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高考母题解读(十一)交变电流1交变电流的产生与图像

高考母题解读(十一)交变电流1交变电流的产生与图像
高考母题解读(十一)交变电流1交变电流的产生与图像

高中物理学习材料

(灿若寒星**整理制作)

高考题千变万化,但万变不离其宗。千变万化的新颖高考题都可以看作是由母题衍生而来。研究母题,掌握母题解法,使学生触类旁通,举一反三,可使学生从题海中跳出来,轻松备考,事半功倍。

母题1:交变电流的产生与图像

【方法归纳】.将一个平面线圈置于匀强磁场中,并使它绕垂直于磁感线的轴匀速转动,线圈中就会产生出正弦式交变电流。线圈在匀强磁场中转动时,通过线圈的磁通量最大时,磁通量变化率为零,产生的感应电动势为零;通过线圈的磁通量为零时,磁通量变化率最大,产生的感应电动势最大;匝数为N,面积为S的线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω转动,产生的感应电动势(交变电动势)的最大值为E m=NBSω。正弦式交变电流的图象是正弦曲线,由交变电流的图象可知交变电流的周期和最大值。交变电流的有效值是根据同时间、同电阻、产生相同热量的直流电流的数值来确定的。

典例1。(2012·安徽理综)图1甲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,有一矩形线图abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO’转动,由线圈引起的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕OO’转动的金属圈环相连接,金属圈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话电阻R形成闭合电路。图1乙是线圈的住视图,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)

(1)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;(2)线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时,如图1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;

(3)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)

【答案】(1)e1=BL1L2ωsinωt.。(2)e2=BL1L2ωsin(ωt+φ0.)。

(3)Q R=πRω

2

2

1?

?

?

?

?

+r

R

L

BL

【针对训练题精

选解析】

1.(2011天津理综卷物理)在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动,如图1所示。产生的交变电动势的图像如图2所示,则

A. t=0.005s时线框的磁通量变化率为零

B. t=0.01s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311V

D. 线框产生的交变电动势频率为100Hz

2、(2011四川理综卷)如图所示,在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为

T ,转轴O 1O 2垂直于磁场方向,线圈电阻为2Ω。从线圈平面与磁场方向平行

时开始计时,线圈转过60°时的感应电流为1A 。那么 A.线圈消耗的电功率为4W

B.线圈中感应电流的有效值为2A

C.任意时刻线圈中的感应电动势为e=4cos 2t T π

D. 任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ=T

π

sin 2t T π

3、(2010广东理综)图1是某种正弦式交变电压的波形图,由图可确定该电压的 A.周期是0.01s B.最大值是311V C.有效值是220V

D.表达式为u =220sin100πt (V )

4、(2007年高

考北京理综)电阻R 1、R 2交流电源按照图1所示方式连接,R 1=10Ω,R 2=20Ω。合上开关后S 后,通过电阻R 2的正弦交变电流i 随时间t 变化的情况如图2所示。则 A 、通过R 1的电流的有效值是1.2A B 、R 1两端的电压有效值是6V

C 、通过R 2的电流的有效值是1.22A

D 、R 2两端的电压有效值是62V

5(2012河南三

市调研考试).如图所示为交流发电机示意图,线圈的AB 边连在金属滑环K 上,CD 边连在滑环L 上,导体做的两个电刷E 、F 分别压在两个滑环上,线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接。关于其工作原理,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

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 答案:A

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,感应电流为零,选项A 正确B 错误;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,感应电流最大,选项C 正确D 错误。

6. (2008宁夏理综卷第19题).如图a 所示,一矩形线

圈abcd 放置在匀 强磁场 中,并绕过ab 、cd 中点的轴OO ′以角速度ω逆时针匀速转动。若以线圈平面与磁场夹角45θ?=时(如图b )为计时起点,并规定当电流自a 流向b 时电流方向为正。则下列四幅图中正确的是

7、(2007

宁夏理综卷第17题)一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示。由图可知

A .该交流电的电压瞬时值的表达式为u =100sin(25t)V

B .该交流电的频率为25 Hz

C .该交流电的电压的有效值为100 2 V

D .若将该交流电压加在阻值R =100 Ω的电阻两端,则电阻消耗的功率是50 W

解析:由正弦交流电的电压随时间变化的规律图象可知,该交流电的电压峰值为100V ,有效值为U=100/ 2 V =50 2 V ,周期T=0.04s ,频率为f=1/T=25 Hz ,选项AC 错误B 正确;若将该交流电压加在阻值R =100 Ω的电阻两端,则电阻消耗的功率是P=U 2/R=50 W ,选项D 正确。 答案:BD

1 2 3 4 5 6 0

100 u /V

t /10-

2 s

9(2005

天津理综卷第16题).将硬导线中间一段折成不封闭的正方形,每边长为l ,它在磁感应强度为B 、方向如图的匀强磁场中匀速转动,转速为n ,导线在a 、b 两处通过电刷与外电路连接,外电路有额定功率为P 的小灯泡并正常发光,电路中除灯泡外,其余部分的电阻不计,灯泡的电阻应为 A.(2πl 2nB )2/P

B.2(πl 2nB )2/P C.(l 2nB )2

/2P D.(l 2nB )2/P

b a B

l

交变电流的产生和描述(含答案)

第1课时交变电流的产生和描述 导学目标 1.能掌握交变电流的产生和描述,会写出交变电流的瞬时值表达式.2.能认识交变电流的图象和进行有效值、最大值的计算. 一、交变电流的产生和变化规律 [基础导引] 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 [知识梳理] 1.交变电流 大小和方向都随时间做__________变化的电流.如图1(a)、(b)、(c)、(d)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式交变电流,简称正弦式电流,如图(a)所示. 图1

2.正弦交流电的产生和变化规律 (1)产生:在匀强磁场里,线圈绕________________方向的轴匀速转动. (2)中性面:①定义:与磁场方向________的平面. ②特点:a.线圈位于中性面时,穿过线圈的磁通量________,磁通量的变化率为______,感应电动势为______.b.线圈转动一周,________经过中性面.线圈每经过____________一次,电流的方向就改变一次. (3)图象:用以描述交流电随时间变化的规律,如果线圈从中性面位置开始计时,其图象为__________曲线.如图1(a)所示. 思考:由正弦交流电的图象可以得出哪些物理量? 二、描述交变电流的物理量 [基础导引] 我们日常生活用电的交变电压是e =2202sin 100πt V ,它是由矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的,则下列说法正确的是________. ①交流电的频率是50 Hz ②交流电压的有效值是220 V ③当t =0时,线圈平面恰好与中性面平行 ④当t =1 50 s 时,e 有最大值220 2 V ⑤电流每秒方向改变50次 [知识梳理] 1.周期和频率 (1)周期T :交变电流完成________________变化(线圈转一周)所需的时间,单位是秒 (s).公式:T =2π ω. (2)频率f :交变电流在1 s 内完成周期性变化的________,单位是赫兹(Hz). (3)周期和频率的关系:T =________或f =________. 2.交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值 (1)瞬时值:交变电流某一________的值,是时间的函数. (2)峰值:交变电流的电流或电压所能达到的________. (3)有效值:让交流与恒定电流分别通过________的电阻,如果它们在交流的一个周期内产生的________相等,则这个恒定电流I 、恒定电压U 就是这个交流的__________. (4)正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系 I =____________,U =____________,E =____________. (5)平均值:是交变电流图象中波形与横轴所围面积跟时间的比值. 考点一 正弦交流电的变化规律 考点解读

第一节 交变电流

高中人教版物理 第一节 交变电流 教学目标: 1.理解交变电流的产生原理 2.掌握交变电流的变化规律及表示方法 3.理解交流电的瞬时值,最大值及中性面的概念 4.培养观察能力、空间想象能力以及立体图转化为平面图形的能力 教学重点:交变电流产生的物理过程分析 教学难点:交变电流的变化规律及应用 教学方法:启发 引导 讲授 教学用具:发动机模型 教学过程: (一)引入新课 (二)新课教学 1.交变电流 恒定电流:大小和方向都不随时间而改变的电流。 交变电流:方向随时间周期性变化的电流。与直流电相比,交流电有许多优点,如:可以利用变压器升高或降低电压,利于长途传输;可以驱动结构简单,运行可靠的感应电动机。 2.交变电流的产生 演示实验:手摇发电机使小灯泡发亮 课件观察交变电流的产生。

结论: (1).线圈转动过程中电流的大小做周期性变化,中性面位置(B ⊥S )最小,与中性面垂直的位置(B ∥S )最大。 (2).线圈每经中性面一次,感应电流方向改变一次,线圈转动一周,感应电流方向改变两次。 3.交变电流的变化规律 设线圈从中性面以角速度ω开始转动,经时间t ,线圈转过θ=ωt ,此时V 与B 夹角也为θ,令ab=dc=L ,ad=bc=L ′,则线圈面积S=LL ′。此时,ab 与dc 边产生的电动势大小均为BLVSin ωt ,整个线圈中产生的瞬时电动势大小为:e=2BLVSin ωt ,又V=2 L ω',有: 22L e BL sin t B Ssin t ωωωω'=?= 令E m =B ωS 有:sin m e E t ω=sin m e E t ω=(E m 为最大值) 若电路总电阻为R ,则瞬时电流为: m sin I sin m E e i t t R R ωω=== 同理可得电路的某段电压的瞬时值。 sin m u U t ω= 结论:线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动,产生的感应电流是按正弦规律变化的,这种交变电流叫正弦交流电。 4.交变电流的图象 (1).正弦交流电图象(可用示波器观察到)

交变电流的产生和描述

[高考命题解读]

第1讲 交变电流的产生和描述 一、正弦式交变电流 1.产生 线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动. 2.两个特殊位置的特点 (1)线圈平面与中性面重合时,S ⊥B ,Φ最大,ΔΦ Δt =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,ΔΦ Δt 最大,e 最大,i 最大,电流方向不改变. 3.电流方向的改变 一个周期内线圈中电流的方向改变两次. 4.交变电动势的最大值 E m =nBSω,与转轴位置无关,与线圈形状无关. 5.交变电动势随时间的变化规律 e =nBSωsin ωt .

自测 1 (多选)关于中性面,下列说法正确的是 ( ) A.线圈在转动中经中性面位置时,穿过线圈的磁通量最大,磁通量的变化率为零 B.线圈在转动中经中性面位置时,穿过线圈的磁通量为零,磁通量的变化率最大 C.线圈每经过一次中性面,感应电流的方向就改变一次 D.线圈每转动一周经过中性面一次,所以线圈每转动一周,感应电流的方向就改变一次 答案 AC 二、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1次周期性变化所需要的时间,单位是秒(s).表达式为T =2πω=1 n (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(Hz).

(3)周期和频率的关系:T =1f 或f =1 T . 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 = I m 2,U =U m 2,E =E m 2 . (5)交变电流的平均值: E =n ΔΦΔt ,I =n ΔΦ(R +r )Δt . 自测 2 (多选)图1甲为交流发电机的原理图,正

第五章第一节交变电流

交变电流 第一节交变电流 [学习目标]1.会观察电流(或电压)的波形图,理解交变电流和直流的概念. 2.理解交 变电流的产生过程,会分析电动势和电流方向的变化规律. 3.知道交变电流的变化 规律及 表示方法,知道交变电流的瞬时值、峰值的物理含义. 侦习导学新知探究 [学生用书P 40] 一、交变电流和交变电流的产生 (阅读教材第31页第1段至第32页第3段) 1. 交变电流 (1) 交变电流的定义:大小和方向都随时间周期性变化的电流,简称交流 . (2) 直流:方向不随时间变化的电流. 2. 交变电流的产生 (1) 典型模型 在匀强磁场中,绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈里产生的是交变电流. 如图所示. (2)中性面:线圈在磁场中转动过程中,线圈平面与磁场垂直时所在的平面. I 拓展延伸? -------------------------------------- (解疑难) △① 1. 中性面的特点:磁通量 ①最大,磁通量的变化率 W = 0,瞬时感应电动势 时感应电流i= 0,电流的方向将发生改变. 2. 垂直中性面的垂面特点:磁通量 ①二0,磁通量的变化率 瞬时感应电流最大. 更抄1.(1)只要线圈在磁场中转动,就可以产生交变电流. (2) 当线圈中的磁通量最大时,产生的电流也最大. (3) 当线圈平面与磁场垂直时,线圈中没有电流. 提示:(1)X (2) X (3) V 二、交变电流的变化规律 (阅读教材第32页第4段至第33页第1段) 第五章交变电流 第五章 梳理基础释疑解难 实验装置 e= 0,瞬 晋最大,瞬时感应电动势、

1. 正弦式交变电流的定义: 按正弦规律变化的交变电流叫做正弦 式交变电流,简称正 弦式电流. 2. 正弦式交变电流的表达式 瞬时电动势:e= E m sin o t 瞬时电压:u = U m sin o t 瞬时电流:i = I m sin o t 式中E m 、U m 、I m 分别表示电动势、电压、电流的峰彳 _______ I 拓展延伸? -------------------------------------- (解疑难) 1?峰值表达式 E m = NBSo = N ① m O E m I m =RTr. 2. 从两个特殊位置开始计时瞬时值的表达式 亟‘抄2.(1)在匀强磁场中线圈绕垂直磁场的转轴匀速转动的过程中,某些特殊时段, 可能感应电动势和磁通量同时变大. ( ) ⑵表达式为e= E m Sin wt 勺交变电流为正弦式交变电流, 表达式为e= E m Sin o t 的交 变电流也是正弦式交变电流. ( ) (3)线圈绕垂直磁场的转轴匀速转动的过程中产生了正弦交变电流,峰值越大,则瞬时 值也越大.( ) 提示:(1)X (2) V (3) X 多维谦?准題细通羌 交变电流的产生过程 [学生用书P 41] 本类问题主要从中性面和它的垂直面两个位置的磁通量、 势大小和感应电流的方向等几个方面进行考查. (自选例题,启迪思维) 1. 矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面的轴匀速转动时产生了交变电流, 正确的是( ) 磁通量的变化率、感应电动 下列说法

高中物理-交变电流的特点导学案及周练

高中物理-交变电流的特点导学案及周练 【学习目标】 1.知道交变电流与直流电的区别 2.知道交变电流的周期、频率与线圈转动的角速度的关系. 3.理解交变电流的有效值的定义及意义. 4.掌握正弦交变电流的有效值和最大值之间的关系. 5.能解决有关计算有效值的问题. 重点:有效值和最大值 难点:有关计算有效值的问题 【自主预习】 一、两种电流的比较 1.定义: 和 随时间作周期性变化的电流,叫做交变电流,简称交流. 说明: 随时间周期性变化是交变电流的最重要的特征.如图中 均为交变电流,而 就不是交变电流. 2.正弦式电流 (1)定义:随时间按 规律变化的电流叫做正弦式电流. 说明:①在我国工农业生产及生活中使用的交变电流都是正弦式电流,但并 非只有按正弦规律变化的电流才叫交变电流.②正弦式交变电流的图象是 曲线 二、、周期和频率 定义:周期(T )是指交变电流完成一次 变化所需的时间,单位是秒. 周期越大,交变电流变化越 ,在一个周期内交变电流的方向变化 次. 频率(f )是交变电流在1 s 内完成周期性变化的次数,单位是赫兹,符号是Hz .频率越大交变电流变化越 f =T 1 (2)正弦式电流的周期和频率的决定因素是发电机转子转动的角速度ω. T =ωπ 2,f =T 1=πω2 三、交变电流的最大值与有效值

1、最大值 1.定义:交变电流在一个周期内所能达到的 称为最大值或峰值,用符号U m 、I m 表示. 2.最大值所处位置:当线圈平面与磁感线 时,交流电动势或电流处于最大值. 3.大小:E m = ,I m =R NBS R E ω=m ,U m = . 说明:电容器上所标明的电压为电压的 值,超过该值,电容器可能被击穿. 2、有效值 (1).定义:交流的有效值是根据电流的 来规定的,让交流和直流通过相同阻值的电阻,如果它们在相同时间内产生的热量相等,就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值.电压有效值的符号用U 表示,电流有效值符号用I 表示,电动势有效值符号用E 表示. (2).正弦交变电流有效值和最大值之间关系是: E =2m E U =2m U I =2m I 说明:①在交变电路中交流电流表、交流电压表的示数为交流的 值. ②用电器的额定电压、额定电流均指交流的有效值,即交流功率计算:P =U ·I 中的I 、U 为 值. ③用电器铭牌上标的值为 值. ④叙述中没有特别加以说明的交流的值为 值. 四 【典型例题】 一、最值、周期、频率的考查 【例1】 有一个电子器件,当其两端电压高于100 V 时则导通,等于或低于100 V 时则不导通,若把这个电子器件接到100 V 、50 Hz 的交变电源上,这个电子器件将( ) A .不导通

高中物理交变电流知识点总结

交变电流知识点总结 一、交变电流 1定义:大小和方向都随时间做周期性变化的电流,称为交变电流,简称交流,用符号“~”表示。 2特点:电流方向随时间做周期性变化,是交流电最主要的特征,也是交流电与直流电最主要的区别。 3、正弦式交变电流 交流电产生过程中的两个特殊位置 图像

4、描述交变电流的物理量 4.1周期和频率 (1)周期:交变电流完成一次周期性变化所需要的时间叫做交变电流的周期,用符号T表示,其单位是秒(s)。 (2)频率:交变电流在1s内完成周期性变化的次数叫做交变电流的频率,用符号f表示,其单位是赫兹(Hz)。 5、解题方法及技巧 5.1正弦交变电流图像的信息获取 ? ? → ? ? ?? → ? ? ? ?→ ? ? 直接读取:最大值、周期 最大值有效值 图像信息 间接获取周期频率、角速度、转速 瞬时值线圈的位置 5.2交变电流有效值的求解方法 (1)对于按正(余)弦规律变化的电流,可利用交变电流的有效值与峰值的关系求解,即E=、U、I= (2)对于非正(余)弦规律变化的电流,可从有效值的定义出发,由热效应的“三同原则”(同电阻、同时间、同热量)求解,一般选一个周期的时间计算。 5.3交变电流平均值和有效值的区別 求一段时间内通过导体横截面的电荷量时要用平均值,q It =。平均值的计算需用E t Φ ? = ? 和

E I R = 。切记122E E E +≠,平均值不等于有效值。 三、变压器和远距离输电 1、变压器的构造 如图甲所示为变压器的结构图,它是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。跟电源相连的叫原线圈;另一^线圈跟负载连接,叫副线圈。铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成。图乙是电路符号。 2、工作原理 变压器的工作原理是电磁感应的互感现象。当在原线圈上加交变电流时,电流的大小和方向不断改变,它在铁芯中产生交变的磁场,穿过副线圈,变化的磁场在副线圈上产生感应电动势。这样原、副线圈在铁芯中的磁通量发生了变化,从而发生互感现象,产生了感应电动势。 3、能量转化过程 →→原线圈的电能 磁场能副线圈的电能 续表

高中物理第3章交变电流第1节交变电流的特点教学案鲁科版2

第1节交变电流的特点 一、恒定电流和交变电流的比较 1.恒定电流 大小和方向都不随时间变化的电流是恒定电流( 如图3-1-1甲)。 2.交变电流 大小和方向随时间做周期性变化的电流是交变电流(如图3-1-1乙)。 图3-1-1 二、交变电流的周期和频率 1.交变电流的周期和频率的比较 周期(T)频率(f) 定义交变电流完成1次周期性变 化所需的时间 交变电流在1 s内完成周 期性变化的次数 单位s(秒)Hz(赫兹) 作用表示交变电流变化的快慢 我国交变电流0.02 s50 Hz 1.大小和方向随时间做周期性变化的电流是交变电流。 2.周期(频率)描述交变电流随时间变化的快慢,一个周期 内交变电流的方向改变2次,我国工农业生产和生活用电 的频率是50 Hz。 3.有效值根据电流的热效应定义和计算,正弦交流电最大 值是有效值的2倍,即E m=2E、U m=2U、I m=2I。

联系 T =1f (或f =1 T ) 2.正弦式交变电流 大小和方向随时间按正弦规律变化的电流。 三、交变电流的最大值和有效值 1.最大值 交变电流在一个周期内所能达到的最大值叫做交变电流的最大值,又称峰值,以此可以表示交变电流的强弱或电压的高低。交变电流的电流、电压的峰值分别用I m 和U m 表示。 2.有效值 让交变电流和恒定电流分别通过相同阻值的电阻,如果它们在相同时间内产生的热量相等,则该恒定电流的数值就叫做交变电流的有效值。交变电流的电流、电压的有效值分别用 I 、U 表示。 3.正弦式交变电流的有效值和最大值的关系 U = U m 2 ≈0.707U m ,I = I m 2 ≈0.707I m 。 1.自主思考——判一判 (1)只要是交变电流,其峰值就是有效值的2倍。(×) (2)家用电器铭牌上标称的电流、电压都是指有效值。(√) (3)电容器的耐压值指的是交变电流的最大值。(√) (4)我国生活用电的频率是50Hz ,这种交变电流的方向在1 s 内改变100次。(√) (5)生活用电的电压220 V 指有效值,动力用电的电压380 V 指峰值。(×) (6)交变电流的有效值是从电流的热效应角度规定的。(√) 2.合作探究——议一议 (1)如何区分直流和交流? 提示:区分直流和交流的依据,就是看电流的方向是否随时间变化。 (2)实验室用的打点计时器,其打点周期为什么等于0.02 s? 提示:我国工农业生产和生活用电的频率是50Hz ,周期为0.02 s ,打点计时器的打点周期等于交变电流的周期,所以等于0.02 s 。 (3)让交变电流和恒定电流通过电阻,经过一段时间后产生的热量相等,这一恒定电流的数值等于这一交流电的有效值吗?

交变电流的产生与描述

交变电流的产生与描述 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作周期性变化的电流叫做交变电流,简称交流电。 2、 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 3、中性面:中性面的特点是,线圈位于中性面时,穿过线圈的磁通量最大,磁通量的变化率为零,感应电动势为零;线圈经过中性面时,内部的电流方向要发生改变。 4、正弦式交流电的产生和变化规律 (1)产生过程 (2)规律 函数形式:N 匝面积为S 的线圈以角速率ω转动,从某次经过中性面开始计时,则e=NBSωsinωt ,用Em 表示峰值NBSω,则t E e m ωsin =,电流t i R E R e m ωsin = = 。 二、 描述交变电流的物理量 1、周期和频率 交变电流的周期和频率都是描述交变电流变化快慢的物理量。 (1)周期T :交变电流完成一次周期性变化所需的时间,单位是秒(S ),周期越大,交变电流变化越慢,在一个周期内,交变电流的方向变化2次。 (2)频率f:交变电流在1s 内完成周期性变化的次数,单位是赫兹,符号为Hz ,频率越大,交变电流变化越快。 (3)关系: π ω 21= =T f 2、瞬时值、最大值、有效值和平均值 (1)感应电动势瞬时值表达式:(在计算通电导体或线圈所受的安培力时,应用瞬时值。) 若从中性面开始,感应电动势的瞬时值表达式:t e e m ωsin =(伏)。 感应电流瞬时值表达式: t I i m ωsin ·=(安) 若从线圈平面与磁力线平行开始计时,则感应电动势瞬时值表达式为:t e m ωεcos ·=(伏)。 感应电流瞬时值表达式: t I i m ωcos ·=(安)

高中物理第3章交变电流第1节交变电流的特点学业分层测评鲁科版选修3-2

交变电流的特点 (建议用时:45分钟) [学业达标] 1.(多选)下列说法正确的是( ) A.使用交流电的用电器铭牌上所标示的额定电压、额定电流的数值均为最大值B.用交流电流表和电压表测得的数值是有效值 C.照明电路电压220 V指的是有效值 D.所有交变电流的有效值和最大值之间均存在E=E m 2 、U= U m 2 和I= I m 2 的关系 【解析】各种使用交流电的用电器铭牌上所标示的数值均为有效值,故A项错误;交流电表测得的数值为有效值,故B项正确;照明电路电压220 V指的是有效值,故C项正确; E=E m 2 、U= U m 2 、I= I m 2 是正弦式交变电流有效值和最大值的关系,故D项错误.故正确答 案为B、C. 【答案】BC 2.(多选)对于如图3-1-7所示的电流i随时间t做周期性变化的图象,下列说法中正确的是( ) 【导学号:78870052】 图3-1-7 A.电流大小变化、方向不变,是直流电 B.电流大小、方向都变化,是交变电流 C.电流最大值为0.2 A,周期为0.01 s D.电流的周期为0.005 s,有效值为0.1 A 【解析】i-t图象中i数值的正负表示电流的方向,图中电流始终为正值,表示电流方向不变,是直流电,A对、B错;从图中可以看出每经过0.01 s,i-t图象重复一次,周期为0.01 s,电流最大值为0.2 A,C对、D错. 【答案】AC 3.对交变电流的下列说法正确的是( ) 【导学号:78870053】A.正(余)弦交变电流在一个周期内电流的方向改变两次 B.交变电流的最大值总是有效值的2倍

C .若正弦交变电流的最大值为10 A ,则它的最小值为-10 A D .演示交变电流随时间的变化规律时,应选用交流电流表 【解析】 一个周期内正弦交变电流方向改变两次,A 正确,只有正弦交变电流,才有 I m =2I 关系,B 错误,交变电流的正负表示方向,最小值为零,C 错误,交流电流表的指 针不随交变电流的周期变化而变化,故D 错误. 【答案】 A 4.如图3-1-8所示,图甲、乙分别表示两种电压的波形,下列说法正确的是( ) 甲 乙 图3-1-8 A .图甲表示交流电,图乙表示直流电 B .两种电压最大值都是311 V C .两种电压的有效值相同 D .两种电压都是交流电压,但周期、频率、有效值都不同 【解析】 两种都是交流电,周期都是2×10-2 s ,最大值都是311 V ,图甲的有效值为220 V ,图乙中由于对应相同时刻,图甲电压比图乙电压大,根据有效值的定义可知,图甲有效值要比图乙有效值大,A 、C 、D 错,B 对. 【答案】 B 5.如图3-1-9所示是一交变电流的i -t 图象,则该交变电流的有效值为( ) 图3-1-9 A .4 A B .2 2 A C.8 3 A D.230 3 A 【解析】 设该交变电流的有效值为I ,由有效值的定义得(I m 2 )2Rt 1+I 2m Rt 2=I 2 Rt .而t =t 1+t 2,代入数据解得:I =230 3 A ,故D 正确. 【答案】 D 6.一个电热器接在10 V 的直流电压上,消耗的功率是P ,当把它接到一个正弦式交变

第一节 交变电流

一、选择题 1.图3-2-15中,哪些情况线圈中不能产生交流电( ) 图3-2-15 2.一个矩形线框的面积为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 .线框产生交变电动势的最大值为n πBS B .线框产生交变电动势的有效值为2n πBS /2 C .从开始转动经过14 周期,线框中的平均感应电动势为2nBS D .感应电动势瞬时值表达式为e =2n πBS sin2n πt 3.如图3-2-16所示,一正方形线圈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 ′观察,线圈沿逆时针方向转动.已知匀强磁场的磁感应强度为B ,线 圈匝数为n ,边长为l ,电阻为R ,转动的角速度为ω.则当线圈转至图示位置时( ) 图3-2-16 A .线圈中的感应电流的方向为abcda B .线圈中的感应电流为nBl 2ωR C .穿过线圈的磁通量为Bl 2 D .穿过线圈的磁通量的变化率为0 4.(2011年济南高二检测)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3-2-17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( ) 图3-2-17 A .交变电流的周期为0.125 s B .交变电流的频率为8 Hz C .交变电流的有效值为 2 A D .交变电流的最大值为4 A 5.(2011年如皋高二检测)某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动,产生交

变电流的图象如图3-2-18所示,由图中信息可以判断() 图3-2-18 A.在A和C时刻线圈处于中性面位置 B.在B和D时刻穿过线圈的磁通量为零 C.从O时刻到D时刻线圈转过的角度为2π D.若从O时刻到B时刻历时0.02 s,则交变电流的频率为50 Hz 6.一只标有“220 V 100 W”的灯泡,接在U=311sin314t V的电源上,则下列说法中正确的是() A.灯泡不能正常发光 B.通过灯泡的电流为i=0.45sin314t A C.与灯泡并联的交流电压表的示数为220 V D.与灯泡串联的交流电流表的示数为0.03 A 7.(2011年重庆高二检测)一矩形线圈,绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动.线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图3-2-19所示.下面说法中正确的是() 图3-2-19 A.t1时刻通过线圈的磁通量为零 B.t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大 C.t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大 D.每当e变换方向时,通过线圈的磁通量绝对值都为最大 8.一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流e=2202sin100πt(V),那么() A.该交变电流的频率是100 Hz B.当t=0时,线圈平面恰好与中性面垂直 C.当t=1 200s时,e有最大值 D.该交变电流电动势的有效值为220 2 V 9.如图3-2-20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,线圈按图示方向匀速转动,t=0 时刻线圈平面与磁场方向垂直,规定电流方向沿abcda为正方向,则线圈内 感应电流随时间变化的图象是() 图3-2-20 10.(2011年泉州高二检测)一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图3-2-22甲所示.已知发电机线圈内阻为5.0 Ω,现外接一只电阻为95.0 Ω的灯泡,如图乙所示,则()

10.1交变电流的产生和描述

课题1 交变电流的产生和描述 知识与技能目标: 1、熟悉交变电流产生的条件、特点以及其表达式; 2、掌握狡辩电流的峰值、瞬时值、有效值和平均值,及其应用特点。 〖导 学 过 程〗 知识点回顾 一、交变电流、交变电流的图像 1.交变电流 和 都随时间做周期性变化的电流。 2.正弦式交变电流的产生和图像 (1)产生:在匀强磁场里,线圈绕 磁场方向的轴匀速转动。 (2)两个特殊位置的特点 I.线圈平面与中性面重合时,S ⊥B ,Φ ,ΔΦ Δt = ,e = ,i = ,电流方向 . II.线圈平面与中性面垂直时,S ∥B ,Φ= ,ΔΦ Δt ,e ,i ,电流方向 . (3)电流方向的改变:一个周期内线圈中电流的方向改变 次. (4)交变电动势的最大值:E m = ,与转轴位置无关,与线圈形状无关. (5)交变电动势随时间的变化规律:e = .(从中性面位置开始计时) (6)图像:线圈从中性面位置开始计时,如图甲、乙、丙所示。 二、正弦式交变电流的函数表达式、峰值和有效值 1.周期和频率 (1)周期(T ):交变电流完成 变化(线圈转一周)所需的时间,单位是秒(s),公式T = 。 (2)频率(f ):交变电流在1 s 内完成周期性变化的 。单位是赫兹(Hz)。 (3)周期和频率的关系:T = 或f = 。 2.交变电流的瞬时值、峰值和有效值

新授: 一、正弦交变电流的产生及变化规律 1.交流电产生过程中的两个特殊位置 2.正弦式交变电流的变化规律 磁通量:Φ=Φm cos ωt ;电动势:e =E m sin ωt ;电流:i =I m sin ωt 。 【例1】如图所示,单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,其转动轴线OO ′与磁感线垂直。已知匀强磁场的磁感应强度B =1 T ,线圈所围面积S =0.1 m 2,转速12 r/min 。若从中性面开始计时,则线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式应为( ) A.e =12πsin 120t (V) B.e =24πsin 120πt (V) C.e =0.04πsin 0.4πt (V) D.e =0.4πcos 2πt (V)

高中物理《交变电流的产生及描述》教学设计

用评价促进学生的学习、教师的教学 ——以高三一轮复习《交变电流的产生及描述》为例 【教学目标】 1、能够用切割和磁通量的变化率的两种观点推导线圈在磁场中转动产生感应电动势的规律。 2、能够用函数、图像、物理量不同途径对交变电流进行描述。 3、从热效应的角度说出交变电流有效值的物理意义,并且能够加以运用求出给定交变电流的有效值。 【课堂实录】 创设情境,引发回忆:用手摇发电机演示交流电的产生过程。模型建立,提供平面图。 教师用PPT 给出例题 例1.一交流电的产生原理如图说示,匀强 磁场的磁场强度为B ,矩形线圈以角速度ω 逆时针转动。线圈AB 边长为L 1,线圈AD 边长为L 2。线圈从中性面面转动开始计时, t 时刻线圈中的感应电动势为多大?(你可以用两种方法进行推导) (给学生足够的审题时间,先全体思考后提问学生) T :t 时刻线圈的感应电动势选用哪个公式求解?还可以选用其他公式求解吗? 提示:切割的观点:经时间t ,线圈转过的角度?哪两根导线切割磁感线,导线在该时刻的速度及切割速度分别为多少?每根导线切割磁感线产生的电动势为?两根导线上的电动势是累加还是抵消? S :选用动生切割表达式,关注速度垂直磁感线的分量。 T 磁通量的变化率的观点:t 时刻,线圈磁通量的表达式?0 →???Φ t t 即()t Φ对t A B C D

的求导。 S:磁通量变化率即对磁通量变化的求导,经老师提示修改为对磁通量的求导两学生黑板板演 S:评价前两位学生的推导 T:用PPT向学生展示“拓展研究”:两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、 方向始终与两边的运动方向垂直。 这种辐向磁场中线圈产生的感应电 动势和刚刚推导的感应电动势有什 么区别? S:速度始终和磁场垂直,速度不需要再分解。 T:电动势的大小变化吗? S:变化 教师纠正 继续对推导出的线圈的感应电动势的瞬时表达式进行研究。 T:如果线圈有N匝?如果以CD边为转轴?如果线圈是圆形?感应电动势瞬时表达式是什么形式呢? S:在原有感应电动势的瞬时表达式上在乘以N,以CD边为转轴、线圈是个圆形感应电动势的表达式不变。 T:很好,教师引导学生说出判断的理由。 T:我们可以有哪些途径、方法对这样的交变电流进行描述? S:函数、图像 T:用PPT打出下图函数图象 T:补充还可以用物理量进行描述,如最大值、频率、周期、有效值等 T:由图像说出感应电动势什么时候有最大值?

交变电流第1节交变电流讲义-人教版高中物理选修3-2讲义练习

第1节交变电流 1.交变电流是指大小和方向都随时间周期性变化的 电流。 2.线圈在磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时可产 生正弦式交变电流,与转轴的位置无关。 3.正弦式交变电流的瞬时值表达式为e=E m sin ωt, u=U m sin ωt, i=I m sin ωt, 式中的E m、U m、 I m是指交变电流的最大值,也叫峰值。 一、交变电流 1.交变电流 大小和方向都随时间做周期性变化的电流,简称交流。 2.直流 方向不随时间变化的电流。 二、交变电流的产生 1.过程分析 2.中性面 线圈在磁场中转动的过程中,线圈平面与磁场垂直时所在的平面。 三、交变电流的变化规律

1.从两个特殊位置开始计时的瞬时值表达式 2.交变电流的图像 (1)正弦式交变电流的图像 (2)其他几种不同类型的交变电流

1.自主思考——判一判 (1)方向周期性变化,大小不变的电流也是交变电流。(√) (2)在匀强磁场中线圈绕垂直磁场的转轴匀速转动通过中性面时,感应电流为零,但感应电流为零时,不一定在中性面位置。(×) (3)表达式为e =E m sin ωt 的交变电流为正弦式交变电流,表达式为e =E m sin ? ????ωt +π2的交变电流也是正弦式交变电流。(√) (4)线圈绕垂直磁场的转轴匀速转动的过程中产生了正弦交变电流,峰值越大,则瞬时值也越大。(×) (5)交变电流的图像均为正弦函数图像或余弦函数图像。(×) (6)线圈绕垂直磁场的转轴匀速转动的过程中产生了正弦交变电流,感应电动势的图像、感应电流的图像形状是完全一致的。(√) 2.合作探究——议一议 (1)中性面是任意规定的吗? 提示:不是。中性面是一个客观存在的平面,即与磁感线垂直的平面。 (2)如何理解线圈平面转到中性面时感应电动势为零,而线圈平面与中性面垂直时感应电动势最大呢? 提示:根据法拉第电磁感应定律E =n ΔΦ Δt 可知,感应电动势的大小不是与磁通量Φ直接 对应,而是与磁通量的变化率成正比。虽然线圈经过中性面时磁通量最大,但磁通量的变化率为零,所以感应电动势为零;虽然线圈平面与中性面垂直时磁通量为零,但磁通量的变化率最大,所以感应电动势最大。 (3)交流发电机输出的电流都可以表示为i =I m sin ωt 吗? 提示:不一定。如果线圈从中性面的垂面开始计时,则输出的电流表示为i =I m cos ωt 。 1.过程分析如图所示为线圈abcd 在磁场中绕轴OO ′转动时的截面 图,ab 和cd 两个边切割磁感线,产生电动势,线圈中就有了电流(或者说穿过线圈的磁通量发生变化而产生了感应电流)。 具体分析如图所示,当线圈转动到图甲位置时,导体不切割磁感线,线圈中无电流;当线圈转动到图乙位置时,导体垂直切割磁感线,线圈 中有电流,且电流从a 端流入;线圈在图丙位置同线圈在图甲位置;线圈在图丁位置时,电流从a 端流出,这说明电流方向发生了改变;线圈在图戊位置同在图甲位置。线圈这样转动

第一节《交变电流》教案

5.1 交变电流 教学目标 (一)知识与技能 1.使学生理解交变电流的产生原理,知道什么是中性面。 2.掌握交变电流的变化规律及表示方法。 3.理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义。 (二)过程与方法 1.掌握描述物理量的三种基本方法(文字法、公式法、图象法)。 2.培养学生观察能力,空间想象能力以及将立体图转化为平面图形的能力。 3.培养学生运用数学知识解决物理问题的能力。 (三)情感、态度与价值观 通过实验观察,激发学习兴趣,培养良好的学习习惯,体会运用数学知识解决物理问题的重要性 教学重点、难点 重点: 交变电流产生的物理过程的分析。 难点: 交变电流的变化规律及应用。 教学方法 演示法、分析法、归纳法。 教具 手摇单相发电机、小灯泡、示波器、多媒体教学课件、示教用大的电流表 课型 新授课 课时计划 1课时 教学过程 (一)引入新课 出示单相交流发电机,引导学生首先观察 它的主要构造。 演示:将手摇发电机模型与小灯泡组成闭 合电路。当线框快速转动时,观察到什么现象? 这种大小和方向都随时间做周期性变化电流,叫做交变电流。 (二)进行新课 1、交变电流的产生 为什么矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时线圈里能产生交变电流?

多媒体课件打出下图。当abcd 线圈在磁场中绕OO ′轴转动时,哪些边切割磁感线? ab 与cd 。 当ab 边向右、cd 边向左运动时,线圈中感应电流的方向 沿着a →b →c →d →a 方向流动的。 当ab 边向左、cd 边向右运动时,线圈中感应电流的方向如何? 感应电流是沿着d →c →b →a →d 方向流动的。 线圈平面与磁感线平行时,ab 边与cd 边线速度方向都跟磁感线方向垂直,即两边都垂直切割磁感线,此时产生感应电动势最大。 线圈转到什么位置时,产生的感应电动势最小? 当线圈平面跟磁感线垂直时,ab 边和cd 边线速度方向都跟磁感线平行,即不切割磁感线,此时感应电动势为零。 利用多媒体课件,屏幕上打出中性面概念: (1)中性面——线框平面与磁感线垂直的位置。 (2)线圈处于中性面位置时,穿过线圈Φ最大,但t ΔΔ =0。 (3)线圈越过中性面,线圈中I 感方向要改变。线圈转一周,感应电流方向改变两次。 2.交变电流的变化规律 设线圈平面从中性面开始转动,角速度是ω。经过时间t , 线圈转过的角度是ωt ,ab 边的线速度v 的方向跟磁感线方向 间的夹角也等于ωt ,如右图所示。设ab 边长为L 1,bc 边长 L 2,磁感应强度为B ,这时ab 边产生的感应电动势多大? e ab =BL 1v sin ωt = BL 1·22 L ωsin ωt =21BL 1L 2sin ωt 此时整个线框中感应电动势多大? e =e ab +e cd =BL 1L 2ωsin ωt 若线圈有N 匝时,相当于N 个完全相同的电源串联,e =NBL 1L 2ωsin ωt ,令E m =NBL 1L 2ω,叫做感应电动势的峰值,e 叫做感应电动势的瞬时值。 根据部分电路欧姆定律,电压的最大值U m =I m R ,电压的瞬时值U =U m sin ωt 。 电动势、电流与电压的瞬时值与时间的关系可以用正弦曲线来表示,如下图所示: 3.几种常见的交变电波形

新高考物理第一轮复习课时强化训练:交变电流的产生和描述(解析版)

2021届新高考物理第一轮复习课时强化训练 交变电流的产生和描述 一、选择题 1、手摇式发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动时,其磁通量随时间按如图所示的正弦规律变化。当线圈的转速变为原来的一半时,下列说法正确的是( ) A.交流电压的变化周期变为原来的一半 B.穿过线圈的磁通量的最大值变为原来的一半 C.交流电压的最大值变为原来的一半 D.交流电压的有效值变为原来的2倍 解析:选C 根据T=1 n 可知,当线圈的转速变为原来的一半时, 周期变为原来的2倍,选项A错误;穿过线圈的磁通量的最大值为Φm =BS,与转速无关,选项B错误;当线圈的转速变为原来的一半时,角速度变为原来的一半,根据E=nBSω可知,交流电压的最大值变 为原来的一半,选项C正确;根据E=E m 2 可知,交流电压的有效值变

为原来的一半,选项D 错误。 2、如图所示为一交变电流随时间变化的图像,其中电流的正值为正弦曲线的正半周,其最大值为I m ;电流的负值的大小为I m ,则该交变电流的有效值为( ) A.22I m B.I m 2 C.32I m D.62 I m 解析:选C 设该交变电流的有效值为I ,取一个周期时间,由 电流的热效应得:? ?? ? ? ?I m 2 2 R×1×10-2 s +I m 2R×1×10-2 s =I 2R×2×10-2 s ,解得:I =3 2 I m ,故C 正确。 3、如图甲所示,矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心 轴OO′匀速转动,从某时刻开始计时,产生的感应电动势e 随时间t 的变化曲线如图乙所示,若外接电阻R =70 Ω,线圈电阻r =10 Ω,则下列说法正确的是( )

第3章 第1节 交变电流的特点 课时活页训练

1.如图3-1-11所示的各图线中表示交变电流的是() 图3-1-11 解析:选BCD.根据交流电的概念,电流大小和方向随时间变化的是交变电流.而A中电流方向不变,故A选项错.注意大小不变,方向改变的电流也是交变电流,故B、C、D选项都对. 2.下列提到的交变电流,哪一个不是指有效值() A.交流电压表读数B.保险丝熔断电流 C.电容器击穿电压D.220 V交变电压 解析:选C.电容器击穿电压指电容器两端所允许加的电压的最大值. 3.下列关于交变电流的几种说法中,正确的是() A.交流电器设备上所标的电压、电流值是峰值 B.交流电流表和交流电压表测得的值是瞬时值 C.跟交变电流有相同热效应的恒定电流的值是交变电流的有效值 D.跟恒定电流有相同热效应的交变电流的值是交变电流的有效值 解析:选C.为了表明交变电流通过用电器产生的效果,用电器上所标的都是交变电流的有效值,A错;因为交变电流用得最多的是有效值,所以交流电流表和交流电压表都测的是有效值.B错;根据有效值的定义可知C正确,D错. 4.把220 V的正弦交流电压加在440 Ω的电阻上,该电阻上() A.电压的有效值为220 V,电流的有效值为0.5 A B.电压的最大值为220 V,电流的有效值为0.5 A C.电压的有效值为220 V,电流的最大值为0.5 A

D .电压的最大值为220 V ,电流的最大值为0.5 A 解析:选A.正弦交变电压220 V 为有效值,根据欧姆定律I =U R = 220440 A =0.5 A. 5.如图3-1-12甲、乙分别表示它们有共同的( ) 图3-1-12 A .有效值 B .频率 C .最大值 D .周期 解析:选BCD.交变电流的周期T :交变电流完成一次周期性变化所需的时间.频率f :1 s 内完成周期性变化的次数.由图知??? T =0.4 s , f =1T . 故B 、D 正确;最大值是整个变化过程的极值,由图知为2 A ,故C 也正确;而有效值根据电流的热效应定义,正弦交流电有效值等于最大值的22倍.方波最大值与最小值的绝对值相同,所以 该方波有效值等于最大值,故A 错. 6.有一交变电流如图3-1-13所示,则由此图 象可知( ) A .它的周期是0.8 s B .它的峰值是4 A C .它的有效值是2 2 A D .它的频率是0.8 Hz 解析:选AB.由图象可读得其T =0.8 s ,f =1T = 1.25 Hz ,故A 对,D 错;又可由图象读得I m =4 A ,故B 对;因为电 流为非正弦交流电,故有效值I ≠I m 2 =2 2 A ,故C 错. 7.一电热器接在10 V 的直流电源上,产生一定大小的热功率.现把它改接到正弦式交流电源上,要使它产生的热功率是原来的一半,如忽略电阻随温度的变化,则此交流电压的峰值应是( ) 图3-1-13

高考物理一轮复习第11章第1节交变电流的产生及描述教学案新人教版

高考物理一轮复习第11章第1节交变电流的产生及描述教学案新 人教版 知识点一| 交变电流的产生 1.产生 如图所示,将闭合线圈置于匀强磁场中,并绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。 2.交变电流 (1)定义:大小和方向都随时间做周期性变化的电流。 (2)按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流。 3.正弦式交变电流 (1)产生:在匀强磁场里,线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。 (2)函数表达式(线圈在中性面位置开始计时) ①电动势e随时间变化的规律:e=E m sin ωt。 ②负载两端电压u随时间变化的规律:u=U m sin_ωt。 ③电流i随时间变化的规律:i=I m sin_ωt。 其中ω等于线圈转动的角速度,E m=nBl1l2ω=nBSω。 (3)图象(如图所示) 甲乙丙 [判断正误] (1)交变电流的主要特征是电流的方向随时间周期性变化。(√) (2)大小变化而方向不变的电流也叫交变电流。(×) (3)线圈经过中性面时产生的感应电动势最大。(×) 1.(2019·唐山模拟)图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图,其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中,绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动,线圈的两端经集流环和

电刷与R =10 Ω的电阻连接,与电阻R 并联的交流电压表为理想电表,示数是10 V 。图乙是穿过矩形线圈磁通量Φ随时间t 变化的图象。则下列说法正确的是( ) 甲 乙 A .电阻R 的电功率为20 W B .0.02 s 时R 两端的电压瞬时值为零 C .R 两端的电压随时间变化的规律是u =14.1cos 100πt (V) D .通过R 的电流随时间变化的规律是i =cos 50πt (A) C [电阻R 的电功率P =U 2 R =10 W ,A 项错误;0.02 s 时穿过线圈的磁通量变化率最大, R 两端的电压瞬时值最大,B 项错误;R 两端的电压u 随时间t 变化的规律是u =14.1cos 100πt (V),通过R 的电流随时间变化的规律是i =1.41cos 100πt (A),C 项正确,D 项错误。] 2.(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∶2 C .交流电a 的瞬时值表达式为u =10sin 5πt V D .交流电b 的最大值为20 3 V BCD [在图中t =0时刻,感应电动势为零,穿过线圈的磁通量最大,A 错误;a 的周期为0.4 s ,b 的周期为0.6 s ,转速与周期成反比,所以转速之比为3∶2,B 正确;交流电的 瞬时值表达式为u =U m sin ωt ,所以a 的瞬时值表达式为u =10sin ? ?? ??2π0.4t V =10sin 5πt V ,C 正确;由U m =NBSω,可知角速度变为原为的23,则最大值变为原来的2 3,交流电b 的最大值 为20 3 V ,D 正确。] [考法指导] 1.正弦式交变电流的变化规律(线圈从中性面位置开始计时) 物理量 函数 图象

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