2014届高考物理一轮复习 交变电流的产生和描述教学案.docVIP

交变电流的产生和描述 一．考点整理 基本概念 1．交变电流和都随时间做周期性变化的电流图象如图所示都属于交变电流．其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦交流电，如图a）所示 2．正弦交流电的产生在匀强磁场里，线圈绕磁场方向的轴匀速转动中性面：与磁场方向的平面中性面与峰值面的比较中性面 峰值面 线圈平面与磁场方向线圈平面与磁场方向磁通量 零 磁通量的变化率 0 感应电动势 0 电流方向 正弦交变电流的函数表达式、描述交变电流的物理量周期和频率交变电流完成一次周期性变化线圈转一周所需的时间，单位是秒s）；交变电流在1 s内完成周期性变化的次数单位是赫兹Hz）． 正弦式交变电流的函数表达式线圈在中性面位置开始计时电动势e随时间变化的规律Emsinωt．负载两端的电压u随时间变化的规律 uUmsinωt．电流i随时间变化的规律iImsinωt．其中ω等于线圈转动的角速度，EmnBSω． 4．交变电流的瞬时值、峰值、有效值瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数．峰值：交变电流电流、电压或电动势所能达到的最大的值，也叫最大值．有效值：跟交变电流的等效的恒定电流的值叫做交变电流的有效值．对正弦交流电，其有效值和峰值的关系为：E，，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感线圈对交变电流有作用，电感对交变电流的阻碍作用的大小用感抗表示，线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，阻碍作用越大，感抗也就越大．电容器对交变电流的阻碍作用交变电流能够“通过”电容器，电容器对交变电流有作用，电容器对交变电流的阻碍作用用容抗表示．电容器的电容越大．电容器对交变电流的阻碍作用就越小，也就是说，电容器的容抗就越小，电容器在交流电路中起的作用是通，隔，通、阻 思维启动 1．关于线圈在匀强磁场中转动产生的交流电，以下说法中正确的是A．线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变B．线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次C．线圈在中性面位置时，磁通量最大，磁通量的变化率为零D．线圈在与中性面垂直的位置时，磁通量为零，感应电动势最大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，则A．线框交变电动势的最大值为nπBSB．线框交变电动势的有效值为nπBS C．从开始转动经过周期，线框中的平均感应电动势为2nBSD．感应电动势瞬时值为e2nπBSsin2nπt 3．如图所示，在电路两端加上正弦交流电，保持电压有效值不变，使频率增大，发现各灯的亮暗情况是：灯1变亮，灯2变暗，灯3不变，则M、N、L中所接元件可能是A．M为电阻，N为电容器，L为电感线圈B．M为电感线圈，N为电容器，L为电阻 C．M为电容器，N为电感线圈，L为电阻D．M为电阻，N为电感线圈，L为电容器 典型问题 〖考点正弦交变电流的产生及变化规律 【例1】图甲所示是交流发电机模型示意图．在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO′ 转动，由线圈引出的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕OO′转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路．图乙是线圈的主视图，导线ab和cd分别用它们的横截面来表示．已知ab长度为L1，bc长度为L2，线圈以恒定角速度ω逆时针转动．只考虑单匝线圈线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式；线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时，如图丙所示，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式；若线圈电阻为r，求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热．其它电阻均不计 【变式跟踪1】如图所示，单匝矩形线圈放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，以恒定的角速度ω绕ab边转动，磁场方向垂直于纸面向里，线圈所围面积为S，线圈导线的总电阻为Rt = 0时刻线圈平面与纸面重合，且cd边正在向纸面外转动．则A．线圈中电流t时刻瞬时值表达式为Iω/R) cosωt B．线圈中电流的有效值为Iω/R C．线圈中电流的有效值为IBSω/2R D．线圈中消耗的电功率为Pω)2/2R 〖考点交变电流的图象【例】在匀强磁场中，一矩形金属框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则A．t0.005 s时线框的磁通量变化率为零 B．t0.01 s时线框平面与中性面重合 C．线框产生的交变电动势有效值为311 V D．线框产生的交变电动势频率为100 Hz 【变式跟踪2】矩形线框在匀强磁场内匀速转动过程中，线框输出的交流电压随时间变化的图象如图所示，下列说法中正确的是A．交流电压的有效值为36 VB．交流电压的最大