（新课标）河南省2015高考物理总复习讲义 第10章 第1讲 交变电流的产生和描述

（新课标）河南省2015高考物理总复习讲义 第10章 第1讲 交变电流的产生和描述内容摘要：

1、光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 交变电流的产生和描述考纲点击 备考指变电流的图象值和有效值验十一：e、 u、 i 的瞬时值表达式、峰值、有效值、周期、频率)，特别是交流电的图象和有效值的计算是考查的热点压比、电流比及功率关系，远距离输电问题等是考查的重点弦式交变电流的产生和变化规律1产生如图 1011 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 10112变化规律( 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 t.(2)电压 u 随时间变化的规律：uU t.(3)电流 i 随时间变化的规律：iI 等于线圈转动的角速度，E m 弦式交变 2、电流的图象(如图 1012 所示)图 1012(1)闭合线圈在磁场中转动，当线圈中磁通量最大时，线圈中产生的电流最大()(2)只有在中性面开始计时时，电动势表达式才可书写为 eE t.()光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 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变化(线圈转动一周)所需的时间，单位是秒(s)公式表达式为 T )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(3)周期和频率的关系：T 或 f 变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值(1)瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数(2)峰值：交变电流的电流或电压所能达到的最大值( 3、3)有效值：让交变电流与恒定电流分别通过相同的电阻，如果它们在交变电流的一个周期内产生的热量相等，则这个恒定电流 I、恒定电压 U 就是这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 ，U ，E )平均值：交变电流图象中波形与横轴所围面积跟时间的比值，其数值可以用 他交变电流的有效值要根据焦耳定律进行确定1图中闭合线圈都在匀强磁场中绕虚线所示的固定转轴匀速转动，不能产生正弦式交变电流的是()【解析】A、B 选项中闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场且过线圈平面的转轴匀速转动，满足产生正弦式交变电流的条件，能产生正弦式交变电流；C 选项中转轴平行于磁场，转动过程中，穿过线圈的磁通 4、量始终为零，故 C 中不产生正弦式交变电流；D 选项中虽然只有一半线圈在磁场中，但是始终有一边切割磁感线按照正弦规律产生感应电动势，且一边出时，另一边恰好入，保证转动过程中感应电动势连续按照正弦规律变化故应选C.【答案】知某电阻元件在正常工作时，通过它的电流按如图 1013 所示的规律变化现与这个电阻元件串联一个多用电表(已调至交流电流挡 )，则多用电表的读数为()光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 13A4 A B4 5 A D5 析】多用电表的读数为有效值，由 )2R (3 )2R ，得 I5 A，C 项正82 答案】(2013海南高考)通过一阻值 R100 的电阻的交变电流如图 10 5、1 4 所示，其周期为 1 s电阻两端电压的有效值为 ()图 1014A12 VB 4 VC15 VD 8 【解析】由有效值定义可得 1 s()2R0.4 s2()2R0.1 s2，100 ，可得 U4 V，B 正确10【答案】(多选)(2012广东高考)某小型发电机产生的交变电动势为 e5000t(V)对此电动势，下列表述正确的有( )A最大值是 50 V B频率是 100 效值是 25 V D周期是 析】交变电动势 eE t 或 eE t，其中 电动势的最大值， 为角速度，有效值 E ，周期 T ，频率 f .由 e 5000t 知，E m50 V，E 15 V，T ss，f 0 以选项 6、C、D 正确502 2 2 2100 1T 案】82正弦式交变电流的变化规律一、正弦式电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 函数 图象磁通量 m t eE m t m t m t 个特殊位置的特点1线圈平面与中性面重合时，SB， 最大， 0， e0，i0 ，电流方向将发生线圈平面与中性面垂直时，SB， 0 ， 最大，e 最大，i 最大，电流方向不改、交变电流瞬时值表达式书写的基本思路1确定正弦交变电流的峰值，根据已知图象或公式 出相应峰值2明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式(1)线圈从中性面位置开始转动，则 it 图象为正弦函数图象，函数式为 7、iI t.(2)线圈从垂直中性面位置开始转动，则 it 图象为余弦函数图象，函数式为 iI t.1 个示范例 (2012 安徽高考) 图 1015 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，有一矩形线圈 绕线圈平面内垂直于磁感线的轴 动，由线圈引出的导线 别与两个跟线圈一起绕 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 101 5 乙是线圈的主视图，导线 别用它们的横截面来表示已知 度为 L1，度为 圈以恒定角速度 逆时针转动(只考虑单匝线圈)甲乙光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 15(1)线圈平面处于中性面位 8、置时开始计时，试推导 t 时刻整个线圈中的感应电动势 表达式；(2)线圈平面处于与中性面成 0 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 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(其他电阻均不计)【审题指导】(1)开始计时时线圈的初位置不同，则瞬时值表达式不同(2)求解的是电阻 R 上产生的焦耳热，不要忽视线圈电阻 r 的影响【解析】(1)矩形线圈 磁场中转动时，ab、割磁感线，且转动的半径为r ，ab、线速度 v r ，且与磁场方向的夹角为 t，个线圈中的感应电动势 t t.(2)当 t0 时，线圈平面与中性面的夹角为 0，则某时 9、刻 t 时，线圈平面与中性面的夹角为( t 0)故此时感应电动势的瞬时值 t 0) t 0)(3)线圈匀速转动时感应电动势的最大值L 1故有效值 E r r根据焦耳定律知转动一周电阻 R 上的焦耳热为QI 2 2R r 2 r2【答案】(1)e 1 t(2)L 1 t 0)(3) r21 个预测例 一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图 101 6 甲所示，则下列说法中正确的是()甲乙图 1016光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 t 0 时刻线圈平面与中性面垂直Bts 时刻 的变化率达到最大C ts 时刻感应电动势达到最大D该线圈相应的感 10、应电动势图象如图乙所示【解析】由 t 图知，在 t0 时， 最大，即线圈处于中性面位置，此时e0 ，故 A、D 两项错误；由图知 Ts，在 ts 时， 0， 最大，e 最大， 项正确；在 ts 时， 最大， 0 ，e0 ，则 C 项错t【答案】83交变电流有效值的计算一、正弦交变电流的有效值利用 I ，U ，E 计算只适用于正(余) 弦式交流电正弦交变电流的有效值的计算1计算有效值时要注意根据电流的热效应，抓住“三同 ”：“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”列式求解 “相同时间”一般取一个周期时间2利用两个公式 QI 2 Q t 可分别求得电流有效值和电压有效值1 个示范例 如图 10 11、17 所示为一个经双可控硅调节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，则现在电灯上电压的有效值为()图 1017AU mB. C. 析】由题给图象可知，交流电压的变化规律具有周期性，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 ，由于一个周周期内交流电产生的热量为 Q t ，设交流电R 2压的有效值为 U，由电流热效应得 Q T，所以该交流电压的有效值2 m/2，可见选项 D 正确【答案】D1 个预测例 在如图 1018 甲所示电路中，D 为理想二极管(正向电阻为零，反向电阻为无穷大) R 130 ，R 260 ，R 310 N 间加上如图 101 8 乙所示的交变电压时，R 3 两端电压表的读数大约是 ()光世昌老师高。