《高考物理 第十章 第一講 交變電流的產(chǎn)生和描述》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高考物理 第十章 第一講 交變電流的產(chǎn)生和描述（77頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、1. 能結合交流發(fā)電機的工作原理圖，理解電動勢隨時間能結合交流發(fā)電機的工作原理圖，理解電動勢隨時間 變化的規(guī)律變化的規(guī)律e=Emsint的推導過程，的推導過程，是線圈轉動的是線圈轉動的 角速度角速度 ()2. 交變電流、交變電流的圖象交變電流、交變電流的圖象 ()3.正弦交變電流的函數(shù)表達式、峰值和有效值正弦交變電流的函數(shù)表達式、峰值和有效值 ()4.理想變壓器理想變壓器 ()5. 遠距離輸電遠距離輸電 () 本章考查的熱點有交流電的圖象及有效值的計算、變本章考查的熱點有交流電的圖象及有效值的計算、變壓器的原理、電壓與電流及功率關系，題型以選擇題為主，壓器的原理、電壓與電流及功率關系，題型以選
2、擇題為主，也有將本章知識與電磁感應知識相結合進行綜合考查，難也有將本章知識與電磁感應知識相結合進行綜合考查，難度中等度中等. . 復習時應重點理解交流電的產(chǎn)生及描述，掌握變壓器復習時應重點理解交流電的產(chǎn)生及描述，掌握變壓器的電壓比和電流比，了解變壓器的電壓、電流和功率的決的電壓比和電流比，了解變壓器的電壓、電流和功率的決定因素，熟悉遠距離輸電的流程圖；對傳感器，要注意理定因素，熟悉遠距離輸電的流程圖；對傳感器，要注意理解傳感器的工作原理和敏感元件的作用，同時注意與生產(chǎn)、解傳感器的工作原理和敏感元件的作用，同時注意與生產(chǎn)、生活實際相聯(lián)系生活實際相聯(lián)系. . 一、交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律一、交變電
3、流的產(chǎn)生和變化規(guī)律1交變電流：交變電流：大小和大小和 都隨時間做都隨時間做 變化流變化流2正弦式交變電流正弦式交變電流(1)定義：按定義：按 變化的交變電流，簡稱正弦式變化的交變電流，簡稱正弦式電流電流(2)中性面：線圈平面垂直于磁場，此時穿過線圈的磁通量中性面：線圈平面垂直于磁場，此時穿過線圈的磁通量最大最大方向方向周期性周期性正正(余余)弦規(guī)律弦規(guī)律(3)正弦式電流的產(chǎn)生正弦式電流的產(chǎn)生當閉合線圈由中性面位置當閉合線圈由中性面位置(圖圖1011中中O1O2位置位置)開始在勻強磁場中開始在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸繞垂直于磁場方向的軸 轉動時，轉動時，線圈中產(chǎn)生的感應電動勢隨時間線圈中產(chǎn)
4、生的感應電動勢隨時間 (4)正弦式電流的變化規(guī)律及對應圖象正弦式電流的變化規(guī)律及對應圖象(線圈在中性面位置開始計時線圈在中性面位置開始計時)勻速勻速按正弦規(guī)律變化按正弦規(guī)律變化規(guī)律規(guī)律物理量物理量函數(shù)函數(shù)圖象圖象磁通量磁通量mcostBScost電動勢電動勢eEmsintnBSsint二、描述交變電流的物理量二、描述交變電流的物理量1周期和頻率周期和頻率(1)周期周期(T)：交變電流完成一次周期性變化：交變電流完成一次周期性變化(線圈轉一周線圈轉一周)所需的所需的 ，單位是秒，單位是秒(s)，公式，公式T .(2)頻率頻率(f)：交變電流在：交變電流在1 s內(nèi)完成周期性變化的內(nèi)完成周期性變化的
5、 ，單，單位是赫茲位是赫茲(Hz)(3)周期和頻率的關系：周期和頻率的關系：T 或或f .時間時間次數(shù)次數(shù)2交變電流的四值交變電流的四值(1)峰值：峰值：Em .(2)瞬時值：交變電流在某一瞬時值：交變電流在某一 的值，是時間的函數(shù)的值，是時間的函數(shù)(3)有效值：根據(jù)電流的有效值：根據(jù)電流的 來規(guī)定來規(guī)定(4)平均值：平均值：E nBS時刻時刻熱效應熱效應三、電感和電容對交變電流的影響三、電感和電容對交變電流的影響1電感器電感器(1)感抗感抗(XL2fL)：指電感線圈對正弦交變電流的阻礙：指電感線圈對正弦交變電流的阻礙作用作用(2)作用：通作用：通 、通低頻、阻、通低頻、阻 2電容器電容器(1
6、)容抗容抗(XC )：指電容器對正弦交變電流的阻礙作用：指電容器對正弦交變電流的阻礙作用(2)作用：通作用：通 、阻低頻、隔、阻低頻、隔 直流直流高頻高頻高頻高頻直流直流1.圖圖1012中不表示交變電流的是中不表示交變電流的是 ()解析：解析：交變電流指的是大小和方向隨時間均做周期性交變電流指的是大小和方向隨時間均做周期性變化的電流，由此可知，變化的電流，由此可知，A不是交變電流不是交變電流答案：答案：A2.圖圖1013中閉合線圈都在勻強磁場中繞虛線所示的固中閉合線圈都在勻強磁場中繞虛線所示的固定轉軸勻速轉動，不能產(chǎn)生正弦式交變電流的是定轉軸勻速轉動，不能產(chǎn)生正弦式交變電流的是()解析：解析：
7、 A、B選項中閉合線圈在勻強磁場中繞垂直于磁選項中閉合線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場且過線圈平面的轉軸勻速轉動，滿足產(chǎn)生正弦式交場且過線圈平面的轉軸勻速轉動，滿足產(chǎn)生正弦式交變電流的條件，能產(chǎn)生正弦式交變電流；變電流的條件，能產(chǎn)生正弦式交變電流；C選項中轉軸選項中轉軸平行于磁場，轉動過程中，穿過線圈的磁通量始終為平行于磁場，轉動過程中，穿過線圈的磁通量始終為零，故零，故C中不產(chǎn)生正弦式交變電流；中不產(chǎn)生正弦式交變電流；D選項中雖然只有選項中雖然只有一半線圈在磁場中，但是始終有一邊切割磁感線，按一半線圈在磁場中，但是始終有一邊切割磁感線，按照正弦規(guī)律產(chǎn)生感應電動勢，且一邊出時，另一邊恰照正弦規(guī)律產(chǎn)
8、生感應電動勢，且一邊出時，另一邊恰好進入，保證轉動過程中感應電動勢連續(xù)按照正弦規(guī)好進入，保證轉動過程中感應電動勢連續(xù)按照正弦規(guī)律變化故應選律變化故應選C.答案：答案：C3如圖如圖1014所示，單匝矩形線圈所示，單匝矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動，其轉動軸在勻強磁場中勻速轉動，其轉動軸線線OO與磁感線垂直已知勻強與磁感線垂直已知勻強磁場的磁感應強度磁場的磁感應強度B1 T，線圈所，線圈所圍面積圍面積S0.1 m2，轉速，轉速12 r/min.若若從中性面開始計時，則線圈中產(chǎn)生從中性面開始計時，則線圈中產(chǎn)生的感應電動勢的瞬時值表達式應為的感應電動勢的瞬時值表達式應為 ()Ae12sin120t(V)
9、Be24sin120t(V)Ce0.04sin0.4t(V)De0.4cos2t(V)答案：答案：C4一只矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉一只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象如圖動，穿過線圈的磁通量隨時間變化的圖象如圖1015甲所示，則下列說法中正確的是甲所示，則下列說法中正確的是 ()At0時刻線圈平面與中性面垂直時刻線圈平面與中性面垂直Bt0.01 s時刻時刻的變化率達最大的變化率達最大C0.02 s時刻感應電動勢達到最大時刻感應電動勢達到最大D該線圈相應的感應電動勢圖象如圖乙所示該線圈相應的感應電動勢圖象如圖乙所示答案：答案：B
10、答案：答案：D6某同學在研究電容、電感對某同學在研究電容、電感對恒定電流與交變電流的影響恒定電流與交變電流的影響時，采用了如圖時，采用了如圖1016所所示的電路，其中示的電路，其中L1、L2是兩是兩個完全相同的燈泡已知把個完全相同的燈泡已知把開關置于開關置于3、4時，電路與交時，電路與交流電源連通，穩(wěn)定后的兩個燈泡發(fā)光亮度相同，則該流電源連通，穩(wěn)定后的兩個燈泡發(fā)光亮度相同，則該同學在如下操作過程中能觀察到的實驗現(xiàn)象是同學在如下操作過程中能觀察到的實驗現(xiàn)象是 ()A當開關置于當開關置于3、4時，穩(wěn)定后若只增加交變電流的頻時，穩(wěn)定后若只增加交變電流的頻率，則率，則L1變暗，變暗，L2變亮變亮B當開
11、關置于當開關置于1、2時，穩(wěn)定后時，穩(wěn)定后L1、L2二個燈泡均發(fā)光二個燈泡均發(fā)光且且L1比比L2亮亮C當開關置于當開關置于1、2時，穩(wěn)定后時，穩(wěn)定后L1、L2二個燈泡均發(fā)光二個燈泡均發(fā)光且亮度相同且亮度相同D在開關置于在開關置于3、4的瞬間，的瞬間，L2立即發(fā)光，而立即發(fā)光，而L1亮度慢亮度慢慢慢減弱減弱解析：解析：當開關置于當開關置于3、4的瞬間，因的瞬間，因L對電流的阻礙作對電流的阻礙作用，用，L1亮度慢慢變大，亮度慢慢變大，D錯誤；穩(wěn)定后，若增大交流錯誤；穩(wěn)定后，若增大交流電頻率電頻率f，則感抗增大，容抗減小，故，則感抗增大，容抗減小，故L1變暗，變暗，L2變亮，變亮，A正確；當開關置于
12、正確；當開關置于1、2時，穩(wěn)定后因有時，穩(wěn)定后因有C的電路不的電路不通，通，L2不亮，故不亮，故B、C均錯誤均錯誤答案：答案：A典例啟迪典例啟迪例例1如圖如圖1017所示，邊長為所示，邊長為l的的正方形線圈正方形線圈abcd的匝數(shù)為的匝數(shù)為n，ad邊的中邊的中點和點和bc邊的中點的連線邊的中點的連線OO恰好位于勻恰好位于勻強磁場的邊界上，磁感應強度為強磁場的邊界上，磁感應強度為B，線，線圈與外電阻圈與外電阻R構成閉合電路，整個線圈構成閉合電路，整個線圈的電阻為的電阻為r.現(xiàn)在讓線圈以現(xiàn)在讓線圈以OO連線為軸，連線為軸，以角速度以角速度勻速轉動，從圖示時刻開始勻速轉動，從圖示時刻開始計時，求：計
13、時，求：思路點撥思路點撥解答本題時應注意以下兩點：解答本題時應注意以下兩點：(1)開始計時的位置在中性面位置開始計時的位置在中性面位置(2)線圈只有一半在磁場中線圈只有一半在磁場中歸納領悟歸納領悟(1)只有當線圈從中性面位置開始計時，電流的瞬時值只有當線圈從中性面位置開始計時，電流的瞬時值表達式才是正弦形式表達式才是正弦形式(2)注意峰值公式注意峰值公式EmnBS中的中的S為有效面積為有效面積(3)交變電流瞬時值表達式書寫的基本思路交變電流瞬時值表達式書寫的基本思路確定正弦交變電流的峰值，根據(jù)已知圖象或由公確定正弦交變電流的峰值，根據(jù)已知圖象或由公式式EmnBS求出相應峰值求出相應峰值明確線圈
14、的初始位置，找出對應的函數(shù)關系式明確線圈的初始位置，找出對應的函數(shù)關系式題組突破題組突破1一個矩形線圈繞與勻強磁場垂直一個矩形線圈繞與勻強磁場垂直的的OO軸逆時針轉動，線圈的兩軸逆時針轉動，線圈的兩條引線分別與條引線分別與A、B兩半圓銅環(huán)兩半圓銅環(huán)相連，兩個銅環(huán)通過滑動電刷連相連，兩個銅環(huán)通過滑動電刷連入電路，電路中僅有一個電阻入電路，電路中僅有一個電阻R.如圖如圖1018所示，在線圈轉動所示，在線圈轉動過程中，通過過程中，通過R的電流的電流 ()A大小和方向都不斷變化大小和方向都不斷變化B大小不斷變化，方向從大小不斷變化，方向從ARBC大小和方向都不變大小和方向都不變D大小不斷變化，方向從大
15、小不斷變化，方向從BRA解析：解析：線圈中產(chǎn)生交流電，由于電刷交替與兩銅環(huán)接線圈中產(chǎn)生交流電，由于電刷交替與兩銅環(huán)接觸，流過觸，流過R的電流方向不變根據(jù)右手定則可知，通過的電流方向不變根據(jù)右手定則可知，通過R的電流方向是的電流方向是BRA.答案：答案：D2圖圖1019甲所示為小型旋轉電樞式交流發(fā)電機的原甲所示為小型旋轉電樞式交流發(fā)電機的原理圖，其矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的理圖，其矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸固定軸OO勻速轉動，線圈的匝數(shù)勻速轉動，線圈的匝數(shù)n100匝、電阻匝、電阻r10 .在在t0時刻，線圈平面與磁場方向平行，穿過每時刻，線圈平面與磁場方向平行，穿過
16、每匝線圈的磁通量匝線圈的磁通量隨時間隨時間t按圖按圖1019乙所示正弦規(guī)乙所示正弦規(guī)律變化求：律變化求：(1)交流發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢的最大值；交流發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢的最大值；(2)寫出該電動勢的瞬時值表達式寫出該電動勢的瞬時值表達式答案：答案：(1)200 V(2)e200cos100t V典例啟迪典例啟迪例例2多數(shù)同學家里都有調(diào)光臺燈、調(diào)速電風扇，過去多數(shù)同學家里都有調(diào)光臺燈、調(diào)速電風扇，過去是用變壓器來實現(xiàn)的，缺點是成本高、體積大、效率低，是用變壓器來實現(xiàn)的，缺點是成本高、體積大、效率低，且不能任意調(diào)節(jié)燈的亮度或電風扇的轉速現(xiàn)在的調(diào)光且不能任意調(diào)節(jié)燈的亮度或電風扇的轉速現(xiàn)在的調(diào)光燈、調(diào)速風
17、扇是用可控硅電子元件來實現(xiàn)的如圖燈、調(diào)速風扇是用可控硅電子元件來實現(xiàn)的如圖10110所示為經(jīng)過一個可控硅調(diào)節(jié)后加在電燈上的電壓所示為經(jīng)過一個可控硅調(diào)節(jié)后加在電燈上的電壓即在正弦交流電的每一個二分之一周期中，前面四分之即在正弦交流電的每一個二分之一周期中，前面四分之一周期被截去調(diào)節(jié)臺燈上的旋鈕可以控制截去的多少，一周期被截去調(diào)節(jié)臺燈上的旋鈕可以控制截去的多少，從而改變電燈上的電壓那么現(xiàn)在電燈上的電壓為多少？從而改變電燈上的電壓那么現(xiàn)在電燈上的電壓為多少？歸納領悟歸納領悟(1)幾種典型的交變電流的電壓有效值幾種典型的交變電流的電壓有效值(2)非正弦式交變電流的有效值，一般是應用電流的熱非正弦式交變
18、電流的有效值，一般是應用電流的熱效應求解，此時應選一個周期的整數(shù)倍進行計算效應求解，此時應選一個周期的整數(shù)倍進行計算題組突破題組突破答案：答案：A4一個邊長為一個邊長為6 cm的正方形金屬線框置于勻強磁場中，的正方形金屬線框置于勻強磁場中，線框平面與磁場垂直，電阻為線框平面與磁場垂直，電阻為0.36 .磁感應強度磁感應強度B隨隨時間時間t的變化關系如圖的變化關系如圖10111所示，則線框中感應所示，則線框中感應電流的有效值為電流的有效值為 ()于是可作出于是可作出i隨時間變化的圖象如圖所示隨時間變化的圖象如圖所示答案：答案：B典例啟迪典例啟迪例例3一個電阻為一個電阻為r、邊長為、邊長為L的正方
19、的正方形線圈形線圈abcd共共N匝，線圈在磁感應強匝，線圈在磁感應強度為度為B的勻強磁場中繞垂直于磁感線的勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸的軸OO以如圖以如圖10112所示的角所示的角速度速度勻速轉動，外電路電阻為勻速轉動，外電路電阻為R.(1)說明此刻線圈感應電流的方向說明此刻線圈感應電流的方向(2)線圈轉動過程中感應電動勢的最大值有多大？線圈轉動過程中感應電動勢的最大值有多大？(3)線圈平面與磁感線夾角為線圈平面與磁感線夾角為60時的感應電動勢為多大？時的感應電動勢為多大？(4)設發(fā)電機由柴油機帶動，其他能量損失不計，線圈轉設發(fā)電機由柴油機帶動，其他能量損失不計，線圈轉一周，柴油機做多少功？一
20、周，柴油機做多少功？(5)從圖示位置開始，線圈轉過從圖示位置開始，線圈轉過60的過程中通過的過程中通過R的電的電量是多少？量是多少？(6)圖中電流表和電壓表的示數(shù)各是多少？圖中電流表和電壓表的示數(shù)各是多少？思路點撥思路點撥線圈轉動一周，柴油機做的功等于電路一線圈轉動一周，柴油機做的功等于電路一周期內(nèi)產(chǎn)生的電熱，而電流表、電壓表的示數(shù)為電流周期內(nèi)產(chǎn)生的電熱，而電流表、電壓表的示數(shù)為電流和電壓的有效值和電壓的有效值 歸納領悟歸納領悟 交變電流交變電流“四值四值”的應用的應用物理量物理量應用情況及說明應用情況及說明瞬時值瞬時值計算線圈某時刻的受力情況計算線圈某時刻的受力情況最大值最大值當考慮某些電學
21、元件當考慮某些電學元件(電容器、晶體管等電容器、晶體管等)的擊穿電的擊穿電壓時，指的是交變電壓的最大值壓時，指的是交變電壓的最大值有效值有效值(1)通常所說的交變電流的電壓、電流強度，交流電通常所說的交變電流的電壓、電流強度，交流電表的讀數(shù)，保險絲的熔斷電流值，電器設備銘牌上表的讀數(shù)，保險絲的熔斷電流值，電器設備銘牌上所標的電壓、電流值都是指交變電流的有效值所標的電壓、電流值都是指交變電流的有效值(2)求解交變電流的電熱問題時，必須用有效值來進求解交變電流的電熱問題時，必須用有效值來進行計算行計算平均值平均值計算有關電量時只能用平均值計算有關電量時只能用平均值題組突破題組突破A兩線圈的磁通量變
22、化規(guī)律相同兩線圈的磁通量變化規(guī)律相同B兩線圈中感應電動勢達到最大值的時刻不同兩線圈中感應電動勢達到最大值的時刻不同C經(jīng)相同的時間經(jīng)相同的時間t(tT)，兩線圈產(chǎn)生的熱量相同，兩線圈產(chǎn)生的熱量相同D從此時刻起，經(jīng)從此時刻起，經(jīng)T/4時間，流過兩線圈橫截面的電荷時間，流過兩線圈橫截面的電荷量相同量相同答案：答案：B6如圖如圖10114所示，單匝矩形線所示，單匝矩形線圈放置在磁感應強度為圈放置在磁感應強度為B的勻強磁的勻強磁場中，以恒定的角速度場中，以恒定的角速度繞繞ab邊轉邊轉動，磁場方向垂直于紙面向里，動，磁場方向垂直于紙面向里，線圈所圍面積為線圈所圍面積為S，線圈導線的總，線圈導線的總電阻為電
23、阻為R.t0時刻線圈平面與紙面時刻線圈平面與紙面重合，且重合，且cd邊正在向紙面外轉動邊正在向紙面外轉動則則 ()答案：答案：C一矩形線圈，繞垂直于勻強磁場并位一矩形線圈，繞垂直于勻強磁場并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉動線圈中于線圈平面內(nèi)的固定軸轉動線圈中的感應電動勢的感應電動勢e隨時間隨時間t的變化規(guī)律如的變化規(guī)律如圖圖10115所示下面說法中所示下面說法中錯誤錯誤的是的是 ()At1和和t3時刻穿過線圈的磁通量為零時刻穿過線圈的磁通量為零Bt1和和t3時刻穿過線圈的磁通量變化率為零時刻穿過線圈的磁通量變化率為零C圖中是從線圈平面與磁場方向平行時刻開始計時的圖中是從線圈平面與磁場方向平行時刻開始
24、計時的D每當感應電動勢每當感應電動勢e變換方向時，穿過線圈的磁通量的變換方向時，穿過線圈的磁通量的絕對值都為最大絕對值都為最大自主嘗試自主嘗試(試一試，能否做到正確解答試一試，能否做到正確解答)答案答案A由圖象可知，在由圖象可知，在t0時，感應電動勢有最大值，說明穿時，感應電動勢有最大值，說明穿過線圈的磁通量的變化率最大，即線圈平面與磁場方過線圈的磁通量的變化率最大，即線圈平面與磁場方向平行時開始計時，選項向平行時開始計時，選項C正確；正確；t1、t3時刻感應電動時刻感應電動勢為零，即線圈平面與磁場方向垂直勢為零，即線圈平面與磁場方向垂直(位于中性面位于中性面)，穿，穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零，所以選過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零，所以選項項B正確，選項正確，選項A錯誤；當線圈通過中性面時是感應電錯誤；當線圈通過中性面時是感應電動勢改變方向的時刻，選項動勢改變方向的時刻，選項D正確正確
高考物理 第十章 第一講 交變電流的產(chǎn)生和描述
