．已知发电机线圈内阻为 Ω，现外接一只电阻为 Ω的灯泡，如图乙所示，那么( ) 图10－1－10A ．电压表○V 的示数为220 VB ．电路中的电流方向每秒钟改变50次C ．灯泡实际消耗的功率为484 WD ．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为 J 【失误缘故分析】不能正确区分电源电动势和路端电压，错选A ；以为在一个周期内电流的方向改变1次，错选B.不明白求焦耳热用交流电的有效值，错选C.【解析】 此题考查测量正弦交流电的频率、电表的读数、功率和热量的计算和图象的应用．第一，电压表的读数是交流电电压的有效值．从图中能够看出，电动势的有效值为220 V ，电压表测量的是路端电压，小于220 V ，A 项错误；由图可知，变流电的周期为 s ，即1秒中有50个周期，电流的方向转变100次，B 项错误；灯泡的功率P ＝I2R ＝(UR ＋r )2R＝(220100)2×95 W＝ W ，C 项错误；发电机线圈产生的热量为Q ＝I2Rt ＝2×5×1 J＝ J ，D 项正确． 【答案】 D【即学即用】一个单匝矩形线框的面积为S ，在磁感应强度为B 的匀强磁场中，从线圈平面与磁场垂直的位置开始计时，转速为n 转/秒，那么( ) A ．线框交变电动势的最大值为nπBS B ．线框交变电动势的有效值为2nπBSC ．从开始转动通过14周期，线框中的平均感应电动势为2nBSD ．感应电动势瞬时值为e ＝2nπBSsin 2nπt【解析】 线框交变电动势的最大值为Em ＝BSω＝2nπBS，产生的感应电动势瞬时值为e ＝2nπBSsin 2nπt，A 、D 错；该线框交变电动势的有效值为E ＝Em 2＝2nπBS，B 对；线框中的平均感应电动势E ＝ΔΦΔt＝4nBS ，C 错． 【答案】 B。
2021版高考物理一轮复习第十一章交变电流传感器1交变电流的产生和描述课件
改变。
【典例·通法悟道】 【典例1】为了研究交流电的产生过程,小张同学设计了如下实验构思方案:第 一次将单匝矩形线圈放在匀强磁场中,线圈绕转轴OO1按图甲所示方向匀速转动 (ab向纸外,cd向纸内),并从图甲所示位置开始计时。此时产生的交变电流如图 乙所示。第二次他仅将转轴移至ab边上,第三次他仅将转轴右侧的磁场去掉,关 于后两次的电流图像,下列说法正确的是 ( )
【典例·通法悟道】 【典例2】如图所示,一个半径为r的半圆形线圈,以直径ab为轴匀速转动,转速 为n,ab的左侧有垂直于纸面向里(与ab垂直)的匀强磁场,磁感应强度为B。M和N 是两个集流环,负载电阻为R,线圈、电流表和连接导线的电阻不计,求:
(1)感应电动势的最大值。
(2)从图示位置起转过 1 周期的时间内负载电阻R上产生的热量。
4
(3)从图示位置起转过 1 周期的时间内通过负载电阻R的电荷量。
4
(4)求出电流表的示数。
【解析】(1)线圈绕轴转动时,在电路中产生如图所示的交变电流。
此交变电流电动势的最大值为
Em=BSω=B2r2 2πn=π2Bnr2。
(2)在转过 1周期的时间内,线圈一直切割磁感线,则产生的热量
4
(Em )2 Q＝ 2
T ＝4B2nr4 。
R 4 8R
(3)在转过 1周期的时间内,电动势的平均值
4
通过R的电荷量q=It＝E t＝＝Br2 。
R R 2R
(4)根据电流的热效应,在一个周期内:
E＝ t
(Em )2
Q=I2RTn。B
2R
答案:(1)π2Bnr2
(2)
4B2nr4 Br2 2r2nB (3) (4)
A.第二次是A图 C.第三次是B图
高考物理一轮复习4：10-1交变电流的产生和描述优质课件
D．交变电流的最大值为 4 A
交变电流的变化规律
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)
磁通 量
电动 势
电压
电流
函数
Φ＝Φmcos ωt＝BScos ωt
e＝Emsin ωt ＝nBSωsin ωt u＝Umsin ωt＝RR＋Emrsin ωt i＝Imsin ωt ＝RE＋mrsin ωt
第一节 交变电流的产生和描述
一、交变电流的产生和变化规律 1．交变电流 (1)定义：大小和方向随时间做__周__期__性__变化的电流． (2)图象：下图甲、乙、丙、丁所示都属于交变电流， 其中甲属于_正__弦__式___交流电．
2．正弦交流电 (1)产生：在匀强磁场里，线圈绕_垂__直__于__磁__场___方向
B．该电动势的有效值为 10 2 V
C．外接电阻 R 所消耗的电功率为 10 W D．电路中理想交流电流表 A 的示数为 1.0 A
2－2.(单选)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＝10 Ω的电阻 构成闭合电路，不计电路的其他电阻，下列说法正确 的是( C ) A．交变电流的周期为 0.125 s B．交变电流的频率为 8 Hz
向为正．则下图所示的四幅图中正确的是( D )
• [思路点拨] 确定感应电流的变化图象,应从三个 方面分析：(1)感应电流的方向，(2)感应电流的 大小，(3)感应电流大小的变化趋势．
• [总结提升] 解决交变电流图象问题的三点注意
• (1)只有当线圈从中性面位置开始计时，电流的瞬 时值表达式才是正弦形式，其变化规律与线圈的 形状及转动轴处于线圈平面内的位置无关．
高考物理一轮复习 第十一章 交变电流 第1节 交变电流的产生及其描述课件
象
-17命题(mìng
tí)点一
命题(mìng
tí)点二
命题(mìng
tí)点三
2.两个特殊位置及其特点
两个特殊位置
示
意 图
特
点
Φ
中性面
Φ 最大, t =0,e=0,i=0,交
与中性面垂
直的位置
Φ=0, t 最大,e 最大,i 最
变电流方向发生改变
Φ
大,交变电流方向不改变
位置对应起来,再根据特殊位置求特征解。
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第二十一页，共三十六页。
-22命题(mìng
tí)点一
命题(mìng
tí)点二
命题(mìng
tí)点三
即学即练
1.(2017·河南开封一模)如图所示,甲为一台小型发电机构造示意图,线圈逆时
针转动,产生的电动势随时间变化的正弦规律如图乙所示。发电机线圈内阻为1
时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接。关于(guānyú)其工作原理,下
列分析正确的是(
)
A.当线圈平面转到中性面的瞬间,穿过线圈的磁通量最大
B.当线圈平面转到中性面的瞬间,线圈中的感应电流最大
C.当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间,穿过线圈的磁通量最小
AC
D.当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间,线圈中的感应电流最小
E1=Bl1vy②
由图可知vy=vsin ωt③
则整个线圈的感应电动势为
e1=2E1=Bl1l2ωsin ωt④
(2)当线圈由图丙位置开始运动时,
在t时刻整个线圈的感应电动势为
e2=Bl1l2ωsin(ωt+φ0)。
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