2013新课标高中物理总复习第10章---第1讲
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(2)例题中若以线圈平面和磁感线垂直开始计时，则 正确选项可能是( B )
一个电阻为r、边长为L的正方形线圈abcd共N匝， 线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴 OO′以如图10－1－7所示的角速度ω匀速转动，外电路电 阻为R. (1)在图中标出此刻线圈感应电流的方向． (2)线圈转动过程中感应电动势的最大值有 多大？ (3)线圈平面与磁感线夹角为60°时的感应 电动势为多大？ (4)设发电机由柴油机带动，其他能量损失 不计，线圈转一周，柴油机做多少功？ (5)从图示位置开始，线圈转过60°的过程 中通过R的电荷量是多少？ (6)图中电流表和电压表的示数各是多少？
3．两个特殊位置的特点
(1)线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ 最大， ΔΦ ＝0，e＝0，i＝0，电流方向将发生改变． Δt (2)线圈平面与中性面垂直时，S∥B，Φ＝0， ΔΦ 最大，e 最大，i 最大，电流方向不改变． Δt
4．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，根据已知图象或由公式Em＝nBSω 求出相应峰值． (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i－t图象为正弦函数图象，函 数式为i＝Imsin ωt. ②线圈从垂直中性面位置开始转动，则i－t图象为余弦函数图象 ，函数式为i＝Imcos ωt.
如图10－1－6甲所示，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θ＝45°时(如图乙)为 计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正．则选 项中的四幅图象正确的是( ) D
迁移应用
(1)例题中若以线圈平面和磁感线平行开始计时，则 正确选项可能是( A )
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)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wenku.baidu.com 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 Im Um Em I＝ ， U＝ ，E＝ . 2 2 2 (5)平均值：交变电流图象中波形与横轴所围面积跟时间的比 ΔΦ 值，其数值可以用 E ＝ n 计算． Δt
其中ω等于线圈转动的
＝ n φ mω .
角速度 ，Em＝
3．正弦式交变电流的图象(如图10－1－2所示)
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( C )
二、描述交变电流的物理量 1．周期和频率 (1)周期 T：交变电流完成一次周期性变化(线圈转动一周) 2π 所需的时间，单位是秒(s)．公式表达式为 T＝ . ω (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)． 1 1 (3)周期和频率的关系：T＝ 或 f＝ . f T
2.对中性面的理解 (1)中性面是与磁场方向垂直的平面，是假想的一个参 考面． (2)线圈平面位于中性面时，穿过线圈平面的磁通量最 大，而磁通量的变化率为零，产生的感应电动势为零． (3)线圈平面与中性面垂直时，穿过线圈平面的磁通量 为零，但磁通量的变化率最大，产生的感应电动势最大 ． (4)线圈每经过中性面一次，电流方向就改变一次，线 圈转动一周，两次经过中性面，所以电流的方向改变两 次．
D.4∶3
三、电感和电容对交变电流的影响 1．感抗 表示电感线圈对交变电流阻碍作用的大小． (1)线圈的自感系数越大，交变电流的频率越大，电感 对交变电流的阻碍作用越 大 ． (2)作用：通 直流 、阻 交流 (低频扼流圈)，通低频、 阻高频(高频扼流圈)． 2．容抗 表示电容器对交变电流阻碍作用的大小． (1)电容器的电容越大，交流的频率越高，电容器对交 流的阻碍作用就越 小 ． (2)作用：通 交流 、隔 直流 ；通高频、阻低频．
3．两只相同的电阻，分别通过正弦波形的交流电和方波形的 交流电．两种交变电流的最大值相等，波形如图 10－ 1－4 所示．在 正弦波形交流电的一个周期内，正弦波形交流电在电阻上产生的焦 Q1 耳热 Q1 与方波形交流电在电阻上产生的焦耳热 Q2 之比 等于 Q2 ( B )
A．3∶1
B．1∶2
C．2∶1
2．(2011·天津高考)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10－1－3 甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则 ( B ) A．t＝0.005 s时线框的磁通量变化率为零 B．t＝0.01 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
4．(多选)(2011·南京模拟)如图10－1－5所示电路中，A、 B为两相同的小灯泡，L为直流电阻为零的电感线圈，下 列说法正确的是( AD ) A．电源为稳恒直流电源时，灯泡A、B亮度相同 B．电源为稳恒直流电源时，灯泡A比B亮度大 C．电源为交流电源时，灯泡A、B亮度相同 D．电源为交流电源时，灯泡A比B亮度大
第 1讲 交变电流的产生和描述
一、正弦式交变电流的产生和变化规律
1．产生
如图10－1－1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．
2．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＝ Emsinωt (2)电压u随时间变化的规律：u＝ Umsinωt (3)电流i随时间变化的规律：i＝ Imsinωt . nBSω . .
2．(多选)(2012·石家庄模拟)实验室里的交 流发电机可简化为如图10－1－8所示的模型，正方形线 圈在水平匀强磁场中，绕垂直于磁感线的OO′轴匀速转 动．今在发电机的输出端接一个电阻R和理想电压表，并 让线圈每秒转25圈，读出电压表的示数为10 V．已知R＝ 10 Ω，线圈电阻忽略不计，下列说法正确的是( BC)
一个电阻为r、边长为L的正方形线圈abcd共N匝， 线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴 OO′以如图10－1－7所示的角速度ω匀速转动，外电路电 阻为R. (1)在图中标出此刻线圈感应电流的方向． (2)线圈转动过程中感应电动势的最大值有 多大？ (3)线圈平面与磁感线夹角为60°时的感应 电动势为多大？ (4)设发电机由柴油机带动，其他能量损失 不计，线圈转一周，柴油机做多少功？ (5)从图示位置开始，线圈转过60°的过程 中通过R的电荷量是多少？ (6)图中电流表和电压表的示数各是多少？
3．两个特殊位置的特点
(1)线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ 最大， ΔΦ ＝0，e＝0，i＝0，电流方向将发生改变． Δt (2)线圈平面与中性面垂直时，S∥B，Φ＝0， ΔΦ 最大，e 最大，i 最大，电流方向不改变． Δt
4．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，根据已知图象或由公式Em＝nBSω 求出相应峰值． (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i－t图象为正弦函数图象，函 数式为i＝Imsin ωt. ②线圈从垂直中性面位置开始转动，则i－t图象为余弦函数图象 ，函数式为i＝Imcos ωt.
如图10－1－6甲所示，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θ＝45°时(如图乙)为 计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正．则选 项中的四幅图象正确的是( ) D
迁移应用
(1)例题中若以线圈平面和磁感线平行开始计时，则 正确选项可能是( A )
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)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wenku.baidu.com 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 Im Um Em I＝ ， U＝ ，E＝ . 2 2 2 (5)平均值：交变电流图象中波形与横轴所围面积跟时间的比 ΔΦ 值，其数值可以用 E ＝ n 计算． Δt
其中ω等于线圈转动的
＝ n φ mω .
角速度 ，Em＝
3．正弦式交变电流的图象(如图10－1－2所示)
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( C )
二、描述交变电流的物理量 1．周期和频率 (1)周期 T：交变电流完成一次周期性变化(线圈转动一周) 2π 所需的时间，单位是秒(s)．公式表达式为 T＝ . ω (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)． 1 1 (3)周期和频率的关系：T＝ 或 f＝ . f T
2.对中性面的理解 (1)中性面是与磁场方向垂直的平面，是假想的一个参 考面． (2)线圈平面位于中性面时，穿过线圈平面的磁通量最 大，而磁通量的变化率为零，产生的感应电动势为零． (3)线圈平面与中性面垂直时，穿过线圈平面的磁通量 为零，但磁通量的变化率最大，产生的感应电动势最大 ． (4)线圈每经过中性面一次，电流方向就改变一次，线 圈转动一周，两次经过中性面，所以电流的方向改变两 次．
D.4∶3
三、电感和电容对交变电流的影响 1．感抗 表示电感线圈对交变电流阻碍作用的大小． (1)线圈的自感系数越大，交变电流的频率越大，电感 对交变电流的阻碍作用越 大 ． (2)作用：通 直流 、阻 交流 (低频扼流圈)，通低频、 阻高频(高频扼流圈)． 2．容抗 表示电容器对交变电流阻碍作用的大小． (1)电容器的电容越大，交流的频率越高，电容器对交 流的阻碍作用就越 小 ． (2)作用：通 交流 、隔 直流 ；通高频、阻低频．
3．两只相同的电阻，分别通过正弦波形的交流电和方波形的 交流电．两种交变电流的最大值相等，波形如图 10－ 1－4 所示．在 正弦波形交流电的一个周期内，正弦波形交流电在电阻上产生的焦 Q1 耳热 Q1 与方波形交流电在电阻上产生的焦耳热 Q2 之比 等于 Q2 ( B )
A．3∶1
B．1∶2
C．2∶1
2．(2011·天津高考)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10－1－3 甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则 ( B ) A．t＝0.005 s时线框的磁通量变化率为零 B．t＝0.01 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
4．(多选)(2011·南京模拟)如图10－1－5所示电路中，A、 B为两相同的小灯泡，L为直流电阻为零的电感线圈，下 列说法正确的是( AD ) A．电源为稳恒直流电源时，灯泡A、B亮度相同 B．电源为稳恒直流电源时，灯泡A比B亮度大 C．电源为交流电源时，灯泡A、B亮度相同 D．电源为交流电源时，灯泡A比B亮度大
第 1讲 交变电流的产生和描述
一、正弦式交变电流的产生和变化规律
1．产生
如图10－1－1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．
2．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＝ Emsinωt (2)电压u随时间变化的规律：u＝ Umsinωt (3)电流i随时间变化的规律：i＝ Imsinωt . nBSω . .
2．(多选)(2012·石家庄模拟)实验室里的交 流发电机可简化为如图10－1－8所示的模型，正方形线 圈在水平匀强磁场中，绕垂直于磁感线的OO′轴匀速转 动．今在发电机的输出端接一个电阻R和理想电压表，并 让线圈每秒转25圈，读出电压表的示数为10 V．已知R＝ 10 Ω，线圈电阻忽略不计，下列说法正确的是( BC)