人教版2013年高考物理第一轮知识点总结复习教案18.docVIP

第一课时：交变电流的产生 【基础知识回顾】 1.交变电流的意义 交变电流:大小和方向都随时间做周期性的变化的电流叫做交变电流,简称交流. 正弦式电流:随时间按正弦规律变化的电流叫做正弦式电流. 正弦式电流的图象是正弦曲线.我国市用的交变电流都是正弦式电流. 2. 正弦式交流电的产生 (1)产生方法:如下图,将一个平面线圈置于匀强磁场中,并使它绕垂直于磁感线并与线圈在同一平面的轴做匀速转动,线圈中就会产生正弦式交流电. （2）两个特殊位置 ①中性面：与磁感线垂直的平面。如上图1、3、5, 特点: 当线圈处于中性面时,磁通量最大,磁通量变化率为零,ε=0,各边均不切割磁感线. 当线圈转至中性面时,电流方向发生改变. 线圈转动一圈,电流方向改变两次. ②当线圈垂直中性面时，，但磁通量变化最快，感应电动势最大。 3.交变电流的变化规律 (1) 感应电动势的瞬时值表达式: e= Emsin(t+φ) 注意: ①上式中: t+φ是t时刻线圈与中性面夹角; φ为线圈初始位置与中性面夹角. ② 最大值：=Nωφm ③ Em与转轴的所在位置及线圈形状无关(只要轴在线圈所在的平面且与B垂直即可). (2) 电流的瞬时值表达式为:i=sin(t+φ)=Isin(t+φ) （3）交流电的图像： 线圈转动一周（每经过中性面电流方向和电动势的方向改变一次）感应电动势和电流方向改变两次。 【要点讲练】 例1 一个在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动的线框，当线框转至中性面时开始计时。t1=1/60s，线框中感应电动势为50V，当t2=1/30s时，线框中感应电动势为50V，求：（1）感应电动势的最大值； （2）线框转动的角速度的大小；（3）线框中感应电动势的瞬时表达式。 例2.一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动.在转动过程中，线框中的最大磁通量为Φm，最大感应电动势为Em，下列说法中正确的是( ) A.当磁通量为零时，感应电动势也为零 B.当磁通量减小时，感应电动势在增大 C.当磁通量等于0.5Φm时，感应电动势等于0.5Em D.角速度ω等于Em/Φm 例3.一个面积为S的矩形线圈在匀强磁场中以某一条边为转轴做匀速转动，磁场方向与转轴垂直.线圈中感应电动势e与时间t的关系如图所示.感应电动势的峰值和周期可由图中读出.则磁感应强度B=____.在t=T/12时刻，线圈平面与磁感应强度的夹角等于____. 例4.如图所示，线框在匀强磁场中绕轴匀速转动（右上向下看是逆时针），当转到图示位置时，磁通量和感应电动势大小的变化情况是 （ ） 磁通量和感应电动势都在变大 磁通量和感应电动势都在变小 磁通量在变小，感应电动势在变大 磁通量在变大，感应电动势在变小 【强化练习】 1.交流发电机在工作时的电动势为，若将其电枢的转速提高1倍，其他条件不变，则其电动势变为（　　） A．B． C．D． 2.如图所示，一闭合单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，除了转轴分别是OO′和ab边外，其他条件均相同.则在这两种情况下，线圈中产生的感应电流（ ） A.变化规律不同 B.最大值不同C.瞬时值不同 D.一切均相同 3.某交流发电装置产生的感应电动势与时间的关系如图所示，如果其他条件不变，仅使线圈转速加倍，则交流电动势的最大值和周期分别变为（　　） A．400V，0.02s B．200V，0.02s C．400V，0.08sD．200V，0.08s 4．一单匝线圈面积为S，在磁感强度为B的匀强磁场中，以角速度ω匀速转动，其感应电动势e ＝εmsinωt，则下面判断正确的是 ( ) εm＝BSω ωt是线圈平面和中性面之间的夹角 εm＝ nBSω　　 ωt是线圈平面和磁场方向的夹角 5.如图甲所示，单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，线圈轴线OO′与磁场边界重合。线圈从图示位置开始匀速转动，规定电流方向沿abcd为正方向。则线圈内感应电流随时间变化的图象应是（　　） 6.如图所示的长直导线中通有交流电，则由t＝0开始的一个周期内，在线框abcd中产生的感应电流大小随时间的变化是（　　） 先增后减 先减后增 增→减→增→减 减→增→减→增 7.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像如图所示，下列说法中正确的是（ ）（A）1 s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量变化最快， （B）2 s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量最大， （C）交流电压的最大值为36V，频率0.25Hz， （D）交流电压的有效值为36V，周期为4 s。 逆时针匀速转动。若以线圈平面与磁场夹角时（如图b）