高考一轮物理复习选修32交变电流-传感器第1讲交变电流的产生和描述教科版省公开课金奖全国赛课一等奖微.pptx

,考基自主落实,核心考点透析,物理建模指导,活页限时训练,高考快乐体验,第,1,讲,交变电流产生和描述,届高考一轮物理复习课件选修,3-2,（教科版）,1/45,交变电流,(1),定义：,_,和,_,都随时间做周期性改变电流,(2),图象：如图,(a),、,(b),、,(c),、,(d),所表示都属于交变电流其中按正弦规律改变交变电流叫正弦交流电，如图,(a),所表示,交变电流、交变电流图象,(,考纲要求,),1.,大小,方向,2/45,正弦交流电产生和图象,(1),中性面,中性面：与磁场方向平行平面,中性面与峰值面比较,中性面,峰值面,含义,线圈平面与磁场方向垂直,线圈平面与磁场方向平行,磁通量,最大,(,BS,),零,磁通量改变率,0,最大,感应电动势,0,最大,(,nBS,),电流方向,发生改变,方向不变,2,3/45,(2),产生,：在匀强磁场里，线圈绕,_,方向轴匀速转动,(3),图象,：用以描述交流电随时间改变规律，假如线圈从中性面位置时开始计时，其图象为正弦曲线如图,(a)(e),、,(f),所表示,垂直于磁场,4/45,周期和频率,(1),周期,(,T,),：交变电流完成,_,改变,(,线圈转一周,),(2),频率,(,f,),：交变电流在,1 s,内完成周期性改变,_,单位是赫兹,(Hz),(3),周期和频率关系,：,T,_,或,f,_,.,正弦式交变电流函数表示式,(,线圈在中性面位置开始计时,),(1),电动势,e,随时间改变规律：,e,_,.,(2),负载两端电压,u,随时间改变规律：,u,_,.,(3),电流,i,随时间改变规律：,i,_,.,其中,等于线圈转动,_,，,E,m,_,.,正弦交变电流函数表示式、峰值和有效值,(,考纲要求,),一次周期性,次数,1,2,E,m,sin,t,U,m,sin,t,I,m,sin,t,角速度,nBS,5/45,交变电流瞬时值、峰值、有效值,(1),瞬时值,：交变电流某一时刻值，是时间函数,(2),峰值,：交变电流电流或电压所能到达最大值，也叫最大值,(3),有效值,：跟交变电流热效应等效恒定电流值叫做交变电流有效值对正弦交流电，其有效值和峰值,3,6/45,7/45,图中闭合线圈都在匀强磁场中绕虚线所表示固定转轴匀速转动，能产生正弦式交变电流是,(,),答案,ABD,1,8/45,如图,10,1,1,甲所表示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向转轴,OO,以恒定角速度,转动，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈中产生交变电流按照图,10,1,1,乙所表示余弦规律改变，在,t,时刻,(,),图,10,1,1,2,9/45,A,线圈中电流最大,B,穿过线圈磁通量为零,C,线圈所受安培力为零,D,穿过线圈磁通量改变率最大,解析,注意线圈转动过程中经过两个特殊位置,(,平行于磁,感线和垂直于磁感线,),时特点；磁通量、磁通量改变、,答案,C,10/45,如图,10,1,2,所表示，矩形线框置,于竖直向下磁场中，经过导线与,灵敏电流表相连，线框在磁场中绕,垂直于磁场方向转轴匀速转动，,图中线框平面处于竖直面内下述,说法正确是,(,),A,因为线框中产生是交变电流，所以电流表示数始,终为零,B,线框经过图中位置瞬间，穿过线框磁通量最大,C,线框经过图中位置瞬间，经过电流表电流瞬时值,最大,D,若使线框转动角速度增大一倍，那么经过电流表,电流有效值也增大一倍,3.,图,10,1,2,11/45,解析,本题考查电磁感应现象，基础题线框在匀强磁场中匀速转动时，在中性面即线框与磁感线垂直时，磁通量最大感应电动势最小，而在题中图示位置线框与磁感应线平行时，磁通量最小感应电动势最大，,A,、,B,项错，,C,项对；电流有效值,I,，现在其余量都不变，角速度增大一倍后，电流也增大一倍，,D,正确,答案,CD,12/45,某台家用柴油发电机正常工作时能够产生与我国照明电网相同交变电流现在该发电机出现了故障，转子匀速转动时转速只能到达正常工作时二分之一，则它产生交变电动势随时间改变图象是,(,),4,13/45,解析,线圈转速为正常时二分之一，据,2,n,知，周期变为正常时,2,倍，又据,E,m,NBS,知，最大值变为正常时二分之一，结合我国电网交流电实际情况，知正确选项为,B.,答案,B,14/45,(,扬州模拟,),一正弦式电流电压随时间改变规律如图,10,1,3,所表示由图可知,(,),A,该交变电流电压瞬时值表示式,为,u,100sin 25,t,(V),B,该交变电流频率为,25 Hz,C,该交变电流电压有效值为,100 V,D,若将该交流电压加在阻值为,R,100,电阻两端，则,电阻消耗功率是,50 W,5.,图,10,1,3,15/45,答案,BD,16/45,(,北京海淀区一模,),风速仪简易装置如图,10,1,4,甲所表示在风力作用下，风杯带动与其固定在一起永磁铁转动，线圈中感应电流随风速改变而改变风速为,v,1,时，测得线圈中感应电流随时间改变关系如图,10,1,4,乙所表示；若风速变为,v,2,，且,v,2,v,1,，则感应电流峰值,I,m,和周期,T,改变情况是,(,),6,图,10,1,4,17/45,A,I,m,变大，,T,变小,B,I,m,变大，,T,不变,C,I,m,变小，,T,变小,D,I,m,不变，,T,变大,解析,因为线圈和永磁铁不变，风速增大时，转速增大，磁感应强度改变率增大，故感应电动势增大，感应电流增大；转速增大，周期变小，故,A,正确,答案,A,18/45,(,线圈在中性面位置开始计时,),考点一,正弦式电流改变规律及应用,规律,物理量,函数,图象,磁通量,m,cos,t,BS,cos,t,电动势,e,E,m,sin,t,nBS,sin,t,1.,19/45,规律,物理量,函数,图象,电压,u,U,m,sin,t,sin,t,电流,i,I,m,sin,t,sin,t,20/45,如图,10,1,5(a),所表示，一矩形线圈,abcd,放置在匀强磁场中，并绕过,ab,、,cd,中点轴,OO,以角速度,逆时针匀速转动若以线圈平面与磁场夹角,45,时如图,10,1,5(b),为计时起点，并要求当电流自,a,流向,b,时电流方向为正则以下四幅图中正确是,(,),【典例,1,】,图,10,1,5,21/45,解析,t,0,时线圈中感应电流方向,c,b,a,d,为负经过 时，线圈平面与磁场垂直，线圈中瞬时电流为零，所以,D,正确，,A,、,B,、,C,错误,答案,D,22/45,关于交变电流图象题目分为两类,一类是给出图象，求解相关物理量；另一类是经过计算，将结果用图象表示出来,.,23/45,如图,10,1,6,所表示，图线,a,是线圈,在匀强磁场中匀速转动时所产生正,弦交流电图象，当调整线圈转速,后，所产生正弦交流电图象如图,线,b,所表示，以下关于这两个正弦交,流电说法正确是,(,),A,在图中,t,0,时刻穿过线圈磁通量均为零,B,线圈先后两次转速之比为,3,2,C,交流电,a,瞬时值为,u,10sin 5,t,(V),【,变式,1,】,图,10,1,6,24/45,解析,由图可知,t,0,时刻时感应电动势为零，穿过线圈磁通量最大，选项,A,错误；由图可知,T,a,0.4 s,，,T,b,0.6 s,，线圈先后两次转速之比,n,a,n,b,T,b,T,a,3,2,，选项,B,正,答案,BCD,25/45,考点二,对交变电流,“,四值,”,比较和了解,26/45,27/45,如图,10,1,7,所表示，,N,50,匝矩形线圈,abcd,，,ab,边长,l,1,20 cm,，,ad,边长,l,2,25 cm,，,放在磁感应强度,B,0.4 T,匀强磁场中，,外力使线圈绕垂直于磁感线且经过线圈中,线,OO,轴以,n,3 000 r/min,转速匀速转,动，线圈电阻,r,1,，外电路电阻,R,9,，,t,0,时，线圈平面与磁感线平行，,ab,边正,转出纸外、,cd,边转入纸里,(1),在图中标出,t,0,时感应电流方向；,(2),写出感应电动势瞬时值表示式；,(3),线圈转一圈外力做多少功？,(4),从图示位置转过,90,过程中流过电阻,R,电荷量是多少？,【,典例,2,】,图,10,1,7,28/45,解析,(1),线圈感应电流方向为,adcba,(,图略,),(2),线圈角速度,2,n,100 rad/s,图示位置感应电动势最大，其大小为,E,m,NBl,1,l,2,代入数据得,E,m,314 V,电动势表示式,e,E,m,cos,t,314cos 100,t,V.,29/45,答案,(1),adcba,图略,(2),e,314cos 100,t,V,(3)98.6 J,(4)0.1 C,30/45,电阻为,1,矩形线圈绕垂直于磁场,方向轴，在匀强磁场中匀速转动，,产生交变电动势随时间改变图,象如图,10,1,8,所表示现把交流电,加在电阻为,9,电热丝上，以下,判断正确是,(,),A,线圈转动角速度,100 rad/s,B,在,t,0.01 s,时刻，穿过线圈磁通量最大,C,电热丝两端电压,U,100 V,D,电热丝此时发烧功率,P,1 800 W,【,变式,2,】,图,10,1,8,31/45,答案,D,32/45,(,皖南八校联考,),如图,10,1,9,所表示，图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波交变电流与时间改变关系若使这两种电流分别经过两个完全相同电阻，则经过,1 min,时间，两电阻消耗电功之比,W,甲,W,乙,为,(,),【,典例,3,】,图,10,1,9,33/45,A,1,B,1,2,C,1,3 D,1,6,答案,C,34/45,求交变电流有效值,“,三同,”,标准,交变电流有效值是依据电流经过电阻时产生热效应定义，即让交变电流和直流电经过相同电阻,在相同时间里若产生热量相同，则交变电流（电压）有效值就等于这个直流电流（电压）值，即求解交变电流有效值问题必须在相同电阻、相同时间、相同热量“三同”标准下求解,.,35/45,一个边长为,6 cm,正方形金属线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，电阻为,0.36.,磁感应强度,B,随时间,t,改变关系如图,10,1,10,所表示，则线框中感应电流有效值为,(,),【,变式,3,】,图,10,1,10,36/45,37/45,于是可作出,i,随时间改变图,象如图所表示由有效值定,义，,Q,直,Q,交,，,I,1,2,Rt,1,I,2,2,Rt,2,I,2,Rt,，,12107,10,R,18,10,10,R,5,RI,2,，,I,10,5,A,，,故,B,选项正确,答案,B,38/45,(1),模型概述,“,电动机,”,模型和,“,发电机,”,模型是高考题中时常出现凡在安培力作用下于磁场中运动通电导体均可看作电动机模型，在外力作用下于磁场中做切割磁感线运动导体均可看作发电机模型，此模型综合考查了磁场力作用、电磁感应、恒定电流、交流电、能量转化与守恒等知识,13.“,电动机、发电机,”,模型,39/45,(2),模型特点,电动机,发电机,工作原理,通电线圈在磁场中受到安培力而转动,闭合线圈在磁场中受外力转动，产生感应电动势,能量转化,电能转化为机械能,机械能转化为电能,解题关键点,受力由左手定则来判断,能量关系：,P,总,P,输出,P,热,实际功率：,P,实际,P,额定,电压、电流关系：,U,IR,产生感应电动势方向由右手定则判定,感应电动势大小由法拉第电磁感应定律计算,注意感应电流最大值、瞬时值、有效值和平均值计算,能量转化中满足守恒,形象比喻,左手抓着电动机,右手抓着发电机,40/45,如图,10,1,11,所表示为电动机简化模型，线圈,abcd,可绕轴,O,1,O,2,自由转动当线圈中通入如图所表示电流时，顺着,O,1,O,2,方向看去，线圈将,(,),A,顺时针转动,B,逆时针转动,C,依然保持静止,D,既可能顺时针转动，也可能逆时针转动,【,例,1】,图,10,1,11,41/45,解析,在题中图示位置，由左手定则能够判断，,ab,边受到安培力向上，,cd,边受到安培力向下，则线圈顺时针转动，故,A,项正确,答案,A,42/45,如图,10,1,12,甲所表示是某同学设计一个振动发电装置示意图，一个半径,r,0.10 m,、匝数,n,20,线圈套在永久磁铁槽中，磁场磁感线均沿半径方向均匀分布,(,其右视图如图,10,1,14,乙所表示,),在线圈所在位置磁感应强度,B,大小均为,B,0.20 T,，线圈电阻为,R,1,0.50,，它引出线接有,R,2,9.5,小电珠,L,.,外力推进线圈框架,P,端，使线圈沿轴线做往复运动，便有电流经过电珠当线圈向右位移,x,随时间,t,改变规律如图,10,1,14,丙所表示时,(,x,取向右为正,),求：,(1),线圈运动时产生感应电动势,E,大小；,(2),线圈运动时产生感应电流,I,大小；,(3),每一次推进线圈运动过程中作用力,F,大小；,(4),该发电机输出功率,P,.,【,例,2】,43/45,图,10,1,12,44/45,(3),因为线圈每次运动都是匀速直线运动，由平衡条件,F,推,F,安,，即,F,推,BIn,2,r,200.223.140.10.2 N,0.5 N.,(4),发电机输出功率即小电珠电功率,P,I,2,R,2,(0.2),2,9.5 W,0.38 W.,答案,(1)2 V,(2)0.2 A,(3)0.5 N,(4)0.38 W,45/45,